在塑料模具设计中CAD／CAM／CAE的应用
CAD／CAM／CAE在模具设计中的应用4
CAD／CAM／CAE在模具设计中的应用技术系统信息化的核心内容是模具CAD/CAE/CAM技术的应用，实现模具设计制造过程的信息化或数字化。
在过去很长一段时间内，大多数的CAD/CAM系统都是面向机械行业的通用型系统。
对于模具企业而言，这些系统的专业性不够强，设计制造的效率还不够高。
针对模具行业的这一需求，国际软件厂商纷纷针对各类模具的特点，推出了功能完善、操作方便的专用CAD/CAM 系统。
如德国Siemens公司的UG（NX）、法国达索公司的CATIA、美国PTC公司的Pro/E、法国Missler公司的TopSolid、以色列Cimatron公司的CimatronE，日本UNISYS公司的CADCEUS等常用三维设计软件，都有对应的冲压模和注塑模专用设计系统。
这些系统在国外模具企业获得广泛应用，在我国也占有一定的市场。
近年来，面对模具行业对CAD/CAM技术的强劲需求，国内不少研究单位和公司针对国内企业的特点，开发了面向模具企业的CAD/CAM集成系统，达到了较高的实用水平。
参与这方面的研发和应用技术推广的主要单位有华中科技大学模具技术国家重点实验室、上海交通大学国家模具CAD工程研究中心、浙江大学旭日科技开发公司、北航海尔软件有限公司、北京艾克斯特科技有限公司、山大华天软件有限公司等。
其中华中科技大学模具技术国家重点实验室基于UG（NX）研发的覆盖件CAD系统、注塑模CAD系统和多工位级进模CAD 系统，已在东风汽车、北京比亚迪、青岛海信、广东科龙、深圳康佳、深圳群达行、深圳麦斯优联（斯洛模具）等许多公司应用，取得了良好的效益，具备一定的行业影响力。
成型过程数字模拟CAE技术的出现，为成型工艺决策提供了有力的技术支持。
在模具设计过程中加强前期的分析仿真，将会提高成形工艺和模具结构设计的水平，减少试模的工作量，降低模具制造成本，缩短模具新产品的设计制造周期。
目前在国内模具行业应用较多的世界著名CAE软件有MOLDFLOW、DYNAFORM、PAM-STAMP、AUTOFORM、ANSYS和DEFORM等。
注塑模CADCAECAM技术的发展和应用
从七十年代起，注塑模CAD / C AE / CAM 技术已成为当今世界的热门研充课题。
分散、零星的研究迅速发展为集中、系统的开发。
1987年澳大利亚Moldflow 公司率先推出商品化的二维流动模拟软件，在生产中发挥了作用。
而后在短短十年间，国际市场上便涌现击大量注塑摸CAD / CAE / CAM 商品化软件，下面列举在日本、欧美和我国较为流行的十家公司的软件。
1.美国AC-Tech 公司的注塑摸CAE 软件C-Mold该公司最新推出的CMold . 3 . 0 版本具有三个层次。
第一层次的软件用于初始阶段的设计，如优选注塑村料、选择标准模架、优化成型工艺参数、诊断注塑缺陷、平衡流道系统等，第二层次为单独运行的三维流动役拟与三维冷却分析软件，第三层次将流动、保压与冷却分析软件耦合起来，以便得到更为精确的分析结果，并用以分析制品出模后的变形和翘曲。
Ac-Tech公司还对K · K · Wang 教授所领导的美国康乃尔大学CIMP 组织的科研戌果进行推广应用。
2.澳大利亚Mold Flow公司的CAE 软件。
该软件包括流动移拟、冷却分析、应力分析和翘曲变形预测等程序。
3.德国IKV 研究所的CAD / CAE 软件CADMOULD ，该软件包括模具结构设计、模具强度与刚度分析、流动模拟及冷却分析等程序。
4.美国和意大利的P&G公司的CAD / CAE / CAM 软件TMCONCEPT 。
该软件包括注塑材料选择、成形工艺参数优化、模具成本优化、流动摸拟、冷却分析及型腔没计等程序。
5.美国SDRC公司的I- DEAS系统。
I-DEAS 原为通用机械的CAD / CAM 系统。
近几年来，该公司先后自行开发出冷却分析、流动模拟及翘曲分析等CAE 软件，并将它们与I- DEAS 集成，推出了塑料成型的I- DEAS系统。
6.美国麦道飞机公司的UGI软件。
UGⅡ本是通用的CAD / CAM 软件。
在塑料模具设计中CAD／CAM／CAE的应用
在塑料模具设计中ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ的应用本文论述了Pro／E在模具设计中的应用标签：塑料CAD／CAE／CAM模具设计一、前言塑料产品从设计到成型生产是一个十分复杂的过程，它包括塑料制品设计、模具结构设计、模具加工制造和模塑生产等几个主要方面，它需要产品设计师、模具设计师、模具加工工艺师及熟练操作工人协同努力来完成，它是一个设计、修改、再设计的反复迭代、不断优化的过程。
传统的手工设计、制造已越来越难以满足市场激烈竞争的需要。
计算机技术的运用，正在各方面取代传统的手工设计方式，并取得了显著的经济效益。
塑料模具CAD集成技术是一项先进的模具制造技术，它的制造包括塑料产品的造型设计、模具的结构设计及分析、模具的数控加工、抛光和配试模以及快速成形制造等，各个环节所涉及的CAD单元技术又包括产品外形的快速反求、结构分析与优化设计、辅助制造、加工过程虚拟仿真、产品及模具的快速成形、辅助工艺过程和产品数据管理技术等。
塑料模具CAD集成技术，就是把塑料模具在制造过程中所涉及的各项单元技术集成起来，统一数据库和文件传输格式，实现信息集成和数据资源共享，从而大大缩短模具设计的制造周期，提高制模质量。
二、塑料制品及模具结构设计进行塑料模具设计制造的第一步是塑料产品的设计。
现代设计方法是设计者在电脑上直接建立产品的三维模型，根据产品的三维模型进行模具结构设计及优化设计，再根据模具结构设计三维模型进行加工编程及编制工艺计划。
而商品化三维CAD造型软件如Pro／Engineer、UG、CATlA等为设计师提供了方便的设计平台，其强大的曲面造型和编辑修改功能以及逼真的显示效果使设计者可以运用自如地表现自己的设计意图，真正做到所想即所得，而且制品的质量、体积等各种物理参数一并计算保存，为后续的模具设计和分析打下良好的基础。
同时，这些软件都有专门的注塑模具设计模块，提供方便的模具分型面定义工具，使得复杂的成型零件都能自动生成，而且标准模架库、典型结构及标准零件库品种齐全，调用简单，添加方便，这此功能大大缩短了模具设计时间。
CAD技术在塑料模具设计中的应用
CAD技术在塑料模具设计中的应用【摘要】随着我国经济社会的快速发展，塑料模具在人们日常生活中的使用也越来越普遍，它的推广给人们的生活带来了极大的便利。
本文首先分析了CAD技术与塑料模具的发展现状，然后分析了CAD技术在塑料模具设计中的具体应用，以供参考。
【关键词】CAD 技术；塑料模具；应用探讨引言在过去20年中塑料工业发展非常迅速，早在十多年前，钢铁和有色金属的年产量总和就已经赶不上塑料的年产量了。
塑料制品不仅用于汽车、仪器仪表、航空航天和机电制造等主要行业更广泛应用于人们日常生活的各个领域。
因此，塑料模具在整个模具行业中占有非常重要的地位，未来我国模具行业进行产业调整后，塑料模具份额将继续增加，这是有关专家根据国内外模具市场的发展水平提出的预测。
现在在塑料模具设计和制造过程中，CAD的作用是利用计算机完成制图、实体造型、几何模具设计等工作，随着塑料制品在家电、电子、机械等生活用品中的应用越来越广泛，对塑料模具的设计和制造要求也越来越严格。
传统的手工设计和制造方法已经不能满足产品开发的需要，传统的缺点是误差大，返工严重，因此计算机辅助设计程（CAD）技术的发展正是适应了这一目的和实际要求。
1 塑料模具设计中的CAD技术塑料产品设计作为塑料模具设计制造的第一步。
设计师在计算机上首先可以直接创建产品的三维模型。
然后，我们可以根据产品的三维模型在进行模具的结构设计和优化设计。
现在市面上存在Pro/E、UG、CATIA等3D CAD建模软件，他们的出现为设计师提供了便捷的设计平台。
3DCAD建模软件提供了强大的曲面建模、编辑和修改等功能能够实现所见即所得让设计师可以自由表达他们的设计思想。
另外他还可以将产品质量、外观尺寸等物理参数一起计算存储，为后续模具设计和分析工作的展开提供了依据。
他们还有专门的设计模块，为模具提供分割线工具，这一工具可以自动生成复杂的模具零件，提高设计效率。
软件开发商还提供了标准模架库、典型结构和标准件库，参数化修改，访问方便。
CAD／CAE／CAM技术在塑料模具设计课程教学中的应用研究与实践
２ Ｃ Ｄ Ｃ Ｅ Ｃ Ｍ 技 术 的应 用 ． ２ Ａ ／ Ａ ／Ａ
根据塑 料模 具企 业 的情 况 调研 ，作者 在 课程 教 学
中， 根据 内容采 用 了Ｃ ＤＣ 软 件辅 助形 式 。 Ａ ／ＡＥ 通过 丰 富 的实 例 动画 演示 ， 注塑 机 、 具 的动 作 过 程 、 对 模 注射 工 艺 讲解起 到 了事 半功 倍 的效果 ［ １ １ 图１ 用 华塑 Ｃ Ｅ 。如 为 Ａ
图 １ 注 塑 机 、 具 的 动 作 过 程 模
非 平 衡过 程 ， 伴 随相 变 发 生 、 子 取 向 、 并 分 纤维 取 向及
可 能 的结 晶等 复杂 的物理 、 化学 现象 ［ 成 型过程 中会 ２ 】 。
（） 过 Ｃ ／Ａ 软 件 ， 行 具 体 实 例 建 模 、 １通 ＡＤＣ Ｍ 进 装 配 和 动 画 ， 例 讲 解 塑 件 的设 计 要 求 、 具 结构 及 动 实 模
在 塑 料 制 品 阶 段 ， 示 三 维 塑 料 制 品 ， 成 型工 演 从
艺的角度对模型进行评价 。 塑料模具结构复杂 ，单纯借助教材上 的工程 图，
即使 制 图基 础 比较 好 的 同 学 对 模 具 装 配 图 也 感 到摸
美观 ， 同时在熔接痕 处塑料性能 明显下降 ， 对于纤维 增强塑料影响更为明显 。 在模具设计 中要尽量减少熔
CAD／CAM／CAE在模具设计中的应用
CAD／CAM／CAE在模具设计中的应用摘要模具是工业生产中的基础工艺装备，也是发展和实现少无切削技术不可缺少的工具。
在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯行业中，有60%-80%的零部件都需要模具加工，轻工制品的生产中应用模具更多，因此模具行业有“百业之母”的美誉。
本文论述了我国模具行业的概况及其近年来所取得的成绩，对国内外模具CAD/CAE/CAM技术的发展历程和现状作了简单概述，最后总结出模具CAD/CAE/CAM的专业化、标准化、集成化、智能化、虚拟化、网络化的发展趋势，以及在塑料模具设计中的应用现状。
正文一、模具CAD/CAE的基本概念CAD(Computer Aided Design)是利用计算机硬、软件系统辅助人们对产品或工程进行总体设计、绘图、工程分析与技术文档等设计活动的总称,是一项综合性技术。
CAE：(Computer Aided Engineering)即计算机辅助工程技术，是以现代计算力学为基础，以计算机仿真为手段的工程分析技术，是实现模具优化的主要支持模块。
对于模具CAE来讲，目前局限于数值模拟方法，对未来模具的工作状态和运行行为进行模拟，及早发现设计缺陷。
二、模具CAD/CAM发展概况模具CAD/CAM的发展状况符合通用CAD/CAM软件的发展进程。
目前通用CAD/CAM软件的发展现状如下：CAD技术经历了二维平面图形设计，交互式图形设计、三维线框模型设计、三维实体造型设计、自由曲面造型设计、参数化设计、特征造型设计等发展过程。
近年来又出现了许多先进技术，如变量化技术、虚拟产品建模技术等。
随着互联网的普及，智能化、协同化、集成化成为CAD技术新的发展特点，使CAD技术得以更广泛的应用，发展成为支持协同设计、异地设计和信息共享的网络CAD。
三、模具CAD/CAM的优越性模具CAD/CAM的优越性赋予了它无限的生命力，使其得可以迅速发展和广泛应用。
无论在提高生产率、改善质量方面，还是在降低成本、减轻劳动强度方面，CAD/CAM技术的优越性是传统的模具设计制造方法所不能比拟的。
CAD／CAM／CAE在模具设计中的应用2
计算机辅助设计／辅助制造（CAD/CAM）技术发展至今已较完善。
实践表明它可以很好地解决各种复杂形状模具的造型及数控（NC）加工编程问题。
获得良好的精度及尺寸协调性，显著缩短产品设计生产周期，在复杂型面模具的设计及数控加工中得到广泛应用。
CAD/CAM技术在模具加工领域的主要应用有以下几个方面。
1 CAD过程（1）直接通过CAD/CAM进行图形设计随着技术的发展，CAD/CAM技术在模具的生产中，将普遍采用经过市场调查及其周密的研究，进行生产决策，下达生产计划及实施措施，紧接着模具开发设计者使用模CAD工作站，完成模具设计中的造型、计算、分析以及绘制工程图，而且可在设计阶段对产品性能进行评价，可使设计者从繁重的绘图中解放出来，能有更多的时间作创造性的工作。
（2）利用现有客户提供的CAD数据模型，转换成所需图形模具企业有的客户提供绘制好的图形。
客户方和模具企业制造方若使用不同的软件，就会出现图纸数据交流的困难。
这需要解决数据接口问题。
因为大多数CAD程序有其各自不同的数据库形式而不能和其它程序共用几何数据。
因此客户方的CAD的几何体必须翻译成模具企业制造方的接受程序能读取的东西。
通常的办法是使用通用几何体转换标准如“IGES”或“STEP”，以及一些专用的转化器进行数据转换。
2 CAE过程模具CAE技术已较广泛的应用在注塑模、压铸模、锻模、挤压模、冲压模等模具的优化设计中，并在实际中指导生产。
注塑模CAE主要包括模具结构分析、运动分析、装配及干涉检查、成型过程分析等。
压铸模CAE目前主要以压铸件充型的流场数值模拟、压铸模件的温度场模拟、压铸模件的应力场数值模拟为主。
挤压模CAE主要对生产过程中模具的变形过程、应力场和温度场分布及变化、摩擦、润滑等问题进行分析和实验，实现模具的优化设计。
以注射成型为例。
其充模流动过程是一个相当复杂的物理过程，高温塑料熔体在压力的驱动下通过流道、浇口向型腔内充填，将型腔内的气体排出，这需要确定排气的位置；多股流料在某处汇合会形成熔接痕，这需要确定熔接痕的位置；这些以前需要经过多次试模之后才能够得到圆满解决，既浪费了资源又延长了模具生产周期。
CAD／CAE／CAM一体化在塑料模具开发中的应用
CAD／CAE／CAM一体化在塑料模具开发中的应用【摘要】本文将CAE分析引入到塑料制品的生产过程中，通过对一个盆类零件模具的设计、工艺分析及模拟加工，阐述了CAD/CAE/CAM一体化技术在塑料制品的生产过程中的重要作用。
目前运用CAD/CAM/CAE软件进行模具设计、分析、制造进行一体化服务已成为塑料模技术发展的趋势，这也必将是塑料模具人才培养的方向。
【关键词】模具；CAD；CAE；CAM1.引言塑料模具的设计、制造和工艺分析是模具技术的全面体现，在实际生产中，不论产品是简单还是复杂，模具的设计、制造和工艺分析都是紧密联结、密不可分的。
过去的几年来，随着计算机技术的发展，模具的设计（CAD）和制造（CAM）结合得比较紧密。
但模具在注塑机上注塑参数的调整还是主要采用传统的试错法，依靠操作人员的经验进行试模，整个生产周期比较长。
本文将把CAE技术添加到CAD和CAM技术中，使得注塑工艺参数的调整更加准确、快捷。
2.CAD/CAE/CAM技术在塑料模具生产中的实践产品如图1所示，零件的边缘有4个螺丝孔，底部有3个带凸台的孔；零件四周不允许有披峰，不允许有顶白、气孔等缺陷；塑件要求表面光洁无毛刺、无缩痕；采用ABS料，大批量生产。
2.1 CAD模具设计首先分析塑件的工艺性，在CAD软件中检查零件厚度是否均匀，拔模斜度是否合理。
工艺性分析结束后再进行分模设计，包括型腔布置、设置收缩率、创建工件、做分型面、分割、抽取，获得模具核心元件——公、母模仁。
接着完成模板、浇注系统、冷却系统、顶出装置等的设计。
若零件有侧凹结构，还需设计出斜导柱或侧滑块等结构，产品图如图1。
本例中零件厚度3-5mm，拔模角度合理，塑件材料为热塑性塑料，流动性较好，适合采用注塑工艺成形。
零件最大外形200X140mm，采用一模两腔对称分布。
本例采用S形分流道，矩形侧浇口。
设计完成后的公、母模仁及制件如图2所示，模具爆炸图如图3所示。
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在塑料模具设计中ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ的应用
作者：吴静
来源：《中小企业管理与科技·学术版》2008年第09期
摘要：本文论述了Pro／E在模具设计中的应用
关键词：塑料CAD／CAE／CAM模具设计
一、前言
塑料产品从设计到成型生产是一个十分复杂的过程，它包括塑料制品设计、模具结构设计、模具加工制造和模塑生产等几个主要方面，它需要产品设计师、模具设计师、模具加工工艺师及熟练操作工人协同努力来完成，它是一个设计、修改、再设计的反复迭代、不断优化的过程。
传统的手工设计、制造已越来越难以满足市场激烈竞争的需要。
计算机技术的运用，正在各方面取代传统的手工设计方式，并取得了显著的经济效益。
塑料模具CAD集成技术是一项先进的模具制造技术，它的制造包括塑料产品的造型设计、模具的结构设计及分析、模具的数控加工、抛光和配试模以及快速成形制造等，各个环节所涉及的CAD单元技术又包括产品外形的快速反求、结构分析与优化设计、辅助制造、加工过程虚拟仿真、产品及模具的快速成形、輔助工艺过程和产品数据管理技术等。
塑料模具CAD集成技术，就是把塑料模具在制造过程中所涉及的各项单元技术集成起来，统一数据库和文件传输格式，实现信息集成和数据资源共享，从而大大缩短模具设计的制造周期，提高制模质量。
二、塑料制品及模具结构设计
进行塑料模具设计制造的第一步是塑料产品的设计。
现代设计方法是设计者在电脑上直接建立产品的三维模型，根据产品的三维模型进行模具结构设计及优化设计，再根据模具结构设计三维模型进行加工编程及编制工艺计划。
而商品化三维CAD造型软件如Pro／Engineer、UG、CATlA等为设计师提供了方便的设计平台，其强大的曲面造型和编辑修改功能以及逼真的显示效果使设计者可以运用自如地表现自己的设计意图，真正做到所想即所得，而且制品的质量、体积等各种物理参数一并计算保存，为后续的模具设计和分析打下良好的基础。
同时，
这些软件都有专门的注塑模具设计模块，提供方便的模具分型面定义工具，使得复杂的成型零件都能自动生成，而且标准模架库、典型结构及标准零件库品种齐全，调用简单，添加方便，这此功能大大缩短了模具设计时间。
这种方法使产品模型、模具结构、加工编程及工艺设计都以3D数据为基础，实现数据共享，不仅能快速提高设计效率，还能保证质量，降低成本。
同时，还提供模具开合模运动仿真功能，这样就保证了模具结构设计的合理性。
三维造型设计是对数字化产品的真实形状设计它完全表达了产品能够进一步为模具设计、分析和加工提供数学模型，空间自由造型设计是产品外形的艺术设计，使产品不仅是功能产品，也是艺术品；产品的外观渲染是产品的效果设计，使产品更加美观、颜色更能迎合人们的需求；产品的动态广告设计是将产品设计的结果直接制作成宣传广告，进行市场推广。
利用实物测量进行快速反求建模是目前研究的热点之一，它是在产品仿型基础上进行产品修改设计的重要技术，它通过三坐标测量机和激光测量机对实物进行扫描，把测量所获得的数字化的大量数据点送人高级CAD软件的反求模块或专用的反求软件中，反求软件可直接读取点数据群，并对点数据群进行编辑、过滤、整理、求精、排序、局部修改与重组，然后自动生成曲面，最终获得同实物一致的或经改造的电脑塑件模型。
三、模具的设计与分析
CAD对模具的设计与分析，包括根据产品模型进行模具分型面的设计、确定型腔和型芯、模具结构的详细设计、塑料充填过程分析等几个方面。
利用先进的特征造型软件，如，PRO-E和UG等很容易地确定分型面，生成上下模腔和模芯，再进行流道、浇口以及冷却水管的布置等。
确定了这些设计数据以后，再利用MOLDFLOW和MOULDEX-3D软件进行塑料的成形过程分析。
根据MOLDFOLM软件和它的丰富材料、工艺数据库，通过输入成形工艺参数，模拟塑料熔体在模具模腔中的流动、保压、冷却过程，可动态仿真地分析塑料在注塑模腔内的注射过程、分析温度压力变化情况、分析注塑件残余应力等，并根据分析情况来检查模具结构的合理性、流动状态的合理性、产品的质量问题等。
比如，是否存在浇注系统不合理，出现流道和浇口位置尺寸不当，无法平衡充满型腔；是否存在产品结构不合理或模具结构不合理，出现产品充不满(即短射现象)；是否冷却不均匀，影响生产效率和产品质量，是否存在注塑工艺不对，出现产品的翘曲变形等。
模具通过CAD的分析，就可以将错误消除在设计阶段，提高一次试模成功率。
在塑料模具设计和分析这一阶段应用了许多新的电脑辅助技术，如参数化技术、特征造型技术和数据库技术等。
塑料模具中有许多标准件，如，标准模架、顶出机构、浇注系统和冷却系统等都可以采用基于数据库管理的参数化特征造型设计方法进行设计或建立标准件库，这样既可以实现数据共享，又可以满足用户对设计的随时修改，使模具的设计分析快速、准确和高效。
参数化特征造型不仅可以完整地描述产品的几何图形信息，也可以获得产品的精度、材料
及装配等信息，其所建立的产品模型是一种易于处理、能反映设计意图和加工特征的模型。
因此，参数化特征造型技术是模具制造过程中最重要的技术之一。
四、结束语。