CAD-CAE在塑料模具設計中的應用探討

1、 cad/cae在塑料模具設計中的應用探討 摘要：塑料產品通常會選用模塑成型法來進行生產，因此，塑料模具是一種已得到廣泛應用的生產工藝設備，在社會經(jīng)濟發(fā)展中，尤其是在工業(yè)生產中，發(fā)揮著舉足輕重的作用。而伴隨當今對塑料模具制造、設計等方面要求的越發(fā)提高，傳統(tǒng)的設計、制造方式已難以滿足當前生產需要。因此，計算機輔助工程（cam）、計算機輔助設計（cad）技術在此背景下，呈現(xiàn)出快速的發(fā)展勢頭。本文就此技術在塑料模具設計中的具體應用作一剖析。關鍵詞：計算機輔助工程；計算機輔助設計；塑料模具；設計塑料是高分子化學、材料科學不斷發(fā)展背景下的偉大成果，而基于此種材料下所生產的各種產品，已融入到人們生產、生活

2、中的各個角落，成為其不可分割的重要構成。近年，塑料產品制造業(yè)呈現(xiàn)出迅猛的發(fā)展勢頭，已經(jīng)成為替代金屬的重要材料類型。當前，伴隨塑料產品在諸如機械、電子、家電及軍事等領域中的不斷應用，這些行業(yè)或領域對其設計、制造的要求日益增高，而傳統(tǒng)設計與制造方式已經(jīng)較難滿足現(xiàn)今需要，所以，為了能夠更好的滿足此方面要求，計算機輔助工程（cam）、計算機輔助設計（cad）技術應運而生；此技術不僅大幅提高了塑料產品的設計、生產效率，而且還使制造質量得到大幅提高，因而呈現(xiàn)出不錯的應用效能與價值。1.塑料模具cad分析1.1cad概述所謂cad，從基礎層面來分析，即為計算機與設計人員融合背景下，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢的一種設計

3、方法。也就是設計人員在實際設計時，將計算機所具有的強大運算能力以及快速查找能力、信息存儲能力均充分發(fā)揮出來，以此更加高效的達成各項任務（如繪圖、分析模擬、信息管理等）；此外，還需指出的是，設計人員充分發(fā)揮自身的能力、優(yōu)勢，并集中精力進行設計創(chuàng)作，從而高效、高質量完成自提出設計方案，到評價、分析模擬、修改等整個過程中的任務工作。而對于cad的近期發(fā)展來講，可劃分為實體造型技術、二維計算機繪圖技術、參數(shù)化技術、曲面造型系統(tǒng)及變量化技術等。1.2cad軟件分析（1）ug軟件。此軟件由美國麥道飛機公司所開發(fā)，是一種比較典型的設計軟件；其不僅能實現(xiàn)三維實體建模，而且還能裝配建模，此外，還能根據(jù)現(xiàn)實需要，

4、生成可視可比較直觀的數(shù)字虛擬產品，并且還能開展載荷分析、仿真運動分析及干涉檢查等。除此之外，還需指出的是，該軟件的典型功能為：其一，工程制圖，能夠借助實體模型來自動的生成；其二，曲面造型豐富，實體造型參數(shù)化；其三，具有cae分析功能。（2）pro/engineer軟件。針對此軟件來安靜，其能夠借助一種參數(shù)化的形式，并且以特征為基礎實體模型來進行設計，因而是一種較為新型的機械設計自動化軟件愛你。其功能尤為強大：突出表現(xiàn)為：其一，其不僅擁有豐富的參數(shù)方法，而且還有以特征為基礎的功能，因而能為工程師更好的開展設計工作提供助力與靈感；其二，其擁有比較獨特的數(shù)據(jù)結構，能夠提供滿足全程需要的數(shù)據(jù)參數(shù)，無論

5、是產品設計，還是制造，都能滿足；但需要指出的是，無論是哪個地方需要修改，與之相關的地方也需要進行自動修改。其三，nc加工與切削模擬；其四，工程制圖。2.塑料模具cae分析2.1cae概述cae實際就是計算機輔助工程技術，其的誕生為（cad/cam）的深層發(fā)展帶來了有利條件與活力。通常來講，cae實為一個囊括多種子系統(tǒng)的綜合性軟件系統(tǒng)，其中不僅有計算機圖形學、數(shù)據(jù)庫，而且還囊括了數(shù)值計算技術、工程分析與仿真等，而其關鍵技術包含兩部分，其一為數(shù)值的實現(xiàn)方法，其二是工程問題的模型化。針對塑料模具cae來講，其囊括了計算機圖形學、傳熱學、高分子流變學以及數(shù)值計算方法等理論，能夠以數(shù)值模擬的方法來分析整

6、個塑料成型過程，并且在制造模具前，便能夠比較直觀且形象的將成型過程顯示于計算機屏幕上，從中可以對模具設計、成形條件對整個產品所產生的影響進行預測；對于所發(fā)現(xiàn)的問題或缺陷，能夠及時進行修正。2.2cae的實際應用（1）注射成型。在整個注射模cae架構當中，能夠用于翹曲變形分析、充模流動分析及保壓分析等。而對于充模流動分析來講，其能夠用于如下工作：對澆注系統(tǒng)進行優(yōu)化，如基于平衡流動下，對流道尺寸、分布情況及最合適的澆口位置、數(shù)量、形狀等加以明確；另外，還能對注射工藝參數(shù)進行優(yōu)化，并且還能分析流動前沿。所謂保壓過程，從根本上來講，即為為了使制品更加優(yōu)質，于完成充模后，仍需要留存適當?shù)谋簤毫?，并且繼

7、續(xù)注料于型腔內，以此將壓力、溫度變化所導致的體積收縮給彌補掉。針對。保壓過程來分析，實際就是補料，多用作型腔補料與壓實中熔體的溫度場、壓力場的預測，并且為型腔剪切應力、體積收縮力等參數(shù)進行計算。而對于翹曲變形分析來講，即為利用數(shù)值算法，比如有限元/有限差分、力學原理等，將塑件的變形量、成型尺寸等數(shù)值給計算出來。（2）氣體輔助注射成型。此技術即基于傳統(tǒng)的注射成型，經(jīng)不斷創(chuàng)新而開發(fā)出的一種注射成型工藝，其典型特點為：于充填過程中，如果型腔充填量達到7090%，此時，將高壓氣體注入到型腔中；而在保壓階段，則將高壓氣體繼續(xù)注入，以此來更好的將熔體冷卻所造成的收縮給彌補掉。將cae技術應用于氣體輔助設計

8、成型中，能夠將如下問題給解決掉：其一，找出隱藏的質量問題，如氣穴沖透、氣體沖透等；其二，對熔體的最優(yōu)體積予以明確，此外，還能明確注入氣體的最佳切入時間等。其三，能夠對澆注系統(tǒng)、流道的布置方案、尺寸等進行優(yōu)化。3.結語綜上，塑料模具無論是在設計階段，還是在制造階段，通常會將專用塑料模cae軟件與機械的cad/cam軟件相結合的方式、方法，而對于cae來講，其技能在既定條件下，分析、模擬塑料成型過程，但難以優(yōu)化最終的分析結果。而對于集成化的塑料模具cad/cae軟件而言，其具有自動化、智能化特性，因而是未來塑料模cad/cae技術的重要發(fā)展方向。參考文獻：1趙龍志, 趙明娟, 李娜, 等. cad/cae在安全帶護蓋支架注塑模設計中的應用j. 工程塑料應用, 2018(2):74-77.2