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cyqdesign

2008-03-12 20:39

CAD集成技術(shù)在塑料模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1 塑料模具CAD集成技術(shù)

塑料模具CAD集成技術(shù)是一項(xiàng)先進(jìn)的模具制造技術(shù)，它的制造包括塑料產(chǎn)品的造型設(shè)計(jì)、模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析、模具的數(shù)控加工、拋光和配試模以及快速成形制造等，各個(gè)環(huán)節(jié)所涉及的CAD單元技術(shù)又包括產(chǎn)品外形的快速反求、結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)、輔助制造、加工過(guò)程虛擬仿真、產(chǎn)品及模具的快速成形、輔助工藝過(guò)程和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)等。塑料模具CAD集成技術(shù)，就是把塑料模具在制造過(guò)程中所涉及的各項(xiàng)單元技術(shù)集成起來(lái)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)和文件傳輸格式，實(shí)現(xiàn)信息集成和數(shù)據(jù)資源共享，從而大大縮短模具設(shè)計(jì)的制造周期，提高制模質(zhì)量。

2 塑料產(chǎn)品的CAD與外形的快速反求

進(jìn)行塑料模具設(shè)計(jì)制造的第一步是塑料產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法是設(shè)計(jì)者在電腦上直接建立產(chǎn)品的三維模型，根據(jù)產(chǎn)品的三維模型進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化設(shè)計(jì)，再根據(jù)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三維模型進(jìn)行加工編程及編制工藝計(jì)劃。這種方法使產(chǎn)品模型、模具結(jié)構(gòu)、加工編程及工藝設(shè)計(jì)都以3D數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，不僅能快速提高設(shè)計(jì)效率，還能保證質(zhì)量，降低成本。

利用CAD系統(tǒng)軟件進(jìn)行產(chǎn)品模型設(shè)計(jì)，其技術(shù)主要包括二維幾何圖形、二維參數(shù)化圖形、三維實(shí)體造型、三維特征造型、三維參數(shù)化實(shí)體造型、三維曲面造型、空間自由造型、產(chǎn)品的外觀渲染和產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)廣告設(shè)計(jì)等。

三維造型設(shè)計(jì)是對(duì)數(shù)字化產(chǎn)品的真實(shí)形狀設(shè)計(jì).它完全表達(dá)了產(chǎn)品能夠進(jìn)一步為模具設(shè)計(jì)、分析和加工提供數(shù)學(xué)模型;空間自由造型設(shè)計(jì)是產(chǎn)品外形的藝術(shù)設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品不僅是功能產(chǎn)品，也是藝術(shù)品;產(chǎn)品的外觀渲染是產(chǎn)品的效果設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品更加美觀、顏色更能迎合人們的需求;產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)廣告設(shè)計(jì)是將產(chǎn)品設(shè)計(jì)的結(jié)果直接制作成宜傳廣告，進(jìn)行市場(chǎng)推廣。利用實(shí)物測(cè)量進(jìn)行快速反求建模是目前研究的熱點(diǎn)之一，它是在產(chǎn)品仿型基礎(chǔ)上進(jìn)行產(chǎn)品修改設(shè)計(jì)的重要技術(shù)，它通過(guò)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)和激光測(cè)量機(jī)對(duì)實(shí)物進(jìn)行掃描，把測(cè)量所獲得的數(shù)字化的大量數(shù)據(jù)點(diǎn)送人高級(jí)CAD軟件的反求模塊或?qū)Ｓ玫姆辞筌浖校辞筌浖芍苯幼x取點(diǎn)數(shù)據(jù)群，并對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)群進(jìn)行編輯、過(guò)濾、整理、求精、排序、局部修改與重組，然后自動(dòng)生成曲面，最終獲得同實(shí)物一致的或經(jīng)改造的電腦塑件模型。

3 CAD對(duì)模具的設(shè)計(jì)與分析

CAD對(duì)模具的設(shè)計(jì)與分析，包括根據(jù)產(chǎn)品模型進(jìn)行模具分型面的設(shè)計(jì)、確定型腔和型芯、模具結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)、塑料充填過(guò)程分析等幾個(gè)方面。利用先進(jìn)的特征造型軟件，如，PRONE和UGII等很容易地確定分型面，生成上下模腔和模芯，再進(jìn)行流道、澆口以及冷卻水管的布置等。確定了這些設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)以后，再利用MOLDFLOW和CFLOW軟件進(jìn)行塑料的成形過(guò)程分析。根據(jù)MOLDFOLM軟件和它的豐富材料、工藝數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)輸人成形工藝參數(shù)，可動(dòng)態(tài)仿真地分析塑料在注塑模腔內(nèi)的注射過(guò)程、分析溫度壓力變化情況、分析注塑件殘余應(yīng)力等，并根據(jù)分析情況來(lái)檢查模具結(jié)構(gòu)的合理性、流動(dòng)狀態(tài)的合理性、產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題等。比如，是否存在澆注系統(tǒng)不合理，出現(xiàn)流道和澆口位置尺寸不當(dāng)，無(wú)法平衡充滿型腔;是否存在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理或模具結(jié)構(gòu)不合理，出現(xiàn)產(chǎn)品充不滿 (即短射現(xiàn)象);是否冷卻不均勻，影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量;是否存在注塑工藝不對(duì)，出現(xiàn)產(chǎn)品的翹曲變形等。模具通過(guò)CAD的分析，就可以將錯(cuò)誤消除在設(shè)計(jì)階段，提高一次試模成功率。

在塑料模具設(shè)計(jì)和分析這一階段應(yīng)用了許多新的電腦輔助技術(shù)，如，參數(shù)化技術(shù)、特征造型技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等。塑料模具中有許多標(biāo)準(zhǔn)件，如，標(biāo)準(zhǔn)模架、頂出機(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)等都可以采用基于數(shù)據(jù)庫(kù)管理的參數(shù)化特征造型設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)或建立標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，這樣既可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，又可以滿足用戶對(duì)設(shè)計(jì)的隨時(shí)修改，使模具的設(shè)計(jì)分析快速、準(zhǔn)確和高效。參數(shù)化特征造型不僅可以完整地描述產(chǎn)品的幾何圖形信息，也可以獲得產(chǎn)品的精度、材料及裝配等信息，其所建立的產(chǎn)品模型是一種易于處理、能反映設(shè)計(jì)意圖和加工特征的模型。因此，參數(shù)化特征造型技術(shù)是模具制造過(guò)程中最重要的技術(shù)之一。

4 結(jié)束語(yǔ)