基于实例的注塑模具CAD/CAE/CAM集成技术研究

摘要

随着计算机技术的飞速发展,在注塑模具的设计生产中广泛应用CAD/CAE/CAM集成技术成为必然,注塑模具中应用CAD/CAM/CAE技术可以实现塑件设计、模具设计、制造和成型工艺的一体化。这极大地提高模具设计能力和水平、提高模具制造的质量和精度、提高模具标准化程度、缩短模具的研制周期、降低制品生产成本并可激发模具工程设计人员的创新思维的能动性。计算机CAD/CAE/CAM技术在模具行业中的广泛应用越来越受到重视。
　　 只有实现CAD、CAM、CAE三者之间的完善结合,才能充分发挥计算机辅助技术的优势。本文基于手机外壳为例研究CAD/CAE/CAM集成系统在注塑模具中的应用。
　　 本文首先叙述了注塑模具CAD/CAE/CAM一体化设计流程,并对国内外注塑模具CAD/CAE/CAM的研究现状和发展趋势做了简单介绍,其中重点简述了国内外应用较为成熟的注塑成型CAD/CAE/CAM软件的特点。
　　 文章以注塑模具设计理论为基础,总体设计注塑模具各机构,利用高端软件CATIA v5完成普通手机外壳的模具结构设计。整个结构的设计包括手机外壳特征模型的创建;凸模与凹模的设计;模架、浇注和冷却系统等的导入,利用系统自带的运动仿真模块对模具进行开模仿真。利用有限元计算方法,依据热传导学及高分子聚合物流变学基本理论,运用注塑模具分析软件Moldflow Insight对制品进行CAE优化分析,其中包括最佳浇口、填充、流动、冷却和翘曲分析等,根据分析结果确定出浇注系统和冷却系统,利用计算机完成多次试模,研究了两种不同的保压曲线对塑件成型质量的影响,最终优化保压曲线,降低了制件翘曲变形量,结合实际的要求和现实的模具设计经验对设计的模具进行修改,以保证制品的质量,最终确定满足制件注塑要求的工艺条件。最后,以计算机辅助制造系统为基础,利用CATIAV5软件对手机外壳注塑模具(主要是型腔和型芯)进行数控加工过程仿真,完成复杂曲面以及带有直壁的复杂型腔的加工,将加工过程中遇到的问题发现在正式生产前,最后自动编制出数控机床识别的NC代码,从而提高产品质量及生产效率,实现数字化制造。本文的整个设计过程为无纸化设计。