模具CADCAM软件实践.docx

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1、模具CAD/CAM软件实践报告 班级材料10802姓名: 班级序号：指导教师：时间:2011.12.19-2010.12.23目录-、模具CAD/CAE/CAM的现状与发展趋势31模具CAD/CAE/CAM 技术的发展历程与现状 32模具CAD/CAE/CAM技术的发展趋势 4二、模具CAD71、 产品三维图72、 产品尺寸图73、 零件尺寸计算8模具CAE9 1将IGES格式的凹模零件导入ANSYS92选择单元类型，设置材料参数，划分单元格 93 .约束自由度，加载作用力1受力分析受力位移图1四、模具CAM121、先画出需要加工的模具外形。122、选取加工机床（铳床，选取刀具路径，选取加工产

2、品 123、设置刀具参数12设置材料，出现边框,变成立体图形1加工效果图五、小结17一、模具CAD/CAE/CAM的现状与发展趋势1模具CAD/CAE/CAM技术的发展历程与现状模具CAD/CAE/CAM技术具体就是模具设计人员和组织模具产品制造的工艺设计人员在CAD/CAE/CAM系统的辅助下，根据模具的设计和制造程序进行设计和 制造 的一项新技术。目前，模具CAD/CAE/CAM技术发展很快，广泛的应用于模具 生产企 业。采用模具CAD/CAE/CAM技术是模具生产革命化的措施，也是模具技术发展的一个 显著特点。1.1 国外模具CAD/CAE/CAM技术的发展历程与现状国外模具CAD/CA

3、M技术的研究始于上世纪60年代，到70年代已经研制出了模具 CAD/CAM的专门系统，推出了面向中小型企业的CAD/CAM的商业软件，可应 用于各 种类型的模具设计和制造。1973年，美国的DIE COMP公司率先研制成功PDDC连续模系统。1977年,捷克斯洛伐克金属加工工业研究所研制成功AKT冲模CAD系统。1978年，日本 机械 工程实验室建立ME1连续模设计系统。1979年，日本旭光学工业公司研究成功的冲空模和弯曲模PENTAX的CAD系统。1985年，日本NISSIN精密机器公司 采用 了冷冲模CAD/CAM系统。到80年代末，美国、日本等工业发达国 家的模具 生产已有 近50%采用

4、了 CAD/CAM技术。近二十多年来，随着计算机硬件的不断提升，工业发 达国家的CAD/CAM技术不断创新、完善、逐步发展，已经形成一个从研 究开发、生产制 造到推广应用和销售服务的完整的高技术产业。国外在上世纪60年代开始开发有限元进行软件，1976年发行了第一套流动分 析软 件。利用CAE技术可以在模具加工前，在计算机上对整个成型过程进行模拟分析，减少 甚至避免模具返修报废、提高模具质量和降低成本等。目前国外的模具CAE技术已经相当成熟，完全走向实用化阶段，并取得了显著效果。国外著名的CAE 软件有 NASTRAN、ADINA、ANSYS、ABAQUS、MARC、COSMOS 等。1.2

5、国内模具CAD/CAE/CAM技术的发展历程与现状我国模具CAD/CAM技术开始于20世纪70年代末，与国外相比尚有一段距 离，但目 前也趋于成熟，并在模具生产企业得到广泛应用。特别是20世纪80年代后期，我国进 入了 CAD/CAM技术迅猛发展的时期，各大院校和科研单位不仅自主研发适 合国情、专 业化极强的CAD/CAM实用系统也引进国外先进CAD/CAM,同时在国外的CAD/CAM系统之上进行二次开发。如吉林大学依 托一汽 对汽车覆盖件CAD/CAM系统的研究已经取得显著成效，华中科技大学模具 技术国家重 点实验室在AutoCAD软件平台上开发出基于特征的级进模CAD/CAM系统HMJC，

6、西安 交通大学开发出多工位弯曲级进模CAD系统等，这些CAD/CAM系统的研发促进了国内 模具行业快速发展。经过这十几年的发展，我国模具CAD/CAM软件的开发水平也逐渐接近国外 先进 水平。在政府的大力支持下先后出现了一批先进的模具CAD/CAM示范企业，高校和企业也培养了一大批模具CAD/CAM软件开发及应用人才。但总的来说，我国目前 模具CAD/CAM软件不管是从产品开发水平还是从商品化、市场化程度都与发达国家有 不小的差距。随着有限元技术的快速发展，早在上世纪80年代，国内就有一批科研单位和高校 投入有限元技术的研究、开发和应用中。在此背景下，国内相继取得了可 喜的成绩，如: 大连理工

7、大学的JIFEX,郑州机械研究所的紫瑞，北京农机学院的有限元分 析系统。在 模具CAE方面:如湖南大学的冲压CAE系统，华中科技 大学冲压成型 快速分析软件 FASTAMP,清华的铸造CAE分析软件FTStar,华北工学院的铸造分 析软件CASTsoft 等,但是与CAD/CAM系统的集成度相对较弱。2模具CAD/CAE/CAM技术的发展趋势21世纪市场要求高质量、低成本的产品，并且要求对各种不同的市场需求作 出快速的反应。模具制造技术的发展趋于专业化、标准化、集成化、智能化、虚拟化、 网络化，这将使模具行业发生巨大变革。2.1 模具CAD/CAE/CAM技术的专业化程度显著提高任何一种模具软

8、件不可能包罗万象，完全能适应不同的模具产品、不同生产企业 的需求。这就要求有针对性的开发专用模具CAD/CAE/CAM系统软件，或者根据模具 生产企业自身的特点对软件系统进行二次开发。这样才有可能一切从实际出发，最大的发 挥出软件的潜能，充分利用好企业自身的设备，制造出高质量的模具产品。随着模具工业的快速发展，各大主要软件开发商和有独立科研实力的企业已经 开始有针对性地开发专用模具CAD/CAM实用软件系统，并取得了巨大的经济效 益。如: 专用的进级模系统NX-PDW，专用的塑料注射模系统MoldWizard，专用的 锻压模系统 AutoMolder,此外还有法国Misslelsoftware

9、公司的注射模专用软件TopMold和级进模专用软件TopProgress、日本UNISYS株式会社的塑料 模设 计和制造系统CADCEUS等。这些专用模具软件的产生，大大的提高了模具设计人员的 工作效率，让模具设计人员从繁琐的劳动中解放出来，进行创造性的设计活动。2.2 模具CAD/CAE/CAM技术的标准化势在必行标准化模具CAD/CAM系统可建立标准零件数据库、非标准零件数据库和模具参数数据库。标准零件库中的零件在模具 CAD设计中可以随时调用，并采用 GT(Group Technology,成组技术生产。非标准零件库中存放的零件，虽然与设计所需结 构不尽相同，但利用系统自身的建模技术可以

10、方便地进行修改，从而加快设计 过程，使典 型模具结构库在参数化设计的基础上实现。数据的传递、转化成为企业之间、企业与客户之间、软件之间、软件与设备 之间进行信息传递的最大障碍。在模具CAD/CAE/CAM软件系统中也存在这样的问题， 为保障数据在传递、转化的过程中不丢失，建立数据转换的标准显得非常重要，这样可以 模具CAD/CAE/CAM软件系统内部的信息交流成为整体，从而真正意义上实现了模具 制造信息传递的畅通。2.3 模具CAD/CAE/CAM技术的集成化是必然趋势国内模具制造企业虽然也采用了 CAD/CAM/CAE技术但模具的设计尚未形成成熟 的理论指导和设计体系，各类设计工具更多的表现

11、为单一学科的软件化,其相互集成也是 以软件接口实现的数据集成。模具CAD/CAE/CAM技术与GT、CE(C on curre nt Engin eeri ng CAE、CAPP(Computer Aided Process Pla nning PDM(Product Data Managemen等技术密切相连，组成一个有机的整体，建立一个统一 的全局模具产品数据模型，在模具开发、模具设计中，提供全部的信息，使信息共享、 交换处理和反馈，它综合了计算机技术，系统集成技术，并行技术和管理技术，最终将 发展成为 CIMS(Computer Integrated Manufacture System

12、 计算机集成制造系 统。2.4 智能技术将使模具CAD/CAE/CAM技术如虎添翼模具CAD/CAE/CAM技术中的智能化是指由模具 CAD/CAE/CAM软件系统和人类 专家共同组成的人机一体化系统，它能再模具生产过程中进行分析、推理、判断、构思 和决策等智能活动，有效地实现了人与模具设计系统的有机融合及人的智能的充分发挥。近年来，人工智能在模具CAD/CAE/CAM系统中的应用主要集中在知识 工程的引入和模具设计专家系统开发上。目前，在模具的设计和制造过程中，在很多环节上仍然依靠模具设计人员的经验。如模具设计方案的选择、工艺流程和参数的选择、模具结构的优化等，模具CAD/CAE/CAM设计

13、系统只是完成一些简单建模和数值计算，缺乏灵活性和可靠 性。这 就要求模具设计系统必须利用KBE(Knowledge-Based Engineering技术进行 深入的改 造，从分发挥、利用知识库和专家系统设计出高质量的模具。在模具行业已有成功案例，如华中科技大学模具技术国家重点实验室在国产注射成型模拟软 件HSCAE6.10中成功地引入了人工智能技术。2.5 虚拟技术将在模具CAD/CAE/CAM得到应用虚拟制造(VM是一种新的制造技术，它以仿真技术、信息技术、虚拟现实技术为支 撑，对产品设计、工艺规划、加工制造等生产过程进行统一建模。虚拟制造技术应用于模具生产实际是模具CAD/CAE/CAM

14、技术的集成和延伸，因此，模具工业 今后推广应用虚拟制造技术，必须首先对当前应用于模具生产的各种先进设计与制造技 术和方法进行全面、深入的消化吸收和推广应用。虚拟制造技术在国外模具工业中也有 成功的应用。如美国的Foundry Service(FSC公司采用虚拟制造技术对整个工艺生产过 程进行仿真，并根据仿真结果更改设备参数后，成功地完成了生产系统的改造工程，节 约了大量的资金。AUTODIE公司采用虚拟 制造技术后，在810个月内完成一种车型 的设计与制造，一年内可以接受5种车型的模具定货。2.6 网络化是模具CAD/CAE/CAM技术应用的重要手段网络化敏捷制造与模具CAD/CAE/CAM技

15、术的结合是当今模具制造业中的主流方向 之一。随着信息技术、网络技术的发展，网络化制造的研究已经达到了前所未有的高 度。网络化模具制造指的是：面对模具市场机遇，针对模具市场需要，利用以因特网为标 志的信息高速公路，灵活而迅速地组织社会模具制造资源，快速地组 合成一种超越空间 概念的、靠电子手段联系的、统一指挥的经营实体网络联盟模具制造企业，以便快速推出高质量、低成本的模具产品。此类的研究已经相当多，如 东莞地区模具行业敏捷化趋势的分析与研究。由此可知模具网络化制造研究的重点的是如何有效的实现不同模具企业之间的资源共享 ，多种高新技术的集成，因此能集成多方面的资源，具有多种功能的网络化模具制造平台

16、将成为网络化模具制造的 技术支持工具，将使模具企业快速的应对市场的变换。、模具CAD 1、产品三维图2、产品尺寸图3、零件尺寸计算凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸属包容尺寸，在使用过程中凹模的磨损会使得包容尺寸逐渐的增大。 所以,为了使得模具的磨损留有修模的余地以及 装配的需要，在设计时，包容尺寸尽量取下极限尺寸，尺寸公差取上偏差。具体计算公式 如下：（1凹模的工作尺寸计算凹模的径向尺寸计算公式：(+?+=4/3k 1L 1 L式中:L1塑件外形公称尺寸；k塑料的平均收缩率；？塑件的尺寸公差；S模具制造公差，取塑件相应尺寸公差的1/3到1/6.计算凹模上口径尺寸L2查表可得 L 上=7

17、5, ?=0.76, ?=3/1 至$ ?6/1(mmL 19.019.01293.7576. 0*4/302. 1 *754/3k 1L +=-=?-+= 计算凹模下口径尺寸L3查表可得 下=60, ?=0.64, 16. 0=(mmL 16.016.01375.6064. 0*4/302. 1*604/3k 1L +=-=?-+= 凹模的深度尺寸计算公式：口+?+= 3/2( 1(1kH H式中:H1塑件高度方向的公差尺寸。查表可得H仁130, ?=1.1,27. 0= SmmkH H27.027.0187.1311. 1 *3/202. 1 *130 3/2( 1 (+=?-+= S2、

18、凸模的工作尺寸计算凸模是成型塑件内形的，其工作尺寸属于被包容尺寸，在使用过程中凸模的磨损会 使包容尺寸逐渐的减小。所以,为了使得模具的磨损留有修模的余地以及装配的需要，在 设计模具时，被包容尺寸尽量取上限尺寸，尺寸公差取下偏差。具体计算公式如下；凸模的径向尺寸计算公式：口S？+= 4/3(1 (1k II式中11塑件内形径向公称尺寸。计算凸模的上口径尺寸kll19.7276.0*75. 002. 1*71 4/3( 1(-=+=?+= S计算凸模的下口径尺寸k II 16. 016.016. 5764.0*75. 002. 1*56 4/3( 1(-=+=?+= S凸模的高度尺寸计算公式：S+

19、= 3/2( 1(1kh h式中1h塑件深度方向的公称尺寸。kh h27.0129.1311. 1*3/2 02. 01(*128 3/2( 1 (=+=?+= SS三、模具CAE使用ANSYS进行有限元分析1将IGES格式的凹模零件导入ANSYSal.sTTFI HUHANSYS日刀Z ZOLlLt: 13:30V2选择单元类型设置材料参数，划分单元3,约束自由度，加载作用 力ANSYSDC ZS Z01I4计算分析，并进行后处理得出路径图受力分析ANSYSEC 2 Q1L.U 3E- PFTW=1JV-1TEffiAlU3WC I AM&kS3T3*fllX JSEE-OS2KX A-SS

20、E-OffANSYS&ECl2tail UFQm四、模具CAM1、先画出需要加工的模具外形（在画图的时候需要调整比例尺，不然画出来的最大尺寸只有4mm 我调整的 比例尺为602、选取加工机床（铳床，选取刀具路径，选取加工产品3、设置刀具参数参数设置完成后，出现刀具路径，外圈（如图所示设置材料，出现边框，变成立体图形加工效果图第16页共17页五、小结通过一周的学习使我对模具的设计有了更深的了解，开阔了眼界。我们 能从多个方面去设计模具，我们可以通过查表得到要的参数，通过受力，产品大小等 各个因素确定确定模具的尺寸，通过ansys对模具进行受力分析，进而得出模具设 计有那些方面的不足而进行改正，再用mustercam进行模具外形加工，发现模具加 工有那些难点，改进进一步减小模具加工的成本。这次的大作业让我知道模具设计不 是只做好一方面的工作就可以做好的，我们还有很多知识要学。第17页共17页