CAD／CAE／CAM一体化在塑料模具开发中的应用

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。

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。

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。

模流分析!"#技术在塑料模具设计和制造中的应用李红林贺华波费春华刘军孙保寿（宁波大学，浙江宁波!"#$""）摘要：回顾了计算机辅助技术在塑料模具设计和制造中的应用历史。

介绍了模流分析%&’技术的发展和应用状况，对现阶段塑料模具开发中出现的现象进行了分析，并指出应用模流分析%&’技术的必然性。

关键词：模流分析；%&’；塑料模具"计算机辅助技术应用情况及存在的问题计算机辅助技术在塑料模具设计和制造中的应用在国内始于$(世纪)(年代中期，至今已有近$(年的历史，其应用情况大致可归结为两个阶段：（"）$(世纪)(年代中期到*(年代中期：这是以计算机代替绘图板为主要标志的二维绘图和设计阶段。

在这个阶段中的典型应用软件是&+,-. %&/、%&0&等，由于这些软件在编辑、修改和查询功能等方面比传统的手工方法要方便得多，有的模具企业还在上述软件基础上针对本企业的具体应用进行了一定程度的二次开发，再加上计算机本身在处理数据方面所固有的高效率和准确性，所以经过此阶段应用后显著提高了塑料模具在二维绘图和设计方面的效率及准确性。

（$）$(世纪*(年代后期到现在：这是以%&/／%&1应用一体化为主要标志的三维应用阶段。

这个阶段的典型应用软件是+233、45-／’、%31&. ,5-6、1&7,’5%&1和%&0&1’等软件。

此阶段采用三维立体来表达产品、模具成型零件和%6%加工对象，并在一定程度上建立了它们之间的相关性，加上高速加工技术的开始应用，所以达到此应用阶段的企业显著提高了设计和制造过程的直观性、进一步提高了设计结果的准确性和效率、拓宽了对复杂模具零件的加工范围、提高了模具零件的加工效率、并使得一定程度的并行设计和制造成为可能。

经过上述两个阶段之后，模具设计和制造的速度得到了质的飞跃，是不是计算机辅助技术在塑料模具设计和制造中的应用便到此为止呢？不是的话，那下一个应用标志会是什么呢？在回答这个问收稿日期：$((!8(!8$"题之前，先让我们来看看模具企业在达到第二个应用阶段后在商品模具开发中仍存在的现象：企业接到产品图／模型／样品后，经过紧张的设计、工艺、加工、装配到试模后打出首样，这一系列过程对复杂程度一般的模具而言，时间可控制在"个月左右，但从首样到合格产品之间拖的时间太长，有的!个月，有的9个月，甚至合格后产品已被淘汰。

CAD\CAM\CAE在塑料模具中的应用[摘要]:本文系统的介绍了基于PROE软件的CAD\CAE\CAM在塑料模具设计与制造中的过程和应用及其对塑料件生产周期、质量、效率所起的作用。

[关键字]:PRO\E CAD模具塑料数控加工塑料是国民经济中四大材料之一，塑料模具是塑料制品社会化大生产中最为重要的一个环节，理所当然得到了长足的发展和进步。

目前国内越来越多的企业采用三维软件设计塑料模具。

三维软件的发展过程是：最早是无参化软件，发展到半参化软件，现在已达到全参化软件。

PROE软件是美国参数（PTC）公司推出的一款全参化CAD\CAE\CAM软件。

利用计算机软件进行设计、分析、加工，所做模具几乎不用修模，从而在设计之初就严格的控制了质量。

PRO\E中集成了丰富的模块有零件造型、模具、组件、工程图、数控NC、分析等等模块。

PRO\E软件中还可安装其他分析软件如知名的有限元分析软件ANSYS，实现无缝连接。

还可安装EMX专用模架系统。

现在龙记公司的模架已和国外其他著名品牌模架一样加入到了EMX中。

PROE中可以更灵活的运用C++语言进行二次开发，适应企业的专门需求。

5。

0版工程图模块有更大的改进，它的工程图是国际ISO标准图面，我国在加入世贸以后更多的应用ISO标准与世界企业交流。

PROE的数控编程广泛适用于FANUC和SIEMENS以及华中世纪星等主流系统，它的刀路控制也更优化，能加工出绝对精度达到e-6mm的零件。

PROE工程图转出来的图和AUTOCAD的钣金模具图非常相似，而PROE 工程图的来源是使用ISO国际制图标准的国际图面，所以并不一定可以输出符合国内制图规定要求的2D工程图（如螺纹、齿轮、花键等特征的零件），在重要尺寸标注方面也有差别。

加工单位一般会迅速使用其熟悉的2D CAD软件（通常是AUTOCAD和第三方厂商所出的辅助软件包）来对设计单位所提供的平面工程图进行加工。

这样一来，设计单位和施工单位就可以因为这样的搭配而互补优缺，相辅相成了。

CAD／CAM／CAE在塑料模具设计中的应用这学期学习了CAD/CAM技术基础这门课，我从中掌握了不少十分有用的知识。

对于目前的机械制造行业来讲，CAD/CAM技术愈显重要。

它在本行业的应用最早，使用也最为广泛。

目前其最主要的应用涉及机械、电子、建筑等工程领域。

世界各大航空、航天及汽车等制造业巨头不但广泛采用CAD/CAM技术进行产品设计，而且投入大量的人力、物力及资金进行CAD/CAM软件的开发，以保持自己技术上的领先地位和国际市场上的优势CAD在工程中的应用，不但可以提高设计质量，缩短工程周期，还可以节省大量建设投资。

所以对我来讲，学习这门课程是十分重要和必要的。

而殷老师触类旁通、幽默风趣、犀利的讲课风格，也使我对这门课有了深刻的了解和印象。

本人由于在近期要参加西门子公司的面试，需要掌握并深入了解有关模具设计的知识。

目前我也正在学习黄新路老师上的模具设计这门课，对模具设计的有关知识或多或少有所了解。

加之本人之前学习过Pro/E的有关内容，再结合CAD/CAM有关知识，我总结并稿写了这篇《CAD／CAM／CAE在塑料模具设计中的应用》，由于时间仓促，加之本人水平有限，本篇论文难免有疏漏之处，恳请殷老师不吝赐教。

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、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。