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新聞

機械模具技術中CAD軟件的應用

日期:2021-08-19   瀏覽量:228  

隨著計算機技術和制造技術的迅速發展,對如何縮短模具設計時間與加工的生產周期以及怎樣提高模具加工質量等問題愈來愈備受關注。模具技術也逐漸由手工設計、依靠人工經驗和常規機械加工技術逐步向模具CAD/CAE/CAM(計算機輔助設計、輔助工程和輔助制造)技術轉變。美國率先將計算機技術應用于模具工業,實現模具CAD/CAE/CAM一體化系統,達到提高模具設計效果與加工質量、有效提高生產周期的目的。據文獻統計,國外采用模具CAD/CAE/CAM技術可使設計時間縮短50%,制造時間縮短30%,成本下降10%,塑料原料節省7%,一次試模成功率提高(45-50)%。


1.CAD軟件的發展及技術概述


1.1 CAD軟件的發展
早在20世紀60年代,英國DQC公司就采用CAD系統對汽車覆蓋件的制造的進行技術革新。在1978年,德國EPMC公司運用CAD技術設計出新型級進模,可以選擇模具的結構、類型和工藝參數,極大程度地改變了凸模、凹模等工作零件的設計方式并縮短了設計周期,提高了零件精度。
我國是從1975年以后開始引入計算機輔助設計技術,從而開始研究模具CAD技術,由于歷史原因,我國語歐美工業發達國家相比還有很大差距。目前我國獨立研發的CAD系統運用廣泛的代表產品有:北京機械制造研究所研發的冷沖模CAD系統、重慶大學機電研究所研發的注塑模CAD系統。
目前CAD技術在我國機械制造行業的運用和開發中還存在著較多問題,具體表現在以下幾點:
(1)CAD技術的多功能應用程度較低,許多中小企業長期停留在三維建模和數控編程方面。

(2)CAD系統國產元件太少,國有化水平不高,技術更新較慢。3)CAD系統二次開發和逆向工程技術在設計產品中體現較弱。


1.2 CAD軟件技術概述
CAD技術是近20年以來在我國制造業快速發展的計算機應用技術,全稱是計算機輔助設計和計算機輔助制造。CAD技術的推廣和應用,推動了機械工業產業的技術更新,在很大程度改變了人們設計、制造產品的觀念。

而CAD技術在機械制造行業的廣泛應用,大大提高了產品的加工效率和產品的精度,降低了產品的加工生產成本,縮短了大批量產品的生產周期,并降低了操作者的工作強度。在現代制造行業尤其是模具行業中,模具CAD技術的高效率、高精度、高智能化、柔性制造等特點使得越來越多的模具企業對CAD技術的研發與應用開始重視。


2.機械模具技術的現狀


2.1 設計與制造技術實現一體化

在機械模具的設計與制造中,計算機作為輔助設備得到了廣泛的應用。機械模具從最初的設計,再到制造實現了一體化。這種生產方式不僅優化了模具的設計過程,還實現了生產方式自動化。在對機械模具進行建模和數控加工過程中,三維設計的優點得到充分體現,不僅提高了機械模具的制造效率,而且提高了機械模具的質量。機械模具在設計時不僅要體現科學性,而且還要體現設計的合理性。因此,在對機械零件進行形態仿真設計時,就要采用數值模擬方式,從而找出合理的模具機構和制造方案。在進行大型的機械模具的鍛造定型和塑件成型時,其大小、精密度、復雜性等因素都對模擬成型不再有大的影響。


2.2 出現了針對大型的、復雜的機械模具的新技術

為了滿足汽車制造行業的飛速發展,針對大型的、復雜的機械模具的新技術不斷涌現,縮短了大型機械模具的研發時間,其技術水平和制造精確度也在逐步上升。在進行設計時,模擬仿真手段成為重要的應用技術。利用模擬分析技術,可以預知覆蓋件在塑型過程中可能出現的各種問題,且通過對工藝實現展開的分析,也要對各種參數進行相應調整,以此才能將存在的問題所解決。并且,三維模具設計本身就是一種新型技術,且能夠在大型及誒邪惡模具制造中得到廣泛應用,而這種實體設計方式本身就能夠從不同角度對模具結構進行監察,以能夠為模具機構的合理性提供有效保證。


2.3 高速銑削工藝得到廣泛應用

作為重要的機械模具技術,高速銑削工藝得到了廣泛應用。高速銑的特點是在進行高速加工時,材料溫度上升慢,刀具的切削力較小,由于熱能產生的變形幾率小,模具表面材料的殘留應力低等。這些優點使得高速銑削工藝成為加工機械模具的首先加工技術。


2.4 注射模中新技術得到應用

在注射模中,新技術不斷被采用。熱流道技術在注塑行業被推廣,其工作原理是利用元器件為模具加熱,以保證塑料的熔融形態,這樣就可以完成高品質的成型塑件,不僅降低原材料的損耗,而且能節約能源。另外,還在注射成型中采用了氣體輔助注射新技術,其工作原理是使用氮氣作為輔助注射對象,其優點是注射時造成較小的壓力,保持熔體良好的流動性能,所制造的產品不容易變形,并且翹曲率很低,塑件的外形質量較高。


2.5 微細成型工藝得到了技術支持

納米技術在微細成型中得到應用,其原理是控制物質反應的大小、傳輸的快慢和轉變程度,從而達到技術創新的目的,同時還能充分發揮其獨特的性能。納米工藝最基本的應用體現在納米模具成為進行生產的工具。


2.6 反求工程技術

反求工程通常被成為逆向工程。在新產品的研發、模具設計、模具制造過程中,逆向工程發揮了重要作用。逆向工程的設計方式和工作理念和傳統的設計理念和方式有很大的區別。逆向工程首先要對加工對象進行數據的收集處理,利用CAD造型取得加工對象的幾何模型,然后在經過對幾何模型的分析數據,根據需求進行數據調整,最后完成對加工對象的外形設計,再利用CAM編程,最終完成加工對象的成型模加工。


2.7 模具制造實現了信息化、智能化、網絡化

在模具制造行業正在實現信息化、智能化和網絡化。信息化管理可以提高企業的的經濟效益。智能化管理平臺的建立為機械模具企業提升了競爭能力。因此,很多機械模具制造企業通過信息化平臺來提高自身的管理能力。并且,通過信息網絡化的建設能對項目進程起到一定監控作用,還能對模具制造實際情況進行有效監督和管理。而其主要監控對象則包含調控模具生產的資金以及模具制造進度,以此提高模具制造工作效率。


3.結束語

近年來,我國引進了不少很強圖形功能的CAD/CAE/CAM系統軟件,但在曲面造型和數控加工等方面依然存在一定的局限性。目前,國內一些大型企業或CAD技術較成熟的企業通常引進成套軟件,而大多數模具工廠和中小型企業的CAD技術的應用處于初級階段,通常以自我開發為主,選定適合實際情況的軟、硬件開發平臺進行二次開發,提高了設計效率和質量的同時,也使軟件更加符合工廠生產實際和便于技術人員的使用。

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