大学课程《塑料成型工艺与模具结构》教学PPT课件：第七章模具CADCAMCAE简介.ppt

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第第77章章模具模具CAD/CAM/CAE简介简介概述概述7.1压缩成型模具概述压缩成型模具概述7.2模具模具CAD/CAM/CAECAD/CAM/CAE技术的特点技术的特点7.3CAECAE技术在塑料模具中技术在塑料模具中的应用的应用7.47.7.11概述概述自自20世世纪纪70年年代代以以来来，随随着着计计算算机机技技术术的的日日益益发发展展，数数控控加加工工技技术术的的广广泛泛应应用用，出出现现了了CADCAMCAE的全新技术。

的全新技术。

模具模具CADCAMCAE技术从根本上改变技术从根本上改变了设计模具、制造模具时用手工绘图，凭图组织了设计模具、制造模具时用手工绘图，凭图组织整个生产的技术管理方式，将它变为在图形工作整个生产的技术管理方式，将它变为在图形工作站上交叉设计，用数据文件发展产品，在统一的站上交叉设计，用数据文件发展产品，在统一的数字化产品模型下进行产品的设计打样、分析计数字化产品模型下进行产品的设计打样、分析计算、工艺设计、工艺装备、数控加工、质量控制、算、工艺设计、工艺装备、数控加工、质量控制、编印产品维护手册等。

编印产品维护手册等。

7.27.2模具模具CAD/CAM/CAECAD/CAM/CAE的基本概念的基本概念7.2.17.2.1模具模具CADCAD模模具具CAD，是是模模具具计计算算机机辅辅助助设设计计的的简简称称，是是指指用用计计算算机机作作为为主主要要的的技技术术手手段段来来生生成成和和运运用用各种数字和图像信息，以进行模具的设计。

各种数字和图像信息，以进行模具的设计。

对于结构十分复杂的模具设计来说，对于结构十分复杂的模具设计来说，CAD更更显示了巨大的优越性。

据调查表明，由于显示了巨大的优越性。

据调查表明，由于CAD技技术的应用、资料收集、调研和设计工作量减少到术的应用、资料收集、调研和设计工作量减少到原来的原来的12以下，绘图工作量降低到原来的以下，绘图工作量降低到原来的120，而工作效率却提高了，而工作效率却提高了35倍。

倍。

1模具模具CAD的设计内容的设计内容

（1）塑件的几何造型）塑件的几何造型

（2）模腔面形状的生成）模腔面形状的生成（3）模具结构设计）模具结构设计（4）选择标准模架）选择标准模架（5）总装图的生成）总装图的生成（6）模具零件图的生成）模具零件图的生成（7）常规计算和校核）常规计算和校核2模具模具CAD的功能的功能

（1）描述塑件几何形状的能力）描述塑件几何形状的能力

（2）模具标准化的功能）模具标准化的功能（3）设备数据的处理功能）设备数据的处理功能（4）广泛的适应性）广泛的适应性

（1）计算机自动编程）计算机自动编程

（2）数控加工）数控加工（3）计算机辅助工艺设计）计算机辅助工艺设计（CAPP）（4）计计算算机机辅辅助助模模具具生生产产管管理理上上压压成成质质量量一定、形状相似的型坯。

一定、形状相似的型坯。

7.2.27.2.2模具模具CAMCAM1模具模具CAM系统的组成系统的组成2模具模具CAM系统的主要功能系统的主要功能

（1）进进行行模模具具零零件件加加工工程程序序的的自自动动编编制制，并并利利用数控机床对模具零件进行自动加工。

用数控机床对模具零件进行自动加工。

（2）利利用用仿仿真真技技术术事事先先测测试试数数据据机机床床刀刀具具的的运运动动轨轨迹迹，检检测测是是否否“过过切切及及发发生生加加工工表表面面干干涉。

涉。

（3）由由计计算算机机自自动动完完成成整整个个模模具具生生产产过过程程中中的的工艺过程设计。

工艺过程设计。

（4）由由计计算算机机辅辅助助进进行行对对模模具具生生产产现现场场的的生生产产作业计划及各种工料的管理。

作业计划及各种工料的管理。

（5）利利用用计计算算机机自自动动完完成成从从模模具具产产品品的的几几何何模模型到工艺模型的转换。

型到工艺模型的转换。

熔熔体体在在经经流流道道、浇浇口口，进进入入型型腔腔时时，其其路路径径虽虽不不长长，但但充充模模流流动动的的过过程程却却十十分分复复杂杂。

通通过过流流动动模模拟拟，可可帮帮助助设设计计人人员员优优化化注注塑塑成成型型工工艺艺参参数数，确确定定合合理理的的浇浇口口流流道道数数目目和和位位置置，预预测测所所需需的的注注射射压压力力及及锁锁模模力力，并并发发现现可可能能出出现现的的注注射射不不足足热热降解，不合理的熔接痕位置等缺陷。

降解，不合理的熔接痕位置等缺陷。

7.2.37.2.3模具模具CAECAE1熔体充模的流动模拟熔体充模的流动模拟2保压过程模拟保压过程模拟保保压压模模拟拟的的目目的的是是帮帮助助设设计计人人员员确确定定合合理理的的保保压压压压力力和和保保压压时时间间，改改进进浇浇口口设设计计，以以减减少少型型腔内熔体体积收缩的变化。

腔内熔体体积收缩的变化。

3冷却过程模拟冷却过程模拟冷冷却却过过程程模模拟拟的的目目的的是是对对注注塑塑模模的的热热交交换换效效率率和和冷冷却却系系统统的的设设计计方方案案进进行行模模拟拟，帮帮助助确确定定冷冷却却时时问问、冷冷却却管管路路布布置置及及冷冷却却介介质质的的流流速速、温温度度等冷却工艺参数，使型腔表面的温度尽可能均匀。

等冷却工艺参数，使型腔表面的温度尽可能均匀。

4翘曲变形模拟翘曲变形模拟翘翘曲曲变变形形是是塑塑件件的的常常见见缺缺陷陷，注注塑塑过过程程中中产产生生的的应应力力作作用用于于塑塑件件，使使塑塑件件产产生生变变形形。

翘翘曲曲变变形形模模拟拟的的目目的的是是预预测测在在给给定定加加工工条条件件下下，塑塑件件脱脱模模后后的的外外观观质质量量、几几何何尺尺寸寸、应应力力分分布布及及机机械械性性能能，帮帮助助设设计计人人员员修修正正塑塑件件、模模具具设设计计方方案案，进进一步预测塑件的使用性能。

一步预测塑件的使用性能。

7.37.3模具模具CAD/CAM/CAECAD/CAM/CAE的的特点特点7.3.17.3.1模具模具CADCADCAMCAMCAECAE技术的特点技术的特点1、提高模具设计质量、提高模具设计质量2、提高模具制造效率、提高模具制造效率3、提高模具制造精度、提高模具制造精度4、增加经济效益、增加经济效益1、实体造型功能、实体造型功能2、图形显示及编辑功能、图形显示及编辑功能3、二维视图生成功能、二维视图生成功能4、数控加工功能、数控加工功能5、三维运动机构的分析与仿真功能、三维运动机构的分析与仿真功能6、信息处理与管理功能、信息处理与管理功能7.3.27.3.2模具模具CADCADCAMCAMCAECAE的软件功能的软件功能7.47.4CAECAE技术在塑料模具中的应用技术在塑料模具中的应用CAE技技术术已已成成为为塑塑料料产产品品开开发发、模模具具设设计计及及产品加工中这些薄弱环节的最有效的途经。

产品加工中这些薄弱环节的最有效的途经。

塑塑料料产产品品成成型型分分两两个个阶阶段段，即即开开发发设设计计阶阶段段（包包括括产产品品设设计计、模模具具设设计计和和模模具具制制造造）和和生生产产阶阶段段（包包括括购购买买材材料料、试试模模和和成成型型）。

采采用用CAE技技术术，可可以以完完全全代代替替试试模模，CAE技技术术提提供供了了从从制制品品设设计计到到生生产产的的完完整整解解决决方方案案，在在模模具具制制造造之之前前，预预测测塑塑料料熔熔体体在在型型腔腔中中的的整整个个成成型型过过程程，帮帮助助研研制制潜潜在在的的问问题题，有有效效地地防防止止问问题题发发生生，大大大大缩缩短短了开发周期，降低生产成本。

了开发周期，降低生产成本。

1模具模具CAE在模具设计中的应用在模具设计中的应用

（1）良好的充填形式）良好的充填形式

（2）最佳浇口位置与浇口数量）最佳浇口位置与浇口数量（3）流道系统的优化设计）流道系统的优化设计（4）冷却系统的优化设计）冷却系统的优化设计（5）减小反修成本）减小反修成本2模具模具CAE在塑件设计的应用在塑件设计的应用模具模具CAE可以解决以下几个问题：

可以解决以下几个问题：

（1）制品能否全部注满）制品能否全部注满

（2）制件实际最小壁厚）制件实际最小壁厚（3）浇口位置是否合适）浇口位置是否合适3模具模具CAE在注塑成型的应用在注塑成型的应用设设计计者者可可以以在在制制件件成成本本、质质量量和和可可加加工性等方面得到工性等方面得到CAE技术的帮助：

技术的帮助：

（1）设定最佳的模具方案）设定最佳的模具方案

（2）减小塑件应力和翘曲）减小塑件应力和翘曲（3）节省材料和减少过量充模）节省材料和减少过量充模（4）最小的流道尺寸和回收料成本）最小的流道尺寸和回收料成本