CADCAM课程设计文档格式.docx
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1、凹模的工作尺寸计算6
2、凸模的工作尺寸计算7
三，模具CAE（ANSYS模具结构分析）8
四，模具CAM（mastercam模具制造）11
五，小结15
一，模具CAD/CAM/CAE软件的现状与发展
模具作为工业生产中的基础工艺装备,是一种高附加值的高技术密集型产品,也是高新技术产业化的重要领域,尤其在汽车、电子、仪表、家电和通讯行业中应用广泛。
研究和发展模具技术,对于促进国民经济的发展具有特别重要的意义,模具技术的水平及科技含量高低,直接影响到模具工业产品的发展,在很大程度上决定了产品的质量,新产品的开发能力、企业的经济效益,是衡量一个国家制造业水平的重要标志。
由
于制造业产品信息相当复杂,要实现企业生产自动化,在分离的CAD、CAE、CAM之间还需要大量的人工工作,这给企业自动化生产带来了极大地障碍,且模具设计与制造周期可进一步缩短的空间较大,模具CAD/CAE/CAM技术的使用,极大地提高了产品质量,加速了产品的开发,缩短了从设计到生产的周期,缩短了产品的上市周期,实现了产品设计的自动化,使设计人员从繁琐的绘图中解放出来,集中精力进行创造性的劳动,模具CAD/CAE/CAM技术是模具工业发展的必然趋势
1模具CAD/CAE/CAM技术的内容
CAD/CAE/CAM技术充分发挥计算机及其外围设备的能力,将计算机技术与工程领域中的专业技术结合起来,实现产品的创新设计、制造,已成为新一代生产技术发展的核心技术,CAD/CAE/CAM技术在模具生产领域得到了广泛的应用。
1.1模具CAD技术
模具CAD技术就是CAD技术在模具设计过程中的应用,以注塑模具CAD为例,主要包括根据产品模型进行模具分型面设计、确定型腔和型芯设计、模具结构的详细设计等几个方面。
许多标准件如浇注系统、冷却系统等都可以采用基于数据库管理的参数化特征造型设计方法,进行设计或建立标准件库,实现数据共享,随时修改设计参数,使得设计快速、准确、高效。
1.2模具CAE技术
模具CAE技术就是CAE技术在模具设计过程中的应用,以注塑模具CAE为例,利用MoldFlow等模具CAE软件,可以进行塑料产品的成型过程分析,来检查模具结构的合理性、流动状态的合理性、产品质量问题等。
借助MoldFlow软件数据库,可动态仿真分析塑料在注塑模腔内的注射过程流动情况、分析温度压力变化
和注塑件残余应力等。
通过模具CAE可以将模具设计
错误消除在设计阶段,提高一次试模成功率。
1.3模具CAM技术
模具CAM技术就是CAM技术在模具制造过程中的应用,特别是在复杂模具的型腔、型芯及电极的数控铣削加工、线切割加工、电火花加工等方面应用。
此外,模具加工过程仿真能直观反映加工的结果,直接评估加工后零件的质量,以及检查出加工的错误。
在检查加工后零件的质量时,可在计算机上对加工后的实体模型进行任意的剖切,直接测量其尺寸和精度。
能
消除加工工艺编程设计的错误,减少加工后的修补和返工,大大提高模具制造效率和质量。
1.4模具CAD/CAE/CAM集成技术
独立开发的CAD、CAE、CAM技术缺乏统一的数据模型及通信约定,在应用于复杂产品的设计与制造时会遇到不少问题。
为最大限度地发挥各环节的经济效益,需要实现CAD/CAE/CAM的集成化。
国外模具CAD/CAE/CAM系统的发展已有20多年的历史,主要研究以下内容:
①设计制造一体化系统集成框架的研究,开发出支持各应用系统的运行的平台;
②开发具有强大几何造型和工程绘图功能,以及能进行基于参数化特征的精确实体造型的三维几何设计系统;
③开发能分析工艺过程、动态显示仿真效果的计算机辅助模拟系统;
④研究产品有限元分析前后置处理技术;
⑤开发能实现产品数据的描述、变换、共享、集成、存档等数据库技术与数据交换技术和接口;
⑥开发具有智能的图形交互式坐标编程系统的多轴数控编程系统
2模具CAD/CAE/CAM技术的应用
国外在航空航天、汽车、造船、机床制造等工业部门都已实现模具CAD/CAE/CAM技术的应用。
如波音飞机公司应用模具CAD/CAE/CAM技术,在波音777飞机上对全部零件进行了三维实体造型,设计了除发动机以外的其他机械零件,比传统设计和装配流程效率提高了一倍。
美国GeneralDynamicElectricBoat和NewportNewsShipbuilding应用CAD/
CAE/CAM技术设计和建造美国海军的新型弗吉尼亚级攻击潜艇,从核反应堆、相关的安全设备到全部的生命支持设备都形成了三维数字化产品。
相比之下,国内模具CAD/CAE/CAM技术的研究和应用远落后于国外,但也有应用较为成功的例子。
如云马飞机制造厂采用模具CAD/CAE/CAM技术,为数十个单位数控加工飞机关键零件、飞机吹风模型、雷达波导管、军用载波机箱体、核潜艇发动机动定涡体、高能加速器和正负电子对撞机关键部件、滚珠丝杠反相器械、光学仪器用各类凸轮、汽车复盖件模具、汽车结构件模具、汽车发动机和摩托车发动机缸体（盖）模具等,以及数控加工波音飞机737~700垂直尾翼梁间肋铝合金结构件,实现了高难度的薄壁结构件的数控加工,使得产品开发的周期比未采用CAD/CAE/CAM前平均缩短32%,设计效益提高3~5倍。
3模具CAD/CAM/CAE技术的发展趋势
目前,随着全球创新技术能力的提高和网络计算环境的普及,针对高质量产品及高生产效率的市场要求,最大限度地提高模具制造业的应变能力,满足用户需求,模具CAD/CAE/CAM技术的发展总体上朝着集成化、网络化、标准化、专业化、开放性、虚拟化、专业化和智能化方向发展。
（1）集成化
CAD/CAE/CAM系统集成化,可以消除分散应用CAD、CAE、CAM单项技术所形成的（信息孤岛）现象,最大限度地将计算机辅助设计所产生的实体模型被后续的分析、加工、工艺和仿真所利用。
（2）网络化
随着计算机网络技术的不断完善,CAD/CAE/CAM系统的网络化已成为不可阻挡的发展趋势。
网络化可以充分发挥系统的总体优势,使一个项目在多台计算机上协作完成,节省了大量的人力物力财力。
借助现有的网络,用户可用高性能的PC机代替昂贵的工作站,不同设计人员可以通过网络交流设计数据,同时对模具的设计与制造进行操作和评价。
（3）标准化
随着CAD/CAE/CAM系统的集成和网络化,为保障数据传递、转化过程中不丢失,使模具CAD/CAE/CAM软件系统内部信息交流成为整体,真正意义上实现模具制造信息传递的畅通,建立产品数据转换标准STEP对企业发展尤为必要。
（4）开放性
CAD/CAM/CAE系统目前广泛建立在开放式操作系统Windows和UNIX平台上,为最终用户提供二次开发环境,甚至这类环境可开发其内核源码,使用户可定制自己的应用程序。
（5）虚拟化
虚拟制造（VM）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。
现已在国外模具工业中有成功的应用,如美国的FoundryService公司采用VM技术对整个工艺生产过程进行仿真,根据仿真结果优化设备参数后,
成功地完成了生产系统的改造,节约了大量资金。
（6）专业化
针对性的开发专用模具CAD/CAE/CAM系统软件,或根据模具生产企业自身的特点对软件系统进行二次开发,这样才有可能发挥出软件的最大潜能,充分利用好企业自身的设备,制造出高质量的模具产品。
如日本UNISYS株式会社的塑料模设计和制造系统CADCEUS等。
（7）智能化
随着计算机辅助设计系统智能化程度提高,原来繁琐的操作逐渐被计算机智能化处理取代。
如将KF（KnowledgeFusion）引入CAD/CAE/CAM系统,使其具有专家的经验和知识,具有专家的推理方式和控制策略,以及智能化的视觉、听觉、语言的处理能力,从而达到设计自动化的目的。
二，模具CAD
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：
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；
——模具制造公差，取塑件相应尺寸公差的1/3到1/6.此处取1/4
代入数据：
=
凹模的深度尺寸计算公式：
H塑件高度方向的公差尺寸。
2、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：
式中
——塑件内形径向公称尺寸。
mm
凸模的高度尺寸计算公式：
——塑件深度方向的公称尺寸。
三，模具CAE（ANSYS模具结构分析）
1定义单元为MainMenu:
Preprocessor->
ElementType->
Add/Edit/Delete...
1）.Add；
2）.选择Structural-Solid,并下拉菜单选择“Tet10Node92”单击OK；
3）Close
2定义材料属性：
MainMenu:
MaterialProps->
MaterialModels材料号1Structural（结构）Linear（线性）Elastic（弹性）-Isotropic（各项同性）..在EX（弹性模量）中输入2e11，在PRXY（泊松比）中输入0.3OK
Toolbar:
SAVE_DB
3网格划分
MeshTool...
1）．将智能网格划分器（SmartSizing）设定为“on”
2）.将滑动码设置为“8”（可选:
如果你的机器速度很快，可将其设置为“7”或更小值来获得更密的网格）；
3）.确认MeshTool的各项为:
Volumes,Tet（四面体）,
Free；
4）.MESH；
5）.PickAll；
6.关闭MeshTool
4加约束
MainMenu>
Solution>
DefineLoads>
Apply>
Structural>
Displacement>
------onlines
底面所有边界线uzok
底面两个圆alldof
5加载荷
施加表面载荷MainMenu>
Pressure
小圆圆周1e6
大轴孔轴台1e7
6求解
所有载荷都设置完后，可进行求解。
菜单为：
MainMenu>
Solve>
CurrentLS
7,以等值线的形式显示模型
MainMenu>
GeneralPostproc>
PlotResults>
ContourPlot>
------
8．退出ANSYS
单击工具栏上的“Quit”，在出现的对话框上选择“Quit——NoSave”单击“OK”
四，模具CAM（mastercam模具制造）
1、选择菜单栏中的File/New命令新建文件。
单击顶部工具栏中的俯视构图面按钮，SetplanestoTOPrelativetoyourWCS。
单击顶部工具栏中的俯视图按钮。
选择菜单栏中的【Create】/【Arc】/【CreateArcPolar】极坐标圆弧命令。
按照零件图上尺寸确定圆，得到图1：
2单击顶部工具栏中的俯视构图面按钮，SetplanestoTOPrelativetoyourWCS。
选择菜单栏中的【Toolpaths】/外形洗削加工命令。
系统提示选择串连外形，点击如图5所示箭头处，箭头产生，点击确定按钮，结束串连外形选择。
3刀具选择：
从刀具库中选择φ10平铣刀，并设置如图6所示的刀具参数。
4选择如图7所示加工参数选项卡【Pocketingparameters】设置相关参数。
5单击顶部工具栏中的俯视构图面按钮，SetplanestoTOPrelativetoyourWCS。
选择菜单栏中的【Toolpaths】/【DrillToolpaths】钻孔加工命令。
刀具选择：
从刀具库中选择φ50钻头，并设置如图所示的刀具参数。
6单击外形参数设置对话框中的确定按钮，结束外形参数设置，产生的刀具路径如图
7模拟加工后的图形为，动画演示
五，小结
一周的课设时间转眼就过去了，在这一周里完成了课设，虽然不是很难，但课设涉及的范围比较大，又是新的软件，所以着实下了点功夫。
在课设中感触最深的是ANSYS模具结构分析，都知道机房的电脑旧了点，但不知道配置有那么差。
我做ANSYS模具结构分析时死机了七八次，终于在最后一次的时候成功了。
不过我也很感激这样差的电脑配置，因为，在不断地死机过程中，我最后连笔记都不用看，都能熟练操作ANSYS分析软件（ANSYS是英文界面），并且知道什么是百折不饶，坚持不懈！
最终还要感谢老师们的精心指导！
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