CAD技术在塑料模具设计中的应用

CAD技术在塑料模具设计中的应用

严汉桥

上虞海通塑料模具有限公司 浙江绍兴312000

【摘要】随着我国经济社会的快速发展，塑料模具在人们日常生活中的使用也越来越普遍，它的推广给人们的生活带来了极大的便利。 本文首先分析了CAD技术与塑料模具的发展现状，然后分析了CAD技术在塑料模具设计中的具体应用，以供参考。

【关键词】CAD 技术；塑料模具；应用探讨

引言

在过去20年中塑料工业发展非常迅速，早在十多年前，钢铁和有色金属的年产量总和就已经赶不上塑料的年产量了。 塑料制品不仅用于汽车、仪器仪表、航空航天和机电制造等主要行业更广泛应用于人们日常生活的各个领域。 因此，塑料模具在整个模具行业中占有非常重要的地位，未来我国模具行业进行产业调整后，塑料模具份额将继续增加，这是有关专家根据国内外模具市场的发展水平提出的预测。

现在在塑料模具设计和制造过程中，CAD的作用是利用计算机完成制图、实体造型、几何模具设计等工作，随着塑料制品在家电、电子、机械等生活用品中的应用越来越广泛，对塑料模具的设计和制造要求也越来越严格。 传统的手工设计和制造方法已经不能满足产品开发的需要，传统的缺点是误差大，返工严重，因此 计算机辅助设计程（CAD）技术的发展正是适应了这一目的和实际要求。

1   塑料模具设计中的CAD技术

塑料产品设计作为塑料模具设计制造的第一步。 设计师在计算机上首先可以直接创建产品的三维模型。 然后，我们可以根据产品的三维模型在进行模具的结构设计和优化设计。 现在市面上存在Pro/E、UG、CATIA等3D CAD建模软件，他们的出现为设计师提供了便捷的设计平台。 3DCAD建模软件提供了强大的曲面建模、编辑和修改等功能能够实现所见即所得让设计师可以自由表达他们的设计思想。 另外他还可以将产品质量、外观尺寸等物理参数一起计算存储，为后续模具设计和分析工作的展开提供了依据。他们还有专门的设计模块，为模具提供分割线工具，这一工具可以自动生成复杂的模具零件，提高设计效率。软件开发商还提供了标准模架库、典型结构和标准件库，参数化修改，访问方便。
Pro/E 是一个实体模型设计软件它可以将模型参数化和函数化的。 其中最强大的特性在于参数化方法中，修改模型的参数会自动触发其他相关地方的变化。 Pro/E拥有80个专用模块例如装配模块、零件模块、模具设计模块、制造模块等极大的方便了设计师工作。另外，Pro/MOLDESIGN模块的发布，标志着软件可以全面完成塑料模具设计的自动化，减少设计师的工作量提高模具设计的效率。

Pro/MOLDESIGN 是 Pro/E 系统的一个可选模块，它为 3D 环境中的模具设计和分析提供了方便实用的工具。 利用这些工具可以在之前的 3D 模型中创建新的装配体模型。使设计模具的铸造系统和冷却系统成为可能。 软件能够自动生成模具模型零件的 3D 实体模型，使设计师设计模具型芯更加准确方便。 还使用Pro/E系统的Layout and Assembly模块进行注塑系统和一般3D装配设计，最后使用Design模块创建2D设计图。 Pro/MOLDESIGN模块还提供了分析和识别功能，正确使用这些功能，可以使模具在设计过程中更加合理和准确，避免因设计不合理而产生的重复设计工作。

2.CAD 对模具的设计与分析

CAD模具设计和分析包括分型面设计、型腔和型芯的确定、详细的模架设计和塑料填充过程分析。 例如使用 PRO/E 和 UGII 等高级特征建模软件能够轻松确定分型面，生成上下模具型腔和型芯，并创建流道、端口和冷却水管。 这个软件间使用完以后，我们在使用MOLDFLOW和CFLOW软件对塑料成型过程进行了分析。 通过根据 MOLDFOLW 软件及其广泛的材料和工艺数据库输入成型工艺参数，能够动态模拟模具注塑成型腔中的塑料注射过程、监测模具的温度变化和压力变化以及在注塑零件过程中所生成的残余应力等，并根据模拟情况检查模具的结构合理性、流动状态的合理性和产品质量的合理性。 例如，浇注系统不当，浇口尺寸和位置不正确，或者无法水平填充型腔。 冷却是否影响不均匀性、生产效率和产品质量； 注塑工艺不良、产品翘曲等。 由于 CAD 在模具注塑之前已经提前介入了，一些错误的设计和不合理的设计已经在设计阶段修改完成，使得模具在试模过程中成功率得到提升，降低试模成本。

许多新的计算机辅助技术也被应用在塑料模具的设计和分析阶段，例如：参数化建模、根据模具的特征建模和数据库。 在塑料模具中会使用到许多标准件，像模架等可调用数据库中标准模架然后在修改模架的参数，可以使模架适配当前模具，使模具具有数据感知能力。另外共享系统的出现使模具设计分析更快、更准确、更高效，因为用户的设计更改始终具有响应性。 参数化建模不仅可以完整记录产品的外观尺寸，还可以保存模具的材料情况、产品装配方式等信息。这样我们生成的产品模型是一个易于使用的模型，易于修改的模型，是一个正确反映设计意图的模型。

UG软件是一种广泛应用于塑料模具设计的CAD/CAM/CAE集成软件。在塑料模具设计中，UG软件被用来进行模型建模、模具设计、模具加工等多个环节。UG软件具有强大的三维建模能力，可以快速地生成复杂的模型，使设计师能够更好地理解模具的形状和结构。同时，UG软件还具有强大的装配功能，可以方便地将多个零部件组合成一个完整的模具，确保模具各个部分的精度和匹配度。

在模具设计过程中，UG软件还能够进行模具的分析和优化。UG软件内置的CAE分析模块可以对模具进行静态、动态、热分析等多种类型的分析，从而预测模具在使用中可能出现的问题，比如应力集中、变形等，帮助设计师优化模具的结构和材料选择，从而提高模具的使用寿命和稳定性。

另外，UG软件还可以进行模具的加工。UG软件内置的CAM模块可以根据模具的三维模型自动生成加工程序，包括数控加工和电火花加工等多种方式，从而减少了加工过程中的人为干预和误差，提高了加工的效率和精度。

4 逆向工程在现代塑料模设计制造中的应用

当前塑料模具市场竞争越来越激烈，产品的更新换代也越来越频繁，设计水平也越来越高，产品的使用寿命和生产周期不断缩短，迫使模具制造商必须快速开发和创新产品。 为了提高产品的核心竞争力，逆向工程技术被企业应用在设计和制造过程中，他们先是模仿国内外其他同类产品，然后借鉴、消化、吸收他们的先进设计，进而开发出自己的产品。

逆向工程 (RE) 是基于现有物理或概念模型创建原型 CAD 模型，在没有完整的图纸或 CAD 模型的情况下使用各种数字和 CAD 技术。 重新构建模型的过程。 与正向设计理念相比，逆向工程具有以下特点：研发成功率高； ③无需从头开始CAD建模。 您可以显着缩短产品设计周期。

3结语

在模具行业中塑料模具所占的比重越来越大，塑料模具在不断的向前发展，但我国模具设计制造水平与发达国家相比标准化程度仍有相当大差距。因此我国塑料模具需要向信息化、数字化、精密化、高速化、自动化方向发展。

参考文献

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