模具CADCAECAM软件实习材料0801.doc

一.模具CAD/CAM/CAE软件的现状与发展1.1 模具国外CAD/CAM/CAE技术的发展国外模具CAD/CAM技术的研究始于上世纪60年代末，当时美国、日本、德国、加拿大等发达国家开始对冲模CAD进行研究。进入70年代，出现了面向中小企业的CAD/CAM的商品软件，如日本机械工程实验室成功研制的冲裁级进模CAD系统，美国DIECDMP公司成功地研制出计算机辅助设计级进模的PDDC系统。但仅限于二维图形的简单冲裁级进模，其主要功能如条料排样、凹模布置、工艺计算和NC编程等。80年代，弯曲级进模CAD/CAM系统开始出现，美国、日本等工业发达国家的模具生产绝大多数采用了CAD/ CAM技术。进入90年代后，国外CAD/CAM技术向着更高的阶梯迈进。在80年代的基础上，从软件结构，产品数据管理，面向目标的开发技术，产品建模和智能设计，质量检测等方面都有所突破，为实现并行工程提供了更完善的环境。另外UG. PROE.CAXA等软件的成功开发，使得模具CAD/ CAM的功能更加完善，应用也更加广泛。模具CAE技术经过短暂的时间，己用在压铸模、注塑模、锻模、挤压模、冲压模等模具的优化，并在实际中指导生产。1.2 国内模具CAD/CAM/CAE技术的发展我国的模具CAD/CAM的开发始于20世纪70年代末，但发展也相当迅速。到目前为止，通过国家有关部门鉴定的有精冲模、普通冲裁模、辊锻模、锤模和注塑模等CAD/CAM系统，它们在生产中发挥着重要的示范作用并产生巨大的经济效益。80年代中、后期，我国的冲模CAD研制工作进入了全面发展阶段，不少企业、科研院所大专院校都开发了面向中国制造的CAD软件，强调软件产品的专业化和本地化。从上世纪90年代开始，华中科技大学等相继开展了级进模CAD/CAM系统的研究和开发。如华中科技大学模具技术国家重点实验室在AutoCAD软件平台上开发出基于特征的级进模CAD/CAM系统HMIC西安交通大学开发出多工位弯曲级进模CAD系统等。近年来，国内一些软件公司也竞相加入了模具CAD/CAM系统的开发行列，最近几年国内CAE技术有了很大的进展，如湖南大学以先进冲压CAE技术为突破口，开发出一套包括冲压工艺设计和汽车覆盖件模具设计与制造的系列化软件。冲压仿真CAE系统LADEM-采用了先进的理论和算法，在保证冲压件变形计算精度的前提下显著地提高了分析速度。2. 模具CAD/CAE/CAM技术的发展趋势模具制造技术的发展趋于专业化、标准化、集成化、智能化、虚拟化、网络化，这将使模具行业发生巨大变革。2.1 模具CAD/CAE/CAM技术的专业化程度显著提高任何一种模具软件不可能包罗万象，完全能适应不同的模具产品、不同生产企业的需求。这就要求有针对性的开发专用模具CAD/CAE/CAM 系统软件，如：专用的进级模系统NX-PDW，专用的塑料注射模系统MoldWizard，专用的锻压模系统AutoMolder，此外还有法国Misslelsoftware 公司的注射模专用软件TopMold 和级进模专用软件TopProgress、日本UNISYS 株式会社的塑料模设计和制造系统CADCEUS 等。这些专用模具软件的产生，大大的提高了模具设计人员的工作效率，让模具设计人员从繁琐的劳动中解放出来，进行创造性的设计活动。2.2 模具CAD/CAE/CAM技术的标准化势在必行标准化模具 CAD/CAM 系统可建立标准零件数据库、非标准零件数据库和模具参数数据库。标准零件库中的零件在模具CAD 设计中可以随时调用，并采用GT（Group Technology，成组技术）生产。非标准零件库中存放的零件，虽然与设计所需结构不尽相同，但利用系统自身的建模技术可以方便地进行修改，从而加快设计过程，使典型模具结构库在参数化设计的基础上实现2.3 模具CAD/CAE/CAM技术的集成化是必然趋势模具CAD/CAE/CAM 技术与GT、CE（Concurrent Engineering）、CAE、CAPP（Computer Aided Process Planning）、PDM（Product Data Management）等技术密切相连，组成一个有机的整体，建立一个统一的全局模具产品数据模型，在模具开发、模具设计中，提供全部的信息，使信息共享、交换处理和反馈，它综合了计算机技术，系统集成技术，并行技术和管理技术，最终将发展成为 CIMS（Computer Integrated Manufacture System，计算机集成制造系统）。2.4 智能技术将使模具CAD/CAE/CAM技术如虎添翼模具CAD/CAE/CAM技术中的智能化是指由模具CAD/CAE/CAM软件系统和人类专家共同组成的人机一体化系统，它能再模具生产过程中进行分析、推理、判断、构思和决策等智能活动，有效地实现了人与模具设计系统的有机融合及人的智能的充分发挥2.5 虚拟技术将在模具CAD/CAE/CAM得到应用虚拟制造（VM）是一种新的制造技术，它以仿真技术、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。2.6 网络化是模具CAD/CAE/CAM技术应用的重要手段网络化敏捷制造与模具CAD/CAE/CAM 技术的结合是当今模具制造业中的主流方向之一。二.模具CAD/CAM/CAE软件实践（1） 模具CAD如图所示零件为羽毛球球筒盖,材料初选为ABS,精度等级为5,平均收缩率取k=0.5%零件尺寸如图下面根据平均收缩率法计算凹凸模各部分尺寸:根据下表查零件各部分尺寸公差(ABS,精度等级为5,单位mm)尺寸33651010 1414 1818 2424 3030 4040 5050 65公差0.160.180.200.220.240.280.320.360.400.461.凹模尺寸: 其中为公差,为(1/31/6) * 径向尺寸: L=l塑(1+k)-0.75+ ,l1=60*(1+0.005)-0.75*0.46+0.25*0.46=59.96+0.12 l2=58*(1+0.005)-0.75*0.46+0.25*0.46=57.95+0.12 l3=5.44*(1+0.005)-0.75*0.18+0.25*0.18=5.33+0.05 深度尺寸:H=h塑(1+k)-2/3+ h1=16.44*(1+0.005)-2/3*0.24+0.25*0.24=16.36+0.06 h2=15.15*(1+0.005)-2/3*0.24+0.25*0.24=15.07+0.06 h3=14.44*(1+0.005)-2/3*0.24+0.25*0.24=14.35+0.062.凸模尺寸径向尺寸: L=l塑(1+k)+0.75-l1=56*(1+0.005)+0.75*0.46-0.25*0.46=56.63-0.12 l2=6*(1+0.005)+0.75*0.18-0.25*0.46=6.17-0.05 深度尺寸: H=h塑(1+k)+2/3*- h1=14.15*(1+0.005)+2/3*0.240.25*0.24=14.38-0.06 h2=1*(1+0.005)+2/3*0.160.25*0.16=1.11-0.06凹凸模如图所示模具材料可选用40cr凸模尺寸凹模尺寸（二）模具CAE（ANSYS模具结构分析）1.用Ansys分析模具的应力应变情况 在CAD部分，在SW中保存时需要保存成（*.x_t）格式的文件,这样才可以在Ansys中进行分析。 操作过程：1.打开Ansys，选择FileInportParasolid，在对话框中选择我们保存好的文件，点击OK导入2.前处理，定义单元类型、材料及划分网格。定义单元类型：PreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete，出现新的对话框，点击Add，在新的对话框中选择Solid和10node 92，然后OK定义材料：PreprocessorMaterrial PropsMaterrial Models，选择FavoritesLinear StaticLinear Isotropic，输入弹性模量EX为2.1e11 泊松比PRXY为0.3。划分网格：PreprocessorMeshingMeshtool勾选Smart Size，调整网格大小，选择Mesh，在选择零件，点击OK,自动划分网格。3.分析计算，先定义约束和载荷 定义约束：SolutionDefine LoadsApplyStructuralDisplacementOn Areas，选择需要约束的面，一直OK 定义载荷：SolutionDefine LoadsApplyStructuralPressureOn Areas同样选择需要加载荷的面，然后在VALUE中输入压力值，比如300000，然后OK,此时载荷也定义好了。 4.后处理，查开分析结果 操作过程：General PastprocPlot ResultContour PlotModal Solu，选择DOF SolutionDisplacement vector sum，然后OK，出现综合位移图General PastprocPlot ResultContour PlotModal Solu，在弹出的对话框中，选择Stressvon Mises stress ，然后OK就行了（三）模具CAM（mastercam模具制造）1.外形铣削加工1.1打开零件图,并进行坐标转换1.2显示坐标系,选择机床类型 1.3选择刀具路径为外形铣削,选取外形串连,如图中大圆1.4定义刀具参数(外形铣削)1.5定义外形铣削参数1.6在外形铣削方式中选择安全高度及下刀位置,多次铣削参数设置等1.7设置加工群组属性(选择毛坯形状和尺寸大小)1.8模拟刀具路径,如图1.9验证操作,即进行实体加工模拟2.1铣削凸台外形,选择刀具路径,串连选项为如图示小圆2.2铣削凸台外圆刀具路径模拟2.2验证操作,即实体模拟铣削凸台外圆2.3选择刀具路径为曲面粗加工方式选择要加工的曲面为图中上部着色部分2.4模拟曲面加工刀具路径2.5刀具路径2.6验证操作,即曲面实体加工模拟过程2.7后处理,即生成NC程序 2.8完成整个加工 附部分NC程序(刀具名称= 刀具号码=1 刀径补正=1 刀长补正=1 刀具直径=10. 刀角半径=0. )(加工余量: XY方向=0. Z方向=0. )(工件坐标= G54 )N100 G0 G17 G40 G49 G80 G90N102 G91G28 Z0.N104 S1500 M3N106 G0 G90 G54 X-80.231 Y10.N108 Z30.N110 M8N112 Z2.N114 G1 Z-30. F200.N116 X-70.231 F300.N118 G2 X-60.231 Y0. R10.N120 G3 X60.231 R60.231N122 X-60.231 R60.231N124 G2 X-70.231 Y-10. R10.N126 G1 X-80.231N128 X-78.231 Y10. N6348 X-2.795 Y.602N6350 X-2.836 Y.377N6352 X-2.847 Y.294N6354 X-2.857 Y.116N6356 X-2.858