塑料 模具 的设 计及 制造 技术 探析

伯特利数控陈生

近年来, 塑料模具的设计与制造技术得到很快发展, 特别是计算机技术的飞速发展及其在塑料模设计与制造中的应用, 彻底改变了传统的模具设计与制造方式, 使塑料模技术得到了飞跃性的发展。

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1 CAD/ CAE/ CAM 在现代塑料模设计制造中的应用现代模具制造的必然趋势是机械加工尽可能地取代手工加工。目前数控车床、 多轴联动数控机床、 模具雕刻机等现代设备已在工厂中广泛使用, 这些设备 大部分所用的程序都是应 用CAD/ CAE/ CAM 系统产生的。CAD 是利用计算机对模具进行几何设计、 实体建模、 绘图等; CAE 是利用计算机进行数值模拟分析计算进而评估和分析模型, 从而对模具模型进行优化; CAM指设计的模具模型在经过 CAE 评估分析及优化后, 最终进行加工刀具轨迹生成与仿真, 产生数控加工代码, 提高设计效率, 且能保证质量, 降 低成本。另外, 也可以采 用专业的CAM 软 件MasterCAM 来实现注射模的 CAM。利用Pr o/ E 设计的注射模模型经过 CAE 评估分析及优化后, 便可在Pr o/ E 中提取相关加工信息, 通过 IGES 或DXF 传入 MasterCAM 软件中进行模拟加工。MasterCAM 是数控加工自动编程常用的软件, 它提供刀具选择、 加工路径规划、 切削用量设定等功能, 设置有关参数, 编辑好后处理文件, 就可以自动生成加工程序并传输至数控机床, 最终完成零件的加工。

采用模具 CAD/ CAE/ CAM 技术具有提高模具产品设计质量,缩短模具设计、 制造周期, 提高塑料制品质量, 降低成本等优点,是塑料模设计和制造技术发展的必然方向。

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2 并行工程在现代塑料模设计制造中的应用

模具设计制造过程中应用并行工程技术, 在产品的研发设计初期就由相关应用部门介入, 使设计、 工艺、 制造、 装配、 销售、 维护等多部门人员直接参与, 并由多部门人员共同组成产品开发小组, 这样不仅可以降低成本, 还可以大大缩短产品开发周期,改善产品质量。应用在模具设计和制造中的并行工程强调以产品为中心, 以市场为导向的快速开发机制,在团体式的协作工作中,及时沟通产品生产厂、 模具设计者和模具制造厂之间的信息,强调设计过程中的实时性和并行性, 通过组建动态联盟和合理的协同工作环境, 在计算机高速信息网络技术的支持下, 实现人力、 物力资源的集成和信息的共享, 从而把模具设计和制造带入一个全新的、 快速发展的阶段。9 )

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3   逆向工程在现代塑料模设计制造中的应用

逆向工程是指在无图纸或者图纸不完整以及无 CAD 模型的情况下, 根据现有实物或概念模型,利用各种数字化技术及 CAD技术, 重新构造原型 CAD 模型的过程。逆向工程是一项开拓性、实用性和综合性很强的技术, 该技术已经广泛应用到新产品的开发、 旧零件的还原以及产品的检测中, 它不仅消化和吸收实物原型, 并且能修改再设计以制造出新的产品。逆向工程由于其开发产品的快速性, 已经被广泛应用在模具行业。逆向工程可以极大地缩短新产品的开发周期,提高产品的设计和制造质量, 增强企业对市场的快速响应能力。

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4   知识工程在现代塑料模设计中的应用

模具在现代产品制造中起着越来越重要的作用, 而模具设计是一项对经验知识要求较高的工作, 一个好的模具设计人员需通过长期的实践和学习来积累相关的设计经验、 技巧、 方法乃至失败的教训。为了帮助模具设计人员快速、 高效地完成模具设计工作, 减少人为的设计失误, 国内外的研究人员把知识工程引入到模具设计中, 通过建立基于知识的智能模型, 用计算机模拟人类专家的智能活动, 辅助模具设计人员进行分析、 判断和决策,以实现设计过程的智能化、 数字化, 达到缩短企业对市场需求的响应时间,增强企业市场竞争能力的目的。

知识工程在现代塑料模设计中的应用是将知识工程思想、 数据库技术、 推理技术应用于工程设计, 建立基于统一的产品数据管理环境下的注射模辅助设计系统, 从而提高了模具设计过程中从选材、 制品结构工艺设计、 模具设计到协同设计管理的一体化和模具零件的系列化、 标准化水平, 使模具设计制造企业提高设计效率和产品质量,有助于增强企业竞争力, 这也是现代模具企业模具设计和制造的趋势之一。

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5   结束语

随着塑料模具在模具行业中的比例不断增大, 塑料模具的发展步伐日益加快, 但我国模具设计制造水平和标准化程度与发达国家相比还存在相当大的差距。为了缩小技术差距,我国的塑料模具应继续朝着信息化、 数字化、 精细化、 高速化、 自动化方向发展。塑料模具行业应不断开发和推广应用 CAD/ CAE/ CAM技术, 并大力研究并行工程、 逆向工程、 知识工程等在塑料模设计与制造中的应用,从而推动我国塑料模具技术快速发展。

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