压铸模CAD系统开发实例及其应用技术.docVIP

PAGE 0 PAGE 1 第5章 压铸模CAD系统开发及其应用 随着压铸件向着大型化、精密化、复杂化的方向发展，压铸模具的设计也越来越复杂。为此，压铸模具行业广泛采用了CAD技术，并相继从国外引进了一些大型的通用CAD软件，如Pro/E、UG、CATIA等。但在实用性方面，它们一般为机械设计通用软件，不能做到专业化，这样也就不能真正地做到压铸模的计算机辅助设计，通常只能停留在计算机辅助绘图上，仍需人工翻阅大量的设计手册查找、处理相关数据，这与传统模具设计并没有本质上的区别。为此有必要在通用CAD软件平台上开发专门的压铸模CAD系统以解决上述问题。本章以作者所开发的压铸模CAD系统（以Pro/E为开发平台）为例详细叙述该系统的开发与应用。 压铸模CAD技术概述 压铸模CAD技术方面的研究始于20世纪70年代末期，相对而言，压铸模CAD系统的研究起步较晚，但由于可借鉴其它模具CAD的经验，其发展速度相当快，经历了由低级到高级、由研究到应用的过程。 国外发展概况 国外的压铸模CAD系统发展主要分为以下几个阶段。 1）第一阶段 早期的压铸模CAD系统只对压铸工艺参数进行选择，仅利用计算机的计算功能以减轻设计人员的工作强度，如美国贝特里研究所在1981年开发的锌合金压铸CAD系统，主要对薄壁锌压铸件进行浇注系统设计。运行时要求输入压铸机基本参数、铸件相关尺寸，并选择浇道系统的类型和压铸温度等，可设计出横浇道、内浇道和溢流槽的尺寸。该系统主要功能是简化了浇注系统中繁冗的计算，没有图形的输入和输出。德国的科研人员用计算机采取人机对话的方法设计直浇道、内浇口、横浇道的几何尺寸。在P-Q2图的基础上，建立程序的数学模型，运用这种程序可简化所需压铸机的选择，并能保证充填型腔的最佳条件。 2）第二阶段 第二阶段出现了压铸模充型过程及对压铸模应力场和温度场进行模拟和分析的压铸模CAE软件。对于大型模具，还可运用有限元法求出模具温度分布并以等温线或温度云图等形式表现出来。如意大利比萨大学机械技术研究所开发的Preheat就是这类软件的代表，它用二维数字方法由计算机求解二维方程得到稳定的系统结点温度以及模具温度分布，不过这种模拟和分析通常仅限于二维。 3）第三阶段 第三阶段即近几年，形成了较高水平的CAD/CAE/CAM集成系统。它以统一数据库为基础，以实现三维设计为特征，把以CAD、CAE、CAM三者有机的结合起来，形成一个真正一体化的计算机辅助系统。 具有代表性的如日本丰田公司开发的压铸模设计专家系统CADDES，该系统建立在将设计标准和技术信息数据库化的专家系统基础上，根据零件图进行压铸模结构设计、压铸模草图设计、压铸模型腔设计、铸造工艺设计、装配图设计、压铸模构件设计，能进行三维操作，具有通用、特殊和标准件三维设计和制图等功能。其他类似的系统还有澳大利亚联邦科学与工业研究机构（CSIRO）开发的“Metlflow”软件，Sharp Precision Machinery公司的Scioure CAD/CAM软件等。 国内发展概况 国内压铸模CAD系统的研究多采用二次开发手段，主要在PC机上运行。辅助设计的内容包括：在输入铸件具体形状、尺寸、合金种类后，可估算出铸件体积与质量、选择压铸机、设计浇注系统、型腔、抽芯机构、模板、推出机构、定位装置、选择材质，最后绘制出模具图纸。 国内很多相关机构开展了压铸模辅助设计软件的开发与研究工作。如华南理工大学和东南大学开发的压铸工艺参数设计及缺陷判断的专家系统软件；武汉交通科技大学与东风集团公司化油器厂合作研制的压铸模设计专家系统；机械科学研究院和广州型腔模具厂合作进行的“铝合金压铸工艺及模具CAD技术研究”项目；台湾国立成功大学开发的ANVIL_5000 CAD/CAE/CAM系统等。 国内压铸模CAD技术虽已取得较大进展，但与工业发达国家相比，在应用和开发的广度和深度上还存在较大差距。主要问题表现在以下几个方面： 自主版权软件的商品化程度低，可靠性差； 压铸模CAD技术的推广应用还不普遍； 对引进的CAD软件使用效率低下，二次开发不够等。 国内由于研究起点相对较低，因此非常适合选择高起点的CAD 技术作为开发平台，利用已有的技术成果，在更高的起点上进行二次开发，开发出自己的CAD系统，这样可以加快我国传统压铸模技术的改造，缩短系统开发周期并提高系统的质量和可靠性。 随着CAD技术的不断向前发展，压铸模CAD技术的应用研究趋势也必将朝着标准化、智能化、参数化、集成化等方向发展。 压铸模CAD系统开发的主要工作内容 以本书所开发的压铸模CAD系统为例，其开发过程所涉及的主要工作内容包括： 1）工程数据库的建立与共享 已有的研究表明应用商用数据库软件创建压铸模设计系统的工程数据库，并设计专用的数据库访问接口