0、引言
模具CAD集成技术是一项重要的模具先进制造技术,是一项用高技术改造模具传统技术的重要关键技术。从六五计划开始,我国有许多模具企业采用CAD技术,特别是近年,CAD技术的应用越来越普遍和深入,大大缩短了模具设计周期,提高了制模质量和复杂模具的制造能力。然而,由于许多企业对模具CAD集成技术认识不足,投资带有盲目性,不能很好地发挥作用,造成了很大的浪费。本文就塑料模具CAD集成技术及其应用发表一些观点,供大家参考。
1、塑料模具CAD集成技术
塑料模具的制造,包括塑料产品的造型设计、模具的结构设计及分析、模具的数控加工(铣削、电加工、线切割等)、抛光和配试模以及快速成形制造等。各个环节所涉及的CAD单元技术有:造型和结构设计(CAD)、产品外形的快速反求(RE)、结构分析与优化设计(CAE)、辅助制造(CAM)、加工过程虚拟仿真(SIMULATION)、产品及模具的快速成形(RP)、辅助工艺过程(CAPP)和产品数据管理技术(PDM)等。塑料模具CAD集成技术,就是把塑料模具制造过程所涉及的各项单元技术集成起来,统一数据库和文件传输格式,实现信息集成和数据资源共享,从而大大缩短模具的设计制造周期,提高制模质量。
2、塑料产品的CAD设计与外形的快速反求
进行塑料模具设计制造的第一步是塑件产品的设计。传统产品设计方法是设计者对产品的三维构思用二维平面图纸表达出来,图纸上标明工艺及施工方法,这种方法决定了所设计图形的简单性及不能直接控制制造质量。现代设计方法是设计者在电脑上直接建立产品的三维模型,根据产品三维模型进行模具结构设计及优化设计,再根据模具结构设计三维模型进行加工编程及编制工艺计划。这种方法使产品模型设计、模具结构设计、加工编程及工艺设计都以3D数据为基础,实现数据共享,不仅能快速提高设计效率,而且能保证质量,降低成本。
电脑塑件产品模型的来源有三种:利用CAD系统软件进行产品模型设计、利用实物测量进行快速反求建模、利用其它CAD系统的标准格式文件。针对这三种产品模型的来源方式,目前已研究出各种技术来提高产品模型的设计效率和质量。下面进一步分析各种技术的内涵和特点。
利用CAD系统软件进行产品模型设计,其技术主要包括二维几何图形的绘制、二维参数化图形的设计、三维实体造型设计、三维特征造型设计、三维参数化实体造型设计、三维曲面造型设计、空间自由造型设计、产品的外观渲染、产品的动态广告设计等等。这些软件有许多典型的代表。二维软件有:ME10、CADKEY、AUTOCAD、DHCAD、Genis、Sigraph等;三维软件有:UGII、PRO/E、IDEAS、CATIA、EUCLID等;产品自由造型及广告设计的软件有:Alias、CDRS等。二维几何图形的绘制是利用平面CAD软件绘制零件图形,即用计算机代替手工绘图;而二维参数化,即计算机实现了图形的变量设计,使修改更加方便;三维造型设计是数字化的产品的真实形状设计,它完全表达了产品,能够进一步为模具设计、分析和加工提供必要的数学模型;空间自由造型设计是产品外形的艺术设计,使产品不仅是功能产品,也是艺术品;产品的外观渲染是产品的效果设计,使产品更加美观、颜色更加能迎合人们的各种需求;产品的动态广告设计是将产品设计的结果直接制作宣传广告,进行市场推广。
利用实物测量进行快速反求建模是目前研究的热点之一,它是产品仿型基础上进行产品修改设计的重要技术。其基本原理是通过三座标测量机、激光测量机或电子抄数仪对实物进行扫描测量,把测量所获得的数字化的大量数据点送入高级CAD软件的反求模块或专用的反求软件中,反求软件可直接读取点数据群,并可对点数据群进行编辑、过滤、整理、求精、排序、局部修改与重组,然后自动生成曲面,最终获得同实物精确一致的或经改造的电脑塑件产品模型。这一方式可极大提高新产品设计速率。目
