基于CAD/CAE/CAM技術(shù)的高鐵座椅扶手上蓋件模具設(shè)計(jì)與制造

摘 要：模具CAD/CAE/CAM是一項(xiàng)重要的模具先進(jìn)制造技術(shù)。借助于該技術(shù)，使塑料制品的模型設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化、成型工藝的設(shè)計(jì)和加工都以3D數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，不僅極大地提高了設(shè)計(jì)制造的效率，也保證了質(zhì)量，降低了成本。

關(guān)鍵詞：CAD/CAE/CAM；模具設(shè)計(jì)；上蓋件

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，模具CAD/CAE/CAM技術(shù)在模具行業(yè)的廣泛應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)與制作方式，其優(yōu)越性主要表現(xiàn)在模具質(zhì)量得到提高，與傳統(tǒng)模具制作方式相比，設(shè)計(jì)人員利用CAD軟件與系統(tǒng)內(nèi)部整理的有關(guān)技術(shù)知識(shí)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行總體的設(shè)計(jì)，繪圖分析，使設(shè)計(jì)更加準(zhǔn)確，CAE技術(shù)的運(yùn)用，能極大的優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)，通過(guò)CAM技術(shù)可自動(dòng)生成刀軌，增加模具尺寸精度與表面粗糙度。除此之外，此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，能大大縮短一套模具的生產(chǎn)周期，對(duì)于企業(yè)來(lái)講，在模具質(zhì)量相同的情況下，能在短時(shí)間內(nèi)完成模具制造，就會(huì)更加具備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。文章選取高鐵座椅扶手上蓋件為例介紹CAD/CAE/CAM在模具設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用。

1 塑件工藝分析

如圖1所示，高鐵座椅扶手上蓋件形狀細(xì)長(zhǎng)，壁薄，表面光滑，生產(chǎn)批量較大，材料選用ABS塑料，要求上蓋件表面粗糙度為Ra0.8，塑件尺寸精度等級(jí)選用4級(jí)，塑件平均壁厚2.4mm，內(nèi)部設(shè)有加強(qiáng)筋，以保證產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度要求。

2 塑件CAE分析

Moldflow仿真軟件具有注塑成型仿真工具，能夠驗(yàn)證和優(yōu)化塑料零件、注塑模具和注塑成型過(guò)程。

采用Moldflow模流軟件，對(duì)上蓋件產(chǎn)品成型進(jìn)行模流分析，比較塑件在充模、冷卻和翹曲等方面的差異，選擇較佳的方案。模型布局采用一模兩腔，澆口形式采用側(cè)澆口，澆口位置采用兩種方案，如圖2所示。

圖8顯示為產(chǎn)品翹曲分析，圖中為變形放大3倍分析結(jié)果，兩個(gè)方案變形較小，符合要求。

綜上所述，采用方案2更合理。

3 塑件模具CAD設(shè)計(jì)

根據(jù)CAE分析方案，利用NX軟件的注塑模設(shè)計(jì)向?qū)ВＰ筒季植捎靡荒汕?，單分型面的模具結(jié)構(gòu)；澆注系統(tǒng)為側(cè)澆口進(jìn)料；脫模復(fù)位機(jī)構(gòu)采用頂桿和復(fù)位桿組成；選用4根冷卻水管均布在型芯和型腔上；導(dǎo)向裝置采用標(biāo)準(zhǔn)模架上的導(dǎo)柱和導(dǎo)套，圖9為產(chǎn)品模具結(jié)構(gòu)圖。

4 成型零件的CAM編程

利用NX CAM模塊對(duì)成型零件進(jìn)行編程，經(jīng)后處理后可自動(dòng)生成NC代碼，將NC代碼輸入數(shù)控機(jī)床可完成成型零件的加工。圖10為定模仁CAM編程刀路圖，圖11為后處理程序。

5 結(jié)束語(yǔ)

文章通過(guò)采用模具的CAD/CAE/CAM技術(shù)，有效的提高了高鐵座椅扶手上蓋件模具設(shè)計(jì)、制造的水平，避免了在設(shè)計(jì)和加工過(guò)程中的失誤，提高了塑料產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，提升了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

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作者簡(jiǎn)介：季業(yè)益（1980-），男，江蘇南通，講師，碩士，蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，從事模具CAD/CAM方向研究。