模具设计技术的发展方向
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从技术角度来看,模具制造(包括设计和加工)技术大致可分为五个发展阶段:手工操作阶段、手工操作加机械化(普通通用机床与工具)阶段、数字控制阶段、计算机化阶段和CAD/CAE/CAM信息网络技术一体化阶段。
中国幅员辽阔,模具制造企业众多,技术发展水平参差不齐,各个阶段同时并存,但目前主要以数字控制阶段为主,有些骨干重点企业已发展到计算机化阶段。但同时还有不少企业仍停留在手工操作加机械化阶段。纯粹手工操作阶段基本上已成为历史,CAD/CAE/CAM信息网络技术一体化阶段初露端倪。就大多数模具制造企业而言,今後的发展方向应以提高数控化和计算机化水平为主,积极采用高新技术,逐步走向CAD/CAE/CAM信息网络技术一体化。模具无纸化制造将逐渐替代传统的设计和加工。
模具设计技术的发展方向
模具设计长期以来依靠人的经验和机械制图来完成。自从二十世纪八十年代中国发展模具计算机辅助设计(CAD)技术以来,这项技术已获得认可,并且得到来快的发展。九十年代开始发展的模具计算机辅助工程分析(CAE)技术,现在也为许多企业应用,它对缩短模具制造周期及提高模具质量有显着的作用。一些工业发达国家的模具企业应用CAD技术,已从二维设计发展到三维设计,三维设计已达70%以上。中国大部分企业还停留在二维设计的水平上,能进行三维设计的企业还不到20%。CAE软件在国外应用已较普遍,国内应用还比较少,用於预测零件成形过程中可能发生缺陷的水平还比较低。
模具设计技术及CAD和CAE软件,今後应提高在下列几方面的水平:
*模具设计资料库和知识库系统;
*模具工程规划及方案设计;
*模具材料和标准件的合理选用;
*模具刚性、强度、流道及冷却通路的设计;
塑料模具塑料成形过程的各种模拟分析(注塑成形,包括塑料充模、保压、冷却、翘曲、收缩、纤维取向等模拟分析)、热传导和冷却过程的分析、凝固及结构应力分析等。计算浇注系统及模腔的压力场、温度场、速度场、剪切应变速率场和剪切应力场的分布并分析其结果,是非常复杂和费时的。这一模拟技术已从中面流技术发展到双面流技术,不久即可发展到既正确又快速的实体流技术,产生满足塑料件虚拟制造要求的三维注塑流动模拟软件;
*压模金属成形过程的模拟、起皱及破裂分析、应力应变和回弹分析等;
*压铸模压铸件成形流动模拟、热传导及凝固分析等;
*锻模锻件成形过程模拟及金属流动和充填分析等;
*提高设计和分析软件的快速性、智能化和集成化水平,并强化它们的功能,以适应模具的不断发展。
除了模具CAD/CAE技术之外,模具工艺设计也非常重要。计算机辅助工艺设计(CAPP)技术已开始在中国模具企业中应用。由於大部分模具都是单件生产,其工艺规程有别於批量生产的产品,因此应用CAPP技术难度较大,也难以有适合各类模具和不同模具企业的CAPP软件。为了较好地应用CAPP技术,模具企业必须做好开发和研究。虽然CAPP技术应用和推广的难度比CAD和CAE为高,但也必须重视这一发展方向。
基於知识的工程(KBE)技术是面向现代设计决策自动化的重要工具,已成为促进工程设计智能化的重要途径,近年来受到重视,将对模具的智能、优化设计产生重要的影响。 |