CAD/CAE/CAM在塑模设计制造中的实施及提高效率的方法

覃家金

摘 要：CAD/CAE/CAM是现代制造业不可或缺的计算机辅助设计、分析和加工软件。文章主要阐述CAD/CAE/CAM技术在塑料制品模具设计制造中的应用流程，以及如何提高软件使用效率并降低企业成本的一些方法。

关键词：CAD/CAE/CAM；模具；流程；效率；方法

前言

计算机辅助设计CAD（Computer Aided Design）/计算机辅助工程CAE（Computer Aided Engineering）/计算机辅助制造CAM（Computer-aided manufacturing）简称CAD/CAE/CAM。CAD/CAE/CAM技术可以提高模具产品的设计质量、缩短模具设计与制造周期、降低产品成本。对于设计者来说，了解并掌握相应的设计软件与设计方法是非常重要的，因此在模具企业中，一个优秀的设计师必须熟练掌握CAD/CAE/CAM技术相应的使用流程以及便捷的操作方法，这对设计师的设计进度与项目管理起着至关重要的作用。

1 CAD/CAE/CAM在塑料制品模具设计制造中的实施流程

模具设计基本流程，首先是产品三维模型的构建，然后是模具的建模，再者是模具各零部件二维工程图的绘制，最后是加工制造。三维模型的设计软件大致有3Dmax，sketch UP，ProE，UG，solidworks 和Creator软件等，ProE属于中低端设计软件，能完成中等难度的机械产品模具设计，深受中小企业欢迎；二维制图软件大致有AutoCAD，国内CAD还有中望CAD和CAXA电子图版等，但是应用远远没有AutoCAD应用广泛，因此文章基于三维建模软件ProE、加工软件Mastercam和二维制图软件AutoCAD对塑料模具设计流程进行简单的阐述。以钟表前盖塑料制件作为参考，如图1。

图1

钟表前盖塑料模具设计制造流程大致如下：（1）ProE工件建模。工件必须具备满足工艺构件的力学分析以及工艺结构的合理性要求，所以在进行零件建模时，要考虑使用ProE软件自带的分析模块对零件进行力学分析及结构合理性的检测。（2）AutoCAD完善工件工程图。（3）ProE模具建模。a.建立模具模型（设计工作目录、建立参考模型、建立模具模型）；b.设置收缩，材料ABS塑料收缩率为千分之五；c.创建工件，即能完全包容零件的方形或其它形状金属零件，一模八腔的设计方法；d.分型曲面，沿工件背面曲面进行分型；e.分割体积块，选择塑件底面为单分型面，也可以考虑双分型面，此处考虑产品的生产批量，须采用双分型面的分割方法，利于流道脱模和产量的提高；f.抽取模具元件，即实体化之前的构建曲面；g.铸模，即往型腔中注入塑料，成型零件；h.仿真开模，即以分型面起始，打开设计完成的塑料模具定模和动模；i.模具检测，分析塑料成型工艺过程的合理性，如脱模斜度是否合理，零件开模是否存在干涉，塑料注射过程是否异常等；j.模架的选择，使用塑料模模架外挂EXM，选择点浇口基本型DA型模架，如图2；k.ProE出零件工程图；l.ProE导出零件AutoCAD工程图。（4）AutoCAD修饰零件工程图。（5）UG或Mastercam加工模具零件。

图2 点浇口基本型DA型模架

2 CAD/CAE/CAM在塑模设计制造应用中提高时间效率并降低企业成本的一些方法

（1）ProE三维建立产品模型时，应该时时注意相似产品模型的建档，因为ProE设计软件本身是具备参数化设计的，最好建立一些基本的常用零件模型，如垫片、推板、喷嘴、定位圈等等，可以大大缩短零件模型设计的时间。（2）EMX是ProE软件中的塑料模外挂，其中包括标准模架的选择，合理使用EMX可有效提高模具设计效率。（3）ProE设计模具时，应使用模流分析模块对成型零件以及流道的流动性能进行分析，进而改善零件的力学性能及结构，以此提高零件的工艺合理性，提高设计效率。（4）AutoCAD出工程图时，应注意在工作起始时建好标准绘制图层，如标注层、实线层、虚线层、剖面线层、中心线层等等，在完成一次设定后，以方便日后可以无限次使用已制作好的绘图层，节省绘图时间。（5）分类归档每次设计完成的模具CAD工程图，包括整体模架三维图和单个零件图（如凸凹模零件图），方便日后碰到相似产品时快速开发设计。（6）碰到大型开发设计项目时，利用ProE的网络协同功能，把整体模具设计过程细化并分配至各相关设计部门进行底层设计，即并行工程设计。（7）AutoCAD绘制工程图时，为提高绘图速度，可以定义一些常用指令的别名，最好全部归到左手，方便右手拿鼠标，比如格式刷，原来是ma，可以定义成er；利用已有的设计插件，减少标准件的绘图。（8）零件加工时，为提高加工效率，尽可能使用Mastercam自动代码生成模块。

3 结束语

CAD/CAE/CAM一体化在塑料模具开发中的应用，降低了模具开发的难度，提高了开发的效率。通过文章的阐述，不仅为相关的行业工作者提供技术参考，增强个人以及企业竞争力，同时也从侧面为高职高专院校提供有效的教学改革指导。

参考文献

[1]张燕琴.CAD/CAE/CAM一体化在塑料模具开发中的应用[J].电子世界，2012（21）：83-83.

[2]刘方辉，钱心远，张杰.CAD/CAE/CAM技术在现代塑料模设计制造中的应用[J].模具工业，2010，36：1-6.

[3]张夕琴，张金标.CAD/CAE技术在机械设计与模具设计中的应用[J].装备制造技术，2007，（11）：82-83.