李洪达 宋志国

(常州信息职业技术学院机电工程学院 江苏常州 213164)

塑料模具设计与制造的计算机辅助教学

李洪达 宋志国

(常州信息职业技术学院机电工程学院 江苏常州 213164)

阐述了高等院校计算机辅助教学在模具开发中的应用情况，以电器外壳模具的设计与制造为例，介绍了利用现有软件对其进行模具设计、模流分析、仿真加工等的计算机辅助教学开发过程。

模具;设计与制造;计算机辅助教学

0 引言

随着模具市场的国际化，短周期、高质量、长寿命的模具是模具行业和用户的追求。［1］现在越来越多的企业和高校都在将模具CAD/CAE/CAM技术应用到模具开发中。［2］本文针对高校的模具专业教学，以电器产品壳为项目载体，模具设计采用UG软件，模流分析采用 Moldflow软件，数控编程采用Powermill软件。

1 电器外壳模具的CAD/CAE/CAM开发过程

1.1 电器外壳的模具CAD应用

利用UG软件的建模功能，设计如图1所示的模型，学生可以通过以前学习的软件基础课程的知识自主完成。

图1 电器产品外壳3D模型

利用UG-Moldwizard对产品进行分型设计，分型方案如图2所示。

模架添加及其他部件设计，如图3所示。

1.2 电器外壳的模具CAE应用

根据以上模具CAD的设计结构，利用Moldflow软件对模型网格划分及对模具型腔布局，进行模流分析的前处理准备工作。如图4所示。

图2 分型方案

图3 模架及其他部件

图4 网格划分及型腔布局

选择注塑材料为 ABS，根据已有的理论知识，［3］初步设定注射时间、保压压力、冷却时间等注射成型工艺参数，进行分析计算。最终根据得出的分析结果，找出缺陷，通过模具结构调整，或者优化成型工艺参数等方式，再次进行优化后的分析计算，直至产品注塑成型过程符合生产要求。经过几次分析计算，最终得到合理的计算结果，以指导实践生产。优化后的结果报告如下:

1)填充时间(Fill time)。如图5所示，面壳在0.763 7 s时间内完成熔体填充。通过动态显示，可清晰地看见熔体在型腔内的流动情况。两型腔充满完毕分别用时0.763 4 s和0.763 3 s，基本达到了同时充满。

图5 填充时间

2)转换点压力(Pressure at V/P switchover)。如图6，转换点浇口压力为116.1 MPa。转换点压力是指注塑过程由速度控制向压力控制转换时模具型腔内熔体的压力。图中浇口位置的压力在通过转换点后由116.1 MPa降低为保压压力87.1 MPa，没有发生欠注现象，故在压力控制下塑胶充满整个型腔。

图6 V/P转换点压力

3)翘曲(Warp)。如图7所示，图中产品在X、 Y、Z方向上均有翘曲发生，所有因素的总变形量为0.334 7 mm，位置都处于产品边缘。根据一般生产要求，此变形符合使用要求。

4)冷却(Cool)。制品的温度变化如图8所示，从云纹图中可以反映出制品冷却过程中温度变化比较稳定均匀，温度控制在40℃左右。

通过以上对塑件的流动、翘曲和冷却分析，得知该组注塑成型工艺参数设置合理，并且按照以上的浇注系统模型布局型腔位置，熔体的充填情况良好，方案可行。

图7 产品总的翘曲部位显示

图8 产品温度变化显示

1.3 电器外壳的模具CAM应用

经过CAE评估分析及优化后，采用Powermill对型腔分别进行粗加工、半精加工、精加工。最终精加工的刀具轨迹及仿真效果如图9所示。

从仿真结果中得知工件表面质量合格，然后生成NC程序代码。加工代码再经过简单的调整，输入到数控机床中进行真实加工。

图9 刀具轨迹及仿真效果

2 结束语

模具CAD/CAE/CAM技术迅速发展，企业对掌握和了解该项技术的人才迫切需求。目前，市场上以同一产品为载体，进行模具CAD/CAE/CAM开发的完整工作过程的教学项目还不多。大力开发适合当今社会生产需求的教学项目，是高校教师的一项重要职责。一个有载体的完整的现代模具开发过程，不但可以让学生系统地学习理论知识，而且还能学以致用，为今后工作打下良好的技术基础。

［1］ 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):1-2.

［2］ 李洪达，宋志国，于云程.高职院校《模具 CAD/ CAM》课程教学模块设计［J］.常州信息职业技术学院学报，2010(1):40-42.

［3］ 王刚，单岩.Moldflow模具分析应用实例［M］.北京:清华大学出版社，2005:25-30.

Computer-aided Instruction of Plastic Mold Design and Manufacture

LI Hong-da SONG Zhi-guo
(School of Mechanical and Electrical Engineering，Changzhou College of Information Technology，Changzhou 213164，China)

This paper describes the application of institutions of higher learning in computer-aided instruction in the development of the mold.Taking electrical shell mold design and manufacturing as examples，the paper introduces the computer-aided instructing development process by using of existing software from mold design，mold flow analysis，simulation and so on.

mold;design and manufacturing;computer-aided instruction

TG 76-4

B

1672-2434(2011)06-0050-03

2011-03-25

李洪达(1981-)，男，讲师，硕士，从事研究方向:模具CAD/CAE/CAM