宜万春

【摘  要】在国内工业高速发展的今天，我们的机械以及模具等产品的设计也朝向多元化而且多功能的方向进行发展，机械设备以及模具的制作难度持续提升，而且整体成本不断提高。基于满足市场整体需求的考量，进一步降低设计以及后期制作加工的整体难度。当前背景之下，如何更好的应用CAD/CAE技术来进行机械以及模具的设计当前已经成为机械以及模具制造厂商的最佳选择。文章以CAD/CAE技术在机械以及模具设计之中的以你够用展开必要的分析，以供相关人员参考。

【关键词】CAD/CAE 技术;计算机;模具设计;机械设计

1.CAD/CAE技术

所谓的CAD技术是指立足于计算机技术的应用来开展实物模拟的技术手段之一，其能够很好的进行外形、质感、结构以及色彩等相关要素的，目前其在航天工业、工业设计、汽车制造以及印刷等行业都获得了尤为广泛的应用。单纯从产品上面来看，CAD技术具备模拟设计、设计修改、标准组件以及版本控制等等一系列功能。而CAE则是一种分析以及求解的方式，主要包括：弹塑模量、刚度以及动力响应等 相关的对象。当前，我们在设计领域最为常见的CAD/CAE软件主要包括solidworks以及Pro/Engineer等等。而这其中Pro/Engineer所具備的最大优势就是其能够开展高质量的参数优化工作，而且本身的建模功能也较为强大，在模具以及机械设计当中的应用尤为广泛。

2.机械以及模具设计之中CAD/CAE技术的主要应用方式分析

2.1机械设计中CAD/CAE技术的应用

CAD技术在机械设计当中最主要的作用体现在零件的装配以及设计上面。而后期在零件刚度、强度以及整体尺寸上面的相关要求则一人是依照传统的计算方式来进行确定。传统的计算方式的计算量相对较大而且整体效率较低、设计的整体修改难度相对较大，整体效率明显较低，对于保证计算整体结果而言较为不利，基于此引入了CAE技术。通过基于CAE技术本身所具备的强大计算以及求解的整体能力，针对热传导、刚度、强度以及弹塑模量等相应指标必须要开展科学性计算，通过其应用能够在很大程度上降低工作的整体数量以及保证计算结果的准确定，除此之外，通过CAE技术自带的动力以及静力的分析功能，能够为零件的强度设计提供必要的指导。通过在机械设计之中引入CAD技术能够通过其本身强大的装配功能来更好的展示出不同零件的拆卸以及组装的全过程，在此过程之中，此种设计人员能够很直观的展示出其中的所有过程。尤其是在机械的组装以及拆解的全过程之中，作为设计人员必须要全方位的了解整个过程。尤其是在组装移机拆卸的全过程之中，通过应用CAD技术能够观察整个过程，并且能够进行即时的控制。与此同时，通过装配功能的应用最终能够生成完全不同的装配顺序，并且利用不同的装配方案来从中选出最适合的装配方案。

2.2CAD/CAE在模具设计之中的应用分析

在整个模具设计工作之中，开模是其中尤为重要的工作之一，通过CAD/CAE 技术的应用能够在很大程度上提升开模工作整体的技术含量，并且保证整个开模工作的整体有效性。整个模具产品设计主要包含：形状、尺寸、精度以及厚度等相关方面，其中的内容相对较为复杂。在整个开模设计过程之中，制口设计其中有位重要的环节指挥，通过三维造型软件来进行模型以及模具的制作，之后通过进行模型元素的调整，并且通过计算机平台的应用来完成整个的设计以及计算两大工作。在开展具体设计过程之中，不仅需要充分考量设计的整体合理性，同时还应该考量到其本身的力学性能，从而保证顺利的完成开模工作。

2.3具体应用实践

通过在机械设计以及模具设计之中应用CAD/CAE技术，能够使得原本更加复杂的工业设计流程变的标准化以及流程化，并且能够进一步提升设计的整体效率与质量。下面笔者以模具设计作为具体的实例，针对CAD/CAE技术的应用实践展开把要的研究以及分析。通常情况下模具是在高温以及高压的环境之下来进行工作，例如冷挤压模具本身是在高压的工作状态之下进行工作，由此模具本身的强度以及刚度对于其本身而言尤为关键。基于此，在进行冷挤压模具设计的过程之中，我们必须要针对刚度以及整体强度等相关参数进行仔细的核算，从而更好的保证其整体质量与安全，确保最终所设计出来的产品能够达到设计的整体要求。例如，在开展某一道冷挤压工序的过程之中，我们通常会选择15#钢，而其外形则通常为圆筒结构，而其内部为键花槽孔，确保整个冷挤压的过程能够一次性成型。通过科学的进行计算，此工序的加工制作胚料尺寸为45×231mm。基于保证模具本身强度的考量，我们在完成设计之后可以应用UG软件来进行整体强度的核算工作。而具体强度的核算工作主要包括以下几种类型：

（1）凸模设计。第一通过UG软件本身所赋予的凹模材料本身的负载、属性以及边界等相应的条件，以此为基础来采用有限元方法来开展网格化的划分。之后，通过具体条件来展开必要的计算以及分析，之后得出不同模具位置的整体应力值。而其中最大的应力值为364MPa。

（2）凹模设计。在开展前度的整体核算之前，必须要确定具体的应力值，而相关应力值的确定则是以过盈量来作为主要的依据。关于过盈量的数值确定主要通过应用CAE软件来进行变形量的分析工作。通过将所得的过盈量与之前的开展必要的分析核对，确定其吻合性。之后通过针对此过程开展反复的操作，最终得出正确的预应力结果数值。通过应用此种方法最终得出筒型工序间本身的中圈变形量结果为0.24mm，内圈的整体变形量则为0.07mm，而之前相对应的整体应力值则分别为600以及665MPa。

3 结束语

众所周知，CAD/CAE 在机械设计以及模具的设计之中存在相对较大的优势，并且具备相对较为广泛的应用，通过此类软件的应用能够很好的求解出机械以及模具设计当中与热力学以及结构力学两个方面的相关问题，最终针对具备较高复杂性的零件进行必要的分析以及模拟工作，并且将原本复杂的形状以及结构设计工作进行进一步的简化，与此同时，还能够达到提升整体设计质量与产品整体优化的关键作用。由于CAD/CAE在机械以及模具的水之中存在巨大的优势，以及良好的作用。在此前提之下，我们必须要将CAD/CAE充分的融入到设计之中，以求能够进一步提升设计工作本身的高精度、复杂性以及多样性设计的整体要求。

参考文献：

[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）：1-6.

[2] 杜晓龙.杯框架系列产品与模具设计及其注塑成型工艺优化[D].陕西科技大学，2015.

（作者单位：无锡微研股份有限公司）