数字分析CAE在模具设计的应用

数字分析CAE在模具设计的应用 摘要:在国家制造产业日趋规范化的形势下，模型设计在制造业中的应用越来越广泛。在分析模具设计流程及当前存在问题的基础上，本文对CAE软件的优势及类型进行探讨，就该软件在模具设计中的应用进行深入研究。关键词:模流分析;模具;产品;数字化CAE(ComputerAidedEngineering)其含义是指工程设计中的计算机辅助工程，利用相关技术把工程过程中的各个环节有机地组织起来，通过资料对比可设计模具设计最优方案，节省模具设计过程中人力与物力。1模具设计的流程及当前存在问题11模具设计的流程模具设计流程被划分为多个步骤，包括功能设计、零件工艺分析、模具加工设计等。(1)功能设计。一个产品应有功能应在设计之初就已确定，产品最基本的属性就是其制作出来的用途，因此确定用途是核心所在。对模具而言，作为一个设计的初始实验品，围绕着功能展开设计才能更直观反应制品所应具备功能，避免追求外观设计而失去了核心部分功能。模具功能在设计开始时就应确定大方向，并据此进行延伸扩展其基本功能。好的模具在完成基础功能设计上不干扰图形设计，在对模具进行测量时着重瞄准其功能的准确性是否符合要求及能否投入使用和生产。(2)零件工艺分析。模具由多种零件构成，在模具开始设计时将模具的结构分开划分为零件，再对多个零件分析其尺寸和精度。完成对所有零件的测量后再进一步拼凑模具，并保证模具的精度在所要求范围内。(3)模具加工设计。当完成对模具分析和测量后，就是投入实施环节。不同的模具由于功能不同，其所需精度不同，加工前确定好模具所需材料，模具的材料韧度对于加工过程中模具能否承受压力有直接影响，韧度过高过低均会影响其加工出的成品结果。加工开始前清点材料和工序是否到位是必要步骤，根据模具指定的机器开始加工保证加工过程中没有错误导致加工失败。12模具设计当前存在问题加工中最常见问题是实时观察模具的加工进展，好的模具不仅按要求加工出，在精度上接近标准。机器在加工过程中会出现失灵，精度会受到影响。若发生类似情况，可切换至手动加工，手动描绘模具轮廓，也可采用数控加工，熟悉数控机器的编程方式，输入编写好的程序在一定程度上可减少失误发生。加工过程中易产生大量热，散热是任何工艺复杂的模具加工中必须面临的问题，面对散热可采用方案很多。无论水冷散热还是风冷散热，都应在不损坏模具的情况下实施。模具材料种类不同能承受的压力参数和受热能力也不同，过冷或过热均会导致模具材料寿命下降。2CAE软件的优势及类型21CAE软件的优势CAE在计算机的辅助下，可分析复杂工程和产品的结构力学性能，对模具的结构性能进行分析，将工程(生产)中各环节有机组织结合起来。模具设计的基本要求就是在保证精度的前提下，可采用设计软件对其进行测试，之后对设想模型用软件进行模拟。当出现失误时，记录结果进行优化，经过多次筛选，总结出适合模具的开发规划，市面上各种设计软件均是基于模具而开发的。将CAE软件的数据分析导入到模具加工中，实验前可针对性地进行模拟测出结果，并及时对模具方案进行更改，可找到更可靠方案，解决以往模具加工缺乏测试的难题，使模具加工流程趋于规范化。22CAE软件的类型(1)模具成型。CAE功能虽复杂，但在各方面覆盖面广，对于模具成型也有着许多软件支持开发。相对于普通成型软件，Moldflow推出时间较晚，但其功能与市场上大部分软件不相上下，无论是模拟性能还是兼容性上都有着巨大优势。其强大的模拟功能兼容各种模具，无论是注塑成型还是材料模拟，都有着详细的开发流程供参考，大量工艺资料也有助于新人接触使用软件，因此在市场接受度高。Moldex3D是一款专注于模具工艺分析的软件，在工艺方面有大量优势，不但能模拟工艺生产流程，还能添加各种设定因素改变生产时的固定影响，观测在各种外界干扰条件下受影响的模具加工结果。(2)模具冲压。常见的大型模具中冲压是较为简单的一个环节，但冲压结果却不受预期控制，因此没有相应的条件冲压大部分都会失败，在实际操作前，都会用CAE软件进行多次实验，寻找合适的方案进行冲压。Dynaform源自于美国模拟软件，其特色功能在于可模拟模具冲压，传统模拟软件专注于模拟加工环境，在冲压模拟精通的软件较少。这款软件由多家公司共同研发，专用于冲压领域模拟。任何材料的冲压都能在其上找到相应功能，因此模拟冲压和改变材料是这款软件核心功能所在，并且卓越的性能使软件不止应用在冲压上还可改变模具冲压材料如钣金等。3数字分析CAE在模具设计中的应用步骤如果要生产一个模具，首先要测量模具尺寸大小，分析模具材料。以生产某电器盖模具为例，在设计过程中，我们先对模具的结构进行切割分析将其划分为多个部分零件，再测得部分零件的精度大小与总体进行对比，算出大致的误差范围，对于模具内部结构中的关键性部位进行分离保证模具加工时关键部位能够按照要求加工而不降低精度影响影响整体模具。在对零件进行依次分析测量并分类后，将分类好的零件进行统计，从零件的大小、材料、受力程度作进一步划分。若遇到对环境或温度有着严格要求的零件，则要单独处理防止加工失败，接着用分析软件对模具进行分析。经多次模拟实验对比出模具的整体性能数据，制定相应方案提高成功率。对每次实验所得数据都需进行录入，与原有或类似模具数据进行比较和判断。根据每次实验结果是否达标来给定标准和范围。当数据量积累到一定要求时，进行数据筛选。当模拟数据得到证实后，可根据数据分析结果进行加工，根据模具零件的标准数据投入到生产中，可制造出符合预期的模具。参考文献:1单外平试论模具先进制造技术发展趋势J电脑迷，2016(11):42金航飞互联网环境下电子商务营销渠道优化探索J商业经济研究，2017(22):46-48.