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1、英文翻译 (840-843 页)计算机辅助设计 /计算机辅助制造/计算机辅助工程方法到目前为止，充分有效地利用计算机技术进行模具设计，已经给广大地用户提供了很多方便。在这次讨论中，我们将根据9-49图所给出的流程，来讨论CAD/CAM/CAE 技术在模具设计各个领域的成功应用。计算机辅助模具设计方法与传统方法相比，首要的差异在产品模型设计方面。相对于传统的二维模型来说，以计算机为基础的设计通常使用的是三维立体的表达方式，这看起来就像将一系列的观点写在纸上一样明显。三维模型和产品图纸所包含的组织信息是完全不同的。由于大部分零件模型数据库的永远都是按比例描述，它所包含的信息可以直接地提取，而不必担
2、心会产生缩放错误或误差。尽管传统的草图表达方式也是基于实体模型的（例如剖视图），但通常这些并不是必须的，因为阴影图像及其他类型的的显示方式可以充分的表达完整的模型信息。尽管我们已经利用了计算机的某些性能进行图形的绘制与处理，我们也同样应该考虑利用同一台计算机进行程序分析。我们或许可以通过观察产品的理论分析方面来了解一个产品被制作的过程。一个起码的产品分析应该包含：壁厚是否均匀、流道是否可行，零件在现有的成型设备上是否可以运行以及产品的预期成本是多少等。特殊软件程序的存在，使得在进行实际模具设计和开发之前能进行各种类型的分析。事实上，即使任何潜在的问题出现，也可以在这一阶段重新开始设计产品。如果
3、这一初步检查获得通过的话，那么下一步就是确定产品浇口的位置及类型。在很多时候，浇口的确定是一个产品模具设计的最后问题。这可能会导致重大的错误，但当把产品性能的浇注设计作为一个首要的考虑因素时，这种失误是可以避免的。有这样的流量分析程序，可以用来确定浇口位置，以（1）将局部浇注压力降至最低（2）帮助确定浇口位置，以提供理想的填充模式，或者（3）帮住合理确定焊缝和合并线的位置，使得对产品功能的影响降至最小。与此同时，这些分析方案可用于确定一些工艺参数的范围，一些可能增加成功几率的部件填补性能所必考虑的参数的范围。在这个阶段有俩个关键参数影响评估：材料进入融模时的熔融温度和模具融模的温度。前述内容描
4、述了流程图的模拟了相位阶段。一旦能使产品性能优化浇口位置确定了，就可以测定成型零件和成型机喷嘴之间的几何关系。下一步是开始模具布局工作，并为模具设计选择适当的模座。我们要提出的第一个问题是我们需要模具中包含多少个腔以及模具产品所能承受的浇注压力是多少。这些经济的分析程序可以帮助我们信心十足的作出这些决定，因为在做决定时所有需要分析的因素都已经提供给了我们。例如：保证零件公差的过程控制的程度，由于很多空腔所造成的废料损失的增加，和制造腔产生的额外成本以及需要更大的模座等等，这些因素在分析时都被考虑在内。最终的结果是相对于模具投入，每个零部件的成本都是可预算的，所以每部分都是以最低的成本生产，这其
5、中包含模具投入成本的摊销。塑件腔的数量以及浇口的位置现在已经得到了优化，接下来可以利用计算机软件来帮助确定用以完成拟议布局所需的最小的模胚尺寸。像预期腔插入大小和其他的标准，例如拟议型转轮布局（平衡，不平衡等）一类的数据可能被输入，以便于计算机软件对模座尺寸的大小和使用寿命给出建议。普遍采用建立整体模具尺寸的标准是推板必须完全包含在所设计零件的部件上模中或包含在整个腔的设计范围之内。一旦模座的尺寸选定了，用户可以从一个标准模型数据库里调出模座产品型号。现在，而不是从模式或目录中寻找，更优越的是模座可以在CAD/CAM/CAE 系统自动生成或检索。这种标准的模座可以在 CAD/CAM/CAE 系
6、统进行使用，因此能够成为产品的定制模型。下一步所要做的是要合并零件产品模型与模具产品模型。零件的几何形状是被设计者提前定义好的并且存储在数据库当中，所有的这些几何形状都将被从数据库中拷贝出来，并且自动地安装在用户选定的模具模型位置中，这些工作通常由一条指令就可以完成。在这个时候，材料的收缩补偿也应该考虑到模具模型之内，如果塑料材质呈现一致的收缩，那么一个简单的缩放指令就可以调整模型的收缩。也就是把零件在各个坐标轴方向上的尺寸乘以同一个缩放因子之后，将正确的图形重新显示出来即可。在一些场合下，这种计算可以通过同样的命令完成，并可使融合得以继续。如果材料具有更加复杂的性质，例如这些材料在纵向及横向
7、具有不同的收缩率，那么我们就需要一种略微复杂的方法。一般来说，我们通过定义一个比较复杂的收缩因子，相对于材料在不同方向上的不同收缩率，它在局部坐标系中的各个方向上也要具有不同的值。这是我们就需要编写一个缩放零件的指令，它在 X,Y 及 Z 方向上有着相互独立的缩放常量。由于这种操作不能十分准确的定义材料的真实收缩率，现在很多的研究和开发都在进行中，以便提供更加准确的计算方法。一旦成型产品的几何形状成功地合并成模具，那么就可以确定与预期收缩率之间的误差。这些模具必须包含次要的流线以适应各种滑动、升降等类型的机械运动。如果仔细注意分割线插入时进行分层，随后对描述这些模具组件的实体进行提取，这些就都
8、是非常简单的，并且有利于创建这些组件的详细图纸。这样模具设计者就可以将其注意力更多的放在选定流道系统的设计上来。此时，流程分析程序在一次发挥作用。这些软件包可以用来成功地开发新的设计，如人工平衡的流道系统，多腔铸型流道系统，或恒定压力降流道系统。分析程序将提供给设计师以更多的知识，这些软件现在甚至可以分析艺术级的设计作品，比如多腔铸型的人工平衡热流道系统。这些用处广泛并且人性化的工具也开始进入了在以前看来非常神秘的设计领域。随着流道系统设计的完成，接下来在模具设计过程中应加强冷却系统的设计。冷却系统的设计经常会导致一对典型的矛盾：流道的位置与顶针板的要求之间的矛盾。在过去，没有今天的计算机做辅
9、助，流道形状、流道温、流道的位置之间的关系很少被研究到或者优化过。因为注射要求的问题更容易理解，设计者通常都首先考虑这个问题，然后才布置流道到空间允许的地方，且保证不影响到注射系统。最后，被正常注射的零件成为产品，但是与相同材料和厚度的注塑模相比，它的冷却循环周期要长得多。这种低的生产率增加了部分不必要成本的增加。而现在有一套可行的冷却分析程序值得人们使用。从一开始设计者可以得到一个从模具表面获得的水线的尺寸和深度设计的建议，然后设计者可以尝试在模具的空间约束范围内使用这些建议，实际产生的冷却系统设计进而被描述给计算机，并对其进行分析。因此，其性能特点和经济影响就可以在模具实验开始以前就得到评
10、估。流道的形状及位置被正确的描述给计算机之后，计算机现在就可以组织这些冷却线成为流程线路，并获得压力下降与水温上升的最佳平衡点。然后计算机就能给出合理的水温及流动速率，以保证模具的正确冷却以及预计的冷却时间。将这一预测的冷却时间与理论上的最低冷却时间相对比，以确定冷却系统设计的改变能否提高生产率。额外的好处是这种类型的分析可以确定这样的冷却系统是否能阻止型腔中的热区，以及同样的水温是否能用在两个半模中，以达到零件在无热致翘曲最低循环时间内得以成型。冷却系统已设计完成后，剩余的部分，比如起顶杆，支撑柱，分模等等可能被纳入模具设计。零件的模具组件库现在用以（1 ）根据其具体的尺寸创建组件，（2）从
11、数据库中找回组件。这两种方法都有助于提高模具设计的标准化，这也将产生高质量的设计，同样也能降低成本，使标准设计原则与标准结构原则相结合。有许多 CAD/CAM/CAE 系统现在还支持在数据库中增加一些非图形信息格式的插件，它们与一系列特殊的几何实体相联系，这一特性允许对个别部件的情况进行文字描述，比如零件号与价格也可以与数据库中的零件几何实体存放在一起。该数据库在以后被扫描时，这些非图形的信息也可以被提取出来并写入报告中。这一强大的技术可能被用来为模具设计自动地提供物料单。零件库的概念也有利于这一过程的进行，因为程序产生组件的同时也可以产生文本信息，并且这些信息在日后可以以不同的格式被提取出来
12、。一旦基本的设计布局完成后，就可以被检验模具组件的任何移动情况。CAD/CAM/ CAE 系统可在显示屏上对模具几何实体进行移动或转动，而这一特性可以检查模具组件在不影响其他组件的运动的情况下的运动范围，这包含个各类组件，比如滑动机构、转动机构、扭转注射动作器等。最新的一些 CAD/CAM/ CAE 软件系统甚至允许将连杆与转动部件指定到系统中，并可以执行真正的运动分析。这使得设计人员可以检查所设计的各种组件的运动是否满足要求，同时还能检验与模具其他组件之间是否有干涉等。这一过程的最后的步骤包括创建详细的图纸、生成数控加工代码以便进行实际加工。就像文章题目所说的一样，手工绘图由于 CAD/CA
13、M/ CAE 技术的发展而得以大大的减少。因此，现在的模具加工厂在生成模具时只需要很少一部分的模具视图，而数控代码则直接从产品数据库中得到。绘制详细的图纸与这种方法相比，前者只是重复已经存储在数据库中的信息而已。创建模具实体的数控加工刀具轨迹是一件相对简单的步骤，尤其是纠正过收缩率的产品模型，它包含有一套关于产品的完整的描述。数控加工刀具轨迹的类型有车床轨迹和铣床轨迹。在铣削加工这类方法中，可以产生的刀具路径包括：点到点的加工、轮廓加工、腔槽加工以及表面加工等。许多现代的加工系统还包含有一些其他的特性，如指定边界的曲面加工，甚至自动地对腔槽进行粗加工。简单描述每一种数控加工方法在实际中的应用车
14、床加工 用以切削圆形的腔槽与中心，比如一些容器类模具等。要求被切割的物体形状是二维曲面。点到点 对空间的离散点进行重复的机械加工，它尤其适用于这样的操作 钻顶针孔、在机床工作台的特定位置上进行加工。对几何形状仅仅是空间的一个点。轮廓加工与腔槽加工 在模具设计中广泛用于嵌入型腔的孔、滑动槽、对孔或中心的加深切削。对模具几何形状的要求是要腔或曲面有三维表面。表面加工 功能最强大的机床加工，用于纹饰的加工及其他具有自由形状表面的几何体。一般的切削作业是使用球磨式刀具进行的三到五轴的加工。刀具路径的几何要求要么曲面，要么具有一定间隔的大量的二维表面。进行实际生产操作和模型的检验是模具设计过程的最后一步。随着CAD/CAM/ CAE 技术的应用，与手工设计方法相比，这些步骤进展更加顺利。在过去只能靠经验进行，现在却设计更多注重细节的设计以及科学的方法运用。这些方法的合理应用能制造出功能优化成型模具和令人满意的产品。
