模具CAD/CAE/CAM集成技術(shù)是一項重要的模具先進制造技術(shù),是一項用高技術(shù)改造模具制造技術(shù)的重要關(guān)鍵之一。CATIA是由法國Dassault Systems公司開發(fā)的CAD/CAM/CAE/PDM應(yīng)用系統(tǒng)，已廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造、造船、機械制造、電子電器、消費品等行業(yè)，它的集成解決方案覆蓋幾乎所有的產(chǎn)品設(shè)計與制造領(lǐng)域。本文以實例的形式介紹了CATIA在注塑模具產(chǎn)品設(shè)計、基于專家系統(tǒng)的模具設(shè)計及其數(shù)控加工編程過程中涉及的一些關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用。
一、CATIA產(chǎn)品與模具設(shè)計
1. CATIA模具設(shè)計制造工藝流程
CATIA在塑料模具設(shè)計和分析階段充分應(yīng)用了參數(shù)化特征造型技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)。塑料模具中的標準件，如標準模架、頂出機構(gòu)、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等都采用基于數(shù)據(jù)庫管理的參數(shù)化特征造型設(shè)計方法進行設(shè)計或建立標準件庫，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，同時滿足用戶對設(shè)計的隨時修改，使模具的設(shè)計分析快速、準確、高效。參數(shù)化特征造型不僅可以完整地描述產(chǎn)品的幾何圖形信息，而且可以獲得產(chǎn)品的精度、材料及裝配等信息，其所建立的產(chǎn)品模型是一種易于處理、能反映設(shè)計意圖和加工特征的模型。
模具的CAD設(shè)計分析，包括根據(jù)產(chǎn)品模型進行模具分型面的設(shè)計、確定型腔和型芯、模具結(jié)構(gòu)的詳細設(shè)計、塑料填充過程分析等幾個方面。利用CATIA可很容易地確定分型面，生成上下模腔和模芯，進行流道、澆口以及冷卻道的布置等。確定了這些設(shè)計數(shù)據(jù)以后，再利用MOLDFLOW、CFLOW等進行塑料的成形過程分析，動態(tài)仿真分析塑料在注塑模腔內(nèi)的注射過程流動情況(含多澆口注射時的塑料匯流紋分析)、分析溫度壓力變化情況、分析注塑件殘余應(yīng)力等，根據(jù)分析情況來檢查模具結(jié)構(gòu)的合理性、流動狀態(tài)的合理性、產(chǎn)品的質(zhì)量問題等。比如，是否存在澆注系統(tǒng)不合理，而出現(xiàn)流道和澆口位置尺寸不當，無法平衡充滿型腔的情況；是否存在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理或模具結(jié)構(gòu)不合理，而出現(xiàn)產(chǎn)品充不滿（短射）現(xiàn)象；是否有冷卻不均勻，而影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量；是否存在注塑工藝不妥而出現(xiàn)產(chǎn)品的翹曲變形等。通過CATIA就可以將錯誤消除在模具設(shè)計階段，提高一次試模成功率。
CATIA注塑模具設(shè)計制造工作流程如圖1所示。首先根據(jù)設(shè)計產(chǎn)品進行拔模分析與分型面設(shè)計，采用模具設(shè)計專家系統(tǒng)建立工程、加載產(chǎn)品、創(chuàng)建調(diào)用模架，然后設(shè)計導(dǎo)向系統(tǒng)、澆注系統(tǒng)、頂出機構(gòu)、流道與冷卻等輔助部分，進行分模模擬，輸出Bom表等。
