模具CADCAECAM集成技术.doc

模具CAD/CAE/CAM集成技术是一项重要的模具先进制造技术,是一项用高技

术改造模具制造技术的重要关键之一。CATIA是由法国DassaultSystems公司开发

的CAD/CAM/CAE/PDM应用系统，已广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制

造、电子电器、消费品等行业，它的集成解决方案覆盖几乎所有的产品设计与制造

领域。本文以实例的形式介绍了CATIA在注塑模具产品设计、基于专家系统的模具

设计及其数控加工编程过程中涉及的一些关键技术及其应用。

一、CATIA产品与模具设计

1.CATIA模具设计制造工艺流程

CATIA在塑料模具设计和分析阶段充分应用了参数化特征造型技术和数据库技术。

塑料模具中的标准件，如标准模架、顶出机构、浇注系统、冷却系统等都采用基于

数据库管理的参数化特征造型设计方法进行设计或建立标准件库，以实现数据共享，

同时满足用户对设计的随时修改，使模具的设计分析快速、准确、高效。参数化特

征造型不仅可以完整地描述产品的几何图形信息，而且可以获得产品的精度、材料

及装配等信息，其所建立的产品模型是一种易于处理、能反映设计意图和加工特征

的模型。

模具的CAD设计分析，包括根据产品模型进行模具分型面的设计、确定型腔和型芯、

模具结构的详细设计、塑料填充过程分析等几个方面。利用CATIA可很容易地确定

分型面，生成上下模腔和模芯，进行流道、浇口以及冷却道的布置等。确定了这些

设计数据以后，再利用MOLDFLOW、CFLOW等进行塑料的成形过程分析，动态仿真分

析塑料在注塑模腔内的注射过程流动情况(含多浇口注射时的塑料汇流纹分析)、分

析温度压力变化情况、分析注塑件残余应力等，根据分析情况来检查模具结构的合

理性、流动状态的合理性、产品的质量问题等。比如，是否存在浇注系统不合理，

而出现流道和浇口位置尺寸不当，无法平衡充满型腔的情况；是否存在产品结构不

合理或模具结构不合理，而出现产品充不满（短射）现象；是否有冷却不均匀，而

影响生产效率和产品质量；是否存在注塑工艺不妥而出现产品的翘曲变形等。通过

CATIA就可以将错误消除在模具设计阶段，提高一次试模成功率。

CATIA注塑模具设计制造工作流程如图1所示。首先根据设计产品进行拔模分析与

分型面设计，采用模具设计专家系统建立工程、加载产品、创建调用模架，然后设

计导向系统、浇注系统、顶出机构、流道与冷却等辅助部分，进行分模模拟，输出

Bom表等。

图1注塑模具设计制造流程

2.CATIA产品设计与分模设计

从概念设计到详细设计，再到工程图生成，CATIAV5的CAD部分可以加快产品开发

的速度。CATIA的CAD部分包含了草图设计、零件设计、装配设计、焊接设计、模

具设计、结构设计、凸凹模设计、钣金设计、复合材料设计、创成式自由曲面设计

和工业外观设计等模块。图2为在CATIA环境下设计的手机产品模型、拔模分析与

分模面设计示意图。

图2CATIA产品设计与分模设计

中国热模网首发

3.CATIA模具设计

模具设计（MouldToolingDesign）是一个管理模具定义的模块。它可与CATIAV5

的设计、仿真和制造等模块协同工作，支持包括凸凹模固定板定义、组件实例化、

注射和冷却特征定义等模具设计的所有工作。模具设计模块允许快速、经济地创建

注塑模具，可以使用下面的标准目录库：DME、DME-AMERICA、EOC、FUTABA、HASCO、

MISUMI、NATIONAL、RABOURDIN、STRACK等。CATIA能让注塑模具设计人员创建、修

改和分析模具构件，并在模具设计变化时，快速更新它们。CATIA为模具设计人员

提供了一个发挥创造性的方便快捷的集成环境，其基于专家系统的模具设计功能组

件主要包括以下几个部分。

(1)模架组件（MoldBase）

标准模架包括定模板（ClampingPlate）、上支承板（UpperBar）、凹模型腔垫板

（CavitySupportPlate）、凸模型芯垫板（CoreSupportPlate）、支承垫板（Riser

Bar）、顶杆垫板（EjectionPlate）和动模底座（SettingPlate）等不同系列的

标准部件，用户只需对这些设计好的标准件进行细节设计，即可完成产品完整的注

塑模具设计工作，这大大降低了模具设计人员的工作量，提高了注塑模具的设计效

率和质量。图3是该手机模架的加载界面与加载完成后的示意图。

(2)脱模组件（EjectionComponent）

该组件提供了包括顶杆等标准脱模件的设计与定位。

(3)固定组件（FixedComponent）

通过该组件可添加如螺钉