基于CAD/CAE/CAM技術的高鐵座椅扶手上蓋件模具設計與制造

摘 要：模具CAD/CAE/CAM是一項重要的模具先進制造技術。借助于該技術，使塑料制品的模型設計、模具結構設計、模具結構分析及優化、成型工藝的設計和加工都以3D數據為基礎，實現數據共享，不僅極大地提高了設計制造的效率，也保證了質量，降低了成本。

關鍵詞：CAD/CAE/CAM；模具設計；上蓋件

隨著計算機技術的發展，模具CAD/CAE/CAM技術在模具行業的廣泛應用，改變了傳統的模具設計與制作方式，其優越性主要表現在模具質量得到提高，與傳統模具制作方式相比，設計人員利用CAD軟件與系統內部整理的有關技術知識，對產品進行總體的設計，繪圖分析，使設計更加準確，CAE技術的運用，能極大的優化模具結構，通過CAM技術可自動生成刀軌，增加模具尺寸精度與表面粗糙度。除此之外，此項技術的應用，能大大縮短一套模具的生產周期，對于企業來講，在模具質量相同的情況下，能在短時間內完成模具制造，就會更加具備市場競爭力。文章選取高鐵座椅扶手上蓋件為例介紹CAD/CAE/CAM在模具設計與制造中的應用。

1 塑件工藝分析

如圖1所示，高鐵座椅扶手上蓋件形狀細長，壁薄，表面光滑，生產批量較大，材料選用ABS塑料，要求上蓋件表面粗糙度為Ra0.8，塑件尺寸精度等級選用4級，塑件平均壁厚2.4mm，內部設有加強筋，以保證產品的結構和強度要求。

2 塑件CAE分析

Moldflow仿真軟件具有注塑成型仿真工具，能夠驗證和優化塑料零件、注塑模具和注塑成型過程。

采用Moldflow模流軟件，對上蓋件產品成型進行模流分析，比較塑件在充模、冷卻和翹曲等方面的差異，選擇較佳的方案。模型布局采用一模兩腔，澆口形式采用側澆口，澆口位置采用兩種方案，如圖2所示。

圖8顯示為產品翹曲分析，圖中為變形放大3倍分析結果，兩個方案變形較小，符合要求。

綜上所述，采用方案2更合理。

3 塑件模具CAD設計

根據CAE分析方案，利用NX軟件的注塑模設計向導，模型布局采用一模兩腔，單分型面的模具結構；澆注系統為側澆口進料；脫模復位機構采用頂桿和復位桿組成；選用4根冷卻水管均布在型芯和型腔上；導向裝置采用標準模架上的導柱和導套，圖9為產品模具結構圖。

4 成型零件的CAM編程

利用NX CAM模塊對成型零件進行編程，經后處理后可自動生成NC代碼，將NC代碼輸入數控機床可完成成型零件的加工。圖10為定模仁CAM編程刀路圖，圖11為后處理程序。

5 結束語

文章通過采用模具的CAD/CAE/CAM技術，有效的提高了高鐵座椅扶手上蓋件模具設計、制造的水平，避免了在設計和加工過程中的失誤，提高了塑料產品的質量和生產效率，提升了企業的市場競爭力。

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作者簡介：季業益（1980-），男，江蘇南通，講師，碩士，蘇州工業職業技術學院，從事模具CAD/CAM方向研究。