基于CAD/CAE技术的机械设计和模具设计

严冬青

（宿迁泽达职业技术学院，江苏 宿迁 223800）

0 引言

最近几年，在我国计算机信息技术的不断发展下，各个行业逐渐将计算机应用于产品的设计和研发中，而机械和模具在具体的设计中，也加大了对CAD/CAE软件的使用，这些软件具有3D功能、建模功能等各种功能，有利于设计人员在设计产品期间，全方位观察产品的外形以及相关模型的构建，为优化产品设计流程，提高产品设计效率和效果发挥出重要作用.。因此，如何利用CAD/CAE技术，科学设计机械和模具是设计人员必须思考和解决的问题。

1 CAD/CAE技术相关概述

CAD技术作为一种新型、先进的技术手段，主要是在计算机技术的应用背景下，实现对实物的有效模拟，并形象、直观地呈现实物的结构、外形、颜色等因素，被广泛地应用于印刷设计、电子工业、航空航天等领域中，并取得了良好的应用效果。从产品设计层面分析，CAD技术具有多种功能，如模拟设计功能、版本控制功能、文档输出功能等。CAE技术作为产品分析和求解的常用技术[1]，主要用于对产品响应度、刚度等相关参数的精确计算。目前，与CAD/CAE技术对应的软件主要以UG软件、Pro/Engineer软件为主，其中，通过利用Pro/Engineer软件，可以促进产品设计向参数化、智能化方向不断发展，该软件具有强大的建模功能，在机械设计和模具设计方面体现出非常重要的应用价值。此外，该软件还具有强大智能修模功能，为高效地修改和优化模型提供重要的技术保障，极大地提高设计人员的修改工作效率和效果。UG软件作为功能完善、实用性强的三维造型软件，具有操作简单、安全可靠等特别，可以极大地提高产品设计效率和效果。

2 CAD技术在机械设计中的应用优势

CAD技术在机械设计中体现出非常重要的应用价值。（1）降低机械设计时间成本。通过利用CAD技术可以尽可能缩小机械设计的时间，从而极大地提高机械设计的效率和效果。这是由于在CAD技术的应用背景下，设计人员可以针对部分零件进行设计或者重新改造，而其他零件的设计流程仍然保持不变，这无疑增加了机械设计效率。同时，CAD技术具有强大的变形设计功能，设计人员通过利用该功能，可以采用高效重构的方式，实现对新型机械产品的规范化、标准化设计。（2）提高机械零件设计的高效性和便捷性。设计人员通过利用CAD技术，可以在装配环境下，实现对新零件的科学设计，同时，还要根据相邻零件的摆放位置，外观形状等相关因素，实现对新零件的高效设计，以确保新零件与其他相邻零件能够精确匹配。（3）实现对机械零件的精准化、高效化修改。CAD技术具有强大的查找功能，通过借助资源查找器可以查找和了解零件所设计的步骤，并将零件的设计过程进行真实化还原，为后期更好地修改和完善零件设计流程打下坚实的基础。为进一步提高机械产品设计效率和效果打下坚实的基础。因此，CAD/CAE技术在机械设计中体现出非常重要的应用价值，设计人员要重视对这一技术的学习和应用，为提高自身的专业能力和职业素养，保证机械产品设计的规范性和合理性创造良好的条件。

3 CADCAE技术在机械设计和模具设计中的应用

3.1 在机械设计中的应用

部分传统CAD技术在具体的运用中，需要设计人员以设计和装配部分零件为主，但是，这种设计方式具有一定的局限性，需要设计人员进行大量的相关计算，才能完成对零件的设计。这无疑增加了人力成本和时间成本，无法满足新时代设计需求。而CAE技术的出现和应用有效地简化了机械产品的设计流程，这是由于CAE技术具有强大的计算功能，能够实现对机械产品的刚度、热导率等相关指标的精确计算[2]，从而将机械产品设计难度降到最低。此外，在进行机械设计的过程中，通常会遇到图形处理和数据处理，而图形处理流程异常复杂和繁琐，这无疑增加了设计人员的处理压力和难度，但是，通过利用CAD技术，可以借助绘图软件的应用优势，实现对多维几何图形的绘制。CAD技术含有大量的功能，这些功能主要有图形编辑功能、交互绘图功能和图形交换功能等。通过将CAD技术应用于机械产品设计中，可以提高多维几何图形的设计效率和效果，以满足用户的使用需求和审美需求。

3.2 在模具设计中的应用

模具设计作为开模重要内容，需要设计人员尽可能提高模具设计的规范性和合理性看，避免因设计操作不规范而造成模具出现损坏现象，从而为企业造成巨大的经济损失。因此，在CAD/CAE技术的应用背景下，设计人员要不断提高开模效率和效果，为后期开模工作的有效开展打下坚实的基础[3]。此外，在设计模具的过程中，设计人员还要在综合考虑产品尺寸、产品形状以及产品厚度等相关参数的基础上，尽可能将设计流程精简化，同时，还要借助三维造型软件，对模具产品细节设计问题进行分析和解决，从而最大限度地地提高机械产品设计质量，由此可见，CAD/CAE技术的出现和应用为保证模具的开模效率和效果发挥出重要作用.。

3.3 利用CAD/CAE技术开模过程

制品结构设计主要包含以下要素，分别是产品尺寸、产品结构、产品形状、产品厚度等。CAD/CAE技术开模流程如图1所示。

图1 CAD/CAE技术开模流程

设计人员要在CAD/CAE技术的应用背景下，严格按如图1所示的开模流程，完成开模过程的设计。（1）取设计模型。模型设计作为产品设计的重要内容[4]，需要设计人员在综合考虑产品外形、产品结构和产品功能等相关因素的基础上，实现对产品模型的初步设计，为后期更好地优化产品模型提供重要的依据和参考。（2）布置模腔个数。在布置模腔个数的过程中，设计人员要根据产品的相关结构和功能，进行针对性地布置，目前，常用的一种布置方式为一腔多模布置方式。（3）扣模和工件调取。当模腔个数布置工作完成后，设计人员采用扣模的方式，实现对坐标点的科学确定，并将相关工件用坐标点的形式表示出来[5]，在此基础上，利用已制作好的模型开展扣模工作。（4）设计哈佛块和侧抽设计。在这一环节中，设计人员要根据产品的外形，对哈佛块和侧抽进行科学设计。（5）模架调取。通过利用CAD/CAE软件，实现对浇筑系统、冷却系统的构建和应用。（6）检查。对以上操作流程进行检查和核实，避免因操作不规范而影响产品的开模质量，在此基础上，通过利用CAD/CAE技术，借助该技术的装配功能，实现对相关装配图的生成和应用[6]。（7）制作零件图。根据产品的设计需求，实现对相关零件图的制作，以提高零件设计的合理性和精确性。

4 结语

综上所述，CAD/CAE技术具有强大的计算功能和设计功能，被广泛地应用于机械和模具设计中，为进一步提高产品设计效率和效果发挥出重要作用.，因此，设计人员要重视对CAD/CAE软件的应用，通过利用这些软件，有效地分析和解决产品内部力学相关问题，以实现对复杂产品的有效设计，此外，设计人员还要与时俱进，将人工智能技术与CAD/CAE技术进行充分结合，为促进机械和模具设计向智能化、自动化方向发展提供重要的技术保障。