淺談Pro/E在模具設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用

摘要：隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的興起，設(shè)計(jì)過(guò)程已經(jīng)逐步完成了從紙上設(shè)計(jì)到無(wú)紙?jiān)O(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變。Pro/E作為一個(gè)功能強(qiáng)大的輔助設(shè)計(jì)制造軟件，應(yīng)用越來(lái)越廣泛。另外，隨著對(duì)加工技術(shù)要求的提高與完善，以及模具加工的特點(diǎn)，模具加工的應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣。在此背景下，利用輔助設(shè)計(jì)軟件對(duì)模具進(jìn)行設(shè)計(jì)制造也就成了一個(gè)必然的發(fā)展趨勢(shì)?，F(xiàn)在大部分企業(yè)都采用Pro/E的輔助設(shè)計(jì)和輔助制造模塊對(duì)模具進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，提高了設(shè)計(jì)的質(zhì)量，縮短了設(shè)計(jì)周期，提高了企業(yè)效益。本文中主要介紹Pro/E在模具設(shè)計(jì)制造的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：Pro/E；模具；設(shè)計(jì)；制造

0引言

隨著科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制造（CAD/CAM）的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。同時(shí)，模具加工作為一項(xiàng)具有明顯加工優(yōu)勢(shì)的加工方法，具有生產(chǎn)率高、節(jié)約原材料、可實(shí)現(xiàn)少、無(wú)切屑加工以及制件質(zhì)量穩(wěn)定并具有良好的互換性、工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，也被應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)加工過(guò)程。Pro/E作為一款功能齊全的CAD/CAM軟件，被很多模具企業(yè)用來(lái)對(duì)模具進(jìn)行設(shè)計(jì)制造。利用Pro/E三維建模技術(shù)，可以更加直觀的設(shè)計(jì)模具的模型，加速了模具的設(shè)計(jì)過(guò)程，并為實(shí)際的加工過(guò)程提供了方便。

1Pro/E簡(jiǎn)介

Pro/E是PRO/ENGINEER的簡(jiǎn)稱，是美國(guó)PTC公司推出的一款計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造、分析（即CAD/CAM/CAE）軟件。它作為一款集成軟件，功能非常強(qiáng)大，從零件的三維模型設(shè)計(jì)、二維圖紙自動(dòng)生成到零件的加工仿真，有限元分析等都能在Pro/E軟件上實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用的行業(yè)主要有工業(yè)設(shè)計(jì)、機(jī)械、仿真、制造以及數(shù)據(jù)管理、電路設(shè)計(jì)、汽車、航天電器等領(lǐng)域，在模具的設(shè)計(jì)制造過(guò)程中也占有重要的地位，因此本文主要介紹Pro/E在模具的設(shè)計(jì)制造過(guò)程中的應(yīng)用。Pro/E的主要特點(diǎn)有：

（1） 使用的方便性：除了簡(jiǎn)潔的菜單描述和充分的在線幫助，其下拉式菜單使用戶能以直觀的方式進(jìn)行各種操作和預(yù)先設(shè)定。利用圖形鍵將經(jīng)常使用的命令和定制菜單聯(lián)結(jié)起來(lái)，提高了使用速度。提供了在實(shí)體模型上進(jìn)行草圖設(shè)計(jì)的功能，零件的布置將變得容易和精確。（2）相關(guān)性：建立在一個(gè)統(tǒng)一的能在系統(tǒng)內(nèi)部引起變化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，因此開發(fā)過(guò)程中某一處所發(fā)生的變化能夠很快傳遍整個(gè)設(shè)計(jì)制造過(guò)程，以確保所有的零件和各個(gè)環(huán)節(jié)保持一致性和協(xié)調(diào)性。（3）參數(shù)化、面向零件的實(shí)體模型設(shè)計(jì)制作：零件設(shè)計(jì)功能是一些和系統(tǒng)內(nèi)部蘊(yùn)藏的知識(shí)、智能相聯(lián)結(jié)的過(guò)程，可以畫出非常復(fù)雜的幾何外形。設(shè)計(jì)的零件不僅包含制造工藝和成本等一些非幾何的信息，而且還包括零件的位置信息以及他們之間的相互聯(lián)系，就使得對(duì)模型的改動(dòng)非常迅速。（4）PRO/E具有功能齊全的數(shù)控加工編程模塊。利用Pro/E的數(shù)控加工模塊Pro/NC可以對(duì)模具進(jìn)行數(shù)控加工方面的仿真，并能夠在通過(guò)仿真后，根據(jù)后置處理器的設(shè)置情況生成數(shù)據(jù)機(jī)床可以直接使用的數(shù)控加工程序。

2Pro/E在模具設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用

2.1Pro/E進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的基本流程

用Pro/E對(duì)模具進(jìn)行設(shè)計(jì)的基本思路是：構(gòu)造設(shè)計(jì)思路—三維建?！浖M—軟件修改—成型，該思路可以縮短模具的設(shè)計(jì)周期，降低成本，同時(shí)也為模具的自動(dòng)化設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。在Pro/E中對(duì)模具設(shè)計(jì)的具體流程如下：創(chuàng)建模具模型→拔模檢測(cè)和厚度檢測(cè)→創(chuàng)建收縮率→創(chuàng)建分型曲面或體積塊→分割工件→創(chuàng)建模具元件→創(chuàng)建澆注系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)→生成塑件或鑄件→仿真開?！鷦?chuàng)建其他部件。

2.2利用Pro/E標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)和標(biāo)準(zhǔn)模型庫(kù)對(duì)模具進(jìn)行設(shè)計(jì)

在利用Pro/E對(duì)模具進(jìn)行模型設(shè)計(jì)時(shí)，我們可以把常用的模具特征，比如在模具型腔設(shè)計(jì)中有大量的拉桿、推桿和墊塊等特征建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，這樣我們?cè)谝院蟮脑O(shè)計(jì)過(guò)程中可以從標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)中選取相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)件，然后對(duì)尺寸進(jìn)行修改后就可得到需要的模型，這既避免了重復(fù)設(shè)計(jì)，提高了設(shè)計(jì)效率，還能提高模具設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化程度。另外，對(duì)于典型的特征模型可以建立標(biāo)準(zhǔn)模型庫(kù)，利于以后設(shè)計(jì)隨時(shí)調(diào)用和修改來(lái)縮短設(shè)計(jì)時(shí)間。

2.3用Pro/E對(duì)模具進(jìn)行面積、體積、重心、慣性矩進(jìn)行測(cè)量

在利用Pro/E進(jìn)行完模具的模型設(shè)計(jì)后，由于一般的模具加工精度較高，尤其是有的模具由多部分組成，可能會(huì)包括凹模、凸模和模架等模塊，在使用其進(jìn)行模具加工零件時(shí)需要對(duì)各模塊進(jìn)行拼合，因此要得到較高的零件精度必須要求各模塊之間的拼合精度要高，因此需要精確地計(jì)算出模具的體積、重心、慣性矩等，然而對(duì)于實(shí)際的復(fù)雜型面，要通過(guò)測(cè)量計(jì)算出其體積、重心和慣性矩并不容易。而通過(guò)Pro/E可以在完成模型設(shè)計(jì)后，賦予實(shí)際的材料屬性，然后可以利用Pro/E的軟件分析工具欄下的測(cè)量對(duì)模型進(jìn)行分析和計(jì)算。

2.4用Pro/E進(jìn)行金屬流動(dòng)分析以及有限元分析以優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)

在利用Pro/E完成了模具的三維模型之后，可以利用Pro/E的仿真功能來(lái)仿真金屬流體的流動(dòng)過(guò)程，并可以利用有限元分析功能對(duì)模具在合模壓力的作用下的受力分析，可以獲得金屬成形過(guò)程中的速度場(chǎng)、靜水壓力場(chǎng)、應(yīng)力應(yīng)變、溫度場(chǎng)等結(jié)果，以便于分析模型設(shè)計(jì)的不合理部分，從而可以改變參數(shù)或者結(jié)構(gòu)形狀，使設(shè)計(jì)模型符合要求，這樣可以減少不合理的模具設(shè)計(jì)，并能優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)以及工藝參數(shù)。

3Pro/E在模具制造方面的應(yīng)用

Pro/E具有功能強(qiáng)大的數(shù)控加工模塊，即Pro/NC，其中包含了多種加工方式。用氣對(duì)模具進(jìn)行加工制造的方法與實(shí)際的思路相似。加工流程為：建立零件模型和毛坯模型——建立制造模型，分析待加工面——選擇機(jī)床與夾具——確定加工參數(shù)——加工仿真——后置處理，生成NC代碼。

3.1選擇模具加工方法，設(shè)定加工參數(shù)

首先應(yīng)該確定模具需要加工的表面，然后根據(jù)表面特征選擇合適的加工方法，并針對(duì)選擇的加工方法設(shè)定相應(yīng)的機(jī)床、刀具、機(jī)床坐標(biāo)系、退刀曲面以及加工所需要的加工參數(shù)等。

3.2進(jìn)行刀具路徑檢查，生成刀具路徑

在選擇加工方法以及制定加工參數(shù)后，就可以生成刀具路徑，Pro/E可以顯示生成的刀具路徑進(jìn)行路徑檢查和過(guò)切檢查，確保其正確性，防止參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤導(dǎo)致零件過(guò)切。并可以進(jìn)行虛擬加工以減少甚至消除在實(shí)際生產(chǎn)中由于參數(shù)設(shè)置不當(dāng)而帶來(lái)的不必要的麻煩。

3.3進(jìn)行后置處理生成數(shù)控程序

在之前的操作過(guò)程中，如果確保參數(shù)設(shè)置正確，就可以生成刀具路徑文件保存在.ncl格式的文件中。后置處理是根據(jù)實(shí)際加工時(shí)使用的數(shù)控系統(tǒng)對(duì)后置處理器進(jìn)行設(shè)置，然后利用選擇的后置處理器對(duì)之前形成的刀具軌跡文件進(jìn)行處理以得到實(shí)際數(shù)控機(jī)床能夠識(shí)別的NC程序。

4總結(jié)

Pro/E應(yīng)用軟件作為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造的顯著代表，以其獨(dú)特的、參數(shù)化的以及面向零件的3D實(shí)體模型設(shè)計(jì)制造技術(shù)在加工制造領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越廣泛。同時(shí)，模具制造作為一種先進(jìn)的制造方法，在制造行業(yè)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。而利用Pro/E將模具的設(shè)計(jì)、制造、裝配以及生產(chǎn)管理融為一體，提高了設(shè)計(jì)與制造水平，能夠縮短模具的設(shè)計(jì)周期，提高加工精度，降低設(shè)計(jì)和制造成本，給企業(yè)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益，也符合現(xiàn)代設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

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