淺析Pro/E 軟件在高分子材料中的應用

朱鐵峰ZHU Tie-feng

（吉林廣播電視大學，長春 130022）

（Jilin Radio and TV University，Changchun 130022，China）

0 引言

第一個提出參數化設計概念的正是Pro/E，它不僅采用了單一數據庫來解決特征的相關性問題，而且還采用模塊化方式，用戶不必安裝所有模塊，只需根據實際需要進行選擇性安裝。正因為Pro/E 的基于特征方式，所以它能夠將設計過程至生產過程集成到一起，實現了并行工程設計。另外，Pro/E 采用的模塊方式，可以實現分別進行草圖繪制、裝配設計、零件制作、鈑金設計、加工處理等操作，進而保證了用戶可以按照自己的實際需要進行選擇性使用。

1 Pro/E 軟件在高分子材料加工中的應用

學生在自行設計塑料成型工藝和仿真成型加工實驗準備階段，使用Pro/E 及其塑料顧問設計塑料袋提手和相關模具，使用計算機模擬冷流道注射模具澆注系統、溫度調節系統和定出系統對產品的內部聚合物分子取向進行工藝分析。對于塑料在成型過程中容易出現的主要問題，可以通過計算機模擬填充和實際成型系統進行相關預測。在成型過程中，經常出現的問題較多，一般來講主要是氣泡問題、熔接痕的位置問題，壓力和溫度的分布是否合理，成品的填充質量問題等。

2 Pro/E 復合材料的建模流程

Pro/Composite 是Pro/ENGINEER 的符合材料設計專用模塊。通過利用該模塊，能夠提高創建復合材料的各個網層材料的真實性，對復合材料零件的各個層板的物理屬性和幾何屬性進行非常近似的模擬，這樣就可以在很大程度上提高復合材料真實建模的模擬效果。在Pro/E 軟件中，通常把Pro/E 模型中的曲面作為復合零件設計的起點，在創建符合材料零件的過程中，最關鍵的一步是要合理的參照一個含有曲面的零件，并以此零件的曲面作為基面進行設計。

Pro/Composite 復合材料結構設計流程如下步驟：

①創建基面參考零件。一般來說，弧形面是基面，而兩端得矩形曲面屬于卷邊曲面，和基面交截的錐形曲面是凸緣曲面，基面上的圓形曲線用來創建芯特征。②新建零件，將子類型復合，選取已創建好的文件作參照，從小窗口選取弧形曲面作基面（若零件中僅一個曲面則無須選取），進入復合材料設計環境。③從菜單管理器，零件→設置→材料→復合，添加新材料名稱，修改參數。④定義卷邊和凸緣。⑤定義網層：有3 種命令——芯（Core）、褶（ply）、預定格式（pre-form）。⑥實體化：從菜單管理器，零件→特征→創建→復合→實體化。⑦抽取芯零件。⑧修改特征→修改和查看工序→復合零件的橫截面→連接（attach）功能→工程圖。

3 基于Pro/E 系統的塑料模具材料庫的研究

塑料模具材料庫可以整合大多數塑料和塑料模具鋼的基本信息，其中最主要的是塑料材料的化學性能、物理性能和力學性能。在材料庫的構建過程中，要綜合考慮不同設計者的多層次信息需求，以建立相對合理的信息數據框架，提高數據之間的交互銜接順暢度。這樣設計者可以對數據庫中不同材料屬性的相互比較，實現科學精確的選取材料。

Pro/TOOLKIT 是Pro/E 軟件系統提供的用戶化開發工具箱，也就是API，運用Pro/TOOLKIT 中提供的函數對Pro/E 進行二次開發，能夠實現與Pro/E 的無縫對接。Pro/TOOLKIT 支持在Windows2000/NT/XP 等操作系統中使用C 和C++語言進行程序設計，應用VB 或VC++作為編輯器和連接器，生成dll 文件或exe 可執行文件來實現程序的設計、調試、編譯和連接。Pro/TOOLKIT 中的External ToolDatabase Access 部分可以實現對外部數據庫的導入及對其特定字的定義和查詢。在建立塑料模具材料庫過程中，可以使用外部建庫，在外部建模之后就將其導入連接。設計時經常要對設計材料庫進行添加、記憶和修改，Pro/TOOLKIT 函數中的（TextArea）具有數據補充修改功能，在設計過程中，技術人員可以通過該功能實現對材料庫相關數據的補充、完善和修改。

4 基于Pro/E 的橡膠護套模具設計與制造

4.1 模具的設計 Pro/E 橡膠模具在實際設計過程中，其基本的流程如下：首先是在Pro/E 建模環境下，建立橡膠制件的三維模型，并根據標準確定合適的分模平面，利用運算與裁減實體等技術，使得模具的上下模可以準確生成，然后利用橡膠制件生成模具的芯鐵，在此基礎上就可以順利完成輔助結構的設計。總體上來說，模具的設計過程中，要注意以下幾個要點：①科學創建橡膠制件的三維模型；②完成上下模結構設計；③完成芯鐵結構設計；④其他結構設計。

4.2 模具材料的選擇 由于型腔上下模在實際過程中，需要被切削的最很大，因而對其表面的質量有著相對較高的要求。在材料的選取使用上，要求材料的硬度控制在30-50HRC 之間，并且還要具備一定的任性和良好的延展性。具備上述性能是材料能夠實現順利切削的基礎。模具材料，還要具備一定的抗腐蝕性，以保證塑件在生產過程中，表面的質量達到要求。

4.3 模具制造 在這個環節，主要的工作步驟是對上模型腔下模型腔和芯鐵進行加工，在完成模具的后，按照設計的模型為基礎，進入Pro/E 后處理模塊進行數控編程。在模具中的大部分零件，大部分可以使用數控銑加工制作，這種技術總體上看，能夠滿足大部分零件的數控銑削要求。由于上述設計的模具具有上下模型腔，在實際零件的加工制作環節，必須要高標準要求零件表面的質量。因此，在這個過程中，需要首先使用數控銑對相關模具零件進行粗加工，然后，在粗加工之后，就可以使用高速銑或模具雕銑機開始對零件進行高速銑削精加工，這一步提高模具零件的加工精度，通過精度加工，可以大大提高零件的質量。對于芯鐵來說，因為其對表面的質量沒有很高的要求，因此使用基本的數控銑即可對其進行加工，并達到其質量標準要求。

4.4 采用Pro/E 軟件進行設計的優點 使用Pro/E 軟件進行設計，可以大大節約在建立制件三維模型過程中的其他工作步驟，而僅需要樣件或產品的圖紙就可以。同時，基于Pro/E 軟件的優秀設計能力和完善的功能，可以在設計過程中，不斷調整和完善模具的相關參數，使之更加科學合理，這樣就提高了模具設計的便捷性，節約了設計時間。此外，使用Pro/E 軟件設計的模具三維模型，在模擬演示材料按數控刀軌數據被去除時具有很好的效果，并能夠自動迅速的生成數控代碼，從而減少編程技術人員的工作量，并在很大程度上提高了程序的準確性和嚴謹性，較少失誤發生，提高整體的設計效率。

5 結論

由于Pro/E 軟件能夠有效地建立模型應用到實際生產中的強大功能，在高分子材料加工業中得到了很好的發展，對Pro/E 軟件的開發和進一步的利用是現在和以后要開展的工作。

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