基于PRO/E的車身模具虛擬設計

摘 要：模具成型方法廣泛運用于工業產品的設計中，利用PRO/E進行塑料模具設計可大大提高生產效率和產品質量。介紹了PRO/E軟件及其應用情況，然后以PRO/E4.0為例對小車車身模具進行設計，給出了設計步驟和具體方法。

關鍵詞：PRO/E；計算機輔助設計；塑料模具

近十年來，我國加工制造業發展迅速，模具行業每年以15%左右的速度增長。模具成型工藝相比傳統的切削加工工藝，大大提高了生產效率，并且生產精度高，質量有保證，節省材料，經濟效益好。因此，模具成型方法廣泛應用于機械，電子電器，儀表儀器，交通和國防工業中。模具已經成為工業上進行大批量、規模化生產的重要手段，對于縮短生產周期、快速占領市場，以及新產品開發都具有重要意義。

計算機輔助設計的大量運用使模具設計變得越來越方便，越來越多的零件采用pro/E軟件進行模具設計。Pro/E是模具設計中使用最廣泛，最實用的軟件，設計人員使用Pro/E可以根據零件參數圖和工藝要求，使用CAD模塊對零件實體造型，然后利用模具設計模塊，對零件進行模具設計。

一、PRO/ENGINEER 簡介

Pro/E是美國參數技術公司（PTC）研發的三維CAD、CAM軟件系統。在產品信息模型方面，Pro/E把所有的功能模塊建立在統一的數據結構上，提供了所有工程項目之間的全關聯，真正實現了CAD/CAE/CAM的有機集成，功能強大，是現今最成功的CAD/CAM軟件之一。利用它可以進行零件設計、產品裝配、鉑金件設計、模具設計、逆向造型優化設計等。國內的許多大學都選用Pro/E為其研究開發的基礎軟件。尤其在模具設計中占有重要地位。

二、PRO/E 在塑料模具設計中的應用

下面以PRO/E4.0為例對小車車身模具進行設計，模型如圖1所示，其主要設計步驟如下：

圖1車身產品模型圖 圖2浮動參照模型窗口和菜單

圖3參照零件布局結果

1.參照零件布局

在PRO/E4.0工作界面，調出“模具型腔”對話框后，輸入模具型腔的名稱，本例設為“cheqiang”，選擇“mmns_mfg_mold”模板，進入模具設計模塊。然后進行模具型腔布局設置。在選擇零件后，創建參照模型。在參照模型窗口中的“坐標系類型”選項，如圖2所示。選擇“標準”命令，在浮動窗口中選擇坐標系CSO，然后完成參照模型如圖3所示。

2.設置收縮率

收縮率即產品的縮水率，會直接影響到產品的尺寸，在分模之前都需要進行設置產品的收縮率。

單擊“模具制造”工具欄上的“按比例收縮”按鈕，在彈出的“按比例收縮”對話框中選擇“1+S”收縮率公式，選中參照模型中的坐標系PRT_CSYS_DEF，在“收縮率”文本框中輸入收縮參數，本例設置為0.005，完成全部零件的收縮率設置。

3.創建工件

選擇MOLD_DEF_CSYS坐標系作為模具原點，選擇“標準矩形”，單位為mm，接受默認的工件名稱，在“統一偏距”文本中輸入50，在圖形區顯示各方向尺寸邊界。在“整體尺寸”區的“X，Y，+Z型腔，-Z型腔”文本框中輸入數據，完成工件的設置。

4.創建分型面

進入分型面創建方式，在圖形區遮蔽工件。選擇如圖4所示的參照模型內表面為種子面，所選定的曲面呈紅色。然后“粘貼”操控板。選擇如圖5所示的面為第一組邊界面（實體所有端面），然后旋轉視圖，選擇如圖6所示的實體內表面作為第二組邊界面（圓柱內孔表面）。選擇“排除曲面并填充孔”，完成復制曲面的創建。

圖4選擇種子面 圖5選擇第一面組 圖6選擇第二面組

選擇下拉菜單中“視圖”，“可見性”，“著色”命令，可以看到創建的復制曲面，如圖7所示。選擇如圖8所示的分型面邊鏈，在“延伸”操控板中，選擇工件的側面為截止面，完成延伸，同時重復該步驟，分別延伸其他的3個側面，完成分型面的創建。

圖7復制的曲面 圖8選擇延伸對象

5.分割體積塊

在圖形區選擇上一步所創建的分型曲面作為分割曲面，單擊“選取”和“分割”中的“確定”按鈕。并在“屬性”對話框中的“名稱”文本框中分別命名，創建體積塊。

6.抽取模具原件

單擊“模具制造”工具欄上的“模具元件”按鈕，在“創建模具元件”對話框中單擊“選擇全部體積塊”按鈕，選擇所有的模具體積塊，完成模具元件抽取。

7.澆注系統

單擊右鍵“模具”菜單中的“特征”，“型腔組件”，“實體”，“切減材料”，“旋轉實體/完成”命令。在“旋轉”操控面板中的圖形窗口中單擊鼠標右鍵，選擇“定義內部草繪”命令，打開“草繪”對話框。選取基準平面“MOLD_FRONT”為草繪平面，系統將自動選擇基準平面“MOLD_RIGHT”為“右”參照平面。然后進入草繪模式，繪制圖二位截面，返回“旋轉”操控板，完成主流道創建。

8.鑄模與開模仿真

執行“鑄模”菜單的“創建”命令，并在消（下轉第281頁）（上接第279頁）息區的文本框中輸入名稱為zhumo，完成填充。單擊“模具制造”工具欄上的“開模仿真”按鈕，選擇菜單“定義間距”，“定義移動”命令，選擇凹模。選擇如圖9所示的表面為移動方向，在“消息區”輸入移動距離為300，重復上述步驟，選擇如圖10所示的凸模和移動方向平面。并輸入移動距離為-200。選擇“模具孔”，“定義間距”，“完成”，完成開模仿真，如圖11所示。

圖9選擇移動元件和方向 圖10選擇移動元件和方向

圖11開模仿真結果

參考文獻：

[1]葛友華.CAD/CAM技術[M].2版.北京：機械工業出版社，2013.5

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