基于Pro/E的汽車音響控制面板模具設計及仿真加工

李艷

湄洲灣職業技術學院機械工程系

基于Pro/E的汽車音響控制面板模具設計及仿真加工

李艷

湄洲灣職業技術學院機械工程系

人們物質及精神生活要求的不斷提高，帶動了各個行業的快速發展，汽車行業就是其中非常重要的一類，在滿足原有駕駛要求的同時，現代汽車融入了更多的娛樂元素，使人們的出行更加的舒適，車載音響就是其中非常重要的部分。而隨著我國模具設計加工行業多年來的穩步發展，使得汽車音響控制面板均采用注塑模具成型的方法進行生產加工，在正式投入生產前通常要進行模具設計及相應的數控加工設計，從而更好的完成相應的設計與加工。本文主要介紹了基于Pro/Engineer的汽車音響控制面板模具設計過程，并對相應的數控加工進行了簡單闡述。

Pro/Engineer；汽車音響控制面板；模具設計；數控加工

我國當今的模具設計加工工作中，各種模型設計軟件得到了非常普遍的使用，Pro/E是我國模具設計行業中使用最為廣泛的軟件之一，Pro/E是美國PTC公司于1989年開發的3D實體模型設計系統，其采用的是參數化設計的、基于特征的實體模型化系統，它是建立在統一基層的數據庫上，不像一些傳統的CAD/CAM系統建立在多個數據庫上，因此，在對模具模型進行修改時，都會準確的反應在所建立的三維模型上面，使得所設計的產品準確性更高，質量更優；其在三維模型設計、工業設計等領域均發揮著十分重要的作用，并推動三維建模進入了新的時期，本文中的汽車音響控制面板注塑模具設計就是在Pro/E軟件基礎上進行具體設計操作的，該設計系統可以快速準確的設計出汽車音響控制面板的具體形式，且可視度高，直觀性好。與此同時，生成加工程序，從而實現加工目的及數控技術的應用，提高了模具加工的精度與效率。Pro/E設計軟件與數控加工技術的結合使用，使得汽車音響控制面板整個設計及加工過程變得更為高效、準確、經濟。

一、汽車音響控制面板制品實體造型

由于現代汽車音響的功能較多，相應的操作按鍵等也較多，而音響面板覆蓋于具體的操作鍵外部，這就給汽車音響控制面板的設計及成型加工帶來了一定的難度，如圖1所示為本文所要設計加工的汽車音響控制面板。汽車音響控制面板不僅要滿足相應的使用要求，同時還要具備一定的美觀性及加工高精度的要求。

圖1 實際汽車音響控制面板展示圖

本文中的汽車音響控制面板模具設計主要采用Pro/E三維模具設計軟件來完成，通過相應的操作命令，如創建拉伸、抽殼、倒圓角等等，來完成實體零件模型及注塑模具的建立。

二、模具結構特征及零件成型工藝性分析

汽車音響控制面板上有較多的按鍵孔及固定孔，還有較小的插孔等等，同時汽車音響控制面板暴露在外，還要求其光滑度以及美觀性，針對這些要求選擇ABS做為模具成型材料十分的合適。ABS是目前產量最大、應用最廣的工程塑料，其具有突出的力學性能及一定的化學穩定性和良好的介電性能，并具有較好的尺寸穩定性，易于成型和機械加工，成型塑件表面有較好的光澤，且具備良好的流動性，表面光滑，易涂裝，綜合性能強大，因此選用ABS做為本次設計的材料。

在本例模具結構中設置潛伏式澆口，采用兩點進澆的方式，降低熔料在模腔內流動的距離，從而有利于成型；固定柱采用頂管脫膜；頂出方式為推桿推模；側孔使用分型抽芯機構側抽，而內腔采用了斜頂桿側抽；最后使用水冷來完成整個模型冷卻。

三、基于Pro/E的汽車音響控制面板模具設計

采用Pro/E模型設計軟件完成相應的模具設計任務，具體應用Pro/E中的Pro/MOLDESIGN模塊進行設計，其設計流程為：

（1）首先打開Pro/E三維設計軟件，建立以(mb．m fg)文件名的新的模具設計文件，進入模具設計模式以展開后續工作。

（2）建立模具模型，以工件為參考零件，在裝配設計中選擇缺省裝配的方式，將參照模型按默認放置，完成參考零件的裝配。

（3）使用控制層圖標，實現對參考模型基準面的遮擋，進而實現簡化圖面的目的。

（4）建立毛坯模型，通過手繪或自動設置參數等形式，設計完成具體的工件體積塊的創建。

（5）設置模具模型的收縮率，選擇按尺寸收縮，將全部尺寸均按照S=1+α公式進行設定，完成所設計模塊的收縮率設置。

（6）通過以上的鋪墊，進入模具體積塊創建階段，定義體積塊和分型面用以將模具分割成單獨的元件。可通過球形拉料桿體積塊、內側抽體積塊等形式，完成相應體積塊的創建，并完成整體模具體積塊的生成。

（7）設計模具分型面，分型面設計在分模過程中起著十分重要的作用，它是決定模具結構形式的一個重要因素。在汽車音響控制面板模具設計中，其設計步驟如下：a.新建分型面→創建曲面復制→制件所有外表面→填充外表面上的所有孔；b.底部重合處拉伸曲面→平整曲面；c.完成拉伸曲面和復制曲面的合并，生成分型面。

（8）拆模設計中，要對模具體積塊進行相應的分割，在創建模具元件中選取所有體積塊，完成提取模具的凹、凸模，即模具型腔、型芯，如圖2、圖3所示，從而將體積塊抽取成新的模具元件。

圖2 模具凹模效果圖

圖3 模具凸模效果圖

（9）進行相應的拆模設計之后，就要進行具體的開模仿真，定義開模步驟。通常可先隱藏參考零件、毛坯及分型面，選取開模方向，輸入開模距離，完成開模動作。

（10）全部的模具設計完成后，還要進行注塑模具的三維總裝配設計，在設計中要確定合適的模架類型以及模板尺寸，將型芯和型腔均裝進模架，并設置澆注系統、冷卻系統、抽芯滑塊裝置和頂出系統等等。

四、模具仿真數控加工

數控加工技術主要通過計算機來編寫生成數字程序，然后通過計算機這個載體，將程序功效發揮出來，實現對零件模型的真實加工，這種技術使得零件加工精密度更高，生產速度更快，這就更符合現代生產需求。依照實際的加工情況，最大限度的發揮Pro/E三維設計軟件的強大模具設計制造作用，將各種加工形式進行有效的結合，就可以較好的完成各種復雜的零件加工。

Pro/E系統將設計模型信息體現到加工中，利用其中的Pro/NC模塊，生成的文件包括：刀位數據文件、刀具清單、操作報告、中間模型、機床控制文件。可通過NC-Check對生成的刀具軌跡進行檢查，若刀具軌跡符合要求，則可使用NC-Post對其進行后處理，以便生成數控加工代碼，為數控機床提供加工程序。

對其完成的模具模型，具體加工操作的設置有操作環境參數設置，包括機床設備、加工坐標系等，以及加工工具參數設置，比如機床參數、加工刀具設置及夾具設置等。模具的數控加工實際上就是生成一系列NC序列的集合，創建NC序列的最后一步是產生刀具路徑文件。刀具路徑文件包含加工零件所必需的指令，但不能用于控制數控機床實現加工。將刀具路徑文件進行處理，使其成為特定加工機床所能識別的信息，就必須將CL數據文件轉換成機床控制器數據文件，以便將其傳輸到機床控制器，驅動機床加工出所需的零件。

結論：

綜上所述，本文中以汽車音響控制面板的設計為具體的操作實例，通過運用Pro/E進行實體建模，并運用Pro/E中的Pro/NC模塊實現了整個模型的仿真數控加工。

Pro/E中的Pro/MOLDESIGN模塊提供了非常方便實用的三維環境下的模具設計與分析工具。利用這些工具，可以在創建的三維造型情況下建立模具裝配模型、設計分型面、澆注系統及冷卻系統等等，生成模具成型零件的三維造型，從而完成模具核心部分的設計工作，使模具設計更為合理、準確，且能避免設計中不必要的重復勞動。利用系統外掛的模架設計專家系統或者裝配模塊，可以進行模具的模架設計和總裝配，還可使用工程圖模塊生成二維工程圖紙。利用Pro/E中的Pro/NC模塊，生成數控加工的程序，仿真數控加工的全過程。并使用數控模塊形成刀軌信息，經處理后形成相應的數控加工程序，提高了模具加工的成功率；這些先進技術的使用提高了生產效率，增加了汽車生產企業的市場競爭力。

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李艷（1984年-），女，講師，主要從事機械設計理論教學與研究。