淺談Pro/E技術在沖壓設計上的應用

姜合

（浙江美科斯叉車有限公司工藝部，浙江 杭州 311407）

Pro/ENGINEER是美國PTC公司開發的一種三維軟件，pro/E技術的應用是CAD技術發展的重要標志，Pro/E技術是CAD軟件曲面技術和實體技術之后的一個全新技術，Pro/E技術目前是三維軟件中的主流產品，被廣泛應用于制造業各個領域。全新“Creo Topology Optimization Extension”功能基于一系列設定目標和約束條件，可自動創建優化設計，不受現有設計和創意過程的約束。這有助于用戶節省時間，并通過創建優化、高效的部件來加速創新Pro/E，能讓用戶設計、優化、print check并以增材方式制造部件，而無需使用多種軟件。由于Creo簡化了流程，減少了重新創建模型的需要，用戶可以把更多時間用在真正重要的事情上，那就是設計。Creo Additive Manufacturing Plus Extension將這些功能擴展至金屬部件，讓客戶直接通過Pro/E技術打印工業生產部件。此外，該擴展功能還能讓用戶連接Materialise的打印驅動與配置文件在線數據庫。下面主要進行闡述Pro/E技術在沖壓模具中的應用。

1 pro/E技術在沖壓模具設計中應用的價值

模具的設計步驟主要是設計工程師或者技術員根據產品的特點、形狀以及類型綜合考慮采用合適的結構設計。在設計的過程中，結構設計工程師或者技術員還要根據產品的特定的條件結合設計的經驗，進行選擇沖壓的方向、壓料面、選擇壓邊力、拉延筋、工藝補充面以及潤滑條件等。除了要保證設計的模具在結構上合理之外，還應該保證沖壓方面的可行性。由此可見，沖壓模具設計的過程中，不僅需要設計人員具有成型工藝和成型材料等等各個方面的知識，而且還需要具有設計的經驗，并且在設計的過程中還會面臨更多的問題，所以在沖壓模具設計的過程采用Pro/E軟件技術具有以下優點。

（1）在沖壓模具設計的過程采用Pro/E軟件技術不僅可以解決上述設計中存在的種種問題，而且還可以三維建模、全參數化形成實體沖壓模具，這不僅可以直觀的顯示出沖壓件的實體形狀，而且還可以通過全參數化進行設計，滿足設計的要求，縮短設計的周期，降低成本，提高質量。

（2）通過pro/E軟件設計的系統模型是實體模型，因此有利于生成真實的沖壓件的形狀，而且Pro/E軟件可以對沖壓模具進行精確的曲線分析、曲面分析以及模型分析等，如常見的一些參數的計算、間隙檢查以及干涉檢查等，而傳統的沖壓成形過程中，主要是根據設計人員的經驗進行設計，然后通過試模進行檢驗成型零件是否符合設計的要求，并且在試模的過程中會消耗大量的人力資源和物力資源。在設計的過程中采用Pro/E軟件不僅可以節省人力、物力，而且設計的沖壓模具的質量也有可靠的保證。另外該系統利用全參數化驅動，在Relation作用下能夠生成相應的關系式，其幾何構型能夠隨著其他幾何尺寸的改變而發生變化，被成為參數化貫聯式設計。

（3）Pro/E軟件是全相關系統，所以任何時候都可以對模型進行二維模式—三維模式的轉換進行傳遞整個設計過程，并且可以實現零件、工程圖以及裝配圖的自動更新。

（4）pro/E技術具有裝配族表功能（Family-Tab）和比較完善的零件，這是pro/E軟件相對于其他三維建模軟件具有獨特的功能。在沖壓模具設計的過程中利用族表功能，可以通過對零件的特征、尺寸的編輯，以類屬零件的方式，通過驅動可以生成一系列裝配圖、工程圖以及零件圖。Pro/E技術為設計人員提供了三種功能模式：零件圖、裝配圖以及工程圖。因此pro/E技術的應用不僅可以縮短設計的周期，而且大大減少設計過程中的人力、物力和財力，提高產品的質量，增加市場的競爭力。

2 pro/E技術在沖壓模具上的應用

沖壓加工具有生產效率高、操作簡單的特點，為機械化及自動化的實現創造了良好的條件。作為實體造型軟件，Pro/E具有自動化及全參數化的特點，其界面與Windows有著一定的相似性，其采用的是下拉式菜單及對話框，采用通用的工程術語，能夠為沖壓模具設計提供技術支持。

（1）pro/E軟件建模的過程中，首先進行研究建模的零件，分析零件的特征，并整理好零件不同特征之間的內在聯系和相互之間的關系，然后進行確定零件特征創建的過程，同時進行建模、添加工程特征等。設計之后通過二維平面草圖的拉伸、旋轉、掃面以及混合截面等工具，實現三維實體模型的構建。Pro/E三維模型可以將線框、曲面以及實體結合起來，形成一個整體，在建模的過程中主要通過特征為基本單位的參數化設計，其中設計的參數主要包括尺寸參數和幾何參數，通過這些參數可以準確的修改和控制建立的模型。

pro/E建模的過程主要有以下幾步：①打開PRO/E軟件，打開文件里面的新建窗口，在彈出的新建窗口選擇零件，填寫名稱和公用名稱，最后確定。建立或者選取基準特征作為模型空間定位的基準，基準一般包括基準面、基準坐標系以及基準軸等。然后利用基準特征作為建立零件的實體特征。②打開插入菜單里面有建模的不同方法，建立基本實體特征主要有拉伸、掃面、旋轉以及混合等，拉伸是用的最多的，也是最簡單的。③以拉伸特征創建實體特征上，選取拉伸，點擊左下角點擊放置，然后再點擊定義，彈出的窗口點擊草繪平面，然后選擇草繪平面，最后點擊草繪。在草繪界面繪制需要拉伸的截面，并定義各尺寸，注意截面必須是封閉區域，繪制完成后點擊打勾。添加渲染和材質處理定義拉伸長度，確定之后點擊打勾，此時拉伸建模完成。④建立工程特征主要有孔、肋、倒角、拔模等，實體特征的修改主要有復制、陣列以及編輯操作等。圖1、2所示用旋轉方式創建的三維模型圖。

圖1 旋轉截面的二維草繪圖

圖2 旋轉特征的三維建模圖形

（2）沖裁壓力中心計算。在沖壓模具設計的過程中，由于零件的復雜程度不一樣，并且很多的沖壓件為不對稱的多邊形。因此在設計的過程中沖裁件的壓力中心在計算的過程中是非常復雜的，計算沖裁壓力的中心時主要是根據沖裁件的重心進行計算的，所以在計算沖裁件的壓力中心時，采用pro/E軟件主菜單下分析菜單中的“模型分析”可以很方便的計算出沖裁件的重心，得到沖裁件的壓力中心的相近值。在計算的過程中，還應該采用pro/E軟件對需要沖裁的零件進行編輯，一般采用“殼”功能把非沖裁面去除，然后做成只有沖裁面的模型。但是這種計算方式只是一種近似的計算方法，并且計算的精度一般和“殼”的厚度有關，殼的厚度越小，則利用模型分析進行計算的壓力中心和沖裁的中心越相近，計算出的數值也越接近理論數值。對于其他的沖裁件，如常見的成形件、非周邊封閉件的沖裁壓力，也可以采用這種計算方法進行計算，可以降低設計的難度，并提高設計的準確度。

（3）典型沖壓模具設計自動化的實現。傳統的二維CAD技術無法實現模具設計自動化，而三維技術出現以來，模具設計自動化的實現成為可能。在進行模具設計自動化系統時，首先需要對典型沖壓件予以歸類、總結，明確其共同點，這種自動化設計是針對某一類典型沖壓件來說的，具有廣泛適用性。在進行某一類沖壓件自動化設計時，首先要對沖壓設備性能及參數進行考慮，然后利用Pro/E貫聯式設計技術及相關功能，確保沖壓件模具自動設計切實可行。Pro/E具有強大的功能，除了了解族表功能外，還需要對參數關系及特征進行參照，充分發揮Pro/Ed功能，確保多種功能能夠綜合起來，共同發揮作用。

3 結語

綜上所述，pro/E技術在沖壓模具中的應用不僅具有非常大的作用，不僅可以縮短設計周期，提高設計的可靠性，優化工藝參數，降低設計人員的勞動強度，而且還可以降低成本，提高沖壓件的質量，從而增強企業在市場上的競爭力。隨著信息技術和工業技術的不斷發展，pro/E技術在沖壓模具的設計以及各個機械制造的領域將發揮更大的作用。