導(dǎo)語：如何才能寫好一篇模具標(biāo)準(zhǔn)件，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

【關(guān)鍵詞】PROE 標(biāo)準(zhǔn)件 族表 尺寸驅(qū)動 塑料模具

【中圖分類號】TG375+.4 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1009-9646(2008)08-0135-02

1 引言

如今,塑料制品和塑料模具的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛,模具零件的造型和結(jié)構(gòu)設(shè)計基本上都可由計算機(jī)輔助完成,而多數(shù)企業(yè)的設(shè)計人員和工藝編制則還停留在人工階段。塑料模具中存在大量的標(biāo)準(zhǔn)件,如模架、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、拉料桿、澆口套、頂桿、銷釘?shù)?在制造不同模具的時候,每次都要對這些零件進(jìn)行繪圖以及進(jìn)行工藝編制,這使得繪圖員和工藝員的重復(fù)勞動量增大,并且這些零件在設(shè)計后還需要一定的時間進(jìn)行加工,在一定程度上給生產(chǎn)增加了工時。如果在我們的日常生產(chǎn)中學(xué)會“偷步”,把企業(yè)里可能用到的標(biāo)準(zhǔn)零件都創(chuàng)建成一個數(shù)據(jù)庫,并在企業(yè)內(nèi)部對對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)零件進(jìn)行“預(yù)加工”,在真正需要的時候再進(jìn)行“提取”,應(yīng)用這種辦法可以大大提高整個企業(yè)的生產(chǎn)效率并縮短模具生產(chǎn)周期,從而達(dá)到快速制模。

大原則而言,幾乎所有的模具都是由相同基礎(chǔ)的零件,例如模板、模芯、刮料板、墊板、固定和可動側(cè)固定板、模腳等相關(guān)的模體零件所構(gòu)成,如將模具制作上所需時間總和加以分析的話,至少有20%的時間可以因為采用這些標(biāo)準(zhǔn)零件而得以縮減,如果再加上其他的標(biāo)準(zhǔn)零部件合并計算的話,總計大約能節(jié)省40%～45%的加工時間。這其中還沒計算進(jìn)行繪圖設(shè)計在整過模具生產(chǎn)程中所占的時間比率。目前,模具企業(yè)的“標(biāo)準(zhǔn)化”的程度在很大程度上決定了其產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。

2 創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)零件庫

在制作某一類外形類似、規(guī)格不同的零件如螺絲,銷釘,水嘴,唧嘴等零件的時候,工程師不需要在繪圖的時候逐一創(chuàng)建每一個零件,而只要清楚這類零件創(chuàng)建的異同處,事先去創(chuàng)建一個具有代表性的零件,通過一定的方式對相關(guān)特征和尺寸進(jìn)行驅(qū)動從而生成所需要的標(biāo)準(zhǔn)零件。在PROE軟件中可進(jìn)行驅(qū)動的項目內(nèi)容見圖1

可以通過以下2種方式對零件進(jìn)行驅(qū)動生成：

2.1 表驅(qū)動方式創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)零件庫(應(yīng)用Family Table功能)

表驅(qū)動方式是在創(chuàng)建完代表性零件后,通過編輯族表將相異的特征,尺寸,參數(shù)等變化性項目作為基本變量,不需變化的常量可不添加到族表控制項目里面。

如圖2所示的防轉(zhuǎn)唧嘴多個尺寸和特征在不同的規(guī)格型號里面數(shù)值都不相同,在塑料模標(biāo)準(zhǔn)件中,尺寸D,D1,H,A,B為主要差別的尺寸,故可以把這六個參數(shù)作為進(jìn)行驅(qū)動的基本變量,然后在Family Table中把所有可能用到的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)都一一對應(yīng)輸入。甚至把特征hole也作為其中的一個變量,如果hole的值是Y,則該特征存在;如果hole的值是N,則零件不存在該孔。如表1所示,根據(jù)唧嘴的主要特征參數(shù)D和H給相對應(yīng)的零件規(guī)格起名字,我們在進(jìn)行設(shè)計或查閱的時候只要直接調(diào)用即可,PROE系統(tǒng)會以代表性零件作為原型,以與名字相對應(yīng)的參數(shù)驅(qū)動零件原型來生成最后的實體模型。應(yīng)用族表里的零件在進(jìn)行設(shè)計的時候,如果覺得零件太大或者太小不合適,只需要使用PROE里面的“取代”命令即可進(jìn)行型號更換,非常方便。

應(yīng)用此族表方式創(chuàng)建零件庫簡單實用,而且對使用者的編程能力也沒什么要求,在標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計中應(yīng)用很方便;但是要求用戶對所使用的數(shù)據(jù)庫的底層信息相當(dāng)清楚,而且一但要進(jìn)行非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計時,應(yīng)用該類零件還得進(jìn)行更改,需花費一定的時間。

2.2 以編程方式創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)零件庫

編程方式是在創(chuàng)建完代表性零件后,通過一個或多個(一般不超過3個)控制參數(shù)對相關(guān)聯(lián)的特征,尺寸,參數(shù)等變化性項目進(jìn)行驅(qū)動。該種驅(qū)動方式要求標(biāo)準(zhǔn)零件各特征之間存在一定的數(shù)學(xué)關(guān)系,在找到他們的相同規(guī)律之后應(yīng)用“關(guān)系”的方式進(jìn)行約束。在需要變更型號的時候,只需改變控制參數(shù)后“再生”該零件即可。

下面以常用的內(nèi)六角螺絲為例(見圖3),我們知道,對于M10X60的螺絲只要知道尺寸d就可以決定除尺寸H外的所有尺寸,而H值直接修改成需要的尺寸即可。

給零件增加關(guān)系可以在工具-關(guān)系里面進(jìn)行。以M10螺絲為例,我們只需要增加以下程序即可實現(xiàn)

IF d==10

D=16

h=10

h1=h*0.6

C=8

ENDIF

IF d==12

……

應(yīng)用此方式,把所有標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)六角螺絲型號都編寫在程序里面,在調(diào)用的時候直接打開該零件,然后修改尺寸d和H值就可以變更為我們需要的型號,其他相關(guān)系的尺寸就會在再生之后重新變更。

此方法的好處是只需要一個PART即可實現(xiàn)所有螺絲型號的調(diào)用,無需使用“取代”方式即可實現(xiàn)型號變更。另外在標(biāo)準(zhǔn)件型號比較多的情況下,避免了在族表形式中大量數(shù)值里查找的不方便。

3 以全局變量驅(qū)動方式創(chuàng)建裝配件庫

從編程的角度上理解,上述以編程方式建庫實際上是一種以局部變量形式來進(jìn)行驅(qū)動參數(shù)的形式,只在零件內(nèi)部起作用。全局變量驅(qū)動機(jī)制的工作原理基本上與局部變量形式相同,只是前者既可以驅(qū)動當(dāng)前激活零件,又可以驅(qū)動其他具有同名參數(shù)尺寸的非激活零件。所以,全局變量機(jī)制特別適用于標(biāo)準(zhǔn)裝配庫。

如圖4流程圖所示,在標(biāo)準(zhǔn)裝配里既包含控制裝配件內(nèi)部特征的局部變量,又包括控制子零件同名參數(shù)的全局變量。子零件除了受裝配件里的全局變量參數(shù)的控制外,還允許有自己獨有的參數(shù)。如果單獨激活某一個零件的同名全局參數(shù)的話,可以發(fā)現(xiàn)PROE系統(tǒng)并不允許更改該參數(shù),也就是說,只能在總裝配中進(jìn)行設(shè)定。

以圖5的斜抽芯機(jī)構(gòu)為例,在塑料模設(shè)計當(dāng)中我們知道,斜導(dǎo)柱2的角度參數(shù)α同時與幾個零件有聯(lián)系,如滑塊1的斜導(dǎo)柱孔,楔緊塊3的斜導(dǎo)柱孔;另外,我們也知道,β與α的關(guān)系一般是β=α+1～2°,而與β面相關(guān)的零件有零件2和3。故此,在此裝配中可以設(shè)定一個全局變量來控制與此相關(guān)的子零件特征,避免了在設(shè)計中的遺漏和重復(fù)工作。

此外,該機(jī)制還可以將全局參數(shù)尺寸記錄集輸出到外部文本文件中(.prm格式),以方便用戶在文本中進(jìn)行修改編輯,然后再用編輯好的記錄集去驅(qū)動相關(guān)零件、部件或整個裝配件。如果再通過二次開發(fā),就可以利用此.prm文件創(chuàng)建用戶對話框配上2D圖例說明,把PROE里面的非可視化參數(shù)變?yōu)檫m合人機(jī)對話的圖形對話框。

另外,在裝配件中同樣可以進(jìn)行類似于族表形式的裝配庫設(shè)定,這里不再累述。

4 結(jié)束語

本文介紹了創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)零件和裝配件的2鐘方法,將零件進(jìn)行規(guī)范化,標(biāo)準(zhǔn)化,可以大大節(jié)省模具設(shè)計的時間,同時,又有利于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的檢索和存取。而且,不但可以應(yīng)用于注塑模設(shè)計當(dāng)中,還可以應(yīng)用在其他領(lǐng)域,創(chuàng)建過程簡單,通用性廣。

參考文獻(xiàn)

[1] 翁其金.塑料模塑成型技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社,2000.11.

篇2

隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級，高等職業(yè)院校內(nèi)涵發(fā)展和教學(xué)質(zhì)量的提升顯得尤為迫切。為培養(yǎng)“適銷對路”的模具行業(yè)高素質(zhì)技術(shù)技能型人

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篇3

系統(tǒng)構(gòu)架采用CATIA平臺的CAA技術(shù)開發(fā)的系統(tǒng)，包括4個功能模塊，為了保證系統(tǒng)的功能明確、可擴(kuò)展性強(qiáng)，采用3層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖2所示，依次為物理層、數(shù)據(jù)層和技術(shù)層。物理層:應(yīng)用CAA提供的各種API接口程序，實現(xiàn)在CAITA平臺上系統(tǒng)的開發(fā)。數(shù)據(jù)層:用戶提供包括新產(chǎn)品工藝數(shù)模、模具模板，模板匹配參數(shù)文件以及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計檢查表在內(nèi)的必需數(shù)據(jù)，為新產(chǎn)品模具的快速設(shè)計做好數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。技術(shù)層:系統(tǒng)以參數(shù)化模板為核心，采用向?qū)侥＞咦詣踊O(shè)計工具，提供了以模具參數(shù)自動更新為核心的包括新產(chǎn)品數(shù)模導(dǎo)入、模具參數(shù)化設(shè)計、標(biāo)準(zhǔn)件定位和模具檢查在內(nèi)的4個功能模塊，完整地實現(xiàn)了在已有模板基礎(chǔ)上快速進(jìn)行模具“再設(shè)計”的流程。其中，在新產(chǎn)品數(shù)模導(dǎo)入模塊，應(yīng)用數(shù)模自動替換技術(shù)完成工藝數(shù)模的替換更新工作，為后續(xù)的參數(shù)化設(shè)計打好基礎(chǔ);參數(shù)化設(shè)計模塊通過參數(shù)自動更新技術(shù)，利用用戶提供的參數(shù)文件和交互界面，對各類參數(shù)進(jìn)行快速批量更新;在標(biāo)準(zhǔn)件定位模塊，應(yīng)用動態(tài)測量技術(shù)，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)件的快速定位;在模具檢查模塊，根據(jù)用戶提供的模具檢查表，在CATIA環(huán)境中對模具逐項進(jìn)行檢查，并自動輸出審核結(jié)果。

2關(guān)鍵技術(shù)

2．1新產(chǎn)品數(shù)模自動替換

數(shù)模自動替換功能基于CATIA的“”(Pub-lication)命令，此命令主要用于參數(shù)化裝配建模(ParametricAssemblyModeling)［5］，使用命令可以智能地實現(xiàn)組件之間的替換。元素的幾何特征可以根據(jù)用戶需求進(jìn)行修改變化，但只要名稱不改變，其外部引用就會根據(jù)元素的變化而重新構(gòu)建“”與“外部參考”之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。命令實現(xiàn)幾何元素之間的關(guān)聯(lián)，由的名稱和原幾何元素所在零件在裝配環(huán)境下的實例名稱共同決定。因此即使將整個Part文檔替換，只要保持新Part在裝配環(huán)境下的實例名稱和元素的名稱均與原Part一致，那么幾何元素之間依然有效關(guān)聯(lián)，并會根據(jù)當(dāng)前幾何特征的變化智能地構(gòu)建出全新的幾何特征。基于命令的關(guān)聯(lián)原理，程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)模自動替換的過程如圖3所示。用戶將提供的新產(chǎn)品數(shù)模的模具設(shè)計必需元素(如板料輪廓線、分模線、曲面等)，按照已導(dǎo)入模板的要求進(jìn)行，保證元素名稱的一致。程序自動獲取數(shù)模在裝配體中的實例名稱，賦給替換后的新產(chǎn)品零件。各個外部參考節(jié)點根據(jù)新的元素幾何特征進(jìn)行相關(guān)特征的關(guān)聯(lián)重構(gòu)，完成模具產(chǎn)品型面的自動替換。對于已更新的型面模型，可以實現(xiàn)各個子節(jié)點的重復(fù)替換。

2．2參數(shù)快速批量更新

2．2．1構(gòu)建動態(tài)交互界面交互界面的動態(tài)構(gòu)建基于用戶提供的與模板相匹配的參數(shù)文件。參數(shù)文件的格式如表1所示，依次為參數(shù)所屬類別、參數(shù)類別表示圖片、參數(shù)名稱及參數(shù)所在部件。參數(shù)類型和每一類型包含參數(shù)的個數(shù)由用戶自己確定，這種方法不受模具類型的限制，也為初級設(shè)計人員提供良好的引導(dǎo)。一套完整的參數(shù)化模板擁有龐大的參數(shù)信息，用戶將模板中的參數(shù)進(jìn)行分類整理，寫成與模板匹配的參數(shù)文件，程序根據(jù)文件驅(qū)動生成動態(tài)交互界面。即當(dāng)用戶選擇不同特征類別時，程序自動在交互界面中顯示表示該類別的圖片和所包含的所有參數(shù)，并根據(jù)參數(shù)所在部件獲取其在特征樹上的數(shù)值，達(dá)到根據(jù)類別的不同，智能地動態(tài)構(gòu)造交互界面的目的，方便用戶一次性修改某類別的所有參數(shù)。例如，用戶提供如表1的參數(shù)文件，在構(gòu)建的交互界面中分別選擇“特征類別一”和“特征類別二”時，動態(tài)參數(shù)區(qū)分別如圖4a和4b。以拉延模為例，可以模具主控參數(shù)作為特征類別一，所屬2個參數(shù)為模具總體高度、總體長度;以導(dǎo)板參數(shù)作為特征類別二，所屬3個參數(shù)為導(dǎo)板長度、寬度、厚度。修改時以類為單位，每次批量修改此幾何特征類所屬參數(shù)的數(shù)值，方便快速有效更新。

2．2．2參數(shù)批量修改CATIA中參數(shù)化過程的實現(xiàn)基于知識工程顧問模塊提供的公式(Formulas)、規(guī)則(Rules)等方法，即用一組參數(shù)約束該幾何圖形的結(jié)構(gòu)尺寸和零部件的特征。參數(shù)與設(shè)計對象的尺寸和特征有對應(yīng)關(guān)系，當(dāng)賦予不同的參數(shù)值時，可通過函數(shù)關(guān)系公式和尺寸驅(qū)動達(dá)到新的目標(biāo)幾何形狀和特征［6］。具體設(shè)計時，用戶根據(jù)新產(chǎn)品的數(shù)模型面特點，通過交互界面，對參數(shù)值按類別進(jìn)行一次性批量修改，利用參數(shù)驅(qū)動重構(gòu)原理實現(xiàn)模板相關(guān)幾何特征的更新。借助CAA中CATIProduct，CATIParmPub-lisher，CATICkeParm等幾個主要接口提供的函數(shù)，程序?qū)⒂脩粼趯υ捒蛑休斎氲哪繕?biāo)參數(shù)值自動更新到模板特征樹上相應(yīng)的參數(shù)節(jié)點下，參數(shù)值及引用到該參數(shù)值的外部參數(shù)值同步更新，通過相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系公式完成幾何特征重構(gòu)(見圖5)。用戶根據(jù)需要，完成參數(shù)文件中所列出參數(shù)的更新，最終完成新產(chǎn)品模具的設(shè)計。

2．3動態(tài)測量

測量距離時，用戶通過交互界面選擇幾組目標(biāo)測量面，程序自動獲取這幾組面所在零件的位置矩陣。一般平面上的標(biāo)準(zhǔn)件，其局部坐標(biāo)系與全局坐標(biāo)系一致。對于斜面上的標(biāo)準(zhǔn)件，為了使移動功能更符合實際需要，使其可以沿斜面方向移動，程序?qū)⑵渚植孔鴺?biāo)系從位置矩陣給出的坐標(biāo)系原點O1，平移至標(biāo)準(zhǔn)件表面點W處(用戶選擇W)，移動時的方向以該局部坐標(biāo)系為準(zhǔn)(圖6)。移動時，程序根據(jù)用戶選擇的移動方向和設(shè)定的移動距離構(gòu)造移動矩陣，與標(biāo)準(zhǔn)件當(dāng)前的位置矩陣作CATMathTransformation函數(shù)的乘積運算，并以運算結(jié)果定位標(biāo)準(zhǔn)件的新位置。例如，將某標(biāo)準(zhǔn)件從其當(dāng)前位置沿向量(a，b，c)移動iDis個單位，則:移動后位置矩陣=當(dāng)前位置矩陣×移動矩陣，如式(1):移動過程中，程序時時獲取標(biāo)準(zhǔn)件當(dāng)前位置矩陣，并分別測量幾組面當(dāng)前最小距離顯示在屏幕上，以便用戶參考。在用戶選擇測量面之前，可根據(jù)經(jīng)驗在交互界面設(shè)定每組面之間的最小距離值。移動過程中，程序動態(tài)測量幾組面的最小距離，如果測量的最小距離小于用戶設(shè)定的最小距離，則程序自動判斷后，以紅色顯示該距離以示提醒，方便用戶對標(biāo)準(zhǔn)件的位置及時做出調(diào)整。圖7為某型號平衡墊塊在移動時的距離顯示和相應(yīng)的部分對話框界面。

3應(yīng)用實例

利用本系統(tǒng)對某汽車的某覆蓋件零件數(shù)模(圖8a)進(jìn)行模具設(shè)計。首先在新產(chǎn)品數(shù)模導(dǎo)入模塊，選擇合適的模具模板(圖8b)，保證該產(chǎn)品與模板中型面零件的元素名稱保持一致的前提下，導(dǎo)入該產(chǎn)品數(shù)模零件，完成新產(chǎn)品型面替換工作。在參數(shù)化設(shè)計模塊，導(dǎo)入用戶提供的與模板參數(shù)相匹配的參數(shù)文件(如圖9a)，用戶根據(jù)新產(chǎn)品面的特點，在交互界面中選擇類別列表中不同的類別，按類別合理修改界面下方參數(shù)區(qū)動態(tài)顯示出的參數(shù)值，完成模具參數(shù)化設(shè)計工作。如圖9b和9c分別是修改模耳吊座和導(dǎo)板參數(shù)時動態(tài)顯示的交互界面。在調(diào)整好的模具主體上對標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行重新定位，注意屏幕上紅色顯示的距離數(shù)值(如圖7)，移動過程中避免與其他零件的干涉。最后在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計檢查模塊，導(dǎo)入用戶提供的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計檢查表，在CATIA環(huán)境中對模具進(jìn)行逐項審查，并保存審查記錄，程序自動輸出審核結(jié)果。經(jīng)過以上4個模塊流程，在模具模板上快速完成相似結(jié)構(gòu)數(shù)模的模具設(shè)計，有效減少設(shè)計人員的工作量和設(shè)計時間。

4結(jié)語

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在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)，三維模具計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得比較成熟。目前，隨著塑料產(chǎn)品在社會各個領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，這在一定程度上加大了模具設(shè)計的任務(wù)。而采用三維設(shè)計在提高設(shè)計者的設(shè)計水平和設(shè)計效果的同時，還能培養(yǎng)人們正確的設(shè)計思維和設(shè)計習(xí)慣，有利減少設(shè)計人員的設(shè)計任務(wù)，降低工作壓力。

1基于三維平臺的塑料模具設(shè)計的必要性分析

由于在零件設(shè)計的過程中，其原始動力是三維實體，例如形顏色、形狀、尺寸、硬度、材料、制造技術(shù)以及位置等，甚至還有的三維實體具有非常繁雜的運動關(guān)系。加之從一個零件的二維設(shè)計圖對三維模型進(jìn)行構(gòu)想，已經(jīng)具有非常大的困難，且存在著很多的不確定性因素，故而給設(shè)計人員帶來了巨大的困難?？梢?，傳統(tǒng)的二維塑料模具設(shè)計已經(jīng)無法滿足于現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求了。而采用三維設(shè)計不僅能夠便于對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的分析、模具制造評價和數(shù)控加工等，且還具有以下幾個優(yōu)勢:第一，具有形象直觀的特點，能夠減少設(shè)計人員換在設(shè)計過程中的失誤；第二，能夠提升設(shè)計的水平以及效率；第三，能夠為模具CAM打下牢固的基礎(chǔ)；第四，降低成本，節(jié)約勞動力和材料，縮短設(shè)計和制造的時間，提高產(chǎn)品的競爭能力。

2基于三維平臺下塑料模具設(shè)計的方法

2.1通用模具的設(shè)計

該方法只要是一般的通用三維軟件都可以適用，都是采用一般的三維建模的方法對每個零件進(jìn)行相應(yīng)三維模型的建立。在建立過程中，比較常見的方法有自上而下和自下而上這兩種方法，這組要設(shè)計人員根據(jù)實際情況而選擇。

2.2標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫下的設(shè)計

該方法的使用需要以三維軟件集成中具有標(biāo)準(zhǔn)模架數(shù)據(jù)庫或者是標(biāo)準(zhǔn)模具零件數(shù)據(jù)庫為前提條件，例如DME、FUTABA、GB、HASCO等。在設(shè)計模具過程中需要先得到型腔和型芯這兩種重要的零件，并選擇相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)件和標(biāo)準(zhǔn)模架，最后采用通用方法對每個零件進(jìn)行合理的修改和設(shè)計，這樣不僅節(jié)約了設(shè)計時間和建模時間，而且還提高了設(shè)計質(zhì)量和設(shè)計效率。

2.3智能模具的設(shè)計

該種方法是通過在第二類方法的原有基礎(chǔ)上添加了智能化交互式的型芯和型腔的設(shè)計、模具結(jié)構(gòu)的自動配置與輔助設(shè)計、模具的檢查以及塑件的分析等性能。該方法的設(shè)計具有智能化和參數(shù)化等優(yōu)點，因此即便在設(shè)計完成模具以后，塑件的尺寸或特征產(chǎn)生改變的時候，模具里的零件都會自動的發(fā)生相應(yīng)的改變。

3基于三維平臺下的塑料模具設(shè)計案例分析

3.1合理的分析方案

Pro/ENGINEER的拔模分析功能，可以解析出塑件各個方向的拔模斜度，厚度分析功能額可以分析出每個截面的厚度，PlasticAdvisor模塊可以在相應(yīng)的條件下，分析出塑料熔體的型腔，并指出熔接痕、澆口以及氣泡產(chǎn)生的方位。這些結(jié)果和數(shù)據(jù)具有十分重要的作用，能夠正確指導(dǎo)設(shè)計人員對于模具方案的設(shè)計。

3.2對成型零件的設(shè)計

當(dāng)成型零件從PRO/E中分割出來后，需要建立毛坯工件，并通過曲面設(shè)計功能建立不通的模具分割面，并按照相應(yīng)的順序，利用分割面分割出來各種成型零件。其中Cavity1和Cavity2代表的是兩個型腔，而Core1—4帶便的是四個型芯，Slide1和Slide2代表的是兩個側(cè)型芯。

3.3選擇和設(shè)計模架、標(biāo)準(zhǔn)架和抽芯機(jī)構(gòu)

本文選擇了HASCO公司的模具標(biāo)準(zhǔn)，并通過參數(shù)的修改得到了圖1的標(biāo)準(zhǔn)模架。如圖1所示，進(jìn)行抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計能夠采用“滑塊定義”。通過滑塊和斜導(dǎo)柱的參數(shù)修改，系統(tǒng)會自動的得出抽芯距，選取圖1中的參數(shù)，計算出來的抽芯距為32.5mm。同時，經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)件的不同命令，加入各種標(biāo)準(zhǔn)件，例如澆口套、推件管、定位圈、緊固螺釘、拉料桿等，但是對于其中需要進(jìn)行修改的標(biāo)準(zhǔn)件，必須進(jìn)行修改后，使其符合相關(guān)的要求。除此之外，需要在模板上設(shè)置通過孔，并修改其中某些模板，設(shè)計出潛伏式流道系統(tǒng)和冷卻水孔。設(shè)計出來的三維模型如圖2所示。

4結(jié)束語

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關(guān)鍵詞：工裝設(shè)計；CAD；UG；PDM系統(tǒng)

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 15-0000-01

To Enhance the Level of Tooling Design with Application Digitalization Technology

Liu Junmin

(AVIC South Aviation Industry Engineering Technology Department,Zhuzhou412002,China)

Abstract:Based on digital technology in the tooling design,application status and future direction of development set out to introduce the CAD,UG,PDM system in the tooling design in an important position.

Keywords:Tooling design;CAD;UG;PDM system

一、二維CAD技術(shù)的應(yīng)用

我公司從90年代末開始利用二維CAD進(jìn)行工裝設(shè)計，主要工作內(nèi)容有以下幾個方面：（1）快速完成工裝設(shè)計繪圖工作。（2）通過二次開發(fā)出符合國家標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的字體、圖框、標(biāo)題欄、明細(xì)表等，構(gòu)建實現(xiàn)計算機(jī)繪圖的基礎(chǔ)條件，確保工裝圖紙的標(biāo)準(zhǔn)化并減輕設(shè)計員的工作量。（3）建立常用的標(biāo)準(zhǔn)件庫和標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)庫，保留設(shè)計經(jīng)驗，減少不必要的重復(fù)勞動，縮短設(shè)計周期。

二、UG技術(shù)的應(yīng)用

由于零件的復(fù)雜性，僅有二維CAD軟件已不能真正滿足工裝設(shè)計的需要。必須利用UG等三維工具結(jié)合實際工作進(jìn)行產(chǎn)品零件造型、模擬、分析等工作。

模具設(shè)計經(jīng)常碰到復(fù)雜的沖壓成型件，需對復(fù)雜的零件和工裝都進(jìn)行實體建模。所示U型座為某零件的一個焊接分件，形狀復(fù)雜。設(shè)計之初U型座側(cè)面形狀未確定，焊接時接口不能完全貼合，必須對型胎反復(fù)校正。所以必須確定其兩側(cè)面型面及尺寸。為此先把零件的樣件進(jìn)行計量，然后根據(jù)計量的尺寸由圓弧和直線模擬其兩側(cè)面形狀。在此基礎(chǔ)上通過UG三維造型，檢驗其型面光滑，連續(xù)，合格。

某發(fā)動機(jī)零件要攻周邊支板、凸臺上的螺紋，由于零件外形支板、凸臺多，在攻絲時，在幾個位置上夾具與零件干涉，操作很不方便。改變設(shè)計思路，在零件兩端新設(shè)計安裝環(huán)，支座支在安裝環(huán)上，不支在零件上，避免與支柱，凸臺的干涉。同時結(jié)合三維將零件、夾具造型，通過三維參數(shù)驅(qū)動將零件的每個工位演示出來，以檢查是否還有地方與滾輪支座干涉。

發(fā)動機(jī)集多學(xué)科于一身，要求極高、工作條件非?？量?。為保證生產(chǎn)出滿足要求的零件，需要利用三維實現(xiàn)精確計算。如設(shè)計超轉(zhuǎn)速試驗工裝，因為要考核零件在5分鐘內(nèi)達(dá)到5萬轉(zhuǎn)速而內(nèi)部組織穩(wěn)定，不產(chǎn)生裂紋等各種缺陷，同時工作的夾具在設(shè)計時對轉(zhuǎn)動慣量等質(zhì)量屬性有很嚴(yán)格的要求，通過三維實體設(shè)計可以他的分析功能，由其質(zhì)量屬性的裝配質(zhì)量管理對工作部件進(jìn)行信息讀取，不斷的調(diào)整夾具形狀直至得到滿意的狀態(tài)。

三、PDM系統(tǒng)在工裝中的應(yīng)用

PDM產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，是幫助工程技術(shù)人員、管理人員在產(chǎn)品全生命周期中管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)與產(chǎn)品研發(fā)過程的工具。（1）系統(tǒng)確保跟蹤設(shè)計、制造所需要的大量數(shù)據(jù)和信息。（2）幫助組織產(chǎn)品設(shè)計，完善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)修改、跟蹤進(jìn)展中的設(shè)計，方便地找到存檔數(shù)據(jù)以及相關(guān)的產(chǎn)品信息。（3）幫助協(xié)調(diào)組織，諸如設(shè)計審查、批準(zhǔn)和變更，工作流優(yōu)化，以及產(chǎn)品過程事件。

四、數(shù)字化技術(shù)在工裝設(shè)計中的發(fā)展方向

（一）建立標(biāo)準(zhǔn)件庫、標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)庫。設(shè)計工裝時需要用到大量的標(biāo)準(zhǔn)件，必須要建立設(shè)計中常用的標(biāo)準(zhǔn)件庫；對典型結(jié)構(gòu)件也要提出建模要求，納入標(biāo)準(zhǔn)件庫，方便查詢與調(diào)用，提高設(shè)計效率。（二）適應(yīng)當(dāng)前生產(chǎn)模式，開發(fā)三維模型與二維工程圖之間的關(guān)聯(lián)。要使一般的通用軟件符合我們企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的二維出圖環(huán)境，還得開發(fā)符合國家標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的二維工程圖模板，使工程圖與三維模型互相關(guān)聯(lián)，提高三維設(shè)計的質(zhì)量和效率。（三）結(jié)合CAE系統(tǒng)實現(xiàn)優(yōu)化的CAD設(shè)計。一個已掌握CAD技術(shù)的工裝設(shè)計部門，更關(guān)心的是由工裝加工的零件的品質(zhì)。薄板沖壓過程包含以大位移、大變形為特征的幾何非線性，以塑性變形為特征的材料非線性和以接觸摩擦為特征的邊界非線性，其設(shè)計計算極其復(fù)雜。通過將CAE系統(tǒng)與成熟的模具CAD系統(tǒng)集成形成的CAD/CAE一體化技術(shù)以及基于CAE的沖壓成型新工藝，可大大提高沖壓工藝和模具的設(shè)計水平，縮短設(shè)計周期，提高沖壓件品質(zhì)。因此這項技術(shù)已成為工裝設(shè)計應(yīng)用發(fā)展需求的關(guān)鍵技術(shù)。（四）PDM系統(tǒng)在工裝上的進(jìn)一步應(yīng)用。隨著CAD/CAE/CAM/CAPP等各項技術(shù)的提高，PDM系統(tǒng)的推進(jìn)，首先要實現(xiàn)的就是流程管理，如任務(wù)單的發(fā)放流程、工裝圖紙的設(shè)計流程、工裝圖紙的更改流程等流程管理。更重要的是要使工裝設(shè)計部門和產(chǎn)品設(shè)計部門、工裝生產(chǎn)部門、產(chǎn)品加工部門以統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫中心為基礎(chǔ)，進(jìn)行并行的產(chǎn)品設(shè)計和加工。

五、小結(jié)

從二維繪圖，到三維設(shè)計，再到PDM系統(tǒng)的實施，所有這些進(jìn)程，都表達(dá)著一個主題：那就是“速度更快、效率更高、質(zhì)量更好”。工裝設(shè)計部門必須勇于學(xué)習(xí)和應(yīng)用新知識、新技術(shù)，把自身專業(yè)技術(shù)與數(shù)字化技術(shù)緊密結(jié)合，不斷提高自己的設(shè)計效率和質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]Auto CAD二次開發(fā)技術(shù)[M].人民郵電出版社.

[2]UG nx cad快速入門指導(dǎo)[M].清華大學(xué)出版社.

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關(guān)鍵詞：Pro/E；模具；設(shè)計；制造

0引言

隨著科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展，計算機(jī)輔助設(shè)計制造（CAD/CAM）的應(yīng)用越來越廣泛。同時，模具加工作為一項具有明顯加工優(yōu)勢的加工方法，具有生產(chǎn)率高、節(jié)約原材料、可實現(xiàn)少、無切屑加工以及制件質(zhì)量穩(wěn)定并具有良好的互換性、工藝簡單等特點，也被應(yīng)用到各個領(lǐng)域的設(shè)計加工過程。Pro/E作為一款功能齊全的CAD/CAM軟件，被很多模具企業(yè)用來對模具進(jìn)行設(shè)計制造。利用Pro/E三維建模技術(shù)，可以更加直觀的設(shè)計模具的模型，加速了模具的設(shè)計過程，并為實際的加工過程提供了方便。

1Pro/E簡介

Pro/E是PRO/ENGINEER的簡稱，是美國PTC公司推出的一款計算機(jī)輔助設(shè)計、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、二維圖紙自動生成到零件的加工仿真，有限元分析等都能在Pro/E軟件上實現(xiàn)。應(yīng)用的行業(yè)主要有工業(yè)設(shè)計、機(jī)械、仿真、制造以及數(shù)據(jù)管理、電路設(shè)計、汽車、航天電器等領(lǐng)域，在模具的設(shè)計制造過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)計制造過程中的應(yīng)用。Pro/E的主要特點有：

（1） 使用的方便性：除了簡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，提高了使用速度。提供了在實體模型上進(jìn)行草圖設(shè)計的功能，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)過程中某一處所發(fā)生的變化能夠很快傳遍整個設(shè)計制造過程，以確保所有的零件和各個環(huán)節(jié)保持一致性和協(xié)調(diào)性。（3）參數(shù)化、面向零件的實體模型設(shè)計制作：零件設(shè)計功能是一些和系統(tǒng)內(nèi)部蘊藏的知識、智能相聯(lián)結(jié)的過程，可以畫出非常復(fù)雜的幾何外形。設(shè)計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，就使得對模型的改動非常迅速。（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可以對模具進(jìn)行數(shù)控加工方面的仿真，并能夠在通過仿真后，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)計方面的應(yīng)用

2.1Pro/E進(jìn)行模具設(shè)計的基本流程

用Pro/E對模具進(jìn)行設(shè)計的基本思路是：構(gòu)造設(shè)計思路―三維建模―軟件模擬―軟件修改―成型，該思路可以縮短模具的設(shè)計周期，降低成本，同時也為模具的自動化設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。在Pro/E中對模具設(shè)計的具體流程如下：創(chuàng)建模具模型拔模檢測和厚度檢測創(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模創(chuàng)建其他部件。

2.2利用Pro/E標(biāo)準(zhǔn)件庫和標(biāo)準(zhǔn)模型庫對模具進(jìn)行設(shè)計

在利用Pro/E對模具進(jìn)行模型設(shè)計時，我們可以把常用的模具特征，比如在模具型腔設(shè)計中有大量的拉桿、推桿和墊塊等特征建立一個標(biāo)準(zhǔn)件庫，這樣我們在以后的設(shè)計過程中可以從標(biāo)準(zhǔn)件庫中選取相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)件，然后對尺寸進(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，提高了設(shè)計效率，還能提高模具設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化程度。另外，對于典型的特征模型可以建立標(biāo)準(zhǔn)模型庫，利于以后設(shè)計隨時調(diào)用和修改來縮短設(shè)計時間。

2.3用Pro/E對模具進(jìn)行面積、體積、重心、慣性矩進(jìn)行測量

在利用Pro/E進(jìn)行完模具的模型設(shè)計后，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)行模具加工零件時需要對各模塊進(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，因此需要精確地計算出模具的體積、重心、慣性矩等，然而對于實際的復(fù)雜型面，要通過測量計算出其體積、重心和慣性矩并不容易。而通過Pro/E可以在完成模型設(shè)計后，賦予實際的材料屬性，然后可以利用Pro/E的軟件分析工具欄下的測量對模型進(jìn)行分析和計算。

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

在利用Pro/E完成了模具的三維模型之后，可以利用Pro/E的仿真功能來仿真金屬流體的流動過程，并可以利用有限元分析功能對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程中的速度場、靜水壓力場、應(yīng)力應(yīng)變、溫度場等結(jié)果，以便于分析模型設(shè)計的不合理部分，從而可以改變參數(shù)或者結(jié)構(gòu)形狀，使設(shè)計模型符合要求，這樣可以減少不合理的模具設(shè)計，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。用氣對模具進(jìn)行加工制造的方法與實際的思路相似。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)行路徑檢查和過切檢查，確保其正確性，防止參數(shù)設(shè)置錯誤導(dǎo)致零件過切。并可以進(jìn)行虛擬加工以減少甚至消除在實際生產(chǎn)中由于參數(shù)設(shè)置不當(dāng)而帶來的不必要的麻煩。

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)實際加工時使用的數(shù)控系統(tǒng)對后置處理器進(jìn)行設(shè)置，然后利用選擇的后置處理器對之前形成的刀具軌跡文件進(jìn)行處理以得到實際數(shù)控機(jī)床能夠識別的NC程序。

4總結(jié)

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

參考文獻(xiàn)：

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一、Mold EX-Press主要特色

2012年6月，米思米自主研發(fā)的Mold EX-Press（模具設(shè)計輔助軟件）塑模版和沖壓版正式面向客戶，涵蓋了沖壓模具、汽車模具及注塑模具用標(biāo)準(zhǔn)件。到目前為止，Mold EX-Press包含了沖壓模具用零件（含汽車模）33大類，14 000余型號，28萬種產(chǎn)品；塑料模具用零件30大類，8 000余型號，15萬種產(chǎn)品。分類原則遵循了MISUMI紙質(zhì)目錄的分類方法，不但方便用戶順利過渡，也是MISUMI成立50年，在中國10年的一貫?zāi)Ｊ?。Mold EX-Press在保持傳統(tǒng)的同時，以不同的電子交互形式出現(xiàn)在設(shè)計師眼前的大屏幕上，這也是一次大膽的嘗試和創(chuàng)新。

無論是沖壓模具零件庫還是沖壓模具零件庫，通過Mold EX-Press的“快速選型、快速出圖、快速訂購”三個步驟，都可解決困擾模具設(shè)計的三大問題：查找零件難、造型難和統(tǒng)計型號難。其中，Mold EX-Press豐富多樣的產(chǎn)品檢索方法，可以幫助設(shè)計人員快速準(zhǔn)確選定零件；零件庫的CAD數(shù)據(jù)可迅速導(dǎo)入CAD軟件中，生成所需零件圖；部品表與公司內(nèi)部系統(tǒng)可方便地實現(xiàn)鏈接，避免手工抄寫錯誤以提高準(zhǔn)確性。應(yīng)用企業(yè)也可以建立自用零件數(shù)據(jù)庫，不僅便于將分散的零件數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，也可以自定義部品表格式，以滿足ISO體系等標(biāo)準(zhǔn)要求。

作為標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)據(jù)庫，Mold EX-Press不僅擁有了代替?zhèn)鹘y(tǒng)紙質(zhì)目錄的CAD數(shù)據(jù)及圖文資料，開發(fā)者更是以輔助模具設(shè)計、改善設(shè)計流程為目標(biāo)，通過整合以往設(shè)計到采購之間往復(fù)過程，從源頭上大幅度避免了設(shè)計師錯訂、漏訂零件的可能性，從而有效地縮短設(shè)計總體時間，提高工作效率。據(jù)統(tǒng)計，使用Mold EX-Press軟件可以幫助工程師提高15%以上的設(shè)計效率，節(jié)省50%以上的標(biāo)準(zhǔn)件選訂時間，達(dá)成99.9%以上的購買準(zhǔn)確性。

Mold EX-Press能夠與目前市場上大多數(shù)的CAD系統(tǒng)進(jìn)行整合使用，包括：AutoCAD2004～2009、Pro/ENGEINEER 2.0～CREO2.0、NX4.0～8.0。值得注意的是，通過Mold EX-Press導(dǎo)出的零件模型都是兼容系統(tǒng)的原生格式數(shù)據(jù)，保留了完整的造型特征，給用戶最大的自由度。

Mold EX-Press只需要通過官網(wǎng)免費申請即可獲得：在Mold EX-Press網(wǎng)站上填寫資料后，一周內(nèi)即可收到包含DVD安裝光盤、操作指南和快速入門視頻等多種資料在內(nèi)的完整安裝包。

二、Mold EX-Press操作指南

Mold EX-Press應(yīng)用相對簡單，一般通過三個步驟就可以找到自己需要的零件模型。1.快速選型：多樣搜索配合三維模型預(yù)覽，快速選定所需零件（圖1）

選型過程中，首先，用戶需要選擇查找產(chǎn)品類別，然后確定產(chǎn)品型號，最后確定型號參數(shù)。

在此過程中，用戶可通過按圖檢索、模具裝配圖檢索、部品型號檢索、關(guān)鍵字檢索、頁碼檢索、樹狀圖檢索、收藏夾、歷史記錄和高級檢索等方式進(jìn)行檢索，所有部品都能按設(shè)計尺寸實時進(jìn)行3D預(yù)覽確認(rèn)。沒有連接網(wǎng)絡(luò)，沒有CAD軟件也能迅速進(jìn)行確認(rèn)。最終，用戶可以使用收藏夾功能和備注功能、輕松實現(xiàn)公司內(nèi)部模具設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化。

2.快速出圖：三步操作，不僅生成三維數(shù)據(jù)，還能生成加工用圖（圖2）

在快速出圖的操作中，用戶首先需要上一步確定的型號參數(shù)，然后選擇該零件三維模型的視圖，最后，將模型導(dǎo)入到模架中，完成零件模型的繪制。

在此過程中，用戶無需進(jìn)行界面切換，就可直接從CAD菜單中選擇所需功能。同時，用戶可直接配置零件，省去數(shù)據(jù)的導(dǎo)入導(dǎo)出過程，快速完成設(shè)計。使用NX或Pro/ENGINEER的工程設(shè)計人員，可直接裝配CAD模型，裝配后輕松進(jìn)行尺寸的再定義和模具與型號實時更新。使用其他三維CAD軟件時，可以使用IGES或STEP的通用格式數(shù)據(jù)。不僅如此，Mold EX-Press還具有輸出二維DWG格式的三視圖功能，從而迅速生成設(shè)計圖紙，大幅縮短設(shè)計時間。

3.快速訂購：所選零件自動生成部品表，零錯誤零風(fēng)險（圖3）

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關(guān)鍵詞 UG 注塑模具設(shè)計 模具配作

中圖分類號：TG76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Design And Assemble of Food Spoon's Injection Mold

YANG Hongbai， LI Zhanwei， ZHAO Yanyu

（Shanghai Open University， College of Information and Engineering， Shanghai， 200433）

Abstract Using UGCAD and UG Mold Wizard According， food spoon is profiled and its injection mould is designed. Then， after components' making， the mould is assembled which use much experience and intelligence of worker. In the end， some advices are proposed.

Key words UG； Injection mould design； Mould Assemble

本文就食品調(diào)羹模具的全過程：從設(shè)計、制作到調(diào)試整個過程。本文就此過程作一個詳細(xì)的介紹，對其中的重要工作進(jìn)行了討論，并給出了感想和建議。

1 基于UG的產(chǎn)品造型和注塑模具設(shè)計

UG是世界知名的大型三維軟件。它具有多種功能強(qiáng)大的應(yīng)用模塊，如常用的UGCAD，UGCAM 等模塊，還有 UG MoldWizard是其中的一個獨立的智能化設(shè)計注射模具的模塊?？梢岳肬GCAD功能進(jìn)行建模，再應(yīng)用UG MoldWizard的功能，進(jìn)行注塑模具設(shè)計。本文以食品調(diào)羹為例，介紹了基于UG的注塑模具的設(shè)計過程。

1.1 創(chuàng)建塑件三維模型

根據(jù)提供的二維圖紙，在UG 產(chǎn)品造型模塊下靈活運用各種建模命令，創(chuàng)建調(diào)羹的三維模型，如圖1所示。

1.2 應(yīng)用注塑模向?qū)K設(shè)計注塑模

產(chǎn)品造型結(jié)束后，可利用UG軟件中的MoldWizard模塊進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計。

1.2.1 創(chuàng)建型芯和型腔

首先進(jìn)行項目初始化，把產(chǎn)品造型調(diào)入注塑模向?qū)K，為模具設(shè)計做準(zhǔn)備；接著設(shè)置產(chǎn)品的坐標(biāo)系和材料的收縮率。確定好鑲塊尺寸的大小，設(shè)定毛坯尺寸；考慮到注射壓力的平衡性，采用一模兩腔對稱分布設(shè)計；利用分型功能識別分型線，創(chuàng)建分型面，創(chuàng)建出型腔和型芯如圖2所示。

1.2.2 模架的調(diào)入

結(jié)合制件的分型情況和實際的加工，從模架庫中選擇FUTUBA-S模架，根據(jù)型芯和型腔，以及推桿行程確定各模板的尺寸，并根據(jù)布局旋轉(zhuǎn)模架，如圖3所示。

1.2.3 澆口與流道設(shè)計

在MoldWizard中，澆口與流道操作可以很方便地創(chuàng)建常見的澆口和流道形式，設(shè)計時可直接利用已有的澆口，也可以自己定義和創(chuàng)建澆口。

UG將澆口和流道當(dāng)作一個零件來管理，可根據(jù)實際情況對澆口的參數(shù)進(jìn)行修改，本設(shè)計采用如圖4所示的流道和澆口形式。

1.2.4 標(biāo)準(zhǔn)件添加

利用標(biāo)準(zhǔn)件功能，選擇標(biāo)準(zhǔn)零件的規(guī)格，包括螺栓、定位環(huán)、澆口套、拉料釘、銷釘、復(fù)位桿等，確定定位點進(jìn)行初步定位，然后測量出具體的尺寸，進(jìn)行移動。添加標(biāo)準(zhǔn)零件后，需要進(jìn)行創(chuàng)建型腔，型腔設(shè)計是MoldWizard分模中一個很方便的功能，利用該功能可以創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)件在模架上的腔體（包括自動創(chuàng)建出螺紋孔等）。模具設(shè)計完成后的總體結(jié)構(gòu)如5所示。

2 模具配作

為了提高加工效率和節(jié)省成本，定模型腔和動模型芯均采用整體嵌入和局部鑲拼相結(jié)合的結(jié)構(gòu)。采用標(biāo)準(zhǔn)化的模架，模具的加工主要是針對動模型芯、定模型腔的加工。模具零件采用數(shù)控銑床、數(shù)控線切割等進(jìn)行加工。

對于模具而言，零件的加工精度固然重要，配作更是決定模具是否成功的重要因素。所謂的配作，就是為了達(dá)到裝配的整體效果，而做的一系列加工、修正和裝配的工作。

為了要使得上、下模具分型面配合齊整，不會錯位。在模具配作之前，要確定一個基準(zhǔn)角，并做上記號。一般來說，模架買來后，都有一個基準(zhǔn)角，如果沒有，需要在磨床上磨出一個基準(zhǔn)角。在型腔鑲塊加工時，也相應(yīng)地加工并標(biāo)記基準(zhǔn)，這樣在裝配時，上下模腔向一個基準(zhǔn)楔進(jìn)，就不會出現(xiàn)錯位現(xiàn)象。

另外為了不要混淆模具部件，避免裝配錯誤，在模架買來后，在部件相同的側(cè)面，敲上鋼印，進(jìn)行編號，方便以后的加工和再裝配。

為了做好配作，需要一些現(xiàn)場的智慧和經(jīng)驗。比如，模具的型腔在銑床加工完后，表面粗糙度沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，會造成脫模難，因而要進(jìn)行手工研磨。需要根據(jù)經(jīng)驗預(yù)留余量，并要巧制工具（螺釘外包沙皮自制一個磨頭）從而保質(zhì)保率地完成工作。

還有就是冷卻水管的布置。設(shè)計圖紙上，沒有考慮動定模鑲塊的橫向緊固，實際制作時，采用兩個楔塊進(jìn)行楔緊。這樣就破壞了原來的冷卻水布置位置。而且原來的冷卻水要在側(cè)面通過模板和鑲塊，據(jù)師傅經(jīng)驗，這樣容易漏水，造成次品?？紤]再三，舍棄看似簡單方便的方案，采用鑲塊底部與模板相通（中間加上密封圈）方案從而避免了此問題。另在鉆深孔時，自制深孔鉆。在整個模具制作過程中，隨時隨處體現(xiàn)師傅的巧思。

最后到注塑機(jī)上進(jìn)行試模，根據(jù)試制注塑件的形狀、尺寸、外觀來判定模具的優(yōu)缺點，進(jìn)行局部配作，使得制品達(dá)到用戶要求。模具調(diào)整一次， 不一定能夠解決所有的問題，有時需要重復(fù)上述過程幾次，直到產(chǎn)品達(dá)到最終的質(zhì)量要求。本產(chǎn)品經(jīng)過了澆口修正等幾次反復(fù)，終于制出了合格的制品。

3 感言及建議

經(jīng)過此模具的設(shè)計、制作和裝配流程，感觸、收獲頗多。總結(jié)起來，主要有以下幾點：（1）面向裝配的設(shè)計尤為重要。在設(shè)計時，沒有考慮到鑲塊的緊固，到制作時，憑師傅經(jīng)驗臨時修改設(shè)計，從而造成冷卻水管等部分重新設(shè)計。如若在設(shè)計時，就能夠?qū)Ρ締挝坏闹圃焖?、工藝特點、制作等全過程有比較全面的認(rèn)識，就可以避免設(shè)計的返工。（2）面向調(diào)試的設(shè)計。模具全部制作完，去調(diào)試，在調(diào)試的過程中，出現(xiàn)了充填不暢等等問題，最后進(jìn)行澆口改造，把以前的直澆口改為斜澆口。而且模具調(diào)試工作繁雜，要求調(diào)試者經(jīng)驗豐富。作者建議，采用模流MOLDFLOW仿真分析，評估設(shè)計，從而在最短時間內(nèi)修改設(shè)計，避免制造后，進(jìn)行修改。（3）經(jīng)驗成文非常重要。在文獻(xiàn)中，很少提到模具裝配中的技巧和經(jīng)驗，但是往往是這些東西，決定了一副模具的制作水平。非常有必要把師傅們的經(jīng)驗和技巧記錄成冊，以備后用。

參考文獻(xiàn)

[1] 黎文峰，苗玉慧.基于UG和Moldflow的熟料模具設(shè)計.常州工學(xué)院學(xué)報，2007.10.20（5）.

[2] 崔鴻斌.手機(jī)注塑模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計.塑料加工，2007（3）.

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關(guān)鍵詞：UG注塑模具設(shè)計；數(shù)控加工；手機(jī)前翻蓋

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.01.210

1 UG注塑模具設(shè)計

1.1 創(chuàng)建塑件三維模型并確定注塑模具的整體結(jié)構(gòu)

首先需要確定注塑模具的整體結(jié)構(gòu)，根據(jù)圖1可知，整個塑件的尺寸適中，但是內(nèi)部的結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，需要很多抽芯機(jī)構(gòu)的組合，為了簡化模具的結(jié)構(gòu)，完善加工和裝配的過程，降低注塑壓力，減少注塑缺陷的產(chǎn)生，采取一模一腔的設(shè)計理念。由于零部件對于頂面和側(cè)面的整體需求很高，需要降低粗糙度，澆注系統(tǒng)的整個流道幾乎可以采取熱流道的形式，分流道的截面是圓形，隧道形式的澆口[1]。

1.2 分模

分模是注射模具設(shè)計過程中十分重要的內(nèi)容，其利用分模面的形式將模具腔的整個體積劃分成動模型芯和定模型腔，分模面就是兩者之間的接觸面。分模面的基礎(chǔ)是分型線，其利用拉伸面和有界面或者其他類型的創(chuàng)建方式來獲取，創(chuàng)建分模面之后其組成變化成很多曲面，需要將其進(jìn)行縫合，形成統(tǒng)一的面[2]。對其區(qū)域進(jìn)行提取，將塑件中的很多面指派到型芯側(cè)或型腔側(cè)，如果面積相加之和和總面積對應(yīng)統(tǒng)一的話，可以采取自動或者分布形式獲取原始的型腔和型芯。

1.3 確定模架和模具標(biāo)準(zhǔn)件

需要針對型芯和型腔的大小來選取適應(yīng)的模架，從系統(tǒng)中西東導(dǎo)入模架，為整個模具的設(shè)計選擇對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)件，其中包含定位環(huán)、拉料桿、垃圾釘?shù)取?/p>

1.4 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計

由于手機(jī)前翻蓋的兩側(cè)邊 和頭部位置包含很多的倒扣結(jié)構(gòu)，為了促使塑件在注塑過程中順利完成脫模，需要采取倒抽芯的結(jié)構(gòu)形式，分析模具的具體尺寸和模具強(qiáng)度，選取斜頂側(cè)抽芯。

1.5 其他結(jié)構(gòu)的設(shè)計

UG建模的另一個重要的方式是采取特征建模的形式，根據(jù)對于整個塑件的質(zhì)量要求來看，整個模具的澆注系統(tǒng)都采取單頭熱流道主流道的形式，圓形的橫截面作為分流道，采取隧道式澆口的形式。為了促進(jìn)加工和裝配的順利完成，需要改造原先的型腔和型芯，將分型面設(shè)計成平面。在整個模具設(shè)計 完成之后，開始針對模具的二位零件圖和 裝配圖進(jìn)行設(shè)計，將原先的三維模型進(jìn)行投影即可。

2 模具材料的選擇及加工

2.1 模具材料的選擇

由于動模型芯整個切削量是很大的，因此其對于表面質(zhì)量的需求不是很高，使用的材料可以選擇瑞典ASSAB公司生產(chǎn)的一勝百8407模具鋼，該材料在出廠之后的整體硬度大概是185HB，材料具有良好的韌性和延展性，且其用于切削的功能優(yōu)良，十分適用于數(shù)控銑床或加工中心進(jìn)行材料的加工。斜頂主要選擇8407，導(dǎo)桿選擇德國生產(chǎn)的GS2510，作為合金鋼，其韌性和耐磨性較高，十分適用于機(jī)械加工[4]。

2.2 模具加工

在模具設(shè)計完成后，模具中包含的多數(shù)零部件，都可以采取數(shù)控銑加工的形式來完成，需要靈活運用UGCAM中多種多樣的加工形式，經(jīng)過加工之后零部件幾乎都可以滿足數(shù)控銑削的基礎(chǔ)要求。針對于模具中水道等十分深的圓形孔加工來看，其可以采取深孔鉆鉆削加工的方式，針對于異形且沒有斜度或者含有一定斜度的通孔來看，可以采取線切割加工的方式。

傳統(tǒng)的注塑模具設(shè)計都是依照設(shè)計者的設(shè)計經(jīng)驗和建模經(jīng)驗來完成，對設(shè)計人員要求非常高，設(shè)計效率低下，且修改難度大。但是采用UG Mold Wizard系統(tǒng)之后，其可以引導(dǎo)設(shè)計人員完成相應(yīng)的設(shè)計，且模具和塑件產(chǎn)品的設(shè)計參數(shù)息息相關(guān)，模具設(shè)計效率提升，容易修改。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔡厚道.基于UG和Moldflow的塑料外殼注塑模具設(shè)計與數(shù)控加工[J].塑料，2015（06）：89-92.

[2]蘇君，趙巖，劉保軍.基于UG數(shù)碼相機(jī)前蓋注塑模具設(shè)計與數(shù)控加工[J].模具技術(shù)，2012（04）：51-54.

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1 前言

制鞋行業(yè)在輕工業(yè)的服裝行業(yè)占有非常大的比重，中國每年生產(chǎn)各種鞋接近60億雙，占世界制鞋總量60%，是世界最大的鞋業(yè)制造基地，也是世界上最大的鞋類出口國，鞋類出口占世界出口總量的53%以上。作為典型的密集勞動密集型行業(yè)，隨著人工成本的增加，數(shù)字化設(shè)計和制造已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用于制鞋行業(yè)。中望3D作為國產(chǎn)優(yōu)秀的CAD/CAM軟件，憑著其特出的三維CAD設(shè)計能力為海內(nèi)外一大批制鞋行業(yè)的客戶提供從設(shè)計到制造端的解決方案，如世界知名的巴西制鞋上市集團(tuán)Grenden，成立于1971年，年產(chǎn)一億四千萬雙鞋，目前使用接近100套的中望3D產(chǎn)品。

那么中望3D如何為制鞋行業(yè)的客戶提供高效的解決方案，并且獲得客戶認(rèn)可的呢？下面我們講介紹中望3D在制鞋行業(yè)中從設(shè)計到加工制造中的應(yīng)用情況。

2 中望3D在制鞋行業(yè)設(shè)計簟的應(yīng)用

作為一款三維的CAD設(shè)計軟件，中望3D擁有獨特的混合建模技術(shù)，非常靈活自由的在實體曲面之間進(jìn)行任意的操作，無論在鞋底還是鞋面的設(shè)計中，都能快速高效的完成設(shè)計工作。

2.1 草圖圖片

首先，中望3D可以通過導(dǎo)入工業(yè)設(shè)計師的草圖圖片，在草圖環(huán)境通過動態(tài)拖拽的方式，設(shè)置長寬高及圖片的透明度，展開主要造型線條的的繪制，從而創(chuàng)建實體或曲面。

2.2 導(dǎo)入客戶鞋楦模型

很多時候我們也會通過接收客戶的鞋楦模型開始設(shè)計，中望3D也可以通過導(dǎo)入客戶的鞋楦模型，也可以調(diào)用集成的鞋楦庫，通過2D草繪或者3D曲線的方式，創(chuàng)建楦體上的投影線，進(jìn)而根據(jù)設(shè)計要求生成不同的鞋面片體。

2.3 生成造型效果

在塑膠類的鞋子中，大量的復(fù)雜細(xì)節(jié)特征，需要在鞋面中體現(xiàn)，而中望3D強(qiáng)大的折彎變形和纏繞功能能夠快速的對簡單的2D造型進(jìn)行各種扭曲變形，生成最終的造型效果，最后能夠通過不同的纏繞命令，根據(jù)設(shè)計要求，把造型貼合鞋面上。這其中非常復(fù)雜的過程，在中望3D中均只需要簡單的命令操作就能完成。

2.4 展開到面

其中還有中望3D的展開到面的功能，可以快速的為皮革類或布料類的鞋面進(jìn)行分片展開，生成2D平面線條進(jìn)行裁剪和下料。

2.5 渲染圖片

來到客戶交互這一環(huán)節(jié)，三維數(shù)字模型完成后，提供客戶逼真的渲染圖片也非常重要，中望3D擁有集成的渲染模塊，可以設(shè)置豐富顏色材質(zhì)和貼圖，創(chuàng)建燈光和場景。如果你對渲染效果有更高的要求，還可以借助中望3D集成的Keyshot接口，直接在模型設(shè)計空間就能跳轉(zhuǎn)到Keyshot的渲染空間，無需導(dǎo)出其它中間格式，非常方便。

隨著中望3D在鞋行業(yè)的推廣應(yīng)用，也有越來越多的國內(nèi)外合作伙伴和客戶基于中望3D的平臺進(jìn)行二次開發(fā)，其中包括鞋楦庫、材質(zhì)庫、鞋帶孔、縫線等等更細(xì)節(jié)的功能都已經(jīng)在中望3D中體現(xiàn)，進(jìn)一步提高了中望3D的設(shè)計效率。（以下為基于中望3D開發(fā)的制鞋插件的截圖）

3 中望3D在制鞋行業(yè)制造端的應(yīng)用

3.1 模具成型

鞋子中存在大量的塑膠或者其它橡塑材料，必須使用模具來成型，中望3D專業(yè)版擁有全流程的塑膠模具設(shè)計模塊，滿足導(dǎo)入產(chǎn)品、多型腔布局、分型及插入模架標(biāo)準(zhǔn)件等設(shè)計要求。

其中在分型上中望3D提供分型線及顏色區(qū)域劃分兩種方法進(jìn)行分模，根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點選擇不同的方法，可以更靈活自由的拆分產(chǎn)品得到型腔和型芯的區(qū)域。

在創(chuàng)建分型面上，中望3D有專業(yè)的設(shè)計工具，通過使用拉伸、掃掠、擴(kuò)大面的方式生成高質(zhì)量的分型曲面：同時對于復(fù)雜的模型，還可以借助平臺豐富的曲面建模功能。

中望3D除了提供標(biāo)準(zhǔn)的模架庫進(jìn)行全3D的模具開發(fā)，還提供其它一系列的標(biāo)準(zhǔn)零件庫如導(dǎo)套導(dǎo)柱、螺釘、銷釘?shù)?；除此以外，在?xì)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計上，還提供滑塊水路澆口流道等集成功能，大大提高模具設(shè)計的效率。為了滿足不同企業(yè)的客制化需求，中望3D允許用戶進(jìn)行模架、標(biāo)準(zhǔn)件的自定義，進(jìn)一步拓展軟件的能力邊界。

3.2 加工策略

作為CAD/CAM一體化的解決方案，在后期的鞋模零件加工中，中望3D提供2軸、3軸以及4、5軸的加工策略，目前在中望3D中擁有超過40中的加工策略，包括高速精密銑削加工，3軸QuickMill加工，可以為編程工程師快速生成安全高效流暢的刀軌。

鞋模零件中，部分細(xì)致的例扣區(qū)域需要3軸加工無法完成，必須使用4、5軸加工，目前中望3D提供平面／側(cè)刃流線銑削，驅(qū)動線及引導(dǎo)面銑削等等多種加工策略。同時實體仿真工具能夠真實模擬刀路運行切削的軌跡，分析鞋模零件的加工殘余量；通過仿真分析，中望3D能夠?qū)崟r檢測到刀具的安全范圍，避免刀具與毛坯、工作臺、夾具等的干涉和碰撞，保證了機(jī)床運行的安全性。