基于Pro/E的模具CAD/CAM

    Pro/E是全方位的面向3D产品开发的集成化软件，自1988年问世以来，凭借着其强大的3D功能，已成为当今最普及的CAD/CAM软件之一。Pro/E软件集零件设计、产品装配、模具设计、NC加工、钣金件设计、铸造件设计、自动测量、机构仿真、应力分析和产品数据库管理等功能于一体，在机械、电子、汽车、航天、模具、工业没计等行业得到了广泛应用?。本文以一爪盘模具的设计与制造为例，介绍应用Pro/E软件进行模具设计与数控加工的过程和方法。
   
    l Pro/E模具CAD/CAM系统
    1．1 Pro/MOLDESIGN模块
    Pro/MOLDESIGN模块是Pro/E中的模具设计模块，它主要提供在Pro/E内模拟模具设计工艺时使用的工具。利用此模块，用户可以创建、修改和分析模具元件或组件。同时，利用系统的参数化特性，在设计模型变化时对它们进行快速更新。
    1．2 Pro/MANUFACTURING模块
    Pro/MANUFACTURING模块可以生成生产过程规划、数控加工程序、模拟刀具运动轨迹，以及根据用户设定的生产过程规划做出时间及价格成本估计。Pro/E容许用户采用参数化的方法去定义数值控制(NC)刀具路径，并使用后处理产生数控机床能识别的代码。该模块可以进行Milling(铣削加工)、Turning(车削加工)、Drilling(钻床加工)以及线切割等机床的自动编程操作。
    1．3 Pro/E模具CAD/CAM的一般流程
    应用Pro/E系统的CAD功能，可以完成产品的模型没计及相应的模具设计；应用系统的CAM功能提供的铣削加工、车削加工、线切割等加工方式，可以完成模具的加工。Pro/E模具设汁与加工的一般流程为：①设计生成产品三维模型；②由产品模型生成凹凸模；③没计模架；④生成凹凸模的刀具轨迹；④仿真加工；⑥进行后置处理生成NC程序。
   
    2 Pro/E模具CAD
    2．1 Pro/E模具设计的基本流程在模具模式中进行模具没计的基本流程如下：
    (1)创建模具模型。模具模型包括参照模型和工件两部分。可以直接在模具模式中创建参照模型和工件，还可以在零件模式中创建，再将其装配到模具模式中。
    (2)拔模检测和厚度检测。塑件或铸件上必须有适当拔模斜度，才能从模具中顺利脱出。在进行模具设计前，应根据开模方向对参照零件进行拔模检测，并对参考零件上的各部位进行厚度检测。
    (3)创建收缩率。由于塑件或铸件在冷却和固化时会产生收缩，所以必须增加参照零件的尺寸。在一般情况下应该创建各方向同性的比例收缩率或收缩系数。
    (4)创建分型曲面或体积块。分型曲面是一种曲面特征，主要用来分割工件。体积块是没有质量的封闭曲面面组，也可以用来分割工件。
    (5)分割工件。利用创建的分型曲面或体积块将工件分割成为单独的体积块。
    (6)创建模具元件。模具元件主要采用抽取模具体积块的方法来创建，还可以直接在模具模式中创建模具元件。
    (7)创建浇注系统、顶出系统和冷却系统。可以利用组件特征来创建浇注系统、顶出系统和冷却系统。创建浇注系统是模具设计中的重要环节，应该综合考虑各方面的因素来创建浇注系统。
    (8)生成塑件或铸件。可模拟生成—个塑件或铸件，用来检查模具设计的正确性。系统将根据减去提取部分后工件中剩余体积块来自动创建铸件。
    (9)仿真开模。可以定义打开模具的步骤，并对每一步进行是否与静态零件相干涉的检测。
    (10)创建其他部件。通过前面的步骤，创建出了模具的型腔部分。而对于模具的其他部件(如模架、滑块等)，可以在模具模式中直接创建，还可以在组件模式中创建041。
   
   
    2．2 Pro／E模具CAD实例
    以一爪盘模具设计流程为例，模型如图l所示。
    (1)新建模具设计文件。新建名称为zhuapan mold的模具设计文件。
    (2)创建模具模型。装配参照模型，单击“自动工件”按钮，自动创建工件。
    (3)创建收缩率。选择按比例收缩，收缩值为“0．005”。
    (4)创建分型曲面或体积块。使用复制加延伸的方法创建分型曲面，创建的分型曲面如图2所示。
   

    (5)分割工件。利用(2)中创建的分型曲面将工件分割成为单独的体积块MOLD_VOL_1．PRT和MOLD_VOL_2．PRT。
    (6)创建模具元件。抽取体积块MOLD VOL 1．PRT和MOLD VOL 2．PRT，创建模具元件。
    (7)生成铸件。单击"铸模"命令，创建名称为"molding"的铸模。
    (8)仿真开模。模具开模如图3所示。要完成一整套模具的设汁，还要加上浇注系统、顶出系统、冷却系统和一些其他部件(如模架、滑块等)。
   

    分页3 Pro/E模具CAM
    3．1 Pro/E数控加工流程
    Pro/E中的Pro/NC模块是一个功能强大的加工制造模块，包括数控铣床、数控车床、数控线切割、加工中心等，具有广泛的应用范围。其操作流程与实际加工的思维逻辑相似，如图4所示。加工的流程为：首先建立零件模型和毛坯模型；然后建立制造模型，分析待加工表面；根据毛坯形状以及待加工表面的儿何形态，来选取机床没备和加工所需的夹具，这便是加工环境参数的设置；加工环境设置完成后，便可进行加工工序的具体定义，此时应选取一种合适的走刀方式，然后系统便可自动生成所需的刀具轨迹。此时生成的仅仅是刀位数据，还不是NC码的数控加工程序，要想生成驱动机床的数控程序，还必须对其进行后置处理，后置处理时应根据所使用机床的数控系统，选取对应的后置处理器，此时系统便可自动生成所需的数控加工程序；通过相应的接口技术将此程序传递给数控机床，便可实现预定的加工操作。
    
   

    3．2 Pro/E模具CAM实例
    以图3中爪盘模具凸模MOLD_VOL_1．PRT的加工过程为例。
    (1)新建制造文件。新建名称为zhuapan_milling的制造文件。
    (2)创建制造模型。选择图3中的，b模作为参考模型进行装配，使用拉伸的方法创建工件。
    (3)制造设置。选择3轴铣削加工；退刀面设置选择"沿Z轴"，深度为3；加工公差为0．01 mm。
    (4)加工方法设置。刀具和加工参数的设置如图5所示。
    (5)演示刀具路径和观察加工仿真。刀具行走路线和加工结果如图6所示。
    (6)加工后期处理。选择"CL数据"选项，创建后缀名为"*．ncl"的刀位数据文件，然后将CL数据文件转化为后缀名为"*.tap"的MCD后置处理文件，即NC程序。

    
    4结束语
    Pro/E通过一种独特的、参数化的以及面向零件的3D实体模型设计制造技术，彻底改变了传统的设计理念。Pro/E将设汁、制造、装配以及生产管理融为一体，提高了没计与制造水平，符合现代设计与制造技术的发展趋势。在模具设计与制造过程中，Pro/E可以实现从产品造型、模具设计、注射模拟到模具制造过程的一体化，将问题发现于正式生产前，大大缩短了产品开发的周期，提高了模具的加工精度，降低了模具设汁与制造的成本，为企业创造了良好的经济效益。