ProENGINEER软件在压铸模具设计及制造过程中应用

大雅

　　我国汽车、摩托车、家电等工业的迅速发展，工业产品的外形在满足性能要求的同时，变得越来越复杂，而这些产品的制造离不开模具，这就要求模具制造行业以最快的速度、最低的成本、最高的质量生产出模具。为了达到上述要求，模具企业只有运用先进的管理手段和CAD/CAM集成制造技术，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。
　　广州型腔模具厂在92年开始应用Pro/ENGINEER软件进行压铸模具的设计及制造，并应用该软件先后完成了国家“八五”重点企业技术攻关课题《大型复杂压铸模的研制开发》及广州市重点科技攻关项目《计算机辅助模具设计、制造及分析的应用研究》等科研开发项目，先后二次引起Pro/ENGINEER软件，应用该软件开发出了摩托车发动机、齿轮箱、汽车离合器壳体、家电等大型复杂压铸模具，完成了一百多套模具的三维造型、模具设计、数控加工编程，取得了巨大的经济效益。
8 N, g6 u/ |' O- V( ?2 M　　下面介绍我们应用Pro/ENGINEER软件进行压铸模具设计及制造一些心得体会。
　　Pro/ENGINEER软件的集成制造技术
0 d9 m, O7 r% z　　模具CAD/CAE/CAM系统的集成关键是建立单一的图形数据库、在CAD、CAE、CAM，各单元之间实现数据的自动传递与转换，使CAM、CAE阶段完全吸收CAD阶段的三维图形，减少中间建模的时间和误差；借助计算机对模具性能、模具结构、加工精度、金属液体在模具中的流动情况及模具工作过程中的温度分布情况等进行反复修改和优化，将问题发现于正式生产前，大大缩短制模具时间，提高模具加工精度。
6 s/ T0 v% X5 t6 r　　Pro/ENGINEER软件采用面向对象的统一数据库和参数化造型技术，具备概念设计、基础设计和详细设计的功能，为模具的集成制造提供了优良的平台。
" c$ t, C" y8 S4 U+ }5 R+ U　　Pro/ENGINEER的并行工程技术在模具中应用
+ A+ R+ D3 s; A; ]　　模具是面向定单式的生产方式，属于单性生产，制造过程复杂，要求交货时间短。如果利用CAD、CAM单元技术制造模具，制造精度低、周期长，为了解决上述难题，我们将并行工程技术引入到模具制造过程中。
　　所谓并行工程是设计工程师在进行产品三维零件设计时就考虑模具的成型工艺、影响模具寿命的因素，并进行校对、检查，预先发现设计过程的错误。在初步确立产品的三维模型后，设计、制造及辅助分析部门的多位工程师同时进行模具结构设计、工程详图设计、模具性能辅助分析及数控机床加工指令的编程，而且每一个工程师对产品所做的修改可自动反映到其他工程师那里，大大缩短设计、数控编程的时间。
　　在实际生产过程中，应用Pro/ENGINEER软件，我们将原来模具结构设计→模具型腔、型芯二维设计→工艺准备→模具型腔、型芯设计三维造型→数控加工指令编程→数控加工的串行工艺路线改为由不同的工程师同时进行设计、工艺准备的并行路线，不但提高了模具的制造精度，而且能缩短设计、数控编程时间达40%以上。
　　要实施并行工程关键要实现零件三维图形数据共享，使每个工程师使用的图形数据是绝对相同，并使每个工程师所做的修改自动反映到其他有关的工程师那里，保证数据的唯一性和可靠性。Pro/ENGINEER软件具有的单一数据库、参数化实体特征造型技术为实现并行工程提供了可靠的技术保证。
: e7 R0 {0 [7 n" M" x　　Pro/ENGINEER软件的使用技巧建立适合自己的运行环境
　　在Pro/ENGINEER软件中通过建立合适的config.pro文件，可以建立标准的Pro/ENGINEER软件运行环境和非常个性化的运行环境，以提高使用效率，尤其是合理的使用mapkey，建立指令组合可减少选择菜单的时间。
9 K( m) k& x0 t+ H! u1 y　　如使零件上色(shade)，只要在config.pro文件中加入mapkey＄F4#VIEW；#VIEW；#COSMETIC；#SHADE；#DISPLAY；#DONE-RETURN；按F4刍就能完成上色的指令，减少选菜单的时间，提高使用效率。从此类推可完成任意指令的组合。
5 e% |9 D9 C! o3 Z* a　　注意：pro/E/text目录下config.pro在启动pro/E自动调入，统管整个运行环境，工作目录下config.pro只对本目录。
　　建立标准零件库
- Y4 t* g' E& i; ~* N　　利用Pro/ENGINEER软件的参数化功能或指令编程技术，建立本单位常用的标准零件库，减少重复建模时间，提高设计效率。
/ g# ^! F$ ^, t- G9 K　　注意精度(Accuracy)的设置在模具设计时产生的种种问题可以通过提高精度(给一个较小的Accuracy数值)来解决。
: l2 F# Y$ f$ ]+ i- v( v　　在实体建模时有些有Geom Check的特征也可通过提高精度来解决。但精度越高，Regeneration零件的时间会越长。
　　倒角的技巧
; Z, B# J$ @9 o" u. G1 `+ W0 h! c　　⑴倒角应在拔模斜度完成后才进行，若先完成倒角，之后与倒角关联的曲面可能无法完成拔模具斜度的设计。
, N; c! X& g; j7 d　　⑵在进行某些实体倒角时，倒角面可在屏幕显示，但无法完成倒角，这时将Attachment Type的选项中选择Make Surface可产生倒角曲面，在将产生倒角曲面相合并(Merge),用合并后产生的曲面切(Cut out)实体就可生成所需的实体。
　　注意Geom Check的提示，在造型阶段应尽量消除有Geom Check的特征，否则在模具设计和加工时可能会有问题。
. G) T' U5 {4 c0 Y8 P　　合理使用曲面同实体的混合造型技术
6 G$ G; D7 N, y0 T　　有些造型是无法用单一实体特征完成的，可用曲面造型技术完成有关的造型，在用Protrusion中的Use Quit指令将曲面转换成实体，或用Cut中的Use Quit指令在实体中切出曲面的形状。
　　模具设计
　　⑴使用拔模斜度检查(Info→Srf Analysis→Draft Check)功能可检查模具有无倒扣。
　　⑵建立分型面时若要实用实体表面，应尽量Copy→Suef&bnd，一次完成所需的曲面，不要用copy→Indiv surfs的方式拷贝曲面，再将曲面合并(Merge)成所需曲面的方式。
　　单位转换的技巧
　　在有些情况下将单位为英寸的文件转换成单位为毫米的文件时，用Seu up→Units→Length菜单下Same Size指令时不能完成转换，这时应选用Same Dims完成转换，再用Set up→Shrinkage指令用计算缩水的方法将零件放大25.4倍，完成英寸到毫米的转换。
* m# V0 P4 t$ P/ K/ G/ S+ m5 q　　零件的数控加工指令编程
　　⑴建立加工刀具及加工参数库
: `( R) U2 v; \　　建立本单位常用刀具及加工参数库在进行数控加工指令编程时直接从数据库中提取有关的刀具及加工参数可大大缩短编程时间。
　　⑵在曲面加工时尽量使用Mill Molding指令方便选择加工曲面，提高加工效率。
8 i* A/ c: e/ O( ]( v  d　　⑶适当调整Cut_angle的数值，有时能消除过切现象。
　　⑷设定加工参数时将Circ_interpolation中的可选项选为Point＿only，将加工数据用直接方式输出，将园弧加工转化成直线加工，能消除数控加工园弧的错误。
# d# S4 @4 q& T* f) s　　⑸合理使用材料移出(Material removal)指令，能给加工仿真提供更多的方便及提高速度。
: v& \# o: h* m- S　　快速生成电极三维图的方法
; b4 |" y( Y7 q' l$ g　　⑴利用装配中cut out功能可非常快的产生型腔、型芯的整体电极图。
　　⑵利用整体电极图形用cut的功能可产生局部电极图。
6 u$ ~0 e$ M% b% f- d& F6 ?　　电极加工时火花位(放电间隙)的处理方法
　　⑴用球形及倒角刀具加工，可直接在加工参数(Stock allow)中给定负余量。
# W2 ?: r5 O! s* ?% n' I7 d  e$ W* z　　⑵使用直柄(Flat Endmill)时给定一个大于火花位置的倒角就可解决。
$ @9 ?( w2 J, x% ?　　以上是我们使用Pro/Engineer软件的一些心得体会，通过交流及探讨使用心得，将可以扩大用户一致的得益。
文章关键词： 压铸模 设计