使用ProENGINEER進行注塑模具設計數控畢業(yè)論文

《使用ProENGINEER進行注塑模具設計數控畢業(yè)論文》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《使用ProENGINEER進行注塑模具設計數控畢業(yè)論文（35頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、目錄第 1 章 PRO ENGINEER 的安裝.11.1 PRO ENGINEER 的安裝環(huán)境.11.1.1用 D-tool，酒精之類的虛擬光驅虛擬 CD1.11.1.2 解壓 Crack.rar.21.1.3 設置簡體中文環(huán)境.21.2 PRO ENGINEER 的正確安裝.3第 2 章 使用 PRO/ENGINEER 進行注塑模具設計.72.1 設計過程.72.2 模具型腔和型芯的設計.82.3 模具零件的加工 .102.4 其他功能.112.5 結束語.11第 3 章 PRO/E 在熱復合模設計的應用 .133.1 前言 .133.2 PRO/ENGINEER 的模具設計方案.143.

2、2.1 基于專家系統(tǒng)的模具設計.143.2.2 模具設計流程.153.2.3 熱復合模設計實例.163.3 小結.18第 4 章 我國沖壓模具企業(yè)技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.194.1 現(xiàn)狀 .194.2 未來沖壓模具制造技術發(fā)展趨勢 .20第 5 章 PRO/ENGINEER 的數控加工編程.225.1 數控編程功能簡介 .225.2 數控編程流程 .225.3 數控編程實例.23第 6 章 基于 PRO/ENGINEER 的虛擬裝配技術研究.256.1 引言.256.2 虛擬裝配基本設計思想及內涵.266.2.1 以設計為中心的虛擬裝配.266.2.2 面向裝配的設計（DFA）.276.2.3 與

3、 Master Model 相關的可制造性設計和可裝配性設計.276.3 以過程控制為中心的虛擬裝配 .276.3.1 實現(xiàn)對產品總體設計進程的控制.286.3.2 過程控制管理.286.4 仿真為中心的虛擬裝配.296.4.1 優(yōu)化裝配過程.296.4.2 可裝配性評價.296.5 應用研究.296.5.1 基礎應用環(huán)境.296.5.2 焊接小車部件級產品實施方法及途徑.306.6 結束語.32參考文獻.33 第 1 章 Pro ENGINEER 的安裝1第 1 章 Pro ENGINEER 的安裝1.1 Pro ENGINEER 的安裝環(huán)境 進行 Pro ENGINEER 的安裝，需要有一

4、定的安裝條件，本節(jié)主要講述其安裝環(huán)境及如何安裝。1.1.1 用 D-tool，酒精之類的虛擬光驅虛擬 CD1記下硬件 ID（每臺電腦不一樣） 第 1 章 Pro ENGINEER 的安裝21.1.2 解壓 Crack.rar在不編輯不改變 lic.dat 前運行 keygen 一次產生一次 license.dat；然后用記事本編輯 lic.dat。把所有的 HostID 換成自己電腦的如： HOSTID=PTC_HOSTID=11-22-33-44-55-66 改成 HOSTID=PTC_HOSTID=00-0E-A6-40-EF-4C只改 HOSTID=PTC_HOSTID=后面至 SUPE

5、RSEDE 或 之前的字符串段（建議有 Word 的同志用 Word 打開然后替換，否則太累了）然后保存文件。之后再一次運行 Keygen 產生新的 license.dat，這個文件在下一具體安裝步驟時要求選擇注冊文件時將被選中。(注意形成的 license.dat 必須有如下一行：INCREMENT PROE_200 ptc_d 25.0 01-jan-0 uncounted CD9017257C9207469A86 其中 CD9017257C9207469A86 未必一字不差，視每臺電腦不同而不同，但必須是在每次運行 keygen 后得出來的 license.dat 的這一行這一串字符穩(wěn)定

6、下來不變才算成功，否則的話不斷運行 keygen 多次直到字符串穩(wěn)定下來為止。)1.1.3 設置簡體中文環(huán)境右鍵點擊我的電腦-屬性-高級-環(huán)境變量新建，設置簡體中文變量值（如圖變量名 lang，變量值 chs） ，確定退出。這樣安裝過程會正確顯示簡體中文，安裝后軟件運行也會顯示簡體中文。 第 1 章 Pro ENGINEER 的安裝31.2 Pro ENGINEER 的正確安裝安裝時要求許可證時選第三個許可證文件 第 1 章 Pro ENGINEER 的安裝4用第二步生成的 license.dat 第 1 章 Pro ENGINEER 的安裝5然后就 OK 了安裝時不要選擇 FLEXlm 來安

7、裝而直接選擇 Pro/Engineer 來安裝。添加 FLEXlm，在“指定許可證服務器”時選擇第三項即“l(fā)ocked license file(no server running)”并瀏覽到生成的注冊文件 licens.dat。要安裝的其他功能模塊必須在 Option 那里選擇，如塑料顧問、機械分析模具制造與 NC，并且要指定其他模塊的安裝路徑，在出現(xiàn)“選擇要執(zhí)行的可選配置步驟”時選擇附“加許可證配置” 、 “配置其他產品的互用性”及“幫助文件搜索路徑”和“OLE 設置” 。各模塊的路徑選擇如下(假設是安裝在默認的目錄 X:Program Files下)：Mechanica 指定在 X:Pr

8、ogram FilesmechWildfire 2.0，幫助文件指定在 第 1 章 Pro ENGINEER 的安裝6x:Program FilesproeWildfire 2.0help(但必須有第三張碟才能安裝幫助文件)，圖庫文件指定在 x:Program FilesproeWildfire 2.0graphic-library。 第 2 章 使用 Pro/ENGINEER 進行注塑模具設計7第 2 章 使用 Pro/ENGINEER 進行注塑模具設計在注塑產品的開發(fā)過程中，模具的設計和制造決定了塑料件的最終質量和成本。本章以某注塑模具的設計為例，介紹了 Pro/ENGINEER 的特點以

9、及在注塑模具設計中的應用，為高質量模具的設計和制造提供了一條途徑。Pro/ENGINEER 是美國 PTC 公司出品的 CAD/CAM 軟件，它以參數化設計的觀念聞名于世，為傳統(tǒng)機械設計與制造帶來了巨大的便利。Pro/ENGINEER 提供的參數化設計具有 3D 實體造型、單一資料庫以及以特征為設計單位等特點，因此通過使用它設計者可以隨時計算出產品的體積、面積、質心、重量和慣性矩等數據，并且不論在 3D 或 2D 圖形上作尺寸修改，其相關的 2D 或 3D 實體模型及裝配、制造等也自動修改。由于 Pro/ENGINEER 在設計中導入了制造的概念，設計人員可隨時對特征作合理、不違反幾何的順序調

10、整、插入、刪除和重新定義等修正操作。2.1 設計過程典型的注塑模設計過程在 Pro/ENGINEER 環(huán)境下，注塑模設計過程包含以下步驟： (1)創(chuàng)建塑料件模型（也稱為三維造型） ； (2)創(chuàng)建毛坯，用來定義所有模具元件的體積； (3)根據不同的收縮率、脫模斜度和塑件模型構建型腔、型芯的特征和尺寸； (4)加入模具裝配特征形成澆注系統(tǒng)，定義分模面及模塊； (5)定義模具開啟的步驟及檢查干涉； (6)依需要裝配模座，完成冷卻系統(tǒng)設計； 第 2 章 使用 Pro/ENGINEER 進行注塑模具設計8 (7)完成所有零件的零件圖；(8)根據加工需要，生成零件的 NC 代碼。2.2 模具型腔和型芯的設

11、計 在設計過程中，首先通過對塑料件模型的不同部位尺寸設定收縮率、構建設計模型、產生型腔及型芯特征尺寸，然后使設計模型與型腔或型芯毛坯重疊，經過一系列面的生成、延伸及融合等操作形成分模面，最后從毛坯中挖去設計模型，并從分模面切割產生型腔和型芯，如圖 1、圖 2 和圖 3 所示。 圖 1 塑件產品 第 2 章 使用 Pro/ENGINEER 進行注塑模具設計9 圖 2 凹模 圖 3 凸模分型面的建立是最復雜而又最關鍵的部分，其中復制實體表面是通常使用的命令。在復制實體表面時，應盡量采用 CopySurf&bnd 的方式，通過選擇種子面與邊界面一次選定所需的曲面，而不要使用 CopyIndivsur

12、fs 拷貝曲面，再將曲面合并成所需曲面的方式，因為這樣做不僅速度慢，而且容易造成曲 第 2 章 使用 Pro/ENGINEER 進行注塑模具設計10面丟失，不能完整選定實體表面。 通過上述方法產生的型腔或型芯是整體式的。考慮到制造工藝，還可通過面對體的操作進一步分解型腔或型芯使整體式變?yōu)殍倝K嵌入式。模具設計完成后，使用拔模斜度檢查功能可檢查模具有無倒扣現(xiàn)象產生。如有倒扣，說明該件無法脫模，必須進行修改。2.3 模具零件的加工在 Pro/ENGINEER 的 NC 模塊下，根據加工需要，可生成數控車削、數控銑削及電火花線切割的 NC 代碼，具體過程如圖 4 所示。 圖 4 模具零件加工流程 第

13、2 章 使用 Pro/ENGINEER 進行注塑模具設計112.4 其他功能Pro/ENGINEER 具有強大的接口功能，能通過 IGES、STL、SET、STEP 等格式與其他 CAD/CAE/CAM 軟件實現(xiàn)數據文件的交換。在塑料產品開發(fā)中，通常利用這個接口與 C-MOLD、MOLDFLOW、Z-MOLD 等軟件相連，利用它們的分析模塊，對 Pro/ENGINEER 中的造型進行分析，以確定模具的結構及注塑工藝。 Pro/ENGINEER 提供的 Pro/PROGRAM 是零件與裝配自動化設計的一個重要工具，用戶可經由非常簡單的高級語言來控制零件特征的出現(xiàn)與否、尺寸的大小與零部件的出現(xiàn)與否

14、、零部件的簡易顯示或完全顯示以及零部件的數量等。當零件或裝配件的 Pro/PROGRAM 設計完成后，讀取此零件或裝配件時，其各種變化情況即可利用交互方式得到不同的幾何形狀，達到產品設計要求。 利用 Pro/ENGINEER 還可以方便地建立零件庫。在注塑模設計中所需的通用件和標準件都可根據用戶的要求建立，同時用戶所設計的每副模具都可作為模具庫的組成部分，以供后續(xù)模具設計應用。2.5 結束語 Pro/ENGINEER 提供的設計理念將設計、制造、裝配以及生產管理融為一體，賦予“設計”完整的概念。它提供的強大功能尤其是曲面造型和模具設計功能為工程技術人員和生產管理人員在短期內完成高質量的產品開發(fā)

15、提供了強有力的工具。 此外，將并行工程技術引入 P r o /ENGINEER 的模具設計中，可以由傳統(tǒng)的模具設計與制造工藝路線（即模具結構設計模具型腔、型芯二維設計工藝準備模具型腔、型芯三維造型數控加工指令編程數控加工） ，改變?yōu)橛刹煌墓こ處熗瑫r進行設計、工藝準備的并行路線，不但提高了模具 第 2 章 使用 Pro/ENGINEER 進行注塑模具設計12的制造精度，而且能縮短設計、數控編程時間達 40%以上。設計工程師在進行產品三維零件設計時就考慮模具的成型工藝和影響模具壽命的因素，并進行校對、檢查，預先發(fā)現(xiàn)設計過程的錯誤。在初步確立產品的三維模型后，設計、制造及輔助分析部門的多位工程師可

16、同時進行模具結構設計、工程圖設計、模具性能輔助分析及數控機床加工指令的編程等工作，而且每一個工程師對產品所做的修改可自動反映到其他工程師那里，大大縮短了設計、數控編程的時間。另外，Pro/ENGINEER 軟件具有的單一數據庫、參數化實體特征造型技術為實現(xiàn)并行工程提供了可靠的技術保證。 第 3 章 Pro/E 在熱復合模設計的應用13第 3 章 Pro/E 在熱復合模設計的應用本章講述了利用 Pro/ENGINEER 進行玻璃鋼產品的模具設計及其數控編程的流程，以實例的形式說明了利用 Pro/ENGINEER 軟件的參數化特征造型和共享數據庫的特性在模具設計和數控編程中的優(yōu)點，為讀者從事產品三

17、維設計、模具設計與數控編程的高效應用提供了參考借鑒作用。3.1 前言模具工業(yè)是國民經濟的支柱產業(yè)，在汽車、機械、電子、航空航天等行業(yè)的 50以上產品依賴于模具的生產。模具作為工業(yè)產品生產的基礎工藝裝備，其設計周期、生產效率和質量直接影響著產品生產的進度、成本和質量。因此，提高模具和工裝的設計質量和生產效率對于企業(yè)的經濟效益有著直接重要的現(xiàn)實意義。隨著橡膠、塑料、玻璃鋼等非金屬及復合材料在工業(yè)產品中所占的比例越來越大，提高非金屬復合材料產品的質量和應用范圍在很大程度上與模具的設計有著密切的關系。 Pro/ENGINEER 作為參數化 CAD/CAM 軟件系統(tǒng)的代表，實現(xiàn)了產品零件組件從概念設計到

18、制造全過程的設計制造一體化，提供了以參數化特征實體造型為基礎、部件間的關聯(lián)設計、共享數據庫和專家系統(tǒng)知識等技術，是集產品設計、分析和制造一體化的 CAD/CAE/CAM 軟件平臺。它使產品CAD/CAE/CAM 各單元系統(tǒng)之間實現(xiàn)了數據的自動傳遞與無縫轉換和集成，在CAE、CAM 系統(tǒng)順利接受 CAD 系統(tǒng)建立的三維模型，基于統(tǒng)一數據庫基礎上同步更新。同時，它保證產品設計、模具設計、產品及模具的數控加工的刀具軌跡及 NC 加工代碼數據自動更新，避免了重復產品設計建模和 NC 數控編程的工作，實現(xiàn)了 CAD/CAE/CAM 數據的全相關性設計。 第 3 章 Pro/E 在熱復合模設計的應用14P

19、ro/ENGINEER 提供的基于專家系統(tǒng)的模具設計功能和高效的數控編程功能，其與產品和制造工藝全相關的模具設計方法克服了傳統(tǒng)模具設計模式的缺點，通過模具檢測、自動分模、模擬開模和數控加工仿真的三維動態(tài)顯示等設計制造與視頻技術結合等手段，使設計更加生動活潑地展現(xiàn)在人們面前。它極大地提高了產品設計與生產的效率，保證產品生產進度和質量的同時解放了產品設計及工藝人員的勞動生產力。系統(tǒng)還提供各種數據接口，如IGES、STL、DXF、STEP 等，使用戶可直接讀取 UG、Catia 等 CAD/CAM 系統(tǒng)的數據模型。3.2 Pro/ENGINEER 的模具設計方案3.2.1 基于專家系統(tǒng)的模具設計 利

20、用 Pro/ENGINEER 軟件提供的強大的三維造型功能，設計者可快速完成產品的創(chuàng)建與修改。利用 Pro/MoldDesign、Pro/Casting、Pro/Die 等基于專家系統(tǒng)模具設計功能可快速完成分模、模具型腔及型芯的自動生成，標準模架零部件和組件的調用等相關內容，最終完成注塑模、鑄造模、沖壓模的設計。其模具設計專家系統(tǒng)建立在產品設計與制造工藝流程相結合的基礎之上，如鑄造、注塑成型中的澆口、流道、凸凹模間隙設計、模具分型面的設計、零件厚度與拔模檢測等制造工藝經驗進行了吸收和應用。利用Pro/Plastic Advisor 對模具的性能、模具結構、注塑件在成型過程中的溫度場的有限元傳熱

21、分析和流道分析。 Pro/MoldDesign 與 Pro/Casting 模塊在注塑鑄造成型模具設計過程中提供了以下系列功能。 （1）分析設計零件是否可塑，對問題區(qū)域進行檢驗和修復。 （2）零件材料、幾何模型和模具設計相對應的收縮間隙設計。 （3）進行模具凸凹模分型面的設計。 第 3 章 Pro/E 在熱復合模設計的應用15（4）模具凸凹模型芯型腔、澆口流道的設計。 （5）模具開模模擬及厚度、拔模、干涉等檢測。 （6）標準模架零部件組件調用及脫模機構的設計。 （7）模具的單型腔模和多型腔模設計。 （8）產品、凸凹模型芯、型腔的模具全相關性設計。 （9）注塑模擬流動、傳熱及成型分析。3.2.2

22、 模具設計流程 利用 Pro/ENGINEER 進行模具設計的流程如圖 1 所示。首先將設計好的產品零件和依標準模架設計的模具毛坯零件進行裝配，設置好正確的拔模方向，進行拔模和厚度檢測，設定產品收縮率與凸凹模間隙；然后，進行模具分型面的設計與凸凹模的分割，再進行開模模擬和干涉檢測；待凸凹模抽取成功后進行澆口流道及脫模機構、標準模架及組件的裝配設計；最后，將所有的設計成品轉入生產部門進行零部件的選取與加工制造。由此可知，它將企業(yè)的產品設計、工藝設計、模具設計和數控加工編程集成在一起，提高了產品、模具、工藝設計及數控編程的效率。 第 3 章 Pro/E 在熱復合模設計的應用16 圖 1 模具設計工

23、作流程3.2.3 熱復合模設計實例 玻璃鋼產品的加工制造常用的有纏繞成型、模壓成型、層壓成型和拉擠成型等工藝手段。玻璃鋼熱復合模的模壓成型是根據熱固性玻璃鋼復合材料產品的成型特點，通過一定的配料和填料工藝，在壓力機上經一定溫度、壓力和時間的共同作用下加熱、固化、冷卻模壓成型的。玻璃鋼熱復合模設計的特點是其模具分型面的設計、凸凹模設計與注塑模或鑄造模相似，但沒有澆口和流道，其脫模機構相對簡單，模具設計的主要部分集中在凸凹模型芯和型腔的設計上。 傳統(tǒng)的熱復合模具設計方式是首先進行工藝性分析、標準模架的選取，然后進行凸凹模、脫模機構及相關部件的二維繪圖設計。這種模具設計手段 第 3 章 Pro/E

24、在熱復合模設計的應用17效率低，不易檢查設計中的錯誤，且模具設計質量很大程度上依賴于設計人員的經驗。當二維繪圖完成后，進行數控加工編程時需要重新進行三維造型。且當試模完成后模具設計需要更改時，又要進行二維繪圖、三維造型和數控編程等大量重復的勞動，尤其是在凸凹模的型芯型腔設計與后續(xù)數控加工編程時，繪圖和檢測的工作量極大。利用 Pro/ENGINEER 基于專家系統(tǒng)的模具設計功能模塊，直接根據產品進行模具分型面設計、凸凹模設計、干涉檢測、開模模擬和模具裝配等，將凸凹模設計一次完成，避免了模具設計人員因經驗不足引起的錯誤。同時，將模具設計完成后得到的凸凹模直接轉入后續(xù) NC加工模塊進行數控加工編程，

25、且當產品和模具需要修改時，凸凹模及數控加工的刀具軌跡隨著設計更改而全部自動更新，提高了模具設計和數控編程的效率和質量。整個設計過程都是在集成的環(huán)境下完成的。 圖 2 為利用 Pro/MoldDesign 模塊進行某玻璃鋼產品及其模具的凸凹模設計實例，圖中（b）為設計時的分型面及拔模方向。整個凸凹模的設計完全根據產品模型進行分模設計，開模同時將凸凹模一次設計完成，較采用傳統(tǒng)的二維設計大幅度提高了設計的效率，縮短了模具設計制造周期。 圖 2 熱復合模設計實例 (a) 產品圖 (b) 分型面 (c) 凹模 (d) 凸模 第 3 章 Pro/E 在熱復合模設計的應用183.3 小結本文以玻璃鋼熱復合模

26、的模具設計和數控編程的應用為例，講述了在Pro/ENGINEER 軟件平臺上，利用系統(tǒng)的參數化驅動特征造型設計和共享數據庫的動態(tài)關聯(lián)設計、基于專家系統(tǒng)的模具設計和數控加工編程等技術，系統(tǒng)介紹了模具設計與數控編程的流程，在克服 2D 模具設計的缺點的同時提高了模具設計開發(fā)的成功經驗和成功率。在 NC 加工編程環(huán)境下，對抽出的凸凹模模型直接進行數控編程，大大減少了編程時的建模工作量，提高設計資源的可重復利用率，減少了設計與數控編程中的錯誤率，真正意義上實現(xiàn)了產品的全相關性設計與制造一體化。在實際應用中，可擴展到以空間型面定位的專用工裝夾具的設計與數控編程，可以快速高效地進行專用夾具的設計與數控編程

27、加工，為提高Pro/ENGINEER 的軟件應用水平和擴大其應用范圍提供了借鑒作用。CAD/CAM一體化是解決產品設計、數控加工編程高效率高質量的主要途徑之一，也是當今機械工程應用領域的發(fā)展方向，CAD/CAM 一體化的實現(xiàn)對于提高制造企業(yè)的競爭實力和經濟效益有著重要的意義。 第 4 章 我國沖壓模具企業(yè)技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢19第 4 章 我國沖壓模具企業(yè)技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢4.1 現(xiàn)狀改革開放以來，隨著國民經濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以 15%左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了

28、快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經越來越認識到產品質量、成本和新產品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎的要素之一，模具制造技術現(xiàn)已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并在很大程度上決定企業(yè)的生存空間。以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術已取得很大進步，東風汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機構和大專院校開展模具技術的研究

29、和開發(fā)。經過多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技術方面取得了顯著進步；在提高模具質量和縮短模具設計制造周期等方面做出了貢獻。例如，吉林大學汽車覆蓋件成型技術所獨立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析 KMAS 軟件，華中理工大學模具技術國家重點實驗室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級進模 CAD/CAE/CAM 軟件，上海交通大學模具 CAD 國家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模 CAD 軟件等在國內模具行業(yè)擁有不少的用戶。 第 4 章 我國沖壓模具企業(yè)技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢20雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距

30、。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM 技術的普及率不高；許多先進的模具技術應用不夠廣泛等等，致使相當一部分大型、精密、復雜和長壽命模具依賴進口。4.2 未來沖壓模具制造技術發(fā)展趨勢模具技術的發(fā)展應該為適應模具產品“交貨期短”、“精度高”、“質量好”、“價格低”的要求服務。達到這一要求急需發(fā)展如下幾項：(1)全面推廣 CAD/CAM/CAE 技術模具 CAD/CAM/CAE 技術是模具設計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，普及 CAD/CAM/CAE 技術的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大 CAD/CAM 技術培訓和技術服務的力度；進一步擴大 CAE 技術

31、的應用范圍。計算機和網絡的發(fā)展正使 CAD/CAM/CAE 技術跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現(xiàn)技術資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。(2)高速銑削加工國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點。高速銑削加工技術的發(fā)展，對汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。(3)模具掃描及數字化系統(tǒng)高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需的諸多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在

32、已有的數控銑床及加工中心上，實現(xiàn)快速數據采集、自動生成各種不同數控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的 CAD 數據，用于模具制造業(yè)的“逆 第 4 章 我國沖壓模具企業(yè)技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢21向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。(4)電火花銑削加工電火花銑削加工技術也稱為電火花創(chuàng)成加工技術，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術，它是有高速旋轉的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數控銑一樣)，因此不再需要制造復雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術的機床在模具加工中應用。預計這一技術將得到發(fā)展。(5

33、)提高模具標準化程度我國模具標準化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到 30%左右。國外發(fā)達國家一般為 80%左右。(6)優(yōu)質材料及先進表面處理技術選用優(yōu)質鋼材和應用相應的表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應發(fā)展工藝先進的氣相沉積(TiN、TiC 等)、等離子噴涂等技術。(7)模具研磨拋光將自動化、智能化模具表面的質量對模具使用壽命、制件外觀質量等方面均有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質量是重要的發(fā)展趨

34、勢。(8)模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展這是我國長遠發(fā)展的目標。模具自動加工系統(tǒng)應有多臺機床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機具、刀具數控庫；有完整的數控柔性同步系統(tǒng)；有質量監(jiān)測控制系統(tǒng)。 第 5 章 Pro/ENGINEER 的數控加工編程22第 5 章 Pro/ENGINEER 的數控加工編程5.1 數控編程功能簡介 在產品的數控加工編程方面，Pro/ENGINEER 軟件提供了功能強大的數控編程模塊 Pro/NC。該 CAM 模塊和 CAD 模塊集成在一起，具有強大的數控加工編程、后置處理功能。Pro/NC 可分別對各種加工機床的各種加工方式進行數控加工編程，能產生生產過程規(guī)劃，提供

35、參數化的刀位軌跡生成，估計加工的時間。它所具有的數控車削、銑削、線切割加工編程功能，支持車削中心、五軸銑削中心和四軸線切割數控加工編程功能，具備完整關聯(lián)性，對任何設計更改，能自動生成加工程序和資料。利用 Pro/NC 生成的刀具軌跡文件稱為 CL Data（Cutter Location Data），通過 Nc Check 進行仿真加工檢測切削狀況，提供的 Vericut 模擬功能可以模擬材料的去除過程，使用戶對切削過程進行快速校驗和刀具軌跡地優(yōu)化設計提供指導，以預測誤差和干涉過切。產生的 CL 刀位文件經 Ncpost或 Gpost 后置處理產生 NC 代碼。其提供的后置處理程序能滿足如 F

36、anuc、 Heidenhain、Simenses、 Mitsubishi、 Mazak、Agie 和 Charmilles 等數控系統(tǒng)。用戶可以通過修改 Option File 文件（機床配置文件）和 FIL File 文件（數控機床系統(tǒng)接口文件），產生適合自有數控機床系統(tǒng)的后置處理程序。5.2 數控編程流程 數控編程是指根據被加工零件的技術要求、幾何形狀、尺寸及工藝要求來確定加工方法、加工路線和工藝參數、切削參數（主軸轉速、刀具進給量、 第 5 章 Pro/ENGINEER 的數控加工編程23切削深度等）及輔助功能（主軸正反轉、冷卻液開關等）的設置，進行數值計算獲得實際加工時的刀具軌跡，然

37、后按數控機床所采用的代碼及程序格式，輸出工件的數控加工程序的過程。數控加工編程的功能模塊一般包括圖形幾何造型、刀具軌跡設計、刀具軌跡編輯、加工仿真、后置處理和全數據關聯(lián)參數化驅動修改等功能模塊。利用 Pro/NC 進行數控程序的編制流程與實際加工的邏輯思維是相似的。 利用 Pro/NC 模塊進行數控編程時，要求制造工程師遵循一定的邏輯步聚來設計加工所需的刀具軌跡。其過程是：首先設計加工所需的制造模型（產品與毛坯）；然后建立包含加工機床、刀具、夾具、加工坐標系等方面內容的制造工程數據庫（加工環(huán)境設置），其定義可在刀具軌跡設計規(guī)劃之前完成，也可在進行刀具軌跡設計的同時進行設置；接下來選擇被加工的幾

38、何對象（點、輪廓、曲面或實體）和加工方式，如體積銑削、曲面銑削等，根據具體的加工方式確立合適的切削工藝參數如步距、深度、主軸轉速等制造參數，系統(tǒng)根據加工對象和加工方式及切削工藝參數進行數值計算生成需要的刀具軌跡，這里為了提高刀具軌跡的設計質量，通過仿真加工 Vericut 功能檢測刀位軌跡不合理之處 ；最后，通過后處理程序對 CL Data 文件經 Gpost或 Ncpost 后置處理生成相應數控機床系統(tǒng) NC 加工程序代碼。5.3 數控編程實例利用 Pro/ENGINEER 進行產品及模具的數控編程與仿真加工，當產品模型更改時，所設計的凸凹模型芯型腔和數控加工程序數據，刀具軌跡和 NC 代碼

39、都隨之更新。做到了產品設計與制造數據的全相關，使設計制造一體化。圖4 為上述玻璃鋼熱復合模凸模產品數控加工的刀具軌跡圖。用戶可以根據加工的需要對數控編程過程樹和工藝參數表的內容進行編輯修改，生成高效優(yōu)質的數控程序。 第 5 章 Pro/ENGINEER 的數控加工編程24 圖 4 數控編程實例 第 6 章 基于 Pro/ENGINEER 的虛擬裝配技術研究25第 6 章 基于 Pro/ENGINEER 的虛擬裝配技術研究虛擬裝配技術是一種全新的設計概念。它可有效支持自頂向下的并行產品設計以及與 Master Model 相關的可制造性設計和可裝配性設計，以縮短產品開發(fā)周期。本文在分析了虛擬裝配

40、技術基本思想后，提出了在某型焊接小車設計中實施虛擬裝配技術應用的基礎環(huán)境以及具體的實施方法和途徑。6.1 引言 近年來，世界機械制造業(yè)市場的競爭日趨激烈，為了適應變化迅速的市場需求，產品研制周期、質量、成本、服務成為每一個現(xiàn)代企業(yè)必須面對的問題。近 20 年來的實踐證明，將信息技術應用于新產品研制以及實施途徑的改造，是現(xiàn)代化企業(yè)生存、發(fā)展的必由之路。同時，先進的產品研制方法、手段以及實施途徑，實際上是產品研制質量、成本、設計周期等方面最有利的保證。以波音公司為例，在數字化代表產品-波音 777 的展示中，不像以往那樣重點宣傳新型飛機本身性能如何優(yōu)越，而是強調他們如何充分利用數字化研制技術以及產

41、品研發(fā)人員的重新編隊等方面。波音 777 飛機項目順利完成的關鍵是依賴三維數字化設計與集成產品開發(fā)團隊 IPT（Integrated Product Development Team）（238 個 Team）的有效實施，保證了飛機設計、裝配、測試以及試飛均在計算機上完成。研制周期從過去的 8 年時間縮減到5 年，其中虛擬裝配的工程設計思想在研制過程中發(fā)揮了巨大的作用?！疤摂M裝配”（Virtual Assembly）是產品數字化定義中的一個重要環(huán)節(jié)，在虛擬技術領域和仿真領域中得到了廣泛的應用研究。通常有 2 種定義： (1)虛擬裝配是一種零件模型按約束關系進行重新定位的過程，是有效分析產品設計合

42、理性的一種手段。該定義強調虛擬裝配技術是一種模型重新進行定 第 6 章 基于 Pro/ENGINEER 的虛擬裝配技術研究26位、分析過程。 (2)虛擬裝配是根據產品設計的形狀特性、精度特性，真實地模擬產品三維裝配過程，并允許用戶以交互方式控制產品的三維真實模擬裝配過程，以檢驗產品的可裝配性。 本章結合焊接小車研制的特點，給出如下的定義：虛擬裝配是在計算機上完成產品零部件的實體造型，并且進行計算機裝配、干涉分析等多次協(xié)調的設計過程，實現(xiàn)產品的三維設計過程與零部件裝配過程的高度統(tǒng)一。虛擬裝配技術在機械設計的應用研究中，是一種全新的設計概念，它為產品的研制提供了一種新的設計方法與實施途徑，它的成功

43、依賴于對產品總體設計進程的控制。同時，產品的零部件模型數據的合理流動與彼此共享是實現(xiàn)虛擬裝配技術的基礎。虛擬裝配包括設計過程、過程控制和裝配仿真三部分。6.2 虛擬裝配基本設計思想及內涵 6.2.1 以設計為中心的虛擬裝配 以設計為中心的虛擬裝配（Design-Centered Virtual Assembly）是指在產品三維數字化定義應用于產品研制過程中，結合產品研制的具體情況，突出以設計為核心的應用思想，這表現(xiàn)在以下三個層次，如圖 1 所示。 第 6 章 基于 Pro/ENGINEER 的虛擬裝配技術研究27圖 1 虛擬裝配層次圖 6.2.2 面向裝配的設計（DFA） 即在設計初期把產品設

44、計過程與制造裝配過程有機結合，從設計的角度來保證產品的可裝配性。引入面向產品裝配過程的設計思想，使設計的產品具有良好的結構，能高效地進行物理裝配，能在產品研制初期使設計部門與制造部門之間更有效地協(xié)同工作。 自頂向下（Top-down）的并行產品設計（CPD） 并行產品設計是對產品及其相關過程集成、并行地進行設計，強調開發(fā)人員從一開始就考慮產品從概念設計直至消亡的整個生命周期里的所有相關因素的影響，把一切可能產生的錯誤和矛盾盡可能及早發(fā)現(xiàn)，以縮短產品開發(fā)周期，降低產品成本，提高產品質量。 6.2.3 與 Master Model 相關的可制造性設計和可裝配性設計 產品研制是多部門的協(xié)同工作過程，

45、各部門間的合作往往受到各個企業(yè)的生產條件等方面的限制，結合各個企業(yè)的生產能力和生產特性，改進產品設計模型的可制造性、可裝配性，減少零部件模型的數量和特殊類型，減少材料種類，使用標準化、模塊化的零部件，是非常必要的。以不同階段的 Master Model 為核心，可以保證產品研制的不同階段數據結構完整一致，保證產品研制的各個部門協(xié)同工作，實現(xiàn) CAD/CAM/CAE 系統(tǒng)的高度集成，有效提高產品的可制造性和可裝配性。 6.3 以過程控制為中心的虛擬裝配 以過程控制為中心的虛擬裝配（Process-Centered Virtual Assembly）主要 第 6 章 基于 Pro/ENGINEER

46、 的虛擬裝配技術研究28包含以下兩方面內容。 6.3.1 實現(xiàn)對產品總體設計進程的控制 在產品數字化定義過程中，結合產品研制特點，人為地將虛擬裝配技術應用于產品設計過程，該過程可以劃分為三個階段：總體設計階段、裝配設計階段和詳細設計階段。通過對三個設計階段的控制，實現(xiàn)對產品總體設計進程的控制，以及虛擬裝配設計流程。 （1）總體設計階段?？傮w設計階段是產品研制的初期階段，在此階段進行產品初步的總體布局，主要包括：建立主模型（Master Model）空間；進行產品初步的結構、系統(tǒng)總體布局。 （2）裝配設計階段。裝配設計階段為產品研制的主要階段，在此階段產品三維實體模型設計已經基本完成，主要包括：

47、產品模型空間分配（裝配區(qū)域、裝配層次的劃分）；具體模型定義（建立幾何約束關系、三維實體模型等）以及應力控制。 （3）詳細設計階段。詳細設計階段為產品研制的完善階段，在此階段完成產品三維實體模型的最終設計，主要包括 ：完成產品三維實體模型的最終設計，進行產品模型的計算機裝配，進行全機干涉檢查。 6.3.2 過程控制管理 過程模型包含了產品開發(fā)的過程描述、過程內部相互關系和過程間的協(xié)作等方面內容。通過對過程模型的有效管理，實現(xiàn)對工程研制過程中各種產品設計結果和加工工藝等產品相關信息的管理，從而實現(xiàn)優(yōu)化產品開發(fā)過程的目的。 第 6 章 基于 Pro/ENGINEER 的虛擬裝配技術研究296.4 仿

48、真為中心的虛擬裝配 以仿真為中心的虛擬裝配（Simulate-Centered Virtual Assembly）是在產品裝配設計模型中，融入仿真技術，并以此來評估和優(yōu)化裝配過程。其主要目標是評價產品的可裝配性。 6.4.1 優(yōu)化裝配過程 目的是使產品能適應當地具體情況，合理劃分成裝配單元，使裝配單元能并行地進行裝配。 6.4.2 可裝配性評價 主要是評價產品裝配的相對難易程度，計算裝配費用，并以此決定產品設計是否需要修改。 6.5 應用研究 6.5.1 基礎應用環(huán)境 虛擬裝配技術在焊接小車設計中的應用，需要以一定的基礎應用環(huán)境作為平臺，主要包括以下幾個方面：協(xié)同工作環(huán)境、統(tǒng)一的信息編碼系統(tǒng)以

49、及機械通用基礎標準。 （1）協(xié)同工作環(huán)境。有一個協(xié)同工作的基礎環(huán)境，實現(xiàn)支持異地設計、異地裝配、異地測試的工作環(huán)境，特別是基于網絡的三維圖形的異地快速傳遞、過程控制、人機交互的基礎環(huán)境是非常必要的。 第 6 章 基于 Pro/ENGINEER 的虛擬裝配技術研究30（2）統(tǒng)一的信息編碼系統(tǒng)。焊接小車的設計是一項復雜的系統(tǒng)工程，各項工程數據在 IPT 內部以及 IPT 之間進行合理流動，因此有效的管理是實現(xiàn)虛擬裝配技術的重要環(huán)節(jié)，必須能夠實現(xiàn)平臺的協(xié)同設計，又能對各種產品數據進行管理和傳遞，保證在正確的時間把正確的信息以正確的方式傳遞給正確使用的人。因此，采用統(tǒng)一的信息編碼系統(tǒng)是一項重要的應用基

50、礎環(huán)節(jié)。 （3）機械通用基礎標準。虛擬裝配技術如果要實現(xiàn)行業(yè) CAD/CAE/CAPP/CAM技術的有效集成和廠所之間的數據交換，必須采用機械通用基礎標準。 6.5.2 焊接小車部件級產品實施方法及途徑 軟硬件環(huán)境 硬件：COMPAQ 服務器一臺；P4，2.7G，1M 內存的微機 8 臺。 軟件：Pro/ENGINEER 2001 及其支持環(huán)境。 焊接小車的傳動裝置虛擬裝配技術應用研究 我們選擇傳動裝置的虛擬裝配技術應用研究作為工程實例，對虛擬裝配技術的工程應用思想、方法、具體實施途徑作進一步研究，為下一階段整個小車的應用提供一種基本的理論支持。 （1）總體設計階段。IPT 根據小車總體設計要

51、求以及基本的總體設計參數，建立蝸輪蝸桿和齒輪的主模型空間，并進行初步的總體布局?？傮w設計階段的模型如圖 2 所示。在此階段，主要包括以下基本步驟：根據已有工程圖樣建立粗糙模型；布置部分初始模型（蝸輪、蝸桿、齒輪等）；對系統(tǒng)構件進行初步布置、建立初始模型。 第 6 章 基于 Pro/ENGINEER 的虛擬裝配技術研究31圖 2 總體設計階段模型 本階段結束時，必須凍結已經建立的產品主模型空間，作為模型設計共享的基礎。 （2）裝配設計階段。這是小車模型具體建立階段。本階段主要包括以下基本步驟：建立各部件的實體模型；定義具體結構裝配的分解線路（建立裝配層次、裝配區(qū)域）；建立模型間的具體裝配約束（C

52、onstraints）關系；從共享數據庫中提取相應的結構模型； 進行計算機裝配（Computer Mock-Up，簡稱CMU），以及進行干涉檢查。 （3）詳細設計階段。本階段完成焊接小車所有零件的設計工作，保證小車內所有零件干涉自由，設計模型如圖 3 所示。 圖 3 詳細設計階段模型 第 6 章 基于 Pro/ENGINEER 的虛擬裝配技術研究326.6 結束語 虛擬裝配的應用研究在國內研究所才剛剛起步，無論是在船舶、飛機、機械等領域的產品研制與開發(fā)中，還是在其他的輕工藝產品的開發(fā)中，人們已經逐漸地認識到虛擬裝配所能發(fā)揮的巨大作用和發(fā)展?jié)摿ΑＴ诤附有≤嚨脑O計過程中采用的裝配思想改變了產品研制

53、人員的研制習慣和觀念，采用合理的虛擬裝配應用方法、建立一定的組織機構是實現(xiàn)虛擬裝配的核心，產品數據在研制中的合理管理和流動是實現(xiàn)虛擬裝配的基礎。 33參考文獻1王杰強主編.Pro/ENGINEER Wildfire 造型設計.北京：兵器工業(yè)出版社，20042閔好年，張淑珍主編.Pro/ENGINEER 2003 模具設計案例教程.北京：冶金工業(yè)出版社，20043林清安主編.Pro/ENGINEER 2001 模具設計.北京：清華大學出版社，20044吳石林主編.Pro/ENGINEER Wildfire 模具設計及數控加工.北京：國防工業(yè)出版社，20045楊峰主編.Pro/ENGINEER Wildfire 模具設計.北京：人民郵電出版社，20046曹巖.程維中等主編.Pro/ENGINEER Wildfire 模具設計實例精解.北京：機械工業(yè)出版社，20057陳國聰主編.CAD/CAM 應用軟件Pro/ENGINEER 訓練教程.北京：高等教育出版社，20038阮鋒，黃珍媛等主編.Pro/ENGINEER 2001 模具設計與制造實用教程.北京：機械工業(yè)出版社，2003