基于ProE的电话模具设计.doc

基于Pro/E的电话模具设计前言模具，是以特定的结构形式通过一定方式使材料成型的一种工业产品，同时也是能成批生产出具有一定形状和尺寸要求的工业产品零部件的一种生产工具。用模具生产制件所具备的高精度、高一致性、高生产率是任何其它加工方法所不能比拟的。模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品开发能力。所以模具又有“工业之母”的荣誉称号。由于某些原因，没有上传完整的毕业设计（完整的应包括毕业设计说明书、相关图纸CAD/PROE、中英文文献及翻译等），此文档也稍微删除了一部分内容（目录及某些关键内容）如需要的朋友，请联系我的叩扣:二二壹五八玖一壹五一随着科学技术的发展，模具行业已经成为国家工业的重要组成部分，没有高水平的模具也就没有高水平的工业产品，因此其技术水平的高低是衡量一个国家制作业水平及产品开发能力高低的重要标志，是一个国家科技实力的体现和国民经济的基础，在经济社会中占有非常重要的地位。在西方先进工业国家，模具界已深刻认识到应用CAE技术是缩短模具生产周期的重要途径之一，材料成形过程模拟技术已逐渐成为模具工业设计过程的规范，国外模具界广泛使用的一批商品化CAE软件，如塑料注射成形的模拟软件MOLDFLOW（美国和澳大利亚）、用于铸造过程的模拟软件MAGMA（德国）和PROCAST（美国）、用于汽车覆盖件成形的模拟软件LS-DYNA3D（美国）和AUTOFORM（德国）发挥着越来越重要的作用1。在我国，工业生产的特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈。在这种情况下， 用户对模具制造的要求是交货期短、精度高、质理好、价格低。因此，模具工业的发展的趋 势是非常明显的。模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向。因此模具CAD/CAE/CAM是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工程，能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本和提高产品质量已成为模具界的共识。本次设计就是通过利用Pro/ENGEER软件进行电话的模具设计，通过电脑软件缩短模具设计与制造周期的灵活运用。1 模具设计的概述本章在于对传统的模具产品设计过程进行分析，研究其特点并指出所具有的局限性，进一步研究了模具虚拟设计产生的背景、模具虚拟设计的定义作用，从而体现出模具虚拟设计技术在现今信息技术飞速发展的形式下的积极作用。1.1 模具定义及作用1.1.1 模具的概念模具是压力加工或其他成型工艺中,使材料（金属或非金属）变形成产品（成品或半成品）的成形工艺装备。1.1.2 模具的作用模具在现代工业生产中的作用主要表现在以下3个方面：1）在塑料、陶瓷、粉末冶金、锻造和压铸等行业应用得非常广泛。2）模具采用压力加工产品，因此广泛应用于要求无切削的领域。3）模具制造业同时也反映了一个国家的制造技术水平。1.2 模具设计过程1.2.1 收集、分析、消化原始资料2收集整理有关制件设计、成型工艺、成型设备、机械加工及特殊加工的资料，以备设计模具时使用。 1）消化塑料制件图，了解制件的用途，分析塑料制件的工艺性，尺寸精度等技术要求。2）消化工艺资料，分析工艺任务书所提出的成型方法、设备型号、材料规格、模具结构类型等要求是否恰当，能否落实。 3）确定成型方法：采用直压法、铸压法还是注射法。 4）选择成型设备：要初步估计模具外形尺寸，判断模具能否在所选的注射机上安装和使用。 5）具体结构方案：a）确定模具类型： 如压制模（敞开式、半闭合式、闭合式）、铸压模、注射模等。 b）确定模具类型的主要结构。 选择理想的模具结构在于确定必需的成型设备，理想的型腔数，在绝对可靠的条件下能使模具本身的工作满足该塑料制件的工艺技术和生产经济的要求。对塑料制件的工艺技术要求是要保证塑料制件的几何形状，表面光洁度和尺寸精度。生产经济要求是要使塑料制件的成本低，生产效率高，模具能连续地工作，使用寿命长，节省劳动力。 1.2.2 影响模具结构及模具个别系统的因素影响模具结构及模具个别系统的因素很多，很复杂： 1）型腔布置。根据塑件的几何结构特点、尺寸精度要求、批量大小、模具制造难易、模具成本等确定型腔数量及其排列方式。 对于注射模来说，塑料制件精度为3级和3a级，重量为5克，采用硬化浇注系统，型腔数取46个；塑料制件为一般精度（45级），成型材料为局部结晶材料，型腔数可取1620个；塑料制件重量为1216克，型腔数取812个；而重量为50100克的塑料制件，型腔数取48个。对于无定型的塑料制件建议型腔数为2448个，1632个和610个。当再继续增加塑料制件重量时，就很少采用多腔模具。79级精度的塑料制件，最多型腔数较之指出的45级精度的塑料增多至50%。 2）确定分型面。分型面的位置要有利于模具加工，排气、脱模及成型操作，塑料制件的表面质量等。 3）确定浇注系统（主浇道、分浇道及浇口的形状、位置、大小）和排气系统（排气的方法、排气槽位置、大小）。 4）选择顶出方式（顶杆、顶管、推板、组合式顶出），决定侧凹处理方法、抽芯方式。 5）决定冷却、加热方式及加热冷却沟槽的形状、位置、加热元件的安装部位。 6）根据模具材料、强度计算或者经验数据，确定模具零件厚度及外形尺寸，外形结构及所有连接、定位、导向件位置。 7）确定主要成型零件，结构件的结构形式。 8）考虑模具各部分的强度，计算成型零件工作尺寸。 以上这些问题如果解决了，模具的结构形式自然就解决了。这时，就应该着手绘制模具结构草图，为正式绘图作好准备。1.2.3 绘制模具图 要求按照国家制图标准绘制，但是也要求结合国家未规定的工厂习惯画法。 在画模具总装图之前，应绘制工序图，并要符合制件图和工艺资料的要求。由下道工序保证的尺寸，应在图上标写注明“工艺尺寸”字样。如果成型后除了修理毛刺之外，再不进行其他机械加工，那么工序图就与制件图完全相同。 在工序图下面最好标出制件编号、名称、材料、材料收缩率、绘图比例等。通常就把工序图画在模具总装图上。 绘制总装图尽量采用1：1的比例，先由型腔开始绘制，主视图与其它视图同时画出。 1.2.4 模具总装图应包括以下内容： 1）模具成型部分结构。 2）浇注系统、排气系统的结构形式。 3）分型面及分模取件方式。 4）外形结构及所有连接件，定位、导向件的位置。 5）标注型腔高度尺寸（不强求，根据需要）及模具总体尺寸。 6）辅助工具（取件卸模工具，校正工具等）。 7）按顺序将全部零件序号编出，并且填写明细表。 8）标注技术要求和使用说明。 1.2.5 模具总装图的技术要求内容： 1）对于模具某些系统的性能要求。例如对顶出系统、滑块抽芯结构的装配要求。 2）对模具装配工艺的要求。例如模具装配后分型面的贴合面的贴合间隙应不大于0.05mm模具上、下面的平行度要求，并指出由装配决定的尺寸和对该尺寸的要求。 3）模具使用，装拆方法。 4）防氧化处理、模具编号、刻字、标记、油封、保管等要求。 5）有关试模及检验方面的要求。 1.2.6 绘制全部零件图 由模具总装图拆画零件图的顺序应为：先内后外，先复杂后简单，先成型零件，后结构零件。 1）图形要求：一定要按比例画，允许放大或缩小。视图选择合理，投影正确，布置得当。为了使加工专利号易看懂、便于装配，图形尽可能与总装图一致，图形要清晰。 2）标注尺寸要求统一、集中、有序、完整。标注尺寸的顺序为：先标主要零件尺寸和出模斜度，再标注配合尺寸，然后标注全部尺寸。在非主要零件图上先标注配合尺寸，后标注全部尺寸。 3）表面粗糙度。把应用最多的一种粗糙度标于图纸右上角，如标注“其余3.2”。其它粗糙度符号在零件各表面分别标出。 4）其它内容，例如零件名称、模具图号、材料牌号、热处理和硬度要求，表面处理、图形比例、自由尺寸的加工精度、技术说明等都要正确填写。 1.2.7 校对、审图、描图、送晒 1）自我校对的内容是： A）模具及其零件与塑件图纸的关系：模具及模具零件的材质、硬度、尺寸精度，结构等是否符合塑件图纸的要求。 B）塑料制件方面： 塑料料流的流动、缩孔、熔接痕、裂口，脱模斜度等是否影响塑料制件的使用性能、尺寸精度、表面质量等方面的要求。图案设计有无不足，加工是否简单，成型材料的收缩率选用是否正确。 C）成型设备方面：注射量、注射压力、锁模力够不够，模具的安装、塑料制件的南芯、脱模有无问题，注射机的喷嘴与浇口套是否正确地接触。 D）模具结构方面：a）分型面位置及精加工精度是否满足需要，会不会发生溢料，开模后是否能保证塑料制件留在有顶出装置的模具一边。 b）脱模方式是否正确，推杆、推杆的大小、位置、数量是否合适，推板会不会被型芯卡住，会不会造成擦伤成型零件。 c）模具温度调节方面。加热器的功率、数量；冷却介质的流动线路位置、大小、数量是否合适。 d）处理塑料制件制侧凹的方法，脱侧凹的机构是否恰当，例如斜导柱抽芯机构中的滑块与推杆是否相互干扰。 e）浇注、排气系统的位置，大小是否恰当。 2）设计图纸。a）装配图上各模具零件安置部位是否恰当，表示得是否清楚，有无遗漏 b）零件图上的零件编号、名称，制作数量、零件内制还是外购的，是标准件还是非标准件，零件配合处理精度、成型塑料制件高精度尺寸处的修正加工及余量，模具零件的材料、热处理、表面处理、表面精加工程度是否标记、叙述清楚。 c）零件主要零件、成型零件工作尺寸及配合尺寸。尺寸数字应正确无误，不要使生产者换算。 d）检查全部零件图及总装图的视图位置，投影是否正确，画法是否符合制图国标，有无遗漏尺寸。 3）校核加工性能（所有零件的几何结构、视图画法、尺寸标等是否有利于加工）。4）复算辅助工具的主要工作尺寸。5）专业校对原则上按设计者自我校对项目进行；但是要侧重于结构原理、工艺性能及操作安全方面。 描图时要先消化图形，按国标要求描绘，填写全部尺寸及技术要求。描后自校并且签字。 6）把描好的底图交设计者校对签字，习惯做法是由工具制造单位有关技术人员审查，会签、检查制造工艺性，然后才可送晒。 7）编写制造工艺卡片。由工具制造单位技术人员编写制造工艺卡片，并且为加工制造做好准备。在模具零件的制造过程中要加强检验，把检验的重点放在尺寸精度上。模具组装完成后，由检验员根据模具检验表进行检验，主要的是检验模具零件的性能情况是否良好，只有这样才能保证模具的制造质量。 1.2.8 试模及修模 虽然是在选定成型材料、成型设备时，在预想的工艺条件下进行模具设计，但是人们的认识往往是不完善的，因此必须在模具加工完成以后，进行试模试验，看成型的制件质量如何。发现错误以后，进行排除错误性的修模。 塑件出现不良现象的种类居多，原因也很复杂，有模具方面的原因，也有工艺条件方面的原因，二者往往交织在一起。在修模前，应当根据塑件出现的不良现象的实际情况，进行细致地分析研究，找出造成塑件缺陷的原因后提出补救方法。因为成型条件容易改变，所以一般的做法是先变更成型条件，当变更成型条件不能解决问题时，才考虑修理模具。 修理模具更应慎重，没有十分把握不可轻举妄动。其原因是一旦变更了模具条件，就不能再作大的改造和恢复原状。1.2.9 整理资料进行归档 模具经试验后，若暂不使用，则应该完全擦除脱模渣滓、灰尘、油污等，涂上黄油或其他防锈油或防锈剂，关到保管场所保管。 把设计模具开始到模具加工成功，检验合格为止，在此期间所产生的技术资料，例如任务书、制件图、技术说明书、模具总装图、模具零件图、底图、模具设计说明书、检验记录表、试模修模记录等，按规定加以系统整理、装订、编号进行归档。这样做似乎很麻烦，但是对以后修理模具，设计新的模具都是很有用处的。1.2.10 传统模具设计过程特点以上为传统的模具产品设计过程其特点是：1）传统模具设计的每一个环节都是依靠收购方式完成。从本质上说，多数都是凭设计者直接或间接的经验知识，通过类比分析或经验公式来确定设计方案。对于特别重要的设计或者计算工作量太大的设计，有时也可对拟订的几个方案进行计算对比与选择。最后绘出，编写技术文件。2）应用传统的模具设计方法，设计者的大部分时间和精力都消耗在装配图和个别系统（型腔，分型面，浇注系统，顶出方式，模具零件厚度及外形尺寸，主要成型零件）上，绘图工作大约占设计的70%左右，因而对设计的总体问题难于进行深入的研究，对于一些困难而费时的分析技术，常常只得用图形或类比定值等粗糙的方法，因此具有极大的局限性。主要表现在：A）方案的拟订在很大程度上取决于设计者的个人经验，即使同时拟订了少数几个方案，也难以获得最优方案。B）在分析计算工作中，由于受人工计算条件的限制，只能采用静态或近似方法而难以按动态的或精确的方法计算，计算结果不够精确，影响设计质量。C）设计工作周期长，效率低。1.3 模具虚拟设计产生的背景在经济全球化，贸易自由化和社会信息化的新形势下，世界市场由过去传统的相对稳定逐步演变成动态多变的特征，由过去的局部竞争演变全球范围内的竞争；同行业之间，跨行业之间的相互渗透。相互竞争日益激烈，因此，制造业的经营战略发生了很大变化，TQCS成为现在制造企业适应市场需求，提高竞争力的关键因素。即最快的上市速度（T-Time to Market），最好的质量（Q-uality），最低的成本（C-Cost），最幼的服务（S-Service）来满足不同顾客的需求。模具产品制造是典型的单件小批量、离散型生产。传统模具产品开发从设计、试制到产品上市周期太长，设计过程中难以与用户进行交流，难以及时听取用户的意见，难以考虑可制造性和可装配性，很难全面考虑安全、维护等方面的要求，不能综合考虑生产、时间以及费用等相互制约条件的限制，更谈不上考虑整个模具产品寿命周期的诸多问题。应用CAD技术必须在模具产品图纸全部出来之后，才能与用户进行交流。此外，图纸上的模具产品因缺乏直观性，有时模具产品制造之后才能发现诸多问题，造成模具产品不能符合用户的要求，既影响交货期（Today Hot）又增加成本，有时甚至影响客户关系及市场占有率。与此同时，信息技术取得了迅速发展，特别是计算机技术，计算机网络技术，信息处理技术等取得了人们意想不到的进步。进入九十年代以来，技术更新的速度明显加快，新兴知识转化成生产力推动力量的时间间隔越来越短。如何利用新技术所提供的机遇，抓住用户需求，以最短的时间开发出用户能够接受的产品，已成为市场竞争的焦点。因此，模具产品设计面临严峻考验，模具企业必须利用最新的技术，在最短的时间内开发出高质量、低成本、高附加值的产品，以最快的速度响应和投放市场。这就需要改变传统模具产品设计方式，采用现代产品设计技术，模具现代产品设计技术是基于知识的设计，它要综合利用现代管理、控制、系统工程、仿真、信息建模、人工智能、数据库以及网络通讯等技术，将模具产品设计过程中的信息流有机集成，并模拟出模具产品未来的性能，以及模具制造全过程对模具产品设计的影响，从而做出正确的决策与设计方案。现代模具的制造与当前经济发展的形势及以上要求相适应。多年来的实践证明，信息技术应用于模具制造业，进行对传统模具制造的改造，是现代制造业发展的必由之路。模具CAD/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量，已成为人们的共识。在“八五”、“九五”期间，已有一大批模具企业推广普及了计算机绘图技术，数控加工的使用率也越来越高，并陆续引进了相当数量CAD/CAM系统。如美国EDS的UG，美国Parametric Technology公司 Pro/Engineer，美国CV公司的CADSS，英国DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E, 以色列公司的Cimatron 还引进了AutoCAD CATIA 等软件及法国Marta-Daravision公司用于汽车及覆盖件模具的Euclid-IS等专用软件。国内模具生产企业普遍采用了CAD/CAM技术/DL图的设计和模具结构图的设计均已实现二维CAD，多数企业已经向三维过渡，总图生产逐步代替零件图生产。且模具的参数化设计也开始走向少数模具厂家技术开发的领域。1.4 模具虚拟设计定义虚拟现实技术集成了计算机图形学、多媒体、人工智能、网络、多传感器、并行处理等技术的最新研究成果。实时的三维空间表现力、人机交互的操作环境能给人带来身临其境的感受。随着际互联网技术的普及，虚拟现实技术必将成为现代产品设计技术的主流和标准。模具虚拟产品设计技术是虚拟现实技术在模具产品制造中的应用或实现。它是模具现实设计环境和制造环境的计算机内部映射，是模具虚拟设计的重要内容。模具虚拟设计是以仿真技术、虚拟现实技术等为支撑，对模具设计、加工、装配、维护经过统一建模形成虚拟的环境、虚拟的过程、虚拟的产品3。 1.5 模具虚拟的作用目前，模具虚拟设计已经在国外有所应用，它对未来模具制造业和企业的发展都将会产生深远影响。1.5.1 模具虚拟设计对未来模具制造业的重大作用主要表现为：1）运用软件对模具进行虚拟设计，对模具设计的主要阶段进行全面仿真，使之达到“快，好，省”的目的，为先进模具制造技术的进一步发展提高了更广大的空间，同时也推动了相关技术的不断发展和进步。2）可加深人们对模具设计的认识和理解，有利于对其进行理论升华，更好地指导实践生产，有利于对模具设计的普及，推动生产力的巨大跃升。1.5.2 模具虚拟设计对未来企业的影响1）提高产品的设计质量，减少设计缺陷，优化产品制造质量；2）提高工艺规划和加工过程的合理性，优化制造质量；3）通过提高产品质量，降低生产成本和缩短开发周期以及提高企业柔性，以适应用户的特殊要求和快速响应市场的变化，形成企业的市场竞争优势；4）虚拟技术的应用，模具设计软件的开发可以加快企业人才的培养速度；2 基于Pro/ENGINEER的模具设计实现模具设计、制造信息化与智能化，是21世纪中国模具制造业光荣而艰巨的任务。应用信息技术将先进的设计理论、方法与制造技术加以系统的集成创新，是全面推动中国由模具制造大国向模具制造强国的重要措施。本章将在前一章研究模具设计的基础上，进一步研究模具设计的定义以及模具设计的关键技术。还研究了Pro/ENGINEER的有关内容以及在其环境下的模具设计装配。2.1 现代CAD/ CAM软件介绍CAD/CAM（计算机辅助设计及制造）技术产生于本世纪50年代后期发达国家的航空和军事工业中，随着计算机软硬件技术和计算机图形学技术的发展而迅速成长起来。1989年美国国家工程科学院将 。CAD/CAM技术评为当代（19641989）十项最杰出的工程技术成就之一4。三十几年来CAD技术和系统有了飞速的发展，CAD/CAM的应用迅速普及。在工业发达国家，CAD/CAM技术的应用已迅速从军事工业向民用工业扩展，由大型企业向中小企业推广，由高技术领域的应用向日用家电、轻工产品的设计和制造中普及。而且这一技术正在从发达国家“流向”发展中国家。 CAD是一个包括范围很广的概念，概括来说，CAD的设计对象有两大类，一类是机械、电气、电子、轻工和纺织产品；另一类是工程设计产品，即工程建筑，国外简称AEC（Architecture、Engineering和Construction）。而如今，CAD技术的应用范围已经延伸到艺术、电影、动画、广告和娱乐等领域，产生了巨大的经济及社会效益，有着广泛的应用前景。 CAD在机械制造行业的应用最早，也最为广泛。采用CAD技术进行产品设计不但可以使设计人员“甩掉图板”，更新传统的设计思想，实现设计自动化，降低产品的成本，提高企业及其产品在市场上的竞争能力；还可以使企业由原来的串行式作业转变为并行作业，建立一种全新的设计和生产技术管理体制，缩短产品的开发周期，提高劳动生产率。如今世界各大航空、航天及汽车等制造业巨头不但广泛采用CAD/CAM技术进行产品设计，而且投入大量的人力物力及资金进行CAD/CAM软件的开发，以保持自己技术上的领先地位和国际市场上的优势。 计算机辅助建筑设计（Computer Aided Architecture Design，简称CAAD）是CAD在建筑方面的应用，它为建筑设计带来了一场真正的革命。随着CAAD软件从最初的二维通用绘图软件发展到如今的三维建筑模型软件，CAAD技术已开始被广为采用，这不但可以提高设计质量，缩短工程周期，还可以节约2%至5%的建设投资，而近几年来我国每年的基本建设投资都有几千亿元之多，如果全国大小近万个工程设计单位都采用CAD技术，则可以大大提高基本建设的投资效益。 CAD技术还被用于轻纺及服装行业中。以前我国纺织品及服装的花样设计、图案的协调、色彩的变化、图案的分色、描稿及配色等均由人工完成，速度慢、效率低，而目前国际市场上对纺织品及服装的要求是批量小、花色多、质量高、交货要迅速，这使得我国纺织产品在国际市场上的竞争力不强。采用CAD技术以后，大大加快了我国纺织及服装企业走向国际市场的步伐。 如今，CAD技术已进入到人们的日常生活中，在电影、动画、广告和娱乐等领域大显身手。电影拍摄中利用CAD技术已有十余年的历史，美国好来坞电影公司主要利用CAD技术构造布景，可以利用虚拟现实的手法设计出人工不可能做到的布景。这不仅能节省大量的人力、物力，降低电影的拍摄成本，而且还可以给观众造成一种新奇、古怪和难以想像的环境，获得极大的票房收入。比如美国的星球大战、外星人、侏罗纪公园等科幻片以及完全用三维计算机动画制作的影片玩具总动员，都取得了极大的成功。轰动全球的大片泰坦尼克应用了大量的三维动画制作，用计算机真实地模拟了泰克尼克航行、沉船的全过程。此外，动画和广告制作中也充分利用了计算机造型技术，实质上也是一种虚拟现实技术。虚拟现实技术还被用于各种模拟器及景物的实时漫游、娱乐游戏中。 近十年来，在CIMS工程和CAD应用工程的推动下，我国计算机辅助设计技术应用越来越普遍，越来越多的设计单位和企业采用这一技术来提高设计效率、产品质量和改善劳动条件。目前，我国从国外引进的CAD软件有好几十种，国内的一些科研机构、高校和软件公司也都立足于国内，开发出了自己的CAD软件，并投放市场，我国的CAD技术应用呈现出一片欣欣向荣的景象。2.2 Pro/ENGINEER简介Pro/ENGINEER是美国PTC公司出品的CAD/CAM软件，它以参数化设计的观念闻名于世，为传统机械设计与制造带来了巨大的便利。Pro/ENGINEER提供的参数化设计具有3D实体造型、单一资料库以及以特征为设计单位等特点，因此通过使用它设计者可以随时计算出产品的体积、面积、质心、重量和惯性矩等数据，并且不论在3D或2D图形上作尺寸修改，其相关的2D或3D实体模型及装配、制造等也自动修改。由于Pro/ENGINEER在设计中导入了制造的概念，设计人员可随时对特征作合理、不违反几何的顺序调整、插入、删除和重新定义等修正操作。Pro/ENGINEER经过多年的推广，已是当今电子及机械两大行业的设计主力，举凡日常的消费性电子产品（如手机，数字相机，MP3播放器等），计算机零件，计算机外设备，电器产品，汽机车零件，汽车内装，工具机等，无一不是利用Pro/E所设计。换言之，Pro/E设计出来的产品，几乎占据了人类的生活，对人类的文明与进化有莫大的影响力，俨然成为推动高科技产业的原动力。由于Pro/E已深入各行各业的设计，因此Pro/E成为机械，模具，工业设计的有力保证。另一方面，Pro/E不但是从事产业造型，机构，零件及模具设计的利器，同时次软件亦具备工程分析，NC加工，量测，工程数据管理等功能，因此学会次软件，即可受用一辈子，可从事各层级的工作。2.3 模具设计主要应用模块2.3.1 ProDETAILPro/ENGINEER提供了一个很宽的生成工程图的能力，包括：自动尺寸标注、参数特征生成，全尺寸修饰，自动生成投影面，辅助面，截面和局部视图，Pro/DETAIL扩展了Pro/ENGINEER这些基本功能，允许直接从Pro/ENGINEER的实体造型产品按ANSI/ISO/JIS/DIN标准的工程图。2.3.2 ProFEATUREPro/Feature扩展了在Pro/ENGINEER内的有效特征，包括用户定义的习惯特征，如各种弯面造型（Profited Domes）、零件抽空（Shells）、三维式扫描造型功能（3D Sweep）、多截面造型功能（Blending）、薄片设计（ThinWa）等等。通过将Pro/ENGINEER任意数量特征组台在一起形成用户定义的特征，就可以又快又容易地生成。Pro/FEATURE包括从零件上一个位置到另一个位置复制特征或组合特征能力，以及镜像复制生成带有复杂雕刻轮廓的实体模型。2.3.3 ProSURFACEPro/SURFACE是一个选项模块，它扩展了Pro/ENGINEER的生成、输入和编辑复杂曲面和曲线的功能。Pro/SURFACE提供了一系列必要的工具，使得工程师们在整个工业范围内很容易地生成用于飞机和汽车的气动曲线和曲面，船壳设计以及通常所碰到的复杂设计问题。2.3.4 Pro/ENGINEER EMX模具制造者依赖于2D的CAD方法来设计模架。因此，Pro/ENGINEER模架设计专家提供了一个理想的解决方案。此软件基于过程并且易于学习，它使模具制造者能在熟悉的 2D环境中工作，同时利用3D的所有强大功能和优点，从而显著地缩短了提前期。其特点是：1）快速选型及修改下列内容：a）模架及配件。b）选取顶针规格，自动切出相应的孔位及沉孔。c）按预先定义的曲线轻易设计运水孔，安装水喉水堵。d）系统预设BOM及零件图。2）3D环境：a）完整的滑块结构，包含螺丝，销钉及自动切槽。 b）完整的开模机构，包含螺丝，销钉及自动切槽。c）完整的斜顶结构，包含螺丝，销钉及自动切槽。d）模拟开模过程。e）平面图中的孔表功能。3）自动化配置：a）预设所有标准件的名称。b）预设各类零件的参数及参数值。c）螺栓，销钉自动安装。d）各类零件自动产生并归于相应图层。e）各类简化表达。f）预设所有的螺栓，销钉及顶针的孔位间隙。本次设计主要利用Pro/E的实体建模，特征建模进行电话面板的3维模型设计，在利用Pro/E环境下自带的制造模具型腔功能进行电话面板模具设计及模架设计。3 基于Pro/E的电话面板模具设计过程本章对模架设计个部分进行标准化选择，并深入研究如了Pro/E环境下设模具设计，的全过程，并进行开模演示。3.1 电话面板结构设计绘制电话三维模型，利用Pro/E绘制电话面板结构如图3-15。图3-1 电话面板Fig.3-1 Tel-version3.2 模具设计3.2.1 创建毛坯工件1）创建新文件制作模具型腔phone001。2）装配电话面板参考模型如图3-2（两模型间距离40mm）。3）设计收缩率6：收缩是指制模时在固化及冷却后出现的缩小现象。将收缩值应用到参照模型中，就可按照与模具成型过程的收缩量成比例的值来增加参照模型的尺寸。图3-2 装配参照模型Fig.3-2 Assembly reference model在开始模具成型过程之前，应对收缩进行设置。有两种应用收缩的方法，即按尺寸和按比例。按尺寸收缩：在“模具”模式中应用“按尺寸收缩”时，Pro/ENGINEER 会将收缩特征放置在设计模型中。可以选取要用来计算收缩的公式，也可选取希望应用收缩的尺寸。指定按尺寸收缩时，切记以下原则：A）收缩值不是累积的。B）按尺寸收缩，不收缩外部参照或输入几何。C）当收缩应用到多腔模具中的指定参照模型时，所有基于同一设计模型的参照模型都会应用同样的收缩。在族模具中，收缩将只应用到指定模型的参照模型中；收缩不影响基于不同设计模型的参照模型。D）“按尺寸收缩”只影响那些在收缩特征之前创建或重排序的特征。更新设计模型：当“按尺寸”应用收缩时，将向设计模型中添加一个特征。设计要使用不收缩的设计模型，可将收缩特征隐含，而不影响模具中的参照零件几何，要从模具模型中完成此操作，可将设计模型更新为收缩或不收缩。按比例收缩：在Pro/ MOLDESIGN中应用“按比例收缩”时，它将创建一个新的名为“收缩”的组件特征，因为它在Pro/MOLDESIGN 中创建了一个特征，所以它不影响设计模型几何。如果在一个模具模型中有多个参照模型，系统将提示用户选取要收缩的模型。要创建收缩，应选取一个坐标系特征并指定X ，Y及Z方向的收缩值。然后，参照模型几何将相对于选定坐标系按比例缩放。在模具中用来定位参照模型的所有组件偏距值也将被收缩。按比例收缩主要用于各项异性的收缩，也用于包含输入几何的模型的收缩，因为此几何将用“按比例收缩”特征收缩。本次设计选用尺寸收缩，收缩率为0.005，公式1+s。图3-3 毛坯工件Fig.3-3 Semifinished materials work piece4）创建毛坯工件厚度为90MM，长450MM，宽315，如图3-3。3.2.2 创建分型面模具闭合时凹模和凸模相配合的接触表面，叫分型面，也可叫做合模面。分型面可以是平面、曲面或阶梯面。选定模具分型面时，应考虑到以下原则7：A）分型面应选择在不影响塑件外观的部位，如四角或边缘，而且由于分型面所产生的飞边，应容易修整清楚。特别上一热固型塑料压塑模，要防止由于分型面而造成过厚的飞边。B）分型面应尽量简单，避免采用复杂形状，以减少配合不良时的溢料现象和二次加工的困难。C）分型面的选择应有利于塑件脱模。D）分型面不应影响塑件的尺寸精度。精度要求高的塑件部分若被分型面所分割，就会由于合模不准确，造成尺寸上的误差。E）分型面尽可能和料流的末端重合，以利于排气。F）分型面应使模具分割成便于加工的部件，以减少机械加工的困难。1）选取曲面：选择电话面板上表面所有曲面定义为分型面曲面。2）设置填充环：A）选取要掏孔的曲面。如图3-4（a）。B）修改分型面，创建平整平面，分别合并面组如图3-4（b）完成分型面创建如图3-4（c）。3.2.3 分割模具体积块分割体积块，选择分型面为分割平面，分割成上下两快 分别为A板（图3-5a）B板（图3-5b）。并抽取元件，选择模具元件抽取，选择A板，B板抽取。 （a）（b）（c）图3-4 分型面设计Fig3-4. Foundation minute profile（a）（b）图3-5 A板 B板Fig.3-5 A board and b board3.2.4 铸道，分流道，浇口设计利用创建一个新的模具型腔组件特征设计铸道，小颈d=6mm，锥度为2，B板内深8mm。接着绘制分流道直径为4mm和浇口直径为3mm，如图3-6。3.2.5 铸模、开模A）选择铸模创建输入名称molding，如图3-7。B）开模如图3-8。图3-6 铸道 分流道 浇口Fig.3-6 Runner pipe minute flow channel runner图3-7 铸模Fig.3-7 Mold图3-8开模Fig.3-8 Operates the mold3.3 模架设计3.3.1 模架的选择本次设计是塑料模具设计，根据设计电话面板的大小，根据模具标准化要求选择A1-315450-24-Z1GB/T12556-1990模架8，查出以下各个部分尺寸表3-1。表3-1 315*L数据库Tab.3-1 315*L （1） Database单位：mm编号 模块 垫块 LLtLTLmM A B C 22 25450 375 395 295 43023 32 8024 50 40 25 50 1001）选择模架基本类型：选取A1型模架。A1型模架定模采用两块模板，动模采用一块模板，设置推杆推出机构，适用于单型面注射成形模具如图3-9。确定各板厚度尺寸：（单位：MM）A：50 B：40 C：80H=50+A+B+C=220E：25 F：202）选择正装Z型导柱：导柱的功能为与导套配合使用，使模具在工作时的开模和闭合时，起导向作用，使定模和动模相对处于正确位置，同时承受由于在塑料注射时，注射机运动误差所引起的侧压力，以保证塑件精度。带头导柱是常用结构，分两段。近头段为在模板中的安装段，标准采用H7k6配合；另一段为滑动部分，其与导套的配合为H7f7。有肩导柱，适用于批量大的中、大型精密模具，导柱大端与导套的外经尺寸相同，固定导柱与导套的两孔可同时加工，同心度好，其与模板孔的配合为H7/f7。本次设计选用带头导柱。3）拉料杆直径d=12-63MM（GB/T4169.1-1984）。3.3.2 绘制模架9按照以下顺序设计模架，尺寸按上一小节选取：1）浇口套设计创建喷射销钉空尺寸为：沉孔直径100mm，沉孔深度6mm，与T板交集直径为40mm。接着绘制浇口套,如图3-10a.。2）定位圈设计,如图3-10b并与浇口套组合如图3-10c。3）导套、导柱、顶杆设计，图3-11;拉料杆、复位杆设计图3-12；各处螺钉图3-13根据模架各处的尺寸，模具个参数分别选定尺寸。最终模架如图3-14。图3-9 315*L（1）结构Fig.3-9 315*L （1）Structure （a） （b） （c）图3-10浇口套及其定位圈Fig.3-10 Runner set of and binding ring （a） （b） （c）图3-11 导套（a） 导杆（b） 顶杆（c）Fig3-11 Guide sleeve （a） guide rod （b） roof bar （c） （a） （b）图3-12 拉料杆（a） 复位杆（b）Fig.3-12 Rafah material rod （a） reduction rod （b） （a） （b） （c） （d）图3-13 浇口套固定螺钉（a） T板，A板定位螺钉（b） 动模固定螺钉（c） E 、F板定位螺钉（d）Fig.3-13 runner sets fixed screw （a） T 、A plate positioning screw （b） dynamic simulation fixation screws （c） E, F plate positioning screw （d）图3-14模架Fig.3-14 Pould frame3.4 开模演示10图3-12 开模演示Fig.3-12 Opens the mold demonstration1）装备铸模零件，缺省放置。2）开模，选择模具布局模具进料孔定向移动，编辑各部分移动距离，取出铸具零件。开模后结果如图3-12，前两图表明模架运动的轨迹，最后一图为取出零件后的结构图。4 技术经济分析4.1 技术分析模具对于一般产品来说属于工具范畴，精度高、结构复杂、并经常有较高的材质要求，使得模具设计制造相当困难。另外，由于以它为工具的成形过程往往是封闭式的，并涉及材料的微观处理，使得产品成形过程很不直观，加上相应的一些基础理论尚不成熟，更使模具设计制造带有很强的经验性和盲目性。因此，模具设计制造一般需要反复修改试制才能满足需求，无形中延长了生产周期，增加了成本，降低了市场适应能力和竞争能力。针对这些因素，人们除了从理论上进一步探讨其内在机理外，试图在现有的理论基础上能够通过一定手段直观地再现产品的成形过程，起初以实验为主，通过物理模拟，利用各种实验设备，建立了经验性的模型。模具虚拟设计技术就在很大程度上解决了以上问题，它是虚拟制造技术在模具行业的应用。4.2 经济分析进入20世纪90年代, 世界制造业竞争不断加剧,使得当前制造业面临着极大的挑战。这一挑战主要来源于市场和技术两个方面。面对这种挑战, 新的制造技术的不断发展和相互渗透,使得整个制造业出现了第二次生产方式的转变。虚拟制造技术（VMT）是一种先进的新一代制造技术,它可以实现从产品的设计、分析、加工到管理的灵活经济地组织方式，而模具虚拟设计技术变是虚拟制造技术在模具中的发展和应用。它是在一个虚拟的环境下进行模具设计，仿真，大大缩短了设计时间，提高产品的设计质量，减少设计缺陷，优化产品制造质量，提高工艺规划和加工过程的合理性，优化制造质量；通过提高产品质量，降低生产成本和缩短开发周期以及提高企业柔性，以适应用户的特殊要求和快速响应市场的变化，形成企业的市场竞争优势。5 结论根据整个模具设计过程和结果等到以下结论：应用模具虚拟设计进行对传统模具制造的改造是现代模具制造业发展的必由之路。它能有效的克服传统模具的3个局限性。1）在方案的拟订上，Pro/E给设计师一个立体的三维空间可以仿真出真实的模具模型，可使设计师在三维的仿真模式下进行设计，很大程度上避免了设计师个人经验带来了误差，可以获得最优化的方案。2）在分析计算上，传统模具设计受人工计算的条件的限制，只弄采用静态或近似方法而难以按动态的或精确的方法计算，模具虚拟设计可以通过提供一个虚拟的三维环境直观的表现出分析计算结果，大大的提高了计算的精确性和设计的质量。3）模具虚拟设计有效的缩短了设计工作周期，提高了工作效率。致谢感谢蒲志新老师的关心、指导和教诲！本毕业设计的研究和论文的撰写工作自始至终都是在导师的精心指导下完成的。蒲志新老师渊博的学时、敏锐的思维、严谨的治学态度，使学生受益非浅，并终身难忘；在追求真理、献身科学、严于律己、宽以待人的崇高品质对学生是永远的鞭策。最后，向对我学习和研究工作给予关心和帮助的老师和同学致以深深的谢意！向所有参加论文评审和答辩的各位老师表示感谢！参考文献1 廖 鲁.缩短模具加工周期.国际模具网资讯2006-7-6 12:03:202 佚 名.中国塑料模具工业现状及发展方向. 中国金属加工网2006-03-08 09:44:193 佚 名.模具现代虚拟产品设计与制造的研究.中国机械网：机械百科2006-03-05 16:08:014 熊歆斌. CAD/CAM最新技术与产 品微电脑世界2001-2-225 林清安.Pro/ENGINEER wildfire 2.0 零件设计.清华大学基础工业训练中心6 PTC全球服务.模具设计基础 版本2000i2 .2-97 马金骏.塑料模具设计.北京：中国科学技术出版社.1994.第一章第四节8 夏巨谌,李志刚,黄远东,李骏带.中国模具设计大典数据库（电子版）. 中国机械工程学会,中国模具设计大典编委会9 余 强，陆 斐. Pro/ENGINEER模具设计基础教程.北京：清华大学出版社10 村上宗雄.注塑用无流道模具.化学工业出版社11 Regina M. Gouker Satyandra K. Gupta，Hugh A. Bruck Tobias Holzschuh. Manufacturing of multi-material compliant mechanisms using multi-material molding. College Park, MD 20742, USA附录A译文多材料服从的机制制造业使用多材料造型Regina M. Gouker Satyandra K. Gupta.Hugh A. Bruck Tobias Holzschuh机械工程部门马里兰大学4 服从的联接设计和制造业4.1 联合类型A （1 DOF自转）4.1.1设计当设计师根据设计指南和制造业的基本特征规定决定几何接口时，能确定其工作状态开通或是关闭。因为在借口上所有可能的、不可能的选择被聚焦，都可在图纸上描述成三个不同类型：平的、圆柱形和复合体。这些聚焦接口是重要的，软的材料由坚硬材料不充分地填充，是方便扩展和收缩的必要方式。在这个部分一些简单例子来划分设计特征和制造方法。第一个例子是一个转动自由度（DOF）。在次设计有两种共同的方式合并到此设计系统里。在第一个例子中，一个长方形横断面沿借口制约行动，可沿Z轴小纬度转动，相比之下更易沿Y轴更大的转动。在图21中，连杆只能关于Y轴转动。图21 1 DOF行动获得与平的接口轴A相似的方法达到预期的运动要求。图22这个方法包含一个圆柱型接口，软材料采取一个小圆