畢業(yè)設(shè)計（論文）基于ProE注塑模具快速設(shè)計

1、x x 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 基于pro_e注塑模具快速設(shè)計 作者： 二級學(xué)院： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： 職稱： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書課題名稱 基于pro_e注塑模具快速設(shè)計二級學(xué)院專業(yè)/班級學(xué)生姓名學(xué) 號指導(dǎo)教師單位/職稱課題來源企業(yè)生產(chǎn)任務(wù)成果形式設(shè)計說明書所屬崗位裝配工一、畢業(yè)設(shè)計（論文）課題的主要內(nèi)容、任務(wù)和目標(biāo)、基本要求等：1.設(shè)計主要內(nèi)容： 為了提高對基于pro/e注塑模具快速設(shè)計的認(rèn)識和了解，尤其是對注塑模具的制作工藝和模具快速設(shè)計的深入研究以及其用法與用途，基于實用、廣泛和典型的原則而完成本次設(shè)計任務(wù)。在對注塑模具的制作工藝分析的基礎(chǔ)上對模具進(jìn)行快速設(shè)計，畢

2、業(yè)設(shè)計要求與實際應(yīng)用有機(jī)結(jié)合，詳細(xì)地對注塑模具的制作工藝的分析，完成注塑模具的快速設(shè)計。2.任務(wù)和目標(biāo)具體設(shè)計任務(wù)如下： 1)塑料模具國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r； 2)注塑模具設(shè)計的基本理論； 3) 三維cad與pro/e的介紹；4) 基于pro/e的注射?？焖僭O(shè)計； 5)完成本次畢業(yè)設(shè)計說明書。綜合運(yùn)用所學(xué)的基本理論知識和相關(guān)機(jī)械制造專業(yè)知識，虛心向老師及同學(xué)學(xué)習(xí)，遇到問題學(xué)會查找相關(guān)的資料，每周完成實習(xí)體會一篇，培養(yǎng)自己分析、解決問題的能力，從而完成本設(shè)計任務(wù)。3.設(shè)計基本要求：本次畢業(yè)設(shè)計要求結(jié)合生產(chǎn)實際，通過頂崗實習(xí)了解企業(yè)的生產(chǎn)管理及產(chǎn)品的加工，從企業(yè)生產(chǎn)中選取的設(shè)計課題，根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場模具的設(shè)計

3、加工作為選擇課題，進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計。在教師及企業(yè)技術(shù)人員的共同指導(dǎo)下進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計，查閱相關(guān)的資料和文獻(xiàn)，把課堂中所學(xué)到的理論知識應(yīng)用到實際工作中去，寫出一篇不少于1000字以上的開題報告，畢業(yè)設(shè)計說明書不少于5000字。二、實踐要求： 1參觀與專業(yè)相近的機(jī)械加工企業(yè)，在車間加工現(xiàn)場了解模具設(shè)計過程、加工過程及設(shè)備；2與本專業(yè)相近崗位進(jìn)行頂崗實習(xí)；3每周完成頂崗實習(xí)筆記一篇。三、進(jìn)度安排第一周：查閱資料；第二周：完成開題報告；第三周：完成塑料模具國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r、注塑模具設(shè)計的基本理論；第四周：三維cad與pro/e的介紹；第五周：基于pro/e的注射?？焖僭O(shè)計；第六周：經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后進(jìn)行完善；第七

4、周：整理畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容，撰寫完成設(shè)計說明書；第八周：整理畢業(yè)設(shè)計資料，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。參考資料：1 宋滿倉.注塑模具設(shè)計與制造實戰(zhàn)m.北京機(jī)械工業(yè)出版社，2003.4.2 趙昌盛.上海實用模具材料應(yīng)用手冊m.北京機(jī)械工業(yè)出版社，2005.6.3 石安富.工程塑料m.上海科學(xué)技術(shù)出版社，2003.3.4 王文廣.塑料材料的選用m.北京化學(xué)工業(yè)出版社，2007.1.5 郭廣思.注塑成型技術(shù)m.北京機(jī)械工業(yè)出版社，2002.9.指導(dǎo)教師簽名 年 月 日專業(yè)負(fù)責(zé)人簽名 年 月 日 （注：課題來源填企業(yè)生產(chǎn)（管理）任務(wù)、產(chǎn)品開發(fā)、創(chuàng)新設(shè)計、科研課題等?；趐ro_e注塑模具快速設(shè)計摘 要市場競爭要求企業(yè)降低

5、成本，高效率地開發(fā)新產(chǎn)品，全面提高對市場的快速響應(yīng)速度。在模具行業(yè)，用戶對模具的開發(fā)周期要求也越來越短。許多企業(yè)都把cad/cae技術(shù)應(yīng)用作為提高自身設(shè)計速度的重要工具。本文利用pro/toolkit為開發(fā)工具開發(fā)一套基于pro/e的塑料模具快速設(shè)計系統(tǒng)，采用基于實例推理的變型設(shè)計方法，運(yùn)用“自上而下”的設(shè)計思路，完成注塑模具的快速變型設(shè)計。利用實例庫相似性索引方法提取所需要的塑料模具裝配原型，在此模具裝配原型基礎(chǔ)上根據(jù)用戶的需要進(jìn)行修改具體結(jié)構(gòu)，完成塑料模具設(shè)計。提高了相近制品的塑料模具開發(fā)速度，從而更有效地縮短模具的設(shè)計開發(fā)周期。使塑料模具的設(shè)計速度和市場反應(yīng)速度加快。本文介紹了pro/t

6、oolkit二次開發(fā)注塑模具快速設(shè)計系統(tǒng)的設(shè)計方法和步驟、完成對pro/e主菜單修改、設(shè)計對話框的建立。以pro/e為平臺建立了零件庫、裝配圖實例庫、標(biāo)準(zhǔn)件庫。用事例說明具體快速設(shè)計過程和步驟。本文介紹了基于實例推理(case一 basedreasoning，cbr)在國內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀，分析研究了實例推理的關(guān)鍵技術(shù)。實現(xiàn)了對實例的搜索、修改實例、存儲實例等基本原理與方法。本系統(tǒng)能快速完成模具設(shè)計總體方案選擇、生成零件工程圖、零件屬性列表等相關(guān)的工程文檔，為實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部的信息化提供可能性。關(guān)鍵詞:pro/e；實例推理；塑料模具；設(shè)計相似性 目 錄第一章 前言11.1我國塑料模具近幾年的發(fā)展概況和

7、市場情況11.2我國塑料模具的發(fā)展趨勢11.3設(shè)計課題的引入21.4國內(nèi)外注塑?？焖僭O(shè)計與快速制造的情況31.5本課題研究的總目標(biāo)41.6 本系統(tǒng)的主要功能5第二章 注射模具設(shè)計的基本理論62.1注射成型原理與過程62.2 澆注模設(shè)計過程72.2.1 分型面的選擇72.2.2 澆注系統(tǒng)72.2.2.1 澆注系統(tǒng)的組成及設(shè)計原則72.2.2.2 主流道設(shè)計82.2.2.3 分流道設(shè)計82.2.2.4 澆口82.2.2.5 冷料井與拉料桿的設(shè)計82.3 注射成型模具分類92.4 注射成型模具各零部件的設(shè)計92.4.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計92.4.2 成型零件的作尺寸計算102.4.3 成型零部件的

8、強(qiáng)度剛度校核102.4.4 其它輔助構(gòu)件102.4.4.1 導(dǎo)向零件102.4.4.2 裝配固定零件102.4.4.3 冷卻、加熱零件102.4.4.4 脫模機(jī)構(gòu)112.4.4.5 抽芯機(jī)構(gòu)112.4.4.6 復(fù)位機(jī)構(gòu)112.5 傳統(tǒng)的模具設(shè)計過程112.5.1 確定制件在模具中的布置112.5.2 確定型腔的成型方式112.5.3 確定冷卻水道的分布形式112.5.4 確定模架大小122.5.5 模板厚度尺寸的選用122.5.6 繪制裝配草圖122.5.7 拆分零件圖132.5.8 完善裝配圖132.6 “自上而下”模具設(shè)計方法122.6.1 “自上而下”裝配建模設(shè)計方法132.6.2 “自

9、上而下”設(shè)計裝配方法實現(xiàn)132.6.3 參數(shù)化技術(shù)13第三章 三維cad與pro/engineer介紹153.1 三維cad的發(fā)展歷程153.2 pro/engineer概述163.2.1 pro/engineer軟件基本情況163.2.2 主要模塊173.2.3 pro/e用主要特點(diǎn)193.3 cad在塑料模具設(shè)計中的應(yīng)用193.3.1系統(tǒng)開發(fā)方法的選取203.3.1.1 族表 (family table)203.3.1.2 用戶定義特征(udf)213.3.1.3 pro/program213.3.2 pro/toolkit223.3.2.1 pro/toolkit的二次開發(fā)過程方法223

10、.3.2.2 pro/toolkit二次開發(fā)的步驟233.3.2.3 菜單設(shè)計243.3.2.4 對話框的建立253.3.2.5 參數(shù)輸入對話框的建立253.4 cae分析概述253.4.1 cae所涉及的內(nèi)容263.4.2 有限元法的基本概念263.4.3 有限元法的計算步驟273.4.4 有限元法分析的基本過程27第四章 基于pro/e的注射模快速設(shè)計294.1 系統(tǒng)概述294.2 引用304.2.1 檢索標(biāo)準(zhǔn)注塑模具模架304.3修改實例族表314.3.1 修改實例族表方法與步驟314.3.2 修改實例314.3.3 一模架開模模擬及干涉檢查324.3.4 自動產(chǎn)生零件材料清單334.4

11、 創(chuàng)建meehanica分析334.4.1 meehaniea分析方法334.4.2 meehanica分析結(jié)果344.5 實例保存到實例庫中35第五章 結(jié)束語375.1 本課題研究的達(dá)到總目標(biāo)375.2 本系統(tǒng)的主要功能375.3 本課題所做的工作38參考文獻(xiàn)39致 謝41第一章 前 言當(dāng)今市場競爭要求企業(yè)必須低成本、高效率、快速地開發(fā)新的產(chǎn)品，全面提高對市場的快速響應(yīng)能力。在模具行業(yè)，用戶對模具的開發(fā)周期要求也越來越短1在這樣的形勢下，企業(yè)為了提高自身競爭能力，許多企業(yè)大多采用cad技術(shù)用于模具設(shè)計。pro/e軟件是當(dāng)前廣泛使用的三維cad軟件中的典型代表，開發(fā)一套基于pro/e的塑料模具

12、快速設(shè)計系統(tǒng)，是企業(yè)適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)較好的選擇。1.1我國塑料模具近幾年的發(fā)展概況和市場情況2003年，我國塑料模具總產(chǎn)值約176億元，其中出口約2億美元，約合16.6億元人民幣。根據(jù)海關(guān)統(tǒng)計資料，2003年我國共進(jìn)口塑料模具約6.5億美元，約合54億元人民幣。由此可以得出，2003年我國塑料模具總需求約為213.4億元人民幣，國產(chǎn)模具總供給約為159.4億元人民幣，市場占有率為74.7%。在進(jìn)口的料模具中，主要是汽車配套的各種裝飾件模具、家電配套的各種塑料殼體模具、通信及辦公設(shè)備配套的各種注塑模具、建材配套的擠塑模具以及電子工業(yè)配套的塑封模具等。出口的塑料模具以中低檔產(chǎn)品居多。由于我國塑料模具價

13、格較低，在國際市場中有較強(qiáng)的競爭力，所以進(jìn)一步擴(kuò)大出口的前景很好，2003年出口比2002年增長33.3%。隨著我國塑料工業(yè)的快速發(fā)展，特別是工程塑料的高速發(fā)展，我國塑料模具的發(fā)展速度仍將繼續(xù)高于模具工業(yè)的整體發(fā)展速度2。2005年，我國模具工業(yè)快速發(fā)展，總產(chǎn)值達(dá)到600億元。近5年來，我國模具工業(yè)的平均年增長率約為17%，受到了國際的密切關(guān)注。模具的進(jìn)出口比例也日趨合理，2000年的進(jìn)出口比例為5.6：1，而今年將接近3：142。雖然我國塑料模具在數(shù)量、質(zhì)量、技術(shù)等方面有了很大進(jìn)步，但與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求和世界先進(jìn)水平相比差距仍很大，一些大型、復(fù)雜、長壽命的高檔塑料模具每年仍需大量進(jìn)口。1.

14、2我國塑料模具的發(fā)展趨勢經(jīng)過近幾年的發(fā)展，在塑料模具的開發(fā)、結(jié)構(gòu)的調(diào)整以及企業(yè)管理等方面已顯示出以下新的發(fā)展趨勢2：1.在模具的質(zhì)量、交貨周期、價格、服務(wù)四要素中，越來越的用戶將交貨周期放在首位；2.大力增強(qiáng)主動開發(fā)能力。模具企業(yè)不在是等待用戶上門訂購時才根據(jù)用戶要求根據(jù)具體制件進(jìn)行設(shè)計模具。而是根據(jù)市場的需求主動、快速地開發(fā)適應(yīng)市場需求新模具，提高企業(yè)對市場的需求應(yīng)能力和快速響應(yīng)能力；3.隨著模具企業(yè)的設(shè)計和加工水平的提高，模具制造正在從過去主要依靠鉗工的技藝而轉(zhuǎn)變?yōu)橐揽考夹g(shù)制造為主要的制造。這一趨勢不但使得模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度不斷提高，而且使得模具精度越來越高，生產(chǎn)周期越來越短，鉗工比例越來越

15、低，最終促進(jìn)了整個模具制造水平的大幅度提高；4.模具企業(yè)及其模具生產(chǎn)正在向信息化方向迅速發(fā)展。在信息社會中，作為現(xiàn)代模具企業(yè)，單單只是cad/cam技術(shù)應(yīng)用己遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠適應(yīng)當(dāng)代社會的需求要向信息化方向發(fā)展為目標(biāo)，目前許多企業(yè)已經(jīng)采用了cae、pdm、capp、re、cimserp等技術(shù)及其他許多先進(jìn)制造技術(shù)和虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于模具設(shè)計與制造中。上面可以看出隨著我國塑料工業(yè)近幾年的迅速發(fā)展，工程塑料也將高速發(fā)展，我國塑料模具將向高速發(fā)展和快速響應(yīng)市場方向發(fā)展。我國對塑料模具的需求將在“十一五”期間快速增加，我國模具工業(yè)以17%年增長率增長，這是塑料模具設(shè)計與制造迅速發(fā)展的有利條件。開發(fā)一套塑料模

16、具快速設(shè)計系統(tǒng)是適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)較好的表現(xiàn)。1.3設(shè)計課題的引入目前傳統(tǒng)的模具設(shè)計方法己難以滿足現(xiàn)代制造業(yè)對快速、創(chuàng)新設(shè)計的需求，因此研究新型支持模具快速、創(chuàng)新開發(fā)的現(xiàn)代模具設(shè)計方法，并開發(fā)相應(yīng)系統(tǒng)十分必要。很多模具具有相似性，其特點(diǎn)是外形大體一致，結(jié)構(gòu)也大同小異，只有少數(shù)幾個零件不同，在模具設(shè)計過程時常常需要重復(fù)同樣的步驟來重復(fù)組裝整個模具，很多時間用于重復(fù)勞動這中，設(shè)計效率很低。本文開發(fā)一種基于pro/enginee的模具快速設(shè)計方法，就是對于外形尺寸相近、結(jié)構(gòu)相似的制件，利用計算機(jī)在實例庫中檢索與之相似的模具實例，采用“自上而下”設(shè)計方法，設(shè)計只需索引一副相似實例模具，在這副模具的基礎(chǔ)上進(jìn)行

17、修改，對少數(shù)幾個相異零件執(zhí)行替換，就可完成一副新模具的設(shè)計，大大提高了相近制品的模具設(shè)計開發(fā)速度，從而更有效地縮短模具的設(shè)計開發(fā)周期，提高企業(yè)的設(shè)計速度和對市場反應(yīng)速度，增強(qiáng)企業(yè)在市場的競爭力。基于 pro/engineer的快速設(shè)計系統(tǒng)，在設(shè)計過程中，充分發(fā)揮計算機(jī)的強(qiáng)大運(yùn)算功能、信息存儲與快速查找的能力，完成信息管理、數(shù)值計算、模擬分析、優(yōu)化設(shè)計和繪圖等功能，從而更好地完成從設(shè)計方案的提出、評價、模擬分析與修改到具體設(shè)計實施的全過程。在pro/engineer中開發(fā)出個性化的參數(shù)設(shè)計應(yīng)用程序，使其高效地對標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，實現(xiàn)自動化裝配功能、替換功能，這不僅能快速設(shè)計模具，而且在很大程度

18、上避免了重復(fù)勞動。利用pro/engineer還可以方便地建立零件庫。在注塑模設(shè)計中所需的通用件和標(biāo)準(zhǔn)件都可根據(jù)用戶的要求建立，同時用戶所設(shè)計的每一副模具都可作為模具庫的實例組成部分，為后續(xù)模具設(shè)計提供實例。 1.4國內(nèi)外注塑?？焖僭O(shè)計與快速制造的情況1.國外的基本情況1992年6月，在東京國際會議上正式提出并行工程技術(shù)，在此基礎(chǔ)上發(fā)展成旨在縮短產(chǎn)品設(shè)計周期的快速設(shè)計技術(shù)，目前國際上在針對快速設(shè)計的并行設(shè)計技術(shù)、快速原型技術(shù)、系列化模塊化技術(shù)和虛擬制造技術(shù)等發(fā)展均較為迅速。歐美許多模具企業(yè)將高新技術(shù)應(yīng)用于模具的設(shè)計與制造，已成為快速設(shè)計與快速制造優(yōu)質(zhì)模具的有力保證。cad/cae /cam的廣

19、泛應(yīng)用，目前3d設(shè)計己達(dá)到了7080%。如pro/e、ug、cimatron等軟件的應(yīng)用很普遍，cae技術(shù)在歐美己經(jīng)逐漸成熟，在塑料模具設(shè)計中應(yīng)用cae分析軟件，模擬注塑時充模過程、分析冷卻過程、預(yù)測成型過程中可能發(fā)生的缺陷等，可以減少模具設(shè)計中缺陷產(chǎn)生。2.國內(nèi)的基本情況近年來我國的計算機(jī)迅速普及和cad技術(shù)的快速發(fā)展，注塑模cad已經(jīng)在提高注塑模設(shè)計方面發(fā)揮越來越大的作用。作為注塑模cad系統(tǒng)中最基本的一部分，注塑模標(biāo)準(zhǔn)模架庫為用戶提供一個完整的標(biāo)準(zhǔn)模架，用戶在根據(jù)制件的情況確定模具設(shè)計方案后，可以直接利用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)化的模具零部件快速完成模具的設(shè)計。設(shè)計人員會有更多時間去研究模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

20、，從而加速了新模具開發(fā)和優(yōu)化。近幾年來，國外的許多優(yōu)秀三維cad軟件引入我國，促進(jìn)了我國模具設(shè)計快速發(fā)展。許多高校和企業(yè)都在國外3d軟件基礎(chǔ)上利用vc、vb等語言進(jìn)行二次開發(fā)，取得許多快速設(shè)計的理論與方法。下面列出幾個：1)文獻(xiàn)4介紹：注塑模標(biāo)準(zhǔn)模架參數(shù)化設(shè)計，基于vb6.0運(yùn)用數(shù)據(jù)庫參數(shù)化相結(jié)合的方法，在autocad2000中注塑模標(biāo)準(zhǔn)模架的參數(shù)化出圖的開發(fā)4。2文獻(xiàn)5介紹：注塑模具標(biāo)準(zhǔn)模架數(shù)據(jù)庫的開發(fā)，介紹了注塑模cad中的mdbms及spdbms的目標(biāo)和任務(wù)，mdbms和spdbms應(yīng)具有的功能和構(gòu)，和有關(guān)的幾何關(guān)鍵技術(shù)5。3)文獻(xiàn)6介紹：新一代基于知識的三維注塑模設(shè)計軟件整體結(jié)構(gòu)，提

21、出了新一代注塑模設(shè)計軟件的結(jié)構(gòu)?；谔卣鞯娜S裝配模型為核心，采用實例與知識相結(jié)合的推理。系統(tǒng)具有很好的集成性與柔性6。1.5本課題研究的總目標(biāo)本論文就注塑?？焖僭O(shè)計理論、方法和應(yīng)用的探討，目的是為了提高模具行業(yè)對市場的響應(yīng)速度、提高企業(yè)對產(chǎn)品開發(fā)速度。企業(yè)利用pro/e，在內(nèi)部建立起一個能夠?qū)崿F(xiàn)基于實例推理的注塑?？焖僭O(shè)計的系統(tǒng)平臺，可以提高企業(yè)的模具設(shè)計速度和對模具的數(shù)據(jù)庫的管理。設(shè)計部門和其他部門可以充分利用企業(yè)設(shè)計數(shù)據(jù)做變型設(shè)計，從根本上縮短產(chǎn)品設(shè)計周期。建立基于實例推理設(shè)計數(shù)據(jù)庫，能快速、準(zhǔn)確設(shè)計滿足客戶需要的模具方案，也是為企業(yè)設(shè)計工作的積累和準(zhǔn)備?；趯嵗评?cbr)為注塑模具

22、變型設(shè)計提供了推理依據(jù)和推理規(guī)則。cbr作為人工智能的一個重要研究方向，為人工智能在模具產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用提供了一個有效的模式。因此，基于實例推理的模具變型設(shè)計技術(shù)是實現(xiàn)模具快速設(shè)計的行之有效手段和方法。注塑模具快速設(shè)計系統(tǒng)采用基于實例推理的變型設(shè)計技術(shù)，通過對以往設(shè)計方法的提煉，運(yùn)用“自上而下”的設(shè)計思路來完成注塑模具的快速變型設(shè)計。該課題的主要工作量在是利用pro/toolkit為開發(fā)工具對注塑模具快速設(shè)計系統(tǒng)的開發(fā)，以pro/e為基礎(chǔ)建立了零件庫、裝配圖實例庫、標(biāo)準(zhǔn)件庫。1.6 本系統(tǒng)的主要功能本課題研究的總目標(biāo)主要功能包括：1.在windowsz000系統(tǒng)環(huán)境下，開發(fā)出基于實例索引注塑模

23、具快速設(shè)計方法；2.用pro/e的數(shù)據(jù)格式，建立了注塑模具快速設(shè)計系統(tǒng)零件庫、裝配圖實例庫、標(biāo)準(zhǔn)件庫；3.快速設(shè)計完成的總體設(shè)計方案后生成零件工程圖、零件屬性列表等相關(guān)的工程文檔；4.在變型設(shè)計過程中，定制了三種基本的變型設(shè)計方法:尺寸詢問法、特征控制法和標(biāo)準(zhǔn)件庫訪問法來快速建立注塑模具裝配圖；5.為了減少在快速變型設(shè)計中的繪圖與選擇標(biāo)準(zhǔn)件工作量，根據(jù)注塑模具典型零件的特征使用pro/toolkit為開發(fā)工具定制了一些零件庫、標(biāo)準(zhǔn)件庫的數(shù)據(jù)庫的管理方法。本章小結(jié)：主要介紹國內(nèi)外的注塑?？焖僭O(shè)計與快速制造的情況，市場的情況，課題的研究與系統(tǒng)的主要功能。企業(yè)為了提高自身競爭能力，許多企業(yè)大多采用c

24、ad技術(shù)用于模具設(shè)計。第二章 注射模具設(shè)計的基本理論2.1注射成型原理與過程塑料成型的基本原理就是利用塑料的可擠壓性和可模塑性，首先將松散的顆粒料或粉狀塑料成型物料從注射機(jī)的料斗送入高溫的機(jī)筒內(nèi)加熱成熔融的塑化狀態(tài)，使之成為溶融態(tài)熔體，然后在柱塞或活塞的高壓推動下，以很大的流速通過注射機(jī)前端的噴嘴注射進(jìn)入溫度較低的閉合模具型腔之中，經(jīng)過一段時間保壓冷卻后，開啟模具更可從模具型腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制件。注射成型過程是間歇操作，每完成一個操作周期需經(jīng)過塑化、注射和定型、脫模取出制件等幾個步驟：1.塑化 塑化即塑料在料筒內(nèi)經(jīng)加熱達(dá)到流動狀態(tài)，并具有良好可塑性的全過程。因此可以說塑化是注射

25、成型的準(zhǔn)備過程。塑料在進(jìn)入模腔之前應(yīng)達(dá)到規(guī)定的成型溫度，在規(guī)定時間內(nèi)提供足夠數(shù)量的熔融塑料，熔料溫度應(yīng)均勻一致，不發(fā)生熱分解。2.注射 即柱塞或螺桿前移將塑化好的熔料以一定的壓力注入到閉合模腔的過程。注射過程中所采用的工藝條件如注射壓力、注射速度等與塑料的特性、制品結(jié)構(gòu)以及其它工藝條件等密切相關(guān)，它也直接影響成型制品的質(zhì)量。3.定型 從塑料熔體進(jìn)入模腔開始，模腔注滿之后，熔體在控制條件下冷卻定形，直至制品從模腔中脫出。具體可分為充模、冷卻、冷卻三個連續(xù)階段。1)充模階段 從柱塞或螺桿前移直至塑料充滿模腔為止。充模過程中所采用的充模速度或充模時間等工藝條件對成型制品中的分子取向、熔接線的強(qiáng)度等都

26、有一定的影響。2)保壓階段 從熔體充滿模腔起至柱塞或螺桿撤回為止。在這段時間內(nèi)，塑料熔體會因冷卻而發(fā)生收縮，但因塑料仍處于柱塞或螺桿的穩(wěn)壓下，因此料筒內(nèi)的熔料仍然會向模腔內(nèi)繼續(xù)流入，以補(bǔ)足因收縮而留出的空隙。壓實階段對于提高制品的密度、降低成型收縮和克服制品表面缺陷等都有影響。此外，由于塑料還在流動，而且溫度又在不斷降低;取向分子容易被凍結(jié)，所以這一階段是大分子取向形成的主要階段。這一階段的時間越長，分子取向程度也越大。3)冷卻階段 從澆口的塑料完全凍結(jié)時起到制品從模腔中脫出為止。模內(nèi)塑料在這一階段內(nèi)主要是繼續(xù)冷卻，以便制品在脫模時具有足夠的剛度而不致發(fā)生扭曲變形。在此階段內(nèi)由于模內(nèi)塑料的溫度

27、、壓力和體積均有變化，到制品脫模時，模腔內(nèi)壓力不一定等于外界壓力。模腔內(nèi)壓力與外界壓力的差值稱為殘余壓力。4.脫模取出制件。2.2 澆注模設(shè)計過程2.2.1 分型面的選擇打開模具能順利取出塑料制件的面，稱作分型面，分型面的方向盡量采用與注塑機(jī)開模垂直方向，分型面的形狀有平面、斜面、曲面等1516。選擇分型面的位置時應(yīng)注意：分型面一般不取裝飾外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處；要使塑料制件盡量留在動模一側(cè)以便利于塑料制件脫模；將同軸度要求高的同心部分放在分型面的同一側(cè)以保征塑料制件同軸度；抽芯機(jī)構(gòu)要考慮抽芯距離；分型面作為主要排氣面時，分型面應(yīng)設(shè)在塑料流的末端以便排氣。2.2.2 澆注系統(tǒng)澆注系統(tǒng)是指模具中

28、從注射機(jī)噴嘴接觸處到型腔為止的塑料熔體的流動通道。澆注系統(tǒng)作用：輸送塑料流體和傳遞壓力。2.2.2.1 澆注系統(tǒng)的組成及設(shè)計原則1.澆注系統(tǒng)組成：由主流道、分流道、內(nèi)澆口、冷料穴等。2.澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則：要考慮塑料的流動性，保征流體流動順利、快而不紊亂；避免熔體正面沖擊小直徑型芯或脆弱的金屬鑲件；進(jìn)料口的位置和形狀要結(jié)合制件的形狀和技術(shù)要求確定;流道的進(jìn)程要短，以減少成型周期及減少廢料，提高塑料的利用率。2.2.2.2 主流道設(shè)計主流道是指注塑機(jī)的噴嘴口起到分流道入口處止的一段流道，與噴嘴在同一軸線上，塑料熔體在主流道中料流不改變流動方向15。主流道設(shè)計原則如下：1.便于流道中凝料從主流道襯

29、套中拔出，主流道設(shè)計成圓錐形；2.主流道要求耐高溫和摩擦，設(shè)計時要求設(shè)計成可拆卸的襯套，選用優(yōu)質(zhì)材料單獨(dú)加工和熱處理； 3.襯套大端高出定模端面5mm-10mm，并與注射機(jī)定模板的定位孔成間隙配合；4.主流道襯套與塑料接觸面較大時，由于型腔體內(nèi)反壓力的作用使襯套易從模具中退出，可設(shè)計固定的。2.2.2.3 分流道設(shè)計分流道是指主流道末端到澆口的整個通道，它是進(jìn)入模具各個型腔的通道，對塑料熔體流動起分流轉(zhuǎn)向作用，要求塑料熔體的壓力和熱量在分流道中損失較小保證制件的質(zhì)量。1.分流道的截面形式：圓形、梯形、u形、半圓形。2.分流道的斷面尺寸的選擇：分流道的斷面尺寸的選擇要視制件的大小、品種、注射速度

30、及分流道的長度而定。3.多腔模具中的分流道的排布：平衡式和非平衡式兩種。2.2.2.4 澆口澆口又稱進(jìn)料口，是分流道末端與模具型腔入口之間狹窄且短小的一段通道。1.澆口作用：使熔體快速進(jìn)入型腔，按順序填充、冷卻塑料。2.澆口的常見形式：針點(diǎn)式澆口、潛伏式澆口又名隧道式澆口、側(cè)澆口、直接式澆口又稱中心澆口或稱主流道型澆口。2.2.2.5 冷料井與拉料桿的設(shè)計冷料井通常設(shè)置在主流道和分流道轉(zhuǎn)彎的末端。主要是用來除去熔料前鋒的溫度較低的冷料，同時也起拉斷澆注系統(tǒng)凝料的作用。常見的冷料井有如下幾種：1.帶z型頭拉料桿的冷料井；2.帶球形頭拉料桿的冷料井；3.無拉料桿的冷料井。2.3 注射成型模具分類1

31、.按注射機(jī)類型分類立式注射機(jī)、臥式注射機(jī)、直角式注射機(jī)上用的模具1516。2.按注射模具的總體結(jié)構(gòu)特征分類1)單分型面模具(二板式模具)：2)雙分型面模具(三板式模具)；3)帶側(cè)向抽芯的分型模具；4)自動卸螺紋注射成型模具。2.4 注射成型模具各零部件的設(shè)計2.4.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計成型零件包括型腔和型芯兩種：1.型腔結(jié)構(gòu)形式：整體式結(jié)構(gòu)、整體嵌入式、局部拼鑲式、四壁合拼式。2.型芯的結(jié)構(gòu)形式：整體式、組合式、小型芯單獨(dú)性加工后再嵌入模板中、非圓形小型芯、復(fù)雜型芯的組合方式。2.4.2 成型零件的作尺寸計算成型零件的工作尺寸指成型零件上直接用來成型制件的尺寸。1.型芯型腔的徑向尺寸、型芯的

32、高度尺寸、型腔的深度尺寸、中心距的尺寸。2.影響制件尺寸的因素：成型零件本身制造公差、使用過程中的磨損、收縮率的波動、成型零件尺寸計算誤差等。2.4.3 成型零部件的強(qiáng)度剛度校核成型零件型芯和型腔組成的型腔全部被充滿的瞬間，內(nèi)壓力達(dá)極大值，成型零件的剛度，強(qiáng)度校核；1.大尺寸型腔，剛度不足是主要問題，以剛度校核為主；2.小尺寸型腔，強(qiáng)度不足為主要矛盾，以強(qiáng)度校核為主。2.4.4 其它輔助構(gòu)件其它輔助構(gòu)件是安裝、導(dǎo)向、裝配、冷卻、加熱及機(jī)構(gòu)動作等作用的零部件的總稱。2.4.4.1 導(dǎo)向零件作用：定位，導(dǎo)向及承受側(cè)向壓力的作用。類型：導(dǎo)柱/導(dǎo)套導(dǎo)向、錐面導(dǎo)向及斜面導(dǎo)向等。2.4.4.2 裝配固定零

33、件1.固定板固定板用來固定型芯、型腔、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、拉料桿等固定安裝作用，要求固定板有一定的強(qiáng)度和厚度。2.墊板墊板的作用：防止型芯、導(dǎo)柱、拉料桿等從固定板上脫出，并承受壓力。要求：具有較高的平引度和硬度。3.支承件支承件的作用：構(gòu)成頂出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動空間，調(diào)節(jié)模具總厚度，安裝固定的作用。2.4.4.3 冷卻、加熱零件模具的型腔溫度直接影響到制件的成型質(zhì)量及生產(chǎn)率，因此需要控制模具的型腔溫度，保證制件的成型質(zhì)量及生產(chǎn)率，一般用電加熱器給模具的型腔加熱，用水給模具的型腔冷卻。1.冷卻裝置：冷卻孔與型腔距離一般不要小于10mm，2.加熱裝置：電加熱，蒸汽加熱，熱水加熱等。2.4.4.4 脫模機(jī)構(gòu)脫模機(jī)構(gòu)

34、是使制件從模具上脫出來的機(jī)構(gòu)稱脫模機(jī)構(gòu)或稱頂出機(jī)構(gòu)，脫模機(jī)構(gòu)的動作方向與模具的開模方向是一致的。要求脫模時制件不變形，不損壞，頂件位置位于制件不明顯處。2.4.4.5 抽芯機(jī)構(gòu)當(dāng)制件有側(cè)孔或側(cè)凹時，成型側(cè)孔或側(cè)凹的零件必須是可活動的型芯，脫模前，活動型芯必須先抽出，完成側(cè)向活動型芯抽出的機(jī)構(gòu)稱作抽芯機(jī)構(gòu)。2.4.4.6 復(fù)位機(jī)構(gòu)復(fù)位機(jī)構(gòu)是在脫模機(jī)構(gòu)在完成制件脫模后，頂出桿伸出型腔外，它們需復(fù)位才可以開始下一次注射循環(huán)。復(fù)位機(jī)構(gòu)的作用是使模具的合模過程順利，保證模具的連續(xù)作業(yè)。2.5 傳統(tǒng)的模具設(shè)計過程2.5.1 確定制件在模具中的布置首先要確定型腔的數(shù)目、分型面的位置及澆口類型;之后確定制件的

35、排列，確定制件的排列要綜合考慮加工的簡便及成本等方面因數(shù)，制件在模具中的排布方式直接影響到模架的大小，還影響注射速度和制件的質(zhì)量。多型腔應(yīng)盡量采用流道平衡分布以保證各型腔同時充模，并且所占空間長寬比最為合理1516。2.5.2 確定型腔的成型方式根據(jù)制件的特點(diǎn)來確定具體的型腔成型方法，即采用整體式還是鑲拼式，另外還要確定型腔塊的大致尺寸。如果制件上有和開模方向不同的側(cè)向凸凹，還要確定型芯的側(cè)向抽芯方式，如斜導(dǎo)柱、斜滑塊、斜頂桿、液壓油缸等。如果側(cè)向抽芯的抽芯距離不大，可采用斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)，為加工及調(diào)整方便，每個型腔的抽芯單獨(dú)設(shè)計滑塊。在考慮型腔成型方式的同時，還要考慮制造工藝的可行性。2.5.

36、3 確定冷卻水道的分布形式塑料充滿型腔后，應(yīng)通過冷卻使之定型，從而得到制品。冷卻水道的分布應(yīng)遵循一定的原則，總的來說，應(yīng)保證制件充分冷卻且收縮平衡。2.5.4 確定模架大小通過上述的設(shè)計步驟，制件成型所需的水平面的投影大小基本得以確定，再考慮到模板的螺釘固定孔、導(dǎo)柱、導(dǎo)套等的位置是否與滑塊、型腔塊干涉，水道孔與復(fù)位桿孔是否干涉，從而可估算出模具的水平面的投影尺寸，在模架生產(chǎn)廠家的標(biāo)準(zhǔn)中查出相近的模架，確定模架大小。2.5.5 模板厚度尺寸的選用由于選用的是標(biāo)準(zhǔn)模架，剩下的任務(wù)就是確定動模板和定模板的厚度。模板的厚度主要取決于制件的高度，其次還與模板的面積、滑塊的大小以及冷卻水的通過位置等有關(guān)。

37、模板的厚度可用計算方法，但較繁瑣；目前一般靠經(jīng)驗確定模板的厚度。確定時要考慮各部分的合適比例、鑲塊的固定深度和方式、滑塊的高度與長寬比等，并要盡量選用模架標(biāo)準(zhǔn)中的尺寸系列。另外，墊塊的高度需根據(jù)實際制件的特點(diǎn)而定。若型腔較深，需加高墊塊以保證足夠的頂出距離，一般按標(biāo)準(zhǔn)選取即可。此外，為保證推桿在合模前先復(fù)位，可以在復(fù)位桿上加彈簧；為使推出平穩(wěn)，可以加一套推出導(dǎo)向機(jī)構(gòu);為使型腔合模準(zhǔn)確，可以加精定位裝置，點(diǎn)澆口形式的三板式模具結(jié)構(gòu)還要考慮到安放拉桿的位置等等，這些均需根據(jù)模具的具體情況而定。2.5.6 繪制裝配草圖首先將選好的模架主、俯視圖的輪廓畫好，在相應(yīng)的位置繪制制件的主、俯視圖(繪制時要按

38、制件收縮前的尺寸，這樣裝配圖和零件圖的型腔尺寸完全一致，便于后續(xù)的拆圖工作)及型腔塊的投影。多型腔按實際排布情況繪出，然后在俯視圖上從中心向外繪制澆口套、流道、側(cè)抽滑塊、冷卻水孔、推桿及標(biāo)準(zhǔn)模架的復(fù)位桿、導(dǎo)柱導(dǎo)套、螺釘?shù)冉Y(jié)構(gòu)元件，檢查各零件位置間是否有干涉現(xiàn)象。在這個過程中，可能會根據(jù)實際情況調(diào)整原先選定的模架大小。其次根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模架各模板和所選動、定模板的厚度繪制模具的主視圖。將各結(jié)構(gòu)元件的位置由俯視圖引入主視圖，同時將型芯和型腔鑲塊繪出，這時模架的基本結(jié)構(gòu)就完全出現(xiàn)，可以對模板厚度和型腔的側(cè)壁厚度進(jìn)行簡單的校核。然后將基本確定的結(jié)構(gòu)零件，如澆口套、定位環(huán)、水道、側(cè)抽滑塊、導(dǎo)向裝置、緊固螺釘、

39、頂桿、復(fù)位桿、拉料桿及澆注系統(tǒng)等等，一一繪出或細(xì)化，剖切不到的重要零件可另加局部剖視圖。在這個過程中，可能又會發(fā)現(xiàn)一些問題從而調(diào)整模架這都是很正常的。最后標(biāo)注和編制一些重要的尺寸(如模具大小、相關(guān)安裝尺寸及配合尺寸等)、零件序號、零件明細(xì)表和標(biāo)題欄。2.5.7 拆分零件圖裝配圖基本完成后，就需要按照裝配圖上的序號逐一拆分零件圖。拆分零件圖時注意各個圖中零件的擺放應(yīng)盡量和裝配圖保持一致。如將模板的零件圖中的主視圖和裝配圖中的俯視圖相對應(yīng)，將各模板圖疊放在一起，便于識圖和審圖。并且要注意按機(jī)械制圖的標(biāo)準(zhǔn)繪制，標(biāo)注所有尺寸及尺寸公差、形位公差、表面粗糙度，加上剖面線、技術(shù)條件等。2.5.8 完善裝配

40、圖在拆分完零件圖后，可能需要對裝配圖的某些結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改或補(bǔ)充，從而得到一張完善的模具裝配圖。這樣，一副模具基本上就設(shè)計完成。模具設(shè)計需要考慮多方面的因素，并且是一項經(jīng)驗性很強(qiáng)的工作。由于經(jīng)驗和習(xí)慣不同，每個人的設(shè)計步驟也不盡相同，但是有一個比較清晰的思路和程序是非常必要的。2.6 “自上而下”模具設(shè)計方法在模具設(shè)計中，根據(jù)具體情況可以采用“自上而下”裝配建模設(shè)計(top- downmodeling)和“自下而上”裝配建模設(shè)計(bottom-upmodeling)兩種方法。本文僅對“自上而下”裝配建模設(shè)計作介紹，而“自下而上”裝配建模設(shè)計不作介紹。當(dāng)今cad技術(shù)的發(fā)展使得概念設(shè)計思想體現(xiàn)在相應(yīng)的

41、設(shè)計模塊中。pro/engineer提供了概念設(shè)計的系統(tǒng)模塊，稱之為工業(yè)設(shè)計模塊或概念設(shè)計模塊，pro/engineer中的工業(yè)設(shè)計模塊prodesign，支持“自上而下”的設(shè)計方法，以及在復(fù)雜模具設(shè)計中所包含的許多復(fù)雜任務(wù)的自動設(shè)計。此模塊包括概念設(shè)計的二維非參數(shù)化的裝配布局編輯器(layont)。在設(shè)計過程中使用系統(tǒng)模塊可以大大減輕設(shè)計師的工作量，節(jié)省設(shè)計時間，提高工作效率。2.6.1 “自上而下”裝配建模設(shè)計方法在pro/e中“自上而下”裝配建模設(shè)計具體有兩種方式：1.用layout方法在layout里面作草稿，設(shè)置它們的位置關(guān)系、尺寸關(guān)系，再在part里申明這種關(guān)系，達(dá)到自動裝配的目標(biāo)

42、，就是用layout來控制part，當(dāng)有裝配建模需要變動時，可以修改layout里的裝配建模參數(shù)。part會自動更新成為新的裝配關(guān)系的模具結(jié)構(gòu)。2.用骨架方法先做出統(tǒng)一的骨架，在共享骨架里的資料，讓單個part受限于骨架的控制，這樣part在裝配時就會以骨架的方式自動裝配到位。修改骨架參數(shù)后，所有相關(guān)part都會更新成為新的裝配關(guān)系組成新的模具結(jié)構(gòu)。2.6.2 “自上而下”設(shè)計裝配方法實現(xiàn)在模具裝配設(shè)計采用基于“自上而下”的參數(shù)化裝配建模技術(shù)，pro/e裝配建模技術(shù)完全支持“自上而下”的設(shè)計方法，即先總體設(shè)計后詳細(xì)設(shè)計，局部設(shè)計決策服從總體設(shè)計決策，“自上而下”的設(shè)計方法符合人的思維習(xí)慣。“自

43、上而下”的設(shè)計方法是從裝配體開始設(shè)計，用戶可以從一個零件的幾何體來定義另一個零件?！白陨隙隆钡脑O(shè)計次序一般以布局草圖為設(shè)計的開端，然后定義零件位置、基準(zhǔn)面等，參考這些定義來設(shè)計零件?！白陨隙隆钡脑O(shè)計方法更符合經(jīng)典的設(shè)計思想和方法，突出零件之間的相互聯(lián)系和零件位置，而不先考慮零件的具體結(jié)構(gòu)。模具裝配設(shè)計中模型零件數(shù)據(jù)是對零件本身的鏈接，保證裝配模型和零件設(shè)計完全雙向相關(guān)，零件設(shè)計修改后裝配模型中的零件會自動更新，同時可在裝配環(huán)境下直接對部分零件的結(jié)構(gòu)零件進(jìn)行修改。2.6.3 參數(shù)化技術(shù)系統(tǒng)采用參數(shù)化技術(shù)來實現(xiàn)塑料模結(jié)構(gòu)設(shè)計。設(shè)計過程中，當(dāng)某一零件的外形尺寸發(fā)生變化時，則該零件本身的外形及與之

44、相關(guān)聯(lián)的零件的外形亦會隨之發(fā)生相應(yīng)的變化，其實現(xiàn)流程是：1.通過零件的id打開零件，取得零件的三視圖；2.調(diào)用參數(shù)化程序分別對每個視圖進(jìn)行參數(shù)化，從而實現(xiàn)對整個零件的參數(shù)化；3.通過與之關(guān)聯(lián)的零件執(zhí)行步驟從而完成了該設(shè)計修改。采用參數(shù)化技術(shù)可以完成模具中的標(biāo)準(zhǔn)件的選擇、完成模具設(shè)計中的通用件的尺寸修改，用它來實現(xiàn)塑料模結(jié)構(gòu)中零件尺寸的修改。本章小結(jié)：主要介紹注塑模具的成型原理與過程，模具零部件的設(shè)計，還有繪制草圖，分析拆分零件圖。自上而下的模具設(shè)計方法與參數(shù)化設(shè)計。第三章 三維cad與pro/engineer介紹3.1 三維cad的發(fā)展歷程cad技術(shù)起步于50年代后期。進(jìn)入60年代，隨著在計算

45、機(jī)屏幕上繪圖變?yōu)榭尚卸杆侔l(fā)展。人們希望借用這項技術(shù)擺脫繁瑣、費(fèi)時、繪圖精度低的傳統(tǒng)手工繪圖方法。此時cad技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)是用傳統(tǒng)的三視圖方法來表達(dá)零件，以圖紙為媒介進(jìn)行技術(shù)交流，這就是二維計算機(jī)繪圖技術(shù)。在這之后又出現(xiàn)三維計算機(jī)繪圖技術(shù)，目前各種類型軟件都是三維繪圖技術(shù)。三維cad技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了四個階段：1.曲面造型系統(tǒng)60年代出現(xiàn)的三維cad系統(tǒng)只是極為簡單的線框造型。初期的線框造型系統(tǒng)只能表達(dá)幾何表面的基本的幾何信息，不能有效表達(dá)幾何數(shù)據(jù)間的拓?fù)潢P(guān)系，由于缺乏形體的表面信息，cam及cae均無法實現(xiàn)。進(jìn)入70年代，飛機(jī)和汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，飛機(jī)及汽車的零部件中遇到了大量的自由曲面，法國人

46、提出了貝賽爾算法，使得人們在用計算機(jī)處理曲線及曲面問題時變得可以操作，能夠在二維繪圖系統(tǒng)cad的基礎(chǔ)上，開發(fā)出以表面模型為特點(diǎn)的自由曲面建模方法，推出了三維曲面造型系統(tǒng)catia。標(biāo)志著計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)從單純模仿工程圖紙的三視圖模式到三維自由曲面圖形，首次實現(xiàn)以計算機(jī)完整描述產(chǎn)品零件的主要信息，同時也使得cam技術(shù)的開發(fā)有了圖形的基礎(chǔ)。2.實體造型技術(shù)曲面造型系統(tǒng)有了表面模型，cam的問題基本可以解決表面問題。但由于表面模型技術(shù)只能表達(dá)形體的表面信息，難以準(zhǔn)確表達(dá)零件的特性，如質(zhì)量、重心、慣性矩等，這對cae非常不利，最大的問題在于產(chǎn)品分析的前處理特別困難。基于對于cad/cae一體化技術(shù)發(fā)

47、展的探索，sdrc公司于1979年發(fā)布了世界上第一個完全基于實體造型技術(shù)的大型cad/cae軟件。由于實體造型技術(shù)能夠精確表達(dá)零件實體的全部屬性，在理論上有助于統(tǒng)一cad/cae/cam的模型表達(dá)，給設(shè)計帶來了很大的方便。3.參數(shù)化技術(shù)當(dāng)實體造型技術(shù)逐漸為眾多cad系統(tǒng)所采用時，出現(xiàn)了造型更新穎、更好的算法參數(shù)化實體造型方法。它主要的特點(diǎn)是：基于特征、全尺寸約束、全數(shù)據(jù)相關(guān)、尺寸驅(qū)動設(shè)計修改。這種新構(gòu)想在ptc公司 (parametric teehnology corp.)的軟件pro/e中成為現(xiàn)實。pro/e軟件實現(xiàn)了尺寸驅(qū)動零件修改設(shè)計，使人們看到了它今后將給設(shè)計者帶來的巨大方便。由于參數(shù)

48、化技術(shù)的成功應(yīng)用，使得它很快成為cad業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)，許多軟件廠商紛紛按照這個標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。4.變量化技術(shù)90年以后，sdrc的開發(fā)人員以參數(shù)化技術(shù)為藍(lán)本，提出了一種新的實體造型技術(shù)變量化技術(shù)。變量化造型的技術(shù)特點(diǎn)是保留了參數(shù)化技術(shù)基于特征、全數(shù)據(jù)相關(guān)、尺寸驅(qū)動設(shè)計修改的優(yōu)點(diǎn)，并在約束定義方面做了改變。變量化技術(shù)將參數(shù)化技術(shù)中所需定義的尺寸“參數(shù)”進(jìn)一步區(qū)分為形狀約束和尺寸約束，而不是像參數(shù)化技術(shù)那樣只用尺寸來約束全部幾何。采用這種技術(shù)的理由在于:在大量的新產(chǎn)品開發(fā)的概念設(shè)計階段，設(shè)計者首先考慮的是設(shè)計思想及概念，并將其體現(xiàn)于某些幾何形狀之中。這些幾何形狀的準(zhǔn)確尺寸和各形狀之間的嚴(yán)格的尺寸定位關(guān)系在設(shè)

49、計的初始階段還很難完全確定，希望在設(shè)計的初始階段允許欠尺寸約束的存在。在設(shè)計初始階段，整個零件的尺寸基準(zhǔn)及參數(shù)控制方式如何處理還很難決定，只有當(dāng)獲得更多具體概念時，一步一步借助已知條件才能逐步確定怎樣處理才是最佳方案。事實上，參數(shù)化技術(shù)和變量化技術(shù)構(gòu)成了當(dāng)今主要cad軟件的兩大流派。兩種造型理論相互依存，相互借鑒，共同發(fā)展。3.2 pro/engineer概述3.2.1 pro/engineer軟件基本情況1985年ptc公司成立于美國波士頓，開始參數(shù)化建模軟件的研究。從1988年vl.0的 pro/engineer誕生，后經(jīng)過30余年的發(fā)展，pro/engineer現(xiàn)在已經(jīng)成為三維建模軟件的

50、領(lǐng)頭羊。目前已經(jīng)發(fā)布了pro/engineerzool、pro/ewildfir。1.0、pro/e wildfire2.0、pro/ewildfire3.o。在我國有許多的企業(yè)正在使用這些系列軟件進(jìn)行相關(guān)設(shè)計，許多大專院校大多開設(shè)pro/e有關(guān)課程供學(xué)生學(xué)習(xí)，pro/e系列軟件在我國使用率在三維圖形軟件中是比較廣泛的一種。ptc的系列軟件包括了在工業(yè)設(shè)計、機(jī)械設(shè)計和模具設(shè)計等方面的多項功能，還包括對大型裝配體的管理、功能仿真、制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等。pro/e還提供了目前所能達(dá)到的最全面、集成最緊密的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。pro/engineer的主要功能有：零部件設(shè)計、裝配設(shè)計、工程制圖、nc加工

51、和切削模擬、注射流動模擬。 pro/engineer提供了一個易于使用的完整三維解決方案，它詳細(xì)描述了產(chǎn)品的形狀、配合和功能。特別是pro/engineer中的moldesign模塊的出現(xiàn)使ptc可以進(jìn)行塑料模具設(shè)計。3.2.2 主要模塊1.工業(yè)設(shè)計模塊主要用于對產(chǎn)品進(jìn)行三維幾何圖形設(shè)計，傳統(tǒng)設(shè)計在零件未制造出來時，是無法觀看零件形狀的，只能通過工藝人員從二維平面圖進(jìn)行想象出它的三維形狀?，F(xiàn)代設(shè)計用三維軟件可以生成三維幾何實體模型，而pro/e中的單一數(shù)據(jù)庫是對設(shè)計中數(shù)據(jù)作統(tǒng)一管理，用pro/e三維軟件生成的模型在工程實際中可以對后各階段的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理。它包括：三維建模、動畫模擬、概念設(shè)計

52、、網(wǎng)絡(luò)動畫合成、圖片轉(zhuǎn)三維模型等。2.機(jī)械設(shè)計模塊pro/e的機(jī)械設(shè)計模塊是高效的三維機(jī)械設(shè)計工具，它可繪制任意復(fù)雜形狀的零件三維圖形。在實際中存在大量形狀不規(guī)則的物體表面，這些稱為自由曲面。隨著人們生活水平提高，個性化的產(chǎn)品要求越來越多越來越豐富，對自由曲面產(chǎn)品的需求將會迅速增加，這要求設(shè)計人員設(shè)計出大量不重復(fù)的自由曲面產(chǎn)品。用pro/e生成自由曲面僅需幾步就可以做出，可以迅速滿足用戶設(shè)計要求。pro/e生成自由曲面的方法有：拉伸、旋轉(zhuǎn)等。由于生成曲面的方法較多，因此pro/e可以迅速建立任何復(fù)雜自由曲線、復(fù)雜自由曲面。3.功能仿真(cae)模塊pro/e的功能仿真(cae)模塊主要進(jìn)行有限

53、元分析的力學(xué)和熱學(xué)分析。零件的內(nèi)部受力變形與熱變化情況是難以知曉的，用有限元仿真使我們能“看清”零件內(nèi)部的受力狀態(tài)和受熱變化。利用分析結(jié)果找出造成設(shè)計中種故障產(chǎn)生的原因，有助于排除設(shè)計中出現(xiàn)的設(shè)計故障，改進(jìn)設(shè)計方法；利用此功能還可以進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。4.制造(cam)模塊pro/e在模具行業(yè)中用到的cam制造模塊中的功能是 nc machining(數(shù)控加工)。5.數(shù)據(jù)管理 (pdm)模塊pro/e的數(shù)據(jù)管理模塊在計算機(jī)上對產(chǎn)品性能進(jìn)行仿真測試，找出造成產(chǎn)品各種故障的原因，幫助你排除模具設(shè)計中出現(xiàn)故障，為改進(jìn)模具設(shè)計。數(shù)據(jù)管理就像pro/e大家庭中的一個管家，管理每一個任務(wù)模塊，并自動跟蹤創(chuàng)建的數(shù)

54、據(jù)，這些數(shù)據(jù)有存貯在模型文件或數(shù)據(jù)庫中零件的數(shù)據(jù)。pro/e的數(shù)據(jù)管理模塊保證所有數(shù)據(jù)的安全及存取方便。為了加速產(chǎn)品投放市場，需要在較短的時間內(nèi)開發(fā)更多的產(chǎn)品，為了實現(xiàn)這種效率，必須需要多個學(xué)科的工程師同時對同一產(chǎn)品進(jìn)行并行開發(fā)。數(shù)據(jù)管理模塊正是專門用于管理并行工程中同時進(jìn)行的各項工作， pro/engineer的數(shù)據(jù)管理模塊因而使之成為可能。6.數(shù)據(jù)交換 (geometry translator)模塊pro/e的實際生產(chǎn)中存在一些與別的cad系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，如ugh、eucud、cimatrton、mdt等，由于它們處理數(shù)據(jù)方法有別，各自的數(shù)據(jù)都難以被對方所識別與被識別。但在實際工作中，往

55、往需要與其它的cad系統(tǒng)進(jìn)行交換數(shù)據(jù)。這時幾何數(shù)據(jù)交換模塊就會發(fā)揮作用。國際上常用的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口模塊有以下幾種1)iges各種cad軟件只有通過權(quán)威組織制定的接口標(biāo)準(zhǔn)，才能進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，例如：iges(基本圖形轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)initial graphies exehanges tandard)，大部分cad軟件都采用此規(guī)范。2)step step的iso正式代號為 iso 10303，是一個關(guān)于產(chǎn)品數(shù)據(jù)計算機(jī)可理解的表示和交換的國際標(biāo)準(zhǔn)。目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機(jī)制，能夠描述產(chǎn)品整個生命周期中的產(chǎn)品數(shù)據(jù)。3)acis它是一個用于保存關(guān)于實體對象信息的實體造型文件格式，該文件的后綴為*.sat。4)vda_fs德國的汽車制造業(yè)在iges的基礎(chǔ)上開發(fā)了產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換的德國國家標(biāo)準(zhǔn)vdafs，該文件的后綴為*.vda。5)stl主要用于有限元分析。大多數(shù)有限元軟件都支持這種文件的輸入，大多數(shù)三維cad軟件都支持這種文件的輸出。6)dwg,dxf autocad軟件的文件格式，可用于跨平臺數(shù)據(jù)交互。進(jìn)行solid3000與autocad之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時，需要在轉(zhuǎn)換之