基于ProE的電話模具設(shè)計方案

PAGE26基于Pro/E的電話模具設(shè)計前言模具，是以特定的結(jié)構(gòu)形式通過一定方式使材料成型的一種工業(yè)產(chǎn)品，同時也是能成批生產(chǎn)出具有一定形狀和尺寸要求的工業(yè)產(chǎn)品零部件的一種生產(chǎn)工具。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高一致性、高生產(chǎn)率是任何其它加工方法所不能比擬的。模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品開發(fā)能力。所以模具又有“工業(yè)之母”的榮譽稱號。由于某些原因，沒有上傳完整的畢業(yè)設(shè)計（完整的應(yīng)包括畢業(yè)設(shè)計說明書、相關(guān)圖紙CAD/PROE、中英文文獻及翻譯等），此文檔也稍微刪除了一部分內(nèi)容（目錄及某些關(guān)鍵內(nèi)容）如需要的朋友，請聯(lián)系我的叩扣:二二壹五八玖一壹五一隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，模具行業(yè)已經(jīng)成為國家工業(yè)的重要組成部分，沒有高水平的模具也就沒有高水平的工業(yè)產(chǎn)品，因此其技術(shù)水平的高低是衡量一個國家制作業(yè)水平及產(chǎn)品開發(fā)能力高低的重要標志，是一個國家科技實力的體現(xiàn)和國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)，在經(jīng)濟社會中占有非常重要的地位。在西方先進工業(yè)國家，模具界已深刻認識到應(yīng)用CAE技術(shù)是縮短模具生產(chǎn)周期的重要途徑之一，材料成形過程模擬技術(shù)已逐漸成為模具工業(yè)設(shè)計過程的規(guī)范，國外模具界廣泛使用的一批商品化CAE軟件，如塑料注射成形的模擬軟件MOLDFLOW（美國和澳大利亞）、用于鑄造過程的模擬軟件MAGMA（德國）和PROCAST（美國）、用于汽車覆蓋件成形的模擬軟件LS-DYNA3D（美國）和AUTOFORM（德國）發(fā)揮著越來越重要的作用[1]。在我國，工業(yè)生產(chǎn)的特點是產(chǎn)品品種多、更新快和市場競爭激烈。在這種情況下，用戶對模具制造的要求是交貨期短、精度高、質(zhì)理好、價格低。因此，模具工業(yè)的發(fā)展的趨勢是非常明顯的。模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個重要里程碑。實踐證明，模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計制造的發(fā)展方向。因此模具CAD/CAE/CAM是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，是一項高科技、高效益的系統(tǒng)工程，能顯著縮短模具設(shè)計與制造周期，降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量已成為模具界的共識。本次設(shè)計就是通過利用Pro/ENGEER軟件進行電話的模具設(shè)計，通過電腦軟件縮短模具設(shè)計與制造周期的靈活運用。1模具設(shè)計的概述本章在于對傳統(tǒng)的模具產(chǎn)品設(shè)計過程進行分析，研究其特點并指出所具有的局限性，進一步研究了模具虛擬設(shè)計產(chǎn)生的背景、模具虛擬設(shè)計的定義作用，從而體現(xiàn)出模具虛擬設(shè)計技術(shù)在現(xiàn)今信息技術(shù)飛速發(fā)展的形式下的積極作用。1.1模具定義及作用1.1.1模具的概念模具是壓力加工或其他成型工藝中,使材料（金屬或非金屬）變形成產(chǎn)品（成品或半成品）的成形工藝裝備。1.1.2模具的作用模具在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的作用主要表現(xiàn)在以下3個方面：

1）在塑料、陶瓷、粉末冶金、鍛造和壓鑄等行業(yè)應(yīng)用得非常廣泛。

2）模具采用壓力加工產(chǎn)品，因此廣泛應(yīng)用于要求無切削的領(lǐng)域。

3）模具制造業(yè)同時也反映了一個國家的制造技術(shù)水平。1.2模具設(shè)計過程1.2.1收集、分析、消化原始資料[2]收集整理有關(guān)制件設(shè)計、成型工藝、成型設(shè)備、機械加工及特殊加工的資料，以備設(shè)計模具時使用。1）消化塑料制件圖，了解制件的用途，分析塑料制件的工藝性，尺寸精度等技術(shù)要求。2）消化工藝資料，分析工藝任務(wù)書所提出的成型方法、設(shè)備型號、材料規(guī)格、模具結(jié)構(gòu)類型等要求是否恰當，能否落實。3）確定成型方法：采用直壓法、鑄壓法還是注射法。4）選擇成型設(shè)備：要初步估計模具外形尺寸，判斷模具能否在所選的注射機上安裝和使用。5）具體結(jié)構(gòu)方案：a）確定模具類型：如壓制模（敞開式、半閉合式、閉合式）、鑄壓模、注射模等。b）確定模具類型的主要結(jié)構(gòu)。選擇理想的模具結(jié)構(gòu)在于確定必需的成型設(shè)備，理想的型腔數(shù)，在絕對可靠的條件下能使模具本身的工作滿足該塑料制件的工藝技術(shù)和生產(chǎn)經(jīng)濟的要求。對塑料制件的工藝技術(shù)要求是要保證塑料制件的幾何形狀，表面光潔度和尺寸精度。生產(chǎn)經(jīng)濟要求是要使塑料制件的成本低，生產(chǎn)效率高，模具能連續(xù)地工作，使用壽命長，節(jié)省勞動力。1.2.2影響模具結(jié)構(gòu)及模具個別系統(tǒng)的因素影響模具結(jié)構(gòu)及模具個別系統(tǒng)的因素很多，很復(fù)雜：1）型腔布置。根據(jù)塑件的幾何結(jié)構(gòu)特點、尺寸精度要求、批量大小、模具制造難易、模具成本等確定型腔數(shù)量及其排列方式。對于注射模來說，塑料制件精度為3級和3a級，重量為5克，采用硬化澆注系統(tǒng)，型腔數(shù)取4～6個；塑料制件為一般精度（4～5級），成型材料為局部結(jié)晶材料，型腔數(shù)可取16～20個；塑料制件重量為12～16克，型腔數(shù)取8～12個；而重量為50～100克的塑料制件，型腔數(shù)取4～8個。對于無定型的塑料制件建議型腔數(shù)為24～48個，16～32個和6～10個。當再繼續(xù)增加塑料制件重量時，就很少采用多腔模具。7～9級精度的塑料制件，最多型腔數(shù)較之指出的4～5級精度的塑料增多至50%。2）確定分型面。分型面的位置要有利于模具加工，排氣、脫模及成型操作，塑料制件的表面質(zhì)量等。3）確定澆注系統(tǒng)（主澆道、分澆道及澆口的形狀、位置、大?。┖团艢庀到y(tǒng)（排氣的方法、排氣槽位置、大?。?。4）選擇頂出方式（頂桿、頂管、推板、組合式頂出），決定側(cè)凹處理方法、抽芯方式。5）決定冷卻、加熱方式及加熱冷卻溝槽的形狀、位置、加熱元件的安裝部位。6）根據(jù)模具材料、強度計算或者經(jīng)驗數(shù)據(jù)，確定模具零件厚度及外形尺寸，外形結(jié)構(gòu)及所有連接、定位、導(dǎo)向件位置。7）確定主要成型零件，結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式。8）考慮模具各部分的強度，計算成型零件工作尺寸。以上這些問題如果解決了，模具的結(jié)構(gòu)形式自然就解決了。這時，就應(yīng)該著手繪制模具結(jié)構(gòu)草圖，為正式繪圖作好準備。1.2.3繪制模具圖要求按照國家制圖標準繪制，但是也要求結(jié)合國家未規(guī)定的工廠習(xí)慣畫法。在畫模具總裝圖之前，應(yīng)繪制工序圖，并要符合制件圖和工藝資料的要求。由下道工序保證的尺寸，應(yīng)在圖上標寫注明“工藝尺寸”字樣。如果成型后除了修理毛刺之外，再不進行其他機械加工，那么工序圖就與制件圖完全相同。在工序圖下面最好標出制件編號、名稱、材料、材料收縮率、繪圖比例等。通常就把工序圖畫在模具總裝圖上。繪制總裝圖盡量采用1：1的比例，先由型腔開始繪制，主視圖與其它視圖同時畫出。1.2.4模具總裝圖應(yīng)包括以下內(nèi)容：1）模具成型部分結(jié)構(gòu)。2）澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。3）分型面及分模取件方式。4）外形結(jié)構(gòu)及所有連接件，定位、導(dǎo)向件的位置。5）標注型腔高度尺寸（不強求，根據(jù)需要）及模具總體尺寸。6）輔助工具（取件卸模工具，校正工具等）。7）按順序?qū)⑷苛慵蛱柧幊觯⑶姨顚懨骷毐怼?）標注技術(shù)要求和使用說明。1.2.5模具總裝圖的技術(shù)要求內(nèi)容：1）對于模具某些系統(tǒng)的性能要求。例如對頂出系統(tǒng)、滑塊抽芯結(jié)構(gòu)的裝配要求。2）對模具裝配工藝的要求。例如模具裝配后分型面的貼合面的貼合間隙應(yīng)不大于0.05mm模具上、下面的平行度要求，并指出由裝配決定的尺寸和對該尺寸的要求。3）模具使用，裝拆方法。4）防氧化處理、模具編號、刻字、標記、油封、保管等要求。5）有關(guān)試模及檢驗方面的要求。1.2.6繪制全部零件圖由模具總裝圖拆畫零件圖的順序應(yīng)為：先內(nèi)后外，先復(fù)雜后簡單，先成型零件，后結(jié)構(gòu)零件。1）圖形要求：一定要按比例畫，允許放大或縮小。視圖選擇合理，投影正確，布置得當。為了使加工專利號易看懂、便于裝配，圖形盡可能與總裝圖一致，圖形要清晰。2）標注尺寸要求統(tǒng)一、集中、有序、完整。標注尺寸的順序為：先標主要零件尺寸和出模斜度，再標注配合尺寸，然后標注全部尺寸。在非主要零件圖上先標注配合尺寸，后標注全部尺寸。3）表面粗糙度。把應(yīng)用最多的一種粗糙度標于圖紙右上角，如標注“其余3.2”4）其它內(nèi)容，例如零件名稱、模具圖號、材料牌號、熱處理和硬度要求，表面處理、圖形比例、自由尺寸的加工精度、技術(shù)說明等都要正確填寫。1.2.7校對、審圖、描圖、送曬1）自我校對的內(nèi)容是：A）模具及其零件與塑件圖紙的關(guān)系：模具及模具零件的材質(zhì)、硬度、尺寸精度，結(jié)構(gòu)等是否符合塑件圖紙的要求。B）塑料制件方面：塑料料流的流動、縮孔、熔接痕、裂口，脫模斜度等是否影響塑料制件的使用性能、尺寸精度、表面質(zhì)量等方面的要求。圖案設(shè)計有無不足，加工是否簡單，成型材料的收縮率選用是否正確。C）成型設(shè)備方面：注射量、注射壓力、鎖模力夠不夠，模具的安裝、塑料制件的南芯、脫模有無問題，注射機的噴嘴與澆口套是否正確地接觸。D）模具結(jié)構(gòu)方面：a）分型面位置及精加工精度是否滿足需要，會不會發(fā)生溢料，開模后是否能保證塑料制件留在有頂出裝置的模具一邊。b）脫模方式是否正確，推桿、推桿的大小、位置、數(shù)量是否合適，推板會不會被型芯卡住，會不會造成擦傷成型零件。c）模具溫度調(diào)節(jié)方面。加熱器的功率、數(shù)量；冷卻介質(zhì)的流動線路位置、大小、數(shù)量是否合適。d）處理塑料制件制側(cè)凹的方法，脫側(cè)凹的機構(gòu)是否恰當，例如斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)中的滑塊與推桿是否相互干擾。e）澆注、排氣系統(tǒng)的位置，大小是否恰當。2）設(shè)計圖紙。a）裝配圖上各模具零件安置部位是否恰當，表示得是否清楚，有無遺漏b）零件圖上的零件編號、名稱，制作數(shù)量、零件內(nèi)制還是外購的，是標準件還是非標準件，零件配合處理精度、成型塑料制件高精度尺寸處的修正加工及余量，模具零件的材料、熱處理、表面處理、表面精加工程度是否標記、敘述清楚。c）零件主要零件、成型零件工作尺寸及配合尺寸。尺寸數(shù)字應(yīng)正確無誤，不要使生產(chǎn)者換算。d）檢查全部零件圖及總裝圖的視圖位置，投影是否正確，畫法是否符合制圖國標，有無遺漏尺寸。3）校核加工性能（所有零件的幾何結(jié)構(gòu)、視圖畫法、尺寸標等是否有利于加工）。4）復(fù)算輔助工具的主要工作尺寸。5）專業(yè)校對原則上按設(shè)計者自我校對項目進行；但是要側(cè)重于結(jié)構(gòu)原理、工藝性能及操作安全方面。描圖時要先消化圖形，按國標要求描繪，填寫全部尺寸及技術(shù)要求。描后自校并且簽字。6）把描好的底圖交設(shè)計者校對簽字，習(xí)慣做法是由工具制造單位有關(guān)技術(shù)人員審查，會簽、檢查制造工藝性，然后才可送曬。7）編寫制造工藝卡片。由工具制造單位技術(shù)人員編寫制造工藝卡片，并且為加工制造做好準備。在模具零件的制造過程中要加強檢驗，把檢驗的重點放在尺寸精度上。模具組裝完成后，由檢驗員根據(jù)模具檢驗表進行檢驗，主要的是檢驗?zāi)＞吡慵男阅芮闆r是否良好，只有這樣才能保證模具的制造質(zhì)量。1.2.8試模及修模雖然是在選定成型材料、成型設(shè)備時，在預(yù)想的工藝條件下進行模具設(shè)計，但是人們的認識往往是不完善的，因此必須在模具加工完成以后，進行試模試驗，看成型的制件質(zhì)量如何。發(fā)現(xiàn)錯誤以后，進行排除錯誤性的修模。塑件出現(xiàn)不良現(xiàn)象的種類居多，原因也很復(fù)雜，有模具方面的原因，也有工藝條件方面的原因，二者往往交織在一起。在修模前，應(yīng)當根據(jù)塑件出現(xiàn)的不良現(xiàn)象的實際情況，進行細致地分析研究，找出造成塑件缺陷的原因后提出補救方法。因為成型條件容易改變，所以一般的做法是先變更成型條件，當變更成型條件不能解決問題時，才考慮修理模具。修理模具更應(yīng)慎重，沒有十分把握不可輕舉妄動。其原因是一旦變更了模具條件，就不能再作大的改造和恢復(fù)原狀。1.2.9整理資料進行歸檔模具經(jīng)試驗后，若暫不使用，則應(yīng)該完全擦除脫模渣滓、灰塵、油污等，涂上黃油或其他防銹油或防銹劑，關(guān)到保管場所保管。把設(shè)計模具開始到模具加工成功，檢驗合格為止，在此期間所產(chǎn)生的技術(shù)資料，例如任務(wù)書、制件圖、技術(shù)說明書、模具總裝圖、模具零件圖、底圖、模具設(shè)計說明書、檢驗記錄表、試模修模記錄等，按規(guī)定加以系統(tǒng)整理、裝訂、編號進行歸檔。這樣做似乎很麻煩，但是對以后修理模具，設(shè)計新的模具都是很有用處的。1.2.10傳統(tǒng)模具設(shè)計過程特點以上為傳統(tǒng)的模具產(chǎn)品設(shè)計過程其特點是：1）傳統(tǒng)模具設(shè)計的每一個環(huán)節(jié)都是依靠收購方式完成。從本質(zhì)上說，多數(shù)都是憑設(shè)計者直接或間接的經(jīng)驗知識，通過類比分析或經(jīng)驗公式來確定設(shè)計方案。對于特別重要的設(shè)計或者計算工作量太大的設(shè)計，有時也可對擬訂的幾個方案進行計算對比與選擇。最后繪出，編寫技術(shù)文件。2）應(yīng)用傳統(tǒng)的模具設(shè)計方法，設(shè)計者的大部分時間和精力都消耗在裝配圖和個別系統(tǒng)（型腔，分型面，澆注系統(tǒng)，頂出方式，模具零件厚度及外形尺寸，主要成型零件）上，繪圖工作大約占設(shè)計的70%左右，因而對設(shè)計的總體問題難于進行深入的研究，對于一些困難而費時的分析技術(shù)，常常只得用圖形或類比定值等粗糙的方法，因此具有極大的局限性。主要表現(xiàn)在：A）方案的擬訂在很大程度上取決于設(shè)計者的個人經(jīng)驗，即使同時擬訂了少數(shù)幾個方案，也難以獲得最優(yōu)方案。B）在分析計算工作中，由于受人工計算條件的限制，只能采用靜態(tài)或近似方法而難以按動態(tài)的或精確的方法計算，計算結(jié)果不夠精確，影響設(shè)計質(zhì)量。C）設(shè)計工作周期長，效率低。1.3模具虛擬設(shè)計產(chǎn)生的背景在經(jīng)濟全球化，貿(mào)易自由化和社會信息化的新形勢下，世界市場由過去傳統(tǒng)的相對穩(wěn)定逐步演變成動態(tài)多變的特征，由過去的局部競爭演變?nèi)蚍秶鷥?nèi)的競爭；同行業(yè)之間，跨行業(yè)之間的相互滲透。相互競爭日益激烈，因此，制造業(yè)的經(jīng)營戰(zhàn)略發(fā)生了很大變化，TQCS成為現(xiàn)在制造企業(yè)適應(yīng)市場需求，提高競爭力的關(guān)鍵因素。即最快的上市速度（T-TimetoMarket），最好的質(zhì)量（Q-uality），最低的成本（C-Cost），最幼的服務(wù)（S-Service）來滿足不同顧客的需求。模具產(chǎn)品制造是典型的單件小批量、離散型生產(chǎn)。傳統(tǒng)模具產(chǎn)品開發(fā)從設(shè)計、試制到產(chǎn)品上市周期太長，設(shè)計過程中難以與用戶進行交流，難以及時聽取用戶的意見，難以考慮可制造性和可裝配性，很難全面考慮安全、維護等方面的要求，不能綜合考慮生產(chǎn)、時間以及費用等相互制約條件的限制，更談不上考慮整個模具產(chǎn)品壽命周期的諸多問題。應(yīng)用CAD技術(shù)必須在模具產(chǎn)品圖紙全部出來之后，才能與用戶進行交流。此外，圖紙上的模具產(chǎn)品因缺乏直觀性，有時模具產(chǎn)品制造之后才能發(fā)現(xiàn)諸多問題，造成模具產(chǎn)品不能符合用戶的要求，既影響交貨期（TodayHot）又增加成本，有時甚至影響客戶關(guān)系及市場占有率。與此同時，信息技術(shù)取得了迅速發(fā)展，特別是計算機技術(shù)，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，信息處理技術(shù)等取得了人們意想不到的進步。進入九十年代以來，技術(shù)更新的速度明顯加快，新興知識轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力推動力量的時間間隔越來越短。如何利用新技術(shù)所提供的機遇，抓住用戶需求，以最短的時間開發(fā)出用戶能夠接受的產(chǎn)品，已成為市場競爭的焦點。因此，模具產(chǎn)品設(shè)計面臨嚴峻考驗，模具企業(yè)必須利用最新的技術(shù)，在最短的時間內(nèi)開發(fā)出高質(zhì)量、低成本、高附加值的產(chǎn)品，以最快的速度響應(yīng)和投放市場。這就需要改變傳統(tǒng)模具產(chǎn)品設(shè)計方式，采用現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)，模具現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)是基于知識的設(shè)計，它要綜合利用現(xiàn)代管理、控制、系統(tǒng)工程、仿真、信息建模、人工智能、數(shù)據(jù)庫以及網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)，將模具產(chǎn)品設(shè)計過程中的信息流有機集成，并模擬出模具產(chǎn)品未來的性能，以及模具制造全過程對模具產(chǎn)品設(shè)計的影響，從而做出正確的決策與設(shè)計方案?，F(xiàn)代模具的制造與當前經(jīng)濟發(fā)展的形勢及以上要求相適應(yīng)。多年來的實踐證明，信息技術(shù)應(yīng)用于模具制造業(yè)，進行對傳統(tǒng)模具制造的改造，是現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的必由之路。模具CAD/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，已成為人們的共識。在“八五”、“九五”期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計算機繪圖技術(shù)，數(shù)控加工的使用率也越來越高，并陸續(xù)引進了相當數(shù)量CAD/CAM系統(tǒng)。如美國EDS的UG，美國ParametricTechnology公司Pro/Engineer，美國CV公司的CADSS，英國DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E,以色列公司的Cimatron還引進了AutoCADCATIA等軟件及法國Marta-Daravision公司用于汽車及覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。國內(nèi)模具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用了CAD/CAM技術(shù)/DL圖的設(shè)計和模具結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計均已實現(xiàn)二維CAD，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過渡，總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)。且模具的參數(shù)化設(shè)計也開始走向少數(shù)模具廠家技術(shù)開發(fā)的領(lǐng)域。1.4模具虛擬設(shè)計定義虛擬現(xiàn)實技術(shù)集成了計算機圖形學(xué)、多媒體、人工智能、網(wǎng)絡(luò)、多傳感器、并行處理等技術(shù)的最新研究成果。實時的三維空間表現(xiàn)力、人機交互的操作環(huán)境能給人帶來身臨其境的感受。隨著際互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，虛擬現(xiàn)實技術(shù)必將成為現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)的主流和標準。模具虛擬產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)是虛擬現(xiàn)實技術(shù)在模具產(chǎn)品制造中的應(yīng)用或?qū)崿F(xiàn)。它是模具現(xiàn)實設(shè)計環(huán)境和制造環(huán)境的計算機內(nèi)部映射，是模具虛擬設(shè)計的重要內(nèi)容。模具虛擬設(shè)計是以仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)等為支撐，對模具設(shè)計、加工、裝配、維護經(jīng)過統(tǒng)一建模形成虛擬的環(huán)境、虛擬的過程、虛擬的產(chǎn)品[3]。1.5模具虛擬的作用目前，模具虛擬設(shè)計已經(jīng)在國外有所應(yīng)用，它對未來模具制造業(yè)和企業(yè)的發(fā)展都將會產(chǎn)生深遠影響。1.5.1模具虛擬設(shè)計對未來模具制造業(yè)的重大作用主要表現(xiàn)為：1）運用軟件對模具進行虛擬設(shè)計，對模具設(shè)計的主要階段進行全面仿真，使之達到“快，好，省”的目的，為先進模具制造技術(shù)的進一步發(fā)展提高了更廣大的空間，同時也推動了相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展和進步。2）可加深人們對模具設(shè)計的認識和理解，有利于對其進行理論升華，更好地指導(dǎo)實踐生產(chǎn)，有利于對模具設(shè)計的普及，推動生產(chǎn)力的巨大躍升。1.5.2模具虛擬設(shè)計對未來企業(yè)的影響1）提高產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量，減少設(shè)計缺陷，優(yōu)化產(chǎn)品制造質(zhì)量；2）提高工藝規(guī)劃和加工過程的合理性，優(yōu)化制造質(zhì)量；3）通過提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本和縮短開發(fā)周期以及提高企業(yè)柔性，以適應(yīng)用戶的特殊要求和快速響應(yīng)市場的變化，形成企業(yè)的市場競爭優(yōu)勢；4）虛擬技術(shù)的應(yīng)用，模具設(shè)計軟件的開發(fā)可以加快企業(yè)人才的培養(yǎng)速度；2基于Pro/ENGINEER的模具設(shè)計實現(xiàn)模具設(shè)計、制造信息化與智能化，是21世紀中國模具制造業(yè)光榮而艱巨的任務(wù)。應(yīng)用信息技術(shù)將先進的設(shè)計理論、方法與制造技術(shù)加以系統(tǒng)的集成創(chuàng)新，是全面推動中國由模具制造大國向模具制造強國的重要措施。本章將在前一章研究模具設(shè)計的基礎(chǔ)上，進一步研究模具設(shè)計的定義以及模具設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)。還研究了Pro/ENGINEER的有關(guān)內(nèi)容以及在其環(huán)境下的模具設(shè)計裝配。2.1現(xiàn)代CAD/CAM軟件介紹CAD/CAM（計算機輔助設(shè)計及制造）技術(shù)產(chǎn)生于本世紀50年代后期發(fā)達國家的航空和軍事工業(yè)中，隨著計算機軟硬件技術(shù)和計算機圖形學(xué)技術(shù)的發(fā)展而迅速成長起來。1989年美國國家工程科學(xué)院將。CAD/CAM技術(shù)評為當代（1964～1989）十項最杰出的工程技術(shù)成就之一[4]。三十幾年來CAD技術(shù)和系統(tǒng)有了飛速的發(fā)展，CAD/CAM的應(yīng)用迅速普及。在工業(yè)發(fā)達國家，CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用已迅速從軍事工業(yè)向民用工業(yè)擴展，由大型企業(yè)向中小企業(yè)推廣，由高技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用向日用家電、輕工產(chǎn)品的設(shè)計和制造中普及。而且這一技術(shù)正在從發(fā)達國家“流向”發(fā)展中國家。

CAD是一個包括范圍很廣的概念，概括來說，CAD的設(shè)計對象有兩大類，一類是機械、電氣、電子、輕工和紡織產(chǎn)品；另一類是工程設(shè)計產(chǎn)品，即工程建筑，國外簡稱AEC（Architecture、Engineering和Construction）。而如今，CAD技術(shù)的應(yīng)用范圍已經(jīng)延伸到藝術(shù)、電影、動畫、廣告和娛樂等領(lǐng)域，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟及社會效益，有著廣泛的應(yīng)用前景。

CAD在機械制造行業(yè)的應(yīng)用最早，也最為廣泛。采用CAD技術(shù)進行產(chǎn)品設(shè)計不但可以使設(shè)計人員“甩掉圖板”，更新傳統(tǒng)的設(shè)計思想，實現(xiàn)設(shè)計自動化，降低產(chǎn)品的成本，提高企業(yè)及其產(chǎn)品在市場上的競爭能力；還可以使企業(yè)由原來的串行式作業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿凶鳂I(yè)，建立一種全新的設(shè)計和生產(chǎn)技術(shù)管理體制，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，提高勞動生產(chǎn)率。如今世界各大航空、航天及汽車等制造業(yè)巨頭不但廣泛采用CAD/CAM技術(shù)進行產(chǎn)品設(shè)計，而且投入大量的人力物力及資金進行CAD/CAM軟件的開發(fā)，以保持自己技術(shù)上的領(lǐng)先地位和國際市場上的優(yōu)勢。

計算機輔助建筑設(shè)計（ComputerAidedArchitectureDesign，簡稱CAAD）是CAD在建筑方面的應(yīng)用，它為建筑設(shè)計帶來了一場真正的革命。隨著CAAD軟件從最初的二維通用繪圖軟件發(fā)展到如今的三維建筑模型軟件，CAAD技術(shù)已開始被廣為采用，這不但可以提高設(shè)計質(zhì)量，縮短工程周期，還可以節(jié)約2%至5%的建設(shè)投資，而近幾年來我國每年的基本建設(shè)投資都有幾千億元之多，如果全國大小近萬個工程設(shè)計單位都采用CAD技術(shù)，則可以大大提高基本建設(shè)的投資效益。

CAD技術(shù)還被用于輕紡及服裝行業(yè)中。以前我國紡織品及服裝的花樣設(shè)計、圖案的協(xié)調(diào)、色彩的變化、圖案的分色、描稿及配色等均由人工完成，速度慢、效率低，而目前國際市場上對紡織品及服裝的要求是批量小、花色多、質(zhì)量高、交貨要迅速，這使得我國紡織產(chǎn)品在國際市場上的競爭力不強。采用CAD技術(shù)以后，大大加快了我國紡織及服裝企業(yè)走向國際市場的步伐。

如今，CAD技術(shù)已進入到人們的日常生活中，在電影、動畫、廣告和娛樂等領(lǐng)域大顯身手。電影拍攝中利用CAD技術(shù)已有十余年的歷史，美國好來塢電影公司主要利用CAD技術(shù)構(gòu)造布景，可以利用虛擬現(xiàn)實的手法設(shè)計出人工不可能做到的布景。這不僅能節(jié)省大量的人力、物力，降低電影的拍攝成本，而且還可以給觀眾造成一種新奇、古怪和難以想像的環(huán)境，獲得極大的票房收入。比如美國的《星球大戰(zhàn)》、《外星人》、《侏羅紀公園》等科幻片以及完全用三維計算機動畫制作的影片《玩具總動員》，都取得了極大的成功。轟動全球的大片《泰坦尼克》應(yīng)用了大量的三維動畫制作，用計算機真實地模擬了泰克尼克航行、沉船的全過程。此外，動畫和廣告制作中也充分利用了計算機造型技術(shù)，實質(zhì)上也是一種虛擬現(xiàn)實技術(shù)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)還被用于各種模擬器及景物的實時漫游、娛樂游戲中。

近十年來，在CIMS工程和CAD應(yīng)用工程的推動下，我國計算機輔助設(shè)計技術(shù)應(yīng)用越來越普遍，越來越多的設(shè)計單位和企業(yè)采用這一技術(shù)來提高設(shè)計效率、產(chǎn)品質(zhì)量和改善勞動條件。目前，我國從國外引進的CAD軟件有好幾十種，國內(nèi)的一些科研機構(gòu)、高校和軟件公司也都立足于國內(nèi)，開發(fā)出了自己的CAD軟件，并投放市場，我國的CAD技術(shù)應(yīng)用呈現(xiàn)出一片欣欣向榮的景象。2.2Pro/ENGINEER簡介Pro/ENGINEER是美國PTC公司出品的CAD/CAM軟件，它以參數(shù)化設(shè)計的觀念聞名于世，為傳統(tǒng)機械設(shè)計與制造帶來了巨大的便利。Pro/ENGINEER提供的參數(shù)化設(shè)計具有3D實體造型、單一資料庫以及以特征為設(shè)計單位等特點，因此通過使用它設(shè)計者可以隨時計算出產(chǎn)品的體積、面積、質(zhì)心、重量和慣性矩等數(shù)據(jù)，并且不論在3D或2D圖形上作尺寸修改，其相關(guān)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(shè)計中導(dǎo)入了制造的概念，設(shè)計人員可隨時對特征作合理、不違反幾何的順序調(diào)整、插入、刪除和重新定義等修正操作。Pro/ENGINEER經(jīng)過多年的推廣，已是當今電子及機械兩大行業(yè)的設(shè)計主力，舉凡日常的消費性電子產(chǎn)品（如手機，數(shù)字相機，MP3播放器等），計算機零件，計算機外設(shè)備，電器產(chǎn)品，汽機車零件，汽車內(nèi)裝，工具機等，無一不是利用Pro/E所設(shè)計。換言之，Pro/E設(shè)計出來的產(chǎn)品，幾乎占據(jù)了人類的生活，對人類的文明與進化有莫大的影響力，儼然成為推動高科技產(chǎn)業(yè)的原動力。由于Pro/E已深入各行各業(yè)的設(shè)計，因此Pro/E成為機械，模具，工業(yè)設(shè)計的有力保證。另一方面，Pro/E不但是從事產(chǎn)業(yè)造型，機構(gòu)，零件及模具設(shè)計的利器，同時次軟件亦具備工程分析，NC加工，量測，工程數(shù)據(jù)管理等功能，因此學(xué)會次軟件，即可受用一輩子，可從事各層級的工作。2.3模具設(shè)計主要應(yīng)用模塊2.3.1PPro/ENGINEER提供了一個很寬的生成工程圖的能力，包括：自動尺寸標注、參數(shù)特征生成，全尺寸修飾，自動生成投影面，輔助面，截面和局部視圖，Pro/DETAIL擴展了Pro/ENGINEER這些基本功能，允許直接從Pro/ENGINEER的實體造型產(chǎn)品按ANSI/ISO/JIS/DIN標準的工程圖。2.3.2PPro/Feature擴展了在Pro/ENGINEER內(nèi)的有效特征，包括用戶定義的習(xí)慣特征，如各種彎面造型（ProfitedDomes）、零件抽空（Shells）、三維式掃描造型功能（3DSweep）、多截面造型功能（Blending）、薄片設(shè)計（Thin—Wa）等等。通過將Pro/ENGINEER任意數(shù)量特征組臺在一起形成用戶定義的特征，就可以又快又容易地生成。Pro/FEATURE包括從零件上一個位置到另一個位置復(fù)制特征或組合特征能力，以及鏡像復(fù)制生成帶有復(fù)雜雕刻輪廓的實體模型。2.3.3PPro/SURFACE是一個選項模塊，它擴展了Pro/ENGINEER的生成、輸入和編輯復(fù)雜曲面和曲線的功能。Pro/SURFACE提供了一系列必要的工具，使得工程師們在整個工業(yè)范圍內(nèi)很容易地生成用于飛機和汽車的氣動曲線和曲面，船殼設(shè)計以及通常所碰到的復(fù)雜設(shè)計問題。2.3.4Pro/E模具制造者依賴于2D的CAD方法來設(shè)計模架。因此，Pro/ENGINEER模架設(shè)計專家提供了一個理想的解決方案。此軟件基于過程并且易于學(xué)習(xí)，它使模具制造者能在熟悉的2D環(huán)境中工作，同時利用3D的所有強大功能和優(yōu)點，從而顯著地縮短了提前期。其特點是：1）快速選型及修改下列內(nèi)容：

a）模架及配件。

b）選取頂針規(guī)格，自動切出相應(yīng)的孔位及沉孔。

c）按預(yù)先定義的曲線輕易設(shè)計運水孔，安裝水喉水堵。

d）系統(tǒng)預(yù)設(shè)BOM及零件圖。2）3D環(huán)境：a）完整的滑塊結(jié)構(gòu)，包含螺絲，銷釘及自動切槽。

b）完整的開模機構(gòu)，包含螺絲，銷釘及自動切槽。

c）完整的斜頂結(jié)構(gòu)，包含螺絲，銷釘及自動切槽。

d）模擬開模過程。

e）平面圖中的孔表功能。3）自動化配置：

a）預(yù)設(shè)所有標準件的名稱。

b）預(yù)設(shè)各類零件的參數(shù)及參數(shù)值。

c）螺栓，銷釘自動安裝。

d）各類零件自動產(chǎn)生并歸于相應(yīng)圖層。

e）各類簡化表達。

f）預(yù)設(shè)所有的螺栓，銷釘及頂針的孔位間隙。本次設(shè)計主要利用Pro/E的實體建模，特征建模進行電話面板的3維模型設(shè)計，在利用Pro/E環(huán)境下自帶的制造模具型腔功能進行電話面板模具設(shè)計及模架設(shè)計。3基于Pro/E的電話面板模具設(shè)計過程本章對模架設(shè)計個部分進行標準化選擇，并深入研究如了Pro/E環(huán)境下設(shè)模具設(shè)計，的全過程，并進行開模演示。3.1電話面板結(jié)構(gòu)設(shè)計繪制電話三維模型，利用Pro/E繪制電話面板結(jié)構(gòu)如圖3-1[5]。圖3-1電話面板Fig.3-1Tel-version3.2模具設(shè)計3.2.1創(chuàng)建毛坯工件1）創(chuàng)建新文件制作—模具型腔phone001。2）裝配電話面板參考模型如圖3-2（兩模型間距離40mm）。3）設(shè)計收縮率[6]：收縮是指制模時在固化及冷卻后出現(xiàn)的縮小現(xiàn)象。將收縮值應(yīng)用到參照模型中，就可按照與模具成型過程的收縮量成比例的值來增加參照模型的尺寸。圖3-2裝配參照模型Fig.3-2Assemblyreferencemodel在開始模具成型過程之前，應(yīng)對收縮進行設(shè)置。有兩種應(yīng)用收縮的方法，即按尺寸和按比例。按尺寸收縮：在“模具”模式中應(yīng)用“按尺寸收縮”時，Pro/ENGINEER會將收縮特征放置在設(shè)計模型中。可以選取要用來計算收縮的公式，也可選取希望應(yīng)用收縮的尺寸。指定按尺寸收縮時，切記以下原則：A）收縮值不是累積的。B）按尺寸收縮，不收縮外部參照或輸入幾何。C）當收縮應(yīng)用到多腔模具中的指定參照模型時，所有基于同一設(shè)計模型的參照模型都會應(yīng)用同樣的收縮。在族模具中，收縮將只應(yīng)用到指定模型的參照模型中；收縮不影響基于不同設(shè)計模型的參照模型。D）“按尺寸收縮”只影響那些在收縮特征之前創(chuàng)建或重排序的特征。更新設(shè)計模型：當“按尺寸”應(yīng)用收縮時，將向設(shè)計模型中添加一個特征。設(shè)計要使用不收縮的設(shè)計模型，可將收縮特征隱含，而不影響模具中的參照零件幾何，要從模具模型中完成此操作，可將設(shè)計模型更新為收縮或不收縮。按比例收縮：在Pro/MOLDESIGN中應(yīng)用“按比例收縮”時，它將創(chuàng)建一個新的名為“收縮”的組件特征，因為它在Pro/MOLDESIGN中創(chuàng)建了一個特征，所以它不影響設(shè)計模型幾何。如果在一個模具模型中有多個參照模型，系統(tǒng)將提示用戶選取要收縮的模型。要創(chuàng)建收縮，應(yīng)選取一個坐標系特征并指定X，Y及Z方向的收縮值。然后，參照模型幾何將相對于選定坐標系按比例縮放。在模具中用來定位參照模型的所有組件偏距值也將被收縮。按比例收縮主要用于各項異性的收縮，也用于包含輸入幾何的模型的收縮，因為此幾何將用“按比例收縮”特征收縮。本次設(shè)計選用尺寸收縮，收縮率為0.005，公式1+s。圖3-3毛坯工件Fig.3-3Semifinishedmaterialsworkpiece4）創(chuàng)建毛坯工件厚度為90MM，長450MM，寬315，如圖3-3。3.2.2創(chuàng)建分型面模具閉合時凹模和凸模相配合的接觸表面，叫分型面，也可叫做合模面。分型面可以是平面、曲面或階梯面。選定模具分型面時，應(yīng)考慮到以下原則[7]：A）分型面應(yīng)選擇在不影響塑件外觀的部位，如四角或邊緣，而且由于分型面所產(chǎn)生的飛邊，應(yīng)容易修整清楚。特別上一熱固型塑料壓塑模，要防止由于分型面而造成過厚的飛邊。B）分型面應(yīng)盡量簡單，避免采用復(fù)雜形狀，以減少配合不良時的溢料現(xiàn)象和二次加工的困難。C）分型面的選擇應(yīng)有利于塑件脫模。D）分型面不應(yīng)影響塑件的尺寸精度。精度要求高的塑件部分若被分型面所分割，就會由于合模不準確，造成尺寸上的誤差。E）分型面盡可能和料流的末端重合，以利于排氣。F）分型面應(yīng)使模具分割成便于加工的部件，以減少機械加工的困難。1）選取曲面：選擇電話面板上表面所有曲面定義為分型面曲面。2）設(shè)置填充環(huán)：A）選取要掏孔的曲面。如圖3-4（a）。B）修改分型面，創(chuàng)建平整平面，分別合并面組如圖3-4（b）完成分型面創(chuàng)建如圖3-4（c）。3.2.3分割模具體積塊分割體積塊，選擇分型面為分割平面，分割成上下兩快分別為A板（圖3-5a）B板（圖3-5b）。并抽取元件，選擇模具元件—抽取，選擇A板，B板抽取。（a）（b）（c）圖3-4分型面設(shè)計Fig3-4.Foundationminuteprofile（a）（b）圖3-5A板B板Fig.3-5A3.2.4鑄道，分流道，澆口設(shè)計利用創(chuàng)建一個新的模具型腔組件特征設(shè)計鑄道，小頸d=6mm，錐度為2°，B板內(nèi)深8mm。接著繪制分流道直徑為4mm和澆口直徑為3mm，如圖3-6。3.2.5鑄模、開模A）選擇鑄模—創(chuàng)建—輸入名稱molding，如圖3-7。B）開模如圖3-8。圖3-6鑄道分流道澆口Fig.3-6Runnerpipeminuteflowchannelrunner圖3-7鑄模Fig.3-7Mold圖3-8開模Fig.3-8Operatesthemold3.3模架設(shè)計3.3.1模架的選擇本次設(shè)計是塑料模具設(shè)計，根據(jù)設(shè)計電話面板的大小，根據(jù)模具標準化要求選擇A1-315450-24-Z1GB/T12556-1990模架[8]，查出以下各個部分尺寸表3-1。表3-1315*L數(shù)據(jù)庫Tab.3-1315*L（1）Database單位：mm編號模塊墊塊LLtLTLmＬMABC222545037539529543023328024504025501001）選擇模架基本類型：選取A1型模架。A1型模架定模采用兩塊模板，動模采用一塊模板，設(shè)置推桿推出機構(gòu)，適用于單型面注射成形模具如圖3-9。確定各板厚度尺寸：（單位：MM）A：50B：40C：80H=50+A+B+C=220E：25F：202）選擇正裝Z型導(dǎo)柱：導(dǎo)柱的功能為與導(dǎo)套配合使用，使模具在工作時的開模和閉合時，起導(dǎo)向作用，使定模和動模相對處于正確位置，同時承受由于在塑料注射時，注射機運動誤差所引起的側(cè)壓力，以保證塑件精度。帶頭導(dǎo)柱是常用結(jié)構(gòu)，分兩段。近頭段為在模板中的安裝段，標準采用H7／k6配合；另一段為滑動部分，其與導(dǎo)套的配合為H7／f7。有肩導(dǎo)柱，適用于批量大的中、大型精密模具，導(dǎo)柱大端與導(dǎo)套的外經(jīng)尺寸相同，固定導(dǎo)柱與導(dǎo)套的兩孔可同時加工，同心度好，其與模板孔的配合為H7/f7。本次設(shè)計選用帶頭導(dǎo)柱。3）拉料桿直徑d=12-63MM3.3.2繪制模架[9]按照以下順序設(shè)計模架，尺寸按上一小節(jié)選?。?）澆口套設(shè)計創(chuàng)建噴射銷釘空尺寸為：沉孔直徑100mm，沉孔深度6mm，與T板交集直徑為40mm。接著繪制澆口套,如圖3-10a.。2）定位圈設(shè)計,如圖3-10b并與澆口套組合如圖3-10c。3）導(dǎo)套、導(dǎo)柱、頂桿設(shè)計，圖3-11;拉料桿、復(fù)位桿設(shè)計圖3-12；各處螺釘圖3-13根據(jù)模架各處的尺寸，模具個參數(shù)分別選定尺寸。最終模架如圖3-14。圖3-9315*L（1）結(jié)構(gòu)Fig.3-9315*L（1）Structure（a）（b）（c）圖3-10澆口套及其定位圈Fig.3-10Runnersetofandbindingring（a）（b）（c）圖3-11導(dǎo)套（a）導(dǎo)桿（b）頂桿（c）Fig3-11Guidesleeve（a）guiderod（b）roofbar（c）（b）圖3-12拉料桿（a）復(fù)位桿（b）Fig.3-12Rafahmaterialrod（a）reductionrod（b）（a）（b）（c）（d）圖3-13澆口套固定螺釘（a）T板，A板定位螺釘（b）動模固定螺釘（c）E、F板定位螺釘（d）Fig.3-13runnersetsfixedscrew（a）T、Aplatepositioningscrew（b）dynamicsimulationfixationscrews（c）E,Fplatepositioningscrew（d）圖3-14模架Fig.3-14Pouldframe3.4開模演示[10]圖3-12開模演示Fig.3-12Opensthemolddemonstration1）裝備鑄模零件，缺省放置。2）開模，選擇模具布局—模具進料孔—定向移動，編輯各部分移動距離，取出鑄具零件。開模后結(jié)果如圖3-12，前兩圖表明模架運動的軌跡，最后一圖為取出零件后的結(jié)構(gòu)圖。4技術(shù)經(jīng)濟分析4.1技術(shù)分析模具對于一般產(chǎn)品來說屬于工具范疇，精度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、并經(jīng)常有較高的材質(zhì)要求，使得模具設(shè)計制造相當困難。另外，由于以它為工具的成形過程往往是封閉式的，并涉及材料的微觀處理，使得產(chǎn)品成形過程很不直觀，加上相應(yīng)的一些基礎(chǔ)理論尚不成熟，更使模具設(shè)計制造帶有很強的經(jīng)驗性和盲目性。因此，模具設(shè)計制造一般需要反復(fù)修改試制才能滿足需求，無形中延長了生產(chǎn)周期，增加了成本，降低了市場適應(yīng)能力和競爭能力。針對這些因素，人們除了從理論上進一步探討其內(nèi)在機理外，試圖在現(xiàn)有的理論基礎(chǔ)上能夠通過一定手段直觀地再現(xiàn)產(chǎn)品的成形過程，起初以實驗為主，通過物理模擬，利用各種實驗設(shè)備，建立了經(jīng)驗性的模型。模具虛擬設(shè)計技術(shù)就在很大程度上解決了以上問題，它是虛擬制造技術(shù)在模具行業(yè)的應(yīng)用。4.2經(jīng)濟分析進入20世紀90年代,世界制造業(yè)競爭不斷加劇,使得當前制造業(yè)面臨著極大的挑戰(zhàn)。這一挑戰(zhàn)主要來源于市場和技術(shù)兩個方面。面對這種挑戰(zhàn),新的制造技術(shù)的不斷發(fā)展和相互滲透,使得整個制造業(yè)出現(xiàn)了第二次生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變。虛擬制造技術(shù)（VMT）是一種先進的新一代制造技術(shù),它可以實現(xiàn)從產(chǎn)品的設(shè)計、分析、加工到管理的靈活經(jīng)濟地組織方式，而模具虛擬設(shè)計技術(shù)變是虛擬制造技術(shù)在模具中的發(fā)展和應(yīng)用。它是在一個虛擬的環(huán)境下進行模具設(shè)計，仿真，大大縮短了設(shè)計時間，提高產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量，減少設(shè)計缺陷，優(yōu)化產(chǎn)品制造質(zhì)量，提高工藝規(guī)劃和加工過程的合理性，優(yōu)化制造質(zhì)量；通過提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本和縮短開發(fā)周期以及提高企業(yè)柔性，以適應(yīng)用戶的特殊要求和快速響應(yīng)市場的變化，形成企業(yè)的市場競爭優(yōu)勢。5結(jié)論根據(jù)整個模具設(shè)計過程和結(jié)果等到以下結(jié)論：應(yīng)用模具虛擬設(shè)計進行對傳統(tǒng)模具制造的改造是現(xiàn)代模具制造業(yè)發(fā)展的必由之路。它能有效的克服傳統(tǒng)模具的3個局限性。1）在方案的擬訂上，Pro/E給設(shè)計師一個立體的三維空間可以仿真出真實的模具模型，可使設(shè)計師在三維的仿真模式下進行設(shè)計，很大程度上避免了設(shè)計師個人經(jīng)驗帶來了誤差，可以獲得最優(yōu)化的方案。2）在分析計算上，傳統(tǒng)模具設(shè)計受人工計算的條件的限制，只弄采用靜態(tài)或近似方法而難以按動態(tài)的或精確的方法計算，模具虛擬設(shè)計可以通過提供一個虛擬的三維環(huán)境直觀的表現(xiàn)出分析計算結(jié)果，大大的提高了計算的精確性和設(shè)計的質(zhì)量。3）模具虛擬設(shè)計有效的縮短了設(shè)計工作周期，提高了工作效率。致謝感謝蒲志新老師的關(guān)心、指導(dǎo)和教誨！本畢業(yè)設(shè)計的研究和論文的撰寫工作自始至終都是在導(dǎo)師的精心指導(dǎo)下完成的。蒲志新老師淵博的學(xué)時、敏銳的思維、嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，使學(xué)生受益非淺，并終身難忘；在追求真理、獻身科學(xué)、嚴于律己、寬以待人的崇高品質(zhì)對學(xué)生是永遠的鞭策。最后，向?qū)ξ覍W(xué)習(xí)和研究工作給予關(guān)心和幫助的老師和同學(xué)致以深深的謝意！向所有參加論文評審和答辯的各位老師表示感謝！參考文獻[1]廖魯.縮短模具加工周期.國際模具網(wǎng)資訊2006-7-612:03:20[2]佚名.中國塑料模具工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向.中國金屬加工網(wǎng)2006-03-0809:44:19[3]佚名.模具現(xiàn)代虛擬產(chǎn)品設(shè)計與制造的研究.中國機械網(wǎng)：機械百科2006-03-0516:08:01[4]熊歆斌.CAD/CAM最新技術(shù)與產(chǎn)品微電腦世界2001-2-22[5]林清安.Pro/ENGINEERwildfire2.0零件設(shè)計.清華大學(xué)基礎(chǔ)工業(yè)訓(xùn)練中心[6]PTC全球服務(wù).模具設(shè)計基礎(chǔ)版本2000i2.2-9[7]馬金駿.塑料模具設(shè)計.北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社.1994.第一章第四節(jié)[8]夏巨諶,李志剛,黃遠東,李駿帶.中國模具設(shè)計大典數(shù)據(jù)庫（電子版）.中國機械工程學(xué)會,中國模具設(shè)計大典編委會[9]余強，陸斐.Pro/ENGINEER模具設(shè)計基礎(chǔ)教程.北京：清華大學(xué)出版社[10]村上宗雄.注塑用無流道模具.化學(xué)工業(yè)出版社[11]ReginaM.GoukerSatyandraK.Gupta，HughA.BruckTobiasHolzschuh.Manufacturingofmulti-materialcompliantmechanismsusingmulti-materialmolding.CollegePark附錄A譯文多材料服從的機制制造業(yè)使用多材料造型ReginaM.GoukerSatyandraK.Gupta.HughA.BruckTobiasHolzschuh機械工程部門馬里蘭大學(xué)4服從的聯(lián)接設(shè)計和制造業(yè)4.1聯(lián)合類型A（1DOF自轉(zhuǎn)）4.1.1當設(shè)計師根據(jù)設(shè)計指南和制造業(yè)的基本特征規(guī)定決定幾何接口時，能確定其工作狀態(tài)開通或是關(guān)閉。因為在借口上所有可能的、不可能的選擇被聚焦，都可在圖紙上描述成三個不同類型：平的、圓柱形和復(fù)合體。這些聚焦接口是重要的，軟的材料由堅硬材料不充分地填充，是方便擴展和收縮的必要方式。在這個部分一些簡單例子來劃分設(shè)計特征和制造方法。第一個例子是一個轉(zhuǎn)動自由度（DOF）。在次設(shè)計有兩種共同的方式合并到此設(shè)計系統(tǒng)里。在第一個例子中，一個長方形橫斷面沿借口制約行動，可沿Z軸小緯度轉(zhuǎn)動，相比之下更易沿Y軸更大的轉(zhuǎn)動。在圖21中，連桿只能關(guān)于Y軸轉(zhuǎn)動。圖211DOF行動獲得與平的接口軸A相似的方法達到預(yù)期的運動要求。圖22這個方法包含一個圓柱型接口，軟材料采取一個小圓筒的形式由硬材料包圍。重要的是在這些例子中每個平借口都可以工更復(fù)雜的借口替換，只要有相同的相鄰橫截面，圖23顯示的就是這個類型的組合接口。4.2聯(lián)合類型B（2DOF自轉(zhuǎn)）4.2.1下一個示例2個轉(zhuǎn)動自由度。在圖24中，一個平的接口與正方形橫截面可以圖221DOF行動獲得與一個圓柱形接口圖231個DOF組合接口圖242DOF行動獲得與一個平的接口圖252DOF行動獲得與球狀接口圖262DOF組合接口用于達到要求。這種幾何關(guān)系允許關(guān)于Y軸和Z軸自轉(zhuǎn)，達到限制這些軸的組合上的自轉(zhuǎn)有圖25中。一個球狀接口的交錯法為這種轉(zhuǎn)動使用。由于球形的幾何連桿現(xiàn)在是在Y軸和Z軸兩個軸的組合面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動。同樣，更多復(fù)雜接口可以用DOF自轉(zhuǎn)顯示出來如圖26。4.2.2制造方法滑的核心或可移動的核心制造方法，相似與在“處理概要”中顯示的方法，既與一個平借口創(chuàng)造聯(lián)接。對于一個更加復(fù)雜的接口，例如球狀接口，必須使用洞調(diào)動方法。起初必須創(chuàng)造，然后手工或機器人轉(zhuǎn)移球形到第二個模具階段。創(chuàng)造相似圖26的零件使用洞調(diào)動方法。為2DOF連接以僅關(guān)于Y軸和Z軸（不是組合軸），滑的核心發(fā)法是達到這一運動的最宜最快揭的方法。然而，達到自轉(zhuǎn)關(guān)于這些軸的組合，使用洞調(diào)動方法最好。雖然這個方法要求增加手工的操作，行動的這個類型造成另外的重音發(fā)生在接口。兩幾何學(xué)連結(jié)并且化工接合處理裝貨的這個類型。4.3聯(lián)合類型C（3DOF自轉(zhuǎn)）4.3.1設(shè)計達到Y(jié)軸與Z軸組合的第四個方法是將一個平或者復(fù)雜的接口用一個圓斷面顯示在圖。28這種方法可能也用于獲得第3個DOF自轉(zhuǎn)X軸是對扭轉(zhuǎn)或者扭轉(zhuǎn)力行動的用途而被創(chuàng)造的X軸。這連接由一個圓柱型接口達到類似于第一個例子但安置了不同的環(huán)節(jié)。圓接口是沿X軸對幾何限制行動最少的，另外它不介紹關(guān)于Y和Z軸的限制性自轉(zhuǎn)。有一個一般規(guī)則的服從機制。越大相當數(shù)量軟材料被介入系統(tǒng)，零件越容易彎曲變形，所以更長的服從部分更傾向于彎曲和轉(zhuǎn)彎更容易的較短的部分。平的接口在圖28可以被一個復(fù)雜接口替換顯示圖29。圖283DOF行動獲得與一個圓短剖面和平的接口圖29復(fù)雜組合的個例子協(xié)調(diào)與圓短剖面和延長的長度4.3.2制造方法在圖30中，滑的核心方法用于以一個圓橫截面創(chuàng)造平的接口，必須用調(diào)動方法創(chuàng)造復(fù)雜的3DOF接口。這個方法的模具設(shè)計與用一個DOF組合接口的那些是相同的。圖30創(chuàng)造3DOF平的接口的鑄造的方法以圓橫斷面。一個核心位置為初級。b鑄造了部分初級和核心位置為第二階段。c發(fā)生的零件3DOF連接在所有特定時刻將承受多個力量，它一定能承受扭力，同時裝載所造成的張力和彎力。出于對這個聯(lián)合類型的本質(zhì)和可能的用途，建議它配置聯(lián)合幾何學(xué)和化工，這個方法與用一個DOF組合的方法是相同的。并且與化工結(jié)合，所以推薦為創(chuàng)造連接這個類型的方法是洞調(diào)動法，使用復(fù)雜幾何為接口。4.4服從連接的一般設(shè)計指南在服從連接中有沿自轉(zhuǎn)所有軸的極限轉(zhuǎn)動。顯示的例子，假設(shè)沒有造成超出零件材料的原由彈性要求的碰撞，在沿Y和Z軸的自轉(zhuǎn)被限制，為扭轉(zhuǎn)限制在沿X軸自轉(zhuǎn)的材料強度范圍內(nèi)。然而，在旋轉(zhuǎn)連接中，一個小極限的自轉(zhuǎn)總視為一個小運動。通過轉(zhuǎn)動獲得的運動直接與力臂長度相關(guān)，顯示在圖31所以，小量的旋轉(zhuǎn)在結(jié)構(gòu)中可視為許多運動。這意味這旋轉(zhuǎn)的服從連接比平移的服從連接對設(shè)計更有用處。圖31配置的例子，大距離可以得到以少量轉(zhuǎn)動使用造型方法主要影響每個階段的重要時間特征創(chuàng)造部分。最小的操作，例如可移動和滑的核心方法需要較少的初級硬化時刻。較少硬化的時間使第二階段在兩材料接口處更快創(chuàng)造交互連接。在另一方面要求很多操作在階段之間，例如洞調(diào)方法的操作，要求更長的硬化造型階段并且使較少的物質(zhì)黏附在接口處。這個特征帶領(lǐng)我們總指導(dǎo)路線：如果在造型階段一個巨大的手工操作需要在接口處設(shè)計接口合并幾何學(xué)連接。在決定使用哪個方法之前，它對實驗中特定材料確定交易參量是一個重要的因素。這些交易包括（a）在中期階段接口的尺寸恒定，（b）零件的整體尺寸恒定和（c）接口的力量在每個階段結(jié)束。在中間階段接口的尺寸恒定性提到多展性和靈活的初級部分，它將被操作入第二個階段，且第二階段是跳動的。如果零件此時展性太強在第二材料上將因操作和壓力產(chǎn)生表面缺點。要測量這個參量，你必須在鑄造初級的不同間隔時間內(nèi)測量初級的幾何變形。圖32顯示在不同的間隔時間的變形例子。整體尺寸恒定性需要相當數(shù)量幾何學(xué)集成接口。要測量尺寸恒定性必須從化工結(jié)合任意鑄造零件。當確定哪個模具調(diào)動方法到用途時考慮三維因素也是重要的（a）軟、硬物質(zhì)部分的形狀（b）接口的形狀（c）每個零件的大小。例如重心方法要求小量的軟材料并且有一個相對簡單的接口零件?；暮诵姆椒ǎ斄慵笙嗟鹊能?、硬材料并且有相對簡單的接口時使用。對于第一個方法，一般手工操作為更加復(fù)雜的接口。表1造型方法的類型可以根據(jù)聯(lián)合接口類型使用。在以下研究中使用了重心方法和洞傳遞成型方法。5專題研究1：夾子5.1設(shè)計第一個專題研究，夾子，展示怎么對服從的用途減少零件和裝配作業(yè)的數(shù)量。首先描述是設(shè)計零件和連接的必要環(huán)節(jié)。這部分被塑造在一個同類的三部分夾子，如圖33。第一部設(shè)計速寫完成品的幾何，然后確定力量的大小和期間的種類和他們產(chǎn)品的運動。在這個設(shè)計完成品的幾何仿造原始的設(shè)計幾何。這保證維護幾何影響的所有功能參量。這部分運動是為了夾子反復(fù)移動提供了回復(fù)力，以便穩(wěn)定位置設(shè)為關(guān)閉位置。要做這部分，1旋轉(zhuǎn)自由度的連接在圓桶的形狀中被合并到零件的最基本的結(jié)構(gòu)里。為了連接這個類型材料被安置在一個臨界面需要相對運動。零件沿組合的X和Y平面，由于在Z軸上旋轉(zhuǎn)的軟材料有自身的彈性強度，但被壓制聚合。在這個設(shè)計中夾子獲得的壓縮力直接地與軟材料彈性有關(guān)。使用接口的這個類型，通過軟材料選擇控制相當數(shù)量的夾緊力是非常容易服從原始的設(shè)計，當通過簡化在被重新設(shè)計的整流器裝配使用降低2/3。圖32不同程度接口的尺寸恒定性級間，（a）高度被變形到（c）沒有畸變圖33傳統(tǒng)被鑄造的夾子的例子5.2制造業(yè)當設(shè)計引線連接，一個可移動的核心和下落核心被選擇了，因為有時這部分需要少量的軟材料，并且需要的接口是非常簡單的。如圖35這部分要求兩個模具片段和一個可移動的核心。首先模具片段與核心結(jié)合并插入適當?shù)奈恢?。然后IE-72DC被鑄入模具。核心去除1.5H以后并且IE-60A被鑄入剩余的模腔。在10個多小時之后造型如圖36.和最后被鑄造的部分顯示在圖37去除金屬彈簧。5.3分析一旦零件被創(chuàng)造了測量機制的裝載位移將反應(yīng)設(shè)計的可行性和必要性。在每個設(shè)計中一個被裝配的夾子通過相同測試進行核實相似性、開模反應(yīng)。通過鑄模和開模兩個階段得到夾子如圖38。要求開模力量大于服從設(shè)計約為250%，表明被裝配的鉗位有更加巨大的夾緊力。這可以歸因于兩個夾子大小上的區(qū)別，為服從的夾子選擇軟材料以區(qū)別剩下的部分。服從夾子反應(yīng)比被裝配的夾子滯后很多，這大概因為缺乏鉸鏈和金屬的限制。這些結(jié)果表明精確的控制服從夾子的機械反應(yīng)在中間裝載中將更加容易。6專題研究2：電動子系統(tǒng)6.1設(shè)計在第二個專題研究，電動子系統(tǒng)設(shè)計了以能仿造自由程度如圖39所有顯示了一個式樣直升機電動子系統(tǒng)和服從的行動范圍，電動子系統(tǒng)在運動學(xué)上被認為等值對模型系統(tǒng)。沒有做企圖匹配電動子的動力學(xué)特征。如圖40電動子系統(tǒng)驅(qū)動點、中心轉(zhuǎn)動軸和伺服板材全部在服從和模型系統(tǒng)之間保持一致。被重新設(shè)計的服從系統(tǒng)的目標將是當仍然維護聯(lián)合動力學(xué)時減少零件的重量和裝配作業(yè)。如圖41是原始設(shè)計的一張分解圖新的設(shè)計在形狀和相對大小仿造原始的設(shè)計基礎(chǔ)上保存功能。兩個垂直部分替換在原始模型上的二連接并控制飛行壓力角度。彎曲的服從連接替換二連接的引線連接并且控制旋翼轂角度（圖42）服從設(shè)計通過使用a在相鄰?fù)惒糠治⒂^接口與一圓橫截復(fù)合體積減少零件的數(shù)量。原始的設(shè)計包括14個被裝配的部分，新的設(shè)計包括2份：電動子第一部分和電動子第二部分。這些零件用一短期適合的連接。完全電動子系統(tǒng)連接（通過連接）到伺服板材。圖44和45說明設(shè)計中獲得的相對聯(lián)合運動與原始的設(shè)計要求比較。圖34服從的夾子CAD圖畫圖35模具為服從的夾子圖36鑄造的序列為服從的夾子：2模具容量和1個可移動的核心是聯(lián)合的（a），IE-72DC被射擊入模具導(dǎo)致部分（b），2模具容量被再結(jié)合沒有可移動的核心（c），IE-90A被射擊入模具導(dǎo)致部分（d）圖37鑄造了服從的夾子圖38力量的圖表對位移為被鑄造的服從的夾子和被裝配的夾子圖39短笛微電RC直升機6.2制造業(yè)服從的電動子提供需要獨特的造型挑戰(zhàn)。由于這個模具的復(fù)雜，洞調(diào)動方法是使用最容易的可能造型方法。第一步到解決這個復(fù)雜模具將插入必要的所有必須的核心消滅咬邊。所有咬邊去除之后在模具下我們可以開始打破聯(lián)合類型。這部分，有三服從的片段。如圖46.模具可以打破下面兩個簡單的洞調(diào)動問題。第一個連接類型如圖46a與壓力模具是非常相似的用途如圖29，洞調(diào)動方法看如圖3.這個連接是用于連接電動子第一部分兩個地方到伺服板材。因為它有復(fù)雜的形狀。第二連接類型，如圖46b是一個以更加圖40原始的直升機旋翼轂的CAD版本圖41原始的設(shè)計的分解圖圖42重新設(shè)計了服從的系統(tǒng)形象化作為簡單的壓力連接。然而，這個聯(lián)合類型可能導(dǎo)致改變和洞調(diào)動一樣有復(fù)雜形狀組成。如圖3.二核心被插入模具去除咬邊部分，以一起連接的圓橫斷面為兩種復(fù)雜的聯(lián)合配置劃分。要減少調(diào)用操作的數(shù)量是我們設(shè)計中在堅硬材料埋置中的唯一連接。既圖43再設(shè)計分解圖然我們有使用造型方法，當您集成復(fù)雜形狀和多個核心時我們將演示出現(xiàn)的困難。當設(shè)計一個模具為復(fù)雜結(jié)構(gòu)時例如看時的旋翼轂例子，部分2.它是重要排列聯(lián)接，在這種情況下他們是更容易地。例如，如果有沿模具的主要分開飛機設(shè)計零件被排列連接它將是容易的。第一步在這個對準線過程中將確定模具的主要分開飛機。要完成此，考慮到最圖44飛行連桿自轉(zhuǎn)比較，flybar角度15°，服從的系統(tǒng)（被留下），原始的模型（正確）圖45旋翼轂自轉(zhuǎn)比較，服從的系統(tǒng)（被留下），原始的模型（正確）終產(chǎn)品的模具容量是必要的。各種各樣的分開飛機可能手工然后用CAD實驗而不是手工創(chuàng)造分開飛機使用一個自動化的模具設(shè)計過程。例如多片斷模具設(shè)計師（MPMD）將是容易，導(dǎo)致品種可能的模具配置[16]在主要分開飛機被選擇之后在所有可能的情況下應(yīng)該沿那架飛機排列聯(lián)接.如圖47.直升機電動子聯(lián)接和核心用這樣方式排列需要二架分開飛機。在核心被插入入電動子第2部分之后，這個聯(lián)合類型能看作為一個圓橫斷面復(fù)雜組合接口。因為這聯(lián)接是獨特的彎曲使分開平面創(chuàng)作聯(lián)接服從的部分更加困難。如圖48.它被看見為電動子第二部分的功能使它難限制分開飛機的數(shù)量所需要的幾何配置。為了幫助使模具片斷減到一架線性分開飛機使用所需最小的數(shù)量。如圖49.模具數(shù)量從六個減少到四個。為新的服從電動子系統(tǒng)，在模具階段可以制造每個電動子零件，進去最初的模具階段為電動子第一部分和第二部分，服從材料IE90A，（參見圖50）.軟材料留給硬化，直到它達到能夠足夠第二次鑄入聚合。從模具被去除5H以后為初級IE-72DC用于第二個模具階段。為這個階段軟材料被插入安全模具。模具被裝配并且第二階段是鑄入（圖4748）。在5個小時以后伺服板材和模具階段可以同時被制造。服從的電動子系統(tǒng)可以裝配與一短冷期適合的連接。電動子第二部分短冷期的軸承在電動子第一部分。完全服從的電動子系統(tǒng)用伺服板材連接（圖51）圖46服從的聯(lián)接的模具6.3分析這個例子是相當復(fù)雜的，并且對位移要求習(xí)慣測試裝置創(chuàng)新性。我們使用有限基于Pro/Mechanica軟件分析機制。圖47模具為第二階段電動子第1部分。一張分解圖。b擴展視野圖48模具為電動子第2部分，分解圖第二階段圖49一個原始的模子設(shè)計為電動子第2部分。b新的模子設(shè)計用非線性分開飛機為了更好的了解服從機制的大小和形狀之間的關(guān)系，它對應(yīng)的共同財產(chǎn)被評估的系列模型。七個模型創(chuàng)造以維度和新的創(chuàng)造價值為每個模型，在Pro/Mechanica和一條指定的線位移的條件下測量不同的裝載力。圖52用于模型的參量顯示和價值如表2。在每個模型上分析動力學(xué)以后旋轉(zhuǎn)桿偏移，自轉(zhuǎn)角度可以是堅定的變形以各種各樣的連接。圖54顯示自轉(zhuǎn)角度怎么改變作為長度直徑和新的模數(shù)的作用。我們通過手工應(yīng)用力進行測試。憑上述測試我們相信如果你想優(yōu)選彎曲的情況，要求最小的應(yīng)用力和大偏折應(yīng)該最大化長度，并且應(yīng)該減到最小直徑和新的模數(shù)與射線的彎曲理論是一致的。如果要求它是較不敏感的生效連接，將需要一個短的服從部分與一個大直徑高彈性模量。這幾何也將對在接口處軸向載荷有好處。圖50a，b首先鑄造階段為電動子第1部分。c首先鑄造階段對電動子第2部分圖51完成的部分圖3洞傳遞成型方法。一個模子為初級。b從初級去除部分和插入物入第二階c傾吐第二材料入剩余的洞。d發(fā)生的零件圖52期望應(yīng)用的裝載概要和對應(yīng)的飛行連桿