注塑模具的CADCAM

第１９卷第１１期
Ｖｏｌ＿１９ Ｎｏ．１ １
【机械工程】
重 庆工 学 院 学 报
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ４
２００５年１１月
Ｎｏｖ．２００５
注塑模具的ＣＡＤ／ＣＡＭ＋
石艳，黄亚纯，黄文权
（四川理Ｔ学院机电工程系，四川自贡６４３０００）
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４）新建文件对话框中，点选Ｔｙｐｅ＼Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒ－ ｉｎｇ和Ｓｕｂ—Ｔｙｐｅ＼Ｍｏｌｄ Ｃａｖｉｔｙ，创建模具模型．先打 开文件Ｄｒａｗｅｒ．Ｐｒｔ，在组件装配对话框的提示下将 该文件的坐标系和模具模型的坐标系对齐，该步 骤称为加人参考模型．然后加入工件模型，打开 Ｄｒａｗｅｒ＿Ｍｏｌｄ—ｗｒｋ．Ｐｎ文件，继续将其装配到模具 模型中，检查后，设置收缩率，保存得到文件Ｄｒａｗ— ｅｒ＿Ｍｏｌｄ．Ｍｆｇ（见图３）．
３）确定加工方案：①粗加工：刀具直径、形状、 进给量、加工余量等．②精加工：刀具直径、形状等．
４）设定加工操作．在Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ＼Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ｓｅｔｕｐ…对话框中，设置ＮＣ机床、夹具设计和设置 提刀高度和加工余量．
５）创建粗加工ＮＣ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ．ＮＣ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ用 于进行加工程序设计，也是Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ中加工 最重要、复杂的部分．在Ｓｅｑ Ｓｅｔｕｐ菜单管理器中， 系统默认的要设置刀具、工艺参数、退刀面和体积 块，要求设计者根据被加工的几何对象（点、轮廓、 曲面或实体）和加工方法（体积铣削、曲面铣削、钻 孔等）确立合适的切削工艺参数，如步距、深度、主 轴转速等制造参数，定义完ＮＣ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ，刀具路 径已经产生，可以用Ｓｃｒｅｅｎ Ｐｌａｙ进行刀具路径检 查刀位不合理之处（见图８）．
３）新建文件对话框中，点选Ｔｙｐｅ＼Ｐａｒｔ和Ｓｕｂ —Ｔｙｐｅ＼Ｓｏｌｉｄ．这次，要生成文件名为Ｄｒａｗｅｒ—Ｍｏｌｄ —ｗｒｋ．Ｐｒｔ的零件，即模具毛胚，在Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ中 称为工件模型（见图２），最后关闭模型窗口．
】．１ Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ的模具设计系统．Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉ— ｎｅｅｒ软件提供了模具产品的三维实体造型功能， 其Ｐｒｏ／Ｍｏｌｄ Ｄｅｓｉｇｎ模块就是专门用于注塑模具设 计．该模块有效地将产品设计与制造工艺流程结 合起来，可快速完成分模，模具型腔及型芯的自动 生成，注塑成型中的浇口、流道、凹凸模间隙、模具 分型面的设计以及零件厚度与拔模检钡乳Ｐｒｏ／Ｐｌａｓ— ｔｉｃ Ａｄｖｉｓｏｒ模块还可以对模具的性能、结构、注塑 件在成型过程中的温度场进行有限元传热分析和 流道分析ｕ。． １．２注塑模具设计的工作流程．注塑模具ＣＡＤ 要在Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ的零件设计模块和模具设计模 块下交互进行．首先在零件设计模块下创建注塑 件模型，即要生产的产品原形，并得到一个零件文 件；然后根据标准模架设计模具毛胚（ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ）， 定义出所有模具元件的体积．这一步有２种方法： ①单独创建模具毛胚零件，在模具设计模块下与 参考模型（即注塑件模型）装配；②直接在模具设 计模块下，装配好参考模型后直接创建模具毛胚， 再根据不同的收缩率和脱模斜度，通过注塑件模 型构建型腔、型芯特征或尺寸，加入模具装配特征 形成浇注系统，定义分模面、模块和定义模具使用 的步骤及检查干涉，而后按照需要装配的模座，完 成冷却系统设计，生成所有零件的零件图，最后根 据加工需要，形成零件的Ｎｃ代码Ｍ。Ｊ． １．３ 注塑模具设计实例．现以图１中笔筒小抽屉 的模具设计过程为例．
［２］ 王建新．直接数字频率合成技术及其应用研究
［Ｄ］．南京：南京理工大学，１９９９．８．
［３］ 刘勇，康立山．非数值并行算法——遗传算法［Ｍ］． 北京：科学出版社，１９９７．
［４］ 周明，孙树栋．遗传算法原理及应用［Ｍ］．北京：国防
工业出版社．１９９９．
０引言
随着塑料、橡胶、玻璃钢等非金属材料在工业 产品中的广泛应用，模具工业在国民经济中的比 重也越来越大．在机械、电子等行业中，有一半以 上的产品是采用模具制造的方法．利用模具成型 的生产方法很多，其中注塑成型具有制成品精度 高、生产效率高和可以用来生产几何形状非常复 杂的产品等特点，在整个塑料制品生产行业中具 有非常重要的地位．模具作为成型必须的工艺装 备，其设计周期、生产效率和质量直接影响产品的
１）开Ｐｍ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ的用户界面窗口，点选Ｆｉｌｅ ＼Ｓｅｔ Ｗｏｒｋｉｎｇ Ｄｉｒｅｃｔｏｒｙ…，在弹出选择工作路径对话 框下，专门设置一个文件夹，这样，小抽屉模具设计 过程中所有的文件都会自动保存在该目录下，并且 每一次打开文件，该目录下也会首先弹出，节省了
万方数据
图１笔筒小抽屉三维图图来自工件模型图·收稿日期：２００５—０９—０６ 作者简介：石艳（１９７１一），女，四川人，四川大学化学工程学院硕士研究生，主要从事过程控制和ＣＡＤ研究．
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重庆工学院学报
据库和强大的分析系统等技术，为产品的设计、分 析和制造的一体化提供了平台，使产品ＣＡＤ／ ＣＡＥ／ＣＡＭ各系统之间实现了数据的自动传递和 转换集成ｕ－２］．Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ通过模具检测、自动 分模、模拟开模和数控加工仿真的三维动态显示 的设计制造与视频技术的结合，使过程设计生动 地展现出来，极大地提高了产品的设计与生产效 率，同时也保证了产品的生产进度和质量．
进度、成本和效率．过去模具设计工作主要依靠设 计人员的经验，模具的加工制造又在很大程度上 依赖于生产者的操作技能，因此存在模具设计水 平低、加工质量差、生产周期长、使用寿命短等缺 陷．随着计算机硬件和软件技术的迅猛发展， ＣＡＤ／ＣＡＭ技术的发展和应用越来越普遍，出现了 许多可用于注塑模设计和制造的软件．Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉ— ｎｅｅｒ作为参数化ＣＡＤ／ＣＡＭ软件的代表，实现了 产品从概念设计到制造全过程的设计制造一体 化．它提供了采用参数化设计的、基于特征的实体 模型化系统和模型间的相关联性设计以及共享数
生２个组件模型文件：Ｄｒａｗｅｒ—Ｍｏｌｄ一１．Ｐｒｔ和 Ｄｒａｗｅｒ＿Ｍｏｌｄ＿２．Ｐｒｔ．模具组件已生成，但还应进行 开模动作，以检查是否有干涉现象．
石艳，等：注塑模具的ＣＡＤ／ＣＡＭ
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图５分模后的体积块１
图６分模后的体积块２
７）开模前还应进行模具的检测分析，主要包
括拔模检测、厚度检测、分模面检测和开模分析，
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ—ｂａｓｅｄ ＣＡＤ／ＣＡＭ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｍｏｕｌｄ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｍｏｕｌｄ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ，ｗｏｒｋ ｆｌｏｗ ｏｆ ｍｏｕｌｄ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ＢＮＣ ｍｏｕｌｄ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ａｎｄ ｄｅｍｏｎ－ ｓｔｒａｔｅｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｅｘａｍｐｌｅｓ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒｆｕｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ ｉｎ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｍｏｕｌｄ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｍａｋｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｍｏｕｌｄ；ＣＡＤ／ＣＡＭ；Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ
１）在Ｔｙｐｅ＼Ｐａｒｔ和Ｓｕｂ—Ｔｙｐｅ＼Ｓｏｌｉｄ下新建工 件模型Ｄｒａｗｅｒ—ＮＣ—Ｗｒｋ．Ｐｒｔ，保存．
２）在Ｔ）ｒｐｅ＼Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ和Ｓｕｂ—Ｔ），ｐｅ＼ＮＣ Ａｓｓｅｍｂｌｅ下，将Ｄｒａｗｅｒ—Ｍｏｌｄ一１．Ｐｒｔ作为参考模型 装配到加工模型，再继续将Ｄｒａｗｅｒ—ＮＣ—Ｗｒｋ．Ｐｒｔ 装配到加工模型中，完成后工件模型以绿色显示， 图形与图６一致，保存为ＮＣ—Ｄｒａｗｅｒ．Ｍｆｇ，这就是 加工毛胚．
成控制数控机床进行零件加工的数控程序的过 程，它是目前ＣＡＤ／ＣＡＭ系统中最能明显发挥效 益的环节之一．Ｐｒｏ／ＮＣ模块能生成驱动数控机床 加工所必需的数据和信息．它所提供的工具能够 使加工人员按照合理的工序将设计模型处理成 ＡＳＣ ＩＩ刀位数据文件，这些文件经后处理变成数控 加工程序．Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ ＮＣ的加工流程包括：建 立所需要的加工模型；设定加工操作环境；定义 ＮＣ序列；生成刀位数据文件；后置处理并生成ＮＣ 代码，驱动数控机床∞Ｊ． ２．２ Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ ＮＣ模具加工实例．以图６中笔 筒小抽屉的凹模设计过程为例．
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；｜； 摘要：介绍了基于Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ的注塑模具ＣＡＤ／ＣＡＭ技术，包括模具设计系统、模具设计工作流 ≤
罴 程以ＢＮＣ模具加工，并通过实例证明了Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ在注塑模具设计和制造中的强大功能和高度 ｌ
毒 集成化．
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誓关键词：注塑模具；ＣＡＤ／ＣＡＭ；Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ
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之周期，并为模具制造作好了充分准备．
图７开模观察
２注塑模具的ＣＡＭ
一般而言，计算机辅助制造系统由刀具路径 文件的生成和机床数控代码指令集的生成２部分 组成．利用ＣＡＤ／ＣＡＭ软件，根据加工对象的结构 特征、加工环境的实际要求（如加工机床的性能和 参数、夹具、刀具等）和工艺设计的具体特点生成 描述加工过程的刀具路径文件之后，就需要用到 称之为“后置处理器”的模块来读取生成的刀具路 径文件，从中提取相关的加工信息，并根据指定机 床数控系统的特点以及ＮＣ程序格式要求进行相 应的分析、判断和处理，从而生成数控机床所能直 接识别的ＮＣ程序． ２．１ Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ ＮＣ模具加工．数控编程是生
５）工具栏中选择Ｂｌａｎｋ图标关隐藏工件模型 Ｄｒａｗｅｒ＿Ｍｏｌｄ—ｗｒｐ，这样图形窗口只显示参考模 型，用复制方式建立基本分模面，默认分模面的名 字为ＰＡＲＴ＿ＳＵＲＦ＿Ｉ，再用Ｆｉｌｌ Ｌｏｏｐ命令填补破洞 并延伸分模面与工件相交，着色观看见图４．
图３模具模型图
图４分模面
６）利用分模面将模型Ｄｒａｗｅｒ—Ｍｏｌｄ．Ｍｆｓ分割 成２个体积块，默认缺省名为Ｄｒａｗｅｒ＿Ｍｏｌｄ－ｌ（图５ ）和Ｄｒａｗｅｒ＿Ｍｏｌｄ＿２（图６）．再抽取模具组件，点选 分割的２个体积块抽取成功后，在模型树中新产