模具标准件范文

导语：如何才能写好一篇模具标准件，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

【关键词】PROE 标准件 族表 尺寸驱动 塑料模具

【中图分类号】TG375+.4 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)08-0135-02

1 引言

如今,塑料制品和塑料模具的应用已经非常广泛,模具零件的造型和结构设计基本上都可由计算机辅助完成,而多数企业的设计人员和工艺编制则还停留在人工阶段。塑料模具中存在大量的标准件,如模架、导柱、导套、拉料杆、浇口套、顶杆、销钉等,在制造不同模具的时候,每次都要对这些零件进行绘图以及进行工艺编制,这使得绘图员和工艺员的重复劳动量增大,并且这些零件在设计后还需要一定的时间进行加工,在一定程度上给生产增加了工时。如果在我们的日常生产中学会“偷步”,把企业里可能用到的标准零件都创建成一个数据库,并在企业内部对对应的标准零件进行“预加工”,在真正需要的时候再进行“提取”,应用这种办法可以大大提高整个企业的生产效率并缩短模具生产周期,从而达到快速制模。

大原则而言,几乎所有的模具都是由相同基础的零件,例如模板、模芯、刮料板、垫板、固定和可动侧固定板、模脚等相关的模体零件所构成,如将模具制作上所需时间总和加以分析的话,至少有20%的时间可以因为采用这些标准零件而得以缩减,如果再加上其他的标准零部件合并计算的话,总计大约能节省40%～45%的加工时间。这其中还没计算进行绘图设计在整过模具生产程中所占的时间比率。目前,模具企业的“标准化”的程度在很大程度上决定了其产品的生产周期。

2 创建标准零件库

在制作某一类外形类似、规格不同的零件如螺丝,销钉,水嘴,唧嘴等零件的时候,工程师不需要在绘图的时候逐一创建每一个零件,而只要清楚这类零件创建的异同处,事先去创建一个具有代表性的零件,通过一定的方式对相关特征和尺寸进行驱动从而生成所需要的标准零件。在PROE软件中可进行驱动的项目内容见图1

可以通过以下2种方式对零件进行驱动生成：

2.1 表驱动方式创建标准零件库(应用Family Table功能)

表驱动方式是在创建完代表性零件后,通过编辑族表将相异的特征,尺寸,参数等变化性项目作为基本变量,不需变化的常量可不添加到族表控制项目里面。

如图2所示的防转唧嘴多个尺寸和特征在不同的规格型号里面数值都不相同,在塑料模标准件中,尺寸D,D1,H,A,B为主要差别的尺寸,故可以把这六个参数作为进行驱动的基本变量,然后在Family Table中把所有可能用到的标准数据都一一对应输入。甚至把特征hole也作为其中的一个变量,如果hole的值是Y,则该特征存在;如果hole的值是N,则零件不存在该孔。如表1所示,根据唧嘴的主要特征参数D和H给相对应的零件规格起名字,我们在进行设计或查阅的时候只要直接调用即可,PROE系统会以代表性零件作为原型,以与名字相对应的参数驱动零件原型来生成最后的实体模型。应用族表里的零件在进行设计的时候,如果觉得零件太大或者太小不合适,只需要使用PROE里面的“取代”命令即可进行型号更换,非常方便。

应用此族表方式创建零件库简单实用,而且对使用者的编程能力也没什么要求,在标准化设计中应用很方便;但是要求用户对所使用的数据库的底层信息相当清楚,而且一但要进行非标准设计时,应用该类零件还得进行更改,需花费一定的时间。

2.2 以编程方式创建标准零件库

编程方式是在创建完代表性零件后,通过一个或多个(一般不超过3个)控制参数对相关联的特征,尺寸,参数等变化性项目进行驱动。该种驱动方式要求标准零件各特征之间存在一定的数学关系,在找到他们的相同规律之后应用“关系”的方式进行约束。在需要变更型号的时候,只需改变控制参数后“再生”该零件即可。

下面以常用的内六角螺丝为例(见图3),我们知道,对于M10X60的螺丝只要知道尺寸d就可以决定除尺寸H外的所有尺寸,而H值直接修改成需要的尺寸即可。

给零件增加关系可以在工具-关系里面进行。以M10螺丝为例,我们只需要增加以下程序即可实现

IF d==10

D=16

h=10

h1=h*0.6

C=8

ENDIF

IF d==12

……

应用此方式,把所有标准内六角螺丝型号都编写在程序里面,在调用的时候直接打开该零件,然后修改尺寸d和H值就可以变更为我们需要的型号,其他相关系的尺寸就会在再生之后重新变更。

此方法的好处是只需要一个PART即可实现所有螺丝型号的调用,无需使用“取代”方式即可实现型号变更。另外在标准件型号比较多的情况下,避免了在族表形式中大量数值里查找的不方便。

3 以全局变量驱动方式创建装配件库

从编程的角度上理解,上述以编程方式建库实际上是一种以局部变量形式来进行驱动参数的形式,只在零件内部起作用。全局变量驱动机制的工作原理基本上与局部变量形式相同,只是前者既可以驱动当前激活零件,又可以驱动其他具有同名参数尺寸的非激活零件。所以,全局变量机制特别适用于标准装配库。

如图4流程图所示,在标准装配里既包含控制装配件内部特征的局部变量,又包括控制子零件同名参数的全局变量。子零件除了受装配件里的全局变量参数的控制外,还允许有自己独有的参数。如果单独激活某一个零件的同名全局参数的话,可以发现PROE系统并不允许更改该参数,也就是说,只能在总装配中进行设定。

以图5的斜抽芯机构为例,在塑料模设计当中我们知道,斜导柱2的角度参数α同时与几个零件有联系,如滑块1的斜导柱孔,楔紧块3的斜导柱孔;另外,我们也知道,β与α的关系一般是β=α+1～2°,而与β面相关的零件有零件2和3。故此,在此装配中可以设定一个全局变量来控制与此相关的子零件特征,避免了在设计中的遗漏和重复工作。

此外,该机制还可以将全局参数尺寸记录集输出到外部文本文件中(.prm格式),以方便用户在文本中进行修改编辑,然后再用编辑好的记录集去驱动相关零件、部件或整个装配件。如果再通过二次开发,就可以利用此.prm文件创建用户对话框配上2D图例说明,把PROE里面的非可视化参数变为适合人机对话的图形对话框。

另外,在装配件中同样可以进行类似于族表形式的装配库设定,这里不再累述。

4 结束语

本文介绍了创建标准零件和装配件的2钟方法,将零件进行规范化,标准化,可以大大节省模具设计的时间,同时,又有利于标准数据的检索和存取。而且,不但可以应用于注塑模设计当中,还可以应用在其他领域,创建过程简单,通用性广。

参考文献

[1] 翁其金.塑料模塑成型技术.机械工业出版社,2000.11.

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随着产业结构调整升级，高等职业院校内涵发展和教学质量的提升显得尤为迫切。为培养“适销对路”的模具行业高素质技术技能型人

>> 高职机制专业课程教学内容与国家职业标准对接研究 机电一体化技术专业课程标准与国家职业标准对接的研究 基于国家职业标准的高职药剂专业课程开发 通信营销专业课程体系设计与国家职业标准对接分析 基于国家职业标准和企业需求的中职会计专业课程体系的构建和实践 基于国家职业标准的纺织品设计专业课程体系整合探索 高职畜牧兽医专业课程教学与职业标准对接的研究与实践 基于国家职业标准的高职模具专业实践教学体系建设 高职市场营销专业课程标准对接职业岗位要求的基本模式 基于职业标准的高职会计专业课程标准建设研究 专业课程标准与职业岗位技能标准对接研究 物流管理专业课程标准与职业岗位技能标准对接研究 通信技术专业课程标准与职业岗位技能标准对接的研究与实施 关于融入国家职业资格标准的高职物业管理专业课程体系设置探析 高职营销专业课程标准与职业岗位如何实现“三对接” 基于职业能力培养的高职药物分析技术专业课程标准研究 高职旅游管理专业课程标准与职业资格标准融通研究 中职学校专业课程标准开发的程式研究和特色探析 如何做好职业院校动漫专业课程标准与岗位技能标准对接 楼宇智能化工程技术专业课程标准与职业岗位技能标准对接研究 常见问题解答 当前所在位置：l.

[6] 百度百科.国家职业标准[EB/OL].http：///.

[7] 中华人民共和国人力资源和社会保障部.国家职业标准――模具设计[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2007.

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系统构架采用CATIA平台的CAA技术开发的系统，包括4个功能模块，为了保证系统的功能明确、可扩展性强，采用3层系统结构，如图2所示，依次为物理层、数据层和技术层。物理层:应用CAA提供的各种API接口程序，实现在CAITA平台上系统的开发。数据层:用户提供包括新产品工艺数模、模具模板，模板匹配参数文件以及模具结构设计检查表在内的必需数据，为新产品模具的快速设计做好数据准备。技术层:系统以参数化模板为核心，采用向导式模具自动化设计工具，提供了以模具参数自动更新为核心的包括新产品数模导入、模具参数化设计、标准件定位和模具检查在内的4个功能模块，完整地实现了在已有模板基础上快速进行模具“再设计”的流程。其中，在新产品数模导入模块，应用数模自动替换技术完成工艺数模的替换更新工作，为后续的参数化设计打好基础;参数化设计模块通过参数自动更新技术，利用用户提供的参数文件和交互界面，对各类参数进行快速批量更新;在标准件定位模块，应用动态测量技术，实现标准件的快速定位;在模具检查模块，根据用户提供的模具检查表，在CATIA环境中对模具逐项进行检查，并自动输出审核结果。

2关键技术

2．1新产品数模自动替换

数模自动替换功能基于CATIA的“”(Pub-lication)命令，此命令主要用于参数化装配建模(ParametricAssemblyModeling)［5］，使用命令可以智能地实现组件之间的替换。元素的几何特征可以根据用户需求进行修改变化，但只要名称不改变，其外部引用就会根据元素的变化而重新构建“”与“外部参考”之间的关联关系。命令实现几何元素之间的关联，由的名称和原几何元素所在零件在装配环境下的实例名称共同决定。因此即使将整个Part文档替换，只要保持新Part在装配环境下的实例名称和元素的名称均与原Part一致，那么几何元素之间依然有效关联，并会根据当前几何特征的变化智能地构建出全新的几何特征。基于命令的关联原理，程序实现数模自动替换的过程如图3所示。用户将提供的新产品数模的模具设计必需元素(如板料轮廓线、分模线、曲面等)，按照已导入模板的要求进行，保证元素名称的一致。程序自动获取数模在装配体中的实例名称，赋给替换后的新产品零件。各个外部参考节点根据新的元素几何特征进行相关特征的关联重构，完成模具产品型面的自动替换。对于已更新的型面模型，可以实现各个子节点的重复替换。

2．2参数快速批量更新

2．2．1构建动态交互界面交互界面的动态构建基于用户提供的与模板相匹配的参数文件。参数文件的格式如表1所示，依次为参数所属类别、参数类别表示图片、参数名称及参数所在部件。参数类型和每一类型包含参数的个数由用户自己确定，这种方法不受模具类型的限制，也为初级设计人员提供良好的引导。一套完整的参数化模板拥有庞大的参数信息，用户将模板中的参数进行分类整理，写成与模板匹配的参数文件，程序根据文件驱动生成动态交互界面。即当用户选择不同特征类别时，程序自动在交互界面中显示表示该类别的图片和所包含的所有参数，并根据参数所在部件获取其在特征树上的数值，达到根据类别的不同，智能地动态构造交互界面的目的，方便用户一次性修改某类别的所有参数。例如，用户提供如表1的参数文件，在构建的交互界面中分别选择“特征类别一”和“特征类别二”时，动态参数区分别如图4a和4b。以拉延模为例，可以模具主控参数作为特征类别一，所属2个参数为模具总体高度、总体长度;以导板参数作为特征类别二，所属3个参数为导板长度、宽度、厚度。修改时以类为单位，每次批量修改此几何特征类所属参数的数值，方便快速有效更新。

2．2．2参数批量修改CATIA中参数化过程的实现基于知识工程顾问模块提供的公式(Formulas)、规则(Rules)等方法，即用一组参数约束该几何图形的结构尺寸和零部件的特征。参数与设计对象的尺寸和特征有对应关系，当赋予不同的参数值时，可通过函数关系公式和尺寸驱动达到新的目标几何形状和特征［6］。具体设计时，用户根据新产品的数模型面特点，通过交互界面，对参数值按类别进行一次性批量修改，利用参数驱动重构原理实现模板相关几何特征的更新。借助CAA中CATIProduct，CATIParmPub-lisher，CATICkeParm等几个主要接口提供的函数，程序将用户在对话框中输入的目标参数值自动更新到模板特征树上相应的参数节点下，参数值及引用到该参数值的外部参数值同步更新，通过相应的函数关系公式完成几何特征重构(见图5)。用户根据需要，完成参数文件中所列出参数的更新，最终完成新产品模具的设计。

2．3动态测量

测量距离时，用户通过交互界面选择几组目标测量面，程序自动获取这几组面所在零件的位置矩阵。一般平面上的标准件，其局部坐标系与全局坐标系一致。对于斜面上的标准件，为了使移动功能更符合实际需要，使其可以沿斜面方向移动，程序将其局部坐标系从位置矩阵给出的坐标系原点O1，平移至标准件表面点W处(用户选择W)，移动时的方向以该局部坐标系为准(图6)。移动时，程序根据用户选择的移动方向和设定的移动距离构造移动矩阵，与标准件当前的位置矩阵作CATMathTransformation函数的乘积运算，并以运算结果定位标准件的新位置。例如，将某标准件从其当前位置沿向量(a，b，c)移动iDis个单位，则:移动后位置矩阵=当前位置矩阵×移动矩阵，如式(1):移动过程中，程序时时获取标准件当前位置矩阵，并分别测量几组面当前最小距离显示在屏幕上，以便用户参考。在用户选择测量面之前，可根据经验在交互界面设定每组面之间的最小距离值。移动过程中，程序动态测量几组面的最小距离，如果测量的最小距离小于用户设定的最小距离，则程序自动判断后，以红色显示该距离以示提醒，方便用户对标准件的位置及时做出调整。图7为某型号平衡垫块在移动时的距离显示和相应的部分对话框界面。

3应用实例

利用本系统对某汽车的某覆盖件零件数模(图8a)进行模具设计。首先在新产品数模导入模块，选择合适的模具模板(图8b)，保证该产品与模板中型面零件的元素名称保持一致的前提下，导入该产品数模零件，完成新产品型面替换工作。在参数化设计模块，导入用户提供的与模板参数相匹配的参数文件(如图9a)，用户根据新产品面的特点，在交互界面中选择类别列表中不同的类别，按类别合理修改界面下方参数区动态显示出的参数值，完成模具参数化设计工作。如图9b和9c分别是修改模耳吊座和导板参数时动态显示的交互界面。在调整好的模具主体上对标准件进行重新定位，注意屏幕上红色显示的距离数值(如图7)，移动过程中避免与其他零件的干涉。最后在模具结构设计检查模块，导入用户提供的模具结构设计检查表，在CATIA环境中对模具进行逐项审查，并保存审查记录，程序自动输出审核结果。经过以上4个模块流程，在模具模板上快速完成相似结构数模的模具设计，有效减少设计人员的工作量和设计时间。

4结语

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在经济发达的地区，三维模具计算机辅助设计技术已经发展得比较成熟。目前，随着塑料产品在社会各个领域中的广泛应用，这在一定程度上加大了模具设计的任务。而采用三维设计在提高设计者的设计水平和设计效果的同时，还能培养人们正确的设计思维和设计习惯，有利减少设计人员的设计任务，降低工作压力。

1基于三维平台的塑料模具设计的必要性分析

由于在零件设计的过程中，其原始动力是三维实体，例如形颜色、形状、尺寸、硬度、材料、制造技术以及位置等，甚至还有的三维实体具有非常繁杂的运动关系。加之从一个零件的二维设计图对三维模型进行构想，已经具有非常大的困难，且存在着很多的不确定性因素，故而给设计人员带来了巨大的困难。可见，传统的二维塑料模具设计已经无法满足于现代化生产的要求了。而采用三维设计不仅能够便于对产品结构的分析、模具制造评价和数控加工等，且还具有以下几个优势:第一，具有形象直观的特点，能够减少设计人员换在设计过程中的失误；第二，能够提升设计的水平以及效率；第三，能够为模具CAM打下牢固的基础；第四，降低成本，节约劳动力和材料，缩短设计和制造的时间，提高产品的竞争能力。

2基于三维平台下塑料模具设计的方法

2.1通用模具的设计

该方法只要是一般的通用三维软件都可以适用，都是采用一般的三维建模的方法对每个零件进行相应三维模型的建立。在建立过程中，比较常见的方法有自上而下和自下而上这两种方法，这组要设计人员根据实际情况而选择。

2.2标准数据库下的设计

该方法的使用需要以三维软件集成中具有标准模架数据库或者是标准模具零件数据库为前提条件，例如DME、FUTABA、GB、HASCO等。在设计模具过程中需要先得到型腔和型芯这两种重要的零件，并选择相应的标准件和标准模架，最后采用通用方法对每个零件进行合理的修改和设计，这样不仅节约了设计时间和建模时间，而且还提高了设计质量和设计效率。

2.3智能模具的设计

该种方法是通过在第二类方法的原有基础上添加了智能化交互式的型芯和型腔的设计、模具结构的自动配置与辅助设计、模具的检查以及塑件的分析等性能。该方法的设计具有智能化和参数化等优点，因此即便在设计完成模具以后，塑件的尺寸或特征产生改变的时候，模具里的零件都会自动的发生相应的改变。

3基于三维平台下的塑料模具设计案例分析

3.1合理的分析方案

Pro/ENGINEER的拔模分析功能，可以解析出塑件各个方向的拔模斜度，厚度分析功能额可以分析出每个截面的厚度，PlasticAdvisor模块可以在相应的条件下，分析出塑料熔体的型腔，并指出熔接痕、浇口以及气泡产生的方位。这些结果和数据具有十分重要的作用，能够正确指导设计人员对于模具方案的设计。

3.2对成型零件的设计

当成型零件从PRO/E中分割出来后，需要建立毛坯工件，并通过曲面设计功能建立不通的模具分割面，并按照相应的顺序，利用分割面分割出来各种成型零件。其中Cavity1和Cavity2代表的是两个型腔，而Core1—4带便的是四个型芯，Slide1和Slide2代表的是两个侧型芯。

3.3选择和设计模架、标准架和抽芯机构

本文选择了HASCO公司的模具标准，并通过参数的修改得到了图1的标准模架。如图1所示，进行抽芯机构的设计能够采用“滑块定义”。通过滑块和斜导柱的参数修改，系统会自动的得出抽芯距，选取图1中的参数，计算出来的抽芯距为32.5mm。同时，经过标准件的不同命令，加入各种标准件，例如浇口套、推件管、定位圈、紧固螺钉、拉料杆等，但是对于其中需要进行修改的标准件，必须进行修改后，使其符合相关的要求。除此之外，需要在模板上设置通过孔，并修改其中某些模板，设计出潜伏式流道系统和冷却水孔。设计出来的三维模型如图2所示。

4结束语

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关键词：工装设计；CAD；UG；PDM系统

中图分类号：TP311 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 15-0000-01

To Enhance the Level of Tooling Design with Application Digitalization Technology

Liu Junmin

(AVIC South Aviation Industry Engineering Technology Department,Zhuzhou412002,China)

Abstract:Based on digital technology in the tooling design,application status and future direction of development set out to introduce the CAD,UG,PDM system in the tooling design in an important position.

Keywords:Tooling design;CAD;UG;PDM system

一、二维CAD技术的应用

我公司从90年代末开始利用二维CAD进行工装设计，主要工作内容有以下几个方面：（1）快速完成工装设计绘图工作。（2）通过二次开发出符合国家标准和企业标准的字体、图框、标题栏、明细表等，构建实现计算机绘图的基础条件，确保工装图纸的标准化并减轻设计员的工作量。（3）建立常用的标准件库和标准结构库，保留设计经验，减少不必要的重复劳动，缩短设计周期。

二、UG技术的应用

由于零件的复杂性，仅有二维CAD软件已不能真正满足工装设计的需要。必须利用UG等三维工具结合实际工作进行产品零件造型、模拟、分析等工作。

模具设计经常碰到复杂的冲压成型件，需对复杂的零件和工装都进行实体建模。所示U型座为某零件的一个焊接分件，形状复杂。设计之初U型座侧面形状未确定，焊接时接口不能完全贴合，必须对型胎反复校正。所以必须确定其两侧面型面及尺寸。为此先把零件的样件进行计量，然后根据计量的尺寸由圆弧和直线模拟其两侧面形状。在此基础上通过UG三维造型，检验其型面光滑，连续，合格。

某发动机零件要攻周边支板、凸台上的螺纹，由于零件外形支板、凸台多，在攻丝时，在几个位置上夹具与零件干涉，操作很不方便。改变设计思路，在零件两端新设计安装环，支座支在安装环上，不支在零件上，避免与支柱，凸台的干涉。同时结合三维将零件、夹具造型，通过三维参数驱动将零件的每个工位演示出来，以检查是否还有地方与滚轮支座干涉。

发动机集多学科于一身，要求极高、工作条件非常苛刻。为保证生产出满足要求的零件，需要利用三维实现精确计算。如设计超转速试验工装，因为要考核零件在5分钟内达到5万转速而内部组织稳定，不产生裂纹等各种缺陷，同时工作的夹具在设计时对转动惯量等质量属性有很严格的要求，通过三维实体设计可以他的分析功能，由其质量属性的装配质量管理对工作部件进行信息读取，不断的调整夹具形状直至得到满意的状态。

三、PDM系统在工装中的应用

PDM产品数据管理，是帮助工程技术人员、管理人员在产品全生命周期中管理产品数据与产品研发过程的工具。（1）系统确保跟踪设计、制造所需要的大量数据和信息。（2）帮助组织产品设计，完善产品结构修改、跟踪进展中的设计，方便地找到存档数据以及相关的产品信息。（3）帮助协调组织，诸如设计审查、批准和变更，工作流优化，以及产品过程事件。

四、数字化技术在工装设计中的发展方向

（一）建立标准件库、标准结构库。设计工装时需要用到大量的标准件，必须要建立设计中常用的标准件库；对典型结构件也要提出建模要求，纳入标准件库，方便查询与调用，提高设计效率。（二）适应当前生产模式，开发三维模型与二维工程图之间的关联。要使一般的通用软件符合我们企业标准的二维出图环境，还得开发符合国家标准和企业标准的二维工程图模板，使工程图与三维模型互相关联，提高三维设计的质量和效率。（三）结合CAE系统实现优化的CAD设计。一个已掌握CAD技术的工装设计部门，更关心的是由工装加工的零件的品质。薄板冲压过程包含以大位移、大变形为特征的几何非线性，以塑性变形为特征的材料非线性和以接触摩擦为特征的边界非线性，其设计计算极其复杂。通过将CAE系统与成熟的模具CAD系统集成形成的CAD/CAE一体化技术以及基于CAE的冲压成型新工艺，可大大提高冲压工艺和模具的设计水平，缩短设计周期，提高冲压件品质。因此这项技术已成为工装设计应用发展需求的关键技术。（四）PDM系统在工装上的进一步应用。随着CAD/CAE/CAM/CAPP等各项技术的提高，PDM系统的推进，首先要实现的就是流程管理，如任务单的发放流程、工装图纸的设计流程、工装图纸的更改流程等流程管理。更重要的是要使工装设计部门和产品设计部门、工装生产部门、产品加工部门以统一的数据库中心为基础，进行并行的产品设计和加工。

五、小结

从二维绘图，到三维设计，再到PDM系统的实施，所有这些进程，都表达着一个主题：那就是“速度更快、效率更高、质量更好”。工装设计部门必须勇于学习和应用新知识、新技术，把自身专业技术与数字化技术紧密结合，不断提高自己的设计效率和质量。

参考文献：

[1]Auto CAD二次开发技术[M].人民邮电出版社.

[2]UG nx cad快速入门指导[M].清华大学出版社.

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关键词：Pro/E；模具；设计；制造

0引言

随着科学技术水平的发展，计算机辅助设计制造（CAD/CAM）的应用越来越广泛。同时，模具加工作为一项具有明显加工优势的加工方法，具有生产率高、节约原材料、可实现少、无切屑加工以及制件质量稳定并具有良好的互换性、工艺简单等特点，也被应用到各个领域的设计加工过程。Pro/E作为一款功能齐全的CAD/CAM软件，被很多模具企业用来对模具进行设计制造。利用Pro/E三维建模技术，可以更加直观的设计模具的模型，加速了模具的设计过程，并为实际的加工过程提供了方便。

1Pro/E简介

Pro/E是PRO/ENGINEER的简称，是美国PTC公司推出的一款计算机辅助设计、制造、分析（即CAD/CAM/CAE）软件。它作为一款集成软件，功能非常强大，从零件的三维模型设计、二维图纸自动生成到零件的加工仿真，有限元分析等都能在Pro/E软件上实现。应用的行业主要有工业设计、机械、仿真、制造以及数据管理、电路设计、汽车、航天电器等领域，在模具的设计制造过程中也占有重要的地位，因此本文主要介绍Pro/E在模具的设计制造过程中的应用。Pro/E的主要特点有：

（1） 使用的方便性：除了简洁的菜单描述和充分的在线帮助，其下拉式菜单使用户能以直观的方式进行各种操作和预先设定。利用图形键将经常使用的命令和定制菜单联结起来，提高了使用速度。提供了在实体模型上进行草图设计的功能，零件的布置将变得容易和精确。（2）相关性：建立在一个统一的能在系统内部引起变化的数据结构的基础上，因此开发过程中某一处所发生的变化能够很快传遍整个设计制造过程，以确保所有的零件和各个环节保持一致性和协调性。（3）参数化、面向零件的实体模型设计制作：零件设计功能是一些和系统内部蕴藏的知识、智能相联结的过程，可以画出非常复杂的几何外形。设计的零件不仅包含制造工艺和成本等一些非几何的信息，而且还包括零件的位置信息以及他们之间的相互联系，就使得对模型的改动非常迅速。（4）PRO/E具有功能齐全的数控加工编程模块。利用Pro/E的数控加工模块Pro/NC可以对模具进行数控加工方面的仿真，并能够在通过仿真后，根据后置处理器的设置情况生成数据机床可以直接使用的数控加工程序。

2Pro/E在模具设计方面的应用

2.1Pro/E进行模具设计的基本流程

用Pro/E对模具进行设计的基本思路是：构造设计思路―三维建模―软件模拟―软件修改―成型，该思路可以缩短模具的设计周期，降低成本，同时也为模具的自动化设计奠定了基础。在Pro/E中对模具设计的具体流程如下：创建模具模型拔模检测和厚度检测创建收缩率创建分型曲面或体积块分割工件创建模具元件创建浇注系统、顶出系统和冷却系统生成塑件或铸件仿真开模创建其他部件。

2.2利用Pro/E标准件库和标准模型库对模具进行设计

在利用Pro/E对模具进行模型设计时，我们可以把常用的模具特征，比如在模具型腔设计中有大量的拉杆、推杆和垫块等特征建立一个标准件库，这样我们在以后的设计过程中可以从标准件库中选取相应的标准件，然后对尺寸进行修改后就可得到需要的模型，这既避免了重复设计，提高了设计效率，还能提高模具设计的标准化程度。另外，对于典型的特征模型可以建立标准模型库，利于以后设计随时调用和修改来缩短设计时间。

2.3用Pro/E对模具进行面积、体积、重心、惯性矩进行测量

在利用Pro/E进行完模具的模型设计后，由于一般的模具加工精度较高，尤其是有的模具由多部分组成，可能会包括凹模、凸模和模架等模块，在使用其进行模具加工零件时需要对各模块进行拼合，因此要得到较高的零件精度必须要求各模块之间的拼合精度要高，因此需要精确地计算出模具的体积、重心、惯性矩等，然而对于实际的复杂型面，要通过测量计算出其体积、重心和惯性矩并不容易。而通过Pro/E可以在完成模型设计后，赋予实际的材料属性，然后可以利用Pro/E的软件分析工具栏下的测量对模型进行分析和计算。

2.4用Pro/E进行金属流动分析以及有限元分析以优化设计参数

在利用Pro/E完成了模具的三维模型之后，可以利用Pro/E的仿真功能来仿真金属流体的流动过程，并可以利用有限元分析功能对模具在合模压力的作用下的受力分析，可以获得金属成形过程中的速度场、静水压力场、应力应变、温度场等结果，以便于分析模型设计的不合理部分，从而可以改变参数或者结构形状，使设计模型符合要求，这样可以减少不合理的模具设计，并能优化模具结构以及工艺参数。

3Pro/E在模具制造方面的应用

Pro/E具有功能强大的数控加工模块，即Pro/NC，其中包含了多种加工方式。用气对模具进行加工制造的方法与实际的思路相似。加工流程为：建立零件模型和毛坯模型――建立制造模型，分析待加工面――选择机床与夹具――确定加工参数――加工仿真――后置处理，生成NC代码。

3.1选择模具加工方法，设定加工参数

首先应该确定模具需要加工的表面，然后根据表面特征选择合适的加工方法，并针对选择的加工方法设定相应的机床、刀具、机床坐标系、退刀曲面以及加工所需要的加工参数等。

3.2进行刀具路径检查，生成刀具路径

在选择加工方法以及制定加工参数后，就可以生成刀具路径，Pro/E可以显示生成的刀具路径进行路径检查和过切检查，确保其正确性，防止参数设置错误导致零件过切。并可以进行虚拟加工以减少甚至消除在实际生产中由于参数设置不当而带来的不必要的麻烦。

3.3进行后置处理生成数控程序

在之前的操作过程中，如果确保参数设置正确，就可以生成刀具路径文件保存在.ncl格式的文件中。后置处理是根据实际加工时使用的数控系统对后置处理器进行设置，然后利用选择的后置处理器对之前形成的刀具轨迹文件进行处理以得到实际数控机床能够识别的NC程序。

4总结

Pro/E应用软件作为计算机辅助设计与制造的显著代表，以其独特的、参数化的以及面向零件的3D实体模型设计制造技术在加工制造领域的应用已经越来越广泛。同时，模具制造作为一种先进的制造方法，在制造行业的应用也越来越广泛。而利用Pro/E将模具的设计、制造、装配以及生产管理融为一体，提高了设计与制造水平，能够缩短模具的设计周期，提高加工精度，降低设计和制造成本，给企业带来良好的经济效益，也符合现代设计与制造技术的发展趋势。

参考文献：

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一、Mold EX-Press主要特色

2012年6月，米思米自主研发的Mold EX-Press（模具设计辅助软件）塑模版和冲压版正式面向客户，涵盖了冲压模具、汽车模具及注塑模具用标准件。到目前为止，Mold EX-Press包含了冲压模具用零件（含汽车模）33大类，14 000余型号，28万种产品；塑料模具用零件30大类，8 000余型号，15万种产品。分类原则遵循了MISUMI纸质目录的分类方法，不但方便用户顺利过渡，也是MISUMI成立50年，在中国10年的一贯模式。Mold EX-Press在保持传统的同时，以不同的电子交互形式出现在设计师眼前的大屏幕上，这也是一次大胆的尝试和创新。

无论是冲压模具零件库还是冲压模具零件库，通过Mold EX-Press的“快速选型、快速出图、快速订购”三个步骤，都可解决困扰模具设计的三大问题：查找零件难、造型难和统计型号难。其中，Mold EX-Press丰富多样的产品检索方法，可以帮助设计人员快速准确选定零件；零件库的CAD数据可迅速导入CAD软件中，生成所需零件图；部品表与公司内部系统可方便地实现链接，避免手工抄写错误以提高准确性。应用企业也可以建立自用零件数据库，不仅便于将分散的零件数据进行统一管理，也可以自定义部品表格式，以满足ISO体系等标准要求。

作为标准件数据库，Mold EX-Press不仅拥有了代替传统纸质目录的CAD数据及图文资料，开发者更是以辅助模具设计、改善设计流程为目标，通过整合以往设计到采购之间往复过程，从源头上大幅度避免了设计师错订、漏订零件的可能性，从而有效地缩短设计总体时间，提高工作效率。据统计，使用Mold EX-Press软件可以帮助工程师提高15%以上的设计效率，节省50%以上的标准件选订时间，达成99.9%以上的购买准确性。

Mold EX-Press能够与目前市场上大多数的CAD系统进行整合使用，包括：AutoCAD2004～2009、Pro/ENGEINEER 2.0～CREO2.0、NX4.0～8.0。值得注意的是，通过Mold EX-Press导出的零件模型都是兼容系统的原生格式数据，保留了完整的造型特征，给用户最大的自由度。

Mold EX-Press只需要通过官网免费申请即可获得：在Mold EX-Press网站上填写资料后，一周内即可收到包含DVD安装光盘、操作指南和快速入门视频等多种资料在内的完整安装包。

二、Mold EX-Press操作指南

Mold EX-Press应用相对简单，一般通过三个步骤就可以找到自己需要的零件模型。1.快速选型：多样搜索配合三维模型预览，快速选定所需零件（图1）

选型过程中，首先，用户需要选择查找产品类别，然后确定产品型号，最后确定型号参数。

在此过程中，用户可通过按图检索、模具装配图检索、部品型号检索、关键字检索、页码检索、树状图检索、收藏夹、历史记录和高级检索等方式进行检索，所有部品都能按设计尺寸实时进行3D预览确认。没有连接网络，没有CAD软件也能迅速进行确认。最终，用户可以使用收藏夹功能和备注功能、轻松实现公司内部模具设计标准化。

2.快速出图：三步操作，不仅生成三维数据，还能生成加工用图（图2）

在快速出图的操作中，用户首先需要上一步确定的型号参数，然后选择该零件三维模型的视图，最后，将模型导入到模架中，完成零件模型的绘制。

在此过程中，用户无需进行界面切换，就可直接从CAD菜单中选择所需功能。同时，用户可直接配置零件，省去数据的导入导出过程，快速完成设计。使用NX或Pro/ENGINEER的工程设计人员，可直接装配CAD模型，装配后轻松进行尺寸的再定义和模具与型号实时更新。使用其他三维CAD软件时，可以使用IGES或STEP的通用格式数据。不仅如此，Mold EX-Press还具有输出二维DWG格式的三视图功能，从而迅速生成设计图纸，大幅缩短设计时间。

3.快速订购：所选零件自动生成部品表，零错误零风险（图3）

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关键词 UG 注塑模具设计 模具配作

中图分类号：TG76 文献标识码：A

Design And Assemble of Food Spoon's Injection Mold

YANG Hongbai， LI Zhanwei， ZHAO Yanyu

（Shanghai Open University， College of Information and Engineering， Shanghai， 200433）

Abstract Using UGCAD and UG Mold Wizard According， food spoon is profiled and its injection mould is designed. Then， after components' making， the mould is assembled which use much experience and intelligence of worker. In the end， some advices are proposed.

Key words UG； Injection mould design； Mould Assemble

本文就食品调羹模具的全过程：从设计、制作到调试整个过程。本文就此过程作一个详细的介绍，对其中的重要工作进行了讨论，并给出了感想和建议。

1 基于UG的产品造型和注塑模具设计

UG是世界知名的大型三维软件。它具有多种功能强大的应用模块，如常用的UGCAD，UGCAM 等模块，还有 UG MoldWizard是其中的一个独立的智能化设计注射模具的模块。可以利用UGCAD功能进行建模，再应用UG MoldWizard的功能，进行注塑模具设计。本文以食品调羹为例，介绍了基于UG的注塑模具的设计过程。

1.1 创建塑件三维模型

根据提供的二维图纸，在UG 产品造型模块下灵活运用各种建模命令，创建调羹的三维模型，如图1所示。

1.2 应用注塑模向导模块设计注塑模

产品造型结束后，可利用UG软件中的MoldWizard模块进行模具结构设计。

1.2.1 创建型芯和型腔

首先进行项目初始化，把产品造型调入注塑模向导模块，为模具设计做准备；接着设置产品的坐标系和材料的收缩率。确定好镶块尺寸的大小，设定毛坯尺寸；考虑到注射压力的平衡性，采用一模两腔对称分布设计；利用分型功能识别分型线，创建分型面，创建出型腔和型芯如图2所示。

1.2.2 模架的调入

结合制件的分型情况和实际的加工，从模架库中选择FUTUBA-S模架，根据型芯和型腔，以及推杆行程确定各模板的尺寸，并根据布局旋转模架，如图3所示。

1.2.3 浇口与流道设计

在MoldWizard中，浇口与流道操作可以很方便地创建常见的浇口和流道形式，设计时可直接利用已有的浇口，也可以自己定义和创建浇口。

UG将浇口和流道当作一个零件来管理，可根据实际情况对浇口的参数进行修改，本设计采用如图4所示的流道和浇口形式。

1.2.4 标准件添加

利用标准件功能，选择标准零件的规格，包括螺栓、定位环、浇口套、拉料钉、销钉、复位杆等，确定定位点进行初步定位，然后测量出具体的尺寸，进行移动。添加标准零件后，需要进行创建型腔，型腔设计是MoldWizard分模中一个很方便的功能，利用该功能可以创建标准件在模架上的腔体（包括自动创建出螺纹孔等）。模具设计完成后的总体结构如5所示。

2 模具配作

为了提高加工效率和节省成本，定模型腔和动模型芯均采用整体嵌入和局部镶拼相结合的结构。采用标准化的模架，模具的加工主要是针对动模型芯、定模型腔的加工。模具零件采用数控铣床、数控线切割等进行加工。

对于模具而言，零件的加工精度固然重要，配作更是决定模具是否成功的重要因素。所谓的配作，就是为了达到装配的整体效果，而做的一系列加工、修正和装配的工作。

为了要使得上、下模具分型面配合齐整，不会错位。在模具配作之前，要确定一个基准角，并做上记号。一般来说，模架买来后，都有一个基准角，如果没有，需要在磨床上磨出一个基准角。在型腔镶块加工时，也相应地加工并标记基准，这样在装配时，上下模腔向一个基准楔进，就不会出现错位现象。

另外为了不要混淆模具部件，避免装配错误，在模架买来后，在部件相同的侧面，敲上钢印，进行编号，方便以后的加工和再装配。

为了做好配作，需要一些现场的智慧和经验。比如，模具的型腔在铣床加工完后，表面粗糙度没有达到标准，会造成脱模难，因而要进行手工研磨。需要根据经验预留余量，并要巧制工具（螺钉外包沙皮自制一个磨头）从而保质保率地完成工作。

还有就是冷却水管的布置。设计图纸上，没有考虑动定模镶块的横向紧固，实际制作时，采用两个楔块进行楔紧。这样就破坏了原来的冷却水布置位置。而且原来的冷却水要在侧面通过模板和镶块，据师傅经验，这样容易漏水，造成次品。考虑再三，舍弃看似简单方便的方案，采用镶块底部与模板相通（中间加上密封圈）方案从而避免了此问题。另在钻深孔时，自制深孔钻。在整个模具制作过程中，随时随处体现师傅的巧思。

最后到注塑机上进行试模，根据试制注塑件的形状、尺寸、外观来判定模具的优缺点，进行局部配作，使得制品达到用户要求。模具调整一次， 不一定能够解决所有的问题，有时需要重复上述过程几次，直到产品达到最终的质量要求。本产品经过了浇口修正等几次反复，终于制出了合格的制品。

3 感言及建议

经过此模具的设计、制作和装配流程，感触、收获颇多。总结起来，主要有以下几点：（1）面向装配的设计尤为重要。在设计时，没有考虑到镶块的紧固，到制作时，凭师傅经验临时修改设计，从而造成冷却水管等部分重新设计。如若在设计时，就能够对本单位的制造水平、工艺特点、制作等全过程有比较全面的认识，就可以避免设计的返工。（2）面向调试的设计。模具全部制作完，去调试，在调试的过程中，出现了充填不畅等等问题，最后进行浇口改造，把以前的直浇口改为斜浇口。而且模具调试工作繁杂，要求调试者经验丰富。作者建议，采用模流MOLDFLOW仿真分析，评估设计，从而在最短时间内修改设计，避免制造后，进行修改。（3）经验成文非常重要。在文献中，很少提到模具装配中的技巧和经验，但是往往是这些东西，决定了一副模具的制作水平。非常有必要把师傅们的经验和技巧记录成册，以备后用。

参考文献

[1] 黎文峰，苗玉慧.基于UG和Moldflow的熟料模具设计.常州工学院学报，2007.10.20（5）.

[2] 崔鸿斌.手机注塑模具冷却系统设计.塑料加工，2007（3）.

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关键词：UG注塑模具设计；数控加工；手机前翻盖

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.01.210

1 UG注塑模具设计

1.1 创建塑件三维模型并确定注塑模具的整体结构

首先需要确定注塑模具的整体结构，根据图1可知，整个塑件的尺寸适中，但是内部的结构相对复杂，需要很多抽芯机构的组合，为了简化模具的结构，完善加工和装配的过程，降低注塑压力，减少注塑缺陷的产生，采取一模一腔的设计理念。由于零部件对于顶面和侧面的整体需求很高，需要降低粗糙度，浇注系统的整个流道几乎可以采取热流道的形式，分流道的截面是圆形，隧道形式的浇口[1]。

1.2 分模

分模是注射模具设计过程中十分重要的内容，其利用分模面的形式将模具腔的整个体积划分成动模型芯和定模型腔，分模面就是两者之间的接触面。分模面的基础是分型线，其利用拉伸面和有界面或者其他类型的创建方式来获取，创建分模面之后其组成变化成很多曲面，需要将其进行缝合，形成统一的面[2]。对其区域进行提取，将塑件中的很多面指派到型芯侧或型腔侧，如果面积相加之和和总面积对应统一的话，可以采取自动或者分布形式获取原始的型腔和型芯。

1.3 确定模架和模具标准件

需要针对型芯和型腔的大小来选取适应的模架，从系统中西东导入模架，为整个模具的设计选择对应的标准件，其中包含定位环、拉料杆、垃圾钉等。

1.4 侧抽芯机构设计

由于手机前翻盖的两侧边 和头部位置包含很多的倒扣结构，为了促使塑件在注塑过程中顺利完成脱模，需要采取倒抽芯的结构形式，分析模具的具体尺寸和模具强度，选取斜顶侧抽芯。

1.5 其他结构的设计

UG建模的另一个重要的方式是采取特征建模的形式，根据对于整个塑件的质量要求来看，整个模具的浇注系统都采取单头热流道主流道的形式，圆形的横截面作为分流道，采取隧道式浇口的形式。为了促进加工和装配的顺利完成，需要改造原先的型腔和型芯，将分型面设计成平面。在整个模具设计 完成之后，开始针对模具的二位零件图和 装配图进行设计，将原先的三维模型进行投影即可。

2 模具材料的选择及加工

2.1 模具材料的选择

由于动模型芯整个切削量是很大的，因此其对于表面质量的需求不是很高，使用的材料可以选择瑞典ASSAB公司生产的一胜百8407模具钢，该材料在出厂之后的整体硬度大概是185HB，材料具有良好的韧性和延展性，且其用于切削的功能优良，十分适用于数控铣床或加工中心进行材料的加工。斜顶主要选择8407，导杆选择德国生产的GS2510，作为合金钢，其韧性和耐磨性较高，十分适用于机械加工[4]。

2.2 模具加工

在模具设计完成后，模具中包含的多数零部件，都可以采取数控铣加工的形式来完成，需要灵活运用UGCAM中多种多样的加工形式，经过加工之后零部件几乎都可以满足数控铣削的基础要求。针对于模具中水道等十分深的圆形孔加工来看，其可以采取深孔钻钻削加工的方式，针对于异形且没有斜度或者含有一定斜度的通孔来看，可以采取线切割加工的方式。

传统的注塑模具设计都是依照设计者的设计经验和建模经验来完成，对设计人员要求非常高，设计效率低下，且修改难度大。但是采用UG Mold Wizard系统之后，其可以引导设计人员完成相应的设计，且模具和塑件产品的设计参数息息相关，模具设计效率提升，容易修改。

参考文献：

[1]蔡厚道.基于UG和Moldflow的塑料外壳注塑模具设计与数控加工[J].塑料，2015（06）：89-92.

[2]苏君，赵岩，刘保军.基于UG数码相机前盖注塑模具设计与数控加工[J].模具技术，2012（04）：51-54.

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1 前言

制鞋行业在轻工业的服装行业占有非常大的比重，中国每年生产各种鞋接近60亿双，占世界制鞋总量60%，是世界最大的鞋业制造基地，也是世界上最大的鞋类出口国，鞋类出口占世界出口总量的53%以上。作为典型的密集劳动密集型行业，随着人工成本的增加，数字化设计和制造已经大规模应用于制鞋行业。中望3D作为国产优秀的CAD/CAM软件，凭着其特出的三维CAD设计能力为海内外一大批制鞋行业的客户提供从设计到制造端的解决方案，如世界知名的巴西制鞋上市集团Grenden，成立于1971年，年产一亿四千万双鞋，目前使用接近100套的中望3D产品。

那么中望3D如何为制鞋行业的客户提供高效的解决方案，并且获得客户认可的呢？下面我们讲介绍中望3D在制鞋行业中从设计到加工制造中的应用情况。

2 中望3D在制鞋行业设计簟的应用

作为一款三维的CAD设计软件，中望3D拥有独特的混合建模技术，非常灵活自由的在实体曲面之间进行任意的操作，无论在鞋底还是鞋面的设计中，都能快速高效的完成设计工作。

2.1 草图图片

首先，中望3D可以通过导入工业设计师的草图图片，在草图环境通过动态拖拽的方式，设置长宽高及图片的透明度，展开主要造型线条的的绘制，从而创建实体或曲面。

2.2 导入客户鞋楦模型

很多时候我们也会通过接收客户的鞋楦模型开始设计，中望3D也可以通过导入客户的鞋楦模型，也可以调用集成的鞋楦库，通过2D草绘或者3D曲线的方式，创建楦体上的投影线，进而根据设计要求生成不同的鞋面片体。

2.3 生成造型效果

在塑胶类的鞋子中，大量的复杂细节特征，需要在鞋面中体现，而中望3D强大的折弯变形和缠绕功能能够快速的对简单的2D造型进行各种扭曲变形，生成最终的造型效果，最后能够通过不同的缠绕命令，根据设计要求，把造型贴合鞋面上。这其中非常复杂的过程，在中望3D中均只需要简单的命令操作就能完成。

2.4 展开到面

其中还有中望3D的展开到面的功能，可以快速的为皮革类或布料类的鞋面进行分片展开，生成2D平面线条进行裁剪和下料。

2.5 渲染图片

来到客户交互这一环节，三维数字模型完成后，提供客户逼真的渲染图片也非常重要，中望3D拥有集成的渲染模块，可以设置丰富颜色材质和贴图，创建灯光和场景。如果你对渲染效果有更高的要求，还可以借助中望3D集成的Keyshot接口，直接在模型设计空间就能跳转到Keyshot的渲染空间，无需导出其它中间格式，非常方便。

随著中望3D在鞋行业的推广应用，也有越来越多的国内外合作伙伴和客户基于中望3D的平台进行二次开发，其中包括鞋楦库、材质库、鞋带孔、缝线等等更细节的功能都已经在中望3D中体现，进一步提高了中望3D的设计效率。（以下为基于中望3D开发的制鞋插件的截图）

3 中望3D在制鞋行业制造端的应用

3.1 模具成型

鞋子中存在大量的塑胶或者其它橡塑材料，必须使用模具来成型，中望3D专业版拥有全流程的塑胶模具设计模块，满足导入产品、多型腔布局、分型及插入模架标准件等设计要求。

其中在分型上中望3D提供分型线及颜色区域划分两种方法进行分模，根据产品的结构特点选择不同的方法，可以更灵活自由的拆分产品得到型腔和型芯的区域。

在创建分型面上，中望3D有专业的设计工具，通过使用拉伸、扫掠、扩大面的方式生成高质量的分型曲面：同时对于复杂的模型，还可以借助平台丰富的曲面建模功能。

中望3D除了提供标准的模架库进行全3D的模具开发，还提供其它一系列的标准零件库如导套导柱、螺钉、销钉等；除此以外，在细节结构设计上，还提供滑块水路浇口流道等集成功能，大大提高模具设计的效率。为了满足不同企业的客制化需求，中望3D允许用户进行模架、标准件的自定义，进一步拓展软件的能力边界。

3.2 加工策略

作为CAD/CAM一体化的解决方案，在后期的鞋模零件加工中，中望3D提供2轴、3轴以及4、5轴的加工策略，目前在中望3D中拥有超过40中的加工策略，包括高速精密铣削加工，3轴QuickMill加工，可以为编程工程师快速生成安全高效流畅的刀轨。

鞋模零件中，部分细致的例扣区域需要3轴加工无法完成，必须使用4、5轴加工，目前中望3D提供平面／侧刃流线铣削，驱动线及引导面铣削等等多种加工策略。同时实体仿真工具能够真实模拟刀路运行切削的轨迹，分析鞋模零件的加工残余量；通过仿真分析，中望3D能够实时检测到刀具的安全范围，避免刀具与毛坯、工作台、夹具等的干涉和碰撞，保证了机床运行的安全性。