基于ProE软件的三维造型与模具分模.docx

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基于ProE软件的三维造型与模具分模

基于Pro-E软件的三维造型与模具分模

模具CAD/CAM系统的集成关键是建立单一的图形数据库、在CAD、CAM，各单元之间实现数据的自动传递与转换，使CAM阶段完全吸收CAD阶段的三维图形，减少中间建模的时间和误差；借助计算机对模具性能、模具结构、加工精度、金属液体在模具中的流动情况及模具工作过程中的温度分布情况等进行反复修改和优化，将问题发现于正式生产前，大大缩短制模具时间，提高模具加工精度。

Pro-ENGINEER软件采用面向对象的统一数据库和参数化造型技术，具备概念设计、基础设计和详细设计的功能，为模具的集成制造提供了优良的平台。

建立零件的几何模型是实现数控加工的基础，Pro-E具有进行二维或三维的设计功能，具有较强（CAD）绘图功能。

由于软件系统内设置了许多数据转换档，可以将各种类型的图形文件的图形转换至MasterCAM系统上使用。

如：

将上下模储存为IGS格式的文档，然后在MasterCAM中以IGS格式打开，经过视角的处理和旋转，最终成为MasterCAM的三维图形。

3．1设计任务

本文以如图3－1所示电话机面板零件为对象，对其在Pro-E系统中进行三维模型的造型、和模具的设计。

图3－1

3.2产品三维造型

在进行电话机面板模具设计前，首先要利用Pro-E系统下的【零件】模块对电话筒下盖进行三维造型。

1、选择菜单栏中的【文件】/【新建】命令建立新的文件，在【类型】栏选择【零件】模块，在【子类型】栏选择【实体】模块，在名称输入栏输入文件名“dhjmb”,并取消【使用缺省模板】复选框的勾选，单击【确定】按钮。

2、在【模块】栏选择公制零件设计模板“mmnspartsolid”,单击【确定】按钮。

系统启动零件设计模块，如图3－2所示，并在界面顶部显示当前零件文件为“DIANHUA”。

3、选择菜单栏中的【插入】/【拉伸】命令，出现拉伸特征选项，选择【放置】命令，单击【定义】按钮。

4、选择RIGHT基准面为草绘平面。

系统自动选择TOP基准面为草绘视图方向参照，在方向栏设置为【顶】，单击【草绘】按钮。

5、绘制剖面特征，并标注其尺寸，将其修改为如图3－3所示。

单击特征工具栏中的剖面确定按钮√，结束剖面绘制。

6、在所示拉伸高度栏输入实体拉伸高度“164”，并选择“往两侧拉伸”选项，单击按钮√。

选择视图列表【标准方向】选项，结果如图3－4所示。

7、单击特征工具栏中的基准平面按钮，系统弹出基准平面提示对话框，要求先择基准平面参照。

选择TOP基准面为基准平面参照，在基准平面提示对话框【平移】输入平移距离“2”，单击确定按钮，产生基准面DTM1。

8、选择菜单栏中的【插入】/【拉伸】命令，系统在左下方的信息提示区出现拉伸特征。

单击创建拉伸剖面按钮，系统弹出剖面提示对话框，要求选择拉伸剖面草剖平面和草绘视图方向参照。

选择DTM1为草绘平面。

9、接受系统默认的草绘视图方向参照。

单击【草绘】按钮，接受系统默认的尺寸标注参照。

单击绘制矩形按钮，绘制矩形，并将其修改为如图3-5所示。

10、单击特征工具栏中的剖面确定按钮，结束剖面绘制。

以拉伸特征选项中选择“贯穿”选项，单击切除按钮。

单击信息提示区右侧的拉伸实体参数确定按钮√。

结果如图3-6所示。

11、依照8—10的步骤，结果如图3-7和图3-8所示。

12、选择【插入】/【拔模】命令，在拔模特征选项中选择实体面P1，按住Shift键，选择实体面P1的边线P2，实体面P1周圈的4个要拔模的垂直面被选上。

13、选择实体面P1为拔模枢轴。

输入拔模角度“15”，按Enter键确认，单击拔模方向切换按钮，使拔模方向朝外，单击信息提示区右侧的拔模参数确定按钮√。

单击系统工具栏中的视图列表按钮，选择【标准方向】选项，结果如图3-10和图3-11所示

14、选择菜单栏中的【插入】/【拔模】命令，系统在左下方的信息提示区出现拔模特征选项，选择实体面P1，选择拔模特征选项中拔模枢轴的【无项目】栏，系统提示选择拔模枢轴，按住鼠标中键旋转视图，选择实体后侧P2为拔模枢轴。

15、在拔模特征选项拔模角度栏输入拔模角度“8”，按Enter键确认，单击拔模方向切换按钮，单击信息提示右侧的拔模参数确定按钮√。

结果如图3-12所示。

图3-12

16、选择菜单栏中的【插入】/【拔模】命令，系统在左下方的信息提示区出现拔模特征选项，选择实体面P1。

按住Shift键，选择实体面P1的边线P2，实体面P1周圈的4个要拔模的垂直面被选上。

17、选择TOP基准面为拔模枢轴。

输入拔模角度“3”，按Enter键确认，单击拔模方向切换按钮，单击信息提示区右侧的拔模参数确定按钮√。

选择【标准方向】，关闭基准平面显示，结果如图3-14所示。

18、单击圆角按钮，出现圆角特征选项，系统提示选择要圆角的边。

按住Ctrl键。

一一选择要圆角的边。

输入圆角半径值“5”，单击确定按钮√。

结果如图3-15所示。

19、单击圆角按钮，出现圆角特征选项，系统提示选择要圆角的边。

按住Ctrl键，一一选择实体要圆角的边。

输入圆角半径值“2”，单击确定按钮√。

结果如图3-16所示。

20、单击圆角按钮，出现圆角特征选项，系统提示选择要圆角的边，按住Ctrl键，一一选择实体要圆角的边。

输入圆角半径值“12”，单击确定按钮√。

结果如图3-17所示。

21、依照上面的步骤完成实体所要的圆角按住鼠标中键旋转实体模型使其底面朝上，单击抽壳按钮，系统在左下方和信息提示区出现抽壳特征选项，系统提示选择要抽壳的面，选择实体底面P1。

输入抽壳厚度“1.5”，结果如图3-18所示。

22、选择【插入】/【拉伸】命令，创建拉伸剖面，选择TOP基准面为草绘平面，接受系统默认的草绘视图方向参照，接受系统默认的尺寸标注参照。

23、单击绘圆按钮，绘制圆，双击鼠标中键结束绘圆命令。

单击尺寸修改按钮，一一选择尺寸标注，将其修改，单击特征工具栏中的剖面确定按钮√，结束剖面绘制。

在拉伸特征选项中选择“贯穿”选项，单击切除按钮，单击信息提示区右侧的拉伸实体参数确定按钮√。

选择【标准方向】选项。

单击系统工具栏中的【着色】开/关按钮，打开模型着色显示，结果如图3-19所示。

24、选择【插入】/【拉伸】命令，选择TOP基准面为草绘平面，接受系统默认的草绘视图方向参照，接受系统默认的尺寸标注参照，单击绘制矩形按钮，绘制矩形，单击倒圆角按钮，对矩形的4个角进行圆角，单击尺寸修改按钮，修改其尺寸，单击确定按钮√，结束剖面绘制。

25、在拉伸特征选项中选择“贯穿”选项，单击切除按钮，单击信息提示区右侧的拉伸实体参数确定按钮√。

其结果如图3-20所示。

26、依据上述步骤完成所要的拉伸，其结果如图3-21所示。

27、选择模型树中要阵列的切剪方孔，选择【编辑】/【阵列】命令，在阵列特征选项中选择尺寸“90”为阵列第一方向尺寸，在弹出的输入栏中阵列第一方向尺寸增量“8”（也即方孔间距），在阵列特征选项中的第一方向阵列个数栏中输入“6”，结果如图3-22所示。

28、选择模型树中要阵列的切剪椭圆孔，选择【编辑】/【阵列】命令，选择尺寸“90”为阵列第一方向尺寸，输入栏阵列第一方向尺寸增量“24”（也即椭圆孔水平方向间距）。

在第一方向阵列个数栏中输入“3”，选择阵列特征中的第二方向【无项目】栏，开始定义第二方向阵列参数。

选择尺寸“32”为阵列第二方向尺寸，输入阵列第二方向尺寸增量“24”（也即椭圆孔垂直方向间距），要阵列特征选项中的第二方向阵列个数栏中输入“4”。

最后完成的模型如图3-23所示。

3.3模具设计

电话机面板三维造型完成后，利用Pro-E系统下的【制造】/【模具型腔】模块进行模具组件设计，它包括参考模型的布局、收缩率的设置、毛坯工件的设计、分型面的设计、分割体积块、抽取模具元件、铸模及开模几大部分。

3．3．1调入模具参考模型

1、选择菜单栏中的【文件】/【新建】命令建立新的文件，系统弹出的新建对话框中，在【类型】栏选择【制造】模块，在【子类型】栏选择【模具型腔】模块，在名称输入栏输入文件名“dhjmb”，并取消【使用缺省模板】复选框，单击【确定】按钮。

2、在【模板】栏选择公制模具设计模板“mmnsmfgmold”,单击【确定】按钮。

3、选择菜单管理器中的【模具模腔】/【装配】/【参照模型】命令。

选择文件“dhjmb”，单击“打开”按钮。

在元件放置对话框，选择缺省位置装配元件，结果如图3－24所示。

4、为了使设计区的画面更简洁些，需要将参考模型自身的基准面和基准轴隐藏起来，选择模型树中的【显示】/【层树】命令，在组件列表中选择参考模型“SMXJMKREF.PRT”,模型树列表显示其图层情况，按住Ctrl键，选择所有基准面（PRTALLDTMPLN）和所有基准轴（PRTALLAXES）图层，并单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择【隐藏】命令。

5、选择模型树中的【显示】/【模型树】命令，返回到模型树列表状态。

结果如图3-25所示。

图3-25

3.3.2设置收缩率

选择菜单管理器中的【收缩】/【按尺寸】命令，系统弹出按尺寸收缩对话框，在比率栏输入收缩率“0.005”，单击√按钮。

3.3.3设计毛坯工件

1）选择菜单管理器中的【模具模型】/【创建】/【工件】/【手动】命令，手动创建毛坯工件。

2）在元件创建对话框，并且输入毛坯工件名称“gjian”，单击【确定】按钮。

3）在创建选项对话框，选择【创建特征】选项，单击【确定】按钮。

4）选择菜单管理器中的【实体】/【加材料】/【拉伸】/【实体】/【完成】命令。

5）选择【放置】命令，单击【定义】按钮。

6）选择“MOLDRIGHT”基准面为草绘平面，选择“MAINPARTINGPLN”基准面为草绘视图方向参照，并在【方向】栏设置为【顶】，单击【草绘】按钮。

7）选择“MOLDRIGHT”为水平尺寸标注参照，“MAINPARTINGPLN”为垂直尺寸标注参照。

8）单击绘制矩形按钮，绘制矩形并逐一选择尺寸标注，将其修改为图3－26所示.

9）单击特征工具栏中的剖面确定按钮√，结束剖面绘制。

10）在拉伸特征选项中选择“往两侧拉伸”选项，输入拉伸高度“80”，按Enter键确认，单击信息提示区右侧的拉伸实体参数确定按钮√。

选择【标准方向】选项。

效果图如图3－27。

图3－27

3.3.4设计分型面

1、选择模型树中的毛坯工件“GJIAN”，并单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择

【隐藏】命令。

2、选择菜单管理器中的【分型面】/【创建】命令，输入分型面名称“fxm”,单击【确定】按钮。

3、继续选择菜单管理器中的【增加】/【复制】/【完成】命令，产生分型面。

4、按住Shfit键，点选图3－28a中三曲面，翻转视图，继续点选图3－28b中的三个特征面，按住Ctrl键，添加图3－29中两个特征面。

单击选取栏中的【确定】按钮。

图3-28a图3-28b

5、选择【复制】选项中的【填充环】单击【定义】，按住Ctrl点选如图3－29的两个参考面。

6、单击【完成参考】/【返回】。

选择【复制】选项中的【确定】。

继续选择菜单管理器中的【完成/返回】/【着色】命令，对复制的分型面进行着色。

系统弹出搜索工具对话框，显示产生的分型面，单击“＞＞”按钮，将分型面加入右侧的选定项目栏，单击【关闭】按钮，

7、接下来将复制的分型面边界眼神到毛坯工件，选择菜单管理器中的【完成/返回】【修改】命令。

8、系统弹出搜索工具对话框，显示产生的分型面，单击“＞＞”按钮，将分型面右侧的选定项目栏，单击【关闭】按钮，对分型面FXM进行修改。

9、选择【取消遮蔽】命令，重新显示毛坯工件。

10、选择菜单管理器中的【延拓】/【沿方向】/【完成】/【边界链】命令。

型面选取链选项中的“从－到”，继续点选选取选项中的“下一步”/“接受”。

再选择如图3－30所示的两点。

11、系统提示选择曲面延伸所至的平面，旋转视图，选择毛坯工件的左侧面为曲面延伸所至平面。

12、选择菜单管理器中的【确认延拓】命令。

同样继续【延拓】命令，完成其余分型面，结果如图3－31所示：

13、选择菜单管理器中的【完成/返回】/【完成/返回】命令，结束分型面的创建。

3．3．5分割体积块

1、选择菜单管理器中的【模具体积块】/【分割】/【完成】命令。

2、选择分模“FXM”为模具体积块分割面。

单击选取对话框中的【确定】按钮，单击分割对话框中的【确定】按钮结束分型面选择。

3、系统高亮显示毛坯工件的上半部分，输入“shm”,单击【确定】，被分割的体积块如下左图所示。

系统高亮显示毛坯工件的下半部分，输入“xm”，单击【确定】，被分割的体积块如图3-32所示。

图3-32

3．3．6抽取元件

1、选择菜单管理器中的【模具元件】/【抽取】。

2、单击选取全部体积块按钮，单击【确定】按钮，上两步如图3-33所示。

3、选择【完成/返回】命令结束抽取模具元件。

4、模型树中同时也产生抽取的模具元件零件。

图3-33

3．3．7铸模

1、选择菜单管理器中的【铸模】/【创建】命令。

2、输入铸模零件名称“zhm”，单击√按钮。

3、在模型树中新增加的铸模零件“ZHM”。

3．3．8开模

铸模完成后，Pro-E系统能模拟开模过程，以便更清晰地观看模具型腔、型芯及浇道系统等的结构。

1、在开模前先将毛坯工件和分型面隐藏起来，单击顶部工具栏中的遮蔽切换按钮，系统弹出遮蔽－撤消遮蔽对话框，单击过滤栏中的【分型面】按钮，单击选择所有分型面按钮，单击【遮蔽】按钮，将分型面隐藏起来，单击【关闭】按钮。

2、选择菜单管理器中的【进料孔】/【定义间距】/【定义移动】命令进行开模模拟。

3、选择上模，单击选取对话框中的【确定】按钮结束零件选择，选择上模顶面为移动方向参照。

4、输入移动距离“120”，单击√按钮。

5、继续选择菜单管理器中的【进料孔】/【定义间距】/【定义移动】命令。

6、选择下模，单击选取对话框中的【确定】按钮结束零件选择，选择下模底面为移动方向参照。

7、输入移动距离“100”，单击√按钮。

8、最终结果如图3－26所示：

9、选择菜单栏中的【文件】/【保存】命令保存文件，系统弹出保存对象对话框，并自动定位在设置的当前工作目录“dianhua”下，单击【确定】按钮保存文件。

3．4从Pro-E系统转出IGES数据文件

模具设计完成后，将上、下模文件转换为IGES格式文件，然后由MasterCAM系统转入进行加工。

在模型树列表中的“SHM”零件上单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择【打开】命令，系统调用零件模块并打开上模零件。

选择菜单栏中的【文件】/【保存副本】命令，自动定位在当前工作目录E：

\dianhua下，在【类型】栏选择“IGES”格式，接受默认的新建名称“SHM”，单击【确定】按钮。

同样方法转出下模的IGES格式文件。

第四章基于MasterCAM的模拟加工

4.1凸模加工刀路

一、加工工艺

（1）采用￠20的圆鼻刀对凸模45°平行粗加工，预留量为1；

（2）采用￠12的鼻圆刀对凸模45°平行粗加工，预留量为0.5；

（3）采用￠6的圆鼻刀对凸模45°平行精加工；

（4）采用￠3的球刀对凸模45°平行精加工；

（5）采用￠3的平铣刀对凸模0°和90°徒斜面精加工。

二、刀路编制前的准备：

通用文档的转入

利用Pro/ENGINEER系统进行模具组件设计完成后，将上、下模转换为IGES格式文件，然后由Mastercam系统转入进行加工。

启动Mastercam9.0系统的【Mill9】模块，选择【File】/【Converters】/【IGES】/【Readfile】命令，转入IGES文件。

把图形中心移到坐标原点，图形最高点移到Z=0的位置。

注意：

文件转入后常需要对模型的坐标进行处理，对于从Pro//ENGINEER系统中转入到Mastercam系统中的模型，一般仅需要选择“侧视构图面”将模型旋转一定的角度即可解决坐标系的问题。

建立加工坐标系的方法：

1）、利用作相关辅助线（如边界盒、边界线等）后平移、旋转等方法，将加工坐标系放置在指定位置；2）、在不移动图形的情况下，通过设置Tplane（刀具面）的方法直接定义加工原点。

三、刀路程序编制过程

1、采用￠20的圆鼻刀对凸模45°平行粗加工，预留量为1

1）单击顶部工具栏中的俯视图面按钮。

2）选择Toolpath/Surface/Rough/Parallel的命令，进行曲面平行加工。

3）选择Boss命令，进行凸体曲面平行加工。

4）选择All/Surface命令，对所有曲面进行平行粗加工。

5）选择Done命令执行。

6）系统弹出平行粗加工对话框，在刀具栏空白区内单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择一把￠20的鼻刀，单击OK按扭，在￠20的鼻刀图标上单击鼠标右键，系统弹出刀具参数设定对话框，选择【Parameters】选项卡，输入参数单击OK按扭，结果如图4-1所示。

7）选择曲面平行粗加工对话框中的【Surfaceparameters】选项卡，输入如图4-2所示的参数。

8）选择曲面平行粗加工对话框中的【Roughparallelparameters】选项卡，输入如图4-3所示的参数，单击确定按钮。

9）选择Done命令执行。

10）系统产生平行粗加工刀具路径。

11）选择BACKUP命令，返回上一层菜单。

12）选择Jobsetup命令，进行工件参数设定，在弹出的工件参数设定对话框中输入工件设定参数，单击OK按钮。

13）选择Operations命令，系统弹出所示的加工操作管理对话框。

14）单击Verify按钮，进行实体加工模拟，系统弹出实体加工模拟播放对话框，单击执行按钮，￠20的圆鼻刀对图凸模平行粗加工结果图4-4所示。

2、采用￠12的鼻圆刀对凸模45°平行粗加工

1）.选择Surface/Rough/Parallel的命令，进行曲面平行加工粗加工。

2）.以下加工如上采用￠20的圆鼻刀对凸模45°平行粗加工，预留量为1的12-14步骤,￠12的圆鼻刀对图凸模平行粗加工结果图4-5所示。

3、采用￠6的圆鼻刀对凸模45°平行精加工

1）.选择Surface/Finish/Parallel的命令，进行曲面平行加工精加工。

2）.以下加工如上采用￠12的鼻圆刀对凸模45°平行粗加工3-9的步骤。

系统产生如图4-6所示平行精加工刀具路径。

3）.单击执行按钮，￠6的圆鼻刀对图凸模平行精加工结果图4-7所示。

4、采用￠3的球刀对凸模45°平行精加工

1）.以下加工如上采用￠6的圆鼻刀对凸模45°平行精加工3-10的步骤.

2）.单击执行按钮，￠3的球刀对图凸模平行精加工结果图4-8所示。

5、采用￠3的平铣刀对凸模0°和90°徒斜面精加工

1）.以下加工如上采用￠3的球刀对凸模45°平行精加工3-10的步骤.

2）.单击执行按钮，￠3的平铣刀对图凸模徒斜面精加工结果图4-9所示。

4.2凹模加工刀路

加工工艺和加工的准备与凸模基本一致

1.选择曲面加工—》粗加工—》挖槽粗加工—》所有的—》曲面—》执行。

选择8毫米平刀，点击右键输入以下数据。

生成如下图4-10的刀路。

2.然后重复上面的部分操作，进入下面界面，选择平行铣削。

选择BOSS—》所有的—》曲面—》执行。

如图4-11和图4-12所示。

3.点击右键选择3毫米球刀，输入数据，再点击干涉面下面的选择一项。

选择下面亮处为干涉面，如图4-13。

4.粗加工效果如图4-14。

5.精加工部分。

选择平行铣削。

精加工—〉所有的—〉曲面—〉执行。

还是使用3毫米球刀。

输入以下数据。

如图4-15

第五章数控仿真加工与实际加工

5.1仿真加工的作用

数控加工仿真系统可以模拟实际设备加工环境及其工作状态，通过对已编制好的数控加工程序进行快速、精确的仿真，验证数控程序的可靠性，检验刀位是否正确、加工过程是否过切、所选刀具、走刀路线、进退刀方式是否合理，防止干涉与碰撞等情况的发生。

5.2仿真加工的操作步骤

登陆—→机床选择—→机床回零操作—→定义毛坯—→选择夹具—→放置零件—→选择刀具—→对刀和刀具参数设置—→加工。

5.3数控仿真及实际加工的操作过程（FANUC数控铣床）

一、开机上电

（1）检查机床的初始状态：

控制柜的前后门是否关好，电缆有无破损，联接是否可靠，计算机与机床间的信号线联接有无松脱。

（2）接通机床侧面的电源开关，启动电源，此时机床电机和伺服控制的指示灯变亮。

（3）检查急停按钮是否松开，若未松开，会显示“NOTREADY”，应旋起急停按钮，将其松开。

（4）确认风扇电机转动正常后开机结束。

二、手动回参考点（机床回零）

目的是建立机床坐标系。

严格地讲应该是每次开机启动后，都应该先对机床各轴进行手动回参考点的操作，重新进行一次位置校准。

手动回参考点的操作步骤如下：

1）检查回原点指示灯是否亮。

若不亮，则按下回零按钮，转入回原点模式；2）X轴回原点；3）Y轴回原点；4）Z轴回原点。

当相应的回原点指示灯亮时，表明回零完毕。

此时CRT界面上X0.000Y0.000Z0.000

三、导入NC程序

（1）按操作面板的编辑按钮，进入编辑状态。

（2）按MDI键盘上的程序键“PROG”，CRT界面转入编辑页面。

（3）

按软键“操作”→按软键“”→按软键“F检索”，调出要加工的程序。

（4）在同一级菜单中，按软键“READ”，能过MDI键盘上的数字/字母键，输入文件名。

（以O开头，后跟四位以下的数字）

（5）按软键“EXEC”，则数控程序显示在CRT界面上。

（软键在CRT界面下方，与CRT界面上的提示相对应。

）

四、检查运行轨迹

目的是通过校验程序，检查程序中的语法错误，并提示修改。

其操作步骤如下：

（1）按操作面板上的“自动运行”按钮，进入自动加工模式。

（2）按MDI键盘的“PROG”，将选定的程序显示在CRT界面上。

（3）按“CUSTOMGRAPH”键，再按“循环启动”。

即可观察程序的运行轨迹。

红线代表刀具快速移动的轨迹，绿线代表刀具切削的轨迹。

五、程序编辑和保存

如果导入的文件错了或者说校验程序时提示有语法错误时，可以进入程序编辑状态。

a）删除全部数控程序：

按“编辑”按钮，再按“PROG”，输入要删除的程序名（如O0200），按“DELECT”，即可删除该文件的全部数控程序。

b）插入字符“INSERT”。

c）删除输入域中的数据“CAN”

d）删除字符“DELECT”

e）替换字符“ALTER”

f）保存程序：

按编辑按钮→按软键“操作”→按软键“PUNCH”→输入文件名→保存。

六、装夹毛坯

a）定义毛坯：

铣床和加工中心有长方体和圆柱体两种形状的毛坯供选择。

在毛坯“名字”输入框中输入毛坯名，在尺寸输入框中输入尺寸，单位为mm。

（注意，长、