模具PROE文献综述

基于PROE在模具设计中的应用摘要：在模具设计的发展历史中，设计手段从最初的手工绘图到到现在的广泛的使用计算机辅助设计来进行，并且以后还会有更先进的设计手段出现。计算机辅助设计技术已在制造业中广泛应用，其中以机床、汽车、飞机、船舶、航天器等制造业应用最为广泛、深入。众所周知，一个产品的设计过程要经过概念设计、详细设计、结构分析和优化、仿真模拟等几个主要阶段。同时，现代设计技术将并行工程的概念引入到整个设计过程中，在设计阶段就对产品整个生命周期进行综合考虑。当前先进的计算机辅助设计应用系统已经将设计、绘图、分析、仿真、加工等一系列功能集成于一个系统内。现在较常用的软件有UGII、I-DEAS、CATIA、PRO/E、Euclid等计算机辅助设计应用系统，这些系统主要运行在图形工作站平台上。在PC平台上运行的计算机辅助设计应用软件主要有Cimatron、Solidwork、MDT、SolidEdge等。本文主要描述PROE软件在我需要完成的模具设计课题中的部分应用关键词：PROE介绍、模具设计1.PROE软件简介及在模具设计过程中的优点：1.1Pro/ENGINEER软件简介：本次设计是利用用Pro/E软件完成的。1985年，PTC公司成立于美国波士顿，开始参数化建模软件的研究。1988年，V1.0的Pro/ENGINEER诞生了。经过10余年的发，Pro/ENGINEER已经成为三维建模软件的领头羊。目前已经发布了Pro/ENGINEER2000i2。PTC的系列软件包括了在工业设计和机械设计等方面的多项功能，还包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、产品数据管理等等。Pro/ENGINEER还提供了目前所能达到的最全面、集成最紧密的产品开发环境。Pro／Engineer是软件包，并非模块，它是该系统的基本部分，其中功能包括参数化功能定义、实体零件及组装造型，三维上色实体或线框造型棚完整工程图产生及不同视图（三维造型还可移动，放大或缩小和旋转）Pro/Engineer是一个功能定义系统，即造型是通过各种不同的设计专用功能来实现，其中包括：筋（Ribs）、槽（Slots）、倒角（Chamfers）和抽空（Shells）等，采用这种手段来建立形体，对于工程师来说是更自然，更直观，无需采用复杂的几何设计方式。这系统的参数比功能是采用符号式的赋予形体尺寸，不象其他系统是直接指定一些固定数值于形体，这样工程师可任意建立形体上的尺寸和功能之间的关系，任何一个参数改变，其也相关的特征也会自动修正。这种功能使得修改更为方便和可令设计优化更趋完美。造型不单可以在屏幕上显示，还可传送到绘图机上或一些支持Postscript格式的彩色打印机。Pro/Engineer还可输出三维和二维图形给予其他应用软件，诸如有限元分析及后置处理等，这都是通过标准数据交换格式来实现，用户更可配上Pro/Engineer软件的其它模块或自行利用C语言编程，以增强软件的功能。它在单用户环境下(没有任何附加模块)具有大部分的设计能力，组装能力(人工)和工程制图能力(不包括ANSI，ISO，DIN或JIS标准)，并且支持符合工业标准的绘图仪(HP，HPGL)和黑白及彩色打印机的二维和三维图形输出。1.2Pro/ENGINEER在模具设计过程中的优点：全相关性：Pro/ENGINEER的所有模块都是全相关的。这就意味着在产品开发过程中某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配体、设计图纸，以及制造数据。在模具图的绘制过程中全相关性鼓励在开发周期的任一点进行修改，却没有任何损失，并使同时进行设计工作成为可能，这能够使开发后期模具的一些功能提前发挥其作用，增加了模具的设计工作效率。基于特征的参数化造型：Pro/ENGINEER使用用户熟悉的特征作为产品几何模型的构造要素这些特征是一些普通的机械对象，并且可以按预先设置很容易的进行修改例如在模具绘图中特有的弧、圆角、倒角等等，。在模具的装配、加工、制造。通过给这些特征设置参数（不但包括几何尺寸，还包括非几何属性），然后修改参数很容易的进行多次设计叠代，实现模具开发。数据管理：加速投放市场，需要在较短的时间内开发更多的产品。为了实现这种效率，必须允许多个学科的工程师同时对同一产品进行开发。数据管理模块的开发研制，正是专门用于管理并行工程中同时进行的各项工作，由于使用了Pro/ENGINEER独特的全相关性功能，因而使之成为可能装配管理：Pro/ENGINEER的基本结构能够使您利用一些直观的命令，例如“啮合”、“插入”、“对齐”等很容易的把模具装配起来，同时保持设计意图。高级的功能支持大型复杂装配体的构造和管理，这些装配体中零件的数量不受限制。易于使用：菜单以直观的方式联级出现，提供了逻辑选项和预先选取的最普通选项，同时还提供了简短的菜单描述和完整的在线帮助，这种形式使得容易学习和使用。2.所研究课题中PROE的应用举例本次我所研究的课题是接触环零件级进冲裁模设计，在本次课题中我需要完成利用Pro/E软件完成冲压模的结构设计及运动仿真，绘制冲压模的总装配图、非标准零件图和标准零件加工图。在本文中我利用模具设计知识和PROE软件，初步完成凹模凸模的结构设计作为举例说明。数据和零件如图所示：2.1凹模结构设计采用矩形板结构，并直接通过螺钉、销、模固定的方法。由于冲压零件的生产数量大，考虑模具的磨损和保证冲件质量，刀片采用直刃壁结构，刃壁高为5mm，漏料部分沿刃口轮廓单边扩大0.8mm（为便于加工，落料凹模漏料孔可设计成近似于刃口轮廓的简化形状）。凹模尺寸计算如下：垂直与送料方向的凹模型孔壁间最大距离为Max1=31.4—（mm，取侧刃厚度为6mm）沿送料方向的凹模型孔壁间最大的距离为Max2=31.81+21.2+10.61=63.6（mm）沿送料方向的凹模长度为L=Max2+2c=63.6+2X20=103.6（mm，查表得c=20mm）垂直送料方向的凹模宽度为B=Max1+2c=42.4+2X20=82.4(mm)凹模厚度为H=K1K2x√≈15.2(mm,查表，取K1=1,K2=1.24)根据算得的凹模轮廓尺寸，选取与计算值相近似的标准凹模板轮廓尺寸为L=100mm,B=80mm,H=16mm。凹模的材料选用CrWMn，工作部分热处理淬硬60~63HRC。凹模结构设计包括：选择凹模形孔侧壁，确定凹模的尺寸和凹模板的厚度，布置凹模板上形孔、螺孔和销孔的位置以及标注尺寸等等。凹模板常用螺钉与上模座连接，并用销钉定位。固定时，要保证螺孔间、螺孔与销孔间及螺孔或销孔与凹模刃口间的距离不能太近，否则会影响模具寿命，考虑到凹模强度，应限制这些孔到凹模板边缘与刃口边缘以及这些孔之间的最小距离。①螺孔中心到凹模板外缘尺寸如需淬火时，当螺孔中心到凹模外缘等距时，孔中心到外缘距离为15mm②销孔中心到凹模板外缘尺寸圆柱销孔中心到凹模板外缘尺寸的距离应保证打入圆柱销时孔壁最薄处不产生变形。因此销孔中心到阿凹模板外缘允许的最小距离应加以控制。否则，轻者造成圆柱销松动，使定位不精确，严重时可能胀裂销孔，查表得到，销孔中心到凹模板外缘的最小距离为25mm。并根据这些数据画出3维图2.2凸模结构设计为了保证凸模能够正常工作，设计任何结构形式的凸模都必须满足如下三原则。1.防转动对于一些截面比较简单的凸模，例如长方形、矩形等，为了使凸模固定板上的型孔易于加工，常常将凸模固定段角化为圆形，这就要必须保证凸模在工作过程中不发生转动，否则将会损坏模具，当然圆形模具不存在这个问题。2.精确定位凸模在固定板上的工作过程中其轴线不允许发生任何方向的移位，否则将造成冲裁间隙不均匀，降低模具寿命，严重时可造成模具损坏。3防止拔出回程时，卸料力对模具产生拉力作用，可能造成凸模从固定板中拔出来，所以在结构设计中需要防止这一状况发生综述上所述并通过对零件的分析，由于零件上有5个孔，要保证所冲其位置精度，零件尺寸又小，因此为了保证凸模的强度、刚度及便于加工和装配，把凸模结构做成圆滑过渡的阶梯型，采用铆接的方式固定。并以此画出模具三维图：2.3小结：上述凸凹模设计的PROE软件提供了很多的帮助，例如凹模设计一些计算方面的错误在图形中很容易被发现，并结合图形更正，减少后期很多不必要的麻烦；凸模的结构设计中，甚至可以直接在PROE软件中进行，既能直观的发现结构的问题，也方便在相应方面做出修改。3．总结PRO/E已在制造业中广泛应用，其中以制造业应用最为广泛、深入。众所周知，一个产品的设计过程要经过概念设计、详细设计、结构分析和优化、仿真模拟等几个主要阶段。同时，现代设计技术将并行工程的概念引入到整个设计过程中，在设计阶段就对产品整个生命周期进行综合考虑。当前先进PRO/E已经将设计、绘图、分析、仿真、加工等一系列功能集成于一个系统内。本文就PRO/E在模具设计中的优势和本次课题中的应用进行了阐述和举例说明，因为PRO/E具有单一数据库、参数化设计的特点，使其能够体现除三维软件的优势。PRO/E作为三维软件的代表之一，其强大的功能，在这次设计中我得到了充分的认识。同时自己的三维造型能力得到了提升。但在对模具设计的部分学习还有一些欠缺。这方面一定要加强，以提升自己的竞争力。通过本文的阐述及探讨，充分体现了PRO/E在机械设计方面的应用价值及应用前景，及发展趋势，应引起设计相关方面人士的注意。参考文献[1]胡兆国、杨金凤、冷祯龙.基于Pro／E基本模块的冲压模具设计研究[J].模具技术,2013[2]肖祥芷主编.中国模具设计大典第三卷.南昌[M]：江西科学技术出版社．2003[3]林清安主编.Pro/ENGINEER野火3.0中文版动态机构设计与仿真[M].北京：电子工业出版社.2007[4]王文云.冷冲模具的制造要求及制造过程[J].工程技术,2013[5]孙小捞.PRO/ENGINEERWildfire2.0中文版教程.北京:人民邮电出版社，2007[6]李雷，黄恺，高奇.PRO/E产品装配与机构仿真.北京：化学工业出版社,2009[7]刘全坤,王成勇,刘传经模具技术的现状与未来发展的重点[J]模具工业2011[8]YongJunJiangTheModelingofThread-RollingDie-PlatesBasedonthe“DesignTable”FunctionsinCAD/CAE/CAM[J]-AppliedMechanicsandMaterials2011[9]In-KyuLee,Myeong-SikJeong,Sang-KonLee,Yong-JaeCho.Wearandfatiguecharacteristicsofnewstampingdiematerialforultrahighstrengthsteelsheet[J].InternationalJournalofPrecisionEngineeringandManufacturing.2015[10]HMAHussein,FWang,JAbuQudeiri.Developmentofamethodtorecognizepunchshapesforprogressivedies[J].JournalofEngineeringManufacture.2015