1 引 言

　　Pro/E軟件是美國PTC公司推出的CAD/CAM/CAE軟件產(chǎn)品，Pro/E通過一種獨(dú)特的參數(shù)化設(shè)計(jì)及基于特征的實(shí)體造型設(shè)計(jì)制造技術(shù)，為壓鑄模設(shè)計(jì)和生產(chǎn)加工提供了高質(zhì)量、高精度、短周期、成效快的途徑。

　　Pro/E使用于壓鑄模設(shè)計(jì)制造基本模塊主要為：零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)、文檔設(shè)計(jì)(繪圖)、數(shù)控加工編程、壓鑄模設(shè)計(jì)(Die一Casting Die Design)等。Pro/E具有參數(shù)化基于特征的模型設(shè)計(jì)特性;有強(qiáng)大的裝配能力及設(shè)計(jì)與制造充分相關(guān)性;有模型檢查干涉可靠性;有硬件獨(dú)立性、可互換操作和使用方便等特性。Pro/E的優(yōu)勢在于設(shè)計(jì)過程中無論何時何地都能迅速地修改零件的設(shè)計(jì)參數(shù)。

　　壓鑄模CAD設(shè)計(jì)第一步要根據(jù)產(chǎn)品零件圖或素材圖(毛坯圖)進(jìn)行實(shí)體造型設(shè)計(jì)。即零件設(shè)計(jì)(Part Design)，運(yùn)用Pro/E設(shè)計(jì)零件：

　　(1) 建立草繪特征構(gòu)造實(shí)體：拉伸體(Extrude)、切割(Cut)、旋轉(zhuǎn)(Revolve)、沿一個平面掃掠(Sweep)及過渡(Blend)。

　　(2) Pro/E提供了一些標(biāo)準(zhǔn)零件設(shè)計(jì)，如孔、軸、開槽、抽殼、法蘭、筋等，操作簡單，使用方便。

　　(3) Pro/E 能對零件進(jìn)行外觀修整，如：圓角、倒角、拔模角等。可設(shè)置各種參考基準(zhǔn)、軸、點(diǎn)、曲線、坐標(biāo)系等。

　　(4) Pro/E 能對零件進(jìn)行修改、復(fù)制、排布、壓縮、刪除、隱藏、重新定義、重新排序等調(diào)整操作。

　　(5) Pro/E 可建立數(shù)據(jù)驅(qū)動表(Family table)，生成一個表格參數(shù)驅(qū)動的組合件。適合同一系列有規(guī)律實(shí)體造型設(shè)計(jì)。

　　壓鑄模實(shí)體造型，運(yùn)用Pro/E應(yīng)首先建立最基本特征如：基準(zhǔn)面、坐標(biāo)系、基準(zhǔn)軸、基準(zhǔn)點(diǎn)、基準(zhǔn)曲線等。建立好的基準(zhǔn)特性是實(shí)體造型成敗的關(guān)鍵，是建立實(shí)體及曲面等特征的基礎(chǔ)。基準(zhǔn)建立后，可進(jìn)行輪廓設(shè)計(jì)，實(shí)體造型如果形狀復(fù)雜，可建立曲面，通過曲面組合、相交、延伸、合并(Merge)構(gòu)成封閉曲面，再生成實(shí)體。

　　壓鑄模實(shí)體模型要帶有收縮率(Shrinkage)，一般為千分之五左右，運(yùn)用Pro/E可以自動增加收縮率，也可通過改變比例來實(shí)現(xiàn)。

　　三維實(shí)體模型建成后，可進(jìn)一步作模具分型設(shè)計(jì)，生成動、定模型腔、側(cè)抽、鑲件等，以便進(jìn)行模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);由三維實(shí)體模型可拆分生成放電加工的電極;由三維實(shí)體模型可生成二維鑄件圖;由動、定模型腔或電極作為加工件模型，實(shí)現(xiàn)壓鑄模CAM即計(jì)算機(jī)輔助制造。CAM計(jì)算機(jī)輔助制造過程中直接應(yīng)運(yùn)用CAD計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)生成三維實(shí)體模型，使CAD與CAM有機(jī)結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了壓鑄模CAD/CAM一體化。

　　2 模具分型設(shè)計(jì)

　　利用pro/E Casting或Molding兩模塊可對三維實(shí)體模型定義分型面(Parting Surface)、分型線或建立Volume，從而實(shí)現(xiàn)自動分離生成動定模型腔，側(cè)抽、鑲件等。其中分型面(Parting surface)可以通過草繪一個分型面或拷貝(Copy)參考件表面來實(shí)現(xiàn);Volumes通常選用Surface 或Surf & Band兩種方式拷貝參考件表面形成封閉面(Surface Quilt)來實(shí)現(xiàn)。

　　分型設(shè)計(jì)另一種方法為利用Pro/E復(fù)雜曲面(Surface)對三維實(shí)體模型進(jìn)行處理，應(yīng)用合并(Merge)、剪切(Cut)生成動、定模型腔、側(cè)抽。如圖1所示用Pro/E生成3D模型曲軸箱，如圖2、圖3、圖4所示為模具分型設(shè)計(jì)生成側(cè)抽、動模、定模。

　　3 電極設(shè)計(jì)

　　為便于型腔放電加工，保證NC加工電極刀具能加工到成形處，保正清根，便于手動拋光等，要拆電極。運(yùn)用Pro/E壓縮(Suppress)、切除(Cut)、曲面(Surface)、數(shù)據(jù)共享(Data Sharing)等，可將實(shí)體模型分離生成動模電極、定模電極、側(cè)抽電極。為實(shí)現(xiàn)模具CAM，NC加工電極提供加工實(shí)體模型。

　　4 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　由三維實(shí)體模型生成動、定模型腔、側(cè)抽后，就可進(jìn)一步進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：①澆鑄系統(tǒng)設(shè)計(jì);②溢流槽、排氣槽、排氣道設(shè)計(jì);③頂桿孔位置設(shè)計(jì);④型芯孔位置設(shè)計(jì);⑤冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì);⑥模具常規(guī)部件設(shè)計(jì)，如動、定模板設(shè)計(jì)，澆口套、導(dǎo)住、導(dǎo)套、斜導(dǎo)柱、模具墊塊、復(fù)位桿、頂桿固定板、推板等。模具常規(guī)部件是隨著壓鑄機(jī)噸位大小、產(chǎn)品樣件形式大小，按一定規(guī)則變化的。因而，可利用Plo/E Famlily table(數(shù)據(jù)驅(qū)動表)及程序(Program)建立模具部件參數(shù)表及控制程序，自動生成模具常規(guī)部件、裝配實(shí)體模型，實(shí)現(xiàn)了模具自動化參數(shù)設(shè)計(jì)。

　　5 文檔設(shè)計(jì)(工程圖)

　　Pro/E軟件繪圖模塊能直接將三維實(shí)體模型迅速生成二維工程設(shè)計(jì)圖。其功能如下：

　　(1) 可生成各種類型視圖，如主視圖、投影圖、向視圖、細(xì)節(jié)圖、旋轉(zhuǎn)視圖、分解圖、局部圖、展開圖、剖面圖各種透視圖。

　　(2) 可迅速顯示或生成各種視圖尺寸，根據(jù)需要可在視圖間進(jìn)行切換，便于檢查3D模型。

　　(3) 能生成幾何公差、文字注釋、漢字等。

　　(4) 能支持各種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(ANIS ISO BIN JIS)。

　　(5) 通過編輯能迅速生成產(chǎn)品零件圖案裝配圖。模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，將三維實(shí)體轉(zhuǎn)換為2D工程圖，為模具生產(chǎn)加工、拋光、組裝和客戶提供了模具圖、鑄件圖。

　　6 模具NC加工

　　Pro/E提供加工模塊Pro/Manufacturing實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM一體化，運(yùn)用此模塊對模具動、定模型腔進(jìn)行處理，可生成粗精加工程序，對模具電極進(jìn)行處理可生成電極加工程序。

　　Pro/E的MFG加工模塊是Pro/E中一個重要組成部分，通過編輯加工過程所使用的刀具加工參數(shù)(切削參數(shù))，可自動生成刀具運(yùn)行軌跡。Pro/MFG的參數(shù)、刀具軌跡與模型設(shè)計(jì)是完全相關(guān)的;當(dāng)設(shè)計(jì)改變時，它能自動重新輸出產(chǎn)品制造加工數(shù)據(jù)。Pro/MFG所支持的機(jī)械加工方式是新型的全方位的加工方式(包括車、銑、鉆、線切割、高速加工等);Pro/MFG主要功能如下：

　　(1) 體積加工(Volume)：主要用于模具電極粗加工。

　　(2) 局部銑削(Local miling)：自動加工邊角剩余材料，邊界清角。

　　(3) 分層銑削(Conventional)：可根據(jù)加工深度、刀具長度設(shè)置每層所需加工深度，采用正交銑削提高加工光潔度，用于精加工電極。

　　(4) 等參數(shù)多曲面加工(Contour surf)：通過定義曲面內(nèi)部控制線、外部區(qū)域線及刀具掠影軌跡來實(shí)現(xiàn)加工，節(jié)省加工時間。

　　(5) 等高線加工(Profile milling)：可用于粗、精加工，要求加工的表面一定要連續(xù)。

　　(6) 表面加工(Face mill)：大表面加工，將所有孔和槽填平。

　　(7) 軌跡銑削(Trajectory mill)：刀具沿指定的軌跡線移動，用于銑輪廓或清根;電極清根多采用此項(xiàng)。

　　(8) 孔加工(Holemaking)：能實(shí)現(xiàn)鉆、撞、惚等孔加工、鉆中心孔。

　　Pro/E的MFG加工模塊對加工提供定性、定量兩種檢查方法：

　　(1) 定性檢查(NC一CHECK)：能動態(tài)仿真顯示刀具加工軌跡。

　　(2) 定量檢查(Gouge一CHECK)：能顯示過切加工量。

　　可以通過觀看模型、CL數(shù)據(jù)及帶顏色譯碼走刀速率的模擬走刀軌跡等，對走刀路徑進(jìn)行圖形化驗(yàn)證。可以通過動態(tài)逼真的材料切削，觀察加工過程是否有干涉、過切情況，從而幫助設(shè)計(jì)者優(yōu)化制造過程，減少廢品率和再加工。

　　數(shù)控加工后置處理NCPOST：后置處理是指刀具數(shù)據(jù)文件，轉(zhuǎn)換成特定數(shù)控機(jī)床的數(shù)控加工程序，去控制機(jī)床各執(zhí)行部件的運(yùn)行，達(dá)到加工零件的目的。對于不同的數(shù)控機(jī)床，對應(yīng)不同的加工指令形式，Pro/E中的NCPOST后置處理需要用戶按現(xiàn)有加工中心或數(shù)控機(jī)床進(jìn)行設(shè)定。模具Pro/MFG實(shí)現(xiàn)CAM過程如圖5所示，模具CAD/CAM一體化流程如圖6所示。