摘要：在簡介Pro/E及其相關(guān)功能的基礎(chǔ)上，分析了如何提取注射模標準模架的特征共性及標準模架庫的層次結(jié)構(gòu)，并建立了三維注射模標準模架庫。設(shè)計示例表明該庫具有很好的實用性。
關(guān)鍵詞：Pro/E；標準模架庫；特征；參數(shù)驅(qū)動

注射模標準模架庫作為CAD系統(tǒng)中最基本的部分，主要是為用戶提供完整的標準模架，便于用戶在確定設(shè)計方案之后，直接利用現(xiàn)有的資源快速地完成模具的設(shè)計。迄今為止，國內(nèi)已有不少高等院校、科研院所及廠礦企業(yè)對注射模標準模架系統(tǒng)進行了開發(fā)與研究，取得了豐碩成果。但是大都還停留在二維階段，限制了其在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用。本文將就三維注射模標準模架系統(tǒng)的構(gòu)建、開發(fā)與實現(xiàn)作一些探討。

1 Pro/E及其相關(guān)功能

Pro/E是美國PTC公司開發(fā)的三維CAD軟件，其特點是基于特征的三維實體造型及參數(shù)化驅(qū)動方式。使用Pro/E作機械設(shè)計時，首先作出三維零件造型，再將零件按不同的定位方式裝配在一起，最后繪制二維工程圖。在構(gòu)建三維標準模架庫時，還要用到Pro/E提供的關(guān)系設(shè)定和族表兩個功能。

(1)關(guān)系設(shè)定。零件或裝配的所有特征在參數(shù)列表中會有唯一的標號，關(guān)系設(shè)定即是使相同或不同零件間的相關(guān)特征尺寸保持一定的數(shù)學關(guān)系，若某一個尺寸變動之后，與之相關(guān)的尺寸都會根據(jù)數(shù)學關(guān)系作相應(yīng)變動。在建庫時合理使用該功能可以減少尺寸數(shù)量，從而減少數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)量，同時使數(shù)據(jù)更加準確，不易出錯。

(2)族表。具有相同特征不同尺寸的零件或裝配可以只做一個模型，其余均以數(shù)據(jù)的形式存于數(shù)據(jù)表中，如圖1所示的螺釘。首先建立一個原形零件，或稱為母零件，族表中的其他所有零件都繼承其特征，只是具體表征參數(shù)不同，如螺釘?shù)闹睆胶烷L度在族表中可以包括多個不同的值，便于在不同的場合調(diào)用。零件也可以部分繼承原型零件的特征，在編輯族表的時候?qū)⒉恍枰奶卣髌帘蔚艏纯桑@樣實現(xiàn)了表中零件特征的統(tǒng)一性與特殊性的相互兼容。如注射模中的連接螺釘可能是4個或6個，設(shè)計時以6個為準，當只需4個時，就要屏蔽掉2個。

2 模架零件庫的建立

注射模模架一般由模板、墊塊、導柱、導套、螺釘和復回桿等組成。建庫時應(yīng)首先給零件分類，把相同或相似的零件建在一個庫中。總體上注射模的零件可分為板類零件和軸類零件兩大類。

(1) 板類零件。模板和墊塊為板類零件，而每副模具中有多個模板，且模架又有多種型號，如常用的帶肩型側(cè)澆口模架即有AI、BI、CI、DI 4種型號，如圖2所示。可以看出，4種模架的模板數(shù)是不一樣的，BI型的模板最多，CI型最少，因此，建庫時以BI型創(chuàng)建各類模板。

首先，設(shè)計一個原始模板，其特征包括長方體和倒角，這是每個模板都具備的特征，同時應(yīng)設(shè)定參考面。然后以原始模板為原型零件生成6個子零件，代表BI型模架中由上到下的6個模板，分別以MU(定模座板)、MA(定模板)、MT(椎件板)、MB(動模板)、MS(支承板)、MD(動模座板)表示。這些零件在繼承原始模板特征的基礎(chǔ)上，增加了自己本身的特征，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。然后再產(chǎn)生不同的長寬系列及厚度系列。接著才是建立實際應(yīng)用中的模板。如某個模板上有4對稱通孔，其尺寸為D0,D1,D2，D10,D11,D12，分別表示該板的長、寬、高及孔的直徑和孔在模板上的定位尺寸。啟動數(shù)據(jù)輸入編輯器(Pro/Table)，輸入數(shù)據(jù)之后可以生成如表1所示的數(shù)據(jù)表，從該表不難知道Ma1515—25所代表的含義。

在6塊模板中，動模板、定模板比較特殊，因為在同一副模架中它們的厚度有一系列的尺寸，因此需要在以上兩層原型零件和子零件的關(guān)系上，再添加一層針對厚度的數(shù)據(jù)表。對于頂出板和墊板也可以用同樣的方法進行處理。

(2)軸類零件。軸類零件數(shù)據(jù)庫的建立要比板類零件簡單一些，其主要尺寸一般是直徑和長度，且規(guī)格較少，如模具中使用的螺釘通常有M6mm、M8mm、M10mm、M12mm、M16mm等幾個型號。先建立直徑系列數(shù)據(jù)庫，再添加一層針對長度的數(shù)據(jù)表。在處理長度問題時，可利用系列化功能方便地生成系列化的數(shù)據(jù)。

3 裝配庫的建立

前面已為模架的各類零件建立了完整的數(shù)據(jù)庫，在此基礎(chǔ)上就可建立實際使用的裝配數(shù) 據(jù)庫。

原型零件與子零件是一種繼承與被繼承的關(guān)系，在裝配關(guān)系上也是如此，所以首先要解決的是整副模架的裝配問題。由于Al、BI、CI、DI 4種型號的模架在裝配上不能采取完全相同的方式，所以最初的裝配原型將是4種分別屬于Al、BI、CI、DI型的模架。

裝配時，必須設(shè)定各零件之間的定位關(guān)系，而這些關(guān)系將會完全被子零件或者子裝配庫所繼承，因此在裝配原型中應(yīng)注意以下兩點：一是裝配關(guān)系中應(yīng)盡量避免諸如25、30等實際數(shù)據(jù)；二是裝配中不能出現(xiàn)預裝配子零件。具體的裝配關(guān)系參見表2、表3和表4。

裝配庫的建立一般有以下幾個不聚：

(1)建好所有零件的零件庫。
(2)以AI、BI、CI、DI型模架為原各裝配出一副模架。
(3)在模架的裝配庫中加入各個零件的標號，這些零件包括在模架中出現(xiàn)的任何一個零件。
(4)根據(jù)每一副模架及各個零件的規(guī)格對應(yīng)添加有關(guān)數(shù)據(jù)。保存原型零件后，各種數(shù)據(jù)相應(yīng)地保存，就得到了模架裝配庫。

4 設(shè)計實例

對于圖4所示的塑料制件，調(diào)用標準模架進行模具設(shè)計。

(1)使用Pro/E對塑件進行三維特征造型。
(2)確定型腔數(shù)量，選擇標準模架。
(3)在亢模流動分析的基礎(chǔ)上進行模具澆注系統(tǒng)設(shè)計。
(4)在Pro/E的mold模塊中使用塑件的三維實體模型進行模具的型芯、型腔設(shè)計，并將型芯、型腔與定、動模板進行裝配或合成。
(5)頂出系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)的設(shè)計。
(6)二維工程圖的生成與輸出。

這樣，整個模具設(shè)計完成，圖5是該模具的裝配圖。

5 結(jié)束語

參數(shù)化特征造型技術(shù)是近年來CAD技術(shù)發(fā)展的主要趨勢之一，將其應(yīng)用于模具CAD系統(tǒng)將有效地提高設(shè)計效率和模具質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上建立的三維標準模架庫，只須構(gòu)建與模架類型數(shù)相同的實體零件及裝配，相同類型的系列模架均直接在數(shù)據(jù)表中進行編輯即可。通過設(shè)計實例可以看出，在Pro/E中采用該標準模架庫設(shè)計模具非常方便，明顯縮短了設(shè)計時間，具有很好的實用價值。