摘要：在簡介Pro/E及其相關功能的基礎上，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構，并建立了三維注射模標準模架庫。設計示例表明該庫具有很好的實用性。
關鍵詞：Pro/E；標準模架庫；特征；參數(shù)驅動

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，便于用戶在確定設計方案之后，直接利用現(xiàn)有的資源快速地完成模具的設計。迄今為止，國內已有不少高等院校、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中的應用。本文將就三維注射模標準模架系統(tǒng)的構建、開發(fā)與實現(xiàn)作一些探討。

1 Pro/E及其相關功能

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)化驅動方式。使用Pro/E作機械設計時，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。在構建三維標準模架庫時，還要用到Pro/E提供的關系設定和族表兩個功能。

(1)關系設定。零件或裝配的所有特征在參數(shù)列表中會有唯一的標號，關系設定即是使相同或不同零件間的相關特征尺寸保持一定的數(shù)學關系，若某一個尺寸變動之后，與之相關的尺寸都會根據(jù)數(shù)學關系作相應變動。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，在編輯族表的時候將不需要的特征屏蔽掉即可，這樣實現(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，同時應設定參考面。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上，增加了自己本身的特征，其結構如圖3所示。然后再產生不同的長寬系列及厚度系列。接著才是建立實際應用中的模板。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系，在裝配關系上也是如此，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，必須設定各零件之間的定位關系，而這些關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注意以下兩點：一是裝配關系中應盡量避免諸如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)格對應添加有關數(shù)據(jù)。保存原型零件后，各種數(shù)據(jù)相應地保存，就得到了模架裝配庫。

4 設計實例

對于圖4所示的塑料制件，調用標準模架進行模具設計。

(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上進行模具澆注系統(tǒng)設計。
(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)的設計。
(6)二維工程圖的生成與輸出。

這樣，整個模具設計完成，圖5是該模具的裝配圖。

5 結束語

參數(shù)化特征造型技術是近年來CAD技術發(fā)展的主要趨勢之一，將其應用于模具CAD系統(tǒng)將有效地提高設計效率和模具質量。在此基礎上建立的三維標準模架庫，只須構建與模架類型數(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。通過設計實例可以看出，在Pro/E中采用該標準模架庫設計模具非常方便，明顯縮短了設計時間，具有很好的實用價值。