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基于Pro/E的斜导柱三维Program设计及应用 |
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作者：阿城继电器股份有限公司 于春喜 |
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摘要：介绍斜导柱三维Program设计过程，进一步阐述通过Program设计的斜导柱在模具设计中的自动化应用。
关键词：Pro/E；斜导柱；三维设计；自动化应用
0 引言
斜导柱抽芯广泛应用于型腔模设计中，是一种非常有效的侧抽芯成型手段。但在手工制图和二维设计时，设计员不得不花费足够的时间来对其长度等参数进行计算，而且每一次都进行这样重复性的劳动。目前，随着三维CAD软件的开发和广泛应用，模具三维CAD方兴未艾。其中Pro/E软件在模具行业的应用得到了广大设计员的认可，它强大的参数化和程序化设计功能使模具设计产生了质的飞跃。通过实践，我们将斜导柱的自动化设计应用于模具设计，收到非常理想的效果。在使用斜导柱抽芯时，即可直接调用自动化设计完成的斜导柱并将其装入装配中，执行再生命令，根据系统提示，按照设计要求只需输入6个数值，瞬间即可完成斜导柱设计，并且斜导柱在装配中的位置可随时修改，非常方便。
1 斜导柱的应用形式
斜导柱的应用形式多种多样，但斜导柱的抽芯原理是相同的。为了便于说明斜导柱在三维模具设计中的自动化应用，本文仅以最常用的比较简单的应用形式为例来进行描述，本文所引用的斜导柱应用形式如图1所示：
2 影响斜导柱长度的参数确定
如图2所示，当忽略抽拔间隙C和斜导柱孔_R时，斜导柱的理想长度可由以下几部分组成，即斜导柱的总长=L1+L2+L3+L5，由图2可知，L1由固定板的厚度和抽拔角度决定，L2由斜导柱直径和抽拔角度决定，L3由抽拔距离和抽拔角度决定，而L5在实际设计中并不参与抽芯，一般取3-5mm即可，本文将其设置为定值L5=5。也就是说，理想状态下，斜导柱的长度由固定板高、抽拔角度、抽拔距离和斜导柱直径4个参数控制。而在实际设计中，将导柱孔设计成大于斜导柱一定的数值，并且将导柱孔的上缘倒出R角较为合理，这样，抽拔间隙和斜导柱孔_R将使斜导柱的理想抽拔长度偏小，尽管偏小值不大，在实际设计当中也不能忽略。因此，在斜导柱的实际设计当中，将有6个参数将决定着斜导柱的长度，即固定板高、斜导柱直径、抽拔角度、抽拔距离、抽拔间隙和斜导柱孔_R。
3 斜导柱径向尺寸计算
由图2可知，D1为斜导柱的直径，在实际设计当中，D1为一个变量。D2、D3为固定处直径，根据经验所得，D2=D1+2，D3=D2+4=D1+6即可。也就是说D2和D3相对于D1来说，是一个定值，它们由D1斜导柱直径来决定。
4 斜导柱的长度计算
4.1 斜导柱总长度计算
斜导柱的长度计算分为两部分计算：理想状态下（忽略抽拔间隙和导柱孔_R）的长度和由于抽拔间隙和导柱孔_R的存在应加入的补偿长度两部分。
在这里先设置如下的关系式
AA=斜导柱直径
BB=固定板高
CC=抽拔距离
DD=抽拔角度
EE=抽拔间隙值
FF=斜导柱孔_R
那么由图2容易求得：
理想长度= L1+L2+L3+L5（L5为定值5即可）=BB/cos(DD)+tg(DD)*AA/2+CC/sin(DD) +5补偿长度=EE/tg(DD)+FF/cos(DD)斜导柱的总长度=理想长度+补偿长度
4.2 斜导柱固定长度（L6）计算
由图2可知，斜导柱在固定板中的固定长度最大为：L6=L1-tg(DD) *D2/2= BB/cos(DD) -tg(DD) *（D1+2）/2，而在实际设计当中，我们可将其原整，即L6=FLOOR(BB/cos(DD) - tg(DD)*（D1+2）/2)，FOOLR为取小于括号中数值的最大正整数。
4.3 固定台肩高度（L4）设计
固定台肩高度L4在实际设计当中，一般取5即可，可视其为定值。
5 斜导柱的自动化设计
5.1 在Pro/E的零件设计模块，先建立三个基准平面，然后点击Feature/Create/Protrusion/Revolve，使用旋转方式建立零件模型，剖面如图3所示，完成的三维零件如图4所示。
图4 三维示意图
 
图6 三维示意图
说明：建立基准面的目的是为了将来在装配中以该面为基准将斜导柱装入装配图，以便于程序的控制和快速修改斜导柱在装配图中位置。
5.4 程序编制
点击Relations，再点击Protrusion和Cut特征，系统变量名称如图8所示（每个人所做的模型，其系统变量名称不一定相同，应以自己的为准）。再点击SetUp/Paramater/Create/Real Number，建立aa、bb、cc、dd、ee、ff、总长和补偿共8个参数。然后点击Program/Edit Design，启动程序编辑器，在INPUT和END INPUT之间插入：
斜导柱直径 NUMBER
“斜导柱直径”
固定板高 NUMBER
“固定板高”
抽拔距离 NUMBER
“抽拔距离”
抽拔角度 NUMBER
“抽拔角度”
抽拔间隙值 NUMBER
“抽拔间隙值”
斜导柱孔_R NUMBER
“斜导柱孔_R”
在RELATIONS和END RELATIONS之间插入：
AA=斜导柱直径
BB=固定板高
CC=抽拔距离
DD=抽拔角度
EE=抽拔间隙值
FF=斜导柱孔_R
D5=AA
D12=DD
D2=FLOOR(BB/COS(DD)-TAN(DD)*(AA+2)/2)
总长=BB/COS(DD)+TAN(DD)* AA/2+CC/SIN (DD)+5
补偿=EE/TAN(DD)+FF/COS(DD)
D3=(总长+补偿)-5
至此，保存内容并退出编辑器，当提示窗口出现提示时，选YES再选ENTER，出现如图9所示的菜单，勾选全部或部分复选框，按照系统提示，按设计要求输入相应的数值，斜导柱即会自动化生成。
6 斜导柱在装配图中的自动化应用
在模具设计中，如果采用斜导柱抽芯，那么，在装配时，即可直接调用自动化设计的斜导柱并将其装入装配中，装配限制条件为：2个对齐和1个对齐偏距或1个匹配偏距来控制，即将斜导柱的斜面与固定板的上表面对齐，将图7中DTM3基准面与在抽芯方向上的某个面对齐，而将在图7中特意做的基准面DTM4和与抽芯方向相垂直的某个面对齐偏距一定距离或匹配偏距一定距离，这个偏距数值在Pro/E系统中可随时修改来控制斜导柱的位置，非常方便。当需要修改斜导柱的参数时，可执行装配模块下的再生命令，系统会出现如图9所示的菜单，按图10所示的装配条件勾选相应参数进行修改，即可瞬间完成。
7 结束语
斜导柱的自动化设计及应用，经过近两年的实践，让我深深地感到自动化设计的灵活和奥妙。可以说，在以往手工制图或二维设计中，对于斜导柱的计算的确让设计员不得不花费足够的时间去处理，而如今利用Pro/E程序设计功能，可以无视斜导柱的存在，斜导柱自动化设计完成后，对于斜导柱的再应用可一劳永逸，只不过是不足1分钟的工作。在此将这种方法介绍给同行们，请不妨一试，您定会耳目一新。
【参考文献】
[1] 林清安 . Pro/E 零件设计-基础篇(上、下) . 北京大学出版社 , 2000。
[2] 林清安 . Pro/E 零件设计-高级篇(上、下) . 北京大学出版社 , 2000。
[3] 林清安 . Pro/E 零件组合 . 北京大学出版社 , 2000。(end)
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(8/21/2005) |
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