Pro/E模具设计、分析、制造解决方案

作者：上海通磊信息技术有限公司 周劲峰

欢迎访问e展厅 展厅 1 塑料模具展厅 注塑模具, 吹塑模具, 挤出模具, 吸塑模具, 瓶胚模具, ... 中国已加入WTO，我国将获得一个更加稳定的国际经贸环境，大量外资企业将进入中国，各行各业将面临重大的机遇和挑战，模具行业也不例外，同时由于国内多数模具企业在技术上和质量上与国外先进水平存在较大差距，如何在最短时间内缩小这种差距，是关系到国内多数模具企业生存的关键问题。 众所周知，科学的管理系统，有条不紊的工艺流程，配合先进的设计软件和加工设备，是完成高质量模具的坚实基础。目前多数模具企业在设备投入方面比较慷慨，然而在软件技术及人才培训方面重视度不够，企业利用盗版软件较为严重。中国已入关，企业使用盗版软件将会得不偿失。首先是企业的形象，其次是软件的功能完善性和稳定性，还有是技术培训等多方面都得不到根本的解决。据统计，近来有许多企业由于使用盗版软件而使订单丢失，谁愿意和使用盗版软件的企业合作？随着中国入关，现在许多企业已把是否使用正版软件作为选择供应商的一个必备条件。 Pro/ENGINEER软件在塑料模具设计、制造中的应用 随着我国汽车、摩托车、家电等工业的迅速发展，工业产品的外形在满足性能要求的同时，变得越来越复杂，而这些产品的制造离不开模具，这就要求模具制造行业以最快的速度、最低的成本、最高的质量生产出模具。为了达到上述要求，模具企业只有运用先进的管理手段和 CAD/CAM 集成制造技术，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。 Pro/ENGINEER软件的集成制造技术 模具CAD/CAE/CAM系统的集成关键是建立单一的图形数据库、在CAD、CAE、CAM，各单元之间实现数据的自动传递与转换，使CAM、CAE阶段完全吸收CAD阶段的三维图形，减少中间建模的时间和误差；借助计算机对模具性能、模具结构、加工精度、金属液体在模具中的流动情况及模具工作过程中的温度分布情况等进行反复修改和优化，将问题发现于正式生产前，大大缩短制模具时间，提高模具加工精度。 Pro/ENGINEER 软件采用面向对象的统一数据库和参数化造型技术，具备概念设计、基础设计和详细设计的功能，为模具的集成制造提供了优良的平台。 Pro/ENGINEER的并行工程技术在模具中应用 模具是面向定单式的生产方式，属于单性生产，制造过程复杂，要求交货时间短。如果利用CAD、CAM单元技术制造模具，制造精度低、周期长，为了解决上述难题，我们将并行工程技术引入到模具制造过程中。 所谓并行工程是设计工程师在进行产品三维零件设计时就考虑模具的成型工艺、影响模具寿命的因素，并进行校对、检查，预先发现设计过程的错误。在初步确立产品的三维模型后，设计、制造及辅助分析部门的多位工程师同时进行模具结构设计、工程详图设计、模具性能辅助分析及数控机床加工指令的编程，而且每一个工程师对产品所做的修改可自动反映到其他工程师那里，大大缩短设计、数控编程的时间。 在实际生产过程中，应用Pro/ENGINEER软件，将原来模具结构设计→模具型腔、型芯二维设计→工艺准备→模具型腔、型芯设计三维造型→数控加工指令编程→数控加工的串行工艺路线改为由不同的工程师同时进行设计、工艺准备的并行路线，不但提高了模具的制造精度，而且能缩短设计、数控编程时间达40%以上。 要实施并行工程关键要实现零件三维图形数据共享，使每个工程师使用的图形数据是绝对相同，并使每个工程师所做的修改自动反映到其他有关的工程师那里，保证数据的唯一性和可靠性。Pro/ENGINEER软件具有的单一数据库、参数化实体特征造型技术为实现并行工程提供了可靠的技术保证。 （一）Pro/ENGINEER注塑模具设计专家（参数化模架库）-EMX 鸿海公司仅仅在2个月内就把模具产量提高了270%。2001年11月28日，PTC发布了用于Pro/ENGINEER的新模架。EMX是一个基于知识库的模架装配和细化工具，它增强了现有Pro/ENGINEER模具工具的功能。专门为模具设计人员开发的这套工具，能简化模具设计过程，提高生产率。 Pro/ENGINEER EMX能大大缩短模具设计人员花费在创建、定制和细化模架部件以及注塑模具和压铸模具所需的模具组件上的时间。Pro/ENGINEER EMX提供了智能"、自动化模架和模具组件。组件就位后，系统会自动完成相邻板材和组件上的余隙切口以及钻孔和螺纹孔的操作。该过程把模具设计人员从耗时的、重复性的模具细化工作中解放出来。另外，该工具还简化了复杂的设计工作，并通过一个全新的用户界面，从根本上缩短了学习进程。 我们相信，Pro/ENGINEER EMX为模架的设计和细化工作提供了一种革命性的方法。Pro/ENGINEER EMX是一套直观、基于知识库的工具，它能使模具设计人员在模具设计过程中提高他们的技能，并形成他们自己的最佳实践方法，“PTC MCAD和解决方案市场部的高级副总裁Brian Shepherd说。对我们而言，提供能够节省设计人员时间、缩短产品上市时间并最终提高他们底线的软件解决方案，最为重要。” 在美国以富士康电子有限公司进行运营的鸿海精密元件制造公司，通过使用Pro/ENGINEER EMX，大大改进了它的模具设计过程。我们其中一个工厂实施EMX后，确实在仅仅2个月内，模具产量就提高了270%，“鸿海公司研发经理谢尚亨说。PTC的Pro/ENGINEER EMX能使我们直接从模具组件和部件中，得到我们自己设计的最佳的实践。这些方法可以传授给其它设计人员，从而节省了宝贵的时间和金钱。现在，我们能够把更多的精力集中在创建更好的产品，而不是培训新的或经验较少的设计人员上。” Pro/ENGINEER EMX中的模具设计功能可以让设计人员： 轻松设计、定制和细化模架部件和组件 自动完成诸如余隙切口、螺纹孔、组件安装、顶杆修饰等工作 由于组件和部件可以被自动放置在模架中，所以在自动放置之前，设计人员可以轻松地实时选择和预览3D组件和部件 可以从15个以上的模架和组件供应商预先定制组件和部件，因此没有必要建立模型库 自动创建部件和组件图形，其中包括带有圆圈标注和孔类图表的物料清单 自动检验整个模具的开启顺序，其中包括滑块、提钩和顶杆等的动作 Pro/ENGINEER软件在注塑模具设计的应用： Pro/ENGINEER 模具设计模块与Pro/ENGINEER-Foundation一起，为塑料模、压铸模和冲模设计人员提供了快速创建和修改完整模具零部件的功能。模具设计选项具有易用、自动化功能强大，用于设计和校验冲模、注塑模和压铸模的性能，从而缩短其开发时间，并提高成品质量。它能帮助模具设计人员和制造工程师，创建复杂曲面、精密公差、以及所需的模具嵌件等其它特征，以确保其冲、注塑模和压铸模能够高效地制造出精确的零件。 “功能强大、易于使用的Pro/ENGINEER解决方案无可匹敌。我或许可以使用其它CAD/CAM软件来制造注塑模，就像我也可以用一把剪刀修剪我的草坪一样。”（Cadmold公司负责工程的副总裁Mike Britt） 注塑模设计 提供了在Pro/ENGINEER中仿真注塑模设计的过程。它能让注塑模具设计人员创建、修改和分析模具构件，并在模具设计变化时，快速更新它们。 注塑模设计功能能让模具设计工程师： 根据产品零件图，轻而易举地创建型腔、镶件以及其他零件。 绘制所要求的任何类型草图 使用草图和厚度检测，评估零件 直接参照产品零件图形，创建模具型腔（动模、定模）几何图形 各向同性及各向异性收缩补偿。 创建单腔及多腔注塑模具。 自动创建分模曲面，并把模具划分成动模部分和定模部份。 装配来自D-M-E、Futaba、Hasco、DMS以及National的模具标准件。 创建模具特殊零件：浇注口、流道、注射口以及顶杆孔等。 用干涉检查来仿真模具开模顺序。 计算填充容积、型腔曲面面积等 生成可交付使用的模具产品图，其中型腔组件的实体模型与产品模型相关联，并且可用于数控加工。 注塑模具零件库：模具设计模块提供了一组基于D-M-E、Futaba、Hasco、DMS以及National等公司标准目录的标准模具零件库，它们可用于模具组装，使设计效率大大提高。 Pro/ENGINEER软件在压铸模具、冲压模具设计中的应用 压铸模具设计 模具设计模块提供了在 Pro/ENGINEER中进行压铸模具设计。它能模具设计人员创建、修改和分析模具构件，并在模具设计变化时，快速更新它们。 具体讲，压铸模设计功能可以让设计人员： 根据设计零件定义，创建铸造几何体 创建任何类型需要的草图 使用草图和厚度检测，评估铸造零件 参照设计零件几何图形，直接创建型模凹槽几何图形 各向同性及各向异性收缩补偿 创建单腔及多腔型模 自动创建复杂的分割曲面 自动把冲模块划分到凹腔中 定义和生成沙核 创建铸造的特殊特征，如注口、流道等 使用干涉检测，仿真靠模开起顺序 计算填充容积、曲面面积等 生成可交付使用的产品，其中包括靠模具组件的实体模型，它们与设计模型相关联，并且可用于刀路轨迹生成和详细描述 冲压模具设计 模具设计模块提供了在Pro/ENGINEER中进行冲压模设计。它能让模具设计人员创建、修改和分析模具结构，并在模具设计变化时，能快速更新它们。 具体讲，冲压模设计功能允许设计人员： 定义复杂模具成型曲面，检查一成型和多次成型工作零件曲面。 产生工程分析参数化曲面建模。 冲压模设计模块提供了一套工具，模具设计人员可以用它们，来高效地开发和优化其最需要的几何和自由形状曲面。它使用精确的曲面定义，从而能精确描述几何图形，而不是近似。 （二）Pro/ENGINEER塑料顾问选件 塑料顾问工具能模拟浇铸塑料零件的铸模填充动作。高级特征提供了有用的工艺性知识，它们可以大大减少后期的设计更改和重新设计铸模的成本。 注塑设计人员需要的塑料加工专业知识作为Pro/ENGINEER-Foundation的一个选件，Pro/ENGINEER塑料顾问选件为塑料零件设计人员提供了能够实时方便地得到、可靠、易理解的加工反馈和建议。塑料顾问用于评估注塑工艺性的每次设计更改，而不是每个设计，所以它是与注塑设计有关的行业节省成本和时间的理想工具。设计人员可以方便地选择材料类型和提议的浇口位置，塑料模设计顾问则在屏幕上提供了填模动画、描述设计"可模塑性"的图形以及熔合线和气坑等可能出现的问题的位置。 功能 简化了仿真,因为塑料模设计顾问完成准确的流程仿真不需要从复杂的实体模型中建立耗时和困难的中平面几何图形，所以它能以更少的时间完成更多的仿真。 专注于设计人员的知识和需求 通过提供一个充分定义的通用塑料材料库、典型注塑机器参数的自动选择功能、以及回答了类似"熔合线应当位于何处？"问题的简化的输出图，塑料模设计顾问消除了对专业塑料加工知识的需求。 提供实用的加工建议 塑料模设计顾问不仅仅提供了填充结果，它还提供了指导设计人员建立更好设计的实用加工建议。如果要知道是否应该用某种厚壁厚来填充一个铸模具，请询问在线顾问。浏览设计更改建议，其中可能包括更厚的壁厚、更多或不同的浇口位置、或不同材料。要想知道怎样避免熔合线？单击熔合线指示，就可以得到有关熔合线的描述以及怎样避免和转移它们等说明。 （三）Pro/ENGINEER软件在模具制造中的应用 完善的加工功能 高级加工模块的功能包括：3到5轴铣削、2到4轴车削、2到4轴线切割以及多轴铣削/车削。因而，NC高级加工选件除支持多轴铣削机床（4到5轴）和带活动刀具（铣/车）的多轴车床外，兼具生产加工选件和机械加工专家的功能。需要特别说明的是，成套NC加工选件允许设计人员为广泛的加工方法提供支持，同时拥有最大的柔性。 过程切削仿真 通过在NC机器上仿真材料被切削的过程，成套NC加工选件可以让用户减少甚至消除使用实际零件进行编程验证的工作。它直接处理Pro/ENGINEER实体零件模型，并支持所有的加工操作:从3轴到5轴的铣削、车削和线切割，到多轴铣/车。NC编程人员和机械专家使用这一选项，通过预先查出编程人员的所有可能错误，来验证离散零件的加工程序。这样就减少了用实际零件进行验证的工作，从而省掉零件报废、加工工具损耗以及工具、夹具和压板损坏所需要的费用。 过程规划和工艺流程卡的制订 成套NC加工选项，为制造业提供了功能强大且独特的过程规划/工艺流程卡工具。这一新工具，使用户能创建一个根据图解和指示一步一步进行操作的框架，它是成功制造零件必不可少的条件。开发这一应用的目的在于：通过提供一套工具，来帮助用户进一步提高他们制造过程的自动化程度，这套工具能给用户一个从Pro/ENGINEER中创建过程规划的智能方法。 刀具库收集了制造系统中经常使用的制造工具、工业标准以及加工环境中现成可用的夹具。这个库包括了符合ANSI标准的刀具、满足行业标准的刀具夹以及加工夹具。 NC后处理工具 成套NC加工选项包括Pro/NC-GPOST，它是一套完整的NC后处理解决方案。它能让用户创建和更新用于任何类型CNC机器的后处理器，NC加工选项使用它来创建特殊的NC码（G&M码）文件。制造工程师和NC零件编程人员可以轻而易举地创建和修改他们的后处理器，以便能用生产加工选项生成"无须编辑"的机器控制资料（MCD）输出。 (end)

文章内容仅供参考 (投稿) (5/9/2004)