基于Pro/E的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)研究

馮青+陳剛

摘要：以沐浴把手為例，介紹了運(yùn)用Pro/E軟件在復(fù)雜曲面產(chǎn)品造型中的應(yīng)用；以插座一模兩腔為例，介紹了Pro/E在模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。使用Pro/E軟件，降低成本，提高設(shè)計(jì)精度和效率。

關(guān)鍵詞：Pro/E 沐浴把手 產(chǎn)品造型 插座 模具設(shè)計(jì)

1 概述

Pro/Engineer操作軟件是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（PTC）旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。Pro/E軟件是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位。

Pro/E由于是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫(kù)上，即在設(shè)計(jì)過程中，一旦工程詳圖有改變，其三維模型和NC工具路徑也會(huì)自動(dòng)更新；這一優(yōu)點(diǎn)，使得設(shè)計(jì)更優(yōu)化，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場(chǎng)，價(jià)格也更便宜。

與產(chǎn)品設(shè)計(jì)相比，模具設(shè)計(jì)相對(duì)較復(fù)雜。Pro/E軟件不僅可以產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)，還可以創(chuàng)建即使是最復(fù)雜的單型腔和多型腔模具。由過程驅(qū)動(dòng)的工作流程引導(dǎo)用戶完成每一個(gè)步驟。利用自動(dòng)創(chuàng)建分型面和自動(dòng)分離功能，可輕松快速地創(chuàng)建復(fù)雜的模具。通過干涉檢查和開模仿真，消除了昂貴的返工開銷。

2 產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)

用于三維產(chǎn)品造型的軟件除了Pro/E，之外，還有UG，solidwork等，三種軟件的特點(diǎn)各有千秋。當(dāng)碰到含有非常復(fù)雜曲面的產(chǎn)品，如礦泉水瓶、汽車后視鏡、把手、燈罩等，由于Pro/E軟件提供的曲面設(shè)計(jì)模塊，可以快速完成復(fù)雜曲面創(chuàng)建，故備受眾多使用者青睞。

以淋浴把手為例。把手的造型設(shè)計(jì)和簡(jiǎn)單產(chǎn)品造型一樣，也是在Pro/E軟件的零件-實(shí)體模塊中實(shí)現(xiàn)的，其建模思路是先使用基準(zhǔn)平面、基準(zhǔn)軸和基準(zhǔn)點(diǎn)命令等創(chuàng)建基準(zhǔn)曲線，再利用其基準(zhǔn)曲線構(gòu)建邊界混合曲面，然后再合并以及加厚創(chuàng)建最終的造型。

打開Pro/E wild fire5.0軟件，先設(shè)置相應(yīng)的工作目錄，然后新建零件-實(shí)體模塊，在對(duì)材料種類、單位、公差、繪圖精度等進(jìn)行設(shè)置之后，開始建模。具體步驟如下：

①創(chuàng)建基準(zhǔn)曲線：

利用Pro/E命令有：草繪、基準(zhǔn)面、基準(zhǔn)軸、基準(zhǔn)點(diǎn)。創(chuàng)建好的基準(zhǔn)曲線如圖1-A：

圖1 基準(zhǔn)曲線與邊界混合 圖2 面組3

②邊界混合1：

按住ctrl鍵，依次選擇圖1-B顯示的4條基準(zhǔn)曲線為第一方向邊界曲線，同樣，依次選擇圖1-C顯示的2條基準(zhǔn)曲線為第二方向邊界曲線，并將約束條件設(shè)置為垂直。

③邊界混合2：

同理，依次選擇圖1-D顯示的基準(zhǔn)曲線1和2，并將第1條鏈約束設(shè)為切線，最后一條鏈約束設(shè)為垂直，曲面選擇邊界混合1。

④合并邊界混合1和2：

將兩個(gè)邊界曲面合并為面組1。

⑤鏡像再合并：

將面組1復(fù)制為面組2，并合面組1和面組2為面組3，如圖2所示。

⑥加厚并保存：

加厚即將面組3由曲面轉(zhuǎn)為實(shí)體。輸入厚度值為0.6，方向指向內(nèi)部。建模完成。

3 模具設(shè)計(jì)

模具設(shè)計(jì)模塊是Pro/E的可選模塊，可以方便地利用調(diào)入的制品參照模型進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，同時(shí)，利用Pro/E軟件單一數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)，可以在設(shè)計(jì)零件中發(fā)生變更時(shí)及時(shí)再生模具文件。

以日常用品-插座為例，Pro/E模具設(shè)計(jì)流程如下：

①進(jìn)入模具設(shè)計(jì)模塊，調(diào)入?yún)⒄漳Ｐ?，設(shè)置模具收縮率，創(chuàng)建毛坯工件。

插座三維圖見圖3，尺寸為500mm*200mm*50mm，選擇ABS塑料，故收縮率為0.005，由于塑件較簡(jiǎn)單，故選擇一模兩腔布局。

毛坯工件尺寸為700mm*800mm*150mm。

圖3 插座三維造型 圖4 分型面和澆注系統(tǒng)

②設(shè)計(jì)分型面。

創(chuàng)建分型面的方面有很多，要根據(jù)參照模型結(jié)構(gòu)來選擇創(chuàng)建分型面的方法，這是模具設(shè)計(jì)當(dāng)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。在本例中，由于插座表面有破孔（插口和開關(guān)），故需要復(fù)制表面并填補(bǔ)破孔，然后在插座內(nèi)外表面交界處通過平整分型的方法成型一個(gè)平面并和之前的分型面合并為一個(gè)主分型面。

③分割體積塊，抽取模具元件，即創(chuàng)建型芯和型腔。

插座模具型芯與型腔如圖5所示。

④澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

考慮到一模兩腔，采用主流道進(jìn)入再用分流道從模仁（型腔或定模鑲塊）中心向兩側(cè)進(jìn)料的方式，澆口選擇側(cè)澆口，如圖4。

⑤制模與開模演示。

當(dāng)模具型腔組件完成后，一般需要將塑料熔體填充到模具型腔中，以形成澆注件的模擬過程，并且，在制模完成之后，需要進(jìn)行模具開模仿真模擬。檢驗(yàn)?zāi)＞呓Y(jié)構(gòu)是否正確，如圖6所示。

步驟為：模具開?！x間距→定義移動(dòng)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本研究采用Pro/E軟件，可以快速設(shè)計(jì)復(fù)雜曲面的產(chǎn)品造型，并且可直接根據(jù)塑件的三維數(shù)據(jù)，快速、精確地生成模具的型腔和型芯。其開模仿真模擬、干涉檢查使得設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確度較傳統(tǒng)設(shè)計(jì)高；總之，采用Pro/E軟件，降低成本，提高設(shè)計(jì)精度和效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]詹友剛.Pro/ENGINEER 野火版5.0機(jī)械設(shè)計(jì)教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[2]劉彥國(guó).塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京：人民郵電出版社，2011.

[3]張跟華.精通Pro/ENGINEER 野火版5.0模具設(shè)計(jì)[M].北京：科學(xué)出版社，2011.

作者簡(jiǎn)介：馮青（1981-），女，工程師。

通訊作者：陳剛（1977-），男，講師。endprint

摘要：以沐浴把手為例，介紹了運(yùn)用Pro/E軟件在復(fù)雜曲面產(chǎn)品造型中的應(yīng)用；以插座一模兩腔為例，介紹了Pro/E在模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。使用Pro/E軟件，降低成本，提高設(shè)計(jì)精度和效率。

關(guān)鍵詞：Pro/E 沐浴把手 產(chǎn)品造型 插座 模具設(shè)計(jì)

1 概述

Pro/Engineer操作軟件是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（PTC）旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。Pro/E軟件是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位。

Pro/E由于是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫(kù)上，即在設(shè)計(jì)過程中，一旦工程詳圖有改變，其三維模型和NC工具路徑也會(huì)自動(dòng)更新；這一優(yōu)點(diǎn)，使得設(shè)計(jì)更優(yōu)化，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場(chǎng)，價(jià)格也更便宜。

與產(chǎn)品設(shè)計(jì)相比，模具設(shè)計(jì)相對(duì)較復(fù)雜。Pro/E軟件不僅可以產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)，還可以創(chuàng)建即使是最復(fù)雜的單型腔和多型腔模具。由過程驅(qū)動(dòng)的工作流程引導(dǎo)用戶完成每一個(gè)步驟。利用自動(dòng)創(chuàng)建分型面和自動(dòng)分離功能，可輕松快速地創(chuàng)建復(fù)雜的模具。通過干涉檢查和開模仿真，消除了昂貴的返工開銷。

2 產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)

用于三維產(chǎn)品造型的軟件除了Pro/E，之外，還有UG，solidwork等，三種軟件的特點(diǎn)各有千秋。當(dāng)碰到含有非常復(fù)雜曲面的產(chǎn)品，如礦泉水瓶、汽車后視鏡、把手、燈罩等，由于Pro/E軟件提供的曲面設(shè)計(jì)模塊，可以快速完成復(fù)雜曲面創(chuàng)建，故備受眾多使用者青睞。

以淋浴把手為例。把手的造型設(shè)計(jì)和簡(jiǎn)單產(chǎn)品造型一樣，也是在Pro/E軟件的零件-實(shí)體模塊中實(shí)現(xiàn)的，其建模思路是先使用基準(zhǔn)平面、基準(zhǔn)軸和基準(zhǔn)點(diǎn)命令等創(chuàng)建基準(zhǔn)曲線，再利用其基準(zhǔn)曲線構(gòu)建邊界混合曲面，然后再合并以及加厚創(chuàng)建最終的造型。

打開Pro/E wild fire5.0軟件，先設(shè)置相應(yīng)的工作目錄，然后新建零件-實(shí)體模塊，在對(duì)材料種類、單位、公差、繪圖精度等進(jìn)行設(shè)置之后，開始建模。具體步驟如下：

①創(chuàng)建基準(zhǔn)曲線：

利用Pro/E命令有：草繪、基準(zhǔn)面、基準(zhǔn)軸、基準(zhǔn)點(diǎn)。創(chuàng)建好的基準(zhǔn)曲線如圖1-A：

圖1 基準(zhǔn)曲線與邊界混合 圖2 面組3

②邊界混合1：

按住ctrl鍵，依次選擇圖1-B顯示的4條基準(zhǔn)曲線為第一方向邊界曲線，同樣，依次選擇圖1-C顯示的2條基準(zhǔn)曲線為第二方向邊界曲線，并將約束條件設(shè)置為垂直。

③邊界混合2：

同理，依次選擇圖1-D顯示的基準(zhǔn)曲線1和2，并將第1條鏈約束設(shè)為切線，最后一條鏈約束設(shè)為垂直，曲面選擇邊界混合1。

④合并邊界混合1和2：

將兩個(gè)邊界曲面合并為面組1。

⑤鏡像再合并：

將面組1復(fù)制為面組2，并合面組1和面組2為面組3，如圖2所示。

⑥加厚并保存：

加厚即將面組3由曲面轉(zhuǎn)為實(shí)體。輸入厚度值為0.6，方向指向內(nèi)部。建模完成。

3 模具設(shè)計(jì)

模具設(shè)計(jì)模塊是Pro/E的可選模塊，可以方便地利用調(diào)入的制品參照模型進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，同時(shí)，利用Pro/E軟件單一數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)，可以在設(shè)計(jì)零件中發(fā)生變更時(shí)及時(shí)再生模具文件。

以日常用品-插座為例，Pro/E模具設(shè)計(jì)流程如下：

①進(jìn)入模具設(shè)計(jì)模塊，調(diào)入?yún)⒄漳Ｐ?，設(shè)置模具收縮率，創(chuàng)建毛坯工件。

插座三維圖見圖3，尺寸為500mm*200mm*50mm，選擇ABS塑料，故收縮率為0.005，由于塑件較簡(jiǎn)單，故選擇一模兩腔布局。

毛坯工件尺寸為700mm*800mm*150mm。

圖3 插座三維造型 圖4 分型面和澆注系統(tǒng)

②設(shè)計(jì)分型面。

創(chuàng)建分型面的方面有很多，要根據(jù)參照模型結(jié)構(gòu)來選擇創(chuàng)建分型面的方法，這是模具設(shè)計(jì)當(dāng)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。在本例中，由于插座表面有破孔（插口和開關(guān)），故需要復(fù)制表面并填補(bǔ)破孔，然后在插座內(nèi)外表面交界處通過平整分型的方法成型一個(gè)平面并和之前的分型面合并為一個(gè)主分型面。

③分割體積塊，抽取模具元件，即創(chuàng)建型芯和型腔。

插座模具型芯與型腔如圖5所示。

④澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

考慮到一模兩腔，采用主流道進(jìn)入再用分流道從模仁（型腔或定模鑲塊）中心向兩側(cè)進(jìn)料的方式，澆口選擇側(cè)澆口，如圖4。

⑤制模與開模演示。

當(dāng)模具型腔組件完成后，一般需要將塑料熔體填充到模具型腔中，以形成澆注件的模擬過程，并且，在制模完成之后，需要進(jìn)行模具開模仿真模擬。檢驗(yàn)?zāi)＞呓Y(jié)構(gòu)是否正確，如圖6所示。

步驟為：模具開模→定義間距→定義移動(dòng)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本研究采用Pro/E軟件，可以快速設(shè)計(jì)復(fù)雜曲面的產(chǎn)品造型，并且可直接根據(jù)塑件的三維數(shù)據(jù)，快速、精確地生成模具的型腔和型芯。其開模仿真模擬、干涉檢查使得設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確度較傳統(tǒng)設(shè)計(jì)高；總之，采用Pro/E軟件，降低成本，提高設(shè)計(jì)精度和效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]詹友剛.Pro/ENGINEER 野火版5.0機(jī)械設(shè)計(jì)教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[2]劉彥國(guó).塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京：人民郵電出版社，2011.

[3]張跟華.精通Pro/ENGINEER 野火版5.0模具設(shè)計(jì)[M].北京：科學(xué)出版社，2011.

作者簡(jiǎn)介：馮青（1981-），女，工程師。

通訊作者：陳剛（1977-），男，講師。endprint

摘要：以沐浴把手為例，介紹了運(yùn)用Pro/E軟件在復(fù)雜曲面產(chǎn)品造型中的應(yīng)用；以插座一模兩腔為例，介紹了Pro/E在模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。使用Pro/E軟件，降低成本，提高設(shè)計(jì)精度和效率。

關(guān)鍵詞：Pro/E 沐浴把手 產(chǎn)品造型 插座 模具設(shè)計(jì)

1 概述

Pro/Engineer操作軟件是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（PTC）旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。Pro/E軟件是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位。

Pro/E由于是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫(kù)上，即在設(shè)計(jì)過程中，一旦工程詳圖有改變，其三維模型和NC工具路徑也會(huì)自動(dòng)更新；這一優(yōu)點(diǎn)，使得設(shè)計(jì)更優(yōu)化，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場(chǎng)，價(jià)格也更便宜。

與產(chǎn)品設(shè)計(jì)相比，模具設(shè)計(jì)相對(duì)較復(fù)雜。Pro/E軟件不僅可以產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)，還可以創(chuàng)建即使是最復(fù)雜的單型腔和多型腔模具。由過程驅(qū)動(dòng)的工作流程引導(dǎo)用戶完成每一個(gè)步驟。利用自動(dòng)創(chuàng)建分型面和自動(dòng)分離功能，可輕松快速地創(chuàng)建復(fù)雜的模具。通過干涉檢查和開模仿真，消除了昂貴的返工開銷。

2 產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)

用于三維產(chǎn)品造型的軟件除了Pro/E，之外，還有UG，solidwork等，三種軟件的特點(diǎn)各有千秋。當(dāng)碰到含有非常復(fù)雜曲面的產(chǎn)品，如礦泉水瓶、汽車后視鏡、把手、燈罩等，由于Pro/E軟件提供的曲面設(shè)計(jì)模塊，可以快速完成復(fù)雜曲面創(chuàng)建，故備受眾多使用者青睞。

以淋浴把手為例。把手的造型設(shè)計(jì)和簡(jiǎn)單產(chǎn)品造型一樣，也是在Pro/E軟件的零件-實(shí)體模塊中實(shí)現(xiàn)的，其建模思路是先使用基準(zhǔn)平面、基準(zhǔn)軸和基準(zhǔn)點(diǎn)命令等創(chuàng)建基準(zhǔn)曲線，再利用其基準(zhǔn)曲線構(gòu)建邊界混合曲面，然后再合并以及加厚創(chuàng)建最終的造型。

打開Pro/E wild fire5.0軟件，先設(shè)置相應(yīng)的工作目錄，然后新建零件-實(shí)體模塊，在對(duì)材料種類、單位、公差、繪圖精度等進(jìn)行設(shè)置之后，開始建模。具體步驟如下：

①創(chuàng)建基準(zhǔn)曲線：

利用Pro/E命令有：草繪、基準(zhǔn)面、基準(zhǔn)軸、基準(zhǔn)點(diǎn)。創(chuàng)建好的基準(zhǔn)曲線如圖1-A：

圖1 基準(zhǔn)曲線與邊界混合 圖2 面組3

②邊界混合1：

按住ctrl鍵，依次選擇圖1-B顯示的4條基準(zhǔn)曲線為第一方向邊界曲線，同樣，依次選擇圖1-C顯示的2條基準(zhǔn)曲線為第二方向邊界曲線，并將約束條件設(shè)置為垂直。

③邊界混合2：

同理，依次選擇圖1-D顯示的基準(zhǔn)曲線1和2，并將第1條鏈約束設(shè)為切線，最后一條鏈約束設(shè)為垂直，曲面選擇邊界混合1。

④合并邊界混合1和2：

將兩個(gè)邊界曲面合并為面組1。

⑤鏡像再合并：

將面組1復(fù)制為面組2，并合面組1和面組2為面組3，如圖2所示。

⑥加厚并保存：

加厚即將面組3由曲面轉(zhuǎn)為實(shí)體。輸入厚度值為0.6，方向指向內(nèi)部。建模完成。

3 模具設(shè)計(jì)

模具設(shè)計(jì)模塊是Pro/E的可選模塊，可以方便地利用調(diào)入的制品參照模型進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，同時(shí)，利用Pro/E軟件單一數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)，可以在設(shè)計(jì)零件中發(fā)生變更時(shí)及時(shí)再生模具文件。

以日常用品-插座為例，Pro/E模具設(shè)計(jì)流程如下：

①進(jìn)入模具設(shè)計(jì)模塊，調(diào)入?yún)⒄漳Ｐ?，設(shè)置模具收縮率，創(chuàng)建毛坯工件。

插座三維圖見圖3，尺寸為500mm*200mm*50mm，選擇ABS塑料，故收縮率為0.005，由于塑件較簡(jiǎn)單，故選擇一模兩腔布局。

毛坯工件尺寸為700mm*800mm*150mm。

圖3 插座三維造型 圖4 分型面和澆注系統(tǒng)

②設(shè)計(jì)分型面。

創(chuàng)建分型面的方面有很多，要根據(jù)參照模型結(jié)構(gòu)來選擇創(chuàng)建分型面的方法，這是模具設(shè)計(jì)當(dāng)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。在本例中，由于插座表面有破孔（插口和開關(guān)），故需要復(fù)制表面并填補(bǔ)破孔，然后在插座內(nèi)外表面交界處通過平整分型的方法成型一個(gè)平面并和之前的分型面合并為一個(gè)主分型面。

③分割體積塊，抽取模具元件，即創(chuàng)建型芯和型腔。

插座模具型芯與型腔如圖5所示。

④澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

考慮到一模兩腔，采用主流道進(jìn)入再用分流道從模仁（型腔或定模鑲塊）中心向兩側(cè)進(jìn)料的方式，澆口選擇側(cè)澆口，如圖4。

⑤制模與開模演示。

當(dāng)模具型腔組件完成后，一般需要將塑料熔體填充到模具型腔中，以形成澆注件的模擬過程，并且，在制模完成之后，需要進(jìn)行模具開模仿真模擬。檢驗(yàn)?zāi)＞呓Y(jié)構(gòu)是否正確，如圖6所示。

步驟為：模具開?！x間距→定義移動(dòng)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本研究采用Pro/E軟件，可以快速設(shè)計(jì)復(fù)雜曲面的產(chǎn)品造型，并且可直接根據(jù)塑件的三維數(shù)據(jù)，快速、精確地生成模具的型腔和型芯。其開模仿真模擬、干涉檢查使得設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確度較傳統(tǒng)設(shè)計(jì)高；總之，采用Pro/E軟件，降低成本，提高設(shè)計(jì)精度和效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]詹友剛.Pro/ENGINEER 野火版5.0機(jī)械設(shè)計(jì)教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[2]劉彥國(guó).塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京：人民郵電出版社，2011.

[3]張跟華.精通Pro/ENGINEER 野火版5.0模具設(shè)計(jì)[M].北京：科學(xué)出版社，2011.

作者簡(jiǎn)介：馮青（1981-），女，工程師。

通訊作者：陳剛（1977-），男，講師。endprint