基于Pro/E的计算机辅助设计研究

摘要：以沐浴把手为例，介绍了运用pro/E软件在复杂曲面产品造型中的应用；以插座一模两腔为例，介绍了Pro/E在模具设计中的应用。使用Pro/E软件，降低成本，提高设计精度和效率。

关键词：Pro/E 沐浴把手 产品造型 插座 模具设计

1 概述

Pro/Engineer操作软件是美国参数技术公司（PTC）旗下的CAD/CAM/CAE一体化的三维软件。Pro/E软件是现今主流的CAD/CAM/CAE软件之一，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位。

Pro/E由于是建立在统一基层上的数据库上，即在设计过程中，一旦工程详图有改变，其三维模型和NC工具路径也会自动更新；这一优点，使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。

与产品设计相比，模具设计相对较复杂。Pro/E软件不仅可以产品造型设计，还可以创建即使是最复杂的单型腔和多型腔模具。由过程驱动的工作流程引导用户完成每一个步骤。利用自动创建分型面和自动分离功能，可轻松快速地创建复杂的模具。通过干涉检查和开模仿真，消除了昂贵的返工开销。

2 产品造型设计

用于三维产品造型的软件除了Pro/E，之外，还有UG，solidwork等，三种软件的特点各有千秋。当碰到含有非常复杂曲面的产品，如矿泉水瓶、汽车后视镜、把手、灯罩等，由于Pro/E软件提供的曲面设计模块，可以快速完成复杂曲面创建，故备受众多使用者青睐。

以淋浴把手为例。把手的造型设计和简单产品造型一样，也是在Pro/E软件的零件-实体模块中实现的，其建模思路是先使用基准平面、基准轴和基准点命令等创建基准曲线，再利用其基准曲线构建边界混合曲面，然后再合并以及加厚创建最终的造型。

打开Pro/E wild fire5.0软件，先设置相应的工作目录，然后新建零件-实体模块，在对材料种类、单位、公差、绘图精度等进行设置之后，开始建模。具体步骤如下：

①创建基准曲线：

利用Pro/E命令有：草绘、基准面、基准轴、基准点。创建好的基准曲线如图1-A：

图1 基准曲线与边界混合 图2 面组3

②边界混合1：

按住ctrl键，依次选择图1-B显示的4条基准曲线为第一方向边界曲线，同样，依次选择图1-C显示的2条基准曲线为第二方向边界曲线，并将约束条件设置为垂直。

③边界混合2：

同理，依次选择图1-D显示的基准曲线1和2，并将第1条链约束设为切线，最后一条链约束设为垂直，曲面选择边界混合1。

④合并边界混合1和2：

将两个边界曲面合并为面组1。

⑤镜像再合并：

将面组1复制为面组2，并合面组1和面组2为面组3，如图2所示。

⑥加厚并保存：

加厚即将面组3由曲面转为实体。输入厚度值为0.6，方向指向内部。建模完成。

3 模具设计

模具设计模块是Pro/E的可选模块，可以方便地利用调入的制品参照模型进行模具设计，同时，利用Pro/E软件单一数据库的特点，可以在设计零件中发生变更时及时再生模具文件。

以日常用品-插座为例，Pro/E模具设计流程如下：

①进入模具设计模块，调入参照模型，设置模具收缩率，创建毛坯工件。

插座三维图见图3，尺寸为500mm*200mm*50mm，选择ABS塑料，故收缩率为0.005，由于塑件较简单，故选择一模两腔布局。

毛坯工件尺寸为700mm*800mm*150mm。

图3 插座三维造型 图4 分型面和浇注系统

②设计分型面。

创建分型面的方面有很多，要根据参照模型结构来选择创建分型面的方法，这是模具设计当中的重点和难点。在本例中，由于插座表面有破孔（插口和开关），故需要复制表面并填补破孔，然后在插座内外表面交界处通过平整分型的方法成型一个平面并和之前的分型面合并为一个主分型面。

③分割体积块，抽取模具元件，即创建型芯和型腔。

插座模具型芯与型腔如图5所示。

④浇注系统设计。

考虑到一模两腔，采用主流道进入再用分流道从模仁（型腔或定模镶块）中心向两侧进料的方式，浇口选择侧浇口，如图4。

⑤制模与开模演示。

当模具型腔组件完成后，一般需要将塑料熔体填充到模具型腔中，以形成浇注件的模拟过程，并且，在制模完成之后，需要进行模具开模仿真模拟。检验模具结构是否正确，如图6所示。

步骤为：模具开模定义间距定义移动。

4 结束语

本研究采用Pro/E软件，可以快速设计复杂曲面的产品造型，并且可直接根据塑件的三维数据，快速、精确地生成模具的型腔和型芯。其开模仿真模拟、干涉检查使得设计的准确度较传统设计高；总之，采用Pro/E软件，降低成本，提高设计精度和效率。

参考文献：

[1]詹友刚.Pro/ENGINEER 野火版5.0机械设计教程[M].北京：机械工业出版社，2012.

[2]刘彦国.塑料成型工艺与模具设计[M].北京：人民邮电出版社，2011.

[3]张跟华.精通Pro/ENGINEER 野火版5.0模具设计[M].北京：科学出版社，2011.

作者简介：冯青（1981-），女，工程师。

通讯作者：陈刚（1977-），男，讲师。