pore的烟灰缸设计方案.docx

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pore的烟灰缸设计方案

基于Pore/EngineerWildfine的烟灰缸设计

摘要

本文主要阐述了基于Pro/EngineerWildfire软件的烟灰缸实体三维建模、模具设计和模拟开模、模架设计及模具的数控加工，并为烟灰缸企业提供了生产技术和流程，也为前期产品的研究和后期产品的有效加工提供了实际生产经验。

同时，为解决压铸模具在设计和制造中存在的模具的热平衡分析、冷却系统设计、零件的快捷安装和更换及模具的质量和精度等不足，提供了理论依据和实践依据。

关键词：

Pro/E；压铸模具；三维建模；模具设计；数控加工

Abstract

Thispaperintroduces2-Dmodeling、moulddesigning、simulationofopeningmold、mouldbasedesigningandNCmanufacturingofmouldbasedonPro/ENGINEERWildfiresoftware.Furthmore,productiontechnologyandprocessareprovidedforAshtrayEnterprise.Andprovidingthepracticalproductiveexperienceforresearchofprimaryproductandeffectivemachiningoflatterproduct.Atthesametime,providingthetheoreticalbasisandpracticalbasisforsolvingheatbalanceanalysisofmould、designofcoolingsystem、rapidinstalltionandreplacementofpartsandqualityandprecisionofmouldindesignandfabricationofdiecastingmould.

Keywords:

Pro/E。

diecastingmould。

Three-dimensionalmodeling。

moulddesigning

1序言

1985年，PTC公司成立于美国波士顿，开始参数化建模软件的研究。

1988年，V1.0的Pro/ENGINEER诞生了。

经过10余年的发展，Pro/ENGINEER已经成为三维建模软件的领头羊。

目前已经发布了Pro/ENGINEER2000i2。

PTC的系列软件包括了在工业设计和机械设计等方面的多项功能，还包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、产品数据管理等等。

Pro/ENGINEER还提供了目前所能达到的最全面、集成最紧密的产品开发环境。

下面就Pro/ENGINEER的特点及主要模块进行简单的介绍。

主要特性

　　全相关性：

Pro/ENGINEER的所有模块都是全相关的。

这就意味着在产品开发过程中某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配体、设计图纸，以及制造数据。

全相关性鼓励在开发周期的任一点进行修改，却没有任何损失，并使并行工程成为可能，所以能够使开发后期的一些功能提前发挥其作用。

　　基于特征的参数化造型：

Pro/ENGINEER使用用户熟悉的特征作为产品几何模型的构造要素。

这些特征是一些普通的机械对象，并且可以按预先设置很容易的进行修改。

例如：

设计特征有弧、圆角、倒角等等，它们对工程人员来说是很熟悉的，因而易于使用。

　　装配、加工、制造以及其它学科都使用这些领域独特的特征。

通过给这些特征设置参数（不但包括几何尺寸，还包括非几何属性），然后修改参数很容易的进行多次设计叠代，实现产品开发。

　　数据管理：

加速投放市场，需要在较短的时间内开发更多的产品。

为了实现这种效率，必须允许多个学科的工程师同时对同一产品进行开发。

数据管理模块的开发研制，正是专门用于管理并行工程中同时进行的各项工作，由于使用了Pro/ENGINEER独特的全相关性功能，因而使之成为可能。

　　装配管理：

Pro/ENGINEER的基本结构能够使您利用一些直观的命令，例如“啮合”、“插入”、“对齐”等很容易的把零件装配起来，同时保持设计意图。

高级的功能支持大型复杂装配体的构造和管理，这些装配体中零件的数量不受限制。

易于使用：

菜单以直观的方式联级出现，提供了逻辑选项和预先选取的最普通选项，同时还提供了简短的菜单描述和完整的在线帮助，这种形式使得容易学习和使用。

它是一套由设计到生产的机械自动化软件，是CAD/CAM领域中最具有代表行的产品

模具是现代工业，特别是汽车、摩托车、航空、仪表、仪器、攻关机械、电子通讯、兵器、家用电器、五金工业、日用品等工业必不可少的工艺装备。

据资料统计，利用模具制造的零件数量，在飞机、汽车、摩托车、拖来机、电机、电器、仪表仪器等机电产品中占80%以上；在电脑、电视机、摄像机、照相机、录像机等电子产品中占85%以上；在电冰箱、洗衣机、空调、电风扇、自行车、手表等轻工业产品中占90%以上；兵器产品中占95%以上。

目前我国的模具生产厂约有3万多家，从业人数80万人。

在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%、塑料模具约占33%、压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。

随着我国压铸制造工业的不断发展壮大，压铸模具的设计与制造也愈来愈受到人们的关注。

在经济全球化的浪潮中，产业发展过程中的国际分工正在形成，基于成本的压力，大量外商在我国采购压铸件，甚至还在我国建立压铸生产基地，从而使我国的压铸模具制造水平和能力有了很大提高，模具质量与先进工业国的差距逐步缩小，价格低廉驱使国外采购量剧增。

而海内外模具市场的需求对我国模具产业的兴旺也起到一定的推动作用。

同时，随着汽车行业的快速发展以及国产化过程的加快，如汽车缸体、仪表盘、启动档变速箱壳体等大型、精密、复杂的压铸件的需求会越来也大，从而使大型、精密、复杂的压铸模具的需求会越来也大。

虽然，我国压铸模具的设计与制造水平在一定程度上有了很大提高，但是压铸模的制造总体来说与国外先进工业国家相比差距仍然很大，主要表现在：

1、结构复杂些的模具以造复制模为主，缺乏创新能力；

2、在设计时对模具的热平衡分析、冷却系统设置及零件的快捷安装和更换等方面考虑欠周全；

3、制造的模具质量和精度较差；

4、模具在使用时稳定性不高、故障率大。

这些在设计和制造上存在的缺陷可能会导致所生产的模具不满足使用的要求，造成一定的浪费。

因而亟需发展有效、准确的设计与制造压铸模具的方法。

1.1模具行业简介

模具是制造业的重要基础工艺装备。

模具品种繁多，共有大类，其中冲压模具、塑料模具、铸造模具、锻压模具、橡胶模具、粉末冶金模具、拉丝模具、无机材料成形模具等是最主要的八大类，用于制造业中的几乎所有产品的生产。

现代模具制造业已成为技术密集型和资金密集型的产业，它与高新技术已形成相互依托的关系。

一方面，模具是直接为高新技术产业化服务的不可缺少的装备；另一方面，模具生产本身又大量采用高新技术及装备，因此，模具制造已成为高新技术产业的重要组成部分。

模具成形零件时实现快速、优质、低耗是国家可持续发展战略的要求。

1.2我国模具设计工业简况

在我国，模具生产长期以来一直被当作产品生产的工艺后方，生产的模具也主要是自产自配。

改革开放后，我国模具工业发展十分迅速。

国民经济的发展对模具的需求越来越大，原有的国有模具企业有了很大发展，而三资和乡镇、个体模具企业的发展更为迅速。

例如广东省和浙江省，原来模具生产规模不大，在国内未占重要地位，但目前主要依靠三资企业的广东省全省有多家模具生产企业和主要依靠乡镇、个体企业的浙江省全省有多家模具生产企业。

据国内不完全统计2003—2006年间模具生产及进出口的情况。

虽然中国模具工业发展迅速，但仍不能满足我国制造业发展的需求，特别是中高档模具，在精密、大型、复杂、长寿命类型的模具仍旧供不应求。

由于在精度、寿命、制造周期及能力等方面中国与国际水平相比尚有较大差距，所以每年尚需大量进口。

由于中国模具价格比较低廉，水平也在不断提高，因此出口发展很快。

近年来每年出口增长幅度比行业增长幅度大得多。

在模具产值产量和进出口迅速发展的同时，近年来中国在模具行业技术进步和模具水平的提高方面也取得了可一定的成绩。

现在，我国已能生产精度达到2µm的多工位级进模，寿命可达3亿冲次以上。

个别企业生产的多工位级进模已可在2000次/min的高速冲床上使用，精度可达1µm。

在大型塑料模具方面，我国已能生产43英寸（109cm）大屏幕彩电和65英寸（165cm）背投式电视的塑壳模具、10kg大容量洗衣机全套塑料件模具以及汽车保险杠、整体仪100t。

我国模具企业CAD、CAM、CAE、CAPP、PDM、PLM、ERP等数字化信息化技术的使用面正在不断扩大，水平也在不断提高。

自从我国加入WTO后,国内模具市场不断扩大，国际上将模具制造逐渐向我国转移的趋势和跨国集团到我国进行模具国际采购的趋向十分明显。

因此，展望未来，国际、国内模具市场总体发展前景美好。

我国模具工业将会有一个继续高速发展的机遇期。

1.3我国压铸模具行业发展现状

目前，我国生产上所需的压铸模具基本上可以做到自给，但一些新产品和零件的压铸模，尤其是大型、薄壁、精密模具和技术含量高、难度大的模具一般还要需引进。

随着技术引进的同时还要购买大型的压铸机，从而使压铸市场异常活跃，压铸产业的高速增长带来了压铸模具制造工业的一片兴旺，主要表现在以下几个方面：

（一）汽车行业压铸模具的生产

目前，国内完全有能力自行设计和制造汽车行业使用的中、大型压铸模具，如离合器、变速箱、转向器、齿轮箱等。

这一类模具一般由汽车企业模具分厂或有实力的专业模具厂制造。

随着技术合作或技术转让的出现，一般从国外引进同一产品的首个模具，其后补充的模具则在吸收、消化进口模具的基础上研制。

如，上海乾通汽车附件有限公司从美国引进在3000KN压铸机上使用的大型模具，该厂也自行生产部分自用大型压铸模，尤其是镁合金模具。

除此之外，该厂还委托国内厂家制造适合在18000—25000KN压铸机上使用的F15汽车离合器及油底盘模具。

同时，东风汽车公司使用的富康轿车的离合器和变速箱的大型模具也是国内厂家制造的。

迄今为止，我国自行设计、制造的最大的汽车零件压铸模是一汽铸造有限公司铸造模具厂生产的“中间壳体——变速箱”模具。

该模具重达33.5T，主见重量29KG，32000KN压铸机成型，制造难度极大。

广州市型腔模具制造有限公司前后为夏利、富康、北吉、长安、大众、通用、标致、本田、庆铃等汽车厂制造大型汽车压铸模。

成都兴光压铸工业有限公司为一汽、二汽、长安厂家提供的模具，黑龙江省模具技术开发中心生产的变速箱模具，北仑模具压铸有限公司的“双缸柴油机箱体”模具都具一定的特色。

这些厂家的产品反映出，目前我国在汽车大、中型压铸模开发与制造上有一定的水平和数量。

（二）摩托车行业压铸模具的生产

摩托车行业使用的压铸模已能大量生产，完全可以满足国内的需求。

自从我国成为摩托车生产大国以来，每年所需的压铸模越来越多，绝大部分都是国产模具。

不少企业提供的模具在性能与寿命上都比较接近日本同类产品，该类模具制造成熟、周期短、价格低，如摩托车的左、右曲轴箱。

在北仑地区大约2—3个月就可制造出这类模具。

摩托车模具主要来源于行业的模具厂及专业的模具厂，特别是浙江宁波一带的模具厂。

如北仑地区众多的模具厂、北京模具厂、成都兴光压铸工业有限公司、共立精机（大连）有限公司及广州市型腔模具有限公司每年都提供大量这类模具。

此外，宁波经济技术开发区吉业汽配模具有限公司和湛江得力化油器厂生产的化油器模具水平较高。

（三）电机、电器行业压铸模具的生产

电机行业、电风扇、洗衣机、电视机、熨斗、电热锅等行业所使用的压铸模具已基本自给，其制造水平能满足产品需要。

（四）特大型模具压铸模具的生产

特大型模具如自动扶梯梯级模具，现在国内已经可以自行设计、制造这类模具。

当前，我国电梯行业中使用的进口模具与国产模具参半。

该类模具往往重达20T、制造精度高，如踏面齿距为

0.05MM，使用压铸机锁模力大于2500KN，模具结构复杂，加工难度大，制造风险大。

无锡市曙光模具有限公司最早生产梯级模具，已提供多副交付使用。

广州市型腔模具制造有限公司自1999年开始生产电梯模具以来，每年都为该行业提供几套，模具采用高温控技术控制模具工作温度，液压抽芯，有时一套模框要安装3种规格产品型腔（1000MM、800MM、600MM），甚至9种产品规格，模具加工精度高，互换性好，为用户节省制模费用。

上述两厂生产的梯级模具，曾在中国国际（上海）模具技术和设备展览会模具评比中获A类奖项（接近国际水平）。

（五）其它行业压铸模具的生产

热室压铸机所使用的模具，特别是在制锁、燃气具、水暖设备、仪表、玩具等行业大量使用，模具虽不大，但数目多。

此类模具多为企业自产自用或本地区协作制造。

西安东方机械厂制造的高精度小型锌合金模具，广东运豪机铸有限公司生产的仿真汽车压铸模，广东小榄镇的制锁模具、燃气具模具及江浙、广东一带的热室机使用的模具都颇具特色和规模。

1.4课题的内容及意义

基于目前压铸模具的市场行情和CAD/CAM在模具设计行业的流行，我的毕业论文课题选择了基于大型三维软件（集造型、加工、制造于一体）的Pro/ENGINEERWildfire软件进行压铸模具的设计与加工。

Pro/ENGINEER软件是美国PTC公司推出的CAD/CAM/CAE软件产品，Pro/ENGINEER通过一种独特的参数化设计及基于特征的实体造型设计制造技术，为压铸模具设计和生产提供了前所未有的新局面。

本课题设计对象是烟灰缸模具，运用Pro/ENGINEERWildfire较强大的造型和加工功能对烟灰缸模具进行设计和制造。

在设计过程中，充分考虑模具的热平衡分析、冷却系统设置及零件的快捷安装和更换等问题。

同时在制造的过程中，根据实际的生产条件，设置合适的切削速度和主轴转速，从而改善了模具的质量和精度。

1.5压铸模具的概述

1.5.1压铸成型原理

压力铸造亦称压铸，压铸是将液态或半液态的金属，在高压的作用下，以高速填充模具型腔，在压力的作用下快速凝固而获得铸件的一种方法。

压力铸造所用的设备是压铸机，成型所用的模具是压铸模具。

压铸成型过程如图1-1所示：

图1-1压铸成型过程

1.5.2压铸模具结构组成

（一）定模：

固定在压铸机定模安装板上，有直浇道与喷嘴或压室联接。

（二）动模：

固定在压铸机动模安装板上，并随动模安装板作开合模移动合模时，闭合构成型腔与浇铸系统，液体金属在高压下充满型腔；开模时，动模与定模分开，借助于设在动模上的推出机构将铸件推出。

1.5.3压铸模具结构根据作用分类

（一）型腔：

外表面直浇道（浇口套）

（二）型芯：

内表面内浇口

（三）导准零件：

导柱、导套

（四）推出机构：

推杆（顶针）、复位、，推杆固定板、推板、推板导柱、推板导套.

（五）侧向抽芯机构：

凸台、孔穴（侧面）、锲紧块、限位弹簧、螺杆.

（六）排溢系统：

溢浇槽、排气槽.

（七）冷却系统

（八）支承零件：

定模座板、动模座板、垫块（具有装配、定位及安装作用）

2烟灰缸模具设计

本设计中烟灰缸是选用的铝锰合金,型号AL3003,具有良好的防锈性能。

烟灰缸尺寸及其效果如图2-1所示。

图2-1烟灰缸尺寸

2.1模具设计初始操作

2.1.1新建文件

单击工具栏上的【新建】按钮.

弹出【新建】对话框，在【类型】栏中选中【制造】单选按钮，在【子类型】栏中【模具型腔】单选按钮，输入名称linlingjun_md，取消选中【使用缺省模板】复选框，完成后，单击【确定】按钮。

弹出【新文件选项】对话框，选择mmns_mfg_mold选项，完成后，单击【确定】按钮，进入模具设计模块。

2.1.2模具设计工具栏简介

下面对工具栏中的图标做简要的说明：

1、：

选择参照零件/定义参照零件在模具中的方向和位置，它对应着模具菜单中【模具模型】→【装配】→【参考模型】命令。

2、

：

对参照零件进行收缩设置，对应着菜单中的【收缩】命令。

3、

：

自动增加工件，对应菜单中的【模具模型】→【创建】→【工件】→【自动】命令。

4、

：

创建模具体积块，对应着菜单中的【模具体积块】命令。

5、

：

创建侧面影像曲线，对应着菜单栏中的【特征】→【型腔组件】→【模具】→【侧面影像】命令。

6、

：

创建分型面命令。

7、：

分割模具原件命令。

8、

：

将已创建的模具体积块抽取成模具元件。

9、

：

模具开启，模拟模具开模，检测干涉现象。

10、

：

修剪零件模型。

2.1.3导入零件

选择菜单管理器上的【模具模型】/【装配】/【参照模型】命令。

系统弹出【打开】对话框，选择零件llj.prt，再单击【打开】按钮，完成后，系统弹出【装配】面板，选择【缺省】装配条件，完成后，单击【确定】按钮。

弹出【创建参照模型】对话框，单击【确定】按钮，导入零件后的图形如图2-2所示。

图2-2导入零件后的图形

2.1.4设置收缩率

在菜单管理器上单击【收缩】/【按尺寸】，弹出【按尺寸收缩】对话框，设置收缩率为0.005，完成后，单击【确定】按钮。

2.1.5创建工件

在菜单管理器中选择【模具模型】/【创建】/【工件】/【手动】命令，弹出【元件创建】对话框，设置参数:

类型为零件，子类型为实体，名称是llj_wrk完成后，单击【确定】按钮。

弹出【创建选项】对话框，创建方法是创建特征，完成后，单击【确定】按钮。

弹出【实体】菜单，选择【加材料】选项，使用【拉伸】命令，绘制如图2-3所示的草绘图形。

设置拉伸深度如图2-4所示，创建的工件如图2-5所示。

图2-3绘制的草绘图形图2-4设置拉伸参数示意

图2-5创建的工件

2.2创建模具型芯、型腔

2.2.1创建分型面

在工具栏上单击【分型面工具】，进入创建分型面环境。

在主菜单上选择【编辑】/【阴影曲面】命令，单击【阴影曲面】上的【确定】按钮，在工具栏上单击完成按钮.

图2-6创建的分型面示意图

2.2.2分割模具体积块

在工具栏上单击【分割体积块】按钮，弹出【分割体积块】菜单，并选择【完成】选项。

弹出【分割】对话框及【选取】对话框，在绘图区选择如图2-7所示的分型曲面，完成后，单击【选取】对话框中的【确定】按钮。

回到【分割】对话框，单击【确定】按钮。

弹出【属性】对话框，输入体积块名称为LLJ_CAVITY，完成后，单击【确定】按钮。

再次弹出【属性】对话框，输入体积块名称为LLJ_CORE，完成后，单击【确定】按钮。

图2-7选择分型面示意图

2.2.3抽取模具元件

在工具栏上单击【抽取体积块】按钮，弹出【创建模具元件】对话框，单击【全部】按钮，然后再单击【确定】按钮。

2.2.4创建铸模零件

选择菜单管理器中的【铸模】/【创建】命令，在提示区输入铸模零件的名称“LLJ_MOLDING”，单击【确定】按钮，完成铸模零件的创建。

在铸模前先将部分元件和分型面隐藏起来，单击工具栏中的遮蔽切换按钮，系统弹出如图2-8所示【遮蔽—撤销遮蔽】窗口，单击过滤选项组中的【元件】按钮，选择“LINLINGJUN_BEF”、“LINLINGJUN_WRK”，再单击【遮蔽】按钮，将部分元件遮蔽。

单击过滤选项组中的【分型面】按钮，如图2-9所示，选择所有的分型面，再单击【遮蔽】按钮，将分型面遮蔽。

单击【关闭】按钮，关闭【遮蔽—撤销遮蔽】窗口。

图2-8【遮蔽—撤销遮蔽】元件窗口图2-9【遮蔽—撤销遮蔽】分型面窗口

2.2.5模拟开模

为了能够看清模具内部结构，并检查开模时的干涉情况，Pro/ENGINEER提供了模具打开功能。

具体操作步骤如下：

1、选择菜单管理器中的【模具进料孔】/【定义间距】/【定义移动】命令。

2、选择要移动的零件，选择LLJ_CAVITY．PRT，单击【确定】按钮。

3、选择分解方向，在提示区输入距离“-100”，单击【确定】按钮。

4、继续选择菜单管理器中的【定义间距】/【定义移动】命令。

5、选择要移动的零件，选择LLJ_CORE．PRT，单击【确定】按钮。

6、选择分解方向，在提示区输入距离“100”，单击【确定】按钮。

7、选择菜单管理器中的【完成】命令，结果如图2-10（a）所示.

图2-10（a）模拟开模

2.3动模板结构设计

2.3.1打开型芯文件

在模型树上选择型芯零件LLJ_CAVITY．PRT，单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择【打开】命令，弹出零件新窗口。

2.3.2创建混合特征

在新窗口中选择主菜单中的【插入】/【混合】/【伸出项】命令。

弹出【混合选项】菜单，选择【平行】/【规则截面】/【草绘截面】选项，完成后，选择【完成】选项。

弹出【属性】菜单，选择【直的】选项。

弹出【草绘视图】菜单和【选取】对话框，在绘图区选择TOP面为草绘平面。

弹出【方向】菜单，选择【正向】选项。

弹出【草绘视图】菜单，选择【缺省】选项，进入草绘环境。

绘制第一个截面边长为50的正方形，切换截面,第二个截面边长为45的正方形，完成后，单击【确定】按钮。

弹出【深度】菜单，选择【盲孔】选项，再选择【完成】选项。

在信息栏处输入深度为25，完成后，单击单击【确定】按钮，创建的混合特征如图2-11所示。

图2-11创建的混合特征

2.3.3倒圆角

单击工具栏上的【倒圆角】按钮，弹出【实体倒圆角】面板，设置圆角半径为12。

L1

在绘图区选择如图2-12所示的边线L1，完成后，单击【确定】按钮，倒圆角后的图形如图2-13所示。

图2-12选择倒圆角边线示意图图2-13倒圆角后的图形

2.3.4创建拉伸切割特征

单击工具栏上的【拉伸】按钮，弹出【拉伸】面板，单击【放置】/【定义】按钮，弹出【草绘】对话框，选择如图2-14所示的草绘平面，完成后，单击【草绘】按钮，进入草绘环境。

使用草绘工具绘制如图2-15所示的图形，完成后，单击【确定】按钮。

图2-14选择草绘平面示意图图2-15绘制的草绘图形示意图

回到【拉伸】面板，设置拉伸的参数为切穿零件。

单击单击【确定】按钮，结果如图2-16所示。

继续选择【拉伸】命令，使用先前的草绘平面，绘制如图2-17所示

的草绘图形，设置拉伸的深度为8，切除材料，结果如图2-18所示。

图2-16拉伸切割后图2-17草绘图形图2-18拉伸切割后的图形

2.3.5创建基准平面

单击【基准平面】按钮，选择如图2-19所示的S1平面，偏移距离160，创建基准平面DTM1；选择S2平面，偏移距离120，创建基准平面DTM2，结果如图2-20所示。

S1

S2

图2-19选择图素示意图图2-20创建的基准平面

2.7.3在动模板上创建水线

单击工具栏上的【基准平面】按钮，创建与如图2-56所示的平面偏移18的基准平面ADTM3，如图2-57所示。

图2-56参照平面图2-57创建的基准平面

使用在定模板上创建水线的方法，设置相同的参数，选择ADTM3基准平面为草绘平面，绘制如图2-58所示的图形，创建的水线如图2-59所示

图2-58绘制的图形图2-59创建的水线

2.9.5创建顶针孔

在菜单管理器中选择【特征】/【型腔组件】命令。

弹出的【特征操作】菜单，选择【模具】/【顶针孔】选项。

弹出【推钉孔：

直的】对话框和【