李艷

湄洲灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系

基于Pro/E的汽車音響控制面板模具設(shè)計及仿真加工

李艷

湄洲灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系

人們物質(zhì)及精神生活要求的不斷提高，帶動了各個行業(yè)的快速發(fā)展，汽車行業(yè)就是其中非常重要的一類，在滿足原有駕駛要求的同時，現(xiàn)代汽車融入了更多的娛樂元素，使人們的出行更加的舒適，車載音響就是其中非常重要的部分。而隨著我國模具設(shè)計加工行業(yè)多年來的穩(wěn)步發(fā)展，使得汽車音響控制面板均采用注塑模具成型的方法進(jìn)行生產(chǎn)加工，在正式投入生產(chǎn)前通常要進(jìn)行模具設(shè)計及相應(yīng)的數(shù)控加工設(shè)計，從而更好的完成相應(yīng)的設(shè)計與加工。本文主要介紹了基于Pro/Engineer的汽車音響控制面板模具設(shè)計過程，并對相應(yīng)的數(shù)控加工進(jìn)行了簡單闡述。

Pro/Engineer；汽車音響控制面板；模具設(shè)計；數(shù)控加工

我國當(dāng)今的模具設(shè)計加工工作中，各種模型設(shè)計軟件得到了非常普遍的使用，Pro/E是我國模具設(shè)計行業(yè)中使用最為廣泛的軟件之一，Pro/E是美國PTC公司于1989年開發(fā)的3D實體模型設(shè)計系統(tǒng)，其采用的是參數(shù)化設(shè)計的、基于特征的實體模型化系統(tǒng)，它是建立在統(tǒng)一基層的數(shù)據(jù)庫上，不像一些傳統(tǒng)的CAD/CAM系統(tǒng)建立在多個數(shù)據(jù)庫上，因此，在對模具模型進(jìn)行修改時，都會準(zhǔn)確的反應(yīng)在所建立的三維模型上面，使得所設(shè)計的產(chǎn)品準(zhǔn)確性更高，質(zhì)量更優(yōu)；其在三維模型設(shè)計、工業(yè)設(shè)計等領(lǐng)域均發(fā)揮著十分重要的作用，并推動三維建模進(jìn)入了新的時期，本文中的汽車音響控制面板注塑模具設(shè)計就是在Pro/E軟件基礎(chǔ)上進(jìn)行具體設(shè)計操作的，該設(shè)計系統(tǒng)可以快速準(zhǔn)確的設(shè)計出汽車音響控制面板的具體形式，且可視度高，直觀性好。與此同時，生成加工程序，從而實現(xiàn)加工目的及數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，提高了模具加工的精度與效率。Pro/E設(shè)計軟件與數(shù)控加工技術(shù)的結(jié)合使用，使得汽車音響控制面板整個設(shè)計及加工過程變得更為高效、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)。

一、汽車音響控制面板制品實體造型

由于現(xiàn)代汽車音響的功能較多，相應(yīng)的操作按鍵等也較多，而音響面板覆蓋于具體的操作鍵外部，這就給汽車音響控制面板的設(shè)計及成型加工帶來了一定的難度，如圖1所示為本文所要設(shè)計加工的汽車音響控制面板。汽車音響控制面板不僅要滿足相應(yīng)的使用要求，同時還要具備一定的美觀性及加工高精度的要求。

圖1 實際汽車音響控制面板展示圖

本文中的汽車音響控制面板模具設(shè)計主要采用Pro/E三維模具設(shè)計軟件來完成，通過相應(yīng)的操作命令，如創(chuàng)建拉伸、抽殼、倒圓角等等，來完成實體零件模型及注塑模具的建立。

二、模具結(jié)構(gòu)特征及零件成型工藝性分析

汽車音響控制面板上有較多的按鍵孔及固定孔，還有較小的插孔等等，同時汽車音響控制面板暴露在外，還要求其光滑度以及美觀性，針對這些要求選擇ABS做為模具成型材料十分的合適。ABS是目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的工程塑料，其具有突出的力學(xué)性能及一定的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的介電性能，并具有較好的尺寸穩(wěn)定性，易于成型和機(jī)械加工，成型塑件表面有較好的光澤，且具備良好的流動性，表面光滑，易涂裝，綜合性能強(qiáng)大，因此選用ABS做為本次設(shè)計的材料。

在本例模具結(jié)構(gòu)中設(shè)置潛伏式澆口，采用兩點進(jìn)澆的方式，降低熔料在模腔內(nèi)流動的距離，從而有利于成型；固定柱采用頂管脫膜；頂出方式為推桿推模；側(cè)孔使用分型抽芯機(jī)構(gòu)側(cè)抽，而內(nèi)腔采用了斜頂桿側(cè)抽；最后使用水冷來完成整個模型冷卻。

三、基于Pro/E的汽車音響控制面板模具設(shè)計

采用Pro/E模型設(shè)計軟件完成相應(yīng)的模具設(shè)計任務(wù)，具體應(yīng)用Pro/E中的Pro/MOLDESIGN模塊進(jìn)行設(shè)計，其設(shè)計流程為：

（1）首先打開Pro/E三維設(shè)計軟件，建立以(mb．m fg)文件名的新的模具設(shè)計文件，進(jìn)入模具設(shè)計模式以展開后續(xù)工作。

（2）建立模具模型，以工件為參考零件，在裝配設(shè)計中選擇缺省裝配的方式，將參照模型按默認(rèn)放置，完成參考零件的裝配。

（3）使用控制層圖標(biāo)，實現(xiàn)對參考模型基準(zhǔn)面的遮擋，進(jìn)而實現(xiàn)簡化圖面的目的。

（4）建立毛坯模型，通過手繪或自動設(shè)置參數(shù)等形式，設(shè)計完成具體的工件體積塊的創(chuàng)建。

（5）設(shè)置模具模型的收縮率，選擇按尺寸收縮，將全部尺寸均按照S=1+α公式進(jìn)行設(shè)定，完成所設(shè)計模塊的收縮率設(shè)置。

（6）通過以上的鋪墊，進(jìn)入模具體積塊創(chuàng)建階段，定義體積塊和分型面用以將模具分割成單獨的元件。可通過球形拉料桿體積塊、內(nèi)側(cè)抽體積塊等形式，完成相應(yīng)體積塊的創(chuàng)建，并完成整體模具體積塊的生成。

（7）設(shè)計模具分型面，分型面設(shè)計在分模過程中起著十分重要的作用，它是決定模具結(jié)構(gòu)形式的一個重要因素。在汽車音響控制面板模具設(shè)計中，其設(shè)計步驟如下：a.新建分型面→創(chuàng)建曲面復(fù)制→制件所有外表面→填充外表面上的所有孔；b.底部重合處拉伸曲面→平整曲面；c.完成拉伸曲面和復(fù)制曲面的合并，生成分型面。

（8）拆模設(shè)計中，要對模具體積塊進(jìn)行相應(yīng)的分割，在創(chuàng)建模具元件中選取所有體積塊，完成提取模具的凹、凸模，即模具型腔、型芯，如圖2、圖3所示，從而將體積塊抽取成新的模具元件。

圖2 模具凹模效果圖

圖3 模具凸模效果圖

（9）進(jìn)行相應(yīng)的拆模設(shè)計之后，就要進(jìn)行具體的開模仿真，定義開模步驟。通?？上入[藏參考零件、毛坯及分型面，選取開模方向，輸入開模距離，完成開模動作。

（10）全部的模具設(shè)計完成后，還要進(jìn)行注塑模具的三維總裝配設(shè)計，在設(shè)計中要確定合適的模架類型以及模板尺寸，將型芯和型腔均裝進(jìn)模架，并設(shè)置澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、抽芯滑塊裝置和頂出系統(tǒng)等等。

四、模具仿真數(shù)控加工

數(shù)控加工技術(shù)主要通過計算機(jī)來編寫生成數(shù)字程序，然后通過計算機(jī)這個載體，將程序功效發(fā)揮出來，實現(xiàn)對零件模型的真實加工，這種技術(shù)使得零件加工精密度更高，生產(chǎn)速度更快，這就更符合現(xiàn)代生產(chǎn)需求。依照實際的加工情況，最大限度的發(fā)揮Pro/E三維設(shè)計軟件的強(qiáng)大模具設(shè)計制造作用，將各種加工形式進(jìn)行有效的結(jié)合，就可以較好的完成各種復(fù)雜的零件加工。

Pro/E系統(tǒng)將設(shè)計模型信息體現(xiàn)到加工中，利用其中的Pro/NC模塊，生成的文件包括：刀位數(shù)據(jù)文件、刀具清單、操作報告、中間模型、機(jī)床控制文件?？赏ㄟ^NC-Check對生成的刀具軌跡進(jìn)行檢查，若刀具軌跡符合要求，則可使用NC-Post對其進(jìn)行后處理，以便生成數(shù)控加工代碼，為數(shù)控機(jī)床提供加工程序。

對其完成的模具模型，具體加工操作的設(shè)置有操作環(huán)境參數(shù)設(shè)置，包括機(jī)床設(shè)備、加工坐標(biāo)系等，以及加工工具參數(shù)設(shè)置，比如機(jī)床參數(shù)、加工刀具設(shè)置及夾具設(shè)置等。模具的數(shù)控加工實際上就是生成一系列NC序列的集合，創(chuàng)建NC序列的最后一步是產(chǎn)生刀具路徑文件。刀具路徑文件包含加工零件所必需的指令，但不能用于控制數(shù)控機(jī)床實現(xiàn)加工。將刀具路徑文件進(jìn)行處理，使其成為特定加工機(jī)床所能識別的信息，就必須將CL數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換成機(jī)床控制器數(shù)據(jù)文件，以便將其傳輸?shù)綑C(jī)床控制器，驅(qū)動機(jī)床加工出所需的零件。

結(jié)論：

綜上所述，本文中以汽車音響控制面板的設(shè)計為具體的操作實例，通過運用Pro/E進(jìn)行實體建模，并運用Pro/E中的Pro/NC模塊實現(xiàn)了整個模型的仿真數(shù)控加工。

Pro/E中的Pro/MOLDESIGN模塊提供了非常方便實用的三維環(huán)境下的模具設(shè)計與分析工具。利用這些工具，可以在創(chuàng)建的三維造型情況下建立模具裝配模型、設(shè)計分型面、澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)等等，生成模具成型零件的三維造型，從而完成模具核心部分的設(shè)計工作，使模具設(shè)計更為合理、準(zhǔn)確，且能避免設(shè)計中不必要的重復(fù)勞動。利用系統(tǒng)外掛的模架設(shè)計專家系統(tǒng)或者裝配模塊，可以進(jìn)行模具的模架設(shè)計和總裝配，還可使用工程圖模塊生成二維工程圖紙。利用Pro/E中的Pro/NC模塊，生成數(shù)控加工的程序，仿真數(shù)控加工的全過程。并使用數(shù)控模塊形成刀軌信息，經(jīng)處理后形成相應(yīng)的數(shù)控加工程序，提高了模具加工的成功率；這些先進(jìn)技術(shù)的使用提高了生產(chǎn)效率，增加了汽車生產(chǎn)企業(yè)的市場競爭力。

[1]關(guān)炳奇.CAD/CAE/CAM技術(shù)推動高端汽車模具發(fā)展[J].金屬加工(冷加工).2013(10).

[2]鄭明楊;王清超;錢慶鎮(zhèn).數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用.[J]科技傳播.2014（08）.

[3]曾智偉.基于Pro/E與MasterCAM塑料模具設(shè)計與加工.[J]價值工程.2013（05）.

李艷（1984年-），女，講師，主要從事機(jī)械設(shè)計理論教學(xué)與研究。