仿真基于Pro/E模具设计和仿真加工科技

摘 要：
通过模具设计与仿真加工实例，阐明了Pro/E结合MasterCAM进行模具设计与数控加工仿真的方法和技术优势，利用Pro/E进行零件的快速三维造型及模具设计，并导入MasterCAM进行数控加工仿真。该方法有效缩短模具设计及制造周期，降低了开发成本，提高了加工效率。
关键词：模具设计；仿真加工；Pro/E；MasterCAM
16723198（2013）10016701
1 引言
目前，随着计算机技术、CAD/CAM技术的迅猛发展，基于设计人员自身经验的二维模具设计与加工方式越来越难以适应现代化生产和集成化技术的要求，一些先进CAD/CAM软件不断应用到机械制造业的产品设计和制造过程中，其中Pro/E因其强大的参数化设计功能、强大的实体造型及曲面造型功能、逐渐成为模具设计的主流CAD软件之一，但在CAM领域，由于Pro/E编程参数设置比较繁琐、程序编制流程长，所以在实际应用相对较少。而MasterCAM在制造方面恰恰能有效地弥补这些不足，M

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asterCAM软件优越的二维、三维加工功能使模具设计人员设计的复杂产品零件更容易实现，加工思路具体，刀具设置更加人性化以及与其他软件数据转换简单明了，另外其优秀的程序后处理功能能够生成适合当今流行的大部分数控机床的数控程序，具有易于上手、可靠性高、实用性好等特点。因此，采用Pro/E进行快速的零件三维造型设计及模具设计，并导入MasterCAM进行数控加工仿真并生成数控加工程序，可使模具设计与制造一体化，从而提高模具质量，缩短开发设计与制造周期，为企业提供一种新的CAD/CAM综合方案。现以肥皂盒盖的模具实例形式，阐述Pro/E和MasterCAM软件两者相结合在模具设计及仿真加工的应用。

2 基于Pro/E的模具设计流程

2.1 使用Pro/E进行零件的三维实体造型

利用Pro/E 5.0强大的参数化设计功能、强大的实体造型及曲面造型功能进行三维实体设计，最终生成肥皂盒盖的薄壳实体（如图1）。建模过程如下：（1）根据零件图绘制二维草绘设计图；（2）运用拉伸、旋转、抽壳、倒圆角等命令创建基础实体特征；（3）运用扫描切割、边界混合、实体化等功能修改基础特征。

2.2 加载模具参考模型

在Pro/E

5.0新建模具模型→装配→参照模型便可载入将要依据其进行模具设计的三维实体造型。

2.3 对模具参考模型进行检测分析

为了验证模具零件三维设计的正确性，需利用Pro/E 5.0的分析功能对参考模型进行厚度和拔模等检测，以判断这些实体特征是否符合设计及工艺要求，如果不符合，应进行必要的修改。

2.4 设置收缩率

为了补偿铸件体积收缩的偏差，模具设计人员通过设置适当的收缩率来放大参考模型，以便获得正确的尺寸。此处，肥皂盒盖参考模型的收缩率设置为0.005。

2.5 创建毛坯工件

毛坯工件是用于产生公模仁及母模仁的毛坯。

2.6 创建分型面

通过特征→型腔组件→侧面影像，生成侧面影像曲线，再利用该曲线创建分型面。

2.7 创建模具体积块

利用刚创建的分型面，将工件分割成两个模具体积块，完成公模、母模体积块的创建。

2.8 抽取模具元件

体积块本身是没有质量的三维封闭曲面，通过此功能将体积块变成实体零件。

2.9 铸模仿真

利用铸模浇注模拟产生浇注件，模具设计人员可对此浇注件与参照模型是否一致判断设计的模具型腔及各模具元件是否正确。

2.10 开模仿真

通过模具进料孔设置，实现模具开模步骤的静态仿真，可观看模具装配爆炸视图（如图）。

3 CAD/CAM数据转换

将上述Pro/E 5.0环境下创建生成的模具元件（包括肥皂盒模具的公模和母模），通过接口转换为IGES格式文件并输出，即可实现模具元件的在Pro/E与MasterCAM之间的数据转换。

4 基于MasterCAM的模具数控仿真加工

4.1 MasterCAM加工工艺路线设置

分析模具型芯外形特点，利用MasterCAM X3对加工工艺路线设置如下：（1）粗加工公模，选用曲面粗加工挖槽；（2）半精加工型芯面，选用曲面精加工平行铣削；（3）精加工分型面，选用挖槽（边界再加工）；（4）精加工止口面，选用外形铣削（2D）；精加工型芯面，选用曲面精加工平行铣削。

4.2 MasterCAM数控仿真加工

设置好刀具加工路径后，利用MasterCAM X3的verify刀具验证模块对刀具轨迹进行验证和数控仿真加工，模拟肥皂盒模具的实体加工过程，模拟过程如图。通过模拟加工，可以检测参数设置是否合理，加工过程是否存在干涩、设备的运行动作是否正确、实际零件是否符合加工设计要求。

4.3 后处理生成NC代码

利用MasterCAM系统的Post后处理功能，自动生成加工此模具的NC代码代码，就可在数控机床上直接进行模具加工了。
5 结语
在模具设计及制造的过程中，利用Pro/E可以方便快捷地进行三维实体造型设计，并创建模具分型面，生成模具成型零件实体图。从Pro/E中提取加工信息转换到MasterCAM中，采用MasterCAM迅速自动生成数控代码。基于Pro/E与MasterCAM的模具CAD/CAM模式有效地缩短模具设计及制造周期，降低了开发成本，提高了加工效率，具有明显的经济和社会效益。
参考文献
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