浅析Pro/E 软件在高分子材料中的应用

2014-12-15朱铁峰ZHUTiefeng

价值工程 2014年35期

朱铁峰ZHU Tie-feng

（吉林广播电视大学，长春 130022）

（Jilin Radio and TV University，Changchun 130022，China）

0 引言

第一个提出参数化设计概念的正是Pro/E，它不仅采用了单一数据库来解决特征的相关性问题，而且还采用模块化方式，用户不必安装所有模块，只需根据实际需要进行选择性安装。正因为Pro/E 的基于特征方式，所以它能够将设计过程至生产过程集成到一起，实现了并行工程设计。另外，Pro/E 采用的模块方式，可以实现分别进行草图绘制、装配设计、零件制作、钣金设计、加工处理等操作，进而保证了用户可以按照自己的实际需要进行选择性使用。

1 Pro/E 软件在高分子材料加工中的应用

学生在自行设计塑料成型工艺和仿真成型加工实验准备阶段，使用Pro/E 及其塑料顾问设计塑料袋提手和相关模具，使用计算机模拟冷流道注射模具浇注系统、温度调节系统和定出系统对产品的内部聚合物分子取向进行工艺分析。对于塑料在成型过程中容易出现的主要问题，可以通过计算机模拟填充和实际成型系统进行相关预测。在成型过程中，经常出现的问题较多，一般来讲主要是气泡问题、熔接痕的位置问题，压力和温度的分布是否合理，成品的填充质量问题等。

2 Pro/E 复合材料的建模流程

Pro/Composite 是Pro/ENGINEER 的符合材料设计专用模块。通过利用该模块，能够提高创建复合材料的各个网层材料的真实性，对复合材料零件的各个层板的物理属性和几何属性进行非常近似的模拟，这样就可以在很大程度上提高复合材料真实建模的模拟效果。在Pro/E 软件中，通常把Pro/E 模型中的曲面作为复合零件设计的起点，在创建符合材料零件的过程中，最关键的一步是要合理的参照一个含有曲面的零件，并以此零件的曲面作为基面进行设计。

Pro/Composite 复合材料结构设计流程如下步骤：

①创建基面参考零件。一般来说，弧形面是基面，而两端得矩形曲面属于卷边曲面，和基面交截的锥形曲面是凸缘曲面，基面上的圆形曲线用来创建芯特征。②新建零件，将子类型复合，选取已创建好的文件作参照，从小窗口选取弧形曲面作基面（若零件中仅一个曲面则无须选取），进入复合材料设计环境。③从菜单管理器，零件→设置→材料→复合，添加新材料名称，修改参数。④定义卷边和凸缘。⑤定义网层：有3 种命令——芯（Core）、褶（ply）、预定格式（pre-form）。⑥实体化：从菜单管理器，零件→特征→创建→复合→实体化。⑦抽取芯零件。⑧修改特征→修改和查看工序→复合零件的横截面→连接（attach）功能→工程图。

3 基于Pro/E 系统的塑料模具材料库的研究

塑料模具材料库可以整合大多数塑料和塑料模具钢的基本信息，其中最主要的是塑料材料的化学性能、物理性能和力学性能。在材料库的构建过程中，要综合考虑不同设计者的多层次信息需求，以建立相对合理的信息数据框架，提高数据之间的交互衔接顺畅度。这样设计者可以对数据库中不同材料属性的相互比较，实现科学精确的选取材料。

Pro/TOOLKIT 是Pro/E 软件系统提供的用户化开发工具箱，也就是API，运用Pro/TOOLKIT 中提供的函数对Pro/E 进行二次开发，能够实现与Pro/E 的无缝对接。Pro/TOOLKIT 支持在Windows2000/NT/XP 等操作系统中使用C 和C++语言进行程序设计，应用VB 或VC++作为编辑器和连接器，生成dll 文件或exe 可执行文件来实现程序的设计、调试、编译和连接。Pro/TOOLKIT 中的External ToolDatabase Access 部分可以实现对外部数据库的导入及对其特定字的定义和查询。在建立塑料模具材料库过程中，可以使用外部建库，在外部建模之后就将其导入连接。设计时经常要对设计材料库进行添加、记忆和修改，Pro/TOOLKIT 函数中的（TextArea）具有数据补充修改功能，在设计过程中，技术人员可以通过该功能实现对材料库相关数据的补充、完善和修改。

4 基于Pro/E 的橡胶护套模具设计与制造

4.1 模具的设计 Pro/E 橡胶模具在实际设计过程中，其基本的流程如下：首先是在Pro/E 建模环境下，建立橡胶制件的三维模型，并根据标准确定合适的分模平面，利用运算与裁减实体等技术，使得模具的上下模可以准确生成，然后利用橡胶制件生成模具的芯铁，在此基础上就可以顺利完成辅助结构的设计。总体上来说，模具的设计过程中，要注意以下几个要点：①科学创建橡胶制件的三维模型；②完成上下模结构设计；③完成芯铁结构设计；④其他结构设计。

4.2 模具材料的选择由于型腔上下模在实际过程中，需要被切削的最很大，因而对其表面的质量有着相对较高的要求。在材料的选取使用上，要求材料的硬度控制在30-50HRC 之间，并且还要具备一定的任性和良好的延展性。具备上述性能是材料能够实现顺利切削的基础。模具材料，还要具备一定的抗腐蚀性，以保证塑件在生产过程中，表面的质量达到要求。

4.3 模具制造在这个环节，主要的工作步骤是对上模型腔下模型腔和芯铁进行加工，在完成模具的后，按照设计的模型为基础，进入Pro/E 后处理模块进行数控编程。在模具中的大部分零件，大部分可以使用数控铣加工制作，这种技术总体上看，能够满足大部分零件的数控铣削要求。由于上述设计的模具具有上下模型腔，在实际零件的加工制作环节，必须要高标准要求零件表面的质量。因此，在这个过程中，需要首先使用数控铣对相关模具零件进行粗加工，然后，在粗加工之后，就可以使用高速铣或模具雕铣机开始对零件进行高速铣削精加工，这一步提高模具零件的加工精度，通过精度加工，可以大大提高零件的质量。对于芯铁来说，因为其对表面的质量没有很高的要求，因此使用基本的数控铣即可对其进行加工，并达到其质量标准要求。

4.4 采用Pro/E 软件进行设计的优点使用Pro/E 软件进行设计，可以大大节约在建立制件三维模型过程中的其他工作步骤，而仅需要样件或产品的图纸就可以。同时，基于Pro/E 软件的优秀设计能力和完善的功能，可以在设计过程中，不断调整和完善模具的相关参数，使之更加科学合理，这样就提高了模具设计的便捷性，节约了设计时间。此外，使用Pro/E 软件设计的模具三维模型，在模拟演示材料按数控刀轨数据被去除时具有很好的效果，并能够自动迅速的生成数控代码，从而减少编程技术人员的工作量，并在很大程度上提高了程序的准确性和严谨性，较少失误发生，提高整体的设计效率。