基于Pro/E的汽车音响控制面板模具设计及仿真加工

李艳

湄洲湾职业技术学院机械工程系

基于Pro/E的汽车音响控制面板模具设计及仿真加工

李艳

湄洲湾职业技术学院机械工程系

人们物质及精神生活要求的不断提高，带动了各个行业的快速发展，汽车行业就是其中非常重要的一类，在满足原有驾驶要求的同时，现代汽车融入了更多的娱乐元素，使人们的出行更加的舒适，车载音响就是其中非常重要的部分。而随着我国模具设计加工行业多年来的稳步发展，使得汽车音响控制面板均采用注塑模具成型的方法进行生产加工，在正式投入生产前通常要进行模具设计及相应的数控加工设计，从而更好的完成相应的设计与加工。本文主要介绍了基于Pro/Engineer的汽车音响控制面板模具设计过程，并对相应的数控加工进行了简单阐述。

Pro/Engineer；汽车音响控制面板；模具设计；数控加工

我国当今的模具设计加工工作中，各种模型设计软件得到了非常普遍的使用，Pro/E是我国模具设计行业中使用最为广泛的软件之一，Pro/E是美国PTC公司于1989年开发的3D实体模型设计系统，其采用的是参数化设计的、基于特征的实体模型化系统，它是建立在统一基层的数据库上，不像一些传统的CAD/CAM系统建立在多个数据库上，因此，在对模具模型进行修改时，都会准确的反应在所建立的三维模型上面，使得所设计的产品准确性更高，质量更优；其在三维模型设计、工业设计等领域均发挥着十分重要的作用，并推动三维建模进入了新的时期，本文中的汽车音响控制面板注塑模具设计就是在Pro/E软件基础上进行具体设计操作的，该设计系统可以快速准确的设计出汽车音响控制面板的具体形式，且可视度高，直观性好。与此同时，生成加工程序，从而实现加工目的及数控技术的应用，提高了模具加工的精度与效率。Pro/E设计软件与数控加工技术的结合使用，使得汽车音响控制面板整个设计及加工过程变得更为高效、准确、经济。

一、汽车音响控制面板制品实体造型

由于现代汽车音响的功能较多，相应的操作按键等也较多，而音响面板覆盖于具体的操作键外部，这就给汽车音响控制面板的设计及成型加工带来了一定的难度，如图1所示为本文所要设计加工的汽车音响控制面板。汽车音响控制面板不仅要满足相应的使用要求，同时还要具备一定的美观性及加工高精度的要求。

图1 实际汽车音响控制面板展示图

本文中的汽车音响控制面板模具设计主要采用Pro/E三维模具设计软件来完成，通过相应的操作命令，如创建拉伸、抽壳、倒圆角等等，来完成实体零件模型及注塑模具的建立。

二、模具结构特征及零件成型工艺性分析

汽车音响控制面板上有较多的按键孔及固定孔，还有较小的插孔等等，同时汽车音响控制面板暴露在外，还要求其光滑度以及美观性，针对这些要求选择ABS做为模具成型材料十分的合适。ABS是目前产量最大、应用最广的工程塑料，其具有突出的力学性能及一定的化学稳定性和良好的介电性能，并具有较好的尺寸稳定性，易于成型和机械加工，成型塑件表面有较好的光泽，且具备良好的流动性，表面光滑，易涂装，综合性能强大，因此选用ABS做为本次设计的材料。

在本例模具结构中设置潜伏式浇口，采用两点进浇的方式，降低熔料在模腔内流动的距离，从而有利于成型；固定柱采用顶管脱膜；顶出方式为推杆推模；侧孔使用分型抽芯机构侧抽，而内腔采用了斜顶杆侧抽；最后使用水冷来完成整个模型冷却。

三、基于Pro/E的汽车音响控制面板模具设计

采用Pro/E模型设计软件完成相应的模具设计任务，具体应用Pro/E中的Pro/MOLDESIGN模块进行设计，其设计流程为：

（1）首先打开Pro/E三维设计软件，建立以(mb．m fg)文件名的新的模具设计文件，进入模具设计模式以展开后续工作。

（2）建立模具模型，以工件为参考零件，在装配设计中选择缺省装配的方式，将参照模型按默认放置，完成参考零件的装配。

（3）使用控制层图标，实现对参考模型基准面的遮挡，进而实现简化图面的目的。

（4）建立毛坯模型，通过手绘或自动设置参数等形式，设计完成具体的工件体积块的创建。

（5）设置模具模型的收缩率，选择按尺寸收缩，将全部尺寸均按照S=1+α公式进行设定，完成所设计模块的收缩率设置。

（6）通过以上的铺垫，进入模具体积块创建阶段，定义体积块和分型面用以将模具分割成单独的元件。可通过球形拉料杆体积块、内侧抽体积块等形式，完成相应体积块的创建，并完成整体模具体积块的生成。

（7）设计模具分型面，分型面设计在分模过程中起着十分重要的作用，它是决定模具结构形式的一个重要因素。在汽车音响控制面板模具设计中，其设计步骤如下：a.新建分型面→创建曲面复制→制件所有外表面→填充外表面上的所有孔；b.底部重合处拉伸曲面→平整曲面；c.完成拉伸曲面和复制曲面的合并，生成分型面。

（8）拆模设计中，要对模具体积块进行相应的分割，在创建模具元件中选取所有体积块，完成提取模具的凹、凸模，即模具型腔、型芯，如图2、图3所示，从而将体积块抽取成新的模具元件。

图2 模具凹模效果图

图3 模具凸模效果图

（9）进行相应的拆模设计之后，就要进行具体的开模仿真，定义开模步骤。通常可先隐藏参考零件、毛坯及分型面，选取开模方向，输入开模距离，完成开模动作。

（10）全部的模具设计完成后，还要进行注塑模具的三维总装配设计，在设计中要确定合适的模架类型以及模板尺寸，将型芯和型腔均装进模架，并设置浇注系统、冷却系统、抽芯滑块装置和顶出系统等等。

四、模具仿真数控加工

数控加工技术主要通过计算机来编写生成数字程序，然后通过计算机这个载体，将程序功效发挥出来，实现对零件模型的真实加工，这种技术使得零件加工精密度更高，生产速度更快，这就更符合现代生产需求。依照实际的加工情况，最大限度的发挥Pro/E三维设计软件的强大模具设计制造作用，将各种加工形式进行有效的结合，就可以较好的完成各种复杂的零件加工。

Pro/E系统将设计模型信息体现到加工中，利用其中的Pro/NC模块，生成的文件包括：刀位数据文件、刀具清单、操作报告、中间模型、机床控制文件。可通过NC-Check对生成的刀具轨迹进行检查，若刀具轨迹符合要求，则可使用NC-Post对其进行后处理，以便生成数控加工代码，为数控机床提供加工程序。

对其完成的模具模型，具体加工操作的设置有操作环境参数设置，包括机床设备、加工坐标系等，以及加工工具参数设置，比如机床参数、加工刀具设置及夹具设置等。模具的数控加工实际上就是生成一系列NC序列的集合，创建NC序列的最后一步是产生刀具路径文件。刀具路径文件包含加工零件所必需的指令，但不能用于控制数控机床实现加工。将刀具路径文件进行处理，使其成为特定加工机床所能识别的信息，就必须将CL数据文件转换成机床控制器数据文件，以便将其传输到机床控制器，驱动机床加工出所需的零件。

结论：

综上所述，本文中以汽车音响控制面板的设计为具体的操作实例，通过运用Pro/E进行实体建模，并运用Pro/E中的Pro/NC模块实现了整个模型的仿真数控加工。

Pro/E中的Pro/MOLDESIGN模块提供了非常方便实用的三维环境下的模具设计与分析工具。利用这些工具，可以在创建的三维造型情况下建立模具装配模型、设计分型面、浇注系统及冷却系统等等，生成模具成型零件的三维造型，从而完成模具核心部分的设计工作，使模具设计更为合理、准确，且能避免设计中不必要的重复劳动。利用系统外挂的模架设计专家系统或者装配模块，可以进行模具的模架设计和总装配，还可使用工程图模块生成二维工程图纸。利用Pro/E中的Pro/NC模块，生成数控加工的程序，仿真数控加工的全过程。并使用数控模块形成刀轨信息，经处理后形成相应的数控加工程序，提高了模具加工的成功率；这些先进技术的使用提高了生产效率，增加了汽车生产企业的市场竞争力。

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李艳（1984年-），女，讲师，主要从事机械设计理论教学与研究。