Pro_E在模具CAD_CAM中的应用及开发

维普资讯 http://www.cqvip.com 《电加工与模具）２００３年第４期　设计·研究　Ｐｒｏ／Ｅ在模具ＣＡＤ／ＣＡＭ中的应用及开发　周建华　（江南大学机械工程学院，江苏无锡２１４０６３）　摘要：阐述了Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ软件在产品造型设计、模具设计、模具数控加工中的应用，研究了　Ｐｒ０／Ｅ软件的二次开发方法。　关键词：模具；ＣＡＤ／ＣＡＭ；Ｐｒｏ／Ｅ；二次开发　三维设计软件正广泛应用于工业产品的设计和　度等）来实现工业产品的实体造型。Ｐｒｏ／Ｅ提供了　制造过程中。目前流行的大型设计应用软件（如　非常丰富的功能，能满足复杂实体造型的需求。　ＣＡＴＩＡ，ＵＧ，Ｐｒｏ／Ｅ）均能实现从产品的概念设计、　２　Ｐｒｏ／Ｍｏｌｄ模具设计流程　精确设计、模具分型、模具结构设计和模具数控加工　等一整套自动化功能，为美化工业产品的外观造型、　工业产品在完成实体造型后，必须通过其他方　提高产品的精度和质量、缩短产品的设计和加工周　法使其转化为实际产品。在这过程中通常都需要利　期提供了非常有效的手段。本文以美国参数技术公　用模具来进行（如金属板料利用冲压模具、压铸合金　司（ＰＴＣ公司）的３Ｄ设计软件Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ２０００ｉ　利用压铸模具、塑料产品利用注塑模具等）。因此，　为例，说明三维设计软件在模具ＣＡＤ／ＣＡＭ中的应　根据产品设计和加工出模具，是制造产品的关键。　用，以及如何对该软件进行二次开发以满足企业个　在没有这些大型设计软件以前，复杂曲面的模具型　性化设计的要求。　腔的设计和加工是非常困难的。如何根据产品的三　维实体模型，来生成模具的型腔，是Ｐｒｏ／Ｅ的Ｍｏｌｄ　１　Ｐｒｏ／Ｍｏｄｅｌ产品设计流程　模块的关键功能。．　用Ｐｒｏ／Ｅ进行产品的外观形状设计已被广大用　这一功能在Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　ｌ　Ｍｏｌｄ模块下，其主　户熟悉，在此只做简单的介绍。这一功能是在Ｐａｒｔ　Ｉ　要步骤是：先调入产品模型，选择（创建）分型面，再　Ｄｅｓｉｇｎ模块下，其方法主要有Ｅｘｔｒｕｄｅ（拉深）、Ｒｅ．　拆分模具型腔，最后进行开模检验。具体说明如下：　ｖｏｌｖｅ（旋转）、Ｓｗｅｅｐ（扫描）、Ｂｌｅｎｄ（混成）、Ｕｓｅ　Ｑｕｉｌｔ　（１）Ｍｏｌｄ　Ｍｏｄｅｌ：建立或调入产品模型（Ｒｅｆｅｒ．　（用曲面）、Ｖａｒ　Ｓｅｃ　Ｓｗｅｅｐ（变截面扫描）、Ｓｗｅｅｐ　ｅｎｃｅ　Ｍｏｄｅ１）和模具胚料模型（Ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ）。系统可　Ｂｌｅｎｄ（扫描混成）、Ｈｅｌｉｃａｌ　Ｓｗｅｅｐ（螺旋扫描）、Ｂｏｕｎｄ．　直接调入事先在Ｍｏｄｅｌ模块下创建的产品模型和模　ｕｒｉｅｓ（用边界）、Ｆｒｏｍ　Ｆｉｌｅ（从数据文件）等，再应用一　具胚料模型，也可直接在Ｍｏｌｄ模块下创建。　些其他的辅助功能（如倒圆、倒角、变化圆角、拔模斜　（２）Ｆｅａｔｕｒｅ：设计模具的浇注系统，包括Ｓｐｒｕｅ　（主流道）、Ｒｕｎｎｅｒ（分流道）、Ｇａｔｅ（浇口）等。　收稿日期：２００３—０２—２５　（３）Ｓｈｒｉｎｋａｇｅ：设置产品的收缩率Ｓ。系统可直　（１）在一定的条件下，激光功率的提高会导致　中国激光，１９９７，Ａ２４（６）　裂纹的增加。　［２］周昌炽，唐西南．激光熔覆合金和陶瓷复合涂层开裂的研究．　（２）激光扫描速度增加，会较大地影响材料表　２００１年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年　会论文集．北京：机械工业出版社，２００１　面的开裂程度。　［３］　Ｚｈｅｎｇ　Ｌｉａｎｇｇｕｉ，Ｚｈｏｕ　Ｊｉｌｉｅ．Ｔｈｅ　ｐｉｌｅ－ｕｐ　ｅｆｆｅｃｔ　ｄｕｒｉｎｇ　ＥＤＭ　ａｎｄ　ｉｔｓ　（３）提高工件材料的基体温度，对于减少或避　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ｃｒａｃｋｉｎｇ　ｂｅｈａ￣ｏｕｒｓ　ｏｆ　ｓｉｎｔｅｒｅｄ　ｃａｒｂｉｄｅｓ．　免裂纹是相当有效的。　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｇｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　９一ｔｈ　１ＳＥＭ，１９８９　［４］余宁。潘健生，等．激光加热过程中动态热冲击热变形耦合计　参考文献：　算的研究．２ｏｏ１年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种　加工学术年会论文集．北京：机械工业出版社，２００１　［１］吴新伟。曾晓雁，等．镍基碳化钨金属陶瓷熔覆层开裂性研究　３４一　维普资讯 http://www.cqvip.com 设计·研究　《电加工与模具１２００３年第４期　接将产品的所有尺寸乘以（１＋Ｓ）系数，或在不同的　３．１加工模型的建立【Ｍｒｇ　Ｍｏｄｅ１）　方向设置不同的收缩率Ｓ。这一功能对于形状复杂　在进行加工以前，必须首先读入已建立的加工　的塑料产品，在模具设计时可节约大量的计算时间。　模型（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　Ｍｏｄｅ１）（如：上述的模具型腔）和毛　（４）Ｐａｒｔｉｎｇ　Ｓｕｒｆ：根据产品设计模具的分型面。　胚模型（Ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ）。　系统提供了多种创建分型面的方法，可根据产品的　３．２加工环境参数的设置（Ｍｒｇ　Ｓｅｔｕｐ）　具体特征，由系统自动投影生成或采用创建曲面的　Ｍｆｇ　ＳｅｔｕｐＩＯｐｅｒａｔｉｏｎ包括加工工艺名称、加工　方法进行构建。但需注意的是，创建的分型面上不　机床的类型、加工基准坐标系、加工安全提刀面等。　能有“破孔”，否则系统无法实现自动分模，如有“破　（１）Ｗｏｒｋｃｅｌｌ：设置加工机床的类型及参数。用　孔”，必须用构建曲面的方法来修补。分型面的创建　户可根据具体需要选择加工机床的类型和机床轴　是系统进行模具设计的关键。　数，系统提供了多种控制类型的机床和２～５轴的加　（５）Ｍｏｌｄ　Ｖｏｌｕｍｅ：根据分型面将模具胚料分拆　工功能。用户还可自己添加所需的加工机床。　成多个模具型腔（包括侧向抽芯）。其中Ｍｏｌｄ　Ｖｏ１．　（２）Ｔｏｏｌｉｎｇ：设置加工所需刀具。用户可从系　ｕｍｅＩ　Ｓｐｌｉｔ　Ｉ　Ｔｗｏ　ＶｏｌｕｍｅｓＩ　Ａ１１　Ｗｒｋｐｃｓ是将整个胚料　统提供的刀具库中直接选取，也可自己设定，并添加　拆分成两块（主要进行侧向抽芯），而Ｍｏｌｄ　Ｖｏｌｕｍｅ１　到刀具库中。另外，用户还可通过ＣＥＬＬＳＥＴＵＰ菜　ＳｐｌｉｔＩ　Ｔｗｏ　Ｖｏｌｕｍｅｓｌ　Ｍｏｌｄ　Ｖｏｌｕｍｅ是将某一个型腔　单中的Ｔｏｏｌｉｎｇ选项来设定刀具库的刀具信息。　再进行拆分（主要完成模具的整体分型）。　（３）Ｍａｔｈ　Ｃｓｙｓ：用来设定加工时加工基准坐标　（６）Ｍｏｌｄ　Ｃｏｍｐ：将Ｍｏｌｄ　Ｖｏｌｕｍｅ（模具体积）精　系。　确地转换成模具的实际型腔。　（４）Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ　ｆ　Ｓｅｑ　Ｓｅｔｕｐ：用户可在此项菜单　（７）Ｍｏｌｄ　Ｃｈｅｃｋ：用来检验上面的设计（如：分　下的Ｔｏｏｌ、Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ、Ｒｅｔｒａｃｔ、Ｓｕｒｆａｃｅｓ选项来选择　型面、拔模斜度、产品厚度等）是否合理。　刀具参数、加工工艺参数、退刀平面和加工对象等。　（８）Ｍｏｌｄ　Ｏｐｅｎｉｎｇ：用上面的设计结果来进行　３．３加工方式的设定（Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）　计算机模拟开模，以检测设计结果是否正确。　Ｐｒ０／Ｅ系统提供了多种加工方式，可满足各种　（９）Ｍｏｌｄｉｎｇ：根据上面的设计生成实际的产品　情况下的加工需求。具体的加工方式有：　模型。　（１）Ｖｏｌｕｍｅ：实体加工（型腔加工）。系统按设　完成上面的各项工作以后，只要执行保存命令　定的刀具参数和加工参数，以等高分层（Ｓｌｉｃｅ）的方　（ＦｉｌｅＩＳａｖｅ），即可将分型面、模具型腔、产品模型独　式产生加工路径。主要用于切除量大的粗加工。　立保存，以便后面数控加工模具型腔时使用。　（２）Ｌｏｃａｌ　Ｍｉｌｌ：清根加工。主要用于清除已完　３　Ｐｒｏ／ＮＣ数控加工设计流程　成的ＪＪｎ－ｒ实体中未被清除的角落余料和接刀痕迹。　加工时要求用较小的刀具，配合适当的加工参数来　工业产品经过产品造型和模具分型设计后，要　进行。清根加工可分为两种类型：Ｐｒｅｙ　ＮＣ　Ｓｅｑ（紧　生产出合格的产品，还必须精确地加工出模具的型　跟上一次加工工序）和Ｃｏｒｎｅｒ　Ｅｄｇｅｓ（直接指定加工　腔。而现代产品在外观设计上为了增加美学效果，　区域）。　往往设计为复杂的曲面。这种复杂的曲面如采用传　（３）Ｃｏｎｖｅｎｔｌ　Ｓｒｆ：截面线法曲面加工。系统会　统的加工手段，很难实现精确加工。因此。　／　以截面的方式产生相同方向的切削路径，沿着曲面　ＣＡＭ一体化已成为现代产品设计必不可少的手段。　的几何形状作切削加工，并避开曲面上的岛屿区域，　Ｐｒｏ／Ｅ系统就可非常方便地实现这一功能。　进行曲面加工。具有残留高度分布均匀，加工效率　系统的数控加工功能在Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｉ　Ｎｃ　Ａｓ．　高的特点。　ｓｅｍｂｌｙ模块下，它可实现多轴的Ｌａｔｈｅ（车削）、Ｍｉｌｌ　（４）Ｃｏｎｔｏｕｒ　Ｓｒｆ：参数线法曲面加工。主要用　（铣削）、Ｍｉｌｌ　ｕｍ（铣车结合）、ＥＤＭ（电火花加工），　于复杂曲面的加工。系统可根据曲面的变化情况，　可完成从产品和毛胚模型的调入、加工环境的设置　选择合适的加工路径，使生成的刀具轨迹更加逼近　（加工机床设置、加工刀具设置）、定义数控加工工　于曲面的几何形状。参数线法曲面加工是多坐标数　序、生成刀位文件、后置处理、ＮＣ代码、驱动机床加　控加工中生成刀具轨迹的主要方法。　工等一整套工作。具体流程如下。　（５）Ｆａｃｅ：平面加工。主要用于大平面或平面　３５—　维普资讯 http://www.cqvip.com 《电加工与模具））２００３年第４期　度要求较高的平面加工，通常采用盘铣刀或大直径　的端铣刀配以适当的加工参数进行加工。　（６）Ｐｒｏｆｉｌｅ：轮廓加工。主要针对垂直及倾斜度　设计·研究　数，可直接通过ＭＡＣＨＩＮＩＮＧ　ｌ　ＮＣ　ＳＥＱＵＥＮＣＥ　ｅｑ　ＳＳｅｔｕｐ菜单项，对已设定的参数进行修改。　不大的几何曲面，配合适当的刀具和加工参数，采用　等高方式沿着几何曲面分层加工。主要用于零件外　轮廓的精加工。　’　（７）Ｐｏｃｋｅｔｉｎｇ：凹槽加工。凹槽底面的加工轨　４　Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ的二次开发　现在的ＣＡＤ／ＣＡＭ软件，都是大型通用软件，　用通用软件设计所需要的产品模型有时并不实用。　开发适合本单位产品的应用程序，无疑会提高设计　效率。尤其象模具产品，标准通用件所占比例较大，　对软件进行二次开发显得尤其重要。下面简单介绍　Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ二次开发常用的方法：　（１）基于Ｐｒｏ／，１’ＯｏＬＫＩＴ的二次开发　迹是Ｖｏｌｕｍｅ　Ｍｉｌｌｉｎｇ精加工轨迹，凹槽四周的加工　轨迹是Ｐｒｏｆｉｌｅ　Ｍｉｌｌｉｎｇ的刀具加工轨迹。这种加工　方式主要用于模具型腔的精加工。　（８）Ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ：是使用成形刀具沿着设定的刀　具路径对特别的沟槽或外型进行加工。　（９）Ｈｏｌｅｍａｋｉｎｇ：孔加工。可完成Ｄｒｉｌｌ（钻孔）、　Ｆａｃｅ（盲孔）、Ｂｏｒｅ（扩镗孔）、Ｃｏｕｎｔｅｒｓｉｎｋ（铣沉头　Ｐｒｏ／ＴＯ０ＬＫＩＴ是Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ软件系统自带　的二次开发模块，它封装了许多针对Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ　底层资源调用的库函数与头文件，借助第三方编译　环境（如：Ｃ语言、ＶＣ一语言）进行调试。　孔）、Ｔａｐ（攻丝）、Ｒｅａｍ（铰孔）、Ｃｕｓｔｏｍ（自定义孔）的　加工。　使用Ｐｒｏ／ｒＯｏＬＫＩＴ开发应用程序是进行　Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ二次开发的最根本的方法，这种方法　通常包含三个步骤：编写源程序（包括：菜单资源文　件、窗口资源文件、对话框资源文件），Ｐｒｏ／，１’ＯｏＬＫ—　（１０）Ｔｈｒｅａｄ：螺纹加工。采用螺纹铣刀，配合　适当的加工参数，可进行内外螺纹的加工。　（１１）Ｅｎｇｒａｖｉｎｇ：雕刻加工。主要用于加工以　Ｇｒｏｏｖｅ　Ｆｅａｔｕｒｅ方式建立的几何图形符号。　（１２）Ｐｌｕｎｇｅ：插削加工。利用插削加工的方式　去除材料，适合于模具型腔的粗加工。　ＩＴ应用程序的核心是：ｕｓｅｒ．ｉｎｉｔｉａｌｉｚｅ（）和ｔｌｓｅｒ—ｔｅｒｍｉ—　ｎａｔｅ（）两个函数；生成可执行文件；可执行文件在　Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ中注册并运行。　（２）基于Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　Ｇａｔｅｗａｙ的二次开发　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　Ｇａｔｅｗａｙ是ＲＡＮＤ公司开发的针　３．４显示走刀轨迹和加工仿真　在完成加工参数和刀具参数的设置后，系统可　实时显示走刀轨迹，并提供加工仿真功能，以进行动　态干涉检查。这一功能在系统的ＮＣ　ＳＥＱＵＥＮＣＥ　　ｌ对Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ软件的二次开发工具，可直接利用　Ｖｉｓｕａｌ　Ｂａｓｉｃ对Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ进行二次开发。　Ｐｌａｙ　Ｐａｔｈ　ｌ　Ｓｃｒｅｅｎ　Ｐｌａｙ和ＮＣ　Ｃｈｅｃｋ菜单选项下。　３．５　生成加工工序、进行后置处理、产生ＮＣ程序　应用Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　Ｇａｔｅｗａｙ可自动实现Ｐｒｏ／Ｅｎ—　ｇｉｎｅｅｒ任务、创建用户界面、完全实现自动设计任　务，并可把任何支持ＡｃｔｉｖｅＸ的应用程序和Ｐｒｏ／Ｅｎ—　ｇｉｎｅｅｒ建立直接联系。可利用Ｖｉｓｕａｌ　Ｂａｓｉｃ，使Ｍｉ—　ｃｒｏｓｏｆｔ　Ｏｆｆｉｃｅ产品和Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ对象之间进行数　据交换。高版本的Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　Ｇａｔｅｗａｙ可访问　Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ底层的大部分常用资源。　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　Ｇａｔｅｗａｙ软件可从ＲＡＮＤ公司购　买，或从其公司网站下载，但必须向ＲＡＮＤ公司购　生成加工工序是利用ＮＣ　ＳＥＱＵＥＮＣＥ　ｌ　Ｄｏｎｅ　Ｓｅｑ菜单选项，进行后置处理是利用ＣＬ　Ｄａｔａｌ　Ｏｕｔ．　ｐｕｔｌ　ＮＣ　Ｓｅｑｕｅｎｃｅ菜单选项，然后选择ＣＬ　Ｄａｔａ　ｌ　Ｏｕｔｐｕｔｌ　ＮＣ　Ｓｅｑｕｅｎｃｅ　ｌ　ＰＡＴＨ　ｌ　Ｆｉｌｅ选项，再选取　ＭＣＤ　Ｆｉｌｅｌ　Ｄｏｎｅ选项，系统提示保存（Ｓａｖｅ　Ａｓ）刀位　文件名称，即可保存加工对象的刀位文件。接着系　统显示ＰＰ　ＯＰＴＩＯＮＳ菜单，单击Ｄｏｎｅ，系统显示ＰＰ　Ｌｉｓｔ菜单，选择相应的机床数控系统的后置处理器，　系统自动进行后置处理，并且生成与刀位文件同名　的ＮＣ加工程序，其后缀为＊·ＴＡＰ。用户可利用记　事本直接打开ＮＣ程序文件，并可进行编辑修改。　生成的ＮＣ加工程序可通过专用的数控机床通　买许可证文件。这种方法对那些不熟悉Ｃ语言的　用户，是一种非常有效的方法。　５　结束语　Ｐｒｏ／Ｅ系统全方位地提供了从产品概念设计、　精确设计、模具设计到模具型腔数控加工一整套功　能，极大地缩短了产品开发的周期，提高了产品的竞　争力。　信软件直接传给数控机床，驱动机床进行加工。　３．６修改加工参数　在数控编程过程中，如想修改已设定的加工参　３６一