基于PRO/E汽车驱动盘模具CAD/CAM

张晓光

（辽宁工业大学 机械工程与自动化学院，锦州 121001）

1 概述

驱动盘对汽车来说是非常重要的，驱动盘是给汽车传递动力的，所以驱动盘要求的精度是非常高[1]的。在工厂加工用熔模铸造的方法来铸件，这样对于工件来说精度可以达到很高，然后用机床对工件重要部位进行进一步的加工。本文设计的零件对于驱动盘上、下两块平行板的平行度要求很高，并且槽和外圆柱面的表面粗糙度要求很高，主要目的是为了定位，确保在总装过程中的装配尺寸，所以要求在加工过程中要保证其重要尺寸的精度。

常用的模具设计CAD/CAM软件有PRO/E，CAXA，UG，MASTERCAM等，本文主要利用PRO/E进行模具三维实体设计，然后利用数控加工软件MASTERCAM软件完成驱动盘模具的数控加工仿真以及数控代码的生成，最后利用软件接口在CAXA软件中完成二维模具装配图的绘制。

2 实体造型

Pro/E是一个全方位的三维设计开发软件，其中包括实体创建模型模块、零件装配模块、模具设计模块和数控加工模块等功能，并且它具有单一数据库，各个模块之间的数据可以再生，它采用了参数化设计，设计人员使用起来非常方便[2]。

2.1 创建实体注意问题

在零件设计模块中，绘制零件时应注意一下四点。

1）在绘制草图时，圆画在坐标系中心，其他图形尽量画在第一象限，否则会出现坐标系的约束尺寸，给尺寸驱动带来困难。尺寸最好一起驱动，防止视图混乱。

2）在使用拉伸和旋转这些最基本的命令时，一定要注意它们的先后顺序，否则会出现后面的造型将前面的造型破坏的情况出现。

3）在造型实体前最好有一个造型的大致思路，尽量用最少、最简单的命令完成造型，思路一定要清晰。

2.2 创建过程

通过以上分析利用三维软件Pro/E对其造型过程如下。

1）新建零件文件

单击“新建”按钮打开“新建”对话框，输入零件名称“驱动盘”。

2）创建拉伸实体特征

（1）基本体的创建：通过拉伸和旋转命令完成驱动盘基本体的创建；

（2）绘制下板：由于上下板不在一个平面，需要建立平面，点击平面按钮，以上板的下表面为基准，在80.59处建立于下表面平行的平面DTM1，在基准面上创建拉伸实体，零件上下板的厚度比较小，要求的精度高，形状复杂，在造型中出现的主要问题是上下板连接处的肋板，肋板与上下板的连接处的衔接经常出现问题。在此可以采用简单的拉伸命令对该部分进行造型，但是经过细审图纸的尺寸，发现肋板与上板的连接处不能拉伸，形状与图纸完全不一样，最终利用合并曲面的命令完成了造型，如图1所示。

图1 零件最终模型

3 模具设计

模具是一种高生产效率的工艺装备。在工业生产中应用模具，能够成批生产，节约原材料，稳定制件质量[3]。模具在现代工业生产中的作用很大，生产效率高，可以实现制品或零件的高速度大量生产；可实现少切削、无切削加工；操作工艺简单，利用模具生产制品时，不需要操作者较高的技艺水平[4]。

3.1 模具分型过程

驱动盘是精铸零件，采用熔模铸造。驱动盘有左右之分，本设计驱动盘零件是左侧驱动盘，它的形状不对称，内孔和内槽在开模的时候很难开出来。初步开模方案是分为上下两个模块，有孔的地方加芯子，这种方案实施起来出现了很多问题，需要分成小滑块，有的地方还不能开模。经过更正后开模为上、中、下开模，加上芯子一共分成4部分，这样芯子也少了，干涉消失。利用Pro/E软件进行模具分型如下。

1)第一分型面的选取很重要，我选择上分型面，这个分型面很复杂，需要复制，合并等命令，利用拉伸创建第二个分型面。

2)开模的难点在于，内部小滑块的第一分型面一定要三面封闭，分模面不能有缝隙，最后的一个分型面把中间的模再次分开，这样在开模的时候没有干扰。

3)模拟开模过程，模具开模结束，最后结果如图2所示。

图2 模拟结果

3.2 分模过程注意要点

1）选面复制问题。在建立分型面过程中，首先需要选择开模时需要的实体表面，并对其复制以生成曲面，但是传统的选面方法就是一边按着ctrl键，一边用鼠标选面，这种方法对于简单规则的几何体可以较为顺利的实现，但是对于复杂表面，如果还是利用传统的方法，很容易出现选重面、误选线等现象，出现这些现象之后只能放弃本次选面，从头再来，很是繁琐。在设计过程中所采用的方法就是全选面，无论在任何一次建立分型面的时候均把所有的实体表面复制，然后再与建立的分型面进行合并，这样虽然表面多选了，但是经过正确的合并之后，一般都会把多余复制的表面去除，同样也能达到预期的目的，而且全选面的方法很简单：先点选任意一面然后按住shift选择其它任意一面，这时会发现实体表面除了第二次选择的面没有选上之外，其它的表面均已选上，最后再用ctrl选上剩余的那个表面即可。这种方法不仅仅能减少设计的时间，主要能避免漏选和错选线的现象。

2）分型面合并失败。在分型面合并的时候容易出现构造的分型面很难与复制面进行合并，所以要保证避免三条常犯的错误，（1）要保证构造的分型面要完全切割块；（2）要保证构造出来的分型面与复制的表面之间不应该有空隙；（3）保证复制面的完整。

3.3 模具二维装配图

根据三维软件Pro/E进行开模，然后利用二维软件CAXA进行二维装配图的绘制，考虑到连接件的结构，增加顶出装置，整体模具设计夹紧装置、浇注系统、定位装置等，绘制二维结构图形如图3所示。

图3 模拟开模过程图形

4 数控加工仿真

数控技术现在已经成为制造业不可缺少的技术，是现代制造业发展的必然趋势，它是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，集传统的机械技术、计算机技术、现代控制技术、传感检测技术、网络通信技术和光机电技术于一体的基础技术，具有高精度、高效率和柔性自动化等[5]。

驱动盘模具上模型腔曲面较为复杂，Mastercam X5不但具有强大稳定的造型功能，可设计出复杂的曲线、曲面零件，而且具有强大的曲面粗加工及灵活的曲面精加工功能。其可靠刀具路径效验功能使Mastercam模拟零件加工的整个过程，模拟中不但能显示刀具和夹具，还能检查出刀具和夹具与被加工零件的干涉、碰撞情况，真实反映加工过程中的实际情况，同时Mastercam对系统运行环境要求较低，使用户无论是在造型设计、CNC铣床、CNC车床或CNC线切割等加工操作中，都能获得最佳效果。

利用Mastercam X5对模具进行加工过程。

1）启动Mastercam，调入IGS文件，选择机床类型为铣床，边界盒方式选择毛坯尺寸。

图4 生成的轨迹和仿真结果

2）刀具路径选择—曲面粗加工—粗加工挖槽加工—选取加工表面—确定结果，刀具路径生成轨迹，校验刀具路径是否安全，进行加工模拟，最后进行后置处理、产生NC程序，生成轨迹和仿真结果如图4所示。

5 结论

在汽车零部件中驱动盘零件较为复杂，利用Pro/E三维造型的简单命令不能实现， 在本文中利用Pro/E软高级命令完成三维实体建模，使得设计过程更加直观，大大提高了设计的准确性。模具使用领域很广泛。模具设计是利用Pro/E进行分模，然后生成igs文件，导入到CAXA中进行模具二维图形的创建，还可以把igs文件导入到软件

Mastercam X5进行数控加工仿真，仿真后生成的数控加工代码可以直接通过软件接口导入到数控机床里进行零件的实际加工。

[1] 李燕辉. 打造中国汽车零部件企业核心竞争力[J]. 现代零部件, 2010, (11): 66-69.

[2] 余五新, 赵兴全. Proe在模具设计中的应用[J].机械工程师, 2001, (4): 26-28.

[3] 张培耕, 戴勇, 袁国定. 国内模具工业技术现状与发展趋势[J]. 机械设计与制造工程, 2000, (11).

[4] 许发樾, 周永泰. 现代模具工业的技术基础[J]. 模具技术, 2001.

[5] 李雪飞. 煤炭业数控技术人才培养模式的改革与实践[J].煤炭技术, 2011, (11): 246-247.