优化模具设计：型芯/型腔设计工作台下的创建方法一

方法简介：

采用“型芯/型腔设计”工作台下进行模具设计的主要思路：首先，判断模具坐标系在产品模型上的位置，并锁定坐标系；其次，通过“移动元素”命令来定义型芯/型腔区域面（此处重点难点在于怎样利用“反射线”来分割几何图形集，以便通过“移动元素”命令来定义型芯/型腔区域面）；再次，通过“填充”、“拉伸”和“扫掠”等命令来完成产品模型破孔的修补和分型的设计；最后，完成模具的型芯和型腔的创建。

下面将介绍在“型芯/型腔设计”工作台下进行该模具的设计过程。

Task1.导入模型

Stage1.加载模型

Step1.新建产品。新建一个Product文件，在特征树中双击激活该产品。

Step2.选择命令。选择下拉菜单命令，系统切换至“型芯和型腔设计”工作台。

Step3.修改文件名。右击，在系统弹出的快捷菜单中选取命令；系统弹出的“属性“对话框；在文本框中输入文件名“fancy_soap_box_mold”；单击按钮，完成文件名的修改。

Step4.选择命令。选择下拉菜单命令，系统弹出“ImportMoldedPart”对话框。

Step5.在“ImportMoldedPart”对话框区域中单击“打开”按钮，此时系统弹出“选择文件”对话框，选择文件路径：D:\cat20.6\work\ch02\fancy_soap_box.CATPart，单击按钮。

Step6.选择要开模的实体。接受系统默认参数设置。

Step7.选择坐标类型。在区域的下拉列表中选择选项。

Stage2. 设置收缩率

Step1.设置坐标系参数。在区域的文本框中输入数值0，在文本框中输入数值0，在文本框中输入数值0。

Step2.设置收缩数值。在区域的文本框中输入数值1.006。

Step3.在“Importfancy_soap_box..CATPart”对话框中单击按钮，完成零件几何体的收缩率设置，结果如图2.2所示。

Stage3. 添加缩放后的实体

Step1.切换工作台。选择下拉菜单命令，系统切换至“零件设计”工作台。

Step2.显示特征。在特征树中依次单击的“+”号，显示出。

Step3.定义工作对象。在特征树中右击，在系统弹出的快捷菜单中选择命令，将其定义为工作对象。

Step4.创建封闭曲面。选择下拉菜单命令，系统弹出“定义封闭曲面”对话框；在特征树中单击前的“+”号，然后选择，在“定义封闭曲面”对话框中单击按钮，特征树变化结果如图2.3b所示。

Step5.隐藏产品模型。在特征树中单击前的“+”号，然后右击，在系统弹出的快捷菜单中选择命令，将产品模型隐藏起来。

说明：这里将产品模型隐藏起来，为了便于后面的操作。

Step6.切换工作台。选择下拉菜单命令，系统切换至“型芯/型腔设计”工作台。

图2.2 零件几何体

图2.3 添加缩放后的实体

Step7.定义工作对象。在特征树中右击，在系统弹出的快捷菜单中选择命令，将其定义为工作对象。

Task2.定义主开模方向

Step1.选择命令。选择下拉菜单命令，系统弹出“MainPullingDirectionDefinition”对话框。

Step2.设置坐标系。在该对话框区域的、和文本框中分别输入数值0、0和-1。

Step3.锁定开模方向。在对话框的区域选中复选框。

Step4.设置区域颜色。在图形区中选取加载的零件几何体，并在区域中选中复选框，然后拖动其后的滑块，将小平面的忽略参数值设置为0.21。说明：在设置区域颜色时，只需要在前面加载的零件几何体上的任意位置单击一下即可。

Step5.在该对话框中单击按钮，此时特征树中增加了四个几何图形集，同时这四个几何图形集将在零件几何体上显示出来，结果如图2.4和图2.5所示。

Step6.定义当前坐标系。在特征树中双击“+”号下的，系统弹出“轴系定义”对话框，在此对话框中选中复选框，然后单击按钮。

Step7.隐藏特征。在特征树中选取并右击，在系统弹出的快捷菜单中选择命令，将此坐标系隐藏起来。

Task3.移动元素

图2.4 区域颜色1

图2.5 区域颜色2

Stage1.创建图2.6所示的反射线1

Step1.选择命令。选择下拉菜单命令，系统弹出图2.7所示的“反射线定义”对话框。

图2.6 反射线1

图2.7 “反射线定义”对话框

Step2.设置对话框参数。在区域中选中单选项；选取图2.8所示的曲面为支持面；选取“xy平面”为方向参照；在区域中选中单选项；其他参数采用系统默认设置。

Step3.单击按钮，完成反射线1的创建。

Stage2.创建分割区域

Step1.选择命令。选择下拉菜单命令，系统弹出图2.9所示的“SplitMoldArea”对话框。

Step2.定义要切除的元素。选取图2.10a所示的面（共14个面)为要切除的元素。

Step3.定义切除元素。选取“反射线1”为切除元素。

Step4.单击按钮，然后单击区域下的选项并右击，在系统弹出的快捷菜单中选择命令。

Step5.单击按钮，完成分割区域的创建，结果如图2.10b所示（隐藏反射线1）。

图2.8 定义支持面

图2.9 “SplitMoldArea”对话框

图2.10 创建分割区域

Stage3.移动元素

Step1.选择命令。选择下拉菜单命令，系统弹出“TransferElement”对话框。

Step2.定义型腔区域。在该对话框的下拉列表中选取选项，在的下拉列表中选择选项，然后选取图2.11所示的面（共5个面），结果如图2.12所示。

Step3.定义型芯区域。在该对话框的下拉列表中选取选项，然后选取图2.13所示的面，总共37个面，结果如图2.14所示。

说明：

● 用户在定义区域面时，可以灵活地运用选项、选项和选项来快速地完成定义。

● 读者在选取面的时候，可根据录像来进行选取。

Step4.在“TransferElement”对话框中单击按钮，完成元素的移动。

图2.11 定义型腔区域

图2.12 型腔区域

图2.13 定义型芯区域

图2.14 型芯区域

Task4.创建爆炸视图

Step1.隐藏轴系统和平面。选择下拉菜单命令，再次选择下拉菜单命令。

Step2.选择命令。选择下拉菜单命令，系统弹出“ExplodeValue”对话框。

Step3.定义移动距离。在文本框中输入数值100，单击Enter键，结果如图2.15所示。

Step4.在“ExplodeValue”对话框中单击按钮，完成爆炸视图的创建。

Task5.集合曲面

Stage1.集合型芯曲面

Step1.选择命令。选择下拉菜单命令，系统弹出“AggregateSurfaces”对话框。

Step2.定义要集合的区域。在“AggregateSurfaces”对话框的下拉列表中选择选项，此时系统会自动在区域中显示要集合的曲面。

Step3.定义连接数据。在“AggregateSurfaces”对话框中选中复选框，单击按钮，完成型芯曲面的集合，此时特征树显示结果如图2.16b所示。

Stage2.集合型腔曲面

Step1.选择命令。选择下拉菜单命令，系统弹出“AggregateSurfaces”对话框。

Step2.定义要集合的区域。在“AggregateSurfaces”对话框的下拉列表中选择选项，此时系统会自动在区域中显示要集合的曲面。

Step3.定义连接数据。在“AggregateSurfaces”对话框中选中复选框，单击按钮，完成型腔曲面的集合，此时特征树显示结果如图2.17b所示。

图2.15 爆炸视图

图2.17 集合型腔曲面

Task6.模型修补

Stage1.新建几何图形集

Step1.选择命令。选择下拉菜单命令，系统弹出“插入几何图形集”对话框。

Step2.在系统弹出的对话框文本框中输入文件名“repair_surface”，接受文本框中的默认选项，然后单击按钮。

Stage2.创建图2.18所示的边界1

Step1.选择命令。选择下拉菜单命令，系统弹出“边界定义”对话框。

Step2.设置对话框参数。在“边界定义”对话框区域的下拉列表中，选择选项。

Step3.定义曲面边线。选取图2.19所示的边线为曲面边线。

Step4.单击按钮，完成边界1的创建。

图2.18 边界1

图2.19 定义曲面边线

Stage3.创建图2.20所示的边界2、3、4、5、6、7、8和9

参照Stage2，创建边界2、3、4、5、6、7、8和9。

Stage4.创建图2.21所示的填充1

Step1.选择命令。选择下拉菜单命令，系统弹出“填充曲面定义”对话框。

Step2.定义边界曲线。选取边界1为边界曲线；单击按钮，完成填充1的创建。(https://www.chuimin.cn)

图2.20 边界2~9

图2.21 填充1

Stage5.创建图2.22所示的填充2、3、4、5、6、7、8和9

参照Stage4，创建填充2、3、4、5、6、7、8和9，隐藏边界1~9。

图2.22 填充2~9

Task7.创建分型面

Stage1.新建几何图形集

Step1.选择命令。选择下拉菜单命令，系统弹出“插入几何图形集”对话框。

Step2.在系统弹出的对话框文本框中输入文件名“parting_surface”，接受文本框中的默认选项，然后单击按钮。

Stage2.创建型芯分型面

Step1.显示特征。在特征树中选取并右击，在系统弹出的快捷菜单中选取选项。

Step2.选择命令。选择下拉菜单命令，系统弹出“PartingsurfaceDefinition”对话框。

Step3.在图形区中选取前面定义好的型腔面，此时型腔面上会显示许多边界点。

说明：在选取型腔面时，只需要选取型腔面上的任意位置即可。

Step4.创建PrtSrf_接合1。在型腔面中分别选取图2.23所示的点1和点2作为拉伸边界点；在该对话框中选择选项卡，在的文本框中输入数值100，在坐标系中选取Y轴（当前坐标系），然后单击按钮，结果如图2.24所示。

图2.23 选取点

Step5.创建PrtSrf_拉伸2。在的文本框中单击，在型腔面中分别选取图2.23所示的点2和图2.25所示的点3作为拉伸边界点；在坐标系中选取X轴，然后单击按钮，结果如图2.26所示。

图2.24 PrtSrf_拉伸1

图2.25 选取点

Step6.创建PrtSrf_拉伸3。在的文本框中单击，在型腔面中分别选取图2.27所示的点4和点5作为拉伸边界点；在坐标系中选取Y轴，结果如图2.28所示。

图2.26 PrtSrf拉伸2

图2.27 选取点

Step7.创建PrtSrf_拉伸4。在的文本框中单击，在型腔面中分别选取图2.29所示的点6和图2.23所示的点1作为拉伸边界点；在坐标系中选取X轴，结果如图2.30所示。

图2.28 PrtSrf_拉伸3

图2.29 选取点

Step8.在“Parting surface Definition”对话框中单击按钮，完成PrtSrf_接合1的创建。

Step9.创建接合2。选择下拉菜单命令，系统弹出“接合定义”对话框；选取图2.31所示的边界线1和边界线2，接受系统默认的合并距离值（即公差值）；单击按钮，完成接合2的创建。

图2.30 PrtSrf_拉伸4

图2.31 选取接合对象

Step10.创建扫掠1。选择下拉菜单命令，系统弹出“扫掠曲面定义”对话框；在“扫掠曲面定义”对话框中，单击区域下的选项；在模型中选取Step9中创建的接合2为轮廓曲线；选取图2.32所示的边界线3为引导曲线；在该对话框中单击按钮，完成扫掠1的创建，结果如图2.33所示。

图2.32 选取轮廓曲线和引导曲线

图2.33 扫掠1

Step11.创建扫掠2。参照Step9和Step10，创建扫掠2（包括接合3），结果如图2.34所示（隐藏接合2和接合3）。

Step12.创建扫掠3。选择下拉菜单命令，系统弹出“扫掠曲面定义”对话框；在“扫掠曲面定义”对话框中，单击区域下的选项；在模型中选取图2.35所示的边界线4为轮廓曲线；选取图2.35所示的边界线5为引导曲线；在该对话框中单击按钮，完成扫掠3的创建，结果如图2.36所示。

图2.34 扫掠2

图2.35 选取轮廓曲线和引导曲线

Step13.创建扫掠4。参照Step12创建扫掠4，结果如图2.37所示。

图2.36 扫掠3

图2.37 扫掠4

Step14.创建接合4。选择下拉菜单命令，系统弹出“接合定义”对话框；在特征树中单击的“+”号，选取；然后单击前的“+”号，选取、、、、、、、和，再单击的“+”号，选取、、、和；在该对话框中单击按钮，完成接合4的创建；在特征树中右击，在系统弹出的快捷菜单中选择命令，然后在系统弹出的“属性”对话框中选择选项卡，在文本框中输入“Core_surface”，单击按钮，完成型芯分型面的重命名。

Stage3.创建型腔分型面

Step1.隐藏型芯分型面。在特征树中选取并右击，在系统弹出的快捷菜单中选择命令。

Step2.显示特征。按住Ctrl键，选取、、、、、、、、、、、、和并右击，在系统弹出的快捷菜单中选择命令。

Step3.创建接合5。选择下拉菜单命令，系统弹出“接合定义”对话框；在特征树中单击的“+”号，选取；然后单击前的“+”号，选取、、、、、、、和，然后单击的“+”号，选取、、、和；在该对话框中单击按钮，完成接合5的创建；在特征树中右击，在系统弹出的快捷菜单中选择命令，然后在系统弹出的“属性”对话框中选择选项卡，在文本框中输入“Cavity_Surface”，单击按钮，完成型腔分型面的重命名。

Task8.模具分型

Stage1.创建型芯

Step1.激活产品。在特征树中双击。

Step2.切换工作台。选择下拉菜单命令。

Step3.显示特征。按住Ctrl键，在特征树中选取、、和并右击，在系统弹出的快捷菜单中选择命令。

Step4.隐藏特征。按住Ctrl键，在特征树中选取和并右击，在系统弹出的快捷菜单中选择命令。

Step5.加载工件。

（1）选择命令。选择下拉菜单命令，系统弹出“DefineInsert”对话框(一)。

（2）定义放置平面和点。在特征树中选取“xy平面”为放置平面。在型芯分型面上单击任意位置，然后在“DefineInsert”对话框文本框中输入数值0，在文本框中输入数值8，在文本框中输入数值-10。

（3）定义工件类型。在“DefineInsert”对话框中单击按钮，在系统弹出的对话框中双击选项，然后在系统弹出的对话框中双击选项。

（4）定义工件参数。在“DefineInsert”对话框中选择选项卡，然后在的文本框中输入数值220，在的文本框中输入数值150，在的文本框中输入数值60，在的文本框中输入数值0，其他参数接受系统默认设置。

（5）在“DefineInsert”对话框中单击选项卡中的按钮。

说明：单击“DefineInsert”对话框选项卡中的按钮可以改变工件的方向。

（6）在“DefineInsert”对话框中单击选项卡区域中的文本框，使其显示为。

（7）在“DefineInsert”对话框中单击按钮，结果如图2.38所示。

说明：为了便于观察工件，用户可在特征树中依次单击的“+”号，然后在其“+”号下右击，在系统弹出的快捷菜单中选择选项，在系统弹出的“属性”对话框中选择选项卡，然后在区域中通过移动滑块来调节工件的透明度。

Step6.分割工件。在特征树中双击；在特征树中右击，在系统弹出的快捷菜单中选择命令，系统弹出“SplitDefinition”对话框；选取图2.39所示的型芯分型面，单击图2.39所示的箭头，单击按钮。

图2.38 加载工件

图2.39 定义分割曲面

Step7.隐藏型芯分型面。在特征树中右击，在系统弹出的快捷菜单中选择命令，将型芯分型面隐藏，结果如图2.40所示。

Step8.重命名型芯。在特征树中右击，在系统弹出的快捷菜单中选择选项；在系统弹出的“属性”对话框中选择选项卡，分别在区域的文本框和区域的文本框中输入文件名“Core_part”，单击按钮，此时系统弹出“Warning”对话框，单击按钮，完成型芯的重命名。

Stage2.创建型腔

Step1.显示型腔分型面。在特征树中右击，在系统弹出的快捷菜单中选择命令，将型腔分型面显示出来。

Step2.隐藏型芯。在特征树中右击，在系统弹出的快捷菜单中选择命令，将型芯隐藏起来。

Step3.加载工件。选择下拉菜单命令，系统弹出“DefineInsert”对话框；在特征树中选取“xy平面”为放置平面。在型腔分型面上单击任意位置，然后在“DefineInsert”对话框文本框中输入数值0，在文本框中输入数值8，在文本框中输入数值40；采用系统默认设置；在“DefineInsert”对话框中选择选项卡，然后在的文本框中输入数值220，在的文本框中输入数值150，在的文本框中输入数值60，在的文本框中输入数值0，其他参数接受系统默认设置；在“DefineInsert”对话框中单击选项卡区域中的文本框，使其显示为；在“DefineInsert”对话框中单击按钮，结果如图2.41所示。

图2.40 型芯

图2.41 加载工件

Step4.分割工件。在特征树中双击；在特征树中右击，在系统弹出的快捷菜单中选择命令，系统弹出“SplitDefinition”对话框；选取图2.42所示的型腔分型面，单击按钮。

Step5.隐藏型腔分型面。在特征树中右击，在系统弹出的快捷菜单中选择命令，将型腔分型面隐藏，结果如图2.43所示。

Step6.重命名型腔。在特征树中右击，在系统弹出的快捷菜单中选择选项；在系统弹出的“属性”对话框中选择选项卡，分别在区域的文本框和区域的文本框中输入文件名“Cavity_part”，单击按钮，此时系统弹出“Warning”对话框，单击按钮，完成型腔的重命名。

图2.42 定义分割曲面

图2.43 型腔

Task9.创建模具分解视图

Step1.显示型芯。在特征树中选取并右击，在系统弹出的快捷菜单中选择命令，将型芯显示。

Step2.切换工作台。选择下拉菜单命令。

Step3.显示产品模型。在特征树中右击，在系统弹出的快捷菜单中选择命令，将产品模型显示。

Step4.选择命令。选择下拉菜单命令，系统弹出“操作参数”对话框。

Step5.移动型腔。在“操作参数”对话框中单击按钮，然后在模具中沿Z方向移动型腔，结果如图2.44所示。

Step6.移动型芯。在“操作参数”对话框中单击按钮，然后在模具中沿-Z方向移动型芯，结果如图2.45所示，单击按钮。

图2.44 移动型腔后

图2.45 移动型芯后

Step7.保存文件。选择下拉菜单命令，即可保存模型。