在零件设计工作台下优化模具设计方法

方法简介：

在“零件设计”工作台下进行该模具设计的主要思路：首先，创建模具坐标系、设置收缩率和创建工件；其次，通过“提取”、“填充”、“拉伸”、“扫掠”和“接合”等命令完成分型面的创建；再次，通过“布尔运算”等命令完成型腔/型芯的创建；最后，通过“平移”命令来完成模具的开模。

下面将介绍在“零件设计”工作台下进行该模具的设计过程。

Task1.加载模型

Step1.打开文件。打开D:\cat20.6\work\ch02\fancy_soap_box.CATPart文件，单击按钮，进入“零件设计”工作台。

说明：在打开模型文件后，如果图形窗口不是在“零件设计”工作台，此时可以通过选择下拉菜单命令，将工作台切换至“零件设计”工作台。

Step2.定义模具名称。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，此时系统弹出“属性”对话框；在该对话框中选择选项卡，在文本框中输入文件名“fancy_soap_box_mold”，单击按钮，完成模具名称的定义。

Step3.创建模具几何体。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；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，此时系统弹出“选择性粘贴”对话框；在该对话框中选择选项，单击按钮；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；在系统弹出的“属性”对话框中选择选项卡，然后在文本框中输入文件名“fancy_soap_box_part”；单击按钮。

Step4.隐藏零件几何体。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。

Task2.设置收缩率

Step1.选择命令。选择下拉菜单命令，系统弹出“缩放定义”对话框。

Step2.定义参考点。在“缩放定义”对话框中单击区域中的文本框并右击，在系统弹出的快捷菜单中选择命令，系统弹出“点定义”对话框，在其对话框文本框中输入数值0，在文本框中输入数值0，在文本框中输入数值0，单击“点定义”对话框中的按钮；

Step3.在“缩放定义”对话框的文本框中输入数值1.006，单击按钮。

Task3.创建工件

在CATIAV5中，常常使用“凸台”命令来创建模具工件。其一般操作步骤如下：

Step1.插入几何体。选择下拉菜单命令，在特征树中增加选项；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，系统弹出“属性”对话框，单击该对话框中的选项卡，然后在中输入文件名“fancy_soap_box_wp”，单击按钮，完成名称的更改。

Step2.创建工件特征。选择下拉菜单命令，系统弹出“定义凸台”对话框；在“定义凸台”对话框中单击按钮，系统弹出“运行命令”对话框，然后选取“xy平面”为草图平面；在图形区绘制图2.46所示的截面草图，单击“退出工作台”按钮，系统返回至“定义凸台”对话框；在“定义凸台”对话框区域的文本框中输入数值50.0；单击按钮，在文本框中输入长度值30.0；其他参数采用系统默认设置；单击按钮，完成图2.47所示的工件特征的创建。

图2.46 截面草图

图2.47 工件特征

Task4.模型修补

Step1.插入几何图形集。选择下拉菜单命令，系统弹出“插入几何图形集”对话框；在系统弹出的“插入几何图形集”对话框的文本框中输入文件名“repair_surface”，然后单击按钮。

Step2.隐藏模具工件。选择下拉菜单命令；在特征树中选取为隐藏对象；完成模具工件隐藏的操作。

Step3.切换工作台。选择下拉菜单命令，系统切换至“创成式外形设计”工作台。

Step4.创建图2.48所示的多重提取1。选择下拉菜单命令，系统弹出“多重提取定义”对话框；在区域的下拉列表中选择选项；选取图2.49所示的边线为多重提取对象；单击按钮，完成多重提取1的创建。

Step5.创建图2.50所示的多重提取2、3、4、5、6、7、8和9。参照Step4，创建多重提取2、3、4、5、6、7、8和9。

Step6.创建图2.51所示的填充1。选择下拉菜单命令，系统弹出“填充曲面定义”对话框；选取上一步所创建的多重提取1为边界对象；单击按钮，完成填充1的创建。

图2.48 多重提取1

图2.49 定义多重提取对象

图2.50 多重提取2~9

图2.51 填充1

Step7.创建图2.52所示的填充2、3、4、5、6、7、8和9。参照Step6，创建填充2、3、4、5、6、7、8和9（隐藏多重提取1~9）。

图2.52 填充2~9

Task5.创建分型面

Step1.插入几何图形集。选择下拉菜单命令，系统弹出“插入几何图形集”对话框；在系统弹出的“插入几何图形集”对话框的文本框中输入文件名“parting_surface”，然后单击按钮。

Step2.创建多重提取10。选择下拉菜单命令，系统弹出“多重提取定义”对话框；在区域的下拉列表中选择选项；选取图2.53所示的36个面为提取对象；单击按钮，完成多重提取10的创建。

Step3.创建多重提取11。选择下拉菜单命令，在区域的下拉列表中选择选项，选取图2.54所示的14个面为多重提取对象；单击按钮，完成多重提取11的创建。

图2.53 定义多重提取对象

图2.54 定义多重提取对象

Step4.创建图2.55所示的反射线1。选择下拉菜单命令，系统弹出“反射线定义”对话框；在区域中选中单选项；选取多重提取11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；单击按钮，完成反射线1的创建。

图2.55 反射线1

Step5.创建接合1。选择下拉菜单命令，系统弹出“接合定义”对话框；在特征树中依次选取多重提取10和多重提取11为接合对象；单击按钮，完成接合1的创建。

Step6.创建分割1。选择下拉菜单命令，系统弹出“分割定义”对话框；选取接合1为要切除元素；选取反射线1为切除元素；单击按钮，完成分割1的创建，结果如图2.56所示。

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，同时将反射线隐藏起来。

图2.56 分割1

Step8.创建接合2。选择下拉菜单命令，在图形区依次选取图2.57所示的3条边线（可根据录像进行选取）为接合对象，单击按钮，完成接合2的创建。

Step9.创建图2.58所示的拉伸2。选择下拉菜单命令，系统弹出“拉伸曲面定义”对话框；在图形区选取上一步所创建的接合2为拉伸轮廓，选取“zx平面”为拉伸方向参照；在区域的下拉列表中选择选项，然后在文本框中输入数值0；在区域的下拉列表中选择选项，然后在文本框中输入数值100，单击按钮；单击按钮，完成拉伸2的创建。

图2.57 定义接合对象

图2.58 拉伸2

Step10.创建接合3。选择下拉菜单命令。在图形区依次选取图2.59所示的5条边线（可根据录像进行选取）为接合对象，单击按钮，完成接合3的创建。

Step11.创建图2.60所示的拉伸3。选择下拉菜单命令，在图形区选取上一步所创建的接合3为拉伸轮廓，选取“yz平面”为拉伸方向参照，在区域的下拉列表中选择选项，然后在文本框中输入数值0；在区域的下拉列表中选择选项，然后在文本框中输入数值100，单击按钮，单击按钮，完成拉伸3的创建。

(https://www.chuimin.cn)

图2.59 定义接合对象

图2.60 拉伸3

Step12.创建图2.61所示的对称1。选择下拉菜单命令，系统弹出“对称定义”对话框；选取上一步所创建的拉伸3为对称元素；选取“yz平面”为对称参考；单击按钮，完成对称1的创建。

Step13.创建图2.62所示的拉伸4。选择下拉菜单命令，在图形区选取图2.63所示的边线为拉伸轮廓，选取“zx平面”为拉伸方向参照，在区域的下拉列表中选择选项，然后在文本框中输入数值0；在区域的下拉列表中选择选项，然后在文本框中输入数值100，单击按钮，完成拉伸4的创建。

图2.61 对称1

图2.62 拉伸4

Step14.创建接合4。选择下拉菜单命令。在图形区依次选取图2.64所示的曲线1和曲线2（可根据录像进行选取）为接合对象，单击按钮，完成接合4的创建。

图2.63 定义拉伸轮廓

图2.64 定义接合对象

Step15.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；选取图2.65所示的曲线3为轮廓曲线；在模型中选取Step14中创建的接合4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2.66所示。

图2.65 定义轮廓曲线和引导曲线

图2.66 扫掠1

Step16.创建图2.67所示的对称2。选择下拉菜单命令，选取上一步所创建的扫掠1为对称元素；选取“yz平面”为对称参考，单击按钮，完成对称2的创建。

图2.67 对称2

Step17.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、、、、、、、、、，然后单击的“+”号，选取、、、、、和；在该对话框中单击按钮，完成接合5的创建。

Task6.创建模具型芯型腔

Step1.显示几何体。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。

Step2.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。

Step3.隐藏接合特征。在特征树中选择、和，然后右击，在系统弹出的快捷菜单中选择命令。

Step4.创建移除1。在特征树中右击，在系统弹出的快捷菜单中选择选项；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“移除”对话框；单击按钮，完成移除1的创建。

Step5.更改几何体名称。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“属性”对话框，单击该对话框中的选项卡，然后在中输入文件名“cavity_part”；单击按钮。

Step6.复制几何特征。在特征树中右击，在系统弹出的快捷菜单中选择命令；在特征树中右击，在系统弹出的快捷菜单中选择命令。

Step7.更改几何体的名称。在特征树中选取(复制的几何体)，然后右击，在系统弹出的快捷菜单中选择命令；系统弹出“属性”对话框，单击该对话框中的选项卡，然后在文本框中输入文件名“core_part”；单击按钮。

Step8.创建图2.68所示的型腔。在特征树中选取并右击，在系统弹出的快捷菜单中选择选项；选择下拉菜单命令，系统弹出“分割定义”对话框；选取图2.69所示的曲面（接合5）为分割元素；单击按钮，完成型腔的创建。

图2.68 型腔

图2.69 定义分割元素

说明：

●该曲面为节点下的。

●隐藏几何体和几何集即可观察到型腔。

Step9.创建图2.70所示的型芯。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；选择下拉菜单命令，系统弹出“分割定义”对话框；选取图2.71所示的曲面（接合5）为分割元素，单击图2.71所示的箭头；单击按钮，完成型芯的创建。

说明：此步为了方便观察分割后特征，可以隐藏几何体和几何集即可观察到型芯。

Step10.显示fancy_soap_box_part。选择特征树中“+”号下的并右击，在系统弹出的快捷菜单中选择命令；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；隐藏“parting_surface”。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。

Task7.创建模具分解视图

Stage1.移动型腔

Step1.定义工作对象。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.创建图2.72所示的型腔移动。选择下拉菜单命令，此时系统弹出“问题”对话框；在“问题”对话框中单击按钮；此时系统弹出“平移定义”对话框；在区域的下拉列表中选择选项；在区域的文本框中输入数值-100；选取图2.73所示的边线为平移方向参照；单击按钮，完成型腔的移动。

Stage2.移动型芯

Step1.定义工作对象。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。

图2.70 型芯

图2.71 定义分割元素

图2.72 移动型腔后

Step2.创建图2.74所示的型芯移动。选择下拉菜单命令，此时系统弹出“问题”对话框；在“问题”对话框中单击按钮；此时系统弹出“平移定义”对话框；在区域的下拉列表中选择选项；在区域的文本框中输入数值100；选取图2.75所示的边线为平移方向参照；单击按钮，完成型芯的移动。

图2.73 定义平移方向参照

图2.74 移动型芯后

图2.75 定义平移方向参照

Step3.保存文件。选择下拉菜单命令，即可保存模型。