塑胶模具设计过程范文

塑胶模具设计过程范文第1篇

1 课程改革的思路

根据模具专业职业岗位 (群) 工作任务要求, 本课程的改革以工学结合为切入点, 以校企合作为路径, 以职业能力中心, 进行教学改革。在改革中职业能力作为教学目标, 分解到课程体系的各个部分, 落实到课程内部的行动化学习项目, 实现了知识与应用, 理论与实践的完美结合。在课程的改革中不仅培养学生的模具岗位 (群) 的职业能力, 同时还要培养学生的职业态度和情感, 为学生的职业生涯发展奠定基础。

2 课程改革的内容

该课程以前一直使用《机械制造技术基础》和《模具制造工艺学》两本教材授课, 这两门课程在知识上有很多是相互重复和交叉, 给学生的学习带来很大的困难。从模具岗位群工作任务分析入手, 对教学内容进行系统整合与删去了课程重复的内容, 增加了模具制造实训和模具生产维护和管理。根据专业技术领域的发展, 在该课程中融入新知识、新技术、新工艺、新方法。整合成《模具制造技术》一本教材。

通过企业调研和专业岗位 (群) 分析, 我们将模具制造技术课程根据工作任务进行分解, 从新序化课程体系, 形成工作过程导向的课程体系, 重构模具制造技术课程内容不是以知识之间的不同为边界, 而是以工作任务之间的不同为边界, 即按照模具制造的工作过程逻辑而不是学科知识的逻辑构建教学内容。以真实模具制造工作任务为载体来实现课程内容的设计, 确立了4个工作任务, 任务一模具制造工艺规程的编写、任务二模具零件的机械加工和特种加工、任务三模具装配工艺、任务四模具的维护和管理。这4个工作任务基于模具制造工作流程来实现的, 具体如下。

在讲模具制造工艺规程时, 我们以企业的模具零件为载体, 按照从简单的模具零件到复杂的模具零件的顺序进行讲解, 并选择一定数量, 具有中等复杂程度的模具零件作为编制工艺练习, 以培养学生编制工艺的实际能力。

在讲授模具零件加工时, 为了弥补学生生产实践经验欠缺, 主要进行现在教学, 指导教师或工厂师傅对学生加工中出现的问题给予指导。指导教师现场全程跟踪, 学生独立操作。

在讲授模具装配时, 安排在校内的模具拆装室现场教学, 教师讲解示范, 学生实作训练, 教师巡回指导。

在讲模具维护与管理时, 安排在模具工厂进行教学, 以企业师傅和管理人员亲自向学生讲解模具维护和管理的要点和方法。增加学生的见识和学习的兴趣。

在内容讲授中均重视与生产实践相结合, 知识的综合应用。使学生掌握了“模具零件的工艺编制加工装配调试管理”全过程。实现理论与实践一体, 教室与工厂生产车间一体, 体教学内容与工作任务一体, 同时将职业素质培养过程与专业能力培养过程结合, 思想教育与专业教育结合, 使学生具有较强的岗位适应能力和发展后劲。

3 模具制造技术实训课改革

通过《模具制造技术》课程的实作训练, 使学生深入、全面和系统掌握已学习的模具制造技术的基础理论, 并将理论知识贯彻到实际应用中, 并将已实训项目所掌握的知识与技能综合应用、融会贯通, 完成“模具零件的工艺编制加工装配试模”全过程。该实训课程选题一般由企业提供模具图纸, 学生分组布置任务, 一般8人为一组, 每个学生完成一个或几个非标准件零件的工艺编制, 每组分工加工出合格的非标准零件。最后装配成一副模具, 并完成试模和调试的全过程。通过模具制造实训, 提高学生现场分析问题的能力、能解决模具加工制造、装配、试模中出现的问题。教学中采用任务驱动、工学结合的教学模式, 真正让学生做到“做中学、学中做”, “真刀真枪”的干一次, 强化了工作过程的职业能力培养。同时, 使理论与实践紧密结合, 提高了该课程的实用性、针对性、趣味性, 激发了学生的学习积极性。

4 课程教学模式改革

以“工学结合”模式推动教学内容和教学方法改革。将课堂理论教学逐渐转换为现场实践教学, 以企业生产实际组织实训, 提高学生的实际动手能力。积极推行订单培养, 探索工学结合、任务驱动、项目导向等有利于增强学生能力的教学模式。目前已与普什模具有限公司、富士康科技集团、零八一总厂等多家单位合作, 建立了校外实习基地。

4.1 互动式教学、提问式教学

为调动学生的学习积极性。精心组织课堂教学, 还安排较多的习题课, 讨论课和思考题, 使学生掌握基础知识。

4.2 现场教学

在讲授模具加工与装配时, 为了弥补学生生产实践经验欠缺, 组织现场参观和亲自操作。

4.3 过程化教学

在模具制造实训中, 采用过程化教学, 使学生完整掌握了“模具零件的工艺编制加工装配调试”全过程, 采用任务驱动、工学结合的教学模式, 提高学生的知识应用和实际操作能力。

本课程在教学中能有效开展校企合作、产教结合, 降低教学成本;学生在做中学、学中做, 理论与实际相结合, 感受真实环境, 制作真实产品, 一切都是“真刀真枪”, 能培养学生责任意识、质量意识、成本意识和学生项目实施能力, 增强学生团结协作意识。

摘要：提出了基于工作过程高职模具专业《模具制造技术》课程教学内容和教学方法改革。将课堂理论教学逐渐转换为现场实践教学, 以企业生产实际组织实训, 提高学生的实际动手能力。

关键词：工作过程,任务驱动,教学改革,模具制造技术

参考文献

[1] 杨丽.构建基于工作过程的专业课程体系[J].天津职业院校联合学报, 2010 (5) :47～49.

[2] 翟德梅.模具制造技术课程的教学改革与实践[J].河南机电高等专科学校学报, 2002 (9) :76～77.

塑胶模具设计过程范文第2篇

在这一讲里，你将学会：

 设计一个简单的几何模型 拉伸一个实体



钻孔、拔模、挖槽和裁剪 创建坐标系

估计时间：1小时

一、创建实体模型

1、 新建一个设计文档

从“新的文档”列表中选择一个“不使用模板”设计文档。

2、 创建一个矩形轮廓曲线>>矩形

绘制一个65mm*30mm的矩形轮廓。

3、 增加约束

使用修改功能

4、 拉伸 分别增加关于X轴和Y轴的对称约束。

外形>>拉伸

沿Z+方向拉伸矩形轮廓，拉伸高度为25mm。

5、 钻孔

外形>>钻孔

在方形前面钻一个Ø8mm的通孔。

使用“非动态模式”进行孔的定位。标注如下图所示。

2 在方形的顶面钻一个Ø6mm的通孔。标注所下图所示。

6、 拔模

外形>>拔模

对方形顶面进行拔模操作，拔模角度为5°。 点击“拔模”。 选择参考面。

对方向箭头进行反向。 点击“确定”。

拔模面

参考平面

在底面进行拔模操作，拔模角度为8

7、 创建一个坐标系

工具>>坐标系>>面定义坐标系

在第一个拔模面上创建一个坐标系，它将定位在长度和宽度两个方向的中心点上。 把它设为当前坐标系。

8、 钻孔

外形>>钻孔

距左边15mm，宽度方向中心上钻一个Ø22mm，深8mm的孔。

9、创建一条直线

曲线>>直线

绘制如下图所示的一条直线。

10、加厚曲线

曲线>>加厚曲线 以“对称”、“外圆”的方式加厚曲线3mm。

11、创建一个型腔

外形>>挖槽

用前面创建的轮廓挖一个8mm深的型腔。

12、创建一个坐标系

工具>>坐标系>>面定义坐标系

如图创建一个坐标系，并把它设为当前。

13、创建平等直线曲线>>生成等距轮廓 如图。

14、创建一个轮廓

曲线>>轮廓

绘制一个封闭轮廓(黑色加粗轮廓)。

15、裁剪实体外形>>裁剪

用“扫描曲线”对零件进行裁剪。

16、拔模

外形>>拔模

对两侧进行拔模，拔模角度为7。 点击“拔模”。

6 选择参考面。

对方向箭头进行反向。 点击“确定”。

参考平面

拔模面

拔模面

17、定义零件

木工>>定义>>定义零件。 对零件进行定义，命名为：楔块。

第二讲：创建一扇门

在这一讲里，你将学会：  参数化建模  创建一个模型

 建立一个成型/反向成型装配

估计时间：2小时。

一、创建门的几何模型

1、 新建一个设计文档

在“新的文档”列表中“不使用模板”新建一个设计文档。

2、 创建一个矩形轮廓

曲线>>矩形

绘制一个矩形，并进行“自动标注”。

3、 增加约束 使用“修改”功能增加对X轴和Y轴的对称约束。

4、 创建参数

参数>>新建

新建长度和宽度两个参数：H=600,la=450.

5、 修改参数参数>>修改参数

按下图所示对各参数进行修改。

6、 创建4个矩形轮廓

依然使用“矩形”命令，在前面创建的矩形的四个角上绘制4个矩形，并对其进行“自动标注”。

7、 标注四个矩形轮廓

替换门板的长度尺寸为参数H，宽度替换为la.创建一个新的参数s=80mm,把它作为侧板和底部横梁的宽度尺寸，顶部横梁宽度为s+50mm.。

8、 创建一个点

工具>>点>>基本点 如图创建点1。

9、 标注点的位置 工具>>标注

如图所示标注点1的位置。

10、创建一上相交点 工具>>点>>相交点 创建相交点2。

11、创建一个圆弧混合

曲线>>其它曲线>>圆弧混合

在点1和点2之间创建圆弧混合，点1的方向为X-，点2的方向为X+。

12、创建阵列

曲线>>阵列

以YZ平面为对称平面，镜像前面创建的圆弧混合。

10

13、激活层1。 把层1设为当前层。

14、拉伸实体外形>>拉伸

沿Z+方向拉伸前面创建的轮廓，拉伸高度为22mm。

15、锯切木工>>锯切

选择锯切的零件和锯切曲线，比如圆弧混合。红色箭头朝外，点击确定。

16、验证和保存

这时，可以修改参数H和la。

二、为侧板和横梁建模

17、内部成型

木工>>成型

在底部横梁上进行内部成型。

参考面(实体的上表面)

刀具路径(实体上最长的边)

选择“Moulding and counter moulding / Type 9 tool.”

参考面

成型路径

箭头表示成型刀具的轴线位置，方向必须朝外

这时，使用“复制成型”以便在其余三个实体上进行同样的操作。需要为每个实体指定面的刀具路径。

“复制成型”将合并侧板和横梁上的成型类型。

18、外部成型木工>>成型

对门板进行外部成型，“连接边界=是”。 参考面(实体的上表面) 刀具路径

选择第一种成型工具。

注意：这时，刀具路径指4个实体的4个连续边(刀具路径将显示为红白相间的矩形框)。

点击“确定”。

三、横梁的反向成型

19、反向成型

木工>>反向成型

在顶部横梁进行反向成型：

12 修改的外形=>将被反向成型的横梁 参考成型=>侧板的内部成型边

四、平板的建模

20、激活层2 把层2设为当前层，同时隐藏层1。

21、创建平行曲线

曲线>>生成等距轮廓 如图创建等距17mm的轮廓。

13

22、创建轮廓

创建如图所示轮廓。

23、拉伸平板

外形>>拉伸

沿Z+方向对轮廓进行拉伸，拉伸高度14mm，拉伸偏置4mm。

五、对平板进行成型

24、对平板进行成型木工>>成型

对中间的平板进行成型操作： 参考面(实体的上表面) 刀具路径(上表面的边路径) 选项“连接边缘=否” 选择第1种成型类型。 点击确定。

第三讲：创建成型刀具

在这一讲里，你将学会：

 创建一个参数化轮廓  定义辅助元素和参数  保存一个标准  创建一个目录

 制作反向成型刀具



利用成型/反向成型进行加工

估计时间：1小时

成型刀具的创建必须遵循以下的原则，否则刀具将不能使用。

一、创建成型刀具的几何模型

1、新建一个设计文档

2、创建一个坐标系 工具>>坐标系

在XZ平面创建一个坐标系，并把它设成当前。

如果成型刀具不在这个坐标系下创建，它将不能使用。

从“新的文档”中选择新建一个设计文档，并且“不使用模板”。

3、创建参数

参数>>创建

创建以下参数：r=50,p=20,radius=r-p，参数radius必须小写。

4、创建轮廓曲线>>轮廓

通过原点分别创建垂直和水平的基准线

，使用“生成等距轮廓”命令

把垂直基准线

往右等距r=50mm。使用选项“改变参考曲线”变换等距参考曲线，如图等距p=20mm。

对其它曲线进行相同的操作。

通过点

1、点2创建一个圆弧混合

，点1的方向为X-，点2的方向为X+。

使用“轮廓”命令描绘出成型刀具的半个轮廓。

17 可以使用不同的颜色和线型以便使画面更简洁。比如，所描绘的轮廓线条应比草图粗。

二、定义元素

5、元素命名 编辑>>命名

坐标系命名为fr1,成型刀具命名为curve，这些名字都是固定的。别把“命名”与“指定名称”混淆了。

6、定义辅助参数

装配>>定义组件>>定义辅助元素 把参数radius定义为辅助元素。

三、保存为标准模板

7、保存为标准模板

装配>>定义组件>>编辑/保存模板选择“保存模板”

把它保存在MY 3D STANDARD Test tools My tools Moulding.

如果成型刀具具有有种尺寸或设置，那么可以定义一个目录。

四、定义目录

9、 创建一个目录

装配>>定义组件>>编辑目录册头部

选择“所有参数和文字除去驱动元素”，这时将打开一个Excel文档，删除表格中的radius列，按下表填入相应的参数和数值。保存Excel文档。

五、对零件进行成型操作

9、成型

木工>>成型

对实体进行成型操作：

参考面(实体的上表面)

成型刀具路径(实体上最长的边) 参考面

成型路径

箭头表示成型刀具的轴线位置，方向必须朝外

选择成型刀具：

参考面

成型路径

半径= r-p 点击“确定”。

六、创建反向成型刀具的几何模型

10、打开设计文档

文件>>打开

打开前面创建的成型刀具文档，它位于MisslerConfigLib3DTest tools.

11、激活层1 把层1设置为当前层。

12、创建曲线

曲线>>轮廓

绘制一条跟前面成型刀具相似的轮廓。

可能具有多个反向成型刀具，所以可以有多个轮廓。

曲线_1

七、定义元素

13、定义辅助元素

装配>>定义组件>>定义辅助元素

新轮廓命名为curve_1，并且这个名称是固定的。其它的轮廓(如果需要)可以命名为：curve_2,curve_3,curve_4。

14、保存文件>>保存 保存文档。

为了测试刚创建的成型刀具，打开一个新文档，设计两个相交的零件(参照第二讲：创建门板)。使用“木工>>成型和反向成型”利用前面创建的刀具进行成型操作。

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第五讲 创建柜子

在这一讲里，你将学会：  对参数化元素建模  创建一个平板加工工艺

 执行加工操作(开槽、搭边、排孔) 用pins 和eccentrics进行装配 

生成二维图纸

估计时间：4小时

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一、创建柜子的几何模型

1、新建一个设计文档

从“新的文档”列表中选择新建设计文档，并且“不使用模板”。

2、创建一个矩形轮廓

曲线>>矩形

绘制一个矩形轮廓并进行“自动标注”。

3、增加约束 使用“修改”功能，增加关于X轴和Y轴的对称约束。

4、创建参数

参数>>创建

为柜子创建长度和宽度两个参数：H=600,la=450,ep=19,pf=450。

5、修改参数

参数>>修改参数

用下面的参数分别替换轮廓的标注。

6、创建4个矩形轮廓曲线>>轮廓

使用“矩形”命令在前面创建的矩形的4个角上分别创建4个矩形，并对其进行“自动标注”。

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7、修改参数

参数>>修改参数

选择需要修改的尺寸，使用“替换”选项并填入相应的参数。

8、合并参数

参数>>合并

合并取值相等的参数，如下图所示。

9、激活层1 把层1设为当前层。

10、拉伸侧板和横梁

外形>>拉伸

对每个矩形沿Z-方向进行拉伸，深度为pf=450。

二、平板切槽

11、切槽

木工>>切槽

在柜子的一个侧板上进行切槽： 参考面(实体的上表面)

成型刀具路径(实体上最长的边)

24 参考平面

箭头表示切槽的方向，所以应该朝里

成型路径

选择刀片

定义切槽的加工参数。

可以直接在切槽对话框中定义参数：“参数名=数值”，如，dr=10mm。 切槽距离：dr=10mm 切槽宽度：lr=6mm 切槽深度：pr=8mm

点击“确定”。

25 使用“复制槽”选项以便在其它3个实体上切槽，分别指定切槽面和刀具路径。

为了能够使用“复制操作”功能，需要在“工具>>自定义选项>>其它”中确认选上“显示元素标识符”。

三、柜子底部建模

12、激活层2 把层2设为当前层。

13、创建一个矩形轮廓

绘制一个矩形并进行“自动标注”，把矩形轮廓中心定位于绝对坐标系原点上。

14、拉伸柜子底部外形>>拉伸

沿Z-方向拉伸矩形，拉伸距离为lr,使用选项

15、修改参数参数>>修改参数

选择需要修改的尺寸，使用“替换”选项以填入合适的参数。 宽度：la-2*ep+2*pr 高度：H-2*ep+2*pr

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偏置拉伸位置以和槽对齐，偏置值为pf-dr-lr。

四、分隔板建模

16、创建平行曲线曲线>>生成等距曲线

从上平板的内侧等距150mm创建一条平行线。

17、加厚曲线曲线>>加厚曲线

加厚宽度设定为ep,加厚曲线选择前面创建的曲线，加厚方向为Y-。如果需要修改加厚方向，只需单击箭头。

18、单独拉伸平板外形>>拉伸

拉伸曲线“直到”底部的上表面。

五、排孔

19、排孔

木工>>排孔

在柜子的一个侧面钻两个不同方向的孔。如果是第一次使用排孔命令，请参照P119的“钻孔模式”。

使用“双向”阵列模式，并选择：

内部参考面

阴影区域 第一个阵列的起始面或边

1 第一个阵列的终止面或边

2 第二个阵列的起始面或边

第二个阵列的终止面或边

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参考平面

第一次变换的参考

选择前面定义的“用户模板模型”。

在对话框入填入“分布模式”和两次阵列的特征参数。

第二次变换的参考

第一阵列

第二阵列

在另一侧板上进行同样的工作。

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六、装配

使用Topsolid’Wood的pins 和eccentrics进行装配操作。 20、特殊链接

木工>>其它装配>>特殊链接

选择TOPWOOD/Assembly/Hinge下的组件Wood eccentric assembly hinge。

对其进行定位：

支撑面

阴影区域 钻孔面

1 起始面或边

2 使用“自动居中”

终止面或边

3

参考面

填写“分布模式”： 起始距离(d0)： 50mm 终止距离(d1)：50mm 数量：3 29 点击“确定”。

使用“复制阵列”在其它的装配中建立同样的分布。

21、销链接

木工>>其它装配>>销链接

在目录TOPWOOD/Assembly/Pin中选择30x8 Smooth pin。 30

对其进行定位：

支撑面

阴影区域 起始面或边

选择“自动居中”

终止面或边

参考面

填写“分布模式”参数： 起始距离(d0)：50mm 终止距离(d1)：50mm 数量：3 点击“确定”。

使用“复制阵列”来完成其它销链接装配。

31

七、创建平板加工工艺

22、创建平板加工工艺木工>>panel

选择上表面，使用以下选项：分层=否，设计模式=精加工，多层板=否，装配状态=子装配。 显示参考面的左侧边，点击“确定”。

这时“定义零件”窗口打开。

32 填入下面参数：

名称：Top 零件类型：Panel 材料：Melamine coated 表面处理：白色

单击“确定”。

在“封边向导”中填入以下数值：

33

23、定义零件

木工>>定义>>定义零件

定义柜子底部，输入以下数值： 名称 材料 类型

每个定义完毕的零件都会出现在装配体中。所有的零件信息将会出现在BOM表中。

八、生成二维图纸

24、新建一个二维工程图文档

从“新的文档”列表中选择新建工程图文档，并且“不使用模板”。

25、创建主视图

视图>>主视图

生成装配体的前视图。 选择选项“装配”。

单击包含装配体的设计文档。 这时出现下面对话框：

对视图进行配置：投影视图、颜色、标题等。

从“2D视图”中选择合适的视图方向，点击“确定”。 这时，视图将随着鼠标移动，单击对视图进行定位。

26、修改比较

使用“修改”功能以改变图纸比例。选择图纸坐标系，把图纸比例改为1：10。

27、创建一个辅助视图

34 视图>>辅助视图

从前视图生成俯视图和轴测视图。

28、创建一个剖视图视图>>剖视图

在主视图上绘制一个剖切轴，单击“剖视图”命令

，选择“在绘图中定义的切割线”，

然后选择“切割线”，“反转”、“末端”用于修改剖切投影的方向和切割线的端点。

29、标注

标注>>快速标注

选择不同的元素进行尺寸的标注。

35

九、编辑BOM表

30、建立BOM表BOM表>>BOM表

使用标准模板TopWoodIdxNbDesRefMatObsLonLarEp为柜子建立BOM表，选择一个2D视图，确定标题栏的位置。

31、创建BOM表索引

BOM表>>自动BOM索引

指定创建BOM索引的视图，这些索引将自动写入BOM表中。

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第五讲：创建一个封边

在这一讲中，你将学会：  建立参数化轮廓  对元素进行命名

 定义辅助元素和参数 

保存为一个标准件

估计时间：1小时

37 封边的创建必须遵循下面介绍的规则，否则，它将不能工作。

创建一个封边

一、创建封边的几何模型

1、新建一个设计文档

从“新的文档”列表中选择新建设计文档，并且“不使用模板”。

2、创建坐标系工具>>坐标系

在XZ平面上建立一个坐标系，并把它设成当前。

如果封边不在这个坐标系建立，它将不能工作。

3、创建参数

参数>>创建

创建如下参数：ep=10mm, h=40mm，de=25mm。

4、创建轮廓曲线>>轮廓

通过坐标系原点分别绘制竖直和水平两条基准线图所示线条。

。使用“生成等距轮廓”命令绘制如下

38

通过点

1、点

2、点3绘制一段圆弧。

5、激活层1 把层1设为当前层。

39

6、创建轮廓

曲线>>轮廓

绘制封边的封闭轮廓(阴影区域)。

7、激活层2 把层2设为当前层。

8、创建轮廓曲线>>轮廓

绘制刀具的一半轮廓。

9、定义驱动

装配>>定义组件>>定义驱动 定义参数h为一个驱动。

10、点定义坐标系

工具>>坐标系>>点定义坐标系 如图在封边的右上角定义一个坐标系。

40

二、定义元素

11、命名元素 编辑>>名称

对各元素进行命名： 坐标系：fr1,fr2 刀具的半轮廓：tool1 封边的封闭轮廓：curve 这些名称都是固定的。

12、创建参数参数>>创建

创建一个参数radius，它的值为0。这将使刀具相切或垂直于轴。

13、定义辅助参数

装配>>定义组件>>定义辅助参数 把参数radius定义为辅助参数。

14、定义辅助元素

装配>>定义组件>>定义辅助元素 把刀具的半个轮廓定义为辅助元素。

三、保存为标准模板

15、保存为标准模板

装配>>定义组件>>编辑/保存模板 选择“保存模板”，把它保存在MY 3D STANDARD edge Thick edges Arc edge

这个组件必须保存在名称为“edge”的分类下，并且文件“lib.cfg”必须与这个分类处在 41 同一个目录下，“lib.cfg”文件位于MisslerV66zwoolibTOPWOOD下。

如果这个曲线有多种尺寸和设置，那么需要使用目录。

16、创建目录

装配>>定义组件>>编辑目录册头部

选择“所有参数和文字除了驱动”，这时将打开一个Excel文档。删除其中的radius列。如图填写相应的参数。保存Excel文档。

这个曲线可以在下列命令中使用： 木工>>封边

木工>>封边>>封边向导

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第六讲 创建一个早餐盘

参数元素建模

建立成型工具

建立切槽操作

建立temon/mortise附属件

阵列零件

创建装配体爆炸图

估计时间：2小时

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在这一讲中，你将学会：

一、创建横梁的几何模型

1、新建一设计文档

从“新的文档”列表中选择新建一设计文档，并且“不使用模板”。

2、创建参数

参数>>创建

分别创建长度、宽度和深度参数：L=400, la=300, ep=19mm

3、激活层1 把层1设为当前层。

4、创建一个矩形轮廓

曲线>>矩形

绘制一个矩形，并进行“自动标注”，按下图进行定位。

5、修改参数

参数>>修改参数

选择需要修改的尺寸，使用“替换”选项对相应的参数进行修改。

6、增加约束 使用“修改”功能增加关于Y轴对称的一个约束。

7、对横梁进行拉伸

外形>>拉伸

沿Z+方向进行拉伸，拉伸值为50mm。

44

二、横梁搭边

8、搭边木工>>搭边

对横梁进行搭边：

参考面(实体的上表面)

刀具路径(实体上最短的边)

参考面

箭头表示搭边的方向，它应该朝

零件内部

成型路径

选择straight blade. 输入搭边参数：

搭边宽度：ep=19 搭边深度：10mm.

45 使用“复制搭边”对其它的边进行操作。

三、定义零件

9、定义零件

木工>>定义>>定义零件

对早餐盘进行零件定义： 名称 材料

类型

每个零件定义完成后都会出现在装配体中，这些零件信息将出现在BOM表中。

10、阵列横梁

编辑>>阵列

关于XZ平面对横梁进行镜像阵列。

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四、创建把手的几何模型

11、激活层2 把层2设为当前层。

12、创建一个矩形轮廓

曲线>>矩形

通过点1和点2绘制一个矩形轮廓。

13、拉伸把手

外形>>拉伸

沿Z+方向拉伸80mm长度。

14、面定义坐标系 工具>>坐标系>>面定义坐标系 如下图对坐标系进行定位。

15、创建一个中心点

工具>>点>>中心点

在把手的上边缘创建一个中心点。

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16、创建一个圆弧混合

曲线>>其它曲线>>圆弧混合

通过点1和点2创建一个圆弧混合，点1方向为X+，点2方向为X-。

17、曲线阵列

曲线>>阵列

把圆弧混合曲线关于YZ平面进行镜像。

五、对把手进行锯切

18、锯切

木工>>锯切

以上面创建的曲线为锯切路径对把手进行切割。红色箭头朝外。

19、插入标准曲线

曲线>>其它曲线>>标准曲线

选择如下图所示的标准曲线，并填入相应的参数。

48

使用中心点作为关键点。

把关键点放置在坐标系原点。

20、锯切

木工>>锯切

以标准曲线为切割线，红色箭头朝内。

21、成型木工>>成型

对把手进行成型操作：

参考面(实体的上表面) 成型刀具路径(实体的最长边界)

49

参考平面

成型路径

箭头表示成型刀具的轴线位置，它应该朝外

选择成型刀具Double tools/Doubleround，代码为ep 19 c 5. 距起点距离、距终点距离均设定为5mm。

22、倒圆

外形>>倒圆

在把手的两个面上创建5mm的倒圆。

塑胶模具设计过程范文第3篇

一、课题名称：垫片冲孔落料连续模

二、设计要求：

1.主要内容 (1)编制冲压工艺

(2)设计模具(分析、计算、装配图、非标零件图) (3)编制模具主要零件制造工艺 (4)分析估算工时，确定完成工期 (5)核算成本，报价

(6)编写全套设计制造说明书 2.基本要求：

(1)分析计算全面，图纸表达准确; (2)工艺水平规程制定，力求符合实际; (3)必要的数据须进行市场调查; (4)分析核算工期、成本，着重于过程。

工件为图1所示的落料冲孔件，材料08，t=1.2mm。精度要求为IT14生产批量为大批量。工艺性分析内容如下：

1.材料分析

冲裁件材料为08钢板，其中08是沸腾钢，08表示为含碳量为万分之八，是优质碳素结构钢，具有良好的可冲压性能。 2. 结构分析

冲裁件结构简单对称，但外形的直角不便于模具的加工，并且影响模具的寿命建议将90º的直角改为R1的工艺圆角。 3. 精度分析：

.14零件上有3个尺寸标注了公差要求，由公差表查得350 ø160都0.

14、0为IT11级，所以普通冲裁可以达到零件的精度要求。由以上分析可知，该零件可以用普通冲裁的加工方法制得。

(二)冲裁工艺方案的确定

零件为一落料冲孔件，可提出的加工方案如下：

方案一：先落料，后冲孔。采用两套单工序模生产。 方案二：落料冲孔复合冲压，采用复合模生产。 方案三：冲孔落料连续冲压，采用级进模生产。

方案一模具结构简单，但需两道工序、两副模具，生产效率低，零件精度较差，在生产批量较大的情况下不适用。方案二只需一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度易保证，且生产效率高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状较简单，模具制造并不困难。方案三也只需一副模具，生产效率也很高，但与方案二比生产的零件精度稍差。欲保证冲压件的形位精度，需在模具上设置导正销导正，模具制造、装配较复合模略复杂。所以，比较三个方案欲采用方案二生产。

(三)零件工艺计算

1.刃口尺寸计算 查表的2-5得x=0.5 凹模尺寸的计算

当冲裁精度在IT14时，

x=0.5。

凹模变大尺寸20,10.尺寸公差200.52,100.36,50.30 落料时

DA=(35-0.50.2)00.13=34.900.13㎜ DT=(DA-0.2)00.09=34.700.09

冲孔时 以凸模为计算标准配合加工凹模 当冲裁精度在IT12时，

x=0.75。

dT=(16+0.750.14)00.075=16.10500.075 Da=16.105 2.排样计算

查《冷冲压工艺及模具设计》P55，表2-8，搭边值取2.5mm和2mm a=2.5mm，计算得宽度b=φ+2a=35+2.5*2+1=41mm，步距L=D+a1=35+2=37mm。一个步距的材料利用率为67.5%查板材标准，宜选14003000mm的钢板，每张钢板可剪裁34张条料，每张可冲出81个工件，故每张钢板的利用率为67.15%

3.1.3、材料利用率： A冲裁件面积

B调料宽度 h送料进距

n一个进距内冲件数

1n1A100% Bh其中n=1 B=41 H=37 冲裁面积为;A=35*35-64*3.14=1024.04mm2 所以其材料利用率为：=1024.04/(4137)=67.5% 排样原则：

(1)提高材料的利用率(在不影响使用性能的前提下，还可适当改变零件形状)

(2)拍样方法应使冲压操作方便，劳动强度小且安全 (3)模具结构简单、寿命高

(4)保证质量和制件对板料纤维方向的要求

冲击力的计算：

1 方形冲裁力为F=1401.21.3390=85176N 中间圆形冲裁力为:F=3.14161.31.2390=30566.016N 总的冲裁力为;F=85176+30566.016=115742.016N 5

查常用T08钢的力学性能表得

b=390Mpa 查表得

K卸=0.045 K推=0.55 F卸=K卸F=0.045115742.016=5208.39N F推=nK推F=0.55115742.0167=445606.762N 总的冲裁力为：F=115742.016+5208.39+445606.762=566.6KN 因为总的冲裁力不得超过压力机的80%所以所需压力机的总的冲压里为 F=566.6/0.8=708.25KN 4.压力中心计算

因为制件形状对称，所以冲模的压力中心位于其制件的几何中心。

3.5、冲裁模刃口尺寸

四、冲压设备的选用

根据冲压力的大小，选取开式双柱可倾压力机JH2316，其主要技术参数如下：

公称压力：160kN 滑块行程：55mm 最大闭合高度：220 mm 闭合高度调节量：45 mm 滑块中心线到床身距离：160mm 工作台尺寸：300 mm450 mm 工作台孔尺寸：160 mm240 mm 模柄孔尺寸：φ40 mm60 mm 垫板厚度：40 mm

五、模具零部件结构的确定 1.标准模架的选用

查《冲压工艺与模具设计》由公式(2-19)可知，凹模的高度H

为;

H=kb=0.38*35=13.3mm(查表2.9.5得k=0.38) H取20mm 凹模壁厚c=(1.5∽2)H=19.95∽26.6mm 凹模壁厚C取20mm 凹模宽度 B=b+2c=35+40=75mm 凹模长度L取120mm 凹模轮廓尺寸为120mm100mm20mm 有冲压工艺与模具设计可得;

H上模板 =30~45mm 圆整按照标准取值30mm 垫板厚度为(6~12)取值10 凸模固定板H固定板=18~24mm H固定板取20mm H凹=35mm 有标准模架可查的：下模座为35mm 模具采用后置导柱模架，根据以上计算结果，可查得模架规格为上模座125mm125mm30mm，下模座125mm125mm35mm，导柱22mm110mm，导套22mm80mm28mm。

六、卸料装置中弹性元件的计算

模具采用弹性卸料装置，弹性元件选用橡胶，其尺寸计算如下： (1)确定橡胶的自由高度H0

H0(3.5~4)H工 H工h工作h修磨t1(5~10)(1.517.5)mm10mm

由以上两个公式，取H040mm。

(2)确定橡胶的横截面积A

AFX/p

查得矩形橡胶在预压量为10%~15%时的单位压力为0.6MPa，所以

A3112N5186.67mm2

0.6MPa(3)确定橡胶的平面尺寸

外形暂定一边长为125mm，去除螺钉销钉孔，大约为260mm2，则另一边长b为

b125260A 5186.67260bmm44mm125(4)校核橡胶的自由高度H0

为满足橡胶垫的高径比要求，将橡胶垫分割成四块装入模具中，其最大外形尺寸为62.5mm，所以

H0380.608 D62.5橡胶垫的高径比在0.5~1.5之间，所以选用的橡胶垫规格合理。橡胶的装模高度约为0.8540mm =34mm。

3.其他零部件结构

凸模由凸模固定板固定，两者采用过渡配合关系。模柄采用凸缘

式模柄，根据设备上模柄孔尺寸，选用规格A4060的模柄。

六、模具装配图

模具装配图如图61所示。

图61

七、模具零件图

模具中上模座、下模座、垫板、凸模固定板、卸料板、凸凹模固定板、冲孔凸模、凸凹模、凹模、推件块零件图如图71,72,73,74,75,76,77,78,79,710所示。

图71上模座

图72下模座

图73垫板

图74凸摸固定板

图75卸料板

图76凸凹模固定板

图77冲孔凸摸

图78凸凹模

图79落料凹模

图710 推件块

三 设计心得

设计心得体会

一个月的实训结束了，在这个月内，我们学到了很多的知识，让我对模具设计与制造有了一个更清晰的了解，更坚定了自己对模具行 20

业的信心。

第一周里，我们在襄樊环宇车灯厂实训，看到了了很多模具，注塑模具和冲压模具。看到了模具钳工装配和管理模具，通过观看和亲自动手拆装模具，让我们对模具有了更深刻的认识以及让我们更清楚地认识模具的内外部结构，和操作原理。结合书本上的知识，使我们能够更好的设计模具。

第二天和第三天我们都在学校的画图室里进行模具的计算和设计画图。模具的工艺计算挺复杂的，不仅有大量的计算，还要查阅很多资料。很庆幸我能够认真仔细的在一周内完成了我的工件工艺计算。然后，我们开始了在图纸上把自己的设计画到图纸上，孙然我们已经多次画图，但是我们在细节上还是要认真仔细，不能马虎。在以后的工作中，一点出错，就可能导致整个模具的实效。画图时，要养成良好的习惯，保持纸张的整洁，线条清晰。

第四天我们主要是将设计的图纸转化为CAD图纸，这样更标准化。通过cad画图，让我们对模具有了更深入的了解，一套模具，最终在电脑上成型了，看着自己的设计，心怀激动。

在这个月的实训中我非常感谢陪伴在我们身边的刘老师，让我们理论与实践结合，更深刻的里了解了模具设计，让我对模具行业有了更深入的了解，对未来充满。

四、参考文献

⑴《汽车车身制造工艺学》 北京理工大学出版社

21

⑵《互换性与测量技术》 中国计量出版社 ⑶《现代冷冲模设计应用实例》 化学工业出版社 ⑷《冲压模具设计与制造实训教程》 化学工业出版社

塑胶模具设计过程范文第4篇

摘 要：本文利用Visual C++6.0工具进行开发，将模具数控虚拟加工和模具拟实拆装引入系统中，添加有关数控加工、模具拆装、模具结构设计等视频资料，建立了数字化模具设计与制造综合平台。

关键词：虚拟系统 虚拟数控加工 虚拟模具拆装

模具工业在整个制造业中占据着非常重要的地位，模具设计与制造技术也融合了材料成形/型工艺技术、材料技术、机械制造技术、计算机技术、数控技术等先进技术，是一门技术含量高的综合性技术。模具将日益大型化，精度越来越高，应用CAD/CAM/CAE技术将越来越廣泛，所需的制造设备精度将会越来越高，数控机床将不断更新。本文借助信息技术和多媒体技术，对模具加工虚拟系统进行了设计和开发，使得人们可以在计算机里模拟模具数控的加工和模具的拆装，并通过提供大量有关模具结构的视频，提高人们对模具结构的感性认识，以便更好地进行模具设计。

1 系统总体设计

仿真是利用计算机创建一个可视化的操作环境，其中的每一个可视化仿真物体代表一种仪器或设备，通过操作这些虚拟的仪器或设备，即可达到与真实操作相一致的目的，它是虚拟仿真技术、计算机技术和专业理论知识多方面结合的结晶。本设计将虚拟技术引入模具设计与制造模块中，添加有关模具加工、模具装配，模具结构设计和CAD、CAM等视频资料，建立数字化模具设计与制造综合平台。系统总框图如图1所示，反映了包含的模块和内容。

数控面板编程流程：选择要加工的图形→编程→加工→调用外部程序→判断是否有错误信息，若无错误则播放加工过程，若有错误则修改程序重新加工。

2 数控虚拟加工设计

由于西门子数控系统在我国广泛的应用，数控面板编程界面参考西门子数控面板进行设计（如图2所示），以增加人们对西门子数控面板的认识。

单击开始按钮，程序显示屏将显示程序名，可以进行编程，单击操作键盘按钮，显示屏将显示对应内容。初始状态时加工显示区显示加工中心图形，单击图形显示按钮候，将显示加工对象图形，操作者在明确图形和加工路线后，可根据已有的提示代码，完成数控编程。单击加工按钮后，系统自动判断程序是否正确，若正确则在显示加工过程，若出现错误则提示重新检查和修改程序。

3 模具拆装设计

模具装配是根据模具的结构特点和技术条件，以一定的装配顺序和方法，将符合图纸技术要求的零件，经协调加工，组装成满足使用要求的模具。本模块界面分三个区，控制区、练习区和显示区，如图3所示。

控制区主要实现操作内容，即安装或拆卸，共有五个按钮。当单击安装/拆卸演示按钮后，将在显示区播放模具的安装/拆卸步骤和安装/拆卸过程。练习区中将显示步骤、零件库和练习操作。其中，零件库中有二十个零件供选择：上模板、模柄、止动销钉、导套、上垫板、凸模固定板、橡胶块、弹性卸料板、凸模、卸料板螺栓、导料板、凹模、挡料销、下垫板、凹模螺栓、导柱、凸模定位销、凸模螺栓、下模板、凹模定位销。

4 结论

系统采用Visual C++语言来开发，用Pro/ENGINEER设计产品的三维造型和模具设计，并用Mastercam来实行模具的模拟加工。通过这些技术的应用，完成了数控虚拟加工和模具拟实拆装功能，并添加有关数控加工、模具拆装、模具结构设计等方面的视频资料，建立了数字化模具设计与制造综合平台。

参考文献

[1]李冬.国内模具行业的现状及发展趋势[J].成都航空职业技术学院学报，2005（2）：54-56.

[2]钱应平，刘小鹏.数字化模具实验室构成系统的研究与开发[J].湖北工学院学报，2004（6）：21-23.

[3]何满才.Pro/ENGINEER模具设计与Mastercam数控加工[M].北京：人民邮电出版社，2005.

塑胶模具设计过程范文第5篇

摘要：压铸模具是一种重要的工艺设备，在各种机械零部件和机械产品中得到了广泛应用。液体经过冷却后在模具中固定以形成压铸件，才能真正地投入到机器的生使用中。近年来，随着工程机械装备和制造行业的进一步发展，对压铸模具的技术和质量提出了更高的要求。压铸模具成型后的质量、形状、大小、尺寸及有效性等因素与压铸模具密切相关。一个好的压铸模具不仅需要有很强的使用性和教学效果，还应有利于企业真正实现金属从液态加工到固态，因此要有很强的抗压、耐高温、抗腐蚀等工作性能，这对模具来说，是非常重要的。因此，本文结合实际生产过程，对压铸工艺进行了合理的分析，同时从结构设计、功能设计等方面对压铸模具进行了详细分析。通过对压铸模具的理解和认识，了解压铸生产工艺，提高压铸模具的制造水平和质量。进而说明了压铸模具的基本设计特点，为相关部门提供了可靠的参考，使压铸工作更准确、更顺畅。

关键词：压铸工艺;压铸模具设计;

1 压铸模具的设计

1.1压铸模具的设计压铸模具的设计原则

在进行压铸模具时是，首先必须要严格遵循以下的原则：相对简单的结构能够最大限度地直接参与到实际的设计，保证了设计过程中工作的稳定性和可靠性，便于后期维修和产品的日常保养。要考虑修改注射系统的可能性。产品在调试过程中，可以修改一些不必要的地方。在压铸模具的制造工艺过程中，当选择测量型号时，应注意量具的精度。因为压铸模具在生产制造的过程中量相对较小，因此量具是必须的。必须保证设备的稳定性和精度以确保生产。另外，压铸模必须是能够同时承受一定强度和模具本身的压力，才能有效地避免压铸件成形过程中发生变形。此外，在对模具的制造和加工中，保证了模具零部件的规范化和标准化使用，提高了零件的经济性。

1.2压铸模具的零部件设计

随着汽车装备制造业的进步和发展，使用铝合金材料的气缸体、汽缸盖等装备零部件已经越来越多，这些采用铝合金材料不仅要能够耐受高温，而且还应具有一个良好的耐腐蚀性能，汽车工程行业内部控制系统结构设计灵活，可以通过检查它是否受外部环境压力的影响程度较小。随着压铸工艺技术的发展与进步和成熟，汽车制造商对于压铸件的质量要求也越来越高。不仅对于产品的基本功能提出了要求，而且在产品孔隙率方面也有严格的要求。比如有些零件的结构相当复杂，需要针对模具进行一些整体的结构设计，这样才能够实现最终压铸和生产，这不仅是因为在压铸和生产的过程中需要对模具进行精确的计算和设置，还是因为压铸工厂在其生产的过程中需要对于产品有更高的技术要求，比如;如果零件有许多螺纹，则必须在适当的位置修改模具的形状，确保加工产品的质量。

1.3压铸模具主要结构

压铸生产工艺是模具铸造中的重要信息技术，改变压铸工艺的结构之一就是通过尽可能多地扩大模具内腔，对熔炼金属施加高压。压铸操作中使用的模具通常有高强度合金制成。此外，压铸件一般不含铁。与其它的铸造工艺相比，压铸生产工艺所制造的产品尺寸更精确，铸造性能平稳，生产速度快。

通常这种情况下，压铸模具通常有两个半模，一个模具可以叫做动模，一个国家则可以简单地叫做固定模。压铸模的主要部件包括直流道、固定模架、动态模架、浇筑系统、型腔、抽芯机构、溢流系统、温控电机、排料器等。每个部分的主要功能如下所示：

（1）活动模架：用于连接和固定的活动模架组成部件，其中包括支撑板和套板等组成部件。

（2） 直浇道：连接直浇道、流道或压力室。这还包括分锥体和浇道衬套之类的组件。

（3）腔体的顶出装置：一个挤压铸件安装在一个腔体中，该腔体还包含顶出杆等部件。

（4）浇注系统：该系统是熔融的金属进入成型腔的重要通道，还包括浇口、内流道和横向流道等零部件。

（5）压铸温度控制系统：该设备主要目的就是有效地控制压铸模具的工作温度，还应用到加热供油管及冷却水管等零部件。

2压铸工艺的系统设计

2.1浇注系统的设计

模具的相应框架设计工作完成后，必须进行浇筑系统，在最初的浇筑系统设计中，相关使用2D 或3D 图样。然后开始实际生产过程。在实际进行生产的过程中，根据对产品服务质量的要求和膝盖内部控制位置及其发展方向，近年来，对于压铸机械产品的需求越来越大，这就给铸造机械系统在设计和生产过程中提出了一个全新的技术要求。这些要求要求铸造模拟软件具有准确的预算和实际估计。设计，首先将自己已经设计好的三维模型直接导入到软件中，然后通过模拟仿真软件中的计算机程序对模型进行仿真，最后设置压铸工艺参数，最后由模拟软体建立参数模型，实现真正的制造工艺过程的虚拟维护或者仿真动画。

2  重要的压铸工艺

2.1合理选用压铸机

选择压铸机时，相关人员应确定锁模力。一般情况下，锁模力主要对锁模力有两个重要的作用：

（1）锁模力可以防止熔融金属飞溅，从而保证目标尺寸更准确。另外，如果压铸件内部在设计的过程中逐渐失去了局部膨胀的力，则不会使压铸件出现侧孔或者咬边。

（2）锁模力可以有效地平衡产生的反压力，从而锁紧分型面。

2.2协调压铸时间与速度

如果工作人员通过调整了压铸时间，压铸的速度也会随之改变，一般科学地设置压铸时间可以有效地优化压铸的时间。工作人员在选择最合适的压铸速度时，主要采用两种模式：塑料注射速度模式和填充型速度，工作人员应该根据实际工作需要来选择最合适的速度模式。从压铸件复杂结构中的性别和尺寸差异中进行选择。当工作人员在模具上选择一个压铸的速度模型，工作人员可以全面掌控模具的保压时间，压铸件在模具上的充型时间和停留在模具的时间。

3压铸模具的设计要点

3.1设计浇注系统

工作人员在进行压铸模具的浇注系统时，工作人员应充分利用内浇口的相应教学设计点。这主要是因为浇口的对应设计点是整个模具最重要的部分。铸造工艺设计在正常情况下，人员通常在分型面上进行设计。同时，为了有效地保证模具在金属液的充填工作过程中，能够有效地缩短流动的距离，工作人员通常会将上述位置直接放在模具长边或中心点的部分。

在设计内浇口的位置时，相关部门考虑了熔融金属填充过程中可能出现的各种障碍，设计的内浇口位置与压铸件的位置相匹配。在这个过程中，该部门的技术人员应采取适当的措施，以确保内浇口的位置和熔融金属腔体进出口的方向与熔融金属流入腔体的方向相匹配。在这种设计模式下，腔体的通风能力通常会得到提高。

3.2 设计冷却系统

在实际压铸模具的设计和制造过程中，充分利用其相对复杂的结构，而这些复杂的模具结构往往会造成热量的分布不均衡，在某些模具的工作环境中，滑块的成形位置通常被大量铝液所覆盖，因此在设计相应的渐进工艺时，必须考虑冷却系统的设计。这主要原因是由于系统直接地影响了压铸制造的效率及最终质量。

综上所述，现有的压铸技术落后于其他先进国家，因此在压铸工艺的整体水平上在世界范围内还只是处于初步的阶段，无法完全掌控产业链。只有通过不断探索压铸工艺与压铸模具结构设计的技术要点，相关工作人员对的压铸模具工艺的探究，才能使压铸模工艺和压铸设计更合理，并推广应用，推动我过压铸行业快速发展。

参考文献

1、潘宪曾， 刘兴富. 压铸工艺及压铸模具设计要点[C]// 中外压铸技术交流会. 中国铸造协会;江苏压铸技术协会;广东省压铸学会， 2007.

2、孔亚. 綜述压铸工艺及压铸模具设计要点[J]. 南方农机， 2018， 049（019）：172.

3、徐纪平. 压铸工艺及模具设计[M]. 化学工业出版社， 2009.

塑胶模具设计过程范文第6篇

摘 要：目的：将最新的CATIA 3D体验平台在造型设计领域新开发模块的创新，应用到汽车造型设计中并得到基于此软件的改进后的汽车造型设计流程。方法：以研究传统的汽车造型设计流程以及加入计算机辅助设计技术后的现代汽车造型设计流程的现存弊端为基础，再与CATIA相应模块的改进相结合。结果：得出基于CATIA 3D体验平台的改进后的汽车造型设计流程图和其相对于现有流程的优势。结论：新的CATIA 3D体验平台各设计环节协同的、网状连接的汽车造型设计流程将会使得设计迭代周期缩短，节约成本及时间，符合汽车设计发展快速更新迭代的时代趋势，是汽车造型设计向前迈进的重要一步。

关键词：CATIA；3D体验平台；汽车造型；计算机辅助设计；设计流程

经过汽车自诞生以来一个多世纪的发展，全球汽车企业的内部工程技术基本成熟，汽车设计的革新主要体现在电子设备和造型的革新上。在汽车造型上取得优势，已经成为全球各大汽车企业提升行业地位的重要途径。在汽车造型设计过程中，汽车造型设计流程对于项目周期、项目管理、设计协同以及最终设计成果具有极其重要的影响。汽车造型设计流程在上世纪五十年代基本成熟，并随着计算机技术的出现、飞速发展以及在汽车领域的渗透（即计算机辅助设计，Computer Aided Design，CAD）而不断优化甚至是革命性的改进。CAD进入汽车领域的具体途径是各种软件在汽车设计各个环节的引入，CATIA作为目前广泛使用的最著名的CAD软件之一，自其由航空领域进入汽车行业以后，CATIA V4、V5版本已对汽车造型设计乃至整个汽车行业产生巨大影响。随着法国达索公司（Dassault Systemes）于2013年推出CATIA V6版本，即CATIA 3D体验平台（3DEXPERIENCE Platform），其中众多创新设计可为目前汽车造型设计流程的再次改进带来新的思路。

1 传统汽车造型设计流程

在计算机辅助设计没有引入汽车造型设计之前，汽车的车身设计属于传统设计方法阶段。这一阶段的设计流程可以这样描述：在经过市场调研之后，初步形成对车型的整体要求，然后参与设计的人员进行初期创意阶段构思，这个阶段更多地应用手工绘图方式绘制设计效果图确定初期的造型方案；从大量绘制的方案中选取几种方案制作缩小比例的油泥模型，再次经过修改和评审从中选取一个制作1：1油泥模型；对模型经过反复的推敲修改后进入工程设计阶段，绘制结构和模具图进行结构设计；最后制作样车进行各种实验，确定后批量生产，设计流程概览见图1。

图1传统汽车造型设计流程图

传统汽车造型设计流程是一种线性工作流程，每个项目阶段依附于前一阶段的成果，各个项目阶段的容错性很低，迭代成本高，所以对造型设计的参与人员素质和经验要求很高，但仍然不能避免重复性的工作。于是在传统汽车造型设计流程中，设计人员的工作量很大，设计开发周期经常会延长以适应某些不大的改动，最终导致设计成本很高而设计成果不一定符合最初的设计意图。这一阶段的汽车设计流程大量应用纯手工工序，是早期汽车设计发展经验的积淀，虽然不可避免地存在很多无法适应新时代的劣势，但是具有很强的实用价值，现代几乎所有的汽车企业所采用的设计流程仍然是在传统设计流程基础上改进得来的。

2 现代汽车造型设计流程

计算机辅助设计和计算机图形学的快速发展及其在汽车设计流程中的引入标志着传统汽车造型设计流程开始向现代汽车造型设计流程转变。数字技术逐步进入汽车造型设计的各个环节，大大缩短了汽车造型设计的周期，减少了设计人员的工作量和制作费用，加强了设计人员及管理者之间的协作和沟通以及数据管理，最终也提高了设计的质量和水平，在各个环节的具体体现如下：草图和效果图的数字化创作技术；三维数字建模技术；三维打印等快速原型制作；逆向工程中A级曲面模型制作等。在创意构思阶段，很多创意设计师仍然习惯于使用最初的纸笔来进行想法的快速表现，这主要是由于此阶段所需要的快速出创意的要求和模糊的概念特征是计算机难以胜任的，在后期要表现精确的数据时计算机的优势就会体现出来；初步概念展现出以后，二维图像处理软件（例如最常使用的Photoshop）开始被用来表现概念方案，并且可以表现精细的部分，一些汽车设计师能在这一阶段几乎就能展现车辆的逼真的最终效果图，当然最终的形态、比例等在真实的三维空间中具体样子并不一定符合效果图中所展示的效果；随着计算机辅助造型（Computer Aided Styling， CAS）技术的应用，三维建模这一步骤逐渐渗透到设计的更多环节中，而不仅限于造型基本确定之后，这样就使得油泥模型师、结构设计师和模具设计师等其他角色尽快熟悉造型的成果；然后使用快速成型技术替代小比例油泥模型进行方案评审并选出进入下一步制作等比例油泥模型的方案；制作等比例油泥展示模型，可以使用上一步的数据模型制作基础的油泥骨架，然后再在骨架上覆盖油泥并修改推敲；接下来以三坐标扫描或激光扫描的方式生成基于油泥的点云数据，数字模型师再根据点云数据模拟A级曲面，这是逆向工程的应用。最终得到的数据模型可以在车厂内各部门之间共享以便于并行工作，很大程度上缩短了设计周期、提高了设计精度并且节约了人力和资金成本。

图2现代汽车造型设计流程图

根据现在各个车厂所采用的汽车造型设计流程可以得知，CAD技术虽然在其间得到长足发展，这种流程仍然存在着许多缺陷：

汽车造型设计流程之间环节的孤立数字化。现在所采用的汽车造型设计流程虽然在各个环节引入了CAD技术，但这种孤立的引进仅仅只能是用更新的工具重复原来的流程而已，各个环节之间仍然处于被隔离状态。例如设计草图仍然由设计师手工绘出，使用二维图像处理软件进行初步渲染之后得到效果图，然后数字模型造型师根据草图再进行下一步的建模工作，这儿的建模工作代替了小比例模型制作的过程，再次评审后仍然需要制作等比例油泥模型，并没有体现出革命性的改进。

没有体现概念设计的创新过程。传统的CAD系统主要用于细化设计阶段，几乎没有涉及到对概念设计阶段的支持，这样就把整个设计流程中创意设计阶段的发展抛在了后面。传统CAD系统不允许快速输入创意阶段模糊的概念造型，基本上可以看做是一个在设计方案基本定型之后的概念化绘图工具，而不是创意设计辅助工具。

设计意图的保留问题。依照目前汽车造型设计流程的一步步地推进方案进展，设计意图即最初的设计师的想法是逐步衰减的，可能由于实际生产或者经济方面的原因不断折衷，最终的设计效果不能满足于预期。所以这种设计流程不是设计驱动型、创意驱动型的，依然是以制造为主导的。

协同设计的问题。协作概念设计包括不同领域专家关于产品功能、原理、布局、形状等各方面的协作设计，还包括不同环节，如客户、设计者和制造者之间的协同设计。这种协同的概念设计能够集成设计所需的各种知识，尤其适合涉及多学科的复杂的汽车概念设计。目前在汽车造型设计的过程中虽然存在跨学科不同知识领域的交流，但这种交流不能做到实时、充分交流，往往积压到问题十分显然、不得不解决的阶段才将所涉及的知识领域纳入进来。

3 CATIA 3D体验平台在汽车造型设计领域的主要功能模块

CATIA 3D体验平台是达索系统公司长期以来在为数字化企业服务过程中不断探索的结晶。围绕数字化产品和电子商务集成概念进行系统结构设计的 CATIA 3D体验平台，可为数字化企业建立一个针对产品整个开发过程的工作环境。在这个环境中，可以对产品开发过程的各个方面进行仿真，并能够实现工程人员和非工程人员之间的电子交流。产品整个开发过程包括概念设计、详细设计、工程分析、成品定义和制造乃至成品在整个生命周期中的使用和维护。在这里只说利用CATIA 3D体验平台在概念设计方面的创新。CATIA 3D体验平台为造型设计开发的主要是四个模块加上其它公共辅助模块：三维手绘、快速建模、A面设计和实时渲染，分别适用于汽车造型设计流程中的创意阶段、CAS曲面、A级曲面和评审阶段。

3.1 三维手绘（Natural Sketch，NTS）

CATIA V6新增加了一个新的模块——三维手绘，NTS可以让创意设计师使用二维手绘线和路径线创建三维模型。旨在为创意设计师在使用绘图板和笔时提供个性化的、像真实纸一样的体验，它同样支持键盘和鼠标的操作。此模块创建三维曲线的工作原理就是采用投影原理，在一个平面创建一条曲线后切换到另一个平面，然后再次创建曲线，通过计算两条曲线的在空间中的投影相交得到三维曲线。NTS的优势就是在三维空间中探索造型，更前期的思维创意可以在其它二维工作平台上完成，它填补了计算机辅助设计软件的空白区域，而不是为了代替其他二维绘图软件而存在。

3.2 快速建模（Imagine & Shape， IMA）

CATIA的快速建模模块是为设计流程前期开发的一种革命性的设计产品的方式。IMA的技术原理是细分曲面技术（Subdivision），这是一种基于NURBS曲面建模原理并添加细分算法的一种建模方式，保留NURBS曲面精确的优势的同时使曲面易于编辑和修改调整，尤其适合前期造型探讨时不断修改方案的情况。IMA由于其操作简单方便，类似油泥制作模型，创意设计师和数字设计师都能胜任，也便于创意设计师利用此工具辅助造型生成以及对自己方案的优化，帮助设计师简单快速地将一个想法变成三维的空间曲面。另外IMA的数据可直接输出为.stl格式，可直接用于3D打印，便于方案实体化进行评审，避免了制作缩小比例油泥模型，节省时间与资源。

图3 CATIA 3D体验三维手绘模块

图4 CATIA 3D体验快速建模模块

3.3 A面设计（Icem Shape Design，ISD）

在A级曲面构建领域，ICEM Surf是业界标杆，在达索析统收购ICEM Surf后，CATIA的A级曲面构建模块ISD整合了ICEM Surf的A级曲面构建技术ICEM和CATIA参数化建模的便于小幅度修改的优势。这样就使得在保证满足汽车设计高质量曲面要求的前提下，使整个汽车A面设计的周期缩短。

3.4 实时渲染（Live Rendering，LRE）

从设计评审到传达设计想法概念，可视化是其中重要的一部分，CATIA实时渲染以NVIDIA Mental Ray为渲染引擎在设计的评审阶段可以进行实时可视化和逼真的渲染。LRE作为整个解决方案的一部分是一个关键的优势，加速验证过程并减少物理样机的制作，允许更快地决策、降低成本并缩短设计周期。

图5 CATIA 3D体验A面设计模块

图6 CATIA 3D体验实时渲染模块

4 CATIA 3D体验平台对汽车造型设计流程的创新与改进

根据以上对传统和现代汽车造型设计流程的分析并结合CATIA 3D体验平台的特性，可以对目前设计流程做出如下改进：在共同的工作空间中（以CATIA Swym或CATIA Community为平台），首先制作总体项目规划，明确各部门及人员的角色和任务分工，在以后各自的工作进度也可以在工作平台中共享。由得到的市场调研数据、公司总体发展策略和工程初步需求，创意设计师开始根据得到的主题意象进行二维手绘绘制或者直接在工作空间上用Natural Sketch进行创意构思；这一阶段所得到的成果可直接被CAS模型师利用，使用Imagine & Shape数字油泥建模工具快速制作模型；然后可以利用三维打印或者虚拟现实1：1全息投影验证，多次评审修改后进入逆向工程阶段；逆向工程师直接根据数字油泥建模数据使用CATIA Icem进行A面建模得到外形工程数据。在整个流程中，各环节间产生的数据可以构建相应关联关系，一旦方案中某些特征进行了修改，其他设计者角色的数据也会随之更新。管理者或者决策者的介入贯穿于整个设计流程，他们的方案评审不再仅限于最终的设计结果。后续工程部门的工作不再仅能在设计工作结束之后开始，而是可以根据曲面设计甚至是手绘设计阶段就开始准备，见图7。

新的改进后的设计流程，有如下几点主要优势：

从三维手绘出发的全三维设计环境。手绘线可以让创意设计师自由地表达他们的想法，路径线可以让设计师的想法以三维曲线的形式表达出来。借助于这个模块，CATIA 3D体验平台完成了设计流程完全在全三维环境下工作的转变，创意设计师能够快速感受方案的在三维空间的实际效果，可以进行各个视角的验证，尽可能的避免由于过于夸张的艺术表现效果带来的难以解读造型本身特点的负面影响。创意设计师所绘制的想法的三维数据不仅能提高数模师的工作效率，还能用于以后任何评审、制造、验证等各个阶段，设计意图在整个流程得以保留。

数据整合。CATIA 3D体验平台将数字化的设计流程通过数据的整合变得连贯，任何模块的数据如手绘数据、CAS建模数据、A面建模数据、逆向数据以及以后的所有工程数据统一采用3dxml的格式进行工作和保存，避免了现在在各个环节文件数据不统一、在转换过程中数据丢失等问题，不仅造型设计内部各环节无缝协同，还与工程设计环节无缝协同，从而形成了连贯的全流程造型设计解决流程。

设计平台的创建。3D体验平台不仅包含了在设计过程中使用的各个泛义的建模模块，还包含了公司内部各部门的协作以及利用云端平台进行公司之间的协作。如设计流程的详细规划及展示、每人所担任的设计角色及任务安排、与公司外部的接口（如3D打印）等等，所以CATIA 3D体验平台能将设计流程中的所有工作纳入到这个平台中，完成整个设计流程的数字化，构成了设计流程所涉及各部门之间的网状联系、扁平化协作。

图7基于CATIA 3D体验平台的汽车造型设计流程图

5 结语

由于汽车是具有“高技术”与“高情感”的复杂产品设计，传统及现有汽车造型设计流程的弊端随着数字技术日渐成熟而逐渐放大，只有快速响应市场需求、缩短设计周期、降低设计成本以及更高质量的设计输出才能在激烈的市场竞争中获胜。新的CATIA 3D体验平台各设计环节协同的、网状连接的汽车造型设计流程将会使得设计的迭代变得更加方便，节约成本及时间，符合汽车设计发展快速更新迭代的时代趋势。基于CATIA 3D体验平台的设计流程是计算机辅助设计继续发展的结果，整个流程创新除了设计角色的分配、全三维设计环境、数据整合、设计平台的创建等等以外，也抛弃了实体物理样机的制作。诚然由于汽车是一类高度复杂的产品设计，为了多方面的考虑在目前情况下完全抛弃实体物理样机是不可能的，但随着数字技术在设计流程中的不断深度渗入，对物理样机的依赖性也会越来越小，相信最终会被完全虚拟的数字样机所取代。

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