在型芯/型腔设计工作台下，如何优化模具设计方法?

方法简介：

采用“型芯/型腔设计”工作台进行此模具设计的主要思路：首先，明确此模具的开模方向；并通过分割命令来得到型芯、型腔和滑块区域面；其次，通过拉伸、填充等命令来完成型芯、型腔和滑块分型面的定义；最后，在模具设计工作台下添加工件，并通过前面创建的分型面来分割工件，得到型芯、型腔和滑块零件。

下面介绍该模具在“型芯/型腔设计”工作台下进行设计的具体过程。

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，进入到“型芯/型腔设计”工作台。

Step3.修改文件名。在上右击，在系统弹出的快捷菜单中选择选项；系统弹出“属性”对话框；在文本框中输入文件名“front_cover_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\ch05\front_cover.CATPart，单击按钮。

Step6.选取要开模的实体。在“Importfront_cover.CATPart”对话框区域的下拉列表中选择。

说明：在的下拉列表中有两个，此例中选取任何一个都不会有影响。

Stage2.设置收缩率

Step1.设置坐标系。选取坐标类型。在“Importfront_cover.CATPart”对话框区域的下拉列表中选择选项；分别在区域的、和文本框中输入数值0、0和0。

Step2.设置收缩数值。在区域的文本框中输入数值1.006。

Step3.在“Importfront_cover.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5.2所示。

图5.2 零件几何体

Stage3.添加缩放后的实体

Step1.切换工作台。选择下拉菜单命令，切换至“零件设计”工作台。

Step2.显示特征。在特征树中依次单击前的“+”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。

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，切换至“型芯/型腔设计”工作台。

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。接受系统默认的坐标值。

Step3.锁定坐标系。在该对话框区域中选中复选框。

Step4.设置区域颜色。在图形区中选取前面加载的零件几何体。

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即可。

Step5.在该对话框中单击按钮，系统计算完成后在特征树中增加了四个几何图形集，同时几何图形集在零件几何体上也会显示出来，如图5.3所示。

说明：几何图形集上显示的不同颜色代表着不同区域。

图5.3 区域颜色

Task3.分割模型区域

Stage1.创建分割区域1

Step1.创建图5.4所示的平面1（注：本步的详细操作过程请参见随书光盘中video\ch05.01\reference\文件下的语音视频讲解文件“front_cover_mold-r01.avi”）。

Step2.创建图5.5所示的截面草图（草图1）。选择下拉菜单命令，在图形区选取平面1为草图平面，在图形区绘制图5.5所示的截面草图（草图1），单击“退出工作台”按钮，退出草绘环境，完成截面草图（草图1）的创建。

图5.4 平面1

图5.5 截面草图（草图1）

Step3.创建图5.6所示的投影曲线。选择下拉菜单命令；系统弹出“投影定义”对话框，在区域的下拉列表中选择选项，选取草图1为投影曲线；选取图5.7所示的面为支持面，在的文本框中右击，然后在系统弹出的快捷菜单中选择，单击按钮，完成投影曲线的创建。

图5.6 投影曲线

图5.7 定义投影对象和支持面

Step4.创建分割区域1。选择下拉菜单命令，系统弹出“SplitMoldArea”对话框；然后在区域的下拉列表中选择选项，选取图5.7所示的面；在该对话框的区域中单击选项使其激活，然后选取投影曲线；在该对话框中单击按钮，在区域中右击选项，然后在系统弹出的快捷菜单中选择命令；在该对话框中单击按钮，完成分割区域1的创建，结果如图5.8所示。

Stage2.创建分割区域2

Step1.创建截面草图（草图2）。选择下拉菜单命令；选取图5.9所示的面为草图平面；在草绘工作台中绘制图5.10所示的截面草图（草图2）；单击“退出工作台”按钮，退出草绘工作台。

图5.8 创建分割区域1

图5.9 草图平面

图5.10 截面草图（草图2）

Step2.创建分割区域2。选择下拉菜单命令，系统弹出“SplitMoldArea”对话框；选择图5.11所示的面；在该对话框的区域中单击选项使其激活，然后选取图5.10所示的截面草图（草图2）；在该对话框中单击按钮，在区域中右击选项，然后在系统弹出的快捷菜单中选择命令；在该对话框中单击按钮，完成分割区域2的创建，结果如图5.12所示。

图5.11 定义分割对象

图5.12 创建分割区域2

Task4.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择选项，然后选取图5.13所示的面，结果如图5.14所示。

图5.13 选取面

说明：在选取型腔面时共有39个面，读者可根据录像进行选取。

Step3.定义型芯区域。在该对话框的下拉列表中选择选项，然后选取图5.15所示的面，结果如图5.16所示。

图5.14 定义型腔区域

图5.15 选取面

说明：在选取型腔面时共有29个面，读者可根据录像进行选取。

Step4.定义Other区域。在该对话框的下拉列表中选择选项，然后选取图5.17所示的两个面，单击按钮。

图5.16 定义型芯区域

图5.17 选取面

Task5.定义滑块开模方向

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

Step2.定义罗盘方向。将图形区右上角的罗盘拖至图5.18所示的位置。

Step3.定义对话框参数。在区域、和的文本框中接受系统默认的参数数值0、1和0，然后选中复选框；在模型上选取所有的Other曲面，在区域中选中单选项，然后在下面的文本框中输入数值100，单击按钮，结果如图5.19所示，然后选中单选项。

Step4.在该对话框中单击按钮，同时在特征树的轴系统下会显示出创建的滑块坐标系。

图5.18 定义罗盘方向

图5.19 分解区域

Task6.集合曲面

Step1.集合型芯曲面。选择下拉菜单命令，系统弹出“Aggregate Surfaces”对话框；在“Aggregate Surfaces”对话框的下拉列表中选择选项，此时系统会自动在的区域中显示要集合的曲面；在“Aggregate Surfaces”对话框中选中复选框，单击按钮，完成型芯曲面的集合，在特征树中显示的结果如图5.20b所示。

图5.20 集合型芯曲面后

Step2.集合型腔曲面。选择下拉菜单命令，系统弹出“Aggregate Surfaces”对话框；在“Aggregate Surfaces”对话框的下拉列表中选择选项，此时系统会自动在的区域中显示要集合的曲面；在“Aggregate Surfaces”对话框中选中复选框，单击按钮，完成型腔曲面的集合，在特征树中显示的结果如图5.21b所示。

图5.21 集合型腔曲面

Step3.集合Slider/Lifter曲面。选择下拉菜单命令，系统弹出“Aggregate Surfaces”对话框；在“Aggregate Surfaces”对话框的下拉列表中选择选项，此时系统会自动在的区域中显示要集合的曲面；在“Aggregate Surfaces”对话框中选中复选框，单击按钮，完成Slider/Lifter曲面的集合，在特征树中显示的结果如图5.22b所示。

图5.22 集合slider/lifter曲面

Task7.创建爆炸曲面

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

Step2.定义移动距离。在文本框中输入数值100，单击Enter键，结果如图5.23所示。

图5.23 爆炸视图

说明：此例中有两个开模方向，一个是主开模方向，另一个是滑块开模方向，系统会自动选取移动方向。图5.23中的型芯、型腔和滑块完全分开，没有多余的区域，说明移动元素没有错误。

Step3.在“Explode Value”对话框中单击按钮，完成爆炸曲面的创建。

Task8.模型修补

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的文本框中输入“Repair_surface”，接受文本框中的默认选项，然后单击按钮。

Step3.创建图5.24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；选取图5.25所示的边界1为填充边界线，单击按钮，完成填充1的创建。

说明：选取的边界线由两条圆弧组成，两条圆弧都要选取。

图5.24 填充1

图5.25 定义边界曲线

Step4.参照Step3，创建填充2和填充3，结果如图5.26所示。

图5.26 填充2、3

Task9.创建分型面

Stage1.创建滑块分型面

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的文本框中输入“Parting_surface”，接受文本框中的默认选项，然后单击按钮。

Step3.创建图5.27所示的平面2。选择下拉菜单命令，系统弹出“平面定义”对话框；在“平面定义”对话框的下拉列表中选择选项；在文本框处右击，在系统弹出的快捷菜单中选择选项，在文本框中输入数值100；单击按钮，完成平面2的创建。

Step4.创建图5.28所示的草图3。选择下拉菜单命令；在图形区选取平面2为草图平面；在图形区绘制图5.28所示的截面草图（草图3），单击“退出工作台”按钮，退出草绘环境，完成草图3的创建。

图5.27 平面2

图5.28 草图3

注意：草图3的底部是开放的。

Step5.创建图5.29所示的拉伸1。选择下拉菜单命令，系统弹出“拉伸曲面定义”对话框；在图形区选取草图3为拉伸轮廓；在区域的下拉列表中的区域下的文本框中选择选项，然后选取图5.30所示的点为限制元素；单击按钮，完成拉伸1的创建。

图5.29 创建拉伸1

图5.30 选取限制点

Step6.创建图5.31所示的拉伸2。

（1）选择命令。选择下拉菜单命令，系统弹出“拉伸曲面定义”对话框。

（2）选取拉伸轮廓。在图形区选取图5.32所示的边为拉伸轮廓。

图5.31 创建拉伸2

图5.32 选取边线

说明：选取图5.32所示的边时，可以将所有曲线隐藏。

（3）设置对话框参数。在区域的下拉列表中的区域下的文本框中选择选项，然后选取平面2为限制元素。

（4）定义拉伸方向。在的文本框中右击，在系统弹出的快捷菜单中选择。

（5）单击按钮，完成拉伸2的创建。

Step7.创建图5.33b所示的分割1（隐藏项目1）。

图5.33 分割1

（1）选择命令。选择下拉菜单命令，系统弹出“分割定义”对话框。

（2）选择元素。在图形区选取拉伸1为要切除的元素，选取图5.34和图5.35所示的两条边线为切除元素（可以通过按钮更改切除方向）。

图5.34 定义分割元素1

图5.35 定义分割元素2

（3）单击按钮，完成分割1的创建。

Step8.创建图5.36所示的填充4（隐藏草图2）。选择下拉菜单命令，系统弹出“填充曲面定义”对话框；选取图5.37所示的边链为填充边界（把型腔曲面隐藏便于选取边链），单击按钮，完成填充4的创建。

图5.36 填充4

图5.37 定义填充边界

Stage2.创建主分型面

Step1.创建边界1。选择下拉菜单命令，系统弹出“边界定义”对话框；在模型中选取图5.38所示的边线；在模型中分别选取图5.38所示的点1和点2为限制点；在该对话框中单击按钮，结果如图5.39所示。

图5.38 选取边界线和限制点

图5.39 创建边界1

Step2.创建图5.40所示的拉伸3。选择下拉菜单命令，系统弹出“拉伸曲面定义”对话框；在图形区选取边界1为拉伸轮廓，选取坐标轴X轴为参考方向；在区域的下拉列表中的区域下的文本框中选择选项，并在其下的文本框中输入数值100；单击按钮，完成拉伸3的创建。

Step3.创建图5.41所示的草图4。选择下拉菜单命令；在图形区选取图5.42所示的面为草图平面；在图形区绘制图5.41所示的截面草图（草图4），单击“退出工作台”按钮，退出草绘环境，完成草图4的创建。

图5.40 创建拉伸3

图5.41 草图4

Step4.创建图5.43所示的填充5。选择下拉菜单命令，系统弹出“填充曲面定义”对话框；选取草图4为填充边界，单击按钮，完成填充5的创建。

图5.42 草图平面

图5.43 填充5

Step5.创建图5.44所示的草图5（注：本步的详细操作过程请参见随书光盘中video\ch05.01\reference\文件下的语音视频讲解文件“front_cover_mold-r02.avi”）。

Step6.创建图5.45所示的填充6。选择下拉菜单命令，系统弹出“填充曲面定义”对话框；选取草图5为填充边界，单击按钮，完成填充6的创建。

图5.44 草图5

图5.45 填充6

Stage3.创建接合曲面

Step1.创建型芯分型面。选择下拉菜单命令，系统弹出“接合定义”对话框；在特征树中选取节点下的；选取节点下的、、和；选取节点下的和；在该对话框中单击按钮，完成型芯分型面的创建；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，在文本框中输入文件名“Core_surface”，单击按钮，完成型芯分型面的重命名。

Step2.创建型腔分型面。选择下拉菜单命令，系统弹出“接合定义”对话框；在特征树中选取节点下的，选取节点下的、、、和；选取节点下的、和；在该对话框中单击按钮，完成型腔分型面的创建；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，在文本框中输入文件名“Cavity_surface”，单击按钮，完成型腔分型面的重命名。

Step3.创建滑块分型面。选择下拉菜单命令，系统弹出“接合定义”对话框；在特征树中选取节点下的，选取节点下的、和；选取节点下的；在该对话框中单击按钮，完成滑块分型面的创建；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，在文本框中输入文件名“Slide_Surface”，单击按钮，完成滑块分型面的重命名。

Task10.模具分型

Stage1.创建型芯

Step1.隐藏型腔分型面和滑块分型面。在特征树中选中和并右击，在系统弹出的快捷菜单中选择命令，将型腔分型面和滑块分型面隐藏，同时将草图、平面和轴系统隐藏。

Step2.切换工作台。选择下拉菜单命令。

Step3.激活产品。在特征树中双击，此时系统激活该产品。

Step4.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。

（2）定义放置平面和点。在特征树中选择节点下的“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”对话框的文本框中输入数值-140，在文本框中输入数值0，在文本框中输入数值90。

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

（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350，在的文本框中输入数值120，在的文本框中输入数值140，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区域中的文本框，使其显示为。

（6）在“DefineInsert”对话框中单击按钮，结果如图5.46所示。

Step5.分割工件。在特征树中双击，系统激活此产品；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5.47所示的型芯分型面，分割方向如图5.47所示，单击按钮。

Step6.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5.48所示。

图5.46 加载工件

图5.47 选取特征

图5.48 型芯特征

说明：为了便于观察，在更改型芯透明度时，用户可在特征树中依次单击前的“+”号，然后右击，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型芯的透明度。

Step7.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“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。

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

（2）定义放置平面和点。在特征树中选取节点下的“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-140，在文本框中输入数值0，在文本框中输入数值90。

（3）选择工件类型。接受系统默认的参数选项设置。

（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350，在的文本框中输入数值120，在的文本框中输入数值140，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区域中的文本框，使其显示为。

（6）在“DefineInsert”对话框中单击按钮，结果如图5.49所示。

图5.49 加载工件

Step4.分割工件。在特征树中双击，系统激活该产品；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5.50所示的型腔分型面，分割方向如图5.50所示，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5.51所示。

图5.50 选取特征

图5.51 型腔特征

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取选项；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。

Stage3.创建滑块

Step1.显示滑块分型面。在特征树中右击，在系统弹出的快捷菜单中选择命令，将滑块分型面显示出来。

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

Step3.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。

（2）定义放置平面和点。在特征树中选择节点下的“xy平面”为放置平面。在滑块分型面上单击任意位置，然后在“DefineInsert”对话框的文本框中输入数值-140，在文本框中输入数值0，在文本框中输入数值90。

（3）选择工件类型。接受系统默认的选项设置。

（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350，在的文本框中输入数值120，在的文本框中输入数值140，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区域中的文本框，使其显示为。

（6）在“DefineInsert”对话框中单击按钮，结果如图5.52所示。

Step4.分割工件。在特征树中双击，系统激活该产品；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5.53所示的滑块分型面，分割方向如图5.53所示（朝向滑块分型面内部），单击按钮。

Step5.隐藏滑块分型面。在特征树中右击，在系统弹出的快捷菜单中选择命令，将滑块分型面隐藏，结果如图5.54所示。

图5.52 加载工件

图5.53 选取特征

图5.54 滑块特征

Step6.重命名滑块。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“Slide_part”，单击按钮，此时系统弹出“Warning”对话框，单击按钮，完成滑块的重命名。

Task11.创建模具分解视图

Step1.显示型芯和型腔。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，显示型芯和型腔。

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，显示产品模型。

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.移动滑块。在“操作参数”对话框中单击按钮，然后在模具中沿Y方向移动滑块，结果如图5.55所示。

Step6.移动型腔。在模具中沿Z方向移动产品型腔，结果如图5.56所示。

Step7.移动型芯。在模具中沿-Z方向移动型芯，结果如图5.57所示，单击按钮。

Step8.保存文件。选择下拉菜单命令，即可保存模型。

图5.55 移动滑块后

图5.56 移动型腔后

图5.57 移动型芯后