「实例分析」带弯销内侧抽芯模具的设计优化

本实例将介绍一个带弯销内侧抽芯的模具设计，如图10.1所示，其中包括滑块、弯销和内侧抽芯的设计。通过本实例的学习，希望读者能够熟练掌握带弯销内侧抽芯的模具设计的方法和技巧。下面介绍该模具的设计过程。

图10.1 带弯销内侧抽芯的模具设计

Task1.导入模型

Stage1.加载模型

Step1.新建产品。新建一个Product文件，并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“body_base_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”对话框的区域中单击“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\ch10\body_base.CATPart，单击按钮。

Step6.选择要开模的实体。在“Importbody_base.CATPart”对话框区域的下拉列表中选择选项。

说明：在的下拉列表中有两个选项，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。在“Importbody_base.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“Importbody_base.CATPart”对话框中单击按钮，完成零件几何体的收缩，结果如图10.2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，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。在该对话框的区域选中复选框。

Step4.设置区域颜色。在图形区中选取前面加载的零件几何体，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设置为0.45。

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，同时这四个几何图形集在零件几何体上也会显示出来，如图10.3所示。

图10.2 零件几何体

图10.3 区域颜色

Task3.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，在的下拉列表中选择选项，然后选取图10.4所示的面，结果如图0.5所示。

图10.4 选取面

图10.5 定义型腔区域

说明：在选取型腔面时共有32个面，读者可根据录像来进行选取。

Step3.定义型芯区域。在该对话框的下拉列表中选择选项，然后选取其他所有的面，结果如图10.6b所示。

Step4.单击按钮，完成元素的移动。

注意：在选取型芯面时要将模型在10.6a所示的区域处尽量放大显示，才能看到需要选取的型芯曲面，这些曲面很小，注意不要漏选。

说明：在选取型芯面时共有53个面，读者可根据录像来进行选取。

图10.6 定义型芯区域

Task4.集合曲面

Step1.集合型芯曲面。选择下拉菜单命令，系统弹出“AggregateSurfaces”对话框；在“AggregateSurfaces”对话框的下拉列表中选择选项，此时系统会自动在的区域显示要集合的曲面；在“AggregateSurfaces”对话框中选中复选框，单击按钮，完成型芯曲面的集合。

Step2.集合型腔曲面。选择下拉菜单命令，系统弹出“AggregateSurfaces”对话框；在“AggregateSurfaces”对话框的下拉列表中选择选项，此时系统会自动在的区域显示要集合的曲面；在“AggregateSurfaces”对话框中选中复选框，单击按钮，完成型腔曲面的集合。

Task5.创建爆炸曲面

Step1.选择命令。选择下拉菜单命令，系统弹出“ExplodeValue”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10.7所示。

图10.7 爆炸视图

说明：此例中只有一个主方向，系统会自动选取移动方向，图10.7中的型芯与型腔完全分开，没有多余的区域，说明移动元素没有错误。

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

Task6.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10.8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10.9所示的4条边为边界，单击按钮，完成填充1的创建。

图10.8 填充1

图10.9 定义边界曲线

Step4.参照Step3，创建填充2和填充3，结果如图10.10所示。

图10.10 创建填充2、3

Task7.创建分型面

Stage1.创建PrtSrf_接合1

Step1.新建几何图形集。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。

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

Step3.在图形区中选取零件模型，此时在零件模型上会显示许多边界点。

Step4.创建PrtSrf_拉伸1。在零件模型中分别选取图10.11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，单击按钮，结果如图10.12所示。

Step5.创建PrtSrf_拉伸2。在的文本框中单击一下，在零件模型中分别选取图10.13所示的点3和点4作为拉伸边界点；然后在坐标系中选取X轴，结果如图10.14所示。

图10.11 选取点

图10.12 创建PrtSrf_拉伸1

图10.13 选取点

图10.14 创建PrtSrf_拉伸2

Step6.创建PrtSrf_拉伸3。在的文本框中单击一下，在零件模型中分别选取图10.15所示的点5和点6作为拉伸边界点；然后在坐标系中选取Y轴，结果如图10.16所示。

图10.15 选取点

图10.16 创建PrtSrf_拉伸3

Step7.创建PrtSrf_拉伸4。在的文本框中单击一下，在零件模型中分别选取图10.17所示的点7和点8作为拉伸边界点；然后在坐标系中选取X轴，单击按钮，结果如图10.18所示。

图10.17 选取点

图10.18 创建PrtSrf_拉伸4

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

Stage2.创建扫掠曲面1

选择下拉菜单命令，系统弹出“扫掠曲面定义”对话框；在的下拉列表中选取选项，在的下拉列表中选择选项；在模型中选取图10.19所示的边界1；选取图10.19所示的边界2；在该对话框中单击按钮，完成扫掠曲面1的创建，结果如图10.20所示。

Stage3.创建扫掠曲面2、3和4

参照Stage2，创建扫掠曲面2、3和4，结果如图10.21所示。

图10.19 选取边界线

图10.20 创建扫掠曲面1

图10.21 创建扫掠曲面2、3和4

Stage4.创建接合曲面

Step1.创建型芯分型面。选择下拉菜单命令；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，在的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，在的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。

Task8.模具分型

Stage1.创建型芯

Step1.隐藏型腔分型面。在特征树中选中，在系统弹出的快捷菜单中选择命令，将型腔分型面隐藏。

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-50，在文本框中输入数值0，在文本框中输入数值0。

（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类型，然后在系统弹出的对话框中双击类型。

（4）选择工件参数。在“DefineInsert”对话框中选择选项卡，然后在的文本框中输入数值200，在的文本框中输入数值120，在的文本框中输入数值160，在的文本框中输入数值0。

（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10.22所示。

图10.22 加载工件

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。

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10.23所示的型芯分型面，分割方向如图10.23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10.24所示。

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。在特征树中选择节点下的“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”对话框的文本框中输入数值-50，在文本框中输入数值0，在文本框中输入数值0。

（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200，在的文本框中输入数值120，在的文本框中输入数值160，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10.25所示。

图10.23 选取型芯分型面

图10.24 隐藏型芯分型面

图10.25 加载工件

Step4.分割工件。在特征树中双击，系统激活该此产品；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10.26所示的型腔分型面，方向如图10.26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10.27所示。

图10.26 选取型腔分型面

图10.27 隐藏型腔分型面

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。

Task9.创建型腔镶件

Step1.新建模型文件。激活，选择下拉菜单命令；系统弹出“新零件：原点”对话框；单击按钮完成零件的创建。

Step2.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。在和两个文本框中分别输入文件名cavity_inster；单击按钮完成文件名的修改。

Step3.激活零件。在特征树中双击节点下的选项，使其激活。

Step4.切换工作台。选择下拉菜单命令，切换到“零件设计”工作台。

Step5.创建图10.28所示的特征──凸台1。

（1）选择命令。选择下拉菜单命令，系统弹出“定义凸台”对话框。

（2）创建截面草图。在“定义凸台”对话框中单击按钮，选取图10.29所示的面为草图平面，在草绘工作台中绘制图10.30所示的两个圆，单击“工作台”工具栏中的按钮，退出草绘工作台。

说明：可以选择下拉菜单命令，把图中相应的边线投影到草图平面。

图10.28 创建凸台1

图10.29 定义草图平面

（3）定义拉伸深度属性。在区域的下拉列表中均选择选项，选取图10.31所示的面为限制面，单击按钮，完成凸台1的创建。

图10.30 截面草图

图10.31 定义限制面

Step6.创建图10.32所示的特征──凸台2。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，选取图10.29所示的面为草图平面，在草绘工作台中绘制图10.33所示的截面草图，单击“工作台”工具栏中的按钮，退出草绘工作台；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10（可通过更改凸台的方向）；在“定义凸台”对话框中单击按钮，完成凸台2的创建。

图10.32 创建凸台2

图10.33 截面草图

Step7.创建相交特征。选择下拉菜单命令，系统弹出“相交”对话框；分别选取型腔和凸台2为相交几何体；在该对话框中单击按钮，完成相交特征的创建，结果如图10.34b所示。

图10.34 创建相交特征

Step8.在型腔中创建镶件特征。在特征树中双击；选择下拉菜单命令，系统切换至“装配设计”工作台；在模型中选取创建的镶件特征（相交特征）；选择下拉菜单命令，系统弹出“定义装配特征”对话框；在该对话框的区域选取选项，然后单击按钮，此时系统弹出“移除”对话框，在该对话框中单击按钮，完成在型腔中镶件特征的创建。

说明：观察结果时，可将镶件隐藏，结果如图10.35所示。

图10.35 创建镶件

Task10.创建型芯滑块

Stage1.在型芯上创建滑块

Step1.切换工作台。选择下拉菜单命令，切换到模具设计工作台。

Step2.新建模型文件。激活，选择下拉菜单命令；系统弹出“新零件：原点”对话框；单击按钮，完成零件的创建。

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。在和两个文本框中分别输入文件名core_slider；单击按钮完成文件名的修改。

Step4.激活零件。在特征树中双击节点下的选项，使其激活。

说明：以下为了便于操作，隐藏型腔和型腔镶件，同时将型芯显示出来。

Step5.创建图10.36所示的凸台1。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，选取“zx平面”为草图平面，在草绘工作台中绘制图10.37所示的截面草图，单击“工作台”工具栏中的按钮，退出草绘工作台；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12，然后选中复选框，单击按钮，完成凸台1的创建。

图10.36 凸台1

图10.37 截面草图

Step6.创建相交特征。选择下拉菜单命令，系统弹出“相交”对话框；分别选取型芯和凸台1为相交几何体；在该对话框中单击按钮，完成相交特征的创建，结果如图10.38b所示。

图10.38 相交

Step7.在型芯中创建滑块特征。在特征树中双击；选择下拉菜单命令，系统切换至“装配设计”工作台；在模型中选取创建的滑块特征（相交特征）；选择下拉菜单命令，系统弹出“定义装配特征”对话框；在该对话框的区域中选取选项，然后单击按钮，此时系统弹出“移除”对话框，在该对话框中单击按钮，完成在型芯中滑块特征的创建，结果如图10.39所示（隐藏滑块）。

Stage2.在型芯上创建凹槽

Step1.激活零件。在特征树中双击，切换到零件设计工作台。

Step2.创建凹槽1。选择下拉菜单命令，系统弹出“定义凹槽”对话框；在“定义凹槽”对话框中单击按钮，选取“zx平面”为草图平面，在草绘工作台中绘制图10.40所示的截面草图，单击“工作台”工具栏中的按钮，退出草绘工作台；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20，然后选中复选框，单击按钮，完成凹槽1的创建，结果如图10.41所示。

图10.39 创建滑块特征

图10.40 截面草图

图10.41 凹槽1

Stage3.在型芯滑块上创建凹槽

Step1.激活零件。在特征树中双击节点下的选项，使其激活。

Step2.创建图10.42所示的凹槽2。选择下拉菜单命令，系统弹出“定义凹槽”对话框；在“定义凹槽”对话框中单击按钮，选取“zx平面”为草图平面，在草绘工作台中绘制图10.43所示的截面草图，单击“工作台”工具栏中的按钮，退出草绘工作台；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7，然后选中复选框，单击按钮，完成凹槽2的创建。

图10.42 凹槽2

图10.43 截面草图

Step3.更新产品。在特征树中双击选项，激活此产品，在“Tools”工具栏中单击“更新”按钮，完成产品的更新。

Task11.创建弯销

Step1.新建模型文件。激活，选择下拉菜单命令；系统弹出“新零件：原点”对话框；单击按钮完成零件的创建。

Step2.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。在和两个文本框中分别输入文件名bend_pole；单击按钮完成文件名的修改。

Step3.激活零件。在特征树中双击节点下的选项，使其激活。

Step4.创建图10.44所示的凸台1。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，选取“zx平面”为草图平面，在草绘工作台中绘制图10.45所示的截面草图，单击“工作台”工具栏中的按钮，退出草绘工作台；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7，然后选中复选框，单击按钮，完成凸台1的创建。

图10.44 凸台1

图10.45 截面草图

Task12.创建型芯镶件

Step1.新建模型文件。激活，选择下拉菜单命令；然后单击选项，系统弹出“新零件：原点”对话框；单击按钮完成零件的创建。

Step2.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。在和两个文本框中分别输入文件名core_inster；单击按钮完成文件名的修改。

Step3.激活零件。在特征树中双击节点下的选项，使其激活。

说明：为了方便操作可以把型芯滑块和弯销隐藏。

Step4.创建图10.46所示的特征──凸台1。选择下拉菜单命令，系统弹出“定义凸台”对话框。单击按钮，选取图10.47所示的面为草图平面，在草绘工作台中绘制图10.48所示的截面草图，单击“工作台”工具栏中的按钮，退出草绘工作台；在区域的下拉列表中选择选项，选取图10.49所示的面为限制面，单击按钮，完成凸台1的创建。

图10.46 凸台1

图10.48 截面草图

图10.47 定义草图平面

图10.49 定义限制面

Step5.创建图10.50所示的特征──凸台2。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，选取图10.47所示的面为草图平面，在草绘工作台中绘制图10.51所示的截面草图，单击“工作台”工具栏中的按钮，退出草绘工作台；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10（可通过更改凸台的方向，使拉伸方向指向实体内部）；在“定义凸台”对话框中单击按钮，完成凸台2的创建。

图10.50 创建凸台2

图10.51 截面草图

Step6.创建相交特征。选择下拉菜单命令，系统弹出“相交”对话框；分别选取型芯和凸台2为相交几何体；在该对话框中单击按钮，完成相交特征的创建。

Step7.在型芯中创建镶件特征。在特征树中双击选项；选择下拉菜单命令，系统切换至“装配设计”工作台；在模型中选取创建的镶件特征（相交特征）；选择下拉菜单命令，系统弹出“装配特征定义”对话框；在该对话框的区域选取选项，然后单击按钮，此时系统弹出“除去”对话框，在该对话框中单击按钮，完成在型芯中镶件特征的创建。

说明：如果此时系统已在“装配设计”工作台中，此步骤可以省略。

Task13.创建模具分解视图

Step1.显示产品模型、型腔、型腔镶件、型芯滑块和弯销。

Step2.选择命令。选择下拉菜单命令，系统弹出“操作参数”对话框。

Step3.移动型腔镶件。在“操作参数”对话框中单击按钮，然后在图形区中沿正Z方向移动型腔，结果如图10.52所示。

Step4.移动型腔。在“操作参数”对话框中单击按钮，然后在图形区中沿正Z方向移动型腔，结果如图10.53所示。

Step5.移动型芯。在“操作参数”对话框中单击按钮，然后在图形区中沿正Z方向移动型芯，结果如图10.54所示，单击按钮。

图10.52 移动型腔镶件后

图10.53 移动型腔后

图10.54 移动型芯后

Step6.保存文件。选择下拉菜单命令，即可保存模型。