【正文】 零件圖，圖317 自底向上的裝配設(shè)計(jì)這就是自頂向下的設(shè)計(jì)方法。如圖318所示；圖318 自頂向下的裝配設(shè) 自頂向下的設(shè)計(jì)方法從產(chǎn)品構(gòu)成的最頂層開始把組成整機(jī)的部件作為產(chǎn)品系統(tǒng)的零件來思考，并根據(jù)其在產(chǎn)品中的相互位置關(guān)系，所起的作用和實(shí)現(xiàn)的功能，建立產(chǎn)品構(gòu)成的二維布局和三維骨架圖。通過給定設(shè)計(jì)約束條件、關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)等設(shè)計(jì)信息，自上而下地傳遞所給設(shè)計(jì)信息展開產(chǎn)品的整個(gè)設(shè)計(jì)過程。 自頂向下的設(shè)計(jì)是一個(gè)產(chǎn)品開發(fā)過程。通過該過程確保設(shè)計(jì)由原始的概念開始，逐漸地發(fā)展成熟為具有完整零部件造型的最終產(chǎn)品。把關(guān)鍵信息放在一個(gè)中心位置，在設(shè)計(jì)過程中通過捕捉中心位置的信息傳遞到較低級(jí)別的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中，如果改變這些信息將自動(dòng)更新整個(gè)系統(tǒng)。 自頂向下的設(shè)計(jì)方法在零件設(shè)計(jì)的初期就考慮零件與零件之間的約束和定位關(guān)系，在完成產(chǎn)品整體設(shè)計(jì)之后，再實(shí)現(xiàn)單個(gè)零件的詳細(xì)設(shè)計(jì)。自頂向下的設(shè)計(jì)過程能充分利用計(jì)算機(jī)的優(yōu)良特性，能最大限度地發(fā)揮設(shè)計(jì)人員的潛力，最大限度地減少設(shè)計(jì)實(shí)施階段不必要的重復(fù)工作，使企業(yè)的人力、物力等資源得到充分的利用，大大地提高了設(shè)計(jì)效率，減少了新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研究[11]。 電風(fēng)扇的零件比較少，可以運(yùn)用自底向上的設(shè)計(jì)方法這時(shí)我們要考慮的問題是確定哪個(gè)零件需要完全約束，哪個(gè)零件需要部分約束。由電風(fēng)扇的運(yùn)動(dòng)可知電風(fēng)扇的葉片要轉(zhuǎn)動(dòng)所以只要對(duì)其部分約束，要使它有旋轉(zhuǎn)自由度。電風(fēng)扇需要“搖頭”所以在裝配時(shí)需要考慮用什么裝配方法可以實(shí)現(xiàn)。 通過分析可以知道電風(fēng)扇的后座可以作為基礎(chǔ)零件，約束類型可以選擇“缺省”選擇要求如圖319所示圖319 后座的選擇要求 接著銷的定位可選擇如圖320所示。圖320 銷的定位（A）圖320 銷的定位（B） 接下來可以安裝電風(fēng)扇的后座。后座的約束如圖421所示：圖322 后殼的定位(A)322 后殼的定位(B) 下面是墊片的定位，墊片的約束如圖323所示。圖323 墊片的定位(A) 圖323 墊片的定位(B) 接下來是扇葉的約束，因?yàn)樯热~需要旋轉(zhuǎn)，所以要保留扇葉旋轉(zhuǎn)的自由度。扇葉的自由度如圖324所示。圖324 扇葉的約束（A）圖324 扇葉的約束（B）電風(fēng)扇的前蓋可以和其后座相同，其約束如圖325所示。圖325 前座的約束（A）圖325 前座的約束（B）圖326 基座的裝配約束我們可以將上面的一個(gè)裝配的作為一個(gè)整體然后和電風(fēng)扇需要旋轉(zhuǎn)的基座進(jìn)行裝配，基座的裝配約束如圖326所示?；拖惹把b配好的一個(gè)整體進(jìn)行裝配的約束如圖327所示。圖327 整體裝配約束（A）圖327 整體裝配約束（B）基座裝配好之后，電風(fēng)扇裝配完成。第四章 電風(fēng)扇運(yùn)動(dòng)仿真 機(jī)構(gòu)相關(guān)概念 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真概述機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析模塊是Pro/Engineer Wildfire中一個(gè)集運(yùn)動(dòng)和機(jī)構(gòu)分析于一身的、功能強(qiáng)大的模塊。當(dāng)各個(gè)零部件通過裝配模塊組成一個(gè)完整的機(jī)構(gòu)以后，就可以在Pro/Engineer中直接啟動(dòng)機(jī)構(gòu)分析模塊，根據(jù)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖定義機(jī)構(gòu)中的連接，設(shè)置伺服電動(dòng)機(jī)，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分析，觀察機(jī)構(gòu)的整體運(yùn)動(dòng)軌跡和各零件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，檢測機(jī)械干涉，還可以進(jìn)行各種測量，最后把分析結(jié)果保存成影片的形式 機(jī)構(gòu)的拖動(dòng)拖動(dòng)功能可以保證在裝配模塊中定義的機(jī)構(gòu)在進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析時(shí)有合適的初始位置，保證機(jī)構(gòu)中各個(gè)零件之間有適合的相對(duì)位置。在保持機(jī)構(gòu)其余部分處于裝配狀態(tài)的同時(shí)，將抓取的圖元定位在盡可能靠近當(dāng)前光標(biāo)的位置。通過指定幾何約束，鎖定和撤銷鎖定主體，啟用和禁用連接，以及選取特殊的拖動(dòng)模式，可以控制拖動(dòng)操作過程中拖動(dòng)方式。使用該命令也可以保存不同位置和方向的機(jī)構(gòu)快照。這些快照將作為以后分析的初始位置，也可以作為動(dòng)畫模擬中的一幅關(guān)鍵幀。 伺服電動(dòng)機(jī) 使用伺服電動(dòng)機(jī)可以對(duì)機(jī)構(gòu)加特殊運(yùn)動(dòng)，是機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的原動(dòng)力。向模型中增加伺服電動(dòng)機(jī)可為運(yùn)動(dòng)仿真做準(zhǔn)備。 可以在連接軸或幾何圖元（如零件平面，基準(zhǔn)平面和點(diǎn)）上放置伺服電動(dòng)機(jī)，觀察機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡 1 連接軸電機(jī)——用于控制零件沿某一方向運(yùn)動(dòng) 2 幾何電機(jī)——用于創(chuàng)建復(fù)雜的三維運(yùn)動(dòng)，如螺旋或其他空間曲線。 建立機(jī)構(gòu)分析 運(yùn)動(dòng)分析命令允許用戶定義一個(gè)機(jī)構(gòu)在一定時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)方式。 通過向機(jī)構(gòu)中增加伺服電動(dòng)機(jī)，然后設(shè)置時(shí)間周期和運(yùn)動(dòng)增量，可以定義組件的運(yùn)動(dòng)方式?？梢曰胤艡C(jī)構(gòu)的畫面或?qū)⒔Y(jié)果保存到磁盤中，便于以后重新演示。 我們可以選取在運(yùn)動(dòng)分析中起作用的伺服電動(dòng)機(jī)，并控制其起始時(shí)間和終止時(shí)間。這樣，當(dāng)創(chuàng)建分析時(shí)就更具有靈活性。也可以創(chuàng)建多個(gè)運(yùn)動(dòng)分析，每個(gè)分析都使用不同的伺服電機(jī)和鎖定不同的圖元。根據(jù)已命名的回放次序保存每個(gè)定義，以便以后查看。 電風(fēng)扇的動(dòng)態(tài)仿真 裝配仿真模塊通過裝配仿真動(dòng)畫，可以直觀的看到整個(gè)裝配過程，并可以檢驗(yàn)裝配順序和裝配路徑是否合理，是不是能夠應(yīng)用于實(shí)際裝配操作。將存在問題反饋給規(guī)劃模塊和設(shè)計(jì)人員，改進(jìn)確認(rèn)后完成最終的裝配仿真動(dòng)畫。示意圖如41圖41 裝配仿真 電風(fēng)扇模擬仿真 打開裝配好的電風(fēng)扇模型，點(diǎn)擊“應(yīng)用程序”中的“機(jī)構(gòu)”，然后會(huì)在右下角出現(xiàn)圖443所示的圖。 圖42 仿真命令 圖43 機(jī)構(gòu)選擇時(shí)的圖像 軌跡曲線就是用圖形表示機(jī)構(gòu)中某一點(diǎn)或頂點(diǎn)相對(duì)于零件的運(yùn)動(dòng)。必須從機(jī)構(gòu)分析中創(chuàng)建一個(gè)結(jié)果集，然后可以生成這些曲線。使用當(dāng)前進(jìn)程中的結(jié)果集，或通過裝載以前進(jìn)程中的結(jié)果文件，可以生成一條軌跡曲線。 我們知道電風(fēng)扇需要扇葉的“旋轉(zhuǎn)”和“搖頭”的動(dòng)作，并且電風(fēng)扇扇葉需要圓周運(yùn)動(dòng)，但是“搖頭”只要1200左右的旋轉(zhuǎn)。所以選擇的要求如圖5所示。時(shí)間/S位移/m時(shí)間/S速度m*s1 圖54 (a)扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)的速度時(shí)間圖像 圖54 (b)“搖頭”時(shí)位移時(shí)間圖像 選擇好電動(dòng)機(jī)后點(diǎn)擊圖42命令中的ANALYSES 右擊創(chuàng)建命令，然后選擇要求如圖45所示。圖45 分析定義 選擇好以后就點(diǎn)擊45圖中的運(yùn)行就可以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。此時(shí)就可以看到電風(fēng)扇運(yùn)動(dòng)仿真的動(dòng)畫。第五章 電風(fēng)扇扇葉的注塑模設(shè)計(jì) 注塑模具設(shè)計(jì)的基本流程Y設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)拆模，生成模具成型零件三維模型沖模仿真，生成模塑件三維模型開模仿真及干涉檢測定義模架并添加頂桿和冷卻水道制作三維實(shí)體設(shè)計(jì)用參考零件和工件建立模具裝配模型設(shè)置收縮率對(duì)參考零件進(jìn)行開模檢測和厚度檢測修改參考零件零件是否需要改動(dòng)N設(shè)計(jì)分型面添加其他標(biāo)準(zhǔn)件完成總裝配生成二維工程圖用塑料顧問進(jìn)行流動(dòng)及填充分析分析制件、消化工藝資料設(shè)計(jì)分型面設(shè)計(jì)型腔數(shù)目與型腔布局繪制模具裝配圖與零件圖設(shè)計(jì)成型零件結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計(jì)模具裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)頂出系統(tǒng)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)形式及尺寸圖51 傳統(tǒng)注塑模具的設(shè)計(jì)流程 圖52 基于Pro/E注塑模具的設(shè)計(jì)流程傳統(tǒng)方法注射模具設(shè)計(jì)都是在二維環(huán)境下進(jìn)行的，其簡要設(shè)計(jì)流程一般如圖51所示。從51可以看出，傳統(tǒng)的注塑模具設(shè)計(jì)在二維環(huán)境下進(jìn)行，需要人工進(jìn)行的工會(huì)量非常大，在模具CAD系統(tǒng)高速發(fā)展的今天，這種模具設(shè)計(jì)流程將被取代?；赑ro/E注塑模具設(shè)計(jì)的基本流程可以簡要地用圖52來表示?；赑ro/E注塑模具的設(shè)計(jì)在三維環(huán)境下進(jìn)行，采用這種方法，不僅可以進(jìn)行造型設(shè)計(jì)和快速準(zhǔn)確地生成模具的型芯和型腔零件，還可以完成模具的總裝配，最后生成二維工程圖，有利于縮短模具設(shè)計(jì)周期并可以利用基于Pro/E中開模仿真功能，及時(shí)地發(fā)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤，有效地避免工人的反復(fù)勞動(dòng)。 Pro/E注塑模具設(shè)計(jì)制造整個(gè)過程 傳統(tǒng)方法模具設(shè)計(jì)都是在二維環(huán)境下進(jìn)行的，其制造工藝流程可簡要地用圖53表示。 從圖53中可以看出，傳統(tǒng)模具制造工藝路線是典型的串行路線。由于流程中各步驟的相互制約性比較大，因而生產(chǎn)周期比較長。對(duì)于注塑模中最核心的成型零件，既要進(jìn)行詳細(xì)地二維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與繪圖，又要對(duì)各個(gè)零件分別進(jìn)行三維實(shí)體建模，以便于數(shù)控加工程序的編制，因此非常費(fèi)力耗時(shí)，同時(shí)還容易造成加工數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)屬于的不統(tǒng)一，增大了生產(chǎn)廢品的概率。制作設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)三維設(shè)計(jì)工藝準(zhǔn)備模具成型零件（型腔、型芯等）三維建模數(shù)控加工編程成型零件數(shù)控加工模具裝配其他模具零件加工 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制作三維建模電極三維設(shè)計(jì)其他模具零件加工模具成型零件三維設(shè)計(jì)電極數(shù)控編程成型零件數(shù)控編程生成成型零件二維工程圖數(shù)控加工裝配圖53 傳統(tǒng)注塑模具的制造流程 圖54 基于Pro/E注塑模具的制造流程 基于Pro/E設(shè)計(jì)注塑模具，則模具的整個(gè)制造過程可以采用并行的工藝路線，如圖54所示。采用這種制造路線，可以使模具的設(shè)計(jì)制造周期大大縮短，而且模具的設(shè)計(jì)與制造是基于一個(gè)統(tǒng)一的幾何模型，保證了模型數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性和正確性。隨著CAD/CAM技術(shù)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用及數(shù)控加工機(jī)床的普及，這種設(shè)計(jì)制造工藝路線一定會(huì)越來越顯示出其優(yōu)越性，并被更加廣泛地應(yīng)用于，模具制造領(lǐng)域。 電風(fēng)扇扇葉的注塑模設(shè)計(jì) 電風(fēng)扇材料選擇 電風(fēng)扇是具有多個(gè)曲面扇形葉片和圓柱套組成的零件，主要功能是通過電機(jī)帶動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)來使空氣流動(dòng)產(chǎn)生風(fēng)的。 根據(jù)塑料的性能塑件材料采用聚丙烯（PP），屬于耐熱性、耐曲折性材料。在無外力的環(huán)境中加熱至1500也不變形，可在1000以上長期穩(wěn)定地使用。其有點(diǎn)如下：(1) 具有優(yōu)良的力學(xué)性能，結(jié)晶度越高、具抗拉強(qiáng)度、表面硬度和彈性模量均較優(yōu)異，并有突出的耐力開裂性和耐磨性。（2）從成型性能上看，該材料流動(dòng)性好，易溢料，具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、不吸水。它是高頻電性能優(yōu)良、且不受濕度的影星，易成型加工的材料，可用于注塑。（3）PP無毒無味，尤為可貴的是，具有較好的耐曲折性。 電風(fēng)扇注塑模設(shè)計(jì)電風(fēng)扇注塑模設(shè)計(jì)中最重要的是分型面的設(shè)計(jì)。分型面是指上、下兩模芯互相接觸的表面。分型面一般是在確定澆注位置或稱進(jìn)料口的位置后再選擇。但在分析各種分型面方案的優(yōu)缺點(diǎn)之后，可能需要重新調(diào)整澆注位置。分型面選擇原則：考慮到塑件在開模時(shí)盡可能留在動(dòng)模部分，同時(shí)由于塑件有曲面扇葉，所以也要盡可能留在動(dòng)模部分：另一方面考慮到澆注系統(tǒng)和有利于氣體的排出我們采用如圖55所示陰影部分。圖55 分型面選擇分型面選擇應(yīng)該盡量滿足以下要求：（1）應(yīng)使塑件全部或大部分置于同一班型芯內(nèi)；（2）盡量減少分型面數(shù)目，盡量簡化其結(jié)構(gòu)。（3）分型面的數(shù)目越少，塑件精度就越容易保證，且成型零件的數(shù)目也就減少。一個(gè)塑件的分型面，不是以上原則都要面面俱到，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)以哪幾項(xiàng)原則為主選擇分型面，需要進(jìn)行多方案的對(duì)比。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)條件，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)作出正確的判斷，最后選出最佳方案。 本塑件在注射時(shí)采用一模四腔，澆注形式為點(diǎn)澆注?？紤]到該塑件結(jié)構(gòu)簡單且對(duì)稱，所以在設(shè)計(jì)型腔中的位置時(shí)設(shè)計(jì)成型相對(duì)于模具中心線兩兩對(duì)稱，這樣的最大有點(diǎn)是便于設(shè)置分型機(jī)構(gòu)。 PP流動(dòng)性好，塑件較小，主流道設(shè)計(jì)的小些。且主流道的界面為圓形 在這次注塑模設(shè)計(jì)中，采用了激動(dòng)脫模和澆注系統(tǒng)凝料脫模機(jī)構(gòu)。激動(dòng)脫模主要是依靠注塑機(jī)的開模動(dòng)作，用固定頂柱相配合，驅(qū)使動(dòng)模一側(cè)的脫模機(jī)構(gòu)從模內(nèi)推出制品。注射成型自動(dòng)化生產(chǎn)不僅要求制品能自動(dòng)脫模，而且要求澆注系統(tǒng)凝料也能自動(dòng)脫模，而且要求澆注明了也能自動(dòng)脫落。由于澆注系統(tǒng)凝料的脫落是與模具類型及澆注口形式密切相關(guān)的。 本次扇葉模具的設(shè)計(jì)是采用了點(diǎn)澆口設(shè)計(jì)的，模架結(jié)構(gòu)為三板式結(jié)構(gòu)，有兩個(gè)分型面分別用于取出制品和澆注系統(tǒng)凝料。于是采用了雙分型面和模具澆注系統(tǒng)凝料脫模。利用蠟療拉桿斷點(diǎn)澆口系統(tǒng)凝料脫模。利用拉料桿拉斷點(diǎn)澆口來實(shí)現(xiàn)零件的脫模。如圖66所示。56 拉料拉桿斷點(diǎn)澆口脫模扇葉模具設(shè)計(jì)中拉料桿拉斷點(diǎn)澆口的形式如圖56所示，在定模座板內(nèi)設(shè)置有拉料桿。開模時(shí) 確保先沿AA面分型，澆口被拉斷，凝料滯留在推料板上，繼續(xù)開模，推料板將澆注系統(tǒng)凝料由拉料桿5和澆口套中脫出并自然墜落。隨后長拉桿起限位作用，定模板與脫澆板BB面分型，脫出凝料，動(dòng)模座板和定模板沿CC面分型，頂桿推出制品。 本模具的工作原理如圖57。 1導(dǎo)柱 2導(dǎo)套 3推料板 4頂桿 5拉料桿6推料固定板 7限位釘圖57 扇葉模具的工作原理 模具安裝在注射機(jī)上，定模部分固定在注射機(jī)的定模板上，動(dòng)模固定在注射機(jī)的動(dòng)模板上。合模后，注射機(jī)通過噴嘴將融料流經(jīng)道注入型腔，經(jīng)保壓、冷卻后，塑件成型。開模時(shí)動(dòng)模部分隨動(dòng)模板一起移動(dòng)，首先在定模板內(nèi)設(shè)置有拉料桿，定模座板與脫澆板用限位螺栓連接。開模時(shí)確保模具沿AA面分型，澆口被拉斷，凝料滯留在推料板上，繼續(xù)開模時(shí)，定模座板與推料板BB面分型推料板將澆注系統(tǒng)凝料由拉料桿和澆口套中脫出并自然墜落。隨后長拉桿起限位作用，動(dòng)模板和定模板沿CC面分型，最后，在注射機(jī)的頂出裝置下，通過推動(dòng)推板促使推桿運(yùn)動(dòng)將塑件頂出。合模時(shí)，隨著分型面的緊密閉合，導(dǎo)柱、限位桿進(jìn)行復(fù)位至型腔，同時(shí)復(fù)位桿也對(duì)推桿進(jìn)行復(fù)位，頂桿由復(fù)位彈簧進(jìn)行復(fù)位，完成合模狀態(tài)，進(jìn)行再一次注射。第六章 結(jié)論與展望