車載箱參數(shù)化設(shè)計

摘 要:針對國外自行車上的可快速裝卡的車載箱進(jìn)行產(chǎn)品造型及模具設(shè)計。為了達(dá)到模具設(shè)計方便快捷的目的，采用了UG軟件的參數(shù)化設(shè)計功能。在做產(chǎn)品造型及其模具設(shè)計時，所有設(shè)計參數(shù)都保存在數(shù)據(jù)庫中，并且全部的尺寸數(shù)據(jù)之間利用表達(dá)式建立起聯(lián)系。當(dāng)某一尺寸改變后，產(chǎn)品模型的整體尺寸會隨之改變，即可實現(xiàn)參數(shù)化驅(qū)動。最后應(yīng)用Mold wizard模塊完成對產(chǎn)品的模具設(shè)計。實踐證明，采用參數(shù)化的設(shè)計方法，可以減少系列產(chǎn)品造型及其模具的重復(fù)設(shè)計，大大提高設(shè)計速度和工作效率。

關(guān)鍵詞:UG; 參數(shù)化; 注塑模; 車載箱

中圖分類號:TG76;TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B

文章編號:1004-373X(2010)12-0053-02

Parametrization Design of Bicycle-bone Case

XIE Fang1， JIA Yi-chao2， LIU Xing-gang1

(1.Zhangjiakou Vocational and Technical College， Zhangjiakou 075000， China;

2.School of Material Science and Technology， Hebei University of Technology， Tianjin 300130， China)

Abstract:According to the bicycle-bone cases that can be quickly installed on the bicycles made in other countries， the product shaping and mold design are performed with the function of the parametrization design of UG. All the design parameters of the product are stored in the database， and the relations of all size data are set up with the expresions when the product shaping and mold design are carried out. As any dimension is changed， the overall size of the product model is variated with the change and the parametrization drive is realized. The mold design was implemented with UG Mold Wizard module. The practical design proves that the parameterization design is helpful for the improvement of design speed and work efficiency.

Keywords: UG; parametrization; injection mould; bicycle-bone case

0 引 言

模具工業(yè)已成為國際經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)工業(yè)，地位無可替代。隨著我國逐步成為全球制造業(yè)的基地，模具行業(yè)得到了迅速的發(fā)展[1]。在如此激烈的競爭中，如何縮短制造周期、提高模具質(zhì)量、降低模具成本，成為了模具企業(yè)的一項挑戰(zhàn)。隨著模具CAD/CAM技術(shù)的不斷發(fā)展，掌握CAD/CAM 軟件的使用，并用于模具的數(shù)字化設(shè)計與制造是其中的關(guān)鍵。為提高產(chǎn)品設(shè)計的開發(fā)效率，零件參數(shù)化設(shè)計方法被越來越多的設(shè)計人員掌握與使用，與其他設(shè)計方法相比，參數(shù)驅(qū)動方法具有簡單、方便和易開發(fā)使用等特點，同時CAD技術(shù)的發(fā)展也為參數(shù)化設(shè)計提供了有力的方法和工具[2-5]。

1 產(chǎn)品介紹

該產(chǎn)品主要在國外自行車上使用，其特點是能夠通過專用卡具與自行車迅速裝卡。產(chǎn)品特設(shè)提手功能，方便攜帶，合葉蓋設(shè)計，方便整理。車載箱在使用中需要有一定得強度和硬度要求，選用了ABS塑料。其成型性能好、流動性好、成型收縮率小，在模具中凝固也較快，模塑周期短;但吸水性大，成型前必須使原材料充分干燥[6]。

利用UG軟件對形狀相似的產(chǎn)品進(jìn)行模具設(shè)計時，產(chǎn)品及模具的所有尺寸都存在數(shù)據(jù)庫中，生產(chǎn)需要某種規(guī)格的產(chǎn)品時，只需要修改三維模型的某一尺寸改變后，相應(yīng)的三維模型、二維工程圖、組建及模具等都隨尺寸發(fā)生了改變，實現(xiàn)了參數(shù)化驅(qū)動[7-8]。

2 車載箱參數(shù)化建模

所謂參數(shù)化，是指對零件的各種特征施加各種約束形式，各個特征的幾何形狀與尺寸大小用變量參數(shù)的方式來表示。參數(shù)化設(shè)計的主要特點是:基于特征、全尺寸約束、全數(shù)據(jù)相關(guān)、尺寸驅(qū)動設(shè)計修改。

參數(shù)化建模有以下3種方法:一種是在建模時，模型的幾何尺寸由其中某個尺寸值決定，適合于形狀規(guī)則、截面簡單的零件;另一種是先繪制模型草圖，將模型中的幾何尺寸改為取某個尺寸值，適用于截面復(fù)雜的零件;第三種是基于裝配的參數(shù)化設(shè)計建模方式是將裝配關(guān)系引入?yún)?shù)化設(shè)計中，可以解決復(fù)雜模型某個部分無法定位的難題，同時可以進(jìn)行部件的整體參數(shù)化設(shè)計[3，9-10]。參數(shù)化建模的首要步驟是對產(chǎn)品進(jìn)行形體分析，從而確定設(shè)計變量和建模策略，然后進(jìn)行參數(shù)化建模以及參數(shù)提取，最后進(jìn)行模型的驗證[3]。如圖1(a)所示，該產(chǎn)品設(shè)計時，為滿足外觀要求，其長寬高尺寸比采用黃金分割比例，比例系數(shù)取0.618。黃金比具有嚴(yán)格的比例性、藝術(shù)性、和諧性，蘊藏著豐富的美學(xué)價值。根據(jù)車載箱的用途還可以設(shè)計成其他樣式，如圖1(b)這款車載箱可作為裝載寵物的工具。

圖1 車載箱模型

利用UG中的參數(shù)化功能，可以實現(xiàn)尺寸驅(qū)動。對于車載箱的箱體部分，如圖2所示，圈內(nèi)的結(jié)構(gòu)是與自行車快速卡具連接部分的尺寸為固定值，其余箱體外形尺寸在建模后，在UG的表達(dá)式窗口中將其數(shù)值修改為公式，來完成尺寸驅(qū)動的參數(shù)化設(shè)計，還需要將零件各個尺寸的名稱改變一下并統(tǒng)一管理，以便在實現(xiàn)參數(shù)化驅(qū)動，改變某一尺寸時，能夠及時找到相應(yīng)的變量名稱，圖3列出了箱體主要參數(shù)的表達(dá)式關(guān)系。產(chǎn)品造型完成后生成一份產(chǎn)品數(shù)據(jù)的Excel表格。設(shè)計者可以在表達(dá)式窗口中或Excel工作表中修改箱體長度(length)的值產(chǎn)生所需尺寸規(guī)格的產(chǎn)品模型。

圖2 車載箱箱體三維造型

使用同樣的方法創(chuàng)建箱蓋和提手的三維造型，每個三維模型都附帶一個參數(shù)表達(dá)式的Excel表格，用戶可將產(chǎn)品的各部分表達(dá)式數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理起來，通過改變或添加參數(shù)表達(dá)式就可以方便地改變已存在產(chǎn)品的形狀或生成不同規(guī)格的零件，不再需要重新建模。將上面3個部件導(dǎo)入UG中，并選擇合適的裝配關(guān)系完成產(chǎn)品的裝配。產(chǎn)品造型的系列化效果如圖4所示。

圖3 車載箱箱體尺寸的表達(dá)式

圖4 系列產(chǎn)品示意圖

3 模具設(shè)計流程

利用UG MoldWizard進(jìn)行模具設(shè)計的流程如下: 加載產(chǎn)品和項目初始化;定義模具坐標(biāo)系統(tǒng)和材料收縮率;定義分型線和創(chuàng)建分型面;創(chuàng)建型心、型腔、頂出系統(tǒng)、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和排溢系統(tǒng);加入模架和標(biāo)準(zhǔn)件，最終設(shè)計結(jié)果如圖5所示。

圖5 模具裝配圖

4 結(jié) 語

利用UG軟件對產(chǎn)品建模后，可以很方便地修改尺寸變量，繼而得到不同規(guī)格的車載箱的幾何模型。廠家在生產(chǎn)這一系列的產(chǎn)品時，只需改變車載箱的一個參數(shù)，即可得到產(chǎn)品各部件及其模具的相關(guān)信息。使用基于特征和約束的參數(shù)化設(shè)計技術(shù)，可以有效地提高模具設(shè)計效率，避免了重復(fù)勞動，縮短了設(shè)計周期。這種參數(shù)化設(shè)計的思路對其他類型模具也有很大的借鑒作用，在未來的模具的開發(fā)中會起到越來越重要的作用。