NX知識重用技術(shù)在模具設(shè)計中的應(yīng)用

王 超

（鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇鹽城224005）

NX知識重用技術(shù)在模具設(shè)計中的應(yīng)用

王 超

（鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇鹽城224005）

產(chǎn)品設(shè)計是一個知識不斷積累與重用的復(fù)雜過程，但大多設(shè)計是固定設(shè)計流程或設(shè)計方法的，有一定的重復(fù)性或相似性。為了提高設(shè)計效率，實現(xiàn)復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計知識的重用，提出了基于NX的注塑模設(shè)計過程中的知識重用概念，研究了重用庫中的標(biāo)準(zhǔn)件在NX注塑模具設(shè)計流程中的應(yīng)用，介紹了重用庫中標(biāo)準(zhǔn)件的定制方法，實現(xiàn)了重用庫的標(biāo)準(zhǔn)化管理，并以手機外殼注塑模具設(shè)計為實例驗證了知識重用在注塑模具設(shè)計過程中的有效性和實用性。

注塑模；知識重用；NX；重用庫

在近20年來模具工業(yè)不斷發(fā)展的背景下，塑料模具工業(yè)呈現(xiàn)出迅猛的發(fā)展態(tài)勢，目前塑料制品在國民經(jīng)濟各領(lǐng)域及國家支柱產(chǎn)業(yè)被廣泛使用，例如汽車、儀器儀表、航空航天、家用電器等領(lǐng)域都被塑料制件覆蓋，尤其在國防和尖端科學(xué)領(lǐng)域中占有越來越重要的地位。塑料制品成形眾多成形方法中，最為普遍的是注塑成形，注塑成形模具的主要優(yōu)點是制造簡單，材料利用率高，生產(chǎn)尺寸一致，特別是對生產(chǎn)大規(guī)模的機電產(chǎn)品，更是具有不可逾越的優(yōu)勢。注塑成型[1，2]是批量生產(chǎn)某些形狀復(fù)雜部件時用到的一種加工方法，是將受熱融化的材料由高壓射入模腔，經(jīng)冷卻固化后，得到成形品。

然而目前，由于我國的模具設(shè)計制造技術(shù)還不夠成熟，經(jīng)營管理水平和生產(chǎn)能力都遠不能滿足日益增長的生產(chǎn)需要，所以還存在以下問題：標(biāo)準(zhǔn)化程度低；體質(zhì)不健全，工藝裝備落后；市場需求旺盛；技術(shù)型人才緊缺。

基于知識重用的產(chǎn)品快速設(shè)計，實現(xiàn)知識模板在產(chǎn)品設(shè)計過程中的知識重用，將模板技術(shù)與工程設(shè)計相結(jié)合，有利于實現(xiàn)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和結(jié)構(gòu)通用化，并且可以大大提高產(chǎn)品設(shè)計效率并以模具設(shè)計實例驗證了基于知識模板設(shè)計的有效性和實用性。

1 知識重用技術(shù)在機械產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用

基于CAD的設(shè)計重用可分為基于參數(shù)化的設(shè)計重用和基于實例化的設(shè)計重用。實例化較參數(shù)化的含義更為廣泛。由于重復(fù)性工作較多，且對設(shè)計人員的專業(yè)設(shè)計知識要求較高，因此重用已有設(shè)計知識具有重要意義[3]。目前，產(chǎn)品建模的有關(guān)研究主要集中在產(chǎn)品的幾何、拓撲、特征信息的表達上，而對于產(chǎn)品設(shè)計信息、設(shè)計決策過程、設(shè)計意圖的捕獲與表達的研究還很不成熟。現(xiàn)行商用軟件并不能對機械產(chǎn)品設(shè)計的全過程，即需求分析、概念設(shè)計、詳細設(shè)計等全過程給予支持，不支持產(chǎn)品設(shè)計歷史建模，不能在幾何建模的同時實現(xiàn)知識建模，故不能很好地支持機械產(chǎn)品的設(shè)計重用。基于知識重用的產(chǎn)品快速設(shè)計，實現(xiàn)知識模板在產(chǎn)品設(shè)計過程中的知識重用。

2 NX中知識重用技術(shù)與注塑模設(shè)計的結(jié)合

2.1 NX中注塑模設(shè)計向?qū)У膽?yīng)用

NX注塑模設(shè)計（Mold Wizard）模塊是Siemens公司旗下的工業(yè)軟件部門面向模具行業(yè)用戶推出的、基于知識驅(qū)動自動化理念的應(yīng)用系統(tǒng)。NX注塑模設(shè)計模塊在注塑模具設(shè)計自動化方面有極其顯著的優(yōu)勢，這個模塊與UGS的知識熔接的基本理念相匹配，它的用戶界面融合了業(yè)界最好的經(jīng)驗，可以全方位指導(dǎo)用戶設(shè)計模具。

NX注塑模設(shè)計模塊支持典型的塑料模具設(shè)計的全過程，即從讀取產(chǎn)品模型開始，到設(shè)定收縮率、分型面、型芯、型腔、滑塊、頂塊、模架及其標(biāo)準(zhǔn)零部件、型腔布置、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、電極設(shè)計、模具零部件清單等。NX注塑模設(shè)計的軟件功能，指出利用軟件進行模具設(shè)計的理論依據(jù)。

2.2 NX中知識重用技術(shù)的應(yīng)用

NX重用庫作為最重要的可重用模塊，它可以建立強大的自定義參數(shù)化零件，并且能夠定制復(fù)雜的規(guī)則來驅(qū)動該零件模型[4]。如今NX軟件中重用庫（Ruse Library）模塊在模具設(shè)計過程中的被廣泛應(yīng)用，使用重用庫導(dǎo)航器可以把一些可重用的產(chǎn)品對象添加到模具中，這些可重用對象包括：NX機械部件族，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件部件族，動態(tài)產(chǎn)品模板部件，用戶自定義特征，路由組件，法向曲面，形狀和配置文件，二維特征，自定義符號，重用庫也支持知識工程部件族和模板。當(dāng)添加一個可重用對象到模型中時，對話框的打開取決于對象的類型。例如，添加一個知識工程部件，或者重用庫導(dǎo)航器中的部件族，這個添加可重用件的對話框就會打開。可以在本地的NX上使用重用件庫，也可以在Teamcenter集成模式上使用。在Teamcenter集成模式上，分類的組在重用庫導(dǎo)航器中也可以使用。

3 NX重用技術(shù)在手機注塑模具設(shè)計中的具體應(yīng)用

綜合NX注塑模設(shè)計流程與NX知識重用技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，本文以手機外殼為實例設(shè)計一套注塑模具。在整個設(shè)計流程中，所添加的標(biāo)準(zhǔn)件全部都是從重用庫的一個自定義重用庫中添加而來的，這個自定義重用庫是根據(jù)本實例需求創(chuàng)建的，里面的重用件是根據(jù)本人在設(shè)計模具過程中所需求的標(biāo)準(zhǔn)件定制而成的。

3.1 產(chǎn)品工藝分析

在進行模具設(shè)計之前，首先需要對產(chǎn)品進行工藝分析，要明確產(chǎn)品模型的結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用領(lǐng)域，為整個設(shè)計做好規(guī)劃。由選擇的實例——手機的實體模型可知（如圖1所示），產(chǎn)品的材料為ABS，具有較強的機械強度，流動性好，易于成型，手機模型的尺寸相對穩(wěn)定，表面光澤。

模具設(shè)計驗證：通過Mold Design Validation來檢測模具的質(zhì)量和拔模角。檢測結(jié)果如圖2所示。

圖2 檢驗結(jié)果

由結(jié)果分析得出，產(chǎn)品質(zhì)量較好，角度為零的需要拔模。通過以上的產(chǎn)品分析，對產(chǎn)品進行局部休整過后得出，該產(chǎn)品質(zhì)量較好，可以進行模具設(shè)計。

3.2 模具設(shè)計前期準(zhǔn)備

（1）初始化，設(shè)定坐標(biāo)系：在MW工具條上點擊Initialize Project對產(chǎn)品進行初始化，產(chǎn)品位置選擇放在實體中心，并且鎖定Z位置，這樣就完成模具坐標(biāo)的設(shè)定。

（2）定義毛坯工件：根據(jù)產(chǎn)品的尺寸大小，NX自動計算了工件毛坯的大小，根據(jù)設(shè)計需求，修改工件的上下限制值，開始距離為-35 mm，結(jié)束距離為30 mm，通過修改工件毛坯的參數(shù)，最后確定工件毛坯尺寸為100 mm×200 mm.

（3）多型腔模具布局：選擇X方向作為矢量，本例中采用的是一模兩腔，設(shè)置型腔數(shù)目為2，點擊start Layout按鈕，自動生成布局，點擊Auto Center按鈕，使坐標(biāo)位于整個模具中心。

3.3 注塑模具分型設(shè)計

運用工具條中的Region Analysis進行模型表面區(qū)域分析，根據(jù)之前進行的表面分析之后的區(qū)域劃分型芯和型腔區(qū)域，同時選擇創(chuàng)建區(qū)域和創(chuàng)建分型線，最終創(chuàng)建分型面如圖3所示。

圖3 分型面

3.4 利用重用庫添加標(biāo)準(zhǔn)件

注塑模架是用來支撐、定位及安裝模具型腔和型芯、澆注和冷卻系統(tǒng)的專用設(shè)備。模架組合形式主要根據(jù)澆注形式、分型面數(shù)、塑件脫模方式和推板行程、動模和定模組合形式來確定，因此塑料注射模架組合具備了模具的主要功能。注射模具標(biāo)準(zhǔn)模架一般主要包括動（定）模座板、動（定）模板、支撐板、墊塊、導(dǎo)柱和導(dǎo)套零件。根據(jù)零件的大小可以選擇4種模架類型：標(biāo)準(zhǔn)模架、可互換模架、通用模架、自定義模架。

本例中選擇的是標(biāo)準(zhǔn)模架。注塑模的標(biāo)準(zhǔn)件庫是完全歸屬于重用庫下，采用重用庫定義標(biāo)準(zhǔn)件庫的系統(tǒng)較直觀、容易，并能通過直觀的圖形界面調(diào)入裝配體，可使標(biāo)準(zhǔn)件具有裝配功能，并且修改方便，但用此方法做的標(biāo)準(zhǔn)件只能在注塑模設(shè)計模塊才能調(diào)用。

在完成模具的整體設(shè)計之后，還需要添加一些鎖緊部件，例如鎖模塊、螺絲等，用來緊固模具及各機構(gòu)間的位置，通過交互式對話框，分別把頂板、底板、AB板、型芯、型腔等作為target body目標(biāo)體，自動尋找工具體，完成開腔。最終，整套模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖4所示。

圖4 整套手機模具

4 結(jié)束語

在模具的設(shè)計過程中，標(biāo)準(zhǔn)件會被大量重復(fù)使用，如何方便地建立標(biāo)準(zhǔn)件庫并進行有效的管理，利用已有的資源，花費較少的時間完成產(chǎn)品設(shè)計一直是設(shè)計者所關(guān)心的問題。將知識重用技術(shù)應(yīng)用到標(biāo)準(zhǔn)庫管理系統(tǒng)中是一種行之有效的方法。本文就這個問題展開了一系列討論，闡述了注塑模設(shè)計和知識重用技術(shù)的基本概況，詳細介紹了基于NX的注塑模向?qū)Ш椭赜脦斓氖褂梅椒āＲ訬X中重用庫的標(biāo)準(zhǔn)化管理這個新項目作為主要課題進行分析研究，最終以設(shè)計一套手機外殼的注塑模具為實例，知識重用技術(shù)和注塑模設(shè)計的結(jié)合使用在整個設(shè)計流程中清晰地體現(xiàn)出來。

[1]李德群.塑料成型工藝及模具設(shè)計[M].北京:機械工業(yè)出版社，1994.

[2]塑料模具設(shè)計手冊編寫組.塑料模具設(shè)計手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社，1982.

[3]康蘭.基于知識重用的鉗臂快速設(shè)計方法[J].中國工程機械,2015，26（2）：223-227.

[4]鄭德星，唐俊燾，湯小峰.基于NX/PTS的可重用模型庫的構(gòu)建[J].組合機床與自動化加工技術(shù)，2013，01（1）：45-48.

Application of Knowledge Reuse Technology in the Mold Design Based on NX

WANG Chao
（Yancheng Institute of Industry Technology，Yancheng Jiangsu 224005，China）

Product design is a very complicated process of knowledge accumulation and reuse，most of which are following conventional procedural process and designing methods.Moreover，have some degrees of repeatability and similarity.In order to increase the design efficiency and realize knowledge reusing of complex products，a concept of knowledge reuse based on NX mold wizard design process was prompted.The standard parts of reuse library used in mold wizard design process were researched，customization of standard parts in the reuse library was described，and the reuse library management was realized in this paper.An application of the mobile phone panel was presented demonstration.The experiment of designing shows that knowledge reusing on the mold wizard design process is effective and timesaving.

injection mould；knowledge reusing；NX；reuse library

TH16

B

1672-545X（2016）11-0179-03

2016-08-27

王超（1976-），男，黑龍江海倫人，講師，碩士研究生，主要從事機電方面研究。