基于UG的三維模具設(shè)計探討

曾德芝　何林

摘 要：隨著科技的進(jìn)步和人們的生活質(zhì)量的提升，人們對于產(chǎn)品制造的效率、質(zhì)量的要求越來越，這就要求模具產(chǎn)業(yè)要在短時間內(nèi)實現(xiàn)對于產(chǎn)品的良好設(shè)計，并通過設(shè)計方案迅速組織產(chǎn)生的生產(chǎn)制造，生產(chǎn)出具有性價比的、符合消費者心理預(yù)期的產(chǎn)品，打開產(chǎn)品銷路。基于此，本文對基于UG的三維模具的設(shè)計進(jìn)行了簡單分析，希望對相關(guān)從業(yè)者有所啟示。

關(guān)鍵詞：UG；三維模具；設(shè)計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.02.245

0 前言

隨著產(chǎn)品生產(chǎn)加工的發(fā)展，MC即加工中心的應(yīng)用越來越廣泛，而CAD、CAM等技術(shù)的應(yīng)用也越來越普及。在模具的設(shè)計制造當(dāng)中，CAD、CAE、CAM一體化已經(jīng)成為了一種必然的趨勢。UG以其強大的功能，對于CAD、CAE、CAM、CAQ等可以實現(xiàn)兼容，并在模具設(shè)計制造方面具有良好的穩(wěn)定性、可靠性，可以完成對于大容量數(shù)據(jù)的快速處理，因而在機(jī)械、汽車、航空、家電等行業(yè)中被廣泛應(yīng)用。

1 UG軟件系統(tǒng)介紹

UG軟件將集成制造技術(shù)、塑料模具設(shè)計功能、輔助加工功能等集于一身，具有良好的應(yīng)用價值。在集成制造技術(shù)方面，UG擁有概念設(shè)計、基礎(chǔ)設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計三大功能，在統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫和參數(shù)化造型技術(shù)的支撐下，UG的應(yīng)用大大縮短了傳統(tǒng)的設(shè)計、數(shù)控編程所耗費的時間，提升了設(shè)計制造的工作效率。在塑料模具設(shè)計功能方面，UG運用其獨有的注塑模具設(shè)計模塊，可以輔助設(shè)計人員通過產(chǎn)品的三維模型制造模具，并提供模具標(biāo)準(zhǔn)件庫和標(biāo)準(zhǔn)模架庫，最終完成頂出機(jī)構(gòu)和模具總體的良好裝配設(shè)計。在UG的輔助加工功能方面，UG提供科學(xué)的工藝文件配置，包括選擇銑削的類型、走刀的線路、刀具的直徑設(shè)計、切削速度的控制等，并計算出加工涉及的其他各種參數(shù)，為后處理做好充分的準(zhǔn)備。

2 基于UG的三維模具設(shè)計方法

以老版普通按鍵手機(jī)的設(shè)計為例，對基于UG的三維模具的設(shè)計方法及操作流程進(jìn)行簡單分析。

2.1 制件三維建模和分析

制件三維建模和分析，是三維模具設(shè)計的第一步，也是基礎(chǔ)性的一步。首先利用UG的曲面造型功能和編輯修改功能，將設(shè)計者的設(shè)計意圖進(jìn)行初步呈現(xiàn)，并將手機(jī)模型制品的質(zhì)量、體積等物理數(shù)值進(jìn)行計算和存儲，為后續(xù)步驟所用。然后，對手機(jī)制品的細(xì)節(jié)部分進(jìn)行設(shè)計，包括后蓋、內(nèi)槽、耳機(jī)插孔、殼體等，形成基本的手機(jī)制品三維模型圖。手機(jī)塑件要求抗沖擊性能良好、抗老化性能良好，表面光潔度高，尺寸穩(wěn)定性好等，因而處于成本的考慮適宜選擇ABS材料。

2.2 模具的設(shè)計模塊

通過UG模具設(shè)計模塊，可以對模具的元件及其組件進(jìn)行創(chuàng)建、修改、分析等操作，還可以根據(jù)實際需要對模具參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確更新，這為模具設(shè)計過程中數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性和準(zhǔn)確性提供了保障。

2.2.1 產(chǎn)品裝載與布局

在之前的設(shè)計流程完成后，即可進(jìn)入模具設(shè)計模塊當(dāng)中。在選擇產(chǎn)品尺寸的時候，要使產(chǎn)品尺寸單位保持統(tǒng)一，單位一般為㎜。UG系統(tǒng)會自動根據(jù)材料類型控制收縮率。在布局環(huán)節(jié)當(dāng)中，要對產(chǎn)品的生產(chǎn)批量、內(nèi)側(cè)抽和外抽芯的有無、WCS工作方向等進(jìn)行綜合考量，實現(xiàn)對于布局的準(zhǔn)確把握。

2.2.2 分型面、型芯的建立

將零件的漏洞補好，通過自動搜索建立分型線，在分型線不夠平滑的時候，要通過分型線引導(dǎo)線和連續(xù)分型面防治分型時出現(xiàn)無法分割的問題。保證型腔面和型芯部分分別進(jìn)行選擇，在零件的面數(shù)量比較多的情況下，可以結(jié)合人工的手動選擇，達(dá)到分型面、型芯的良好建立效果。

2.2.3 模型和標(biāo)準(zhǔn)件的加載

在此次手機(jī)三維模具的設(shè)計中，選擇“FUTAB-H”模架，此模架屬于三板式模具的一種。在加載定位環(huán)時，選擇“DME-MM”的Locating Ring[with Screws]，在選擇澆口套時選擇“HASCO_MM”的Sprue Bushing[Z518]，將加載頂桿目錄設(shè)置為“HASCO_MM”的Ejector pin（ Straight） 。另外，在選擇尺寸的時候，尺寸的選擇應(yīng)當(dāng)大小適宜。

2.2.4 流道和澆口的設(shè)計

在此次手機(jī)三維模具的設(shè)計中，考慮到模型型腔的布局，將流道設(shè)計為常見的“S”形，澆口設(shè)計為點澆口。在點澆口的使用過程中，要考慮澆口的脫出問題，采用斜孔拉斷澆口，斜孔直徑設(shè)計為3到5㎜，斜角設(shè)計為30°到45°，這樣所設(shè)計的流道和澆口是最為適宜的。

2.2.5 斜頂桿和滑塊的添加

在該手機(jī)三維模具設(shè)計中，內(nèi)側(cè)抽和后蓋進(jìn)行了扣合設(shè)計。為了達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，在模具上設(shè)置斜頂桿，幫助模具更好地成型。在模具的裝配過程中，重點注意坐標(biāo)系的方向設(shè)置問題，保證模具的造型不出現(xiàn)偏差。將滑塊類型設(shè)置為“Push-pull slide”，然后在此基礎(chǔ)上建立側(cè)抽芯，運用布爾求和算法，對滑塊和側(cè)抽芯完成求和工作。

2.2.6 開模模擬

此次設(shè)計中，開模模擬是三維手機(jī)模具設(shè)計的最后一步，也是確定設(shè)計效果的最終一步，因此必須準(zhǔn)確有效地開展。手機(jī)模具開模過程分為兩個階段，以保證開模模擬的準(zhǔn)確性和可靠性。在第一個階段，拉斷點澆口脫出軌道系統(tǒng)，拉斷外抽芯，在第二個階段，內(nèi)側(cè)抽脫開關(guān)并將塑件頂出，達(dá)到了良好的開模模擬效果。

3 結(jié)束語

UG具有良好的自動化處理能力，并且操作簡單、應(yīng)用快捷，在產(chǎn)品的設(shè)計過程中可以節(jié)省大量的時間，增強產(chǎn)品設(shè)計的時效性和性價比。在模具三維設(shè)計過程中，UG具有良好的應(yīng)用價值和應(yīng)用效果，并在實際工作中得到了廣泛應(yīng)用。基于UG的工作模塊、工作方式，應(yīng)當(dāng)結(jié)合UG的原理，根據(jù)不同的三維模具設(shè)計目標(biāo)，對UG進(jìn)行合理應(yīng)用，以充分發(fā)揮UG在三維模具設(shè)計中應(yīng)有的效果，實現(xiàn)對于三維模具設(shè)計的良好輔助，進(jìn)而降低產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)成本，提升產(chǎn)品進(jìn)入市場后的綜合競爭能力。

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作者簡介：曾德芝（1986-），女，侗族，貴州錦屏人，本科，講師，研究方向：計算機(jī)繪圖、三維建模與模具設(shè)計。