基于UG的塑料模具快速設計二次開發的研究

肖允鑫

摘要：文中針對塑料模典型產品的結構特點，對各部分結構的設計要素進行了總結。為模仁、鑲件、側抽芯件、模架、標準件、澆注系統、冷卻系統、頂出系統的快速設計提供了平臺。此外，模型具有繼承性，還可以與后面的詳細設計相關聯。再經后期開發后能夠輔助設計人員迅速完成塑料模的設計裝配，準確表達總體方案和主要零部件尺寸，對于中小型塑料模具企業進一步提高設計效率的質量有很重要的指導意義。

關鍵詞：注塑模設計；二次開發；非標零部件

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.034

塑料模在生活中應用廣泛，覆蓋儀表、家電、玩具、汽車等眾多領域。隨著市場的發展，塑料新材料及多樣化成型方式今后必然會不斷發展，因此對模具的要求也越來越高。可是一些中小型塑料模具企業受到產業規模和產品訂單的影響，必須縮減設計成本，縮短設計時間，才能求得自身發展。

1塑料模具的設計流程

塑料模具設計時，設計流程是相對固定的。設計準則針對不同產品的特點和要求，可以快速的從客戶需求到功能實現，從功能實現到模具結構細節的選定生成。在UG軟件MoldWizard平臺上進行二次開發，可以按照特征點將整個系統設計劃分為幾個模塊，依次建模，再總體集成，建立參數化的模型庫可以幫助設計人員快速工作，縮短設計時間。

2 UG是主流的模具設計平臺

Unigraphics（UG）是一個通用軟件支撐系統，由于模具產品時時更新，需要針對中小企業用戶的日常訂單特點進行二次開發，利用UG/Open UIStyle開發工具來創建用戶（中小企業）的交互界面，讓用戶更加方便高效的操作；利用UG/Open API建立更加具有用戶特點的模架庫系統，文件管理系統。

MoldWizard是UGNX軟件自帶的模具設計模塊。它內嵌了非常豐富完備的模具構造知識，并通過與自身其他功能相結合，諸如WAVE、主模型等。設計人員在這個平臺上先加載產品模型，再確定拔模方向，材料收縮率，分型面，模仁，模架標準件，模腔布局，澆注系統，冷卻系統等等。讀取產品模型時，UG會自動生成一個裝配結構，其中TOP父節點下設置了COOL（冷卻通道節點）、FILL（澆口流道節點）、MISC（標準件節點）、LAYOUT（模腔組件節點）等等。

平時在模具設計中繁瑣難做的部分是用全參數的方法進行處理，子節點中任何的參數變化都可以進行回饋和自動更新。

但UG/MoldWizard大多采用ANSI設計標準，而中國國內多采用GB標準；原模架庫中自帶的DME、FIASCO、FATABA模架在國內應用也不多，絕大多數中小企業由于以上牌號的模架價格較高，多采用國產的LKM模架。我們根據平臺提供的建模工具可以利用電子表格法，用戶自定義法，或者直接給出關系表達式的方法來建立符合中小企業實際情況的模架庫。

3設計二次開發的擴展功能

因此，在與制模工程師進行充分的交流探討后，總結出以下符合特定設計習慣的開發方法。在即有的MoldWizard標準件庫的基礎上進行擴展功能的開發，給用戶提供更靈活的自定義功能，擴展功能可從以下幾個方面開發：

（1）在模具行業大框架統一的前提下，首先選擇對MoldWizard標準件管理器功能的繼承，選擇繼承是對于確保數據移植的兼容性是必要的。

（2）標準件庫中的模具部件參數，有些是通過生成菜單設置的，有些是列表的方式顯示，用圖片對各參數的意義進行說明。用戶選用模型時，先要對比圖片在列表中找出對應參數進行修改，這種方式明顯的影響了使用效率。開發用戶可以在圖片上直接點擊進行參數修改的交互界面，可以大大提高調用效率。這種點擊圖片修改的功能很多國外二次開發的例子中經常見到。如下圖。

（3）這種功能也可以推廣到非標準零件中。隨著塑料模具的應用日漸寬泛，越來越多的獨特結構的非標零件需要被調用，增加全尺寸圖功能，可以對局部尺寸進行修改，使用更靈活。

（4）UG的模具設計模塊通過裝配方式調用零部件，方便對其進行數據管理，但數據較多，經常拖慢計算機的處理速度。開發非參數裝配方式調用零部件，這樣能夠去除調入的零部件與其他零部件的參數關聯運算關系。經過比較，去除參數關聯運算后，數據運算負擔減輕了，提高了運行速度。此外，還可以避免修改零部件時造成其他零部件的錯誤變更。

但是以非參數方式調入的零部件，系統無法識別它，如果該部件需要進行再次修改則無法實現。這一矛盾需要加強非參數零部件的識別才能化解。

（5）模具設計中，經常出現由于修改的某一零部件的幾何關系或尺寸時，中間復雜的裝配約束關系會導致其他零部件出現難以發現的改變。所謂“牽一發動全身”，這可給后面的工作帶來了大麻煩，后續的設計修改檢查都難以保證。這是因為模具各個零部件之間會存在復雜的裝配約束關系以及幾何尺寸之間的關聯。結合設計人員的實際經驗，除了傳統的裝配方式調用以為，還應該支持通過非裝配方式調用，就相當于以直接建模的方式從庫里調用零部件。

（6）另外在國內配件的名稱叫法不規范，南北差異地域差別造成同一種模具結構在不同的地方，甚至不同的工具書上，其名稱也有所差別。比如頂針，又稱為頂桿、推桿、鑲針。在管理器界面中對零部件分類顯示時，應允許用戶有對分類目錄進行修改的權限。

4強大的數據管理是功能開發的保障

保證快速設計方法的建立需要數據管理的強大保障。首要確立系統數據的構造方案，把塑料模具配件進行歸類，方便數據管理。通過對典型模具結構的歸類整理和周邊中小企業設計人員的命名方式的掌握，把系統內數據模型分為澆注系統，側抽芯機構，開模附加機構，合模導向裝置，脫模機構，冷卻系統及其他7大組成，如表1：

由此，以UG NX為支撐平臺進行二次開發，并在承繼內嵌標準件庫數據管理模式的基礎上，創建典型部件快速設計的數據管理體系。此外，建議選用UG/Open API來完成二次開發的工作。因為，API能與C++主流編程相集成，VisualC++提供可視化的開發環境，更適合不熟悉編程的模具設計人員使用。