基于UG的風扇葉片零件塑模分型設計

陳起東

（中交（廈門）投資有限公司，福建 廈門361021）

0 引 言

隨著塑料產品在生產生活中的廣泛應用，其形狀和結構也越來越復雜，外觀要求也越來越高，原有的模具設計手段已無法滿足當今社會現代化生產的需求，利用三維CAD技術, 可以縮短模具設計周期，提高模具的設計質量[1-3]。UG NX軟件是集CAD/CAM/CAE于一體的三維參數化軟件，是當今世界先進的計算機輔助設計、制造、分析軟件之一，其廣泛應用于機床、汽車、船舶、航天器、家電、服裝等領域。UG NX由建模、裝配、渲染、加工、鈑金、塑料模具設計、運動分析、應力分析等多個模塊組成，MoldWizard模塊是注塑模向導設計模塊，它采用裝配文件結構，裝配體部件間具有關聯性，其模具設計效率很高，是當前業界和技能競賽中普遍采用的一種塑料模具設計工具[4-6]。

注塑模中成型零部件的設計是注塑模設計的核心環節。我們以風扇葉片為實例，利用UG軟件并結合實際生產經驗，從風扇葉片結構分析至模具型腔、型芯分型面設計。風扇葉片塑件的結構具有一定的復雜性，葉片曲面與主體部分如何設計分型面、產品如何脫模，是設計考慮的關鍵所在。本文結合UG模塊命令的強大功能，詳細闡述風扇葉片塑模分型設計過程，為類似曲面結構塑件的模具設計提供參考。

1 塑件結構分析

該塑件尺寸為152 mm×148 mm×32 mm。如圖1所示。塑件材料為ABS,是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物，該塑料的收縮率范圍在0.3%～0.8%，在實際生產過程中，一般取值為0.5%。塑件生產要求表面無縮痕，葉片曲面流暢，無飛邊，量產為50萬件。

下面結合UG NX軟件對該塑件進行拔模角度的分析，一般情況下小型塑件（尺寸小于200 mm） 拔模斜率分析角度范圍為-1。 ～1。 ，如圖2所示。塑件產品外表面形成型腔表面，產品內表面形成型芯表面，并有拔模角度為0°的情況，需要對這些部位進行拔模角度設計，應便于產品脫模，且拔模盡量采用減膠方式。

圖1 塑件結構

2 塑件分型面粗設計

啟動UG，進入MoldWizard模塊，項目初始化，設置收縮率為1.005，定義模具坐標系，X-Y面為主分型面，Z軸正方向為開模方向，使模具坐標系原點為風扇主體圓下端面，Z軸向上。設置工件的尺寸也就是模仁尺寸，如圖3所示。使用分型工具，對塑件進行分型。首先選擇分型線為風扇主體外圓，設計分型面為有界平面，此分型面為塑件粗分型面，對模仁進行預分型，如圖4所示。

圖2 塑件Z向的斜率分析

圖3 模仁尺寸

圖4 粗分型面

定義型腔、型芯區域，產品外表面形成型腔區域，內表面形成型芯區域，如圖5所示。初步生成塑件模具的型腔、型芯零件，如圖6所示。

圖5 定義型腔、型芯區域

圖6 初步生成型腔、型芯

以上的型腔、型芯設計還未完成，因風扇葉片包裹在型腔中，塑件無法脫模，因此還需要對型腔、型芯進行再設計。

3 塑件分型面再設計

顯示模具父節點（TOP）, 該節點為整套模具的根節點，是整套模具的總裝配體文件，如圖7所示。

啟動UG 裝配模塊，在根節點下新建臨時組件MODEL1 組 件，雙擊該組件，使該組件成為工作組件，應用裝配工具條中的WAVE幾何鏈接器，鏈接型腔組件（CAVITY）和產品零件，在MODEL1組件中根據葉片的結構特點創建新的分型面，白色曲面組為新創建的分型面，如圖8所示。

應用拆分體命令選用此分型面將MODEL1組件中的CAVITY幾何體分成上下兩部分，如圖9所示。上面部分將形成最終的型腔部分，下面部分將與原CORE型芯合并成最終的型芯部分。

圖7 TOP根節點

圖8 穿過葉片的分型面

圖9 MODEL1分成上下兩部分

4 型腔、型芯終設計

進入裝配導航器，在TOP根節點下找到LAYOUT(布局)節點中的PROD節點，雙擊PROD節點，使其成為工作節點，在此節點中新建XQ、XX兩組件，如圖10所示。在PROD節點中新建該兩組件，為后續一型多腔布局的塑模設計帶來便利。LAYOUT節點中，PROD節點的數量代表模具的腔數，也就是模具注射一次，出幾個產品。目前還沒進行多腔設計，在LAYOUT節點下只有一個PROD節點。

雙擊XQ，WAVE幾何鏈接MODEL1中的上半部分，雙擊XX，WAVE幾何鏈接MODEL1中的下半部分和原有的CORE，布爾求和該兩部分，使其成為一個整體。這樣XQ組件為最終的型腔，XX組件為最終的型芯，如圖11所示。將XQ、XX 兩 組 件 替換引用集為MODEL，這樣在TOP 節點下XQ、XX兩組件就能正常顯示了。XQ、XX兩組件之間的空腔已經準確形成了風扇葉片塑件結構形狀。這時CAVITY、CORE、MODEL1在模具中已經是多余的，考慮到模具設計的關聯性，不能將這3個組件從TOP 節點中刪除，UG引用集提供了解決此問題的方案。最后將PROD節點中的CAVITY、CORE組件及TOP節點下的MODEL1組件替換引用集為空，這樣可以讓這3個組件在整個裝配體中不再顯示。至此，風扇葉片塑模分型設計已全部完成。

5 結 語

本文以家用電器中風扇葉片零件為實例，主要針對塑料模具設計中的型腔、型芯的分模設計，運用UG的斜率分析將塑件重要、關鍵的結構進行合理化處理。該零件結構有一定的復雜性，其分型面的設計是它的特色，介紹了如何運用UG MoldWizard模塊進行模具設計，以及運用WAVE技術進行模具部件間的關聯設計。其設計過程的特點主要體現了以下幾個方面：

1）整個設計實現了抽象2D設計向3D設計的轉變，可以更為直觀地查看模具零部件的結構，便于后續模具的結構修改及檢測。

2）在實際生產經驗的基礎上，利用UG分析模塊對塑件不同結構進行拔模角度分析，將分析結果及時進行處理，并考慮模具穿插部位的設計，避免了后續模具裝配過程中的干涉。減少了鉗工工作量，保證后續模具的有效合模。

圖10 PROD節點中新建XQ、XX兩組件

圖11 最終的型腔、型芯

3）利用UG軟件中的注塑模塊進行模仁中型腔與型芯的結構設計，大大簡化了模具結構設計，保證了模具整體設計的質量，便于模具后續其他結構零部件的合理化設計。