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塑料模具 |
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基于UG的模具分模方法的研究与应用 |
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newmaker |
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1 前言
近年来，三维CAD技术广泛用于机械工程领域，尤其在模具设计制造方面，更是设计人员的得力助手，有效地提高了工作效率，减轻了劳动强度。在众多三维CAD软件中，UG以其强大的功能长期占据业界的主导地位。
Mold Wizard是运行在Unigraphics NX软件基础上的一个智能化、参数化的注塑模其设计模块。它为设计模具提供了方便、快捷的设计途径，最终可以生成与产品参数相关的、可用于数控加工的三维模具，能自动进行高难度的、复杂的模具设计任务。它能够帮助用户节省设计的时间，同时能提供完整的3D模型用来加工。如果产品设计发生变更，也不会再浪费多余的时间，因为产品模型的变更是同模具设计完全相关的。在注塑模具三维设计中，其技术关键是分模，而其他特征较简单，容易解决。
Mold Wizard分型原理是用产品模型的分型面和产品模型的外表面组成的切割面去分割成型镶件，从而分割出型腔零件；用产品模型分型面与产品模型的内表面做成的切割面去分割成型镶件，分割出型芯零件。本文将通过一个典型的端盖零件实例，介绍采用UG软件创建模具的型芯与型腔的方法。
图1 零件的二维机械图
2 端盖零件的机械结构
零件的二维机械图如图1。
通过分析该零件的二维机械图，我们发现该机械零件上端面有1个圆孔，还有1个环行孔以及1个空心立柱，底部圆周有6个螺纹孔，零件的壁厚为5mm，型芯与型腔区域的界定是该零件分模的难点。
图2 零件的UG造型图
运用UG NX4.0软件绘制得出零件的三维造型图如图2。
3 模具的分模步骤
Mold Wizard模具设计的基本过程可分为项目初始化、最初的准备阶段、分模设计阶段和后处理阶段。
3.1 加栽产品和项目初始化
在使用Mold Wizard进行产品模具设计时，首先要做的是加载产品和项目初始化，产生一个由模具必需的标准元素组成的模具装配结构。打开UG NX4.0，点击“应用程序”工具栏中的“注塑模向导”按钮，进入“Mold Wizard”界面。加载产品，输入文件存放的路径和文件名，并选择零件使用的塑料名称为ABS。
3.2 定义模具坐标系
模具坐标系是进行模具设计时使用的坐标系统。点击“注塑模向导'，拔钮中的“模具坐标”按钮，选择“当前WCS”按钮，完成模具坐标系的设定。
3.3 设置收缩卒
液体塑料凝固成同态塑料制品而产生的收缩，用于补偿零件收缩的比例因子。点击“注塑模向导”按钮中的“收缩率”按钮，在弹出的“编辑比例”中输入相应的数值。
3.4 定义零件成型镶件
分型前单个成型零件模块称为成型镶件，简称毛胚。
Mold Wizard提供的成型镶件定义功能，会自动测量零件的外形尺寸，并建立—个缺省大小的凸模镶件和凹模镶件。点击“注塑模向导”按钮中的“工件”按钮，弹出“工件尺寸”对话框，输入相应的数值。
3.5 产品模型修补
图3 定义零件的型腔与型芯区域
成型镶件被分成型芯和型腔之前，如果塑件上存在通孔或缺口，使得型腔侧和型芯侧相连，则必须对通孔或缺口进行修补。通过选择“模型部件验证”中的“设置区域颜色”选项之后，得出图3，其中黄色区域代表的是型腔；底部蓝色的区域是型芯区域；而底部圆周的青色区域还没有界定是否为型芯或者型腔，考虑到我们将选定底部端面为分型面位置，因此指定它为型腔区域。
图4 零件的补片
在实体模型创建模具型腔时，经常会遇到一些孔槽或其他机构会影响到正常的分模过程，需要用户创建一些曲面或者实体进行修补。如果塑件上存在通孔或缺口，使得型腔侧和型芯侧相连，如果不进行修补，则分型片体将无法分割成型镶件，系统无法识别通孔或缺口应属于型腔侧还是型芯侧。通过点击“补片环选择”菜单中的“自动修补”选项，得出零件补片之后的结果如图4，其中乳白色区域是补片之后形成的补片体。
3.6 创建分型线
产品模型的分型线是指模型的内、外表面的相交线，分型线向成型镶件外延伸，就形成了产品模型的分型面。模具分型时，首先搜索分型线，进而创建分型面，然后用型芯修剪片体和型腔修剪片体分割成型镶件从而获得两个独立的型芯和行腔镶件。
分型线是指塑料与模具相接触的边界线，一般产品分型线可以根据零件的形状(最大界面处)和脱模的方向有关。根据分模方向，Mold Wizard能搜索到分模可能出现的地方，并确定较为合理的分型线。选择“分型线”菜单中的“自动搜索分型线”选项，对零件进行分型线的自动搜索，免去人工寻找分型线的麻烦。
3.7 创建分型面
塑料在模具型腔凝固形成塑件，为了将塑件取出来，必须将模具型腔打开，也就是将模具分成两部分，即定模和动模两大部分。分型面是模具动模和定模的接触面，模具分开后由此可取出塑件或浇注系统。选择“创建分型面”中的“创建分型面”选项，UG软件自动搜索到该零件凹凸模的分型面。
3.8 创建型芯和型腔
分型是基于一个塑胶零件模型的生成型腔、型芯的过程。分型过程是塑胶模具设计的一个重要部分，特别是对于复杂外形的零件来说。通过关键的自动工具，分型模块可以让这个过程非常自动化。
搜索产品模型的分型线，创建了分型面后，分别用型腔修剪片体和型芯修剪片体分割成型镶件，获得两个独立的型腔零件和型芯零件。创建的“型芯”与“型腔”分别如图8、图9。
4 结语
注塑模具的整个三维设计过程，分模是一个非常关键的步骤，既要有UG Mold Wizard相关模块的灵活应用，还需丰富的设计经验。本文通过一个典型端盖零件的例子，讲解丁利用UG Mold Wizard进行模具分模的方法与步骤。选择合理的分型面，能为后续基于实体的数控加工提供正确的三维模型，使注射模动、定模表面具有良好的加工工艺性。
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(3/12/2009) |
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