UG注射模設計系統在模具設計與制造中的應用研究論文

　　1 UG注射模設計系統概述

　　傳統的注射模具設計常存在分模面設計不合理、澆灌口位置不當、注塑壓力以及注塑溫度的選擇不合理等問(wèn)題，造成模具的填充效果不佳，模具產(chǎn)品出現翹曲變形或者密度不均等現象，這大大影響了模具制造的質(zhì)量和成本。因此，隨著(zhù)科學(xué)的發(fā)展，計算機輔助技術(shù)漸漸應用到注射模具設計中來(lái)，UG注射模具設計系統就是基于計算機實(shí)現的一種模具設計方式，通過(guò)UG軟件來(lái)完成模具形狀、尺寸的設計，進(jìn)而通過(guò)計算機輔助技術(shù)完成模具注塑過(guò)程。具體來(lái)說(shuō)，UG注射模設計系統就是通過(guò)UG軟件中的注射模向導(Mold Wizard)對設計模具的型芯、型腔、滑塊、推桿以及嵌件等提供一定的建模工具，從而加快模具設計的便捷性和迅速性，提高模具設計的準確度。在整個(gè)設計系統運行過(guò)程中，實(shí)現了模具設計和制作的無(wú)紙化，縮短了模具產(chǎn)品生產(chǎn)的周期。

　　2 注塑模具CAD系統概述

　　注塑模具CAD技術(shù)是一種將模具制造轉向高自動(dòng)化的人工智能化的一種技術(shù)，具有以下一些特點(diǎn)：(1)生產(chǎn)效率高。注塑模具CAD技術(shù)中的注塑成型方法能夠將一些形狀較復雜的塑料產(chǎn)品一次成型，并且這種方式生產(chǎn)的塑料產(chǎn)品在目前塑料產(chǎn)品中所占的比例是比較大的;(2)可以批量生產(chǎn)。利用注塑模具CAD技術(shù)能夠迅速將塑料的形狀進(jìn)行復制，并且快速成型，能夠克服注塑模具外部約束多、結構復雜且多變、試探性和經(jīng)驗性較強的特點(diǎn)，進(jìn)而批量生產(chǎn)大量的塑料產(chǎn)品;(3)操作性強。注塑模具CAD技術(shù)系統的功能是比較豐富的，在注塑模具的流程中涉及到多個(gè)層面，因此也比較復雜，另外其交互性比較強，因此需要操作人員掌握豐富的軟件知識和廣泛拓寬計算機知識領(lǐng)域，從而才能做出正確的操作決策。注塑模具CAD系統一般包括五個(gè)部分，如產(chǎn)品造型或產(chǎn)品圖輸入部分、模具總體設計方案確定部分、模具詳細設計部分(包括結構和零件的設計)、模具模擬過(guò)程部分(包括強度分析、流動(dòng)分析以及冷卻分析的模擬)以及CAM系統的接口部分等，這些部分一般是相互獨立并相互聯(lián)系的，在注塑模具功能的發(fā)揮中起到至關(guān)重要的作用。注塑模具CAD技術(shù)的廣泛應用給傳統模具設計和制造提供了一個(gè)更為先進(jìn)快捷的方式，在模具的質(zhì)量和制模的周期上都有了很大的改善。另外通過(guò)該項技術(shù)還能夠大幅度降低制模的成本，提高企業(yè)的管理水平，同時(shí)還讓設計人員的主觀(guān)能動(dòng)性得到充分的發(fā)揮。

　　3 UG中模具設計中Mold Wizard模塊分析

　　由上述的描述可以知道，UG注射模具設計技術(shù)主要是通過(guò)UG軟件中的Mold Wizard模塊對將要制作的模具進(jìn)行數據庫的開(kāi)發(fā)，然后得到設計圖形。在UG軟件中，Mold Wizard模塊能夠根據用戶(hù)企業(yè)的需求建立出與需求產(chǎn)品參數相關(guān)的三維模具，這些建立出來(lái)的模具是可以用來(lái)直接加工的。另外Mold Wizard模塊能夠對模塊進(jìn)行自動(dòng)分模，也就是說(shuō)，通過(guò)其能夠自動(dòng)搜索模具的分型線(xiàn)，并且自動(dòng)生成分型面和提取公母模面，從而生成磨具的型芯與型腔。在這個(gè)過(guò)程中大大簡(jiǎn)化了設計程序，并且具有很強的邏輯性。另外，Mold Wizard模塊能夠定義標準件庫系統，能夠將直觀(guān)的圖形直間調入到設計的模具中去，并且可以很方便地在上面進(jìn)行修改。該標準件庫是一個(gè)龐大的數據庫，既能將數據庫內的圖形數據調出利用還能往數據庫中添加新的標準件數據，用戶(hù)可以根據結構來(lái)自行對這些標準件進(jìn)行定義。

　　4 UG注射模在模具設計和制造中的應用

　　對于UG注射模在模具設計和制造中的應用，以下以游戲機手柄上蓋的注射模具來(lái)進(jìn)行分析。

　　進(jìn)行UG軟件的Mold Wizard模具設計時(shí)，主要有以下流程：

　　4.1 產(chǎn)品的模型結構分析

　　在進(jìn)行模具的設計時(shí)，首先需要對所期望的產(chǎn)品的模型結構進(jìn)行分析，本文以游戲手柄為例，對游戲手柄的材料、外形等進(jìn)行分析，判斷其結構類(lèi)型。

　　4.2 產(chǎn)品的加載和項目的初始化

　　根據上述對所期望產(chǎn)品的結構模型進(jìn)行分析之后，就需要選擇材料的種類(lèi)，并對產(chǎn)品和項目的路徑、名稱(chēng)以及單位進(jìn)行設置，這就是產(chǎn)品的加載和項目的初始化過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，材料的選擇一般基于UG軟件的數據庫系統，或者直接編輯新增，然后完成模具的整個(gè)資料，形成一個(gè)加載項。

　　4.3 模具坐標系和收縮率的定義

　　通過(guò)上述將游戲手柄的材料信息進(jìn)行設置處理后，就需要在軟件中將該種模具的坐標系和收縮率進(jìn)行定義。此坐標系屬于三維坐標系，在坐標系中模具要處于零件分型面的中心線(xiàn)上，Z軸需要代表產(chǎn)品的頂出方向，這樣才能保證Mold Wizard系統只能進(jìn)行操作。收縮率則是根據游戲手柄材料的種類(lèi)來(lái)確定。

　　4.4 成形工件的確定

　　在本例中，游戲手柄的總體形狀為長(cháng)方形，且有一定的弧度，因此，在形成模具時(shí)，需要在動(dòng)態(tài)固定的模具中安裝型芯和型腔，型芯和型腔是通過(guò)機床加工而來(lái)的，然后利用成形工具來(lái)定義模具的大小。

　　4.5 模腔的布局

　　通過(guò)成形工具的確定后，就要對模腔的布局進(jìn)行確定，一般是根據產(chǎn)品的需求量來(lái)決定，若需要大量生產(chǎn)，則可以將模腔布局為一模多腔，這樣就能充分利用材料，提高生產(chǎn)效率。

　　4.6 分型

　　模具設計的重點(diǎn)和難點(diǎn)就是分型面的建立，其目的就是讓工件的分型面對工件進(jìn)行分割，從而形成各個(gè)模具腔體的體積塊。因此分型的過(guò)程主要包括：創(chuàng )建分型線(xiàn)、創(chuàng )建分型面以及創(chuàng )建型芯和型腔。

　　4.7 模架的調用

　　等模具的大致零件部位確立后，就需要借助模架來(lái)確立整個(gè)模型。一般來(lái)說(shuō)，模架的調用來(lái)自于UG軟件系統本身存儲的模架庫，當然也可以借助其他軟件自行建立模架庫。本例中的游戲手柄則需要通過(guò)KBE知識工程來(lái)建立一個(gè)特定模架，加入到模架庫之后，再進(jìn)行調用。

　　4.8 成形

　　該過(guò)程主要包括模具零件的標準零件，如主流道、推桿、固定環(huán)以及澆口等，進(jìn)而進(jìn)行模具澆注系統的設計。澆注后，需要對成型的模具進(jìn)行冷卻，因此UG軟件系統還需要設計出該種模具的冷卻系統，設計的內容包括冷卻時(shí)間、冷卻材料、冷卻工藝等。最后就是模具的裝配過(guò)程，根據模具的三維圖進(jìn)行各設計木塊的安裝。

　　5 結語(yǔ)

　　UG注射模設計系統的應用是模具設計與制造的全新發(fā)展，UG軟件提出的設計理念包含設計、制造、裝配以及生產(chǎn)管理等多個(gè)層面，讓塑料模具的設計與制造過(guò)程更加一體化。UG軟件中的Mold Wizard模塊，更是將模具設計與制作推向更加簡(jiǎn)易化、自動(dòng)化、高效率化、智能化方向發(fā)展，大大節約了人力和物力成本，為模具的開(kāi)發(fā)提供了更加強有力的工具支撐。

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