基于UG的电视导光柱注塑模具设计

　　完美毕业网03月06日讯1引言

　　Unigraphics（简称UG）是紧密集成的面向制造业的CAD/CAM/CAE/CAID高端软件，不仅被当今许多世界领先的制造商用来从事概念设计、工业设计、详细的机械设计以及工程仿真等工作，在模具制造行业，尤其是注塑模具CAD/CAM/CAE领域更是被广泛应用。本文以电视导光柱为例注塑模毕业设计，探讨了UG在模具设计、制造领域实现CAD/CAM/CAE一体化中的应用。

　　2注塑模具CAD

　　在UG平台上进行模具CAD，一般包含以下几个方面：

　　1）产品的三维建模。从客户接来的资料，通常是产品的二维图纸，所以必须首先把产品的三维模型建立起来竹毡板塑料提手注塑模设计(优，才能进行后续工作。UG有丰富的建模工具，不但继承了传统的实体造型技术、曲面造型技术，也吸收了参数化建模的优势，从而形成自己独特的“复合建模”特征。其中实体造型使用UG的modeling模块中的FormFeature工具条中的命令，曲面造型使用FreeFormFeature工具条上的按钮，参数化建模则可用Sketch模块和Expression表达式来完成。综合运用这些造型工具，可以精确、快速地建立产品的三维模型[1]。对于本文的电视导光柱，只要使用FormFeature工具条，便可以造出如图1所示的三维模型。

　　图1零件图

　　2）模具设计。模具设计的内容包括：确定型腔个数，分模，选择模架，动模部分详细设计以及定模部分详细设计等。这一阶段的任务既可以使用基本的UG造型和编辑工具来完成，也可以使用基于知识的智能化模具设计工具UGMoldWizard。UGMoldWizard是高度自动化的注塑模具设计系统，它的用户界面友好，内嵌许多高级模具设计师的模具设计知识，能够极大提高模具设计的效率。

　　因导光柱零件尺寸较小，可确立一模四腔的设计方案，并采用普通的圆形截面流道，设计得到的模具动模型腔和定模型腔如图2和图3所示[1，2]。

　　图3动模型腔图

　　3）装配。装配方法有自顶向下（top-down）和自底向上（bottom-up）2种。较常用的是自顶向下，即先在一个主模型文件中将所有的组件画好，然后应用Assemblies→Component→Creating将它们逐一分离装配。UG的装配文件中不包含实际组件几何体，但组件几何体文件被虚拟指向装配文件。当在装配中要对组件几何体进行编辑时，必须应用Assemblies→ContextControl→SetWorkPart将当前工作组件设为需要编辑的组件文件名。在每个装配中，有时为了表达方便，还可以建立爆炸图（ExplodedViews）。爆炸图弥补了装配图表达的不足，为进行产品零件的组装，工作原理的介绍，装配关系的分析，提供了清楚而便捷的工具。爆炸图完全于装配，并且无论各个零件的相对如何变化，都不会增加文件的存储空间。装配好后模具的爆炸图如图4所示[2]。

　图4模具爆炸图

　　4）工程图设计。UG的二维图设计比较简单，进入专门的二维设计模块Drafting之后，便可以直接将三维模型任意方向的视图直接加入设好的图纸，还可以根据需要，增加一些剖视图、辅助视图、局部视图、轴侧视图来帮助表达，而这些只要在（Drawing→Addview…）所对应得对话框内便可以全部完成。UG的二维图绘图员的主要任务是在尺寸及公差的标注上，这些标注都有专门的工具条来协助完成。值得注意的是，UG的工程图和三维设计模型是相互关联的，即如果设计模型改变，工程图也随之更新，以系统的统一性。

　　3注塑模具CAM

　　CAM是利用前面产生的模具几何模形来生成NC加工程序，这是将模具进行数控加工前的准备。基本操作程序如下：先以前面的设计模型为基础，适当建立毛坯等辅助模型来共同构成加工模型，然后进入UG的CAM系统设计加工程序。UG的CAM系统包含四个模块：(交互式)加工参数输入模块、刀具轨迹生成模块、三维动态仿真模块和后置处理模块。利用UG生成nc程序的一般步骤是：用户根据加工对象的结构特征、加工的实际要求（如机床的性能和参数、刀具等）和加工工艺的实际特点，交互输入加工参数，再进一步生成刀具径及径文件（刀具源文件CLSF）。CLSF文件经过后置处理模块的处理后，便可以生成数控机床所能直接识别的nc程序。动模型腔的动态粗加工模拟图参见[3，4]。

　　4注塑模具CAE

　　注塑模具模架采用的CAE软件是Moldflow公司推出的MPA(MoldflowPartAdviser)，在UG平台上有与MPA的接口，可以在UG平台上直接打开MPA。MPA所能接受的文件格式有许多种，这里选用.Stl类型的文件，它可以应用UG的Export命令输出相应的零件模型。MPA在设计过程中的作用主要体现在：1）优化注塑工艺。通过分析和模拟，可以帮助确立最佳的注塑压力、时间和温度；2）优化产品和模具结构。将设计原型在电脑上仿真，帮助预见各种塑料缺陷，通过改变产品或模具的结构，可以消除或减少这些缺陷，减少测试次数或不必经过实体测试，从而节省测试所需的资金和时间；3）模拟注塑模填充、保压、冷却的过程。图5是注塑填充过程的模拟图，它形象地表达了熔融塑料填充型腔的过程，可以帮助查找分析塑料缺陷，并对成型时任意熔融塑料流经的时间、压力和流体前端温度做出定量评估。

　图5注塑填充模拟图

　　5结束语

　　当今世界市场竞争激烈，用户需求日益多样化和个性化，设计和制造技术迅速发展。制造企业为了适应这一发展腰圆形垫片冲裁模设计，提高产品竞争力，降低成本，采用优秀的设计制造软件势在必行。UG作为当今制造业内应用较为广泛的高端软件，不仅具有一般CAD软件的CAD和CAM的集成，更具有与著名的注塑模具分析软件MoldFlow的接口，从而实现注塑模具CAD/CAM/CAE的一体化。