基于UG和CAD的注塑模具设计与应用*

0 引言

我国作为模具制造大国，而注塑模具在模具制造中占有很大的比例。近代注塑模具设计过程基本是利用UG、Pro/E等软件进行型腔布局、分型面设计、浇注系统、冷却系统、顶出系统等环节细化。设计完成后直接导出二维图，送至生产制造中心进行模具加工。UG等软件三维模具设计功能虽然齐全，而导出二维图时，图形的清晰度有所欠缺。而利用UG软件分型设计后，导出型芯，型腔二维图，再利用CAD并借助外挂燕秀工具箱做模具三大系统设计，出图速度快，图样与模型关联性好，有利于模具生产的后期修改。

本文以音箱零件为例，详细分析和探讨UG平台下实现模具型腔快速设计、导出二维图、CAD三大系统设计一体化的思路、方法及过程，实现模具设计与快速出图的有效结合[1]。

1 UG三维分模设计

以音箱零件为例，以NX8.0实现模具设计。如图1所示，制件外形尺寸为118 mm×49 mm×11 mm；材料为ABS，收缩率为0.6%，利用Moldwizard进行分模的全部操作。

1961年，我上初中。学校跟省报社挨着，从路边的阅报栏经过，我常常停下来看副刊。看多了，竟有了莫名的冲动。有一次见到上面在讨论戏曲改革，当晚做完作业，我写了一篇《也谈戏曲改革》，第二天交给班上的一个同学，他父亲在报社工作。过了几天，同学把稿子还给我，说报社的编辑看了，你谈论“戏曲改革”还太早，不过看你文字还挺顺的，可以继续努力。

  

图1 音箱零件

1.1 初始化零件

在UG的Moldwizard环境下，需要初始化项目，把模具设计的文件名、保存路径、材料以及收缩率等基础信息确定。但在初始化项目前，需要确定零件为一个实体。零件若为片体时，可在建模模块下，使用缝合工具，把多个片体缝合为一个实体。

埃及青年艾哈迈德·赛义德大学时主修中文，来到宁夏担任“首届中阿经贸论坛”翻译后，因看好中国发展机遇的他决定留下来，与宁夏大学毕业的张时荣等一起创业，成立智慧宫文化产业集团（下称“智慧宫”）。他还给自己起了一个中文名字白鑫。

1.2 设置坐标系、工件、型腔布局

模具坐标系的设置通常需要满足3个条件：（1）坐标原点位于实体中心；（2）分型面与XY平面必须重合；（3）零件的脱模方向与Z轴正方向必须统一。综合上述3个条件，确定坐标系位于音箱零件中心，XY平面在零件底面，Z轴正方向指向上。

工件设置即为型腔型芯尺寸的设置，工件设置尺寸通常使用经验值，能满足冷却系统的设计，在塑件各边缘处增加25～30 mm即可。

模具的冷却速度直接影响到整个模具生产线的效率，所以冷却系统是模具最重要的后期设计环节。冷却水路多采用“几”字型水路，能快速把热量带走。确定水路中心线后，利用“水路”工具确定水路的直径，进水与出水的管接头，用光标选择中心线与键盘空格键配合即可画出水路。操作快速方便，需要修改水路时，可把部份水路偏移。音箱零件完整模具设计俯视图如图5，前视图如图6，标注尺寸后即可送图达加工部进行模具的加工。

为了提高生产效率及减少注塑废料的产生，本音箱零件采用一模两腔设计。

1.3 设计分型面

零件分模导出二维图后，为了提高绘图的工件效率，需要使用AutoCAD外挂程序燕秀工具箱[3]，燕秀工具箱具备标准模架的调用，三大系统设计等功能。燕秀工具箱模架厂家的选择有龙记（LKM）、明利（MINGLEE）和环胜（EVER），囊括市面上常用模胚类型与型号。而确定模架规格尺寸与A板、B板、C板尺寸时，燕秀工具箱提供了便捷测量方法，利用屏幕光标点击内模X、Y的长度，系统自动计算出模胚规格。省去了人工计算模胚的环节，操作高效与简洁。

根据确定的总干渠输水线路方案，经过多次现场踏勘，进一步筛选了明渠直供、管道供水、明渠＋调蓄水库等3个工程方案进行比选。各方案的主要优缺点见表2。

平遥县汾河灌区片末级渠系配套工程青落村农渠混凝土防渗工程，原设计为底宽70 cm、高70 cm的梯形防渗渠6条（1-1农～1-6农），共计4 834 m。因占地等矛盾久调不决，致使青落村此6条农渠防渗工程无法实施，并且在项目村内其他区域也无法调整实施，项目村委同意将该部分渠道防渗任务调整到其他项目村实施。

开模的顺畅性来源于顶出系统的完整设计[4]，顶出机构包含推管推出机构、推杆推出机构、推板推出机构等多种形式，最常用为推杆推出机构，设置的位置自由度大。顶针的尺寸可以用光标移动测量方式来确定，同样节省了人工设计的时间。但在放置顶针位置时，首要考虑条件在于对塑件安全顶出，所以顶针放置位置在塑件的受力地方。所放X、Y坐标会出现小数，小数的出现带来了模具加工难度的增加，使用燕秀工具箱“圆工具”命令，可以使得X、Y坐标微调成整数。

  

图2 曲面补片

传统的注塑模具设计，从模具分型到结构设计出图，都是全部依靠模具设计师的设计经验与绘图经验，对设计师的工作年限要求很高，并且工作效率不高，修改困难。结合实际情况将UG与Auto CAD软件联合设计过程，分析得出，利用CAD燕秀工具箱作模具后期设计不仅可以缩短工作时间，亦可减少操作次数。设计注射模具生产的塑件质量完全满足设计要求，可更快速、便捷地实现制图人员的意图[5]。

  

图3 分型线

2 CAD二维装配图设计

2.1 确定模架

分模是注射模具设计的最重要的一环[2]，而分型面在分模中关系到模具加工困难程度、塑件外观程度、配模及成型制件结构等诸多环节，在分模设计中起到重要作用。分模步骤通常包括：计算型腔型芯区域、曲面修补、创建分型线、设计分型面等。

计算型腔型芯区域是UG软件根据塑件的拔模角度与方向自动计算型腔与型芯区域，以不同颜色显示，个别存在未定义区域需要手工选择其归属。音箱零件中间有一长型大槽，需要修补后才能进行分模。曲面修补有多种方法，最常用是“体”修补，“体”修补为系统自动计算捕捉孔位置，给予操作者极大的方便。图2为曲面补片后示意图。

2.2 三大系统设计

浇注系统的设计决定着注塑过程能否顺利完成，定位环与唧咀的尺寸选择可以采用常规尺寸，同时也能修改个别尺寸订做非标产品。选择模架中心线上插入定位环与唧咀，模架上模板与定位环，唧咀重合位置的线条自动消失，节省了人工去除线条的时间。定位环与唧咀插入模架后如图4。分流道与浇口的设计需要偏移线条完成。

  

图4 定位环与唧咀插入图

Hazardousness evaluation of debris flow in Beishan mountain of Wudu district based on ideal

  

图5 音箱零件模具设计俯视图

  

图6 音箱零件模具设计前视图

Rock slowly got up fromthe mat,planning his escape.He hesitated a moment and thought.Things were not going well.What bothered himwas being held,especially since the charge against himhad been weak.He considered his present situation.The lock that held himwas strong,but he thought he could break it.

3 结语

曲面补片完成后，开始选择零件的分型线。分型线的选择是产生分型面的基础，通常是产品的最大轮廓线。音箱零件分型线在于底面四周环线，而零件两端略有向下，所以此分型线被分成了多段，手工提取边线获得，如图3所示。以分型线为基础，利用创建面与拉伸面命令得出分型面。分型完成后，导出IGS型腔型芯图，采取UG工程图命令，把导出型腔型芯图创建在二维图里，再导出CAD格式二维图。

参考文献：

［1］杨太德.三向接头注射成型模具设计［J］.制造技术与机床，2017（05）：29-32.

［2］洪建明.NX平台下模具型腔的快速设计与加工［J］.现代制造工程，2015（08）：109-113.

［3］史立峰.AutoCAD外挂程序在注塑模具设计中的应用［J］.电大理工，2012（02）：23-24.

［4］冷真龙，韩雄伟，刘旭，等.矿灯槽盖注射模具设计［J］.现代制造工程，2011（06）：81-83.

［5］周建安.基于UG的手机电池扣注塑模具设计与制造［J］.制造技术与机床，2007（02）：114-116.