手機(jī)上蓋注塑模具設(shè)計(jì)

手機(jī)上蓋注塑模具設(shè)計(jì),手機(jī),注塑,模具設(shè)計(jì) 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 1. 引言 1.1課題的依據(jù)和意義 隨著科學(xué)的發(fā)展，各種產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度越來越快，而產(chǎn)品的更新是以新產(chǎn)品的造型設(shè)計(jì)和模具的設(shè)計(jì)、制造與更新為前提的。模具的設(shè)計(jì)是模具更新的基礎(chǔ)，模具設(shè)計(jì)工作與產(chǎn)品的更新信息相關(guān)。傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)模式已經(jīng)不能很好地適應(yīng)時代的需要，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造已成為許多大型CAD/CAM/CAE軟件追求的目標(biāo)。而在眾多輔助設(shè)計(jì)制造軟件中，Unigraphics 軟件是當(dāng)今世界較先進(jìn)、面向制造業(yè)的綜合軟件。 該軟件的功能覆蓋了整個產(chǎn)品的開發(fā)過程，即覆蓋了從概念設(shè)計(jì)、功能工程、工程分析、加工制造到產(chǎn)品發(fā)布的全過程，在模具、航空、汽車、機(jī)械、電器電子等各工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛。UG軟件在產(chǎn)品造型、注塑模設(shè)計(jì)和沖壓級進(jìn)模設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，將體現(xiàn)該軟件在產(chǎn)品造型和模具設(shè)計(jì)中的強(qiáng)大功能，展現(xiàn)它的靈活性和工程設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)性的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。 1.2注塑模具CAD技術(shù)概述 CAD(Computer Aided Design)技術(shù)的應(yīng)用，使得設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中，能夠充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大算術(shù)邏輯運(yùn)算功能、大容量信息存儲與快速信息查找的能力，完成信息管理、數(shù)值計(jì)算、分析模擬、優(yōu)化設(shè)計(jì)和繪圖等項(xiàng)任務(wù);讓設(shè)計(jì)人員能夠集中精力進(jìn)行更有效的創(chuàng)造性思維，從而更好地完成從設(shè)計(jì)方案的提出、評價、分析模擬與修改到具體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)全過程。 注塑模具CAD技術(shù)是指在注塑模具設(shè)計(jì)過程中采用CAD系統(tǒng)來輔助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，以便提高模具設(shè)計(jì)的水平和效率。注塑模具CAD系統(tǒng)是在通用CAD系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，加載了注塑模具知識和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)?zāi)K，支持注塑模具設(shè)計(jì)的基本流程。 1.2.1注塑模具CAD技術(shù)發(fā)展背景 傳統(tǒng)的注塑模具設(shè)計(jì)依靠設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，模具設(shè)計(jì)加工以后往往需要經(jīng)過反復(fù)的調(diào)試和修改才能正式投入生產(chǎn)，發(fā)現(xiàn)問題后，不僅要重新調(diào)整工藝參數(shù)，甚至要修改塑料制品和模具的設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)方式制約了新產(chǎn)品的開發(fā)，隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，人們對塑料制品質(zhì)量要求越來越高，且產(chǎn)品更新快，價格越來越低，市場競爭激烈，在這種情況下，對模具的要求是交貨期短、質(zhì)量好、價格低。顯然，傳統(tǒng)的人工設(shè)計(jì)、手工設(shè)計(jì)生產(chǎn)方式己不能適應(yīng)現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的要求，為了在市場經(jīng)濟(jì)的殘酷競爭中取勝，跟上產(chǎn)品更新的速度，模具制造業(yè)必須采用新技術(shù)、新工藝來解決傳統(tǒng)技術(shù)中存在的問題。 常用塑料如PC, PE, PS, ABS等在20世紀(jì)40年代問世以來，雖然注射模的歷史不過幾十年的時間，但發(fā)展速度卻異常迅速。如1985年美國塑料消耗量以體積計(jì)算己經(jīng)超過鋼、銅、鋁的總和，美國和日本的塑料模具專業(yè)廠均己超過一萬家。塑料工業(yè)對模具的迫切需求促使注射模CAD技術(shù)迅速發(fā)展，而近幾十年塑料流變學(xué)、幾何造型技術(shù)、NC加工以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)又為注射模CAD系統(tǒng)的開發(fā)創(chuàng)造了條件。 始于20世紀(jì)60年代，英國、美國、加拿大等國的學(xué)者如J.R.Pearson(英國)、J.F.Stevenson(美國)、M.R.Kamal(加拿大)、K.K.Wang(美國)等開展了一系列有關(guān)塑料熔體在模具型腔內(nèi)流動與冷卻的基礎(chǔ)研究。在合理的簡化基礎(chǔ)上，20世紀(jì)60年代完成了一維流動與冷卻分析程序，20世紀(jì)70年代完成了二維分析程序，20世紀(jì)80年代開展三維流動與冷卻分析并把研究擴(kuò)展到保壓、纖維分子取向以及翹曲預(yù)測等領(lǐng)域。進(jìn)入20世紀(jì)90年代后開展了流動、保壓、冷卻、應(yīng)力分析的注塑工藝全過程的集成化研究。這些卓有成效的研究成果為開發(fā)適用型的注射模分析軟件奠定了基礎(chǔ)。 在幾何造型方面，基于線框模型的CAD系統(tǒng)率先由飛機(jī)和汽車制造公司開發(fā)并使用。例如美國Lockheed飛機(jī)公司于1965年研制的CADAM系統(tǒng)、美國McDonnell Douglas飛機(jī)公司于1966年研制的CADD系統(tǒng)、美國General Motor汽車公司的AD2000系統(tǒng)等。進(jìn)入20世紀(jì)70年代，曲面造型技術(shù)發(fā)展很快，Coons曲面、Bezier曲面和B樣條曲面相繼問世，出現(xiàn)了一批以曲面造型為核心的CAD/CAM系統(tǒng)。如英國的DUCT系統(tǒng)，美國的CAMAX系統(tǒng)等。曲面造型系統(tǒng)比較適用于具有復(fù)雜型腔表面的注射模。20世紀(jì)80年代實(shí)體造型技術(shù)發(fā)展迅速，如美國斯坦福大學(xué)的Geomod系統(tǒng)、羅徹斯特大學(xué)的PADL系統(tǒng)、日本北海道大學(xué)的TIPS系統(tǒng)、英國劍橋大學(xué)的BULID系統(tǒng)等，它們?yōu)閷?shí)體造型軟件的開發(fā)做了奠基性工作。 正是由于近20年來上述領(lǐng)域的卓有成效的工作，注塑模CAD技術(shù)才會得到日新月異的進(jìn)步。 1.2.2注塑模具CAD技術(shù)發(fā)展過程 注射模設(shè)計(jì)CAD技術(shù)的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個階段。 (1)人工設(shè)計(jì)階段 這一階段一直持續(xù)到CAD技術(shù)的發(fā)展初期，當(dāng)時的注射模設(shè)計(jì)純粹依靠設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)、技巧和現(xiàn)有的設(shè)計(jì)資料，從塑件的工藝計(jì)算到注射模的設(shè)計(jì)制圖，全靠手工操作完成，設(shè)計(jì)效率較為低下。同時，由于設(shè)計(jì)過程純粹依賴于設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和技巧，缺乏系統(tǒng)的理論指導(dǎo)，所以模具和塑件的質(zhì)量難以保障。 (2)通用CAD系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段 20世紀(jì)70年代，以手工為主的注射模設(shè)計(jì)己跟不上塑料工業(yè)高速發(fā)展的形勢，于是人們開始嘗試使用當(dāng)時比較成熟的通用CAD系統(tǒng)進(jìn)行注射模設(shè)計(jì)。這個時期的主要特征是三維幾何造型技術(shù)的應(yīng)用。在幾何造型方面分別采用了三維線框模型、曲面模型和實(shí)體模型技術(shù)。這些技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)計(jì)算和圖樣繪制的自動化，縮短了設(shè)計(jì)時間。但是，這只是將設(shè)計(jì)人員從手工繪圖中解放了出來，起到的只是輔助繪圖的功能，沒有完全體現(xiàn)其輔助設(shè)計(jì)功能。 到了20世紀(jì)80年代，隨著UG- 11, Pro/E等優(yōu)秀通用集成軟件系統(tǒng)的問世，注射模CAD技術(shù)也蓬勃發(fā)展起來。這個時期CAD系統(tǒng)的主要特征就是參數(shù)化設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用。參數(shù)化設(shè)計(jì)以一種全新的思維方式來進(jìn)行產(chǎn)品的創(chuàng)建和修改。它用約束來表達(dá)產(chǎn)品幾何模型，定義一組參數(shù)來控制設(shè)計(jì)結(jié)果，從而能夠通過調(diào)整參數(shù)來修改設(shè)計(jì)模型。這樣，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時，無需再為保持約束條件而操心，可以真正按照自己的意愿動態(tài)地、創(chuàng)造性地進(jìn)行新產(chǎn)品設(shè)計(jì)。 參數(shù)化設(shè)計(jì)方法與傳統(tǒng)方法相比，最大的不同在于它存儲了設(shè)計(jì)的整個過程，設(shè)計(jì)人員的任何修改都能快速地反映到幾何模型上，并且能設(shè)計(jì)出一組形狀相似而不是單一的產(chǎn)品模型。參數(shù)化設(shè)計(jì)是新一代智能化、集成化CAD系統(tǒng)的核心內(nèi)容，新的設(shè)計(jì)系統(tǒng)都增加了參數(shù)化設(shè)計(jì)功能。參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)以其強(qiáng)有力的草圖設(shè)計(jì)、尺寸驅(qū)動修改圖形的功能，成為初始設(shè)計(jì)、產(chǎn)品建模及修改、系列化設(shè)計(jì)、多種方案比較和動態(tài)設(shè)計(jì)的有效手段。參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用，很大程度上提高了注射模設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，提高了注射模設(shè)計(jì)的水平。但是參數(shù)化設(shè)計(jì)只適用于單一的零件設(shè)計(jì)，當(dāng)進(jìn)行部件或復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，修改參數(shù)就很容易引起結(jié)構(gòu)干涉。 在通用的CAD軟件上加載了各種標(biāo)準(zhǔn)零件庫，如螺栓、螺母等，對提高設(shè)計(jì)效率也起到了重要的作用。 (3)專用注射模CAD系統(tǒng)注射模設(shè)計(jì)階段 采用通用CAD系統(tǒng)進(jìn)行注射模設(shè)計(jì)，雖然在很大程度上提高了模具設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率。但是，一方面由于通用CAD系統(tǒng)在一定意義上說還只是一種幾何建模工具，注塑模設(shè)計(jì)效率的提高僅在于三維效果的增強(qiáng)、繪圖及建檔速度的加快等實(shí)現(xiàn)手段上，注塑模設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的加入還主要依賴于人工干預(yù)，每一次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)過程與手工實(shí)現(xiàn)基本一樣，設(shè)計(jì)效率沒有從根本上得到提高。另一方面，作為通用的CAD系統(tǒng)，在開發(fā)之初都是作為通用機(jī)械設(shè)計(jì)工具來構(gòu)思的，因此在使用這些通用CAD軟件設(shè)計(jì)注射模時，仍會感到效率低下、操作煩瑣、功能短缺。為此，近年來發(fā)展的趨勢是開發(fā)自動化和智能化程度較高的注射模CAD技術(shù)。 1.2.3國內(nèi)外注塑模具CAD技術(shù)研究現(xiàn)狀 近幾年來國外先進(jìn)工業(yè)國家對模具CAD技術(shù)的開發(fā)非常重視，在CAD開發(fā)上投入了很大的人力和物力，將通用CAD系統(tǒng)改造成為適合模具行業(yè)的專用CAD系統(tǒng)，并將其應(yīng)用于模具的設(shè)計(jì)與制造中。目前國際上流行的模具CAD軟件如下: Unigraphics NX是美國EDS公司開發(fā)的面向制造業(yè)的CAD系統(tǒng)。UG NX有強(qiáng)大的建模工具和分析模塊，被廣泛地應(yīng)用于航空、航天、汽車、機(jī)械、模具、工業(yè)設(shè)計(jì)等行業(yè)。UG/Mold Wizard是UG系列軟件中一個獨(dú)立的應(yīng)用模塊，也是應(yīng)用于注塑模具設(shè)計(jì)的專業(yè)應(yīng)用模塊。它應(yīng)用知識嵌入的基本理念，按照注塑模具設(shè)計(jì)過程的一般順序來模擬模具設(shè)計(jì)的整個過程，在此過程中，它只需根據(jù)一個產(chǎn)品的三維實(shí)體造型建立一套與產(chǎn)品浩型參數(shù)想過的三維實(shí)體模具。它不但能自動設(shè)計(jì)一般的模具，還能結(jié)合應(yīng)用UG軟件的其它應(yīng)用模塊來拓展其功能，設(shè)計(jì)出復(fù)雜程度較高的模具[3]。此外，UG還提供了UG/Die Engineering Wizard(沖壓模工程向?qū)?、UG/Progressive Die Wizard(多工位級進(jìn)模向?qū)?等專用模具CAD工具。 Pro/Engineer系統(tǒng)是美國PTC (Parametric Technology Corporation)公司推出的三維CAD軟件，為滿足模具行業(yè)需求，Pro/E提供了一系列模具設(shè)計(jì)模塊:Pro/Casting(鍛造模具設(shè)計(jì))、Pro/Mold Design(注塑模、壓鑄模、鍛模設(shè)計(jì))，Pro/Dieface(沖壓模設(shè)計(jì))、EMXA模架專家?guī)?Expert Mold Base Extension)，Mold Filling Simulation Option (注塑模具流動分析功能包)等。Pro/Mold Design模塊用于設(shè)計(jì)模具部件和模板組裝，能自動生成模具型腔幾何體，并可通過修改造型幾何體的方法補(bǔ)償產(chǎn)品的收縮。為滿足模具設(shè)計(jì)與制造解決方案，Pro/E提供了模架專家?guī)霦MXA，該模塊能將使用者對模具設(shè)計(jì)的專業(yè)知識和整個設(shè)計(jì)流程整合在一起，將模芯拆模及模座設(shè)計(jì)兩大部分完整的結(jié)合在一起，使設(shè)計(jì)者可以通過簡單的操作界面完成模架的相關(guān)設(shè)定[4]0 CATIA是法國達(dá)索飛機(jī)公司(Dassault System)在其開發(fā)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)上，與美國IBM公司合作研究發(fā)展，共同支持和銷售的CAD/CAE/CAM一體化軟件。 新的V5版本界面更加友好，功能也日趨完善，開創(chuàng)了CAD軟件的一種全新風(fēng)格。CATIA也提供了模具輔助設(shè)計(jì)模塊(Mold and Die Machining Assistant):MTl(模具設(shè)計(jì)產(chǎn)品)，它支持包括凸凹模固定板定義、組件實(shí)例化、注射和冷卻特征定義等模具設(shè)計(jì)的所有工作。用戶界面以標(biāo)準(zhǔn)目錄庫訪問功能為基礎(chǔ)，通過對組件及其關(guān)聯(lián)孔的混合實(shí)例化，支持模具零件和裝配的自動配置。這些預(yù)定義的組件可以使用諸如DME, DME-AMERICA, EOC, FUTABA等系列標(biāo)注模架庫，以快速、經(jīng)濟(jì)地創(chuàng)建模具。Solid Works軟件是美國Solid Works公司在總結(jié)和繼承大型機(jī)械CAD軟件的基礎(chǔ)上，在Windows環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的第一個機(jī)械CAD軟件，是面向產(chǎn)品級的機(jī)械設(shè)計(jì)工具。 Solid Works Mold base模塊是Solid Works是提供標(biāo)注模架庫，它是該軟件最新模具，提供了標(biāo)準(zhǔn)模具目錄并完全與Solid Works其它工具集成。除了完整的裝配以外，Mold base還提供大量的組件，例如:削釘、頂桿、AB板、螺栓、定位環(huán)、軸襯等。 我國在注塑模CAD技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用及研究方面起步較晚。從80年代中期開始，國內(nèi)部分大中型企業(yè)先后引進(jìn)了一些國外知名度較高的CAD系統(tǒng)。同時，一些高等學(xué)校和科研院所也開始了注塑模CAD系統(tǒng)的研制與開發(fā)工作。多年來，我國對注塑模設(shè)計(jì)制造技術(shù)及其CAD的開發(fā)應(yīng)用十分重視，國家和許多省市都在這方面安排了攻關(guān)項(xiàng)目或重點(diǎn)科研課題。這些項(xiàng)目的成果對促進(jìn)我國注塑模CAD技術(shù)的迅速發(fā)展起到了重要作用，使我國注塑模CAD技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用水平得到很快提高。 1.3國內(nèi)外塑料工業(yè)的發(fā)展概況 塑料工業(yè)是年輕的新興工業(yè)之一。自1868年硝化纖維素開創(chuàng)以來，世界塑料工業(yè)至今已有百余年，如從1910年酚醛塑料工業(yè)化生產(chǎn)算起，只有八十多年的歷史而塑料成為工程材料應(yīng)用至今不過四十年，塑料工業(yè)真正獲得發(fā)展只是近二十年的事情。 塑料工業(yè)的發(fā)展歷史雖然很短，但其發(fā)展速度相當(dāng)驚人。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1910年全世界塑料的產(chǎn)量只有20kt，1930年達(dá)100kt,1950年達(dá)1500kt,1970年達(dá)3Mt，1990年就激增到0.1Gt。從1950年以來，世界塑料產(chǎn)量增長幾乎是每隔4～5年就翻一番。 幾十年前，塑料還只能作為象牙、玳瑁、寶石、牛骨等制件的代用品。可是到現(xiàn)在，它已成為許多工業(yè)部門不可代替的工程材料，而且這種嶄新的的合成材料，正在飛速地追趕鋼鐵工業(yè)，大有后來者追上之勢。有人說21世紀(jì)是“塑料時代”。 塑料工業(yè)的基礎(chǔ)原料最早以農(nóng)副產(chǎn)品為主，從20年代起轉(zhuǎn)向以煤及煤焦油產(chǎn)品為主，從50年代起逐漸轉(zhuǎn)向以石油及天然氣為主， 從而大大加速了塑料工業(yè)的發(fā)展。 上世紀(jì)20年代以前主要是發(fā)展熱固性塑料，從30年代起，逐漸轉(zhuǎn)向以發(fā)展熱塑性塑料為主，在60年代工程塑料已成為研究中心，發(fā)展很快，應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大。同時，芳雜環(huán)的耐高溫塑料也向前推進(jìn)了一步。目前，國外正式生產(chǎn)的塑料品種已有300種之多，其中主要的只有50～60種。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、氨基塑料、酚醛塑料等是一類產(chǎn)量較大、用途較廣、成本較低的通用塑料，其產(chǎn)量將保持持續(xù)上升的趨勢；尼龍、聚甲醛、ABS、聚碳酸酯、聚苯醚等工程塑料，正向著擴(kuò)大生產(chǎn)，降低成本，改進(jìn)性能，開拓用途方面的發(fā)展。 隨著塑料產(chǎn)量的提高、品種的增多、應(yīng)用的擴(kuò)展、促進(jìn)了塑料成型加工工藝的不斷發(fā)展，相繼出現(xiàn)了澆鑄成型、壓縮成型、粉末成型、層壓成型、壓注成型、擠出成型、注射成型、壓延成型、吹塑成型、發(fā)泡成型、熱成型等方法，塑料的機(jī)械加工、機(jī)械連接、焊接、粘接、彩飾、金屬鍍飾等加工工藝也取得很好的進(jìn)展。目前，塑料成型加工工藝正朝著高速、高效、自動化方向發(fā)展。同時，電子計(jì)算機(jī)、高頻、微波、紅外線、超聲波、放射線、激光等先進(jìn)技術(shù)在成型加工工藝中的應(yīng)用也日益廣泛。 塑料產(chǎn)量的提高和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，也促進(jìn)了塑料成型設(shè)備和成型模具的不斷發(fā)展。目前，塑料成型設(shè)備正朝著大型化、微型化、高速化、自動化、精密化方向的發(fā)展；塑料成型模具朝著高效率、高精密、高壽命方向前進(jìn)。在成型設(shè)備和模具設(shè)計(jì)及制造方面也引入了CAD/CAM先進(jìn)技術(shù)。 國外，塑料模標(biāo)準(zhǔn)化程序很高，從材料、品種、規(guī)格、結(jié)構(gòu)、精度、驗(yàn)收等實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，而且還建立了模具標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)典型組合。標(biāo)準(zhǔn)化是專業(yè)化生產(chǎn)的重要前提，也是系統(tǒng)解決提高勞動生產(chǎn)率，提高技術(shù)水平，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本及改善勞動組織的最重要的條件條件之一。由于模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度很高，專業(yè)化生產(chǎn)很高，因模具生產(chǎn)周期很短，生產(chǎn)成本較低，模具質(zhì)量較高；同時模具設(shè)計(jì)簡化，交貨期限縮短，產(chǎn)品更新?lián)Q代迅速。 很多歷史記載和出土文物證明，我國是最早使用塑料的國家。遠(yuǎn)在兩千年以前，我國人民已經(jīng)掌握了完善的脫胎漆器工藝，并在建筑上應(yīng)用了麻布增強(qiáng)的油漆。 解放前，我國塑料工業(yè)基本上都是個空白點(diǎn)，僅能生產(chǎn)酚醛塑料、氨基塑料等少數(shù)幾個品種，而且設(shè)備簡陋、效率極低，原材料也靠進(jìn)口。解放后，我國塑料工業(yè)從無到有，從小到大，今天已發(fā)展成一個相當(dāng)規(guī)模的工業(yè)體系。目前，我國塑料產(chǎn)量從1949年的230t增加到1987年的2978kt，并一躍占據(jù)世界第五位。許多過去進(jìn)口的塑料，有的試制成功，有的投入成批生產(chǎn)，在品種上基本齊全。而且還更具我國實(shí)際情況，利用國產(chǎn)資源，獨(dú)創(chuàng)了一種新型尼龍品種，即尼龍1010，并廣泛應(yīng)用于許多工業(yè)部門。全國塑料制造廠星羅棋布，塑料加工企業(yè)的建成投產(chǎn)，為塑料工業(yè)奠定了雄厚的物質(zhì)基礎(chǔ)。我國的塑料成型設(shè)備的生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量大有提高，已有一批專業(yè)化工廠可提供系列產(chǎn)品。有的成型設(shè)備還達(dá)到相當(dāng)?shù)南冗M(jìn)水平，如32kg 大型注射成型機(jī)、數(shù)控?zé)峁绦运芰献⑸涑尚蜋C(jī)、電子計(jì)算機(jī)群控注射成型機(jī)等新產(chǎn)品的研制成功，為我國塑料成型技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。當(dāng)前，塑料模的標(biāo)準(zhǔn)化工作取得了很大的進(jìn)展，根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合我國實(shí)際情況，已經(jīng)制定出了塑料模具設(shè)計(jì)，縮短制模周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量提出了充分保證。此外，模具加工的新工藝、新設(shè)備也不斷涌現(xiàn)，模具的制造精度也不斷提高。所有這些都推動了我國塑料工業(yè)的迅速發(fā)展。我們堅(jiān)信，在不久的將來，一定會趕上或超過世界先進(jìn)的水平。 1.4塑料模國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)中重要的基礎(chǔ)工業(yè)，模具設(shè)計(jì)與制造水平的高低是衡量一個國家綜合制造能力的重要標(biāo)志。工業(yè)發(fā)達(dá)國家對模具工業(yè)都極為重視，早在 50年代開始就己使模具擺脫了產(chǎn)品更新?lián)Q代的重要工藝裝備，模具對工業(yè)的發(fā)展具有重要意義。從工業(yè)產(chǎn)值對比來看，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家的模具總產(chǎn)值早己超過了機(jī)床的總產(chǎn)值。如日本，1987年模具總產(chǎn)值為124億美元，而其機(jī)床總產(chǎn)值為102億美元;1991年前者為131億美元，后者為120億美元151。在各種模具產(chǎn)品中，塑料模和沖壓模是用量最大涉及領(lǐng)域最廣的兩種。據(jù)統(tǒng)計(jì)，日本一萬多家模具企業(yè)中，生產(chǎn)塑料模和沖壓模的各占40%左右;韓國模具專業(yè)廠中生產(chǎn)塑料模的占43.9%，生產(chǎn)沖壓模的占44.8%。在塑料模具中，由于注塑模具能夠一次成型形狀復(fù)雜、尺寸精確的制品，適用于高效率、大批量的自動化生產(chǎn)方式，使其在塑料模中的占用量超過了5%。 我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5kg大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具；精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。注塑模型腔制造精度可達(dá)0.02～0.05mm，表面粗糙度Ra0.2μm，模具質(zhì)量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達(dá)10～30萬次，淬火鋼模達(dá)50～1000萬次，交貨期較以前縮短，但和國外相比仍有較大差距。 ??? 成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面也取得較大進(jìn)展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟。熱流道模具開始推廣，有的廠采用率達(dá)20%以上，一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達(dá)不到10%，與國外的50～80%相比，差距較大。 在制造技術(shù)方面，CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個新臺階，以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)，如美國EDS的UGⅡ、美國Parametric Technology公司的Pro/Engineer、美國CV公司的CADS5、英國Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美國AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亞Moldflow公司的MPA塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進(jìn)，雖花費(fèi)了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術(shù)對成型過程，如充模和冷卻等進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)和推動了我國模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展。近年來，我國自主開發(fā)的塑料模CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中理工大學(xué)開發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等，這些軟件具有適應(yīng)國內(nèi)模具的具體情況、能在微機(jī)上應(yīng)用且價格較低等特點(diǎn)，為進(jìn)一步普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。? 據(jù)有關(guān)方面預(yù)測，模具市場的總體趨熱是平穩(wěn)向上的，在未來的模具市場中，塑料模具的發(fā)展速度將高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。隨著塑料工業(yè)的不斷發(fā)展，對塑料模具提出越來越高的要求是正常的，因此，精密、大型、復(fù)雜、長壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。同時，由于近年來進(jìn)口模具中，精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具占多數(shù)，所以，從減少進(jìn)口、提高國產(chǎn)化率角度出發(fā)，這類高檔模具在市場上的份額也將逐步增大。建筑業(yè)的快速發(fā)展，使各種異型材擠出模具、PVC塑料管材管接頭模具成為模具市場新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，高速公路的迅速發(fā)展，對汽車輪胎也提出了更高要求，因此子午線橡膠輪胎模具，特別是活絡(luò)模的發(fā)展速度也將高于總平均水平；以塑代木，以塑代金屬使塑料模具在汽車、摩托車工業(yè)中的需求量巨大；家用電器行業(yè)在“十一五”期間將有較大、空調(diào)器和微波爐發(fā)展，特別是電冰箱等的零配件的塑料模需求很大；而電子及通訊產(chǎn)品方面，除了彩電等音像產(chǎn)品外，筆記本電腦和網(wǎng)機(jī)頂盒將有較大發(fā)展，這些都是塑料模具市場的增長點(diǎn)。 1.5模具加工CAM現(xiàn)狀 數(shù)控加工是生產(chǎn)過程中不可缺少的環(huán)節(jié)，尤其在模具生產(chǎn)幾何外形復(fù)雜、精度要求較高的產(chǎn)品。在客戶委托加工的產(chǎn)品中，這些產(chǎn)品的幾何形狀復(fù)雜，若分別利用單一性加工機(jī)械，己遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到產(chǎn)品的精度要求及正確幾何尺寸。隨著計(jì)算機(jī)的普及，自動化己經(jīng)逐漸成為各個行業(yè)的發(fā)展方向，對模具制造行業(yè)來說，要求會越來越高。 目前比較成熟的CAM系統(tǒng)主要以兩種形式實(shí)現(xiàn)CAD/CAM系統(tǒng)集成:一體化的CAD/CAM系統(tǒng)(如:UGII, Euclid. Pro/ENGINEER等)和相對獨(dú)立的CAM系統(tǒng)(如:Mastercam } Surfcam等)。前者以內(nèi)部統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式直接從CAD系統(tǒng)獲取產(chǎn)品幾何模型，而后者主要通過中性文件從其他CAD系統(tǒng)獲取產(chǎn)品幾何模型。然而，無論是哪種形式的CAM系統(tǒng)，都由五個模塊組成，即交互工藝參數(shù)輸入模塊、刀具軌跡生成模塊、刀具軌跡編輯模塊、三維加工動態(tài)仿真模塊和后置處理模塊。 CAM系統(tǒng)以直接或間接(通過中性文件)的方式從CAD系統(tǒng)獲取產(chǎn)品的幾何數(shù)據(jù)模型。CAM系統(tǒng)以三維幾何模型中的點(diǎn)、線、面或?qū)嶓w為驅(qū)動對象，生成加工刀具軌跡，并以刀具定位文件的形式經(jīng)后置處理，以NC代碼的形式提供給CNC機(jī)床。 UG作為參數(shù)化CAD/CAM軟件系統(tǒng)的代表，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品零件從概念設(shè)計(jì)到制造全過程的一體化，提供了以參數(shù)化特征實(shí)體造型為基礎(chǔ)、部件間的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)、共享數(shù)據(jù)庫和專家系統(tǒng)知識等技術(shù);是集產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析和制造一體化的CAD/CAM軟件平臺，它使產(chǎn)品在CAD/CAM各單元系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的自動傳遞與無縫轉(zhuǎn)換和集成，在CAM系統(tǒng)順利接受CAD系統(tǒng)建立的三維模型，基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上同步更新。同時它保證產(chǎn)品、模具設(shè)計(jì)、產(chǎn)品及模具的數(shù)控加工的刀具軌跡及NC加工代碼數(shù)據(jù)自動更新，避免了重復(fù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)建模和NC數(shù)控編程的工作，實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM/CAE數(shù)據(jù)的全相關(guān)性設(shè)計(jì)。本文就是用UG軟件在計(jì)算機(jī)上完成手機(jī)上蓋模具設(shè)計(jì)和凸模的模擬加工，而后生成相應(yīng)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)NC加工程序代碼，為最后的數(shù)控加工提供一切可靠的準(zhǔn)備。 1.6 UG軟件在模具制造中的應(yīng)用特點(diǎn) 數(shù)控加工自動編程技術(shù)是隨著數(shù)控機(jī)床應(yīng)用的擴(kuò)大而逐漸發(fā)展起來的。用數(shù)控機(jī)床加工模具時，常常會遇到二維、三維的特殊型面或曲線，要在短時間里完成這些特殊曲線和復(fù)雜型面的刀具軌跡計(jì)算，并編出相應(yīng)的數(shù)控加工程序，往往是難以做到的。于是，在數(shù)控加工的實(shí)踐中，逐漸地發(fā)展出各種適應(yīng)數(shù)控機(jī)床加工過程的計(jì)算機(jī)自動編程系統(tǒng)。 作為集成化的CAD/CAM軟件，UG提供了功能強(qiáng)大的加工制造模塊。利用UG加工制造模塊可將產(chǎn)品的計(jì)算機(jī)幾何模型((CAD)與計(jì)算機(jī)輔助加工制造(CAM)進(jìn)行集成，利用加工制造過程所使用的各項(xiàng)加工數(shù)據(jù)，如產(chǎn)品模型、工件坯料、夾具、切削刀具、工作機(jī)床及各種加工參數(shù)等數(shù)據(jù)，進(jìn)行產(chǎn)品的加工制造流程規(guī)劃。 UG多樣化的加工輔助制造流程規(guī)劃工具，針對各類型機(jī)床及各種加工方式(銑、車、鉆、電火花加工等等)可規(guī)劃各類工作機(jī)床、加工刀具與控制器的加工過程控制數(shù)據(jù)。制造工藝師利用UG進(jìn)行加工制造流程的規(guī)劃后，會根據(jù)所設(shè)置的制造過程數(shù)據(jù)、加工目標(biāo)及制造參數(shù)計(jì)算出加工刀具相對加工坐標(biāo)的刀具軌跡數(shù)據(jù)，稱為CL DATA (CUTTER LOCATION DATA);刀具軌跡數(shù)據(jù)經(jīng)過后處理器轉(zhuǎn)換成加工機(jī)器碼使工作機(jī)床進(jìn)行實(shí)際情況下的模擬加工，制造設(shè)計(jì)產(chǎn)品及零件模型。刀具軌跡數(shù)據(jù)配合制造模型的規(guī)劃，利用UG仿真功能可在計(jì)算機(jī)中仿真加工過程的材料切除狀況，由此預(yù)測并觀察加工的切削情形與進(jìn)行誤差及過切預(yù)測，并進(jìn)一步做制造過程的修改，可減少廢料的產(chǎn)生及避免加工失敗，協(xié)助制造工藝師達(dá)到制造流程最優(yōu)化的目的，并減少因加工錯誤所增加的生產(chǎn)成本。 1.7本設(shè)計(jì)任務(wù) 本設(shè)計(jì)首先采用UG軟件進(jìn)行注塑件的三維實(shí)體造型,針對手機(jī)上蓋的具體外形尺寸,應(yīng)用基于特征的實(shí)體建模和自由形狀建模等知識,使用體素特征、掃描特征、成形特征、特征操作等具體的操作步驟逐步生成手機(jī)上蓋。其次,利用UG軟件中的Mold wizard工具對手機(jī)上蓋進(jìn)行型芯、型腔設(shè)計(jì)。最后，利用UG軟件中的CAM功能對凸模進(jìn)行仿真加工并生成手機(jī)上蓋凸模的NC加工程序。 74 2 UG在模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 2.1 UG的概述 Unigraphics NX5是集CAD/CAE/CAM一體的三維參數(shù)化軟件，是當(dāng)今世界最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、分析和制造軟件，廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、造船、通用機(jī)械和電子等工業(yè)領(lǐng)域。 2.1.1 UG功能簡介 UG軟件作為美國 UGS公司的五大主要產(chǎn)品(UG, Parasolid, iMAN, SolidEdge. ProductVision)之一，以CAD / CAM / CAE一體化而著稱。該軟件匯集了美國航空工業(yè)及汽車工業(yè)的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)。 作為一個集成的全面產(chǎn)品工程解決方案，UG使得用戶能夠數(shù)字化地創(chuàng)建和獲取三維產(chǎn)品定義。其功能包括從概念設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)、到詳細(xì)的機(jī)械設(shè)計(jì)、工程仿真和數(shù)字化制造?；貢r，UG又是基于知識驅(qū)動自動化技術(shù)的領(lǐng)先者，它實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)與基于產(chǎn)品和過程的知識工程的組合，大大提高了汽車、航天、航空、機(jī)械、消費(fèi)產(chǎn)品、醫(yī)療儀器和工具等工業(yè)領(lǐng)域的生產(chǎn)效率。 該軟件不僅具有強(qiáng)大的實(shí)體造型、曲面造型、虛擬裝配和工程圖等功能;而且，在設(shè)計(jì)過程中可進(jìn)行有限元分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析、動力學(xué)分析和仿真模擬，提高設(shè)計(jì)的可靠性:同時，可用建立的三維模型直接生成數(shù)控代碼，用于產(chǎn)品的加工，其后處理程序支持多種類型數(shù)控機(jī)床。另外它所提供的二次開發(fā)語言 UG/ Open GRIP, UG / Open API，便于用戶開發(fā)專用的客戶化CAD系統(tǒng)。 UG 為各種規(guī)模的企業(yè)帶來了顯而易見的價值:更快地提交產(chǎn)品到市場:使復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計(jì)簡化;減少產(chǎn)品成本和增加企業(yè)的競爭實(shí)力。用戶包括了通用汽車、波音飛機(jī)、通用電氣、惠普發(fā)動機(jī)、愛立信、飛利浦、松下、精工和柯達(dá)等著名企業(yè)。 UG自1994年進(jìn)入中國市場以來，迅速發(fā)展，已成為中國航天航空、汽車、機(jī)械、計(jì)算機(jī)及外設(shè)、家用電器等流域的首選軟件。 UG軟件主要包括以下應(yīng)用模塊： 1. UG計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (CAD)模塊 包括幾個應(yīng)用模塊:UG基礎(chǔ)環(huán)境 (Gateway), UG建模 (Modeling), UG工業(yè)設(shè)計(jì) (Studio for Design), UG制圖 (Drafting), UG裝配建模 (AssemblyModeling), UG高級裝配 (Advanced Assemblies). 2. UG計(jì)算機(jī)輔助制造 (CAM)模塊 包括加工、機(jī)床建造器。 3. UG計(jì)算機(jī)輔助工程分析 (CAE)模塊 包括結(jié)構(gòu)分析、注塑流動分析、MasterFEM+、運(yùn)動分析等。 4. UG飯金 (Sheet Metal)模塊 5 注塑模具設(shè)計(jì)模塊 (Mold Wizard)，沖壓模具設(shè)計(jì)模塊 6. UG管道(Routing Mechanical)與電氣配線 (Routing Electrical) 7.“知識融接”應(yīng)用模塊 2.1.2 UG軟件應(yīng)用的特點(diǎn) 用UG軟件進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)，主要有如下的特點(diǎn)： 1、產(chǎn)品開發(fā)的集成性?？梢詫?shí)現(xiàn)從方案提出到產(chǎn)品制造的整個產(chǎn)品開發(fā)過程，只有考慮了這一方面才能提高設(shè)計(jì)效率。 2、產(chǎn)品設(shè)計(jì)的相關(guān)性。在UG中為了解決產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)品的數(shù)據(jù)庫過多、數(shù)據(jù)量大造成的查找困難，采用了單一數(shù)據(jù)庫的形式。它將所有的相關(guān)信息存儲在同一個數(shù)據(jù)庫中，可以實(shí)現(xiàn)零件的裝配、三維模型轉(zhuǎn)化為二維工程圖、直接進(jìn)行加工制造等。在整個設(shè)計(jì)過程中，任何一處的參數(shù)改變，則相關(guān)環(huán)節(jié)全部發(fā)生變化。 3、設(shè)計(jì)的并行處理。為了提高設(shè)計(jì)效率，UG采用并行處理的方式。其主要包括PDM(產(chǎn)0pp數(shù)據(jù)管理), ProductVision(產(chǎn)品可視化)以及Internet技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了開發(fā)成員間數(shù)據(jù)共享，設(shè)計(jì)過程的總體監(jiān)控，各產(chǎn)品間的參數(shù)化和相關(guān)性處理，網(wǎng)上互聯(lián)操作。 4、產(chǎn)品數(shù)據(jù)的可移植性。在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，才K可能會用到其它的CAD軟件，這就要求UG能夠識別其他軟件的數(shù)據(jù)，也可以輸出自身的數(shù)據(jù)到其它軟件中。這就要求數(shù)據(jù)具有可移植性。 2.2 UG/Mold Wizard 工具及應(yīng)用 2.2.1 UG/Mold Wizard簡介 UG/Mold Wizard是EDS公司所提供的、UG系列軟件中最先向模具行業(yè)用戶推出的、基于知識驅(qū)動自動化理念的應(yīng)用系統(tǒng)，它擯棄的傳統(tǒng)的 CAD軟件重功能輕工程的開發(fā)思維定式，跳出了特征或功能的狹隘空間。UG /Mold Wizard在注塑模具設(shè)計(jì)自動化方面取得了極其顯著的效果，受到用戶的普遍歡迎。 UG/Mold Wizard與EDS的知識嵌入的基本理念相匹配，它的用戶界面融合了業(yè)界最好的經(jīng)驗(yàn)，指導(dǎo)用戶構(gòu)造模具的全過程，它內(nèi)嵌以前僅僅存在于高級模具設(shè)計(jì)師頭腦中的知識，并通過與UG的其他一些功能相結(jié)合，諸如WAVE、主模型，使得UG/Mold Wizard具有極強(qiáng)的自動化能力和幫助用戶獲取模具設(shè)計(jì)專業(yè)知識的可能性。初級用戶可以利用向?qū)Р藛嗡峁┑脑O(shè)計(jì)步驟，直觀地、一步一步地進(jìn)行，并完成模具設(shè)計(jì)的全過程，而有經(jīng)驗(yàn)的模具設(shè)計(jì)者能夠利用軟件所提供的各種計(jì)算功能快速、有效地進(jìn)行模具優(yōu)化設(shè)計(jì)，達(dá)到更加熟練的程度。 UG / Mold Wizard模塊支持典型的塑料模具設(shè)計(jì)的全過程，即從讀取產(chǎn)品模型開始，如何確定和構(gòu)造拔模方向、收縮率、分型面、模芯塊、型必、型腔、滑塊、頂塊、模架及其標(biāo)準(zhǔn)零部件、模腔布置、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、模具零部件、清單(BOM)等。 注塑產(chǎn)品在汽車、日用消費(fèi)品、電子和醫(yī)療工業(yè)中占據(jù)著重要地位。UG/MoldWizard是針對注塑模具設(shè)計(jì)的一個過程應(yīng)用，型腔和模架庫的設(shè)計(jì)統(tǒng)一到整個連接過程中。UG / Mold Wizard為設(shè)計(jì)模具的型腔、型芯、滑塊、提升裝置和嵌件提供高級建模工具，最終目的是快速、方便地建立與產(chǎn)品參數(shù)相關(guān)的三維實(shí)體模具，并將之用于加工。 UG / Mold Wizard用全參數(shù)的方法自動處理在模具設(shè)計(jì)中耗時且難做的部分，并且產(chǎn)品參數(shù)的改變將會反饋回模具設(shè)計(jì)，UG / MoldWizard會自動更新所有相關(guān)的模具部件。 UG / Mold Wizard的模架庫及其標(biāo)準(zhǔn)件庫包含有參數(shù)化的模架裝配結(jié)構(gòu)和模具標(biāo)準(zhǔn)件，其中模具標(biāo)準(zhǔn)件包括滑塊和內(nèi)抽芯，可用參數(shù)控制所選用的標(biāo)準(zhǔn)件在模具中的位置，UG / Mold Wizard與如UG/wave和UG主模型的強(qiáng)大技術(shù)組合在一起設(shè)計(jì)模具。模具設(shè)計(jì)參數(shù)預(yù)設(shè)置功能允許用戶按照自己的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置系統(tǒng)變量，比如顏色、層、路徑和初始公差等。UG / Mold Wizard具備以下優(yōu)點(diǎn): (1)過程自動化. (2)易于使用。 (3)完全相關(guān)性。 UG / Mold Wizard模塊部分是作為一個整體提供的，它不需要專門的安裝過程，使用時只需將整個UG / Mold Wizard模塊拷貝到EDS / Unigraphics NX 5.0的安裝目錄下，將目錄名改為“Mold Wizard"，然后選擇菜單欄[應(yīng)用]- [moldwizard]，調(diào)出UG / Mold Wizard工具欄。 2.2.2 UG/Mold Wizard設(shè)計(jì)程序 UG / Mold Wizard設(shè)計(jì)過程與通常的模具設(shè)計(jì)過程相似。 在運(yùn)用UG / Mold Wizard之前，需要在Unigraphics NX中建立一個三維實(shí)體模型作為模具設(shè)計(jì)原型。如己有的實(shí)體模型不是Unigraphics NX的文件格式，則必須轉(zhuǎn)換成Unigraphics NX的文件格式或重新在Unigraphics NX中造型;如果實(shí)體模型不適合作模具設(shè)計(jì)原型，則需要用Unigraphics NX標(biāo)準(zhǔn)的造型技術(shù)編輯該模型。 UG/Mold Wiazard遵循模具設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，使用 UG/Mold Wizard的流程如下: (I) 建立適合模具設(shè)計(jì)原形的實(shí)體模型。 (2)觀察分析實(shí)體模型的出模斜度和分型情況。 (3)設(shè)計(jì)模具的分型面、模腔布局、內(nèi)嵌件、推桿、澆口、冷卻與電極。 (4)初始化項(xiàng)目名稱、加載實(shí)體模型與單位。 (5)一確定拔模方向、收縮率和成型鑲件。 (6)修補(bǔ)開放面。 (7)定義分型面。 (8)加入標(biāo)準(zhǔn)模架、推桿、滑塊和內(nèi)嵌件。 (9)最后設(shè)計(jì)澆口、流道、冷卻、電極、建腔和列材料清單。 2.2.3 UG / Mold Wizard工具 安裝UG 的注塑模向?qū)K，單擊菜單標(biāo)題欄中的[應(yīng)用]，在彈出的[應(yīng)用]下拉菜單中增加了注塑模向?qū)?yīng)用模塊，選擇菜單欄[應(yīng)用]-[ 注塑模向?qū)，彈出如圖2-1 所示的注塑模向?qū)?NX5.0工具條。 圖2-1 注塑模向?qū)?NX5.0工具條 1. 加載產(chǎn)品 UG / 注塑模向?qū)?中模具設(shè)計(jì)的第一步是加載產(chǎn)品并初始化項(xiàng)目。 單擊 注塑模向?qū)?NX5.0工具欄中的按鈕，彈出[打開部件文件]對話框。從[打開部件文件]對話框中選擇產(chǎn)品文件名。 單擊[OK]按鈕，彈出如圖2-2所示的[項(xiàng)目初始化]對話框。 圖2-2[項(xiàng)目初始化] 對話框 在此對話框中，首先設(shè)置本設(shè)計(jì)方案所使用的單位。默認(rèn)的單位在 注塑模向?qū)О惭b目錄中的 mold-default文件中設(shè)置。 單擊項(xiàng)目初始化對話框中的[確定]按鈕，UG / 注塑模向?qū)?將用UG裝配模塊自身的復(fù)制功能生成一個默認(rèn)的裝配結(jié)構(gòu)的拷貝結(jié)構(gòu)。此時，在[裝配導(dǎo)航器]中顯示系統(tǒng)自動產(chǎn)生的模具裝配結(jié)構(gòu)。單擊[裝配導(dǎo)航器]中模具裝配結(jié)構(gòu)的+號，展開其子裝配樹，在[裝配導(dǎo)航器]中顯示完整的模具裝配結(jié)構(gòu)。 UG / 注塑模向?qū)?自動將這個克隆的裝配結(jié)構(gòu)保存為cup_top。模具設(shè)計(jì)過程是在這個克隆的裝配結(jié)構(gòu)中進(jìn)行的，這個裝配結(jié)構(gòu)是用Unigraphics NX的高級裝配和Wave連接器所提供的部件間參數(shù)關(guān)聯(lián)功能建立的，專用于管理復(fù)雜的模具裝配。模具裝配結(jié)構(gòu)中包含top 、cool 、fill 、misc 和layout等節(jié)點(diǎn)。 在UG / 注塑模向?qū)?裝配的頂層節(jié)點(diǎn)（top）包含了一個完整模具所需要的全部文件。Cool節(jié)點(diǎn)用于放置冷卻通道。Fill節(jié)點(diǎn)用于放置澆口和流道。Misc節(jié)點(diǎn)用于放置標(biāo)準(zhǔn)件，如定位環(huán)、支撐塊等。Layout節(jié)點(diǎn)的prod節(jié)點(diǎn)包含屬于每個模型的文件，這些文件包括shrink、cavity 、core 和parting parts。多型腔模具使用產(chǎn)品模型節(jié)點(diǎn)的復(fù)制結(jié)構(gòu)來保存子集和進(jìn)行刪除和復(fù)制等相關(guān)工作。Shrik節(jié)點(diǎn)中放置的是收縮零件的鏈接拷貝(即為原始部件的復(fù)制拷貝，并且與原部件保持鏈接關(guān)系），是原始部件模型進(jìn)行收縮率設(shè)置后的一個鏈接拷貝。 Parting節(jié)點(diǎn)包含一個鏈接到設(shè)置過收縮率后的部件實(shí)體，還有一個基面以及用于生成型芯和型腔的毛坯實(shí)體。Cavity和Core節(jié)點(diǎn)分別包含型芯和型腔部分，都與parting節(jié)點(diǎn)中的實(shí)體保持鏈接關(guān)系。 2. 模具族 若一個模具中包含兩種或兩種以上的相關(guān)產(chǎn)品，并且每個產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是不同時，此類模具被稱為模具族。調(diào)用多個產(chǎn)品的模型后，UG / 注塑模向?qū)?自動把每個產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案放在一個裝配結(jié)構(gòu)中，為每個產(chǎn)品建立一個單獨(dú)的分枝。模具族選項(xiàng)允許用戶從已調(diào)入的幾個產(chǎn)品中選擇一個作為當(dāng)前有效的激活部件進(jìn)行設(shè)計(jì)。 3.模具坐標(biāo)系 UG / 注塑模向?qū)?中規(guī)定坐標(biāo)系原點(diǎn)位于模架的動模板和定模板接觸面的中心，一般定義XC-YC平面在模具裝配的分模面上，ZC軸的正方向?yàn)轫敵龇较颉? 單擊 注塑模向?qū)? NX5.0工具欄中的按鈕，彈出[模具 CSYS] 對話框，如圖2-3所示。 圖2-3 [模具 CSYS] 對話框 4.計(jì)算收縮率 模具的型芯以及型腔的尺寸必須比產(chǎn)品尺寸略為放大一些，收縮時作用到收縮產(chǎn)品上的一個比例因子去補(bǔ)償當(dāng)冷卻時產(chǎn)品材料的收縮。 UG / 注塑模向?qū)?將所產(chǎn)生的放大后的產(chǎn)品造型命名為“Shrink part”，此造型將用于定義模具的型芯和型腔。 5.設(shè)定毛坯 成型鑲件（Work piece）/模型嵌件(Mold Wizard)模具中的型芯和型腔部分 UG/注塑模向?qū)?用一個比產(chǎn)品體積略大的材料容積包容產(chǎn)品，通過分模工具使其成型，作為模具的型腔和型芯。 注塑模向?qū)X5.0 工具欄中的按鈕，彈出[成型鑲件]（Work piece Dimension）對話框。在對話框最上部列出4個選項(xiàng)： (1)[標(biāo)準(zhǔn)塊]（standard block）:鏈接預(yù)先定義好的子塊。以后通過分模將形成型腔面和型芯面兩部分。 （2）[型腔和型芯] （cavity_core）:用戶將毛坯定義為型腔和型芯，UG/Mold Wizard使用wave的方法連接建造實(shí)體。 （3）[僅型腔]（cavity only）:定義用作型腔側(cè)的毛坯。 （4）[僅型芯]（core only）:定義用作型腔側(cè)的毛坯。 定義成型鑲件尺寸有兩件方式： 距離余量法：以產(chǎn)品的最大外沿為參考，給出放大余量。 參考點(diǎn)法：以產(chǎn)品上所定義的一個點(diǎn)作為參考。在[成型鑲件]對話框列出產(chǎn)品的最大尺寸和成型鑲件的輸入域，列出了產(chǎn)品的X、Y、Z向上移和Z向下移最大尺寸，其中Z向上移和Z向下移表示從分型面開始分別到達(dá)上、下兩端的最大距離。UG/注塑模向?qū)?自動識別產(chǎn)品尺寸，在此輸入域中給出成型鑲件的推薦尺寸，這些推薦尺寸能充分包容產(chǎn)品模型。輸入域中左邊6個文本框是產(chǎn)品周邊余量，右邊4個文本框是成型鑲件的精確定義尺寸。其中周邊余量所在層級類別都可以在mold_defaults文件中設(shè)置。 在此輸入部分，Z向上移和Z向下移值是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)板的厚度憑經(jīng)驗(yàn)確定的。生成的毛坯工件完全包圍了收縮后的部件。 如要自行設(shè)計(jì)毛坯塊，則需要建立一個毛坯體。 6.布局 [布局]選項(xiàng)為模具中相關(guān)的每一個部件的毛坯工件提供根方便的定位選擇，確定它們之間的相互關(guān)系，從而確定模具型腔的位置，多型腔模具是在一套模架中包含有兩個以上的成型鑲件，單擊工具欄中按鈕，彈出[布局]對話框。布局有矩形和圓的布局兩種。其中，矩形布局中包含了平衡式和線形兩種布局方式。圓的布局包含有徑向和恒定兩種布局方式。 7. Mold 工具 在模具設(shè)計(jì)時假如產(chǎn)品原模型中充滿間隙和孔的幾何體，則應(yīng)用模具工具創(chuàng)建有效的修剪片體，單擊工具欄中按鈕，將彈出如圖2-4所示的模具工具欄。[5] 圖2-4 Mold工具欄 8.分型 UG/注塑模向?qū)?[分型]的功能有：識別分型邊緣或產(chǎn)品的最大輪廓線。從分型到成型鑲件外沿之間片體。自動查找并用片體修補(bǔ)簡單開放孔。識別產(chǎn)品的型腔和型芯面。 用之前所產(chǎn)生的片體和提取所識別的型腔面、型芯面修剪成型鑲件，完成型芯與型腔。單擊工具欄上的按鈕，彈出如圖2-5所示的[分型功能]對話框 圖2-5 [分型功能]對話框 圖2-6[分型線]對話框 圖2-7 [創(chuàng)建分型面]對話框 勾選[自動處理]選項(xiàng)，將按設(shè)計(jì)順序自動處理[分型線]、[分型面]、[提取區(qū)域]、[型腔和型芯]功能。如果不勾選該選項(xiàng)，則在每個功能完成后會返回[分型功能]對話框，手動選擇下一步處理過程。自動處理的初始設(shè)置在系統(tǒng)默認(rèn)的配置文件（mold_defaults）內(nèi)通過分模自動處理程序段“MW_PartingAuto Process”來控制。此選項(xiàng)的默認(rèn)值設(shè)置為1表示開，如果關(guān)閉則設(shè)置為0。 1 分型線 選擇，彈出[分型線]對話框，如圖2-6所示。 [分型線]選項(xiàng)用于定義產(chǎn)品分型線。該選項(xiàng)是找出分型線和邊線的關(guān)鍵工具。Mo根據(jù)分型方向（一般為ZC正向）找出可能的分型線。 搜索分型線有[自動搜索分型線]、[traverse]、和[編輯分型線]三個選項(xiàng)。 2 分型面 選擇，彈出[創(chuàng)建分型面]對話框，如圖2-7所示。 [創(chuàng)建分型面]選項(xiàng)用自動工具從找出的分型線中直接創(chuàng)建分型片體，利用分型實(shí)體上聯(lián)系的邊界來縫合出分型片體，直到毛坯外面。 3 提取區(qū)域 [提取區(qū)域]選項(xiàng)用于提取型腔和型芯面區(qū)域。 選擇[分型]對話框的，彈出[提取區(qū)域]對話框，如圖2-15所示。在[提取區(qū)域]對話框中顯示[總面數(shù)]、[型芯面]、和[型腔面]、的個數(shù)，型腔面數(shù)與型芯面數(shù)的和必須等于面的總數(shù)。如果面的總數(shù)小于型腔面數(shù)與型芯面數(shù)的和，表示還有沒修補(bǔ)的孔。如果面的總數(shù)大于型腔面數(shù)與型芯面數(shù)的和，表示能夠創(chuàng)建一個內(nèi)部為空的區(qū)域或能創(chuàng)建復(fù)制修補(bǔ)曲面，以便在處理前改正錯誤。 4 型芯和型腔 選擇[分型]對話框的，彈出如圖2-8所示的[芯和型腔]對話框。 選擇[創(chuàng)建型腔分型]對話框，彈出[選擇片體]對話框，系統(tǒng)高亮顯示分型面和提取的型腔區(qū)域面，單擊[確定]按鈕，系統(tǒng)顯示型腔模型。 檢查型腔模型是否適用于UG/CAM的加工操作，單擊[確定]按鈕回到[型芯和型腔]對話框。選擇。彈出[選擇片體]對話框，系統(tǒng)高亮 顯示分型面和提取的型芯區(qū)域面，單擊[確定]按鈕，系統(tǒng)顯示型芯模型。檢查型芯是否適用于UG/CAM的加工操作，單擊[取消]按鈕退出[分型功能]對話框。系統(tǒng)顯示型腔和型芯鑲塊。 9.模架庫 UG/Mold Wizard包含有電子表格驅(qū)動的模具庫，這些庫中的模架和標(biāo)準(zhǔn)件可加入到模具的裝配框中，單擊工具欄上的按鈕，彈出 圖2-8 [型芯和型腔]對話框 [模架庫]對話。在對話框中標(biāo)準(zhǔn)模架目錄包含DME、Hasco、Futaba（公制）和ommi（英制）等標(biāo)準(zhǔn)模架系列。在選擇模架時，應(yīng)為冷卻系統(tǒng)和流道等流出空間。 對話框中[TYPE]下拉列表框列出所提供的標(biāo)準(zhǔn)模架的類型，例如2板模、3板模等。這些根據(jù)有注冊文件控制，還可以依據(jù)用戶需要擴(kuò)展這些庫，進(jìn)行客戶化。此外，用戶可根據(jù)實(shí)際需要，自定義客戶化的模架庫。 10.標(biāo)準(zhǔn)件 單擊工具欄上，打開[標(biāo)準(zhǔn)件管理]對話框。在此對話框中可以調(diào)用常用的各種模具標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)庫，可以在調(diào)出后進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷娜缓笾苯又萌氩季址中秃蟮墓ぷ鳝h(huán)境中形成模具裝配結(jié)構(gòu)。 在[catalog]下拉列表中，列出了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)件類型。如定位環(huán)、頂出銷、主流道等。 11.澆口 該選項(xiàng)可以在模具結(jié)構(gòu)中加入各種類型的澆口，并進(jìn)行尺寸修改。單擊工具欄上的 按鈕彈出[澆口設(shè)計(jì)]對話框，如圖2-9所示。對話框中[平衡](balance)選項(xiàng)被勾選時，建立平衡式澆口。平衡式澆口用于多型腔模具澆口位置建于每個整列型腔的相同位置。當(dāng)平衡式澆口中的一個澆口被修改、重定位或刪除，所有相應(yīng)的澆口都隨之更新。 位置選項(xiàng)用于確定澆口的放置，澆口可以放置在型芯側(cè)、型腔側(cè)或兩側(cè)都有這些取決于所選用的澆口類型。 12.流道 可以使用該選項(xiàng)定義模具結(jié)構(gòu)中使用分流道的外形及尺寸。單擊工具欄中的按鈕，彈出[流道設(shè)計(jì)]對話框。該對話框提供標(biāo)準(zhǔn)流道截面類型有：圓形、半圓形、六角形和拋物線形等。設(shè)計(jì)流道的步驟由三步，①定義引導(dǎo)線。②投影到分型面上，此選項(xiàng)在分型面是非平面使使用。③創(chuàng)建流道溝槽，系統(tǒng)自動搜索工作部件中所有引導(dǎo)線，使用以封閉截面創(chuàng)建一掃掠流道溝槽。 13.冷卻 該選項(xiàng)可以對模具結(jié)構(gòu)中使用所使用的冷卻道進(jìn)行建立和修改。管道設(shè)計(jì)功能提供了設(shè)計(jì)冷卻管道的工具，標(biāo)準(zhǔn)件功能可以讓用戶選擇標(biāo)準(zhǔn)管道形式和冷卻管道的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)件。在[冷卻管道設(shè)計(jì)]中管道設(shè)計(jì)步驟由兩步： ⑴定義引導(dǎo)線路徑。定義管道引導(dǎo)路徑的方法有：用冷卻模塊提供的草圖工具和用標(biāo)準(zhǔn)的UG建模方法創(chuàng)建引導(dǎo)路徑，然后輸入冷卻模塊。 ⑵產(chǎn)生冷卻管道。激活冷卻管道設(shè)計(jì)對話框的生成冷卻管道選項(xiàng)，選擇孔類型、管道直徑、及管道結(jié)束端類型。 模具的冷卻管道設(shè)計(jì)除了冷卻循環(huán)管道的布局設(shè)計(jì)外，還需要根據(jù)管道的布局情況配備相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)件，如水管連接件、水管塞、0型密封圈等，使設(shè)計(jì)更完整。 除了以上功能外，UG/Mold Wizard尚提供了頂出銷、滑塊-頂塊、嵌件、電極、修剪、建立型腔、材料清單、模具圖、澆注處理等許多模具設(shè)計(jì)的強(qiáng)大功能。能極大地滿足用戶的模具設(shè)計(jì)要求。 2.3本章小結(jié) 介紹了UG軟件的功能和應(yīng)用特點(diǎn)，介紹了UG/Mold Wizard在模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及其工具。[11] 3 手機(jī)上蓋的產(chǎn)品設(shè)計(jì) 3.1建立外形 3.1.1新建文件 （1）在菜單欄選擇[文件]-[新建]，在[文件名]后輸入“mobile”，把[單位]設(shè)為[毫米]。 （2）在菜單選擇[應(yīng)用]-[建模]，然后點(diǎn)擊[確定]進(jìn)入建模窗口。圖3-1 圖3-1 3.1.2繪制拉伸草圖 （1）選擇菜單欄的[插入]-[草圖]或單擊成形特征工具欄上的按鈕，進(jìn)入繪制草圖窗口。如圖3-2所示，在工作圖形區(qū)左上角顯示草圖平面選擇工具圖標(biāo)。 圖3-2 （2）首先定義草圖平面，以基準(zhǔn)坐標(biāo)系的XC-YC平面作為草圖平面，在此平面上繪制草圖。 （3）利用工具按鈕，繪制草圖輪廓，如圖3-3所示。 圖3-3 （4）單擊創(chuàng)建約束按鈕，選擇上側(cè)圓弧的圓心與YC軸，彈出結(jié)束設(shè)置工具欄，使上側(cè)圓心在YC軸上。 （5）選擇下側(cè)圓弧的圓心與YC軸，彈出結(jié)束設(shè)置工具欄，設(shè)置下側(cè)圓弧的圓心在YC軸。 （6）選擇左側(cè)圓弧的圓心與XC軸，彈出結(jié)束設(shè)置工具欄，設(shè)置左側(cè)圓弧的圓心在XC軸。 （7）選擇右側(cè)圓弧的圓心與XC軸，彈出結(jié)束設(shè)置工具欄，設(shè)置右側(cè)圓弧的圓心在XC軸。 （8）選擇草圖曲線工具欄上的修剪按鈕，剪切多余的線段。剪切效果及草圖約束如圖3-4所示。 （9）在工具欄上單擊完成草圖按鈕，退出草圖窗口。 圖3-4 3.1.3建立拉伸體 （1）單擊拉伸按鈕或插入菜單欄的[插入]-[成形特征]-[拉伸]，彈出[拉伸體]對話框。 （2）在繪圖窗口選擇草圖，此時系統(tǒng)以紅色高亮顯示所選圖形，在[拉伸體]對話框中單擊[確定]。 （3）進(jìn)入拉伸體的構(gòu)建方式對話框，設(shè)置[起始距離]為：0，[終點(diǎn)距離]為：-30，[第一偏置]和[第二偏置]皆為：0，其他設(shè)置默認(rèn)，生成拉伸體。圖3-5 （4）單擊[取消]按鈕，退出[拉伸體]對話框。 圖3-5 3.1.4繪制引導(dǎo)線 （1）單擊成形特征工具欄上的草圖按鈕，進(jìn)入草圖窗口。 （2）定義草圖平面，以基準(zhǔn)坐標(biāo)系的ZC-YC平面作為草圖平面，在此平面上繪制草圖。 （3）運(yùn)用草圖曲線工具欄上的工具繪制草圖并建立草圖尺寸約束。尺寸標(biāo)注如圖3-6所示。 圖3-6 （4）在工具欄上單擊選擇完成草圖按鈕，退出草圖窗口。 3.1.5繪制截面線 （1）單擊成形特征工具欄上的[基準(zhǔn)面]按鈕，選擇基準(zhǔn)坐標(biāo)系的ZC-XC平面，接著選擇引導(dǎo)線的端點(diǎn)，如圖3-7所示。 圖3-7