手機上蓋注塑模具設計
手機上蓋注塑模具設計,手機,注塑,模具設計
南昌航空大學科技學院學士學位論文
手機上蓋注塑模具設計
學生姓名：蘇齊文 班級：0681053
指導老師：高延峰
摘要：注塑模具CAD技術(shù)是指在注塑模具設計過程中采用CAD系統(tǒng)來輔助設計人員進行模具設計，以便提高模具設計的水平和效率。注塑模具CAD系統(tǒng)是在通用CAD系統(tǒng)的基礎上，加載了注塑模具知識和設計經(jīng)驗模塊，支持注塑模具設計的基本流程。
隨著科學的發(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)品的造型設計和模具的設計、制造與更新為前提的。模具的設計是模具更新的基礎，模具設計工作與產(chǎn)品的更新信息相關(guān)。傳統(tǒng)的手工設計模式已經(jīng)不能很好地適應時代的需要，計算機輔助設計與制造已成為許多大型CAD/CAM/CAE軟件追求的目標。而在眾多輔助設計制造軟件中，Unigraphics 軟件是當今世界較先進、面向制造業(yè)的綜合軟件。
本設計首先采用UG軟件進行注塑件的三維實體造型,針對手機上蓋的具體外形尺寸,應用基于特征的實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上蓋。其次,利用UG軟件中的Mold wizard工具對手機上蓋進行拆模，并且對手機上蓋模具的模架、定位環(huán)、推桿、澆口、合模導向機構(gòu)、抽芯機構(gòu)、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等進行了設計。最后，利用UG軟件中的CAM功能對凸模進行仿真加工并生成手機上蓋凸模的NC加工程序。
關(guān)鍵詞：注塑模具 UG 手機上蓋 凸模
指導老師簽名：
Injection mold design mobile phone cover
Student name: Su Qi Wen Class:0681053
Supervisor:Gao Yan Feng
Abstract: CAD technology is the injection mold injection mold design process in the CAD system used to assist designers to mold design, mold design in order to improve the level and efficiency. Injection Mold CAD system is based on the general CAD system, load the injection mold design knowledge and experience in modules support the basic process of injection mold design.
With the development of science, the upgrading of various products faster and faster, while the product update is a new product modeling design and mold design, manufacturing and updated as the prerequisite. Mold mold design is the basis for updating, mold design and product-related updates. The traditional manual design model has not well adapted to the needs of the times, computer-aided design and manufacturing has become many large CAD / CAM / CAE software goal. Assisted in the design and manufacturing of many software, Unigraphics software is the world's more advanced and comprehensive software for the manufacturing industry.
The design of the first injection molded parts using UG software three-dimensional solid modeling,mobile shelters for the specific dimensions,application of feature-based modeling and free modeling the shape of knowledge, use of voxel features, scanning features, shape features, feature operation and other concrete steps to gradually build mobile phone cover. Secondly, the use of UG software Mold wizard tools mobile phone cover for form removal, and mold on the mobile phone cover mold, positioning ring, putter,gate, mold-oriented institutions, core pulling mechanism, gating system, cooling system is designed. Finally, UG CAM software features simulation of the punch process and generate the NC cell phone cover punch processing.
Keywords: Injection Mold UG Mobile phone cover Punch
Signature of supervisor:
畢業(yè)設計（論文）任務書
I、畢業(yè)設計(論文)題目：
手機上蓋注塑模具設計
II、畢 業(yè)設計(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設計技術(shù)要求：
1使用的原始資料可以是實物或自行設計。
2根據(jù)零件實物或模型在CAD/CAM軟件中進行數(shù)字化三維設計，完成手機上蓋的建模。
3 進行手機上蓋的拆模，并且設計模架、定位環(huán)、推桿、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等，
完成模具的設計。
4生成手機上蓋零件的NC加工程序。
III、畢 業(yè)設計(論文)工作內(nèi)容及完成時間：
1 搜集資料寫開題報告，英文翻譯。 第1周～第2周
2 手機上蓋的三維建模。 第3周～第4周
3 凸凹模型面設計。 第5周～第6周
4 注塑模具系統(tǒng)設計。 第7周～第8周
5 生成手機上蓋零件的數(shù)控加工程序。 第9周
6 繪制圖紙，撰寫畢業(yè)論文。 第10周～第13周
Ⅳ 、主 要參考資料：
[1] 張冶，洪雪. Unigraphics NX三維工程設計與渲染教程.北京：清華大學出版社，
2004.
[2] 曾向陽，謝國明. UG NX基礎及應用教程（建模、裝配、制圖）.北京：電子工
業(yè)出版社， 2003.
[3] 王紅兵.UG NX數(shù)控編程實用教程.北京：清華大學出版社，2004.
[4]宋曉華等.基于UG參數(shù)化的產(chǎn)品優(yōu)化設計，CAD/CAM與制造業(yè)信息化，2003.4
[5] L.Qiang. A Distributive and Collaborative Concurrent Product Design System Through
the.WWW/Internet. Advanced Manufacturing Technology(2001)17.
航空工程 系 機械設計制造及其自動化 專業(yè)類 0681053 班
學生（簽名）：
填寫日期： 2010 年 3 月 1 日 至 2010 年 7 月 2 日
指導教師（簽名）：
助理指導教師(并指出所負責的部分)：
航空工程 系主任（簽名）：
附注:任務書應該附在已完成的畢業(yè)設計說明書首頁。
學士學位論文原創(chuàng)性聲明
本人聲明，所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立完成的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含法律意義上已屬于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他學位申請的論文或成果。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。
作者簽名： 日期：
學位論文版權(quán)使用授權(quán)書
本學位論文作者完全了解學校有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)南昌航空大學可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。
作者簽名： 日期：
導師簽名： 日期：
畢業(yè)設計（論文）開題報告
題目 手機上蓋注塑模具設計
專 業(yè) 名 稱 機械設計制造及其自動化
班 級 學 號 0681053 23
學 生 姓 名 蘇 齊 文
指 導 教 師 高 延 峰
填 表 日 期 2010 年 03 月 01 日
1、 選題的依據(jù)及意義：
隨著科學的發(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)品的造型設計和模具的設計、制造與更新為前提的。模具的設計是模具更新的基礎，模具設計工作與產(chǎn)品的更新信息相關(guān)。傳統(tǒng)的手工設計模式已經(jīng)不能很好地適應時代的需要，計算機輔助設計與制造已成為許多大型CAD/CAM/CAE軟件追求的目標。而在眾多輔助設計制造軟件中，Unigraphics 軟件是當今世界較先進、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，即覆蓋了從概念設計、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、機械、電器電子等各工業(yè)領域的應用非常廣泛。UG軟件在產(chǎn)品造型、注塑模設計和沖壓級進模設計中的應用，將體現(xiàn)該軟件在產(chǎn)品造型和模具設計中的強大功能，展現(xiàn)它的靈活性和工程設計嚴謹性的特點和優(yōu)點。
二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）：
模具是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備之一，模具工業(yè)是國民經(jīng)濟中重要的基礎工業(yè)，模具設計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志。工業(yè)發(fā)達國家對模具工業(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)濟發(fā)達國家的模具總產(chǎn)值早己超過了機床的總產(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域最廣的兩種。據(jù)統(tǒng)計，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，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10～30萬次，淬火鋼模達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)和抽芯脫模機構(gòu)的創(chuàng)新設計方面也取得較大進展。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)引進了相當數(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，雖花費了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實現(xiàn)了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術(shù)對成型過程，如充模和冷卻等進行計算機模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟效益，促進和推動了我國模具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，這些軟件具有適應國內(nèi)模具的具體情況、能在微機上應用且價格較低等特點，為進一步普及模具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，由于近年來進口模具中，精密、大型、復雜、長壽命模具占多數(shù)，所以，從減少進口、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)濟增長點，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)機頂盒將有較大發(fā)展，這些都是塑料模具市場的增長點。
3、 研究內(nèi)容及實驗方案：
3.1 畢業(yè)設計的研究內(nèi)容：
（1）自行設計出一款手機的上蓋CAD模型；
（2）設計手機的上蓋的注塑模具；
（3）編制手機上蓋注塑模具的型腔和型芯的NC加工程序；
（4）繪制手機上蓋的注塑模具凸凹模的工程圖和模具總裝配圖；
（5）繪制圖紙，撰寫畢業(yè)論文。
3.2 畢業(yè)設計的實驗方案:
手機上蓋及其模具設計的步驟：
（1）參照手機的實物，以人機工程學、注塑模具的制造和工藝性為原則，自行設計出一款手機上蓋。
（2）手機產(chǎn)品開發(fā)過程中要全面貫徹數(shù)字化設計和制造的理論，進行無紙化設計制造：
A、CAD建模過程中運用UG NX 5.0軟件為基礎進行數(shù)字化三維設計，完成手機的建模；
B、模型設計完成后利用UG NX 5.0的Mold?Wizard模塊進行手機上蓋模具的凸凹模型面設計，選擇材料和注塑機，進行模架、定位環(huán)、推桿等模具標準件的加載和澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的設計。
C、手機上蓋的模具設計完成后利用Solid Edge軟件進行數(shù)字預裝配。
D、利用UG NX 5.0軟件進行手機上蓋上下模型芯和型腔的CAM編程，生成NC加工程序，并在計算機中模擬加工過程。如果可能，在數(shù)控機床上加工出手機上蓋上下模型芯和型腔的實物。
（3）利用前面已建立的手機模型和模具設計中加載和設計的數(shù)字模型生成工程圖數(shù)據(jù)，完成模具的總裝配圖，進行工程圖的輸出和打印。
（4）設計完成過程中，進行畢業(yè)論文的編寫。
模具設計實驗所用到的軟件和工具：
UG NX 5.0、Solid Edge、AUTOCAD 2006等軟件和測量工具等。
4、 目標、主要特色及工作進度
4.1 通過手機上蓋的模具設計所要達到的目標：
A、較深入的了解注塑模具的數(shù)字化設計和生產(chǎn)工程中的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢；
B、通過這次設計，深入學習UG NX 5.0（包括建模模塊、CAM模塊、工程圖模塊、Mold?Wizard（模塊）、Solid Edge（包括建模模塊、工程圖模塊）、AUTOCAD 2006等軟件的高級命令；
C、深入學習注塑模具設計和制造過程中所用的理論知識，掌握模具設計師應該具備的知識。查閱資料，詢問老師，爭取使模具產(chǎn)品最優(yōu)化；
D、通過這次畢業(yè)設計，學會學習新知識和網(wǎng)上檢索信息的能力；
E、通過與老師、同學的溝通和交流，掌握團隊合作的能力；
4.2 手機上蓋的模具畢業(yè)設計的主要特色：
A、結(jié)合現(xiàn)代制造業(yè)已成為主流的數(shù)字化技術(shù)，在純數(shù)字化技術(shù)支持下自行設計一款鼠標上蓋的注塑模具。設計過程中，用到UG NX 5.0、Solid Edge、AUTOCAD 2006等國際流行的機械專業(yè)軟件，進行無紙化設計制造，以縮短研發(fā)周期，降低成本。
B、在模型設計過程中利用人機工程學理論，如上蓋的曲率偏小，使人對鼠標的感覺最好，減輕操作人員長時間工作帶來的疲憊感。
4.3 畢業(yè)設計(論文)工作內(nèi)容及完成時間：
1. 搜集資料寫開題報告，英文翻譯。 第1周～第2周
2. 手機上蓋的三維建模。 第3周～第4周
3. 凸凹模型面設計。 第5周～第6周
4. 注塑模具系統(tǒng)設計。 第7周～第8周
5.生成手機上蓋零件的數(shù)控加工程序。 第9周
6.繪制圖紙，撰寫畢業(yè)論文。 第10周～第13周
5、 參考文獻
[1]. 張冶，洪雪. Unigraphics NX三維工程設計與渲染教程.北京：清華大學出版2004.
[2]. 曾向陽，謝國明. UG NX基礎及應用教程（建模、裝配、制圖）. 北京：電子工業(yè)出版社， 2003.
[3]. 王紅兵.UG NX數(shù)控編程實用教程.北京：清華大學出版社，2004.
[4].宋曉華等.基于UG參數(shù)化的產(chǎn)品優(yōu)化設計，CAD/CAM與制造業(yè)信息化，2003.4
[5]. L.Qiang. A Distributive and Collaborative Concurrent Product Design System Through the. WWW/Internet. Advanced Manufacturing Technology(2001)17.
[6].成都科技大學等：《塑料成型模具》，輕工業(yè)出版社，1982
[7].北京模具廠等：《塑料模設計手冊》，機械工業(yè)出版社，1982
[8].屈華昌主編.塑料成型工藝與模具設計.北京：機械工業(yè)出版社，2001
[9].陳嘉真主編. 塑料成型工藝與模具設計. 北京：機械工業(yè)出版社，1995
[10].楊占堯主編.UG NX3.0注塑與沖壓級進模具設計案例精解.北京：化學工業(yè)出版社2006.
[11].張清.UG注塑模具設計與制造.北京：化學工業(yè)出版社，2006
[12].何華妹.UGSNX3.0產(chǎn)品模具設計入門一點通.北京：清華大學出版社，2005
目 錄
1 引言
1.1 課題的依據(jù)和意義………………………………………………………（1）
1.2 注塑模具CAD技術(shù)概述…………………………………………………（1）
1.2.1 注塑模具CAD技術(shù)發(fā)展背景…………………………………………（1）
1.2.2 注塑模具CAD技術(shù)發(fā)展過程…………………………………………（2）
1.2.3 國內(nèi)外注塑模具CAD技術(shù)研究現(xiàn)狀…………………………………（4）
1.3 國內(nèi)外塑料工業(yè)的發(fā)展概況……………………………………………（5）
1.4 塑料模國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢……………………………………（7）
1.5 模具加工CAM現(xiàn)狀………………………………………………………（9）
1.6 UG軟件在模具制造中的應用特點………………………………………（9）
1.7 本設計任務………………………………………………………………（10）
2 UG在模具設計中的應用
2.1 UG的概述…………………………………………………………………（11）
2.1.1 UG功能簡介……………………………………………………………（11）
2.1.2 UG軟件應用的特點……………………………………………………（12）
2.2 UG/Mold Wizard 工具及應用……………………………………………（12）
2.2.1 UG/Mold Wizard簡介…………………………………………………（12）
2.2.2 UG/Mold Wizard設計程序……………………………………………（14）
2.2.3 UG / Mold Wizard 工具………………………………………………（14）
2.3 本章小結(jié) …………………………………………………………………（21）
3 手機上蓋的產(chǎn)品設計
3.1 建立外形…………………………………………………………………（22）
3.1.1 新建文件………………………………………………………………（22）
3.1.2 繪制拉伸草圖…………………………………………………………（22）
3.1.3 建立拉伸體……………………………………………………………（24）
3.1.4 繪制引導線……………………………………………………………（24）
3.1.5 繪制截面線……………………………………………………………（25）
3.1.6 生成曲面………………………………………………………………（26）
3.1.7 曲面剪切………………………………………………………………（26）
3.2 建立殼體…………………………………………………………………（27）
3.2.1 建立圓角………………………………………………………………（27）
3.2.2 建立聽筒凹槽…………………………………………………………（27）
3.2.3 生成殼體………………………………………………………………（28）
3.3 建立缺口特征……………………………………………………………（28）
3.3.1 建立屏幕缺口…………………………………………………………（28）
3.3.2 建立聽筒缺口…………………………………………………………（29）
3.3.3 建立蝶形按鍵缺口……………………………………………………（30）
3.3.4 建立接聽按鍵缺口……………………………………………………（31）
3.3.5 建立數(shù)字按鍵缺口……………………………………………………（32）
3.3.6 建立音量控制缺口……………………………………………………（33）
3.3.7 建立充電插槽缺口……………………………………………………（34）
3.4 建立鑲邊…………………………………………………………………（35）
3.4.1 提取曲線………………………………………………………………（35）
3.4.2 拉伸鑲邊………………………………………………………………（35）
3.4.3 保存……………………………………………………………………（36）
3.5 本章小結(jié)…………………………………………………………………（36）
4 模具設計
4.1 注射模設計的基本原則…………………………………………………（36）
4.2 分型面的選擇……………………………………………………………（37）
4.2.1 分型面選擇的一般原則………………………………………………（37）
4.2.2 分型面的具體操作步驟………………………………………………（38）
4.3 確定型腔布置及型芯和型腔的建立……………………………………（40）
4.3.1 確定型腔布置…………………………………………………………（40）
4.3.2 型芯和型腔的建立……………………………………………………（41）
4.4 結(jié)構(gòu)零件的設計…………………………………………………………（41）
4.4.1 合模導向機構(gòu)的設計…………………………………………………（41）
4.4.2 支撐零件的設計………………………………………………………（42）
4.4.3 添加模架………………………………………………………………（43）
4.5 澆注系統(tǒng)的設計…………………………………………………………（44）
4.5.1 澆注系統(tǒng)設計的原則…………………………………………………（44）
4.5.2 主流道的設計…………………………………………………………（45）
4.6 推出機構(gòu)的設計…………………………………………………………（45）
4.7 澆口設計…………………………………………………………………（46）
4.8 冷卻系統(tǒng)設計……………………………………………………………（46）
4.9 排氣系統(tǒng)的設計…………………………………………………………（47）
4.10 模具設計的有關(guān)計算 …………………………………………………（48）
5 凸模型面的數(shù)控加工工藝
5.1 零件的分析………………………………………………………………（50）
5.2 零件鋼材的選用…………………………………………………………（51）
5.3 加工方案…………………………………………………………………（51）
5.4 手機凸模的CAM…………………………………………………………（52）
5.4.1 初始化加工環(huán)境………………………………………………………（52）
5.4.2 創(chuàng)建毛坯………………………………………………………………（52）
5.4.3 創(chuàng)建加工幾何體………………………………………………………（52）
5.4.4 創(chuàng)建刀具………………………………………………………………（55）
5.4.5 設置加工方法…………………………………………………………（56）
5.4.6 粗加工CAV_ROU1………………………………………………………（56）
5.4.7 二次粗加工CAV_ROU2…………………………………………………（59）
5.4.8 半精加工CAV_SEMI1 …………………………………………………（60）
5.4.9 半精加工CAV_SEMI2 …………………………………………………（62）
5.4.10 平面精加工PM_FINISH………………………………………………（63）
5.4.11 曲面精加工FIXED_FIN 1……………………………………………（64）
5.4.12 曲面精加工FIXED_FIN2 ……………………………………………（66）
5.4.13 清根加工FLOW ………………………………………………………（67）
參考文獻………………………………………………………………………（70）
致 謝………………………………………………………………………（71）
附錄（圖表）…………………………………………………………………（72）
南昌航空大學科技學院學士學位論文
1. 引言
1.1課題的依據(jù)和意義
隨著科學的發(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)品的造型設計和模具的設計、制造與更新為前提的。模具的設計是模具更新的基礎，模具設計工作與產(chǎn)品的更新信息相關(guān)。傳統(tǒng)的手工設計模式已經(jīng)不能很好地適應時代的需要，計算機輔助設計與制造已成為許多大型CAD/CAM/CAE軟件追求的目標。而在眾多輔助設計制造軟件中，Unigraphics 軟件是當今世界較先進、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，即覆蓋了從概念設計、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、機械、電器電子等各工業(yè)領域的應用非常廣泛。UG軟件在產(chǎn)品造型、注塑模設計和沖壓級進模設計中的應用，將體現(xiàn)該軟件在產(chǎn)品造型和模具設計中的強大功能，展現(xiàn)它的靈活性和工程設計嚴謹性的特點和優(yōu)點。
1.2注塑模具CAD技術(shù)概述
CAD(Computer Aided Design)技術(shù)的應用，使得設計人員在設計過程中，能夠充分發(fā)揮計算機的強大算術(shù)邏輯運算功能、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)值計算、分析模擬、優(yōu)化設計和繪圖等項任務;讓設計人員能夠集中精力進行更有效的創(chuàng)造性思維，從而更好地完成從設計方案的提出、評價、分析模擬與修改到具體設計實現(xiàn)的設計全過程。
注塑模具CAD技術(shù)是指在注塑模具設計過程中采用CAD系統(tǒng)來輔助設計人員進行模具設計，以便提高模具設計的水平和效率。注塑模具CAD系統(tǒng)是在通用CAD系統(tǒng)的基礎上，加載了注塑模具知識和設計經(jīng)驗模塊，支持注塑模具設計的基本流程。
1.2.1注塑模具CAD技術(shù)發(fā)展背景
傳統(tǒng)的注塑模具設計依靠設計人員的經(jīng)驗進行，模具設計加工以后往往需要經(jīng)過反復的調(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計。這種設計方式制約了新產(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)的人工設計、手工設計生產(chǎn)方式己不能適應現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的要求，為了在市場經(jīng)濟的殘酷競爭中取勝，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、幾何造型技術(shù)、NC加工以及計算機技術(shù)的突飛猛進又為注射模CAD系統(tǒng)的開發(fā)創(chuàng)造了條件。
始于20世紀60年代，英國、美國、加拿大等國的學者如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)流動與冷卻的基礎研究。在合理的簡化基礎上，20世紀60年代完成了一維流動與冷卻分析程序，20世紀70年代完成了二維分析程序，20世紀80年代開展三維流動與冷卻分析并把研究擴展到保壓、纖維分子取向以及翹曲預測等領域。進入20世紀90年代后開展了流動、保壓、冷卻、應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。
在幾何造型方面，基于線框模型的CAD系統(tǒng)率先由飛機和汽車制造公司開發(fā)并使用。例如美國Lockheed飛機公司于1965年研制的CADAM系統(tǒng)、美國McDonnell Douglas飛機公司于1966年研制的CADD系統(tǒng)、美國General Motor汽車公司的AD2000系統(tǒng)等。進入20世紀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)比較適用于具有復雜型腔表面的注射模。20世紀80年代實體造型技術(shù)發(fā)展迅速，如美國斯坦福大學的Geomod系統(tǒng)、羅徹斯特大學的PADL系統(tǒng)、日本北海道大學的TIPS系統(tǒng)、英國劍橋大學的BULID系統(tǒng)等，它們?yōu)閷嶓w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步。
1.2.2注塑模具CAD技術(shù)發(fā)展過程
注射模設計CAD技術(shù)的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個階段。
(1)人工設計階段
這一階段一直持續(xù)到CAD技術(shù)的發(fā)展初期，當時的注射模設計純粹依靠設計人員的經(jīng)驗、技巧和現(xiàn)有的設計資料，從塑件的工藝計算到注射模的設計制圖，全靠手工操作完成，設計效率較為低下。同時，由于設計過程純粹依賴于設計人員的經(jīng)驗和技巧，缺乏系統(tǒng)的理論指導，所以模具和塑件的質(zhì)量難以保障。
(2)通用CAD系統(tǒng)設計階段
20世紀70年代，以手工為主的注射模設計己跟不上塑料工業(yè)高速發(fā)展的形勢，于是人們開始嘗試使用當時比較成熟的通用CAD系統(tǒng)進行注射模設計。這個時期的主要特征是三維幾何造型技術(shù)的應用。在幾何造型方面分別采用了三維線框模型、曲面模型和實體模型技術(shù)。這些技術(shù)的應用，實現(xiàn)了設計計算和圖樣繪制的自動化，縮短了設計時間。但是，這只是將設計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)其輔助設計功能。
到了20世紀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)化設計方法的應用。參數(shù)化設計以一種全新的思維方式來進行產(chǎn)品的創(chuàng)建和修改。它用約束來表達產(chǎn)品幾何模型，定義一組參數(shù)來控制設計結(jié)果，從而能夠通過調(diào)整參數(shù)來修改設計模型。這樣，設計人員在設計時，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)造性地進行新產(chǎn)品設計。
參數(shù)化設計方法與傳統(tǒng)方法相比，最大的不同在于它存儲了設計的整個過程，設計人員的任何修改都能快速地反映到幾何模型上，并且能設計出一組形狀相似而不是單一的產(chǎn)品模型。參數(shù)化設計是新一代智能化、集成化CAD系統(tǒng)的核心內(nèi)容，新的設計系統(tǒng)都增加了參數(shù)化設計功能。參數(shù)化設計技術(shù)以其強有力的草圖設計、尺寸驅(qū)動修改圖形的功能，成為初始設計、產(chǎn)品建模及修改、系列化設計、多種方案比較和動態(tài)設計的有效手段。參數(shù)化設計技術(shù)的應用，很大程度上提高了注射模設計質(zhì)量和效率，提高了注射模設計的水平。但是參數(shù)化設計只適用于單一的零件設計，當進行部件或復雜結(jié)構(gòu)設計時，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準零件庫，如螺栓、螺母等，對提高設計效率也起到了重要的作用。
(3)專用注射模CAD系統(tǒng)注射模設計階段
采用通用CAD系統(tǒng)進行注射模設計，雖然在很大程度上提高了模具設計的質(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，注塑模設計效率的提高僅在于三維效果的增強、繪圖及建檔速度的加快等實現(xiàn)手段上，注塑模設計經(jīng)驗的加入還主要依賴于人工干預，每一次設計的設計過程與手工實現(xiàn)基本一樣，設計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械設計工具來構(gòu)思的，因此在使用這些通用CAD軟件設計注射模時，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)，并將其應用于模具的設計與制造中。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有強大的建模工具和分析模塊，被廣泛地應用于航空、航天、汽車、機械、模具、工業(yè)設計等行業(yè)。UG/Mold Wizard是UG系列軟件中一個獨立的應用模塊，也是應用于注塑模具設計的專業(yè)應用模塊。它應用知識嵌入的基本理念，按照注塑模具設計過程的一般順序來模擬模具設計的整個過程，在此過程中，它只需根據(jù)一個產(chǎn)品的三維實體造型建立一套與產(chǎn)品浩型參數(shù)想過的三維實體模具。它不但能自動設計一般的模具，還能結(jié)合應用UG軟件的其它應用模塊來拓展其功能，設計出復雜程度較高的模具[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計模塊:Pro/Casting(鍛造模具設計)、Pro/Mold Design(注塑模、壓鑄模、鍛模設計)，Pro/Dieface(沖壓模設計)、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模塊用于設計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償產(chǎn)品的收縮。為滿足模具設計與制造解決方案，Pro/E提供了模架專家?guī)霦MXA，該模塊能將使用者對模具設計的專業(yè)知識和整個設計流程整合在一起，將模芯拆模及模座設計兩大部分完整的結(jié)合在一起，使設計者可以通過簡單的操作界面完成模架的相關(guān)設定[4]0
CATIA是法國達索飛機公司(Dassault System)在其開發(fā)的系統(tǒng)設計應用軟件的基礎上，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軟件的一種全新風格。CATIA也提供了模具輔助設計模塊(Mold and Die Machining Assistant):MTl(模具設計產(chǎn)品)，它支持包括凸凹模固定板定義、組件實例化、注射和冷卻特征定義等模具設計的所有工作。用戶界面以標準目錄庫訪問功能為基礎，通過對組件及其關(guān)聯(lián)孔的混合實例化，支持模具零件和裝配的自動配置。這些預定義的組件可以使用諸如DME, DME-AMERICA, EOC, FUTABA等系列標注模架庫，以快速、經(jīng)濟地創(chuàng)建模具。Solid Works軟件是美國Solid Works公司在總結(jié)和繼承大型機械CAD軟件的基礎上，在Windows環(huán)境下實現(xiàn)的第一個機械CAD軟件，是面向產(chǎn)品級的機械設計工具。
Solid Works Mold base模塊是Solid Works是提供標注模架庫，它是該軟件最新模具，提供了標準模具目錄并完全與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)先后引進了一些國外知名度較高的CAD系統(tǒng)。同時，一些高等學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，我國對注塑模設計制造技術(shù)及其CAD的開發(fā)應用十分重視，國家和許多省市都在這方面安排了攻關(guān)項目或重點科研課題。這些項目的成果對促進我國注塑模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)展速度相當驚人。據(jù)統(tǒng)計，1910年全世界塑料的產(chǎn)量只有20kt，1930年達100kt,1950年達1500kt,1970年達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?？墒堑浆F(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世紀是“塑料時代”。
塑料工業(yè)的基礎原料最早以農(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，應用范圍日益擴大。同時，芳雜環(huán)的耐高溫塑料也向前推進了一步。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，正向著擴大生產(chǎn)，降低成本，改進性能，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、應用的擴展、促進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，塑料的機械加工、機械連接、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，電子計算機、高頻、微波、紅外線、超聲波、放射線、激光等先進技術(shù)在成型加工工藝中的應用也日益廣泛。
塑料產(chǎn)量的提高和應用領域的擴大，也促進了塑料成型設備和成型模具的不斷發(fā)展。目前，塑料成型設備正朝著大型化、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。在成型設備和模具設計及制造方面也引入了CAD/CAM先進技術(shù)。
國外，塑料模標準化程序很高，從材料、品種、規(guī)格、結(jié)構(gòu)、精度、驗收等實現(xiàn)了標準化，而且還建立了模具標準結(jié)構(gòu)典型組合。標準化是專業(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。由于模具的標準化程度很高，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；同時模具設計簡化，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，并在建筑上應用了麻布增強的油漆。
解放前，我國塑料工業(yè)基本上都是個空白點，僅能生產(chǎn)酚醛塑料、氨基塑料等少數(shù)幾個品種，而且設備簡陋、效率極低，原材料也靠進口。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。而且還更具我國實際情況，利用國產(chǎn)資源，獨創(chuàng)了一種新型尼龍品種，即尼龍1010，并廣泛應用于許多工業(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。我國的塑料成型設備的生產(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。有的成型設備還達到相當?shù)南冗M水平，如32kg 大型注射成型機、數(shù)控熱固性塑料注射成型機、電子計算機群控注射成型機等新產(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。當前，塑料模的標準化工作取得了很大的進展，根據(jù)國際標準，結(jié)合我國實際情況，已經(jīng)制定出了塑料模具設計，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。我們堅信，在不久的將來，一定會趕上或超過世界先進的水平。
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)濟中重要的基礎工業(yè)，模具設計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志。工業(yè)發(fā)達國家對模具工業(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)濟發(fā)達國家的模具總產(chǎn)值早己超過了機床的總產(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域最廣的兩種。據(jù)統(tǒng)計，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，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10～30萬次，淬火鋼模達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)和抽芯脫模機構(gòu)的創(chuàng)新設計方面也取得較大進展。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)引進了相當數(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，雖花費了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實現(xiàn)了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術(shù)對成型過程，如充模和冷卻等進行計算機模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟效益，促進和推動了我國模具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，這些軟件具有適應國內(nèi)模具的具體情況、能在微機上應用且價格較低等特點，為進一步普及模具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，由于近年來進口模具中，精密、大型、復雜、長壽命模具占多數(shù)，所以，從減少進口、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)濟增長點，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)機頂盒將有較大發(fā)展，這些都是塑料模具市場的增長點。
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)品的幾何形狀復雜，若分別利用單一性加工機械，己遠遠達不到產(chǎn)品的精度要求及正確幾何尺寸。隨著計算機的普及，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、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機床。
UG作為參數(shù)化CAD/CAM軟件系統(tǒng)的代表，實現(xiàn)了產(chǎn)品零件從概念設計到制造全過程的一體化，提供了以參數(shù)化特征實體造型為基礎、部件間的關(guān)聯(lián)設計、共享數(shù)據(jù)庫和專家系統(tǒng)知識等技術(shù);是集產(chǎn)品設計、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)庫基礎上同步更新。同時它保證產(chǎn)品、模具設計、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，避免了重復產(chǎn)品設計建模和NC數(shù)控編程的工作，實現(xiàn)了CAD/CAM/CAE數(shù)據(jù)的全相關(guān)性設計。本文就是用UG軟件在計算機上完成手機上蓋模具設計和凸模的模擬加工，而后生成相應數(shù)控機床系統(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備。
1.6 UG軟件在模具制造中的應用特點
數(shù)控加工自動編程技術(shù)是隨著數(shù)控機床應用的擴大而逐漸發(fā)展起來的。用數(shù)控機床加工模具時，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雜型面的刀具軌跡計算，并編出相應的數(shù)控加工程序，往往是難以做到的。于是，在數(shù)控加工的實踐中，逐漸地發(fā)展出各種適應數(shù)控機床加工過程的計算機自動編程系統(tǒng)。
作為集成化的CAD/CAM軟件，UG提供了功能強大的加工制造模塊。利用UG加工制造模塊可將產(chǎn)品的計算機幾何模型((CAD)與計算機輔助加工制造(CAM)進行集成，利用加工制造過程所使用的各項加工數(shù)據(jù)，如產(chǎn)品模型、工件坯料、夾具、切削刀具、工作機床及各種加工參數(shù)等數(shù)據(jù)，進行產(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進行加工制造流程的規(guī)劃后，會根據(jù)所設置的制造過程數(shù)據(jù)、加工目標及制造參數(shù)計算出加工刀具相對加工坐標的刀具軌跡數(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)換成加工機器碼使工作機床進行實際情況下的模擬加工，制造設計產(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仿真功能可在計算機中仿真加工過程的材料切除狀況，由此預測并觀察加工的切削情形與進行誤差及過切預測，并進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本設計任務
本設計首先采用UG軟件進行注塑件的三維實體造型,針對手機上蓋的具體外形尺寸,應用基于特征的實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上蓋。其次,利用UG軟件中的Mold wizard工具對手機上蓋進行型芯、型腔設計。最后，利用UG軟件中的CAM功能對凸模進行仿真加工并生成手機上蓋凸模的NC加工程序。
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2 UG在模具設計中的應用
2.1 UG的概述
Unigraphics NX5是集CAD/CAE/CAM一體的三維參數(shù)化軟件，是當今世界最先進的計算機輔助設計、分析和制造軟件，廣泛應用于航空、航天、汽車、造船、通用機械和電子等工業(yè)領域。
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。
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計、工程設計、到詳細的機械設計、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)的領先者，它實現(xiàn)了設計優(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、機械、消費產(chǎn)品、醫(yī)療儀器和工具等工業(yè)領域的生產(chǎn)效率。
該軟件不僅具有強大的實體造型、曲面造型、虛擬裝配和工程圖等功能;而且，在設計過程中可進行有限元分析、機構(gòu)運動分析、動力學分析和仿真模擬，提高設計的可靠性: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:使復雜產(chǎn)品的設計簡化;減少產(chǎn)品成本和增加企業(yè)的競爭實力。用戶包括了通用汽車、波音飛機、通用電氣、惠普發(fā)動機、愛立信、飛利浦、松下、精工和柯達等著名企業(yè)。
UG自1994年進入中國市場以來，迅速發(fā)展，已成為中國航天航空、汽車、機械、計算機及外設、家用電器等流域的首選軟件。
UG軟件主要包括以下應用模塊：
1. UG計算機輔助設計 (CAD)模塊
包括幾個應用模塊:UG基礎環(huán)境 (Gateway), UG建模 (Modeling), UG工業(yè)設計 (Studio for Design), UG制圖 (Drafting), UG裝配建模 (AssemblyModeling), UG高級裝配 (Advanced Assemblies).
2. UG計算機輔助制造 (CAM)模塊
包括加工、機床建造器。
3. UG計算機輔助工程分析 (CAE)模塊
包括結(jié)構(gòu)分析、注塑流動分析、MasterFEM+、運動分析等。
4. UG飯金 (Sheet Metal)模塊
5 注塑模具設計模塊 (Mold Wizard)，沖壓模具設計模塊
6. UG管道(Routing Mechanical)與電氣配線 (Routing Electrical)
7.“知識融接”應用模塊
2.1.2 UG軟件應用的特點
用UG軟件進行產(chǎn)品開發(fā)設計，主要有如下的特點：
1、產(chǎn)品開發(fā)的集成性?？梢詫崿F(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計效率。
2、產(chǎn)品設計的相關(guān)性。在UG中為了解決產(chǎn)品設計過程中產(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，可以實現(xiàn)零件的裝配、三維模型轉(zhuǎn)化為二維工程圖、直接進行加工制造等。在整個設計過程中，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、設計的并行處理。為了提高設計效率，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)，實現(xiàn)了開發(fā)成員間數(shù)據(jù)共享，設計過程的總體監(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。在進行產(chǎn)品設計過程中，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在注塑模具設計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，指導用戶構(gòu)造模具的全過程，它內(nèi)嵌以前僅僅存在于高級模具設計師頭腦中的知識，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具有極強的自動化能力和幫助用戶獲取模具設計專業(yè)知識的可能性。初級用戶可以利用向?qū)Р藛嗡峁┑脑O計步驟，直觀地、一步一步地進行，并完成模具設計的全過程，而有經(jīng)驗的模具設計者能夠利用軟件所提供的各種計算功能快速、有效地進行模具優(yōu)化設計，達到更加熟練的程度。
UG / Mold Wizard模塊支持典型的塑料模具設計的全過程，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、模架及其標準零部件、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是針對注塑模具設計的一個過程應用，型腔和模架庫的設計統(tǒng)一到整個連接過程中。UG / Mold Wizard為設計模具的型腔、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計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計，UG / MoldWizard會自動更新所有相關(guān)的模具部件。
UG / Mold Wizard的模架庫及其標準件庫包含有參數(shù)化的模架裝配結(jié)構(gòu)和模具標準件，其中模具標準件包括滑塊和內(nèi)抽芯，可用參數(shù)控制所選用的標準件在模具中的位置，UG / Mold Wizard與如UG/wave和UG主模型的強大技術(shù)組合在一起設計模具。模具設計參數(shù)預設置功能允許用戶按照自己的標準設置系統(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:
(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[應用]- [moldwizard]，調(diào)出UG / Mold Wizard工具欄。
2.2.2 UG/Mold Wizard設計程序
UG / Mold Wizard設計過程與通常的模具設計過程相似。
在運用UG / Mold Wizard之前，需要在Unigraphics NX中建立一個三維實體模型作為模具設計原型。如己有的實體模型不是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;如果實體模型不適合作模具設計原型，則需要用Unigraphics NX標準的造型技術(shù)編輯該模型。
UG/Mold Wiazard遵循模具設計的一般規(guī)律，使用 UG/Mold Wizard的流程如下:
(I) 建立適合模具設計原形的實體模型。
(2)觀察分析實體模型的出模斜度和分型情況。
(3)設計模具的分型面、模腔布局、內(nèi)嵌件、推桿、澆口、冷卻與電極。
(4)初始化項目名稱、加載實體模型與單位。
(5)一確定拔模方向、收縮率和成型鑲件。
(6)修補開放面。
(7)定義分型面。
(8)加入標準模架、推桿、滑塊和內(nèi)嵌件。
(9)最后設計澆口、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，單擊菜單標題欄中的[應用]，在彈出的[應用]下拉菜單中增加了注塑模向?qū)媚K，選擇菜單欄[應用]-[ 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)?中模具設計的第一步是加載產(chǎn)品并初始化項目。
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[項目初始化]對話框。
圖2-2[項目初始化] 對話框
在此對話框中，首先設置本設計方案所使用的單位。默認的單位在 注塑模向?qū)О惭b目錄中的 mold-default文件中設置。
單擊項目初始化對話框中的[確定]按鈕，UG / 注塑模向?qū)?將用UG裝配模塊自身的復制功能生成一個默認的裝配結(jié)構(gòu)的拷貝結(jié)構(gòu)。此時，在[裝配導航器]中顯示系統(tǒng)自動產(chǎn)生的模具裝配結(jié)構(gòu)。單擊[裝配導航器]中模具裝配結(jié)構(gòu)的+號，展開其子裝配樹，在[裝配導航器]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。模具設計過程是在這個克隆的裝配結(jié)構(gòu)中進行的，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。
在UG / 注塑模向?qū)?裝配的頂層節(jié)點（top）包含了一個完整模具所需要的全部文件。Cool節(jié)點用于放置冷卻通道。Fill節(jié)點用于放置澆口和流道。Misc節(jié)點用于放置標準件，如定位環(huán)、支撐塊等。Layout節(jié)點的prod節(jié)點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)點的復制結(jié)構(gòu)來保存子集和進行刪除和復制等相關(guān)工作。Shrik節(jié)點中放置的是收縮零件的鏈接拷貝(即為原始部件的復制拷貝，并且與原部件保持鏈接關(guān)系），是原始部件模型進行收縮率設置后的一個鏈接拷貝。
Parting節(jié)點包含一個鏈接到設置過收縮率后的部件實體，還有一個基面以及用于生成型芯和型腔的毛坯實體。Cavity和Core節(jié)點分別包含型芯和型腔部分，都與parting節(jié)點中的實體保持鏈接關(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)品的設計是不同時，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)品的設計方案放在一個裝配結(jié)構(gòu)中，為每個產(chǎn)品建立一個單獨的分枝。模具族選項允許用戶從已調(diào)入的幾個產(chǎn)品中選擇一個作為當前有效的激活部件進行設計。
3.模具坐標系
UG / 注塑模向?qū)?中規(guī)定坐標系原點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軸的正方向為頂出方向。
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償當冷卻時產(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：
(1)[標準塊]（standard block）:鏈接預先定義好的子塊。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。
參考點法：以產(chǎn)品上所定義的一個點作為參考。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文件中設置。
在此輸入部分，Z向上移和Z向下移值是根據(jù)標準板的厚度憑經(jīng)驗確定的。生成的毛坯工件完全包圍了收縮后的部件。
如要自行設計毛坯塊，則需要建立一個毛坯體。
6.布局
[布局]選項為模具中相關(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
在模具設計時假如產(chǎn)品原模型中充滿間隙和孔的幾何體，則應用模具工具創(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，將按設計順序自動處理[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，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。自動處理的初始設置在系統(tǒng)默認的配置文件（mold_defaults）內(nèi)通過分模自動處理程序段“MW_PartingAuto Process”來控制。此選項的默認值設置為1表示開，如果關(guān)閉則設置為0。
1 分型線
選擇，彈出[分型線]對話框，如圖2-6所示。
[分型線]選項用于定義產(chǎn)品分型線。該選項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。
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)建復制修補曲面，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準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。在對話框中標準模架目錄包含DME、Hasco、Futaba（公制）和ommi（英制）等標準模架系列。在選擇模架時，應為冷卻系統(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準模架的類型，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)用戶需要擴展這些庫，進行客戶化。此外，用戶可根據(jù)實際需要，自定義客戶化的模架庫。
10.標準件
單擊工具欄上，打開[標準件管理]對話框。在此對話框中可以調(diào)用常用的各種模具標準件的參數(shù)庫，可以在調(diào)出后進行適當?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，列出了相應的標準件類型。如定位環(huán)、頂出銷、主流道等。
11.澆口
該選項可以在模具結(jié)構(gòu)中加入各種類型的澆口，并進行尺寸修改。單擊工具欄上的 按鈕彈出[澆口設計]對話框，如圖2-9所示。對話框中[平衡](balance)選項被勾選時，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。當平衡式澆口中的一個澆口被修改、重定位或刪除，所有相應的澆口都隨之更新。
位置選項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[流道設計]對話框。該對話框提供標準流道截面類型有：圓形、半圓形、六角形和拋物線形等。設計流道的步驟由三步，①定義引導線。②投影到分型面上，此選項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線，使用以封閉截面創(chuàng)建一掃掠流道溝槽。
13.冷卻
該選項可以對模具結(jié)構(gòu)中使用所使用的冷卻道進行建立和修改。管道設計功能提供了設計冷卻管道的工具，標準件功能可以讓用戶選擇標準管道形式和冷卻管道的相關(guān)標準件。在[冷卻管道設計]中管道設計步驟由兩步：
⑴定義引導線路徑。定義管道引導路徑的方法有：用冷卻模塊提供的草圖工具和用標準的UG建模方法創(chuàng)建引導路徑，然后輸入冷卻模塊。
⑵產(chǎn)生冷卻管道。激活冷卻管道設計對話框的生成冷卻管道選項，選擇孔類型、管道直徑、及管道結(jié)束端類型。
模具的冷卻管道設計除了冷卻循環(huán)管道的布局設計外，還需要根據(jù)管道的布局情況配備相應的標準件，如水管連接件、水管塞、0型密封圈等，使設計更完整。
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計的強大功能。能極大地滿足用戶的模具設計要求。
2.3本章小結(jié)
介紹了UG軟件的功能和應用特點，介紹了UG/Mold Wizard在模具設計中的應用及其工具。[11]
3 手機上蓋的產(chǎn)品設計
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]設為[毫米]。
（2）在菜單選擇[應用]-[建模]，然后點擊[確定]進入建模窗口。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。
圖3-2
（2）首先定義草圖平面，以基準坐標系的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)束設置工具欄，設置下側(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)束設置工具欄，設置左側(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)束設置工具欄，設置右側(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）進入拉伸體的構(gòu)建方式對話框，設置[起始距離]為：0，[終點距離]為：-30，[第一偏置]和[第二偏置]皆為：0，其他設置默認，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繪制引導線
（1）單擊成形特征工具欄上的草圖按鈕，進入草圖窗口。
（2）定義草圖平面，以基準坐標系的ZC-YC平面作為草圖平面，在此平面上繪制草圖。
（3）運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[基準面]按鈕，選擇基準坐標系的ZC-XC平面，接著選擇引導線的端點，如圖3-7所示。
圖3-7
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