Ug注射模设计系统在模具设计与制造中的应用

1、第32卷第2期󰀁󰀁󰀁2010年6月󰀁󰀁󰀁南昌大学学报(工科版)JournalofNanchangUniversity(Engineering&Technology)Vo.l32No.2󰀁Jun.2010󰀁󰀁文章编号:1006-0456(2010)02-0196-05Ug注射模设计系统在模具设计与制造中的应用杨佳黎,柳和生,黄兴元(南昌大学机电工程学院,江西南昌330031)󰀁󰀁摘要:采用UgMoldWizard系

2、统设计注塑模的工作流程,以及UgMoldWizard注射模具设计相关的模块,探讨了UgMoldWizard进行注塑模设计的具体设计流程和KBE知识工程的调用过程。借助计算机辅助扣板塑料模具设计及制造实例,得出UgMoldWizard在注塑模设计中的优化调用模具设计方案和仿真过程。该系统在注射模具设计与制造中的应用促进注射模具设计与制造的无纸化和产品短周期化进程。关键词:UgMoldWizard;注塑模具设计;扣板塑料模具;模具设计与制造中图分类号:TB237󰀁󰀁󰀁󰀁文献标识码:ATheApplicationofUgInjectio

3、nMoldDesignSysteminMoldDesignandManufactureYANGJia-l,iLIUHe-sheng,HUANGXing-yuan(SchoolofMechanicalandElectricalEngineering,NanchangUniversity,Nanchang330031,China)Abstract:Inthispapertheinjectionmoldsystems'workprocedureandUgMoldWizardinjectionmolddesign-relatedmoduleweredescribed.UgMoldWizardt

4、othespecificdesignofinjectionmolddesignprocessandtheprocessofknowledgeengineeringKBEwerediscussed.Withcomputer-aideddesignandmanufactureofplasticmoldpinchexamples,UgMoldWizardintheinjectionmolddesignandtheconcretestepswereanalyzed.Thesys-temshortenedthedesignperiodofproductsandspeededupprocessofpape

5、rless.KeyWords:UgMoldWizard;injectionmolddesign;pinchplasticmold;molddesignandmanufacture󰀁󰀁传统的注射模具设计中,常因分模面的设计不合理、注塑压力和注塑温度选择不当、浇口的位置、尺寸、形状设计不当,导致填充不良、产品有熔接线、气泡或者产品翘曲变形、密度不均匀、内应力过大甚至填充不足等弊病。为解决这些问题,常要通过反复修模甚至更改设计直至试模成功。这种方法不但造成了模具生产成本的提高,而且很难保证模具的质量,产品的更新换代周期也因此延长。随着CAD/CAE/CAM技术的发展,

6、传统模具设计中存在的问题有了更先进的解决手段,运用CAD/CAM/CAE一体化技术进行注射模具的设计是解决模具1设计中可能潜在问题的最佳途径。在注塑模CAD/CAE/CAM技术普及应用的进程中,美国EDS公司开发的集成化机械设计软件Unigraphics(简称收稿日期:基金项目:作者简介:引文格式:Ug)可发挥巨大作用。Ug软件是将CAD/CAE/CAM技术高度集成化、系统化和参数化的多用途软件,软件功能促使了注射模具设计与制造的无纸化和产品短周期化进程。由于Ug软件功能强大、性能稳定,目前已广泛应用于机械产品设计业和制造业中,成为我国CAD/CAE/CAM技术的高端和主流产品2。1ϗ

7、041;注塑模CAD系统的工作流程1.1󰀁塑料产品建模塑料产品建模是指在计算机硬软件平台和图形支撑软件的环境下,运行专用产品建模程序来建立塑料产品的全信息模型。在此模型中包括产品的结构形体特征、材料属性参数、产品工艺特征和物理属2010-01-25江西省自然科学基金资助项目(0620033)杨佳黎(1986-),男,硕士研究生;通讯作者:柳和生(1965-),男,教授,博士生导师。杨佳黎,柳和生,黄兴元.Ug注射模设计系统在模具设计与制造中的应用J.南昌大学学报:工科版,2010,32(.第2期 杨佳黎,等:Ug注射模设计系统在模具设计与制造中的应用197性参数等。1.2 模具

8、总体设计在模具总体设计阶段,依据产品的性能与产量需求和产品结构特征等信息,构造模具的基本结构方案,确定如下几个方面的问题:1)单腔还是多腔,若用多腔则要确定型腔数目和排列形式。2)流道形式,浇口类型,如有分流道则要确定其形式。3)是否需用侧向抽芯机构,如果是,则要确定侧向抽芯机构的类型。4)冷却系统结构,包括选择定模板和动模板上的水道形式及水道长度,型芯是否需用冷却芯及选用冷却芯的形式等。35)模架类型和推顶机构类型。1.3 模具的详细设计根据模具的总体设计方案,对每个零部件的具体结构进行设计,产生各自的实体图形及相关的属性特征信息,生成装配图和零件图。1.4 设计校核与评价在模具设计基本完成

9、之后,应根据设计要求和设计准则,如注射机的注射量和有关尺寸是否都满足要求,浇注系统和冷却系统是否合理,它们与侧向抽芯机构之间是否存在干涉等,对设计结果进行校核。如果发现设计有不合理之处,则应返回前面的步骤对某些零部件设计进行修改,必要时修改总体设计方案。1.5 二维装配图与零件图的生成和绘制在模具设计完毕并通过校核与评价之后,系统将对模具的三维总装图和各个零件形体图进行投影与剖切等变换,生成模具的装配图与各个零件4图。件在模具中的位置。用户还可以根据自己的需要定义和扩展UgMoldWizard库5。以下在Ug软件MoldWizard注射模模块中,以扣板塑料模具的计算机辅助设计及制造为例,介绍U

10、gMoldWizard技术在产品设计和制造中的应用及过程。3 UgMoldWizard模块的设计流程扣板的二维图如图1所示。图1 扣板二维截面Fig.1 Two-dimensionalschemeofpinchplateUgMoldWizard的设计流程: 加载产品和项目初始化 定义模具坐标系和计算缩水率 定义成形镶件 模腔布局 分型(创建分型线、创建分型面、创建型芯和型腔) 加入模架 标准零件(安装固定环、加入主流道、加入和修剪推杆、设定浇口、设定分流道) 设计冷却系统(定义引导路径、创建冷却管道) 建腔 零件材料清单6。3.1 加载产品和项目初始化加载产品和项目初始化的目的在于为后续步骤做

11、好准备,一般根据零件的要求选择好材料种类,设置好项目路径、名称和单位,如果数据库中没有你的材料种类,单击编辑材料数据库添加自己的材料和其收缩率。加载完后Ug-KBE系统会自动在你设置的项目路径文件夹中克隆出模具的型芯、型腔、滑块、推杆、和嵌件等预部件文件,方便UgMoldWiz-ard存放之后进行的各个部件文件加载72 Ug软件中MoldWizard注射模模块简介UgMoldWizard是专业的注射模具模块,为设计模具的型芯、型腔、滑块、推杆和嵌件提供了建模工具,使模具设计变得更快捷和容易,它的最终结果能够建立出与产品参数相关的三维模具,并能用于加工。UgMoldWizard的模架库及其标准件

12、库包含有参数化的模架装配结构和模具标准件,模具标准件库中还包括滑块(Slides)和内抽芯(Lifters),并可。3.2 定义模具坐标系和收缩率定义模具坐标系很关键,必须把模具坐标系定,UolWd198南昌大学学报(工科版)2010年才能在之后的设计中通过KBE智能的进行各项操作。必须强调的是Z轴方向代表塑件的顶出方向。调好坐标系后要通过模具坐标工具锁定Z轴,并根8据零件材料的种类设置好收缩率。3.3 定义成形工件模具必须在动定模中安装型芯和型腔才能成形零件,通过机床加工成形工件可形成型芯和型腔。通过成形工件工具可适当定义工具的大小。本例定义成形工件为长宽高(80mm 80mm 40mm)的

13、长方体。3.4 模腔布局如果采取一模一腔,此步不用进行,若零件要求大批量生产,可定义一模多腔,以增加材料的利用率和模具的生产效率。可以矩形和圆形布置,布置完后必须点击工具栏中的自动对准中心,这样坐标就在整个模具的中心。由于本例设定产量为2000件,属小批量,故采取一模一腔。3.5 分型(创建分型线、创建分型面、创建型芯和型腔)在Ug中建立分型面的目的是利用与工件全相交的分型面来分割工件,拆出形成腔体的各个模具体积块。同时,系统自动切除工件毛坯中塑件所占体积部分,形成模具的型腔体。建立分型面是模具设计的重点,也是设计中的难点。尤其是对于那些形状复杂的零件,更是如此9完成后必须对型芯面和型腔面进行

14、抽取区域检查,总面数=型芯面+型腔面,本例为28=18+10。3.6 加入模架Ug本身有可调用的模架库,也可通过KBE(KnowledgeBasedEngineering)知识工程建立一个特定模架库,就可以直接通过UgMoldWizard系统调用,本例建立好的特定模架库如图3所示。图3 加入模架Fig.3 Joiningmoldbaselibrary此调用是通过KBE完成:KBE中的Ug_spread-sheet类对已经制作好的excel电子表格进行访问10。Ug_component类对已经制作好的模架库部件完成装配过程。基于知识的工程系统是促进工程设计智能化、快速化的重要技术手段。目前KBE

15、已经广泛应用于模具设计中,但是这些应用主要集中在设计的某一个部分或环节,并没有从模具设计的整个生命周期来考虑。为了使注射模设计者集中精力进行创新性工作,KBE系统可帮助设计者从重复性的工作中解脱出来,尽可能地实现设计过程的智能化与自动化。利用该技术可以扩充国家模架标准不能满足企业生产要求的特殊情况,尤其适用于企业想通过UgKBE知识工程建立模架库进行自身知识产权管理的情况。调用框图如图4所示。在进行分型之前如果零件存在孔或者腔,必须对其进行修补,若零件非常复杂,修补工作会很繁琐。本例中在侧方有两个方形孔,用修补工具修补,修补完后对其修补块进行修剪。然后进行分型,根据扣板的形状要求进行分型,Ug

16、分型线和分型面的创建如图2所示。图2 分型示意图Fig.2 Typingsketchmap图4 KBE调用框图Fig.4 ThecallingofKBEBlock第2期 杨佳黎,等:Ug注射模设计系统在模具设计与制造中的应用 1993.7 标准零件标准零件包括固定环、主流道、浇口、推杆等,其中浇注系统的设计最关键。浇注系统的功能是将注塑机喷出的熔融塑料输送到模具型腔,其设计内容包括主流道、各级分流道、浇口、冷料穴、浇口套、定位环、主流道拉料杆、流道拉料杆等。此设计可通过UgMoldWizard标准件管理工具条来对标准零件进行设计安装。3.8 设计冷却系统冷却系统的作用是缩短模具的冷却时间,提高

17、生产效率,还有调节和控制模温,保证成型产品质量。常用的冷却方式是将水通入模具冷却水道以带走热量。UgMoldWizard系统提供了一组标准的冷却水道和冷却芯设计方案,以简化常用的模具设计。同时还提供交互式水道设计环境,用于设计形状特殊的水道。除此之外,系统还提供冷却芯接口,用户可以通过该接口将自己设计的冷却芯加到系统中去。通过定义引导路径,创建冷却管道进行冷却系统的设计,水道详细设计流程图如图5所示。和常规的冷却系统设计相比,该系统优化冷却温度场、减少应力集中的发生率、产品不易发生翘曲、提高冷却水道和冷却芯的一次合理布置率。113.9 装配图设计至此,装配三维图已经完成,如图6所示。爆炸图如图

18、7所示。装配计算机仿真图如图8所示。4 结束语Ug提供的设计理念将设计、制造、装配以及生产管理融为一体,赋予塑料模具设计及制造完整的图5 水道详细设计流程图Fig.5 Detaileddesignoftheflowchannel概念。它提供的强大功能尤其是MoldWizard功能为工程技术人员和生产管理人员在短期内完成高质200南昌大学学报(工科版)2010年量的产品模具开发提供了强有力的工具。UgMoldWizard系统必将取代传统的设计方法而成为时代的潮流,以促使产品的更新周期不断缩短,降低产品投产前的投资,Ug软件在塑料注射模具设计中的便捷、高效,为企业节约了模具开发时间、成本,提高了企

19、业的竞争力,为企业生产出更高质量的模具带来了巨大的经济效益。术出版社,2006.5 张敏,孙鹏文,叶奇.UG注射模设计向导的应用研究J.机械设计与制造,2008(9):77-79.6 肖爱民.Ug注塑模具设计实例教程M.北京:化学工业出版社,2007.7 唐海翔,译.Ug注塑模具设计培训教程M.北京:清华大学出版社,2002.8 刘国亮,安家菊,晏建武,等.基于UGNX6.0/KF的塑料异型材挤出模KBE平台设计J.模具工业,2010(1):22-25.9 程俊.Pro/E软件在精密注射模具设计中的应用J.塑料制造,2006(6):52-54.10 宋志良.基于UGMoldWizard的标准件库的开发J.计算机应用,2008(4):28-31.11 张佑生.塑料模具计算机辅助设计M.北京:机械工业出版社,1998.参考文献:1 塑料模设计手册 编写组.塑料模设计手册M.北京:机械工业出版社,1994.2 潘春荣,罗庆生.Ug软件在注塑模辅助设计和制造中的应用研究J.机械设计与制造,2002(6):23-24.3 屈华昌.塑料成型工艺与模具设计M.北京:高等教育出版社,2006.4 张洪峰.塑料模具设计与制造M.郑州:河南科学技(上接第195页)4 王萌,王晓荣,李春贵,等.改进人工势场法的移动机器