模具专业本科毕业论文

.PAGE....本科生毕业设计〔论文题目：基于UG软件对于注塑模具分型方法的问题研究学生__系别：机械与电气工程系专业年级：指导2013年4月5日摘要模具都有两大部分组成：动模和定模<或者公模和母模>,分型面是指两者在闭和状态时能接触的部分,也是将工件或模具零件分割成模具体积块的分割面,具有更广泛的意义。分型面的设计直接影响着产品质量、模具结构和操作的难易程度,是模具设计成败的关键因素之一。通过UG软件来对零件进行分型设计,是运用UG软件的分模模块和建模模块来对零件进行整体的分析及参数设计使模具的分模达到简单快捷的目的。UG模具分型分为手动分模和自动分模,两种分模方法的运用可以大大提高分模效率。关键词：手动分模自动分模UG分型分型面..ABSTRACTMoldhastwomajorcomponents:Themovablemoldandfixedmold<ormalemoldandfemalemold>,Partingsurfacesarebothintheclosedstateofthecontactportion,Workpieceormoldpartsissplitintoasplitsurfaceofthemoldsizesblock,Hasabroadermeaning.Partingsurfacedesignhasadirectimpactonproductquality,moldstructureandoperationofthedegreeofdifficulty,Itisoneofthekeyfactorsofthesuccessorfailureofthemolddesign.UGsoftwarepartspartingdesign,PartinguseofUGsoftwaremodulesandmodelingmoduletotheoverallanalysisandparameterdesignpartsofthemoldpartingofsimpleandquickpurpose.UGmoldpartingdividedintopartingmanuallyandautomaticmode,thetwopartingtheuseofthemethodcangreatlyimprovetheefficiencyoftheparting.Keywords:Amanualmode；automaticmode；theUGtyping；partingsurface..目录前言1第一章绪论21.1UG模具分型的发展现状21.2课题研究的意义2第二章对分型面特点的研究42.1分模原理42.2分型面概念42.3分型面形状52.4分型面的选择5第三章对分型方法的研究93.1设计分型面的基本原则93.2UG中普遍通用分型方法93.2.1UGNX分模概述93.2.2自动分模方法应用于产品分型93.2.3手动分模方法应用于产品分型153.2.4关于分型面创建的其他方法203.3分型过程中的注意细节223.3.1带孔零件的分型223.3.2分型面的放大问题233.4实际应用中分型方法的选择24第四章结论25参考文献26致谢27..前言现代工业生产中,模具是重要的工艺装备之一,模具制造是一项技术性较强的工作,其加工过程集中了机械制造中先进技术的精华部分,随着塑料工业的飞速发展和通用塑料工业与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高,塑料制品的应用范围也在不断提高,这就使得一些应用软件在塑料模具的设计过程中起到了不可替代的作用。模具分型在设计过程中是重要的一步,大多数的设计软件步骤基本相同,但对于不同形状的零件可能会遇到分型失败的经历,通过本课题的研究,我们将更加全面的了解不同分型方法的特点,及适用范围,为以后的模具分型工作提供便利。第一章绪论1.1UG模具分型的发展现状注塑模具最核心的是零件的型腔和型芯。一般的,型腔是指成型注塑件的外部形状,型芯是指成型注塑件的内部形状。脱模方向即为使型腔、型芯分开的一对相反的方向。分型线是指塑件与模具相接触的边界线,它与脱模方向相关。分型面是指型腔与型芯相接触的表面,它与分型线相关,它应该包含分型线。对于模具的分型,现在普遍应用到的是使用软件进行分型,例如UG、pro/E等软件,使用软件进行分型面的设计以及进行分型,这样可以使模具达到精准性的要求,并且可以方便的进行加工。对于细化到的模具中分型的方法,现在大多数使用的是利用软件设计出分型面,以面为界分化出凸模和凹模,而分型面的设计又可以分为1、利用分型线生成分型面2、利用零件表面生成分型面3、自己绘制分型面进行分型。因模具设计自动化和智能化的需要-直到20世纪90年代,人们才开始重视对自动分模技术的研究F自动分模技术主要包括模具脱模方向自动确定、模具分型线的自动确定和模具分型面的自动生成三个方面的内容。脱模方向是分型线自动确定技术和分型面自动生成技术的基础,而分型线决定了分型面的形状及其复杂性,因而分型线自动确定是实现注塑模自动分模技术的关键。1.2课题研究的意义从公开发表文献资料来看,关于模具分型线的自动确定技术的研究都是基于特征识别及规则判别的方法。朱喜林等在Antonial等人提出的接近锥概念基础上提出用计算的方法确定脱模方向,并利用投影的方法实现分模线的确定。Tan等人提出了自动确定分型线的两种方法。一种是通过三角剖分塑件表面来生成分型线的方法。该方法首先依据脱模方向对塑件的表面进行三角剖分,并把这些三角面片分为可见面、不可见面和退化面。塑件上的可见面与不可见面的公共边构成分型线的组成边,并通过重组这些边,得到分型线。该方法由于涉及塑件体表面的三角面片划分,因此算法效率不高。另一种方法是通过对塑件模型进行切片来生成分型线。但该方法存在由于离散精度问题引起的分型线位置不准确等不足。Nee等人提出通过对塑件面进行分组并抽取最大边环来自动生成分型线的方法。该方法具有较高的效率,不足之处在于没有排除对确定分型线没有贡献的侧凹面,也没有考虑当分型线不完全由塑件边组成时的情况,并且只确定一种分型线。Weinstein等人提出了通过对塑件面进行凹凸区域划分来确定分型线位置的方法。Ravi和Srinivasan则提出了计算机辅助分型线和分型面设计的9个判据,以帮助用户确定一个合理的分型面。他们还给出了一种确定分型线的方法,即先求出塑件在与脱模方向相垂直的平面上的投影的轮廓,然后沿着脱模方向拉伸轮廓线,分型线即为拉伸体与塑件体的交线。Ganter和Tuss给出了一个计算机辅助浇注模分型线的生成算法,该方法使用用户选择的分型面截切制件,得到一种平面分型线,但该方法仅局限于平面分型线的确定。第二章对分型面特点的研究2.1分模原理分模时,推出机构通过导柱作用推动动模与定模分开,形成脱料空间,在顶杆的作用下推动塑料件脱离型芯,从脱料空间掉出。图2-1模具分型示意图2.2分型面概念所谓分型面,就是模具上用以取出塑料件和浇注系统凝料的可分离的接触面也叫合模面。分型面是决定模具结构形式的重要因素,并直接影响着塑料熔体的流动、填充性能及塑料的脱模。2.3分型面形状分型面的形状有：平直分型面、倾斜分型面、阶梯分型面、曲面分型面及瓣合分型面等,如下图中平直分型面结构简单,加工方便,经常采用。平直分型面倾斜分型面阶梯分型面曲面分型面瓣合分型面图2-3-1分型面分型面在模具中的表示方法如下：模具份开时,若分型面两边的模板均移动,用‘←∣→’表示,若一方不动用,‘∣→’表示,箭头指向移动的方向；当有多个分型面过时,应按先后次序标出A、B、C、等。2.4分型面的选择分型面的选择是一个比较复杂的问题,影响分型面的因素比较多。选择分型面一般应遵循以下原则：应使模具结构尽量简单。如避免减少侧向分型,采用异型分型面减少动、定模的修配以降低加工难度。分型面的选择应有利于脱模。应将分型面设计在制件断面轮廓最大的部位。如图2-4-1所示塑件,若分型面选在A—A几截面则能顺利分模,若选在B—B截面则不能取出塑件图2-4-1分型面应当使塑件留在动模部分,由于推出机构一般设置在动模一侧,将型芯设置在动模部分塑件冷收缩后会包裹型芯,会使塑件留在动模,有利于脱模。如图2-4-2a图b图图2-4-2当拔模斜度小或塑件比较高时,为便于脱模,可以将分型面选在塑件的中间部位如图2-4-3所示。图2-4-3应使分型面有利于保障塑件外观质量为了保证圆弧型塑件在分型时不会产生飞边而影响外观质量,所以当有圆弧型塑件有精度要求时应尽量把分型面设置在圆弧与直线面的交界处〔当圆弧弧度小于180时适用如图2-4-4所示。图2-4-4分型面的选择要保证塑件的精度要求塑件的成型后,零件的表面可能会有精度要求,对于装配、同轴度等都有要求。因此在选择分型面的时候要尽量把分型面选在没有精度要求的表面。如图2-4-5A所示,两部分齿轮分别在动模内成型,则受合模精度影响会导致齿轮的同轴度误差增加,若按B图所示则能有效的提高其同轴度。A图B图图2-4-5分型面选择要有利于零件的加工制造对于零件的分型面如果如果凹模与凸模的倾斜角度不一致,那么就比较难加工了,如图2-4-6所示,如果将倾斜面的角度设计为一致的,则加工就比较方便。合理的分型面不合理的分型面图2-4-6分型面的设计要有利于侧向抽芯塑件有侧套凹或者侧孔时,侧向滑块抽芯应设置在动模一侧,这样模具结构会简单一点。对于投影面积大而又需侧向分型抽芯时,由于侧向滑块合模时锁紧力较小,这时应将投影面积较大的分型面设置在合模方向。如下图侧向抽芯位置分型面设在合模方向图2-4-7分型面的选择应考虑排气效果分型面应尽量设置在塑料熔体充满的末端处,这样分型面就可以有效排除型腔内积聚的空气,防止塑料注塑过程中出现气泡和充塑不均匀的现象。第三章对分型方法的研究3.1设计分型面的基本原则在UG设计分型面的过程中必须遵守以下基本原则：〔1分型面必须与工件或模具体积块完全相交〔2分型面不能自身相交〔3分型面应选在塑件外形的最大轮廓处。塑件外形的最大轮廓处,也就是通过该方向的截面最大,否则塑件无法从型腔中脱出。〔4分型面的选择应有利于塑件成型后顺利脱模。通常分型面的选择应尽可能使塑件在开模后留在动模一侧,以便通过设置在动模内的推出机构将塑件推出。3.2UG中普遍通用分型方法UGNX分模概述〔1自动分模模块简介UGNX有自带的自动分模模块,称为Moldwizard,即为注塑模向导。Moldwizard是一个独立的分模模块,具有快速、准切的进行加载产品、定位坐标、自动搜索分型线及自动创建分型面的特点。另外,可以利用Moldwizard进行加载标准模架、标准件及自动生产模具装配图和BOM表,在很大程度上提高了模具设计的工作效率。〔2手动分模模块简介利用UGNX自动分模模块进行模具设计过程中将会碰到外形比较复杂的产品,那么,在自动搜索分型线和自动创建分型面的时候可能会失败,其解决办法就是手动完成。利用UGNX的建模功能配合UGNX自带的自动分模模块的个别指令,可以快速解决在自动分模过程中遇到的难题。UGNX的建模功能是所有模块的根本,它贯穿于其他模块,如特征、特征操作、曲线曲面功能。它对产品设计、模具设计,甚至加工过程也有很好的辅助功能。自动分模方法应用于产品分型〔1Moldwizard简介Moldwizard广泛应用于塑胶注塑模具设计及其他类型的模具设计。注塑模向导的高级建模工具可以创建型腔、型芯、滑块、斜顶及镶件,而且非常容易使用。同时还提供了快捷、全面相关的、3D实体的解决方案。〔2注塑模向导的启动注塑模向导的启动是独立模块,必须独立安装。在进入建模或其他模块后还必须独立启动该模块,具体启动方法如下：运行NX6.0软件选择菜单[文件]︱[打开]命令。打开所要分型的零件。在[标准]工具条中单击[应用]-[注塑莫向导]命令,弹出[注塑模向导]工具条,如图3-2-1图3-2-1〔3初始化项目项目初始化项目是使用注塑模的第一步。在初始化过程中,注塑模向导将自动产生一个模具装配结构。在[注塑模向导]工具条中单击按钮,系统弹出[初始化项目]对话框,设置材料类型和产品收缩率,点击[确定]完成操作。图3-2-2〔4加载模具坐标系定义模具坐标系在模具设计中非常重要,注塑模向导规定坐标原点在动模板与动模板的中心,Z轴指向模具的进料口,XC-YC平面定义在动模与定模的分型面上。在注塑模向导上点击按钮,弹出模具[模具CSYS]对话框。图3-2-3在弹出的对话框中按照图中操作选择,点击确定完成坐标系的加载。具体选项说明见下表。表3-2-1〔5工件设置工件是指模具中的型腔与型芯部分,也就是我们常说的镶件。在[工件]对话框中提供了标准长方体和用户自定义两种方法。在注塑模向导中点击按钮,系统弹出[工件]对话框。在[工件]对话框中,工件方法选择用"户定义的块"〔此为默认选项,点击[确定]完成操作。图3-2-4注：限制框中的尺寸为自动分模的自动分配尺寸。〔6型腔布局型腔布局功能是用来添加,移除或者重定位模具装配结构里的分型组件。在型腔布局中可以设置模腔的数量,根据具体设计工件的实际情况来设置。在[注塑模向导]中点击按钮,在弹出的对话框中选择[矩形]布局类型,在[平面布局设计]选项组下的[型腔数]文本框输入模腔数〔以两腔为例,点击[制定矢量]按钮,设置模腔分布方向。再点击[开始布局]按钮,完成型腔的布局。图3-2-5在[布局类型]对话框中分为矩形、圆形两种情况。具体类型如下图：矩形：产品排布为矩形阵列圆形：产品排布为圆形阵列线性：产品排布成一字展开表3-2-2〔7分型分型是一个基于塑胶产品模型的创建型芯型腔的过程。分型功能可以快速地执行分型操作并保持相关性。在加载工件以后,就可以使用分型功能。分型管理器将各分型子命令组成逻辑的、连续的步骤,每个步骤操作是独立的。点击图标弹出[分型管理器]对话框,如下图图3-2-6分型时可以按照分型管理器所示图标从上往下依次进行设计区域,它主要实现系统自动参考产品设计成型区域,点击[设计区域]按图示操作,完成后点击取消。→图3-2-7抽取区域与分型线,它是在创建型芯和型腔前的验证工作,确保型芯与型腔的面数之和等于曲面的总数,点击按钮,弹出[定义区域]对话框如图3-2-8aba图3-2-8点击caviyyragion选取型腔所在区域的零件表面,coreragion区域同样选取零件的表面作为型芯。如b图,选择后会形成颜色不同的两种面作为分界,在设置中吧创建区域和创建分型面打钩。点击确定创建分型面,分型面是创建修剪型芯和型腔的分型片体,分型面应做的简单、规律、光滑。点击图标,在弹出的对话框中点击创建分型面,然后选择有界平面,点击确定生成分型面图3-2-9创建型芯型腔,创建型芯型腔是分型的最终结果,是一个为型芯,一个为型腔,这是分型的最终步骤。点击图标,打开[定义型芯和型腔]对话框,在对话框中点击,单击确定按钮,生成型芯、型腔。如下图图3-2-10手动分模方法应用于产品分型UG手动分模的操作过程中,综合了建模与注塑模向导的部分功能,其分模方法简单方便,无限制性,灵活多用,下面介绍手动分模的思路。打开要分型的零件,对零件进行产品分析。利用模块中的[比例体]命令对零件进行收缩率的操作。借助分型工具中的塑模部件验证功能进行区分上下模区域设计。型腔区域的抽取利用缝合功能创建分型面。创建型芯型腔。UGNX手动分模工艺分析通过UG软件打开要进行模具分型设计的零件,通过对零件外、形状、复杂程度来判断所要选择的分模类型,我们以下图实例来介绍手动分型的方法图3-2-11圆形烟灰缸产品收缩率计算塑料产品有热胀冷缩的特性,因此在产品的设计中应当把收缩率计算在内,手动分模与自动分模的不同之处在于要单独计算收缩率。具体步骤如下：零件打开之后,选择菜单[插入]︱[偏置/缩放]︱[缩放体]命令,弹出缩放体对话框,按照图3-2-12中提示进行操作。图3-2-12收缩率的选择根据材料的不同而不同,在产品设计时,一般加工方会给出相应参数。型腔型芯区域的设计型腔型芯区域设计是在[注塑模向导]工具的基础上进行产品区域可行性分析,为进一步的进行分型面的抽取气功方便。在UG工具条中选择[开始]︱[所有应用模块]︱[注塑模向导]模块,点击[分型]按钮,在弹出的分型管理器中点击按钮,进入[MPV初始化]对话框,直接单击[确定]。弹出[塑模部件验证]对话框,再按照图3-2-13所示对话框进行操作。图3-2-13进行完零件的可行性分析之后,零件呈现出两种不同的颜色,泾渭分明。型腔区域抽取型腔区域抽取,就是通过上一步的可行性分析形成的两种不同的颜色分界,来形成类似于分型面的的片体,又来分型。选择菜单[插入]︱[关联复制]︱[抽取]命令,弹出抽取对话框,按图3-2-14所示进行选择。图3-2-14点击鼠标右键在弹出的对话框中点击图标,进入颜色过滤器对话框图3-2-15在[颜色]对话框中单击[从对象继承]按钮,点击确定,如图3-2-15。然后在点击图3-2-14中的[确定]按钮,完成型腔区域抽取,隐藏残品,如图3-2-16所示：图3-2-16创建枕位缝合前模成型面建立枕位是为了在零件圆弧部位建立拉伸的片体,以便于缝合形成一个统一的曲面,用来对零件建立分型。点击[特证]工具条,选择[拉伸]命令,点击选择图形的圆弧线段,指定方向选择X方向,依次操作完四个圆弧的枕位建立。如下图3-17图3-2-17选择菜单[插入]︱[混合体]︱[缝合]命令,在弹出的对话框中依次点击四个枕位片体和零件,完成缝合。图3-2-18创建型芯型腔手动分模的型芯型腔建立,是通过特征命令中的修剪和求差等命令来完成的。点击[特证]工具条,选择[拉伸]命令,在弹出的[拉伸]对话框中,点击图标,选择X-Y平面草绘型腔毛胚。如图3-2-19,图3-2-19退出草图,在拉伸命令框中设置拉伸深度,点击确定完成拉伸图3-2-20单击[插入]︱[修剪]︱[修剪体]命令,选择拉伸体为目标体,刀具选择缝合的片体,点击确定,完成修剪操作,创建出型腔。图3-2-21点击[特证]工具条,选择[拉伸]命令,在弹出的[拉伸]对话框中,以创建的型腔上表面为边缘线为拉伸目标,创建型芯毛胚。图3-2-22单击[插入]︱[组合体]︱[求差]命令。选取型芯毛胚为目标体,型腔为工具体,打钩,完成型腔的创建,隐藏型腔,如下图ba图b图图3-2-33关于分型面创建的其他方法关于分型面创建的其他方法,主要是在自动分型中[分型管理器]的编辑分型线和引导线设计两种方法。关于编辑分型线的分型方法打开如图3-2-6的分型管理器,点击图标,进入分型线管理器,如下图3-2-34,点击自动搜索分型线,选择顶出方向后再选中要进行自动搜索分型的零件,完成分型线的搜索图3-2-34点击创建分型面图标,在弹出的创建分型面对话框中选择创建分型面,点击有界平面,完成分型面的创建。图3-2-35通过引导线的设计完成分型面的创建引导线是指通过一些方向线的创建来引导生成片体,通过缝合形成一个完成的分型面。在搜索出分型线之后有些零件可能无法通过创建分型面来形成分型面,这就需要通过点击分型管理器中的来设置引导线图3-2-36点击创建分型面图标,在弹出的创建分型面对话框中选择创建分型面,点击拉伸,完成分型面的创建。图3-2-37通过拉伸命令补建其余部分的片体,截面选项选择片体边缘线,通过指定矢量确定拉伸方向,布尔运算选择无,体类型为片体。图3-2-38最后通过缝合命令把图3-38中片体缝合为一个整体,完成分型面的创建。图3-2-393.3分型过程中的注意细节在零件的分型过程中,除了分型面的创建之外,还应该注意带孔零件的分型,分型面的大小与零件体积的关系,缝合问题等。带孔零件的分型在分型过程中,零件的形状各种各样,对于带孔零件的分型应该谨慎,在分型过程中首先应对零件进行孔的补片,否则会引起分型的失败。孔的补片大体分为两种情况。自动孔修补和注塑模工具中的修补命令。〔1自动孔修补自动孔修补是注塑模分型管理器中的命令在自动分型过程中,打开分型管理器,点击,弹出自动孔修补管理器,如图4-1所示,图3-3-1〔2注塑模工具中的修补命令注塑模工具中的修补命令适用于自动分型和手工分型,应用范围比较广泛。在[注塑模向导]工具条中点击[注塑模工具],在弹出的工具条中选择边缘补片。图3-3-2在弹出的开始遍历对话框中,把按颜色遍历前的对勾去掉,依次点击要补片的孔边缘线,完成补片。图3-3-3分型面的放大问题分型面创建之后,对于分型的大小有一定的要求,分型面过小可能会造成片体与零件不相交的问题,为了避免这一问题的产生一般会在分型面的创建过程中适当放大分型面的面积。分型面创建过程中,如图3-3-4,选择扩大的曲面,点击确定,通过设定百分比来扩大分型面。图3-3-4〔1分型面的缝合问题在手动分型或者自动分型过程中,可能遇到一些复杂的零件,分型面的创建会比较繁琐,也可能会是多个片体的组合体,在完成分型面的创建之后,要使用缝合命令把多个片体缝合为一个整体。3.4实际应用中分型方法的选择实际应用中对于零件结构相对简单的零件,孔槽相对较少,分型线比较明显、平滑的零件比如下图所示图形应用自动分模会比较直接方便。图3-4-1而对于一些零件结构复杂,孔多,分型线不明显的零件应用自动分模比较繁琐,型芯型腔的区分,会使得工作