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摘要：
隨著消費觀念的轉變，新產品上市的周期也逐步縮短，模具設計已成為新產品開發的重要環節。文中利用ugnx8.0的注塑模向導，對手機后蓋進行模具設計，目的是探究利用UGNX8.0進行模具設計的流程，為新產品研發提供一條從計算機三維造型到模具快速設計的新思路，以達到縮短新產品的研發周期和降低模具研發成本的目的。
關鍵詞：
UGNX8.0；模具設計；注塑模向導
0引言
在現代制造技術飛速發展的時代，模具已成為生產各類工業產品十分重要的裝備之一。消費觀念的轉變，產品更新換代速度的加快，對模具設計提出了更高效、更標準化的要求。利用CAD/CAM/CAE技術可將模具設計和分析三維化、直觀化，減少模具設計的失誤，顯著提高模具設計效率與產品質量，縮短新產品的研發周期，這已成為現代模具技術發展的趨勢之一。UG具有強大的模具設計功能，近年來幾乎是CAD/CAM/CAE領域的標桿，得到了許多企業和設計單位的認可及廣泛應用，是一個十分有效提高產品研發效率和競爭力的三維設計軟件。UGNX8.0與之前版本相比提高了設計人員的易用性，在數字化模擬、系統工程、模具設計等方面均有所創新，使軟件操作更便利、快捷、精準。下面提供利用UGNX8.0進行手機后蓋模具設計的一般流程和操作方法以供參考。
1創建型腔和型芯
1）初始化項目。通過“注塑模向導”工具條的“初始化項目”操作把產品模型導入模具模塊之中，這是基礎性的一個環節，操作的恰當與否會對后續的設計工作產生影響。主要的操作包括：加載產品模型、定義模具坐標、設置收縮率、創建模具工件、型腔布局等。2）模型的修補。很多產品模型并不是一個完整的、連續的實體，為了順利分型，在分型前需對產品模型上的已有破孔和凹槽進行修補，以便于后續確定型芯、型腔區域。這一步驟可通過UGNX8.0的“注塑模工具”工具條完成。實體修補工具包含創建方塊、分割實體、實體補片等命令。片體修補工具主要包含邊緣修補、擴大曲面補片等命令。該工具條的功能較多，修補的方式多樣，可根據實際的產品模型靈活選擇，以提高模具設計效率。3）模具分型。主要的操作包括：模型分析、創建分型線和分型面、提取分型區域、完成型腔和型芯創建等步驟，這些步驟可通過“模具分型工具”工具條及“分型導航器”窗口命令實現，如區域分析、設計分型面、定義型芯和型腔等功能。在進行分型面設計時，需考慮分型面位置和形狀的合理性，盡可能設計得簡單以降低模具設計和制造的成本，同時也要考慮到后續的模型布局、澆注和冷卻系統布置等方面的影響因素。本文所加載的手機后蓋為利用UGNX8.0的建模模塊創建的三維模型，其整體設計尺寸為121mm×60mm×8mm。手機后蓋模型表面存在破孔、倒扣特征，為了保證順利分型，在設計時要包含滑塊和斜銷的設計。初始化項目后，設定收縮率為1.006，坐標系的原點為產品的中心。工件的截面可進入草圖環境中進行繪制，尺寸為162mm×105mm×50mm。型腔布局采用一模兩件的形式，單擊“型腔布局”按鈕，選擇平衡布局，型腔數為2，縫隙距離為0，腔體R=5，type=2，布局時要考慮斜銷和滑塊的滑出方向，要確?；瑝K和斜銷能順利滑出。通過“區域分析”計算設計區域后，將交叉豎直面和未知面域指派到型腔區域之中，開模方向沿ZC軸的正方向。在模具分型前，要對模型上的破孔進行修補，使型芯、型腔能夠分離，分型線位于截面最大處，即手機后蓋的下部邊緣。創建分型面后，單擊“定義型腔和型芯”按鈕，系統將自動生成型腔和型芯。斜銷的數量為4個，位于手機后蓋的倒扣位置，滑塊數量為2個，位于手機后蓋的耳機孔和開關孔位置。斜銷和滑塊均是通過拉伸命令創建，然后依次與型芯和型腔求交、求差后得到。
2加載標準件
主要包含加載模架、加載其它標準件以及加載斜頂和滑塊機構。模架、定位圈、澆口套、頂桿等部件設計時要考慮模具的生產效率和互換性。在設計時為了減少設計和制造的工作量，降低成本，通常選用專業廠家供應的模架和標準件。MoldWizard（注塑模向導）是作為模具設計的應用模塊集成于UGNX8.0之中的，其模架庫中包含了DME（美國的標準）、HASCO（歐洲的標準）、FUTABA（日本供應商）和LKM（國產龍記）等廠家的標準模架系列。用戶可直接添加或適當修改軟件所提供的模架和標準件，減免了大量重復性的一般設計工序，簡化模具設計環節，從而使設計者將更多的精力投入到改良模具設計、提高產品表面質量等核心設計環節之中。在模架設計環節，單擊“模架庫”按鈕，選擇“FUTABA_S”選項，因為單個工件的尺寸為162mm×105mm×50mm，所以在類型下拉列表中選擇“SA”選項，型號為2935，并設定AP_h=50，BP_h=35，CP_h=80，U_h=20，完成模架的加載。由于有滑塊和斜銷，需添加滑塊組件、滑塊釘和斜頂組件，均可通過“滑塊和浮升銷庫”按鈕加載?；瑝K選擇的是SingleCam-pinSlide選項，滑塊釘選擇的是SHCS[Manual]，斜頂組件選擇的是DowelLifter選項。在設定尺寸參數時，可根據彈出的組件尺寸示意圖修改相應的尺寸參數，具體的值要考慮滑塊和斜銷的尺寸、放置位置等因素。彈簧和頂桿均可通過“標準部件庫”命令加載。頂桿采用6條頂桿均勻分布在型芯周邊，在Ejection選項中選擇EjectionPin[Straight]，CATALOG_DIA選擇4選項，HEAD_TYPE選擇3選項，CATALOG_LENGTH的值為140，定義位置后通過“修邊模具組件”修剪掉超出型芯的部分。彈簧在Springs選項中選擇Spring[M-FSB]，DIAMETER的值為32.5，CATALOG_LENGTH的值為50，并選擇推桿固定板為放置面，4個復位桿的圓心為彈簧放置中心。
3創建澆注系統
和冷卻系統澆注系統設計一般包括：主流道設計、分流道設計、冷料穴設計和澆口設計。而這些設計均可通過“注塑模向導”工具條中的流道、澆口庫命令實現。冷卻系統設計的好壞會直接影響產品的質量和生產效率，在UGNX8.0中創建冷卻系統可通過模具冷卻工具實現，并可利用“冷卻標準部件庫”快速創建和設計冷卻通道、水塞、水嘴等部件。在澆注系統設計中，要依次加載定位圈、澆口套、流道、澆口和拉料桿。定位圈的加載是在“標準部件庫”中LocatingRingInterchangeable選項下選擇LocatingRing，其中BOTTOM_C_BORE_DIA為50，SHCS_LENGTH的值為18。澆口套的加載也是在“標準部件庫”中選擇SprueBushing選項，CATALOG_LENGTH的值為75。流道通過“流道”命令創建，流道的長度與流向先通過草圖繪制截面完成，流道的截面為圓形，直徑為8mm。澆口通過“澆口庫”加載，截面為矩形，尺寸為：5.2mm×0.5mm×5.5mm。拉料桿通過“標準部件庫”中Ejection選項下選擇EjectionPin[Straight]加載，CATALOG_DIA選擇6選項，CATALOG_LENGTH的值為125，并通過拉伸命令求差修整拉料桿。在冷卻系統設計中，通過模具冷卻工具中的“冷卻標準件庫”依次創建冷卻通道、密封圈、水塞和水嘴。位于型芯處左側5條冷卻通道的創建，首先在“冷卻標準件庫”中依次選擇COOLING、COOLINGHOLE選項。在詳細信息區域PIPE_THREAD中選擇M8，HOLE_1_DEPTH和HOLE_2_DEPTH的參數值設定相同，5條冷卻通道的值分別為65、25、95、150、105，5條通道首尾要依次交疊確保水路通暢。然后確定冷卻通道的放置位置，在型芯創建冷卻通道時要精確設計通道的路徑，冷卻通道放置平面位于型芯的中間平面上，注意不要與型芯上的斜頂組件腔體重疊。最后通過組件的“鏡像裝配”命令，以XC-ZC平面為鏡像平面完成右側5條冷卻通道的創建。密封圈通過O-RING選項加載，GROOVE_ID的值為8，位置放置在動模板和型芯冷卻通道的相交處。水塞通過DIVERTER選項加載，定義屬性時SUPPLIER選DMS，FITTING_DIA的值為6，ENGAGE的值為20，放置位置與冷卻通道的位置有關。因為有一側的冷卻通道是通過鏡像得到的，所以在一側創建密封圈和水塞，系統會自動在鏡像得到的冷卻通道上創建相同的密封圈和水塞。水嘴通過CONNECTORPLUG命令加載，定義屬性時SUPPLIER選HASCO選項，PIPE_THREAD選M8，位置通過選取動模板上的冷卻通道確定。型腔側的冷卻系統同樣通過組件的“鏡像裝配”命令創建，鏡像平面為以XC-YC平面為基準向上平移5mm的平面。最終將文件全部保存，完成整個手機后蓋模具的設計，最終模具三維模型。
4結語
本文中的手機后蓋三維模型及其模具設計均通過UGNX8.0完成創建，與傳統的二維設計方式相比，利用UGNX8.0完成產品和模具設計有如下優勢：順應“三維設計”主流，使設計過程更直觀；UGNX8.0的“注塑模向導”模塊的工具條命令分類明確、操作步驟規劃合理，很大程度上減少了設計過程中的出錯和遺漏。因此，利用UGNX8.0進行模具設計是提高模具設計效率和模具質量的有效途徑之一。
作者：梁莉 黃春燕 單位：廣西大學行健文理學院
［參考文獻］
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