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UG注射模設(shè)計(jì)系統(tǒng)在模具設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用研究論文
1 UG注射模設(shè)計(jì)系統(tǒng)概述
傳統(tǒng)的注射模具設(shè)計(jì)常存在分模面設(shè)計(jì)不合理、澆灌口位置不當(dāng)、注塑壓力以及注塑溫度的選擇不合理等問題，造成模具的填充效果不佳，模具產(chǎn)品出現(xiàn)翹曲變形或者密度不均等現(xiàn)象，這大大影響了模具制造的質(zhì)量和成本。因此，隨著科學(xué)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)漸漸應(yīng)用到注射模具設(shè)計(jì)中來，UG注射模具設(shè)計(jì)系統(tǒng)就是基于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的一種模具設(shè)計(jì)方式，通過UG軟件來完成模具形狀、尺寸的設(shè)計(jì)，進(jìn)而通過計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)完成模具注塑過程。具體來說，UG注射模設(shè)計(jì)系統(tǒng)就是通過UG軟件中的注射模向?qū)?Mold Wizard)對(duì)設(shè)計(jì)模具的型芯、型腔、滑塊、推桿以及嵌件等提供一定的建模工具，從而加快模具設(shè)計(jì)的便捷性和迅速性，提高模具設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確度。在整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，實(shí)現(xiàn)了模具設(shè)計(jì)和制作的無紙化，縮短了模具產(chǎn)品生產(chǎn)的周期。
2 注塑模具CAD系統(tǒng)概述
注塑模具CAD技術(shù)是一種將模具制造轉(zhuǎn)向高自動(dòng)化的人工智能化的一種技術(shù)，具有以下一些特點(diǎn)：(1)生產(chǎn)效率高。注塑模具CAD技術(shù)中的注塑成型方法能夠?qū)⒁恍┬螤钶^復(fù)雜的塑料產(chǎn)品一次成型，并且這種方式生產(chǎn)的塑料產(chǎn)品在目前塑料產(chǎn)品中所占的比例是比較大的;(2)可以批量生產(chǎn)。利用注塑模具CAD技術(shù)能夠迅速將塑料的形狀進(jìn)行復(fù)制，并且快速成型，能夠克服注塑模具外部約束多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且多變、試探性和經(jīng)驗(yàn)性較強(qiáng)的特點(diǎn)，進(jìn)而批量生產(chǎn)大量的塑料產(chǎn)品;(3)操作性強(qiáng)。注塑模具CAD技術(shù)系統(tǒng)的功能是比較豐富的，在注塑模具的流程中涉及到多個(gè)層面，因此也比較復(fù)雜，另外其交互性比較強(qiáng)，因此需要操作人員掌握豐富的軟件知識(shí)和廣泛拓寬計(jì)算機(jī)知識(shí)領(lǐng)域，從而才能做出正確的操作決策。注塑模具CAD系統(tǒng)一般包括五個(gè)部分，如產(chǎn)品造型或產(chǎn)品圖輸入部分、模具總體設(shè)計(jì)方案確定部分、模具詳細(xì)設(shè)計(jì)部分(包括結(jié)構(gòu)和零件的設(shè)計(jì))、模具模擬過程部分(包括強(qiáng)度分析、流動(dòng)分析以及冷卻分析的模擬)以及CAM系統(tǒng)的接口部分等，這些部分一般是相互獨(dú)立并相互聯(lián)系的，在注塑模具功能的發(fā)揮中起到至關(guān)重要的作用。注塑模具CAD技術(shù)的廣泛應(yīng)用給傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)和制造提供了一個(gè)更為先進(jìn)快捷的方式，在模具的質(zhì)量和制模的周期上都有了很大的改善。另外通過該項(xiàng)技術(shù)還能夠大幅度降低制模的成本，提高企業(yè)的管理水平，同時(shí)還讓設(shè)計(jì)人員的主觀能動(dòng)性得到充分的發(fā)揮。
3 UG中模具設(shè)計(jì)中Mold Wizard模塊分析
由上述的描述可以知道，UG注射模具設(shè)計(jì)技術(shù)主要是通過UG軟件中的Mold Wizard模塊對(duì)將要制作的模具進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的開發(fā)，然后得到設(shè)計(jì)圖形。在UG軟件中，Mold Wizard模塊能夠根據(jù)用戶企業(yè)的需求建立出與需求產(chǎn)品參數(shù)相關(guān)的三維模具，這些建立出來的模具是可以用來直接加工的。另外Mold Wizard模塊能夠?qū)δK進(jìn)行自動(dòng)分模，也就是說，通過其能夠自動(dòng)搜索模具的分型線，并且自動(dòng)生成分型面和提取公母模面，從而生成磨具的型芯與型腔。在這個(gè)過程中大大簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)程序，并且具有很強(qiáng)的邏輯性。另外，Mold Wizard模塊能夠定義標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)系統(tǒng)，能夠?qū)⒅庇^的圖形直間調(diào)入到設(shè)計(jì)的模具中去，并且可以很方便地在上面進(jìn)行修改。該標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)是一個(gè)龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)，既能將數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的圖形數(shù)據(jù)調(diào)出利用還能往數(shù)據(jù)庫(kù)中添加新的標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)據(jù)，用戶可以根據(jù)結(jié)構(gòu)來自行對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行定義。
4 UG注射模在模具設(shè)計(jì)和制造中的應(yīng)用
對(duì)于UG注射模在模具設(shè)計(jì)和制造中的應(yīng)用，以下以游戲機(jī)手柄上蓋的注射模具來進(jìn)行分析。
進(jìn)行UG軟件的Mold Wizard模具設(shè)計(jì)時(shí)，主要有以下流程：
4.1 產(chǎn)品的模型結(jié)構(gòu)分析
在進(jìn)行模具的設(shè)計(jì)時(shí)，首先需要對(duì)所期望的產(chǎn)品的模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，本文以游戲手柄為例，對(duì)游戲手柄的材料、外形等進(jìn)行分析，判斷其結(jié)構(gòu)類型。
4.2 產(chǎn)品的加載和項(xiàng)目的初始化
根據(jù)上述對(duì)所期望產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行分析之后，就需要選擇材料的種類，并對(duì)產(chǎn)品和項(xiàng)目的路徑、名稱以及單位進(jìn)行設(shè)置，這就是產(chǎn)品的加載和項(xiàng)目的初始化過程。在這個(gè)過程中，材料的選擇一般基于UG軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，或者直接編輯新增，然后完成模具的整個(gè)資料，形成一個(gè)加載項(xiàng)。
4.3 模具坐標(biāo)系和收縮率的定義
通過上述將游戲手柄的材料信息進(jìn)行設(shè)置處理后，就需要在軟件中將該種模具的坐標(biāo)系和收縮率進(jìn)行定義。此坐標(biāo)系屬于三維坐標(biāo)系，在坐標(biāo)系中模具要處于零件分型面的中心線上，Z軸需要代表產(chǎn)品的頂出方向，這樣才能保證Mold Wizard系統(tǒng)只能進(jìn)行操作。收縮率則是根據(jù)游戲手柄材料的種類來確定。
4.4 成形工件的確定
在本例中，游戲手柄的總體形狀為長(zhǎng)方形，且有一定的弧度，因此，在形成模具時(shí)，需要在動(dòng)態(tài)固定的模具中安裝型芯和型腔，型芯和型腔是通過機(jī)床加工而來的，然后利用成形工具來定義模具的大小。
4.5 模腔的布局
通過成形工具的確定后，就要對(duì)模腔的布局進(jìn)行確定，一般是根據(jù)產(chǎn)品的需求量來決定，若需要大量生產(chǎn)，則可以將模腔布局為一模多腔，這樣就能充分利用材料，提高生產(chǎn)效率。
4.6 分型
模具設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)就是分型面的建立，其目的就是讓工件的分型面對(duì)工件進(jìn)行分割，從而形成各個(gè)模具腔體的體積塊。因此分型的過程主要包括：創(chuàng)建分型線、創(chuàng)建分型面以及創(chuàng)建型芯和型腔。
4.7 模架的調(diào)用
等模具的大致零件部位確立后，就需要借助模架來確立整個(gè)模型。一般來說，模架的調(diào)用來自于UG軟件系統(tǒng)本身存儲(chǔ)的模架庫(kù)，當(dāng)然也可以借助其他軟件自行建立模架庫(kù)。本例中的游戲手柄則需要通過KBE知識(shí)工程來建立一個(gè)特定模架，加入到模架庫(kù)之后，再進(jìn)行調(diào)用。
4.8 成形
該過程主要包括模具零件的標(biāo)準(zhǔn)零件，如主流道、推桿、固定環(huán)以及澆口等，進(jìn)而進(jìn)行模具澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。澆注后，需要對(duì)成型的模具進(jìn)行冷卻，因此UG軟件系統(tǒng)還需要設(shè)計(jì)出該種模具的冷卻系統(tǒng)，設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括冷卻時(shí)間、冷卻材料、冷卻工藝等。最后就是模具的裝配過程，根據(jù)模具的三維圖進(jìn)行各設(shè)計(jì)木塊的安裝。
5 結(jié)語
UG注射模設(shè)計(jì)系統(tǒng)的應(yīng)用是模具設(shè)計(jì)與制造的全新發(fā)展，UG軟件提出的設(shè)計(jì)理念包含設(shè)計(jì)、制造、裝配以及生產(chǎn)管理等多個(gè)層面，讓塑料模具的設(shè)計(jì)與制造過程更加一體化。UG軟件中的Mold Wizard模塊，更是將模具設(shè)計(jì)與制作推向更加簡(jiǎn)易化、自動(dòng)化、高效率化、智能化方向發(fā)展，大大節(jié)約了人力和物力成本，為模具的開發(fā)提供了更加強(qiáng)有力的工具支撐。
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