基于UG半自動分模方法的研究與應用

劉建元

LIU Jian-yuan

（東莞南博職業技術學院 機電工程系，東莞 523083）

基于UG半自動分模方法的研究與應用

Research and application of semi-automatic parting methods based on UG

劉建元

LIU Jian-yuan

（東莞南博職業技術學院 機電工程系，東莞 523083）

一方面UG的MoldWizard模具設計具有諸如快速制作分型面等眾多優秀功能，另一方面UG的MoldWizard參數化模具裝配設計在零件的操作與管理、圖層的應用、零件相互間的布爾運算、UG實體功能的應用等方面都受到一定限制；而半自動分模技術一方面能充分利用MoldWizard的優秀功能，另一方面還能避免由于參數化設計帶來的上述限制，在零件操作與管理、圖層管理、布爾運算、實體功能應用等方面都十分簡單快捷，被多數企業的生產實踐證明是一種快捷、高效、實用的分模及模具設計技術。

圖層管理；布爾運算；分型面；抽取區域；型腔；型芯；3D排位設計

0 引言

MoldWizard是UG的一個專用模具設計模塊，專門用于注塑模具的設計，但不是所有設計人員都知到在手工分模時也可以用到全自動分模的相關功能，這種技術就是UG的半自動分模技術，采用此技術可大大提高模具型腔、型芯及模具相關零件的設計速度。

筆者歷經多年實踐，發現大部份的中小企業包括合資企業采用半自動分模方法，本文將就企業實用的UG半自動分模技術進行闡述，可資同行借鑒。

1 UG半自動分模的基本原理

圖1 半自動分?；驹韴D

1）布爾減法運算（造穴） 圖1(a)中著色的表示放縮水后的產品，透明的方塊表示將要用于拆分前后（公母）模仁的體積塊，用透明的方塊減去縮水后的產品即完成造穴工作。完成造穴后的體積塊如圖1(b)所示，其內部的空腔體積的大小剛剛可以放下經縮水后的那個塑料產品。

2）用分型面將步驟1）中所作出的帶穴的體積塊分割開成如圖1(e)所示的前后模仁。

2 UG半自動分模的基本流程

以充電器為例論述這種方法分模的基本流程（假定產品無幾何問題，已可以進入分模狀態，產品的IGES的修補、撥模檢測、產品結構設計的合理性檢查等本文不論述）。

2.1 打開產品

半自動分模無需加載（Load Product）產品并進行模具項目初如化，因此不會產生全自動分模時復雜的項目組成員，這樣也便于模具設計時眾多模具零件的操作與管理。

2.2 產品的分中定位

主要是為了確定模具中心，為后續的排位設計、電極制作及鑲件設計等工作設定一個統一的中心，如圖2(a)所示就是完成分中定位的產品。

2.3 設置產品收縮率

半自動分模運用UG的變換功能設置產品的收縮率。按快捷鍵Ctrl+T選擇產品并在Tranformations頁簽中按下SCAL按鈕輸入相應的收縮率(1+Sca%)既可完成操作。

2.4 修補

針對具體的產品在修補過程中可能遇到如下3類問題：

1）簡單的破孔可直接用Mold Wizard的修補命令進行修補，如片體修補（Surface patch），邊緣修補等（Edge patch），如圖2(b)所示。

2）如果應用Mold Wizard曲面功能尚不能完成修補的部位可嘗試用Mold Wizard的實體修補功能（Solid patch），實體修補的關鍵是要對實體進行科學合理修剪及布爾運算，在圖2(b)中大圓孔就是采用實體修補功能修補的，當應用實體修補指令時UG會自動將修補上去的那部份體積放入25層，分完模后要把這25層所有的實體視具體情況補加在公模仁或母模仁上。

圖2 定位分中、修補、查找分模線

3）在半自動分模中還可用UG的其它曲面設計功能參與分型面的制作與設計，直紋面、網格面等曲面功能也常用于分型面的制作。曲面的光順是關鍵，要使曲面做得光順可以通過適當增中或減少曲面的邊來重構曲面，還可以通過Though curve mesh設置邊界相切連續選項，還可以在構造曲面后選擇match edge選項，使兩個曲面的邊界相匹配，從而使曲面連接時設置為曲率連續。

2.5 搜索分模線

1）產品最大棱邊特別清晰或分模線較簡單，可直接用自動搜索功能查找出分模線。2）分模線走勢混亂或有多種走向可能的情形用搜索環（半自動搜索功能）。3）若分模線從產品的一個面或多個面的內部經過，這時就需采用Face Split功能按陰影分割（Split by Isocline）將這些面沿開模方向的最大輪廓處分割開，這樣在搜索分模線時分模線才能從面的這些被分開處經過。

值得注意的是搜索分模線前最好先完成所有修補，以便得到一條完整封閉的分模線。

2.6 編輯分模線

1）分模線在同一平面內，這種情況UG可以快速從u、v兩個方向延伸作出分型面，這種情況不用對分模線作任何處理。2）分模線在同一曲面內也與上述情況類似，用擴大面即可作出分型面。3）分模線不在同一平面內或曲面內 這種情況下通常是分別考察位于前、后、左、右段及過渡段的分模線線段，凡在同一平面連續段可以分為一段（無論歷經幾次拐角），作分模面這段就用有界平面來作。拐角處通常劃為過渡段，搜索分模線及編輯分模線的結果如圖2(c)所示。

2.7 分型面的制作

在半自動分模中，主要還是同全自動分模方式一樣應用MoldWizard的分型面創建功能來制作分型面。

1）在半自動分模過程中當分模線搜索編輯完成后，可利用創建分型面（Create Parting Surrfaces）功能依據分型線產生分型面。

（1）拉伸（Extrude）功能，當分模線上的某段朝向同一個方向時可用此功能拉抻形成分型面，拉抻的方向為+X、-X或+Y、-Y，用拉抻創建的分型面所圖3(a)所示。（2）有界平面（Bodnded plane）對于在同一平面內的一段分模線，用此功能可圍繞分模線產生一個沿u、v兩個方向拓展的分型面，產生的分型面用兩拓展邊緣及分型線進行修剪，選擇正確的保留側既可，此功能集有界面、延伸、修剪于一體，在一個步驟內可完成多個操作，用有界平面創建的分型面所圖3(b)所示。

2）當利用MoldWizard的分型面創建功能還不能完成所有的分型面時，也可用UG的其它創建曲面的功能創建分型面，凡不是用MoldWizard創建的分型面可用添加現有的面功能（Existing Surfaces）將這些面變為MoldWizard能識別的面。

3）分型面的合并，可以利用分型面功能的Join Surfaces功能及UG的曲面合并（Sew）功能進行合并，分型面合并后的效果圖如3(c)所示。

圖3 分型面的創建及合并

2.8 抽取區域

抽取區域的目地是抽取出產品上未復制的內外表面；產品的內表面及外表面各抽取一份并分別放入27層及28層；由于用MoldWizar修補功能所作的曲面也會在27層及28各放一份。這樣經過邊界抽取后在27層及28層就分別有一份完整統一的表面。如圖4(b)所示是表示放入27層的型芯一側完整的表面，如圖4(a)所示是表示放入28層的型腔一側完整的表面，兩圖層的表面與用分模線作出的分型面縫合后都可以用于分模，但常用位于28層的型腔一側的表面作為分型面來分模。對于表面眾多的復雜產品的分模，應用曲面區域抽取功能也不需人工復制產品的表面，從而大大提高了分模的速度，縮短模具的制造周期。

2.9 合并抽取出的母模一側的面(即28層的表面)

1）一種方法是利用MoldWizard的創建型腔及型芯功能自動合并28層及27層的面，通常只合并28層（即型腔一側的表面），這樣可以得到一個完整且縫合好的型腔一側的表面，如圖4(a)所示；同理也可以合并27層（即型芯一側的表面），這樣可以得到一個完整且合并好的公模一側的表面。

2）也可以用UG的曲面合并（Sew）功能人工將28層及27層的表面縫合好，縫合前注意28層或27層只能同時打開其中一個圖層。

圖4 抽取區域、型腔及型芯表面

3）分型面的檢測：從主菜單（Analysis）—（Examine Geometry）—（Sheet Bondaries）檢查縫合后的曲面是否邊界數為1；如果邊界數為1，說明在公差范圍內曲面沒有破孔，這樣的曲面一般都能成功的分出公母模仁。

2.10 制作拆分公母模仁所需的體積塊

可用草繪拉抻功能制作體積塊；也可用模具工具中（Creare Box）功能產生體積塊；還可通過偏移及分割等功能將體積塊修改至要求的厚度及大小并保證這些數值取整數。

2.11 分模

按上述1所述的分模原理用2.10步所作出體積塊與2.3步設置收縮率后的產品進行布爾減運算，完成造穴工作；再用2.9步所作的分型面將帶有穴的體積塊“砍開”即可得到前后模仁，將前后模仁分別放入不同圖層，分模后一模一腔的效果圖如圖5(a)所示。

3 基于UG半自動分模流程的3D模具排位設計

3.1 一模出多件相同塑件

只需在分完模后甚至是在做完抽芯后用UG的旋轉和平移變換功能復制幾份即可，可按要求的擺放方位關系及位置關系快速完成模仁等模具零件的3D排位設計。

3.2 一模出多件不同塑件

可將不同的塑件的公母模仁分別拆分出來并存盤，打開其中一個文件，導入另一個塑件的分模文件。通過變換功能將兩個甚至多個塑件的公母模仁正確的拼在一起，再把所有的公模仁布爾加在一起、母模仁布爾加在一起，即可完成一模出多個不同塑件的分模及排位問題，這是非常簡單有效的方法，排位3D效果圖如圖5(b)所示。

圖5 模具型腔、型芯及排位之3D效果圖

4 半自動分模的優點

全自動分模時，要通過產品項目的初如化這一步，經初始化后會生成關于模具龐大的項目裝配組成員，如在COOL節點下放置冷卻系統；FILL節點放置澆口、流道的文件；MISC節點下放置通用標準件；LAYOUT用手安排產品節點prod的位置分布等等。由于這些項目組成員多，也給操作和管理帶來了諸多不便。

1）全自動分模圖層管理難度大，零件不是被人為操作放在某一層，圖層的打開與關閉也不完全被人為控制，這在一定程度上影響了效率；而半自動分模則在分模及模具設計時圖層的管理與應用簡捷明了。

2）針對某一模具零件的操作變得困難，在全自動裝配模式下，只有設置為工作部件的零件才能被操作，因而要操作或要修改某個零件時比較費力。

3）模具設計時需頻繁用到UG的實體功能及大量的布爾運算，而全自動分模時實體運算及模具零件間的布爾運算變得不方便；而半自動分模時每一個零件在任何時候都是可以操作的，凡是存在公共體積的零件間可隨意發生布爾運算（無需用到wave幾何鏈接器)，多樣化的的實體功能及布爾運算功能也極大的方便了模具零件的修改。

5 結論

UG半自動分模方法由于其易學、易用、好用、符合人們的思維習慣，在珠三角地區被廣泛使用；半自動分模方法是與全自動分模方法并行不悖的分模方法，半自動分模方法以其無比的靈活性可將UG的實體功能發應用到極致，因此適用于從簡單到復雜塑料產品的分模，特別當產品無需變更時這種方法不僅能快速作出模具的公母模仁，還能快速完成模具的其它零件的形狀及裝配，可切實加快中小企業模具設計與制造周期，這種方法值得在中小企業推廣與應用。

[1] Unibraphics Solutions Lnc.UG注塑模具設計培訓教程[M].清華大學出版社,2003.

[2] 周傳宏.UG NX4.0注塑模設計實例—從入門到精通[M].化學工業出版社,2007.

[3] 謝英星.基于UG的分模方法的研究與應用[J].制造業信息化,2008(10).

[4] 王利民.基于UG的注塑模三維分模設計[J].裝備制造技術,2009(10).

TP391

A

1009-0134(2010)12(上)-0016-03

10.3969/j.issn.1009-0134.2010.12(上).52

2010-09-17

劉建元（1974 -），男，高級工程師，研究方向為計算機輔助設計與制造。