車載箱參數化設計

摘 要:針對國外自行車上的可快速裝卡的車載箱進行產品造型及模具設計。為了達到模具設計方便快捷的目的，采用了UG軟件的參數化設計功能。在做產品造型及其模具設計時，所有設計參數都保存在數據庫中，并且全部的尺寸數據之間利用表達式建立起聯系。當某一尺寸改變后，產品模型的整體尺寸會隨之改變，即可實現參數化驅動。最后應用Mold wizard模塊完成對產品的模具設計。實踐證明，采用參數化的設計方法，可以減少系列產品造型及其模具的重復設計，大大提高設計速度和工作效率。

關鍵詞:UG; 參數化; 注塑模; 車載箱

中圖分類號:TG76;TP391 文獻標識碼:B

文章編號:1004-373X(2010)12-0053-02

Parametrization Design of Bicycle-bone Case

XIE Fang1， JIA Yi-chao2， LIU Xing-gang1

(1.Zhangjiakou Vocational and Technical College， Zhangjiakou 075000， China;

2.School of Material Science and Technology， Hebei University of Technology， Tianjin 300130， China)

Abstract:According to the bicycle-bone cases that can be quickly installed on the bicycles made in other countries， the product shaping and mold design are performed with the function of the parametrization design of UG. All the design parameters of the product are stored in the database， and the relations of all size data are set up with the expresions when the product shaping and mold design are carried out. As any dimension is changed， the overall size of the product model is variated with the change and the parametrization drive is realized. The mold design was implemented with UG Mold Wizard module. The practical design proves that the parameterization design is helpful for the improvement of design speed and work efficiency.

Keywords: UG; parametrization; injection mould; bicycle-bone case

0 引 言

模具工業已成為國際經濟的重要基礎工業，地位無可替代。隨著我國逐步成為全球制造業的基地，模具行業得到了迅速的發展[1]。在如此激烈的競爭中，如何縮短制造周期、提高模具質量、降低模具成本，成為了模具企業的一項挑戰。隨著模具CAD/CAM技術的不斷發展，掌握CAD/CAM 軟件的使用，并用于模具的數字化設計與制造是其中的關鍵。為提高產品設計的開發效率，零件參數化設計方法被越來越多的設計人員掌握與使用，與其他設計方法相比，參數驅動方法具有簡單、方便和易開發使用等特點，同時CAD技術的發展也為參數化設計提供了有力的方法和工具[2-5]。

1 產品介紹

該產品主要在國外自行車上使用，其特點是能夠通過專用卡具與自行車迅速裝卡。產品特設提手功能，方便攜帶，合葉蓋設計，方便整理。車載箱在使用中需要有一定得強度和硬度要求，選用了ABS塑料。其成型性能好、流動性好、成型收縮率小，在模具中凝固也較快，模塑周期短;但吸水性大，成型前必須使原材料充分干燥[6]。

利用UG軟件對形狀相似的產品進行模具設計時，產品及模具的所有尺寸都存在數據庫中，生產需要某種規格的產品時，只需要修改三維模型的某一尺寸改變后，相應的三維模型、二維工程圖、組建及模具等都隨尺寸發生了改變，實現了參數化驅動[7-8]。

2 車載箱參數化建模

所謂參數化，是指對零件的各種特征施加各種約束形式，各個特征的幾何形狀與尺寸大小用變量參數的方式來表示。參數化設計的主要特點是:基于特征、全尺寸約束、全數據相關、尺寸驅動設計修改。

參數化建模有以下3種方法:一種是在建模時，模型的幾何尺寸由其中某個尺寸值決定，適合于形狀規則、截面簡單的零件;另一種是先繪制模型草圖，將模型中的幾何尺寸改為取某個尺寸值，適用于截面復雜的零件;第三種是基于裝配的參數化設計建模方式是將裝配關系引入參數化設計中，可以解決復雜模型某個部分無法定位的難題，同時可以進行部件的整體參數化設計[3，9-10]。參數化建模的首要步驟是對產品進行形體分析，從而確定設計變量和建模策略，然后進行參數化建模以及參數提取，最后進行模型的驗證[3]。如圖1(a)所示，該產品設計時，為滿足外觀要求，其長寬高尺寸比采用黃金分割比例，比例系數取0.618。黃金比具有嚴格的比例性、藝術性、和諧性，蘊藏著豐富的美學價值。根據車載箱的用途還可以設計成其他樣式，如圖1(b)這款車載箱可作為裝載寵物的工具。

圖1 車載箱模型

利用UG中的參數化功能，可以實現尺寸驅動。對于車載箱的箱體部分，如圖2所示，圈內的結構是與自行車快速卡具連接部分的尺寸為固定值，其余箱體外形尺寸在建模后，在UG的表達式窗口中將其數值修改為公式，來完成尺寸驅動的參數化設計，還需要將零件各個尺寸的名稱改變一下并統一管理，以便在實現參數化驅動，改變某一尺寸時，能夠及時找到相應的變量名稱，圖3列出了箱體主要參數的表達式關系。產品造型完成后生成一份產品數據的Excel表格。設計者可以在表達式窗口中或Excel工作表中修改箱體長度(length)的值產生所需尺寸規格的產品模型。

圖2 車載箱箱體三維造型

使用同樣的方法創建箱蓋和提手的三維造型，每個三維模型都附帶一個參數表達式的Excel表格，用戶可將產品的各部分表達式數據統一管理起來，通過改變或添加參數表達式就可以方便地改變已存在產品的形狀或生成不同規格的零件，不再需要重新建模。將上面3個部件導入UG中，并選擇合適的裝配關系完成產品的裝配。產品造型的系列化效果如圖4所示。

圖3 車載箱箱體尺寸的表達式

圖4 系列產品示意圖

3 模具設計流程

利用UG MoldWizard進行模具設計的流程如下: 加載產品和項目初始化;定義模具坐標系統和材料收縮率;定義分型線和創建分型面;創建型心、型腔、頂出系統、澆注系統、冷卻系統和排溢系統;加入模架和標準件，最終設計結果如圖5所示。

圖5 模具裝配圖

4 結 語

利用UG軟件對產品建模后，可以很方便地修改尺寸變量，繼而得到不同規格的車載箱的幾何模型。廠家在生產這一系列的產品時，只需改變車載箱的一個參數，即可得到產品各部件及其模具的相關信息。使用基于特征和約束的參數化設計技術，可以有效地提高模具設計效率，避免了重復勞動，縮短了設計周期。這種參數化設計的思路對其他類型模具也有很大的借鑒作用，在未來的模具的開發中會起到越來越重要的作用。