UG注射模設計系統在模具設計與制造中的應用

摘要：UG注射模設計成為目前模具設計與制造中廣泛應用的設計系統，是模具設計與制造業的首要選擇。文章首先對UG注射模設計系統進行了概述，然后介紹了注射模計算機輔助設計系統的具體工作流程，進而分析了UG的模具設計模塊中數據庫開發的具體內容，最后探討了UG注射模在模具設計和制造中的具體應用。

關鍵詞：UG注射模；模具設計；模具制造；計算機輔助設計；數據庫開發 文獻標識碼：A

中圖分類號：TB237 文章編號：1009-2374（2015）15-0018-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.15.009

1 UG注射模設計系統概述

傳統的注射模具設計常存在分模面設計不合理、澆灌口位置不當、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，模具產品出現翹曲變形或者密度不均等現象，這大大影響了模具制造的質量和成本。因此，隨著科學的發展，計算機輔助技術漸漸應用到注射模具設計中來，UG注射模具設計系統就是基于計算機實現的一種模具設計方式，通過UG軟件來完成模具形狀、尺寸的設計，進而通過計算機輔助技術完成模具注塑過程。具體來說，UG注射模設計系統就是通過UG軟件中的注射模向導（Mold Wizard）對設計模具的型芯、型腔、滑塊、推桿以及嵌件等提供一定的建模工具，從而加快模具設計的便捷性和迅速性，提高模具設計的準確度。在整個設計系統運行過程中，實現了模具設計和制作的無紙化，縮短了模具產品生產的周期。

2 注塑模具CAD系統概述

注塑模具CAD技術是一種將模具制造轉向高自動化的人工智能化的一種技術，具有以下一些特點：（1）生產效率高。注塑模具CAD技術中的注塑成型方法能夠將一些形狀較復雜的塑料產品一次成型，并且這種方式生產的塑料產品在目前塑料產品中所占的比例是比較大的；（2）可以批量生產。利用注塑模具CAD技術能夠迅速將塑料的形狀進行復制，并且快速成型，能夠克服注塑模具外部約束多、結構復雜且多變、試探性和經驗性較強的特點，進而批量生產大量的塑料產品；（3）操作性強。注塑模具CAD技術系統的功能是比較豐富的，在注塑模具的流程中涉及到多個層面，因此也比較復雜，另外其交互性比較強，因此需要操作人員掌握豐富的軟件知識和廣泛拓寬計算機知識領域，從而才能做出正確的操作決策。注塑模具CAD系統一般包括五個部分，如產品造型或產品圖輸入部分、模具總體設計方案確定部分、模具詳細設計部分（包括結構和零件的設計）、模具模擬過程部分（包括強度分析、流動分析以及冷卻分析的模擬）以及CAM系統的接口部分等，這些部分一般是相互獨立并相互聯系的，在注塑模具功能的發揮中起到至關重要的作用。注塑模具CAD技術的廣泛應用給傳統模具設計和制造提供了一個更為先進快捷的方式，在模具的質量和制模的周期上都有了很大的改善。另外通過該項技術還能夠大幅度降低制模的成本，提高企業的管理水平，同時還讓設計人員的主觀能動性得到充分的發揮。

3 UG中模具設計中Mold Wizard模塊分析

由上述的描述可以知道，UG注射模具設計技術主要是通過UG軟件中的Mold Wizard模塊對將要制作的模具進行數據庫的開發，然后得到設計圖形。在UG軟件中，Mold Wizard模塊能夠根據用戶企業的需求建立出與需求產品參數相關的三維模具，這些建立出來的模具是可以用來直接加工的。另外Mold Wizard模塊能夠對模塊進行自動分模，也就是說，通過其能夠自動搜索模具的分型線，并且自動生成分型面和提取公母模面，從而生成磨具的型芯與型腔。在這個過程中大大簡化了設計程序，并且具有很強的邏輯性。另外，Mold Wizard模塊能夠定義標準件庫系統，能夠將直觀的圖形直間調入到設計的模具中去，并且可以很方便地在上面進行修改。該標準件庫是一個龐大的數據庫，既能將數據庫內的圖形數據調出利用還能往數據庫中添加新的標準件數據，用戶可以根據結構來自行對這些標準件進行定義。

4 UG注射模在模具設計和制造中的應用

對于UG注射模在模具設計和制造中的應用，以下以游戲機手柄上蓋的注射模具來進行分析。

進行UG軟件的Mold Wizard模具設計時，主要有以下流程：

4.1 產品的模型結構分析

在進行模具的設計時，首先需要對所期望的產品的模型結構進行分析，本文以游戲手柄為例，對游戲手柄的材料、外形等進行分析，判斷其結構類型。

4.2 產品的加載和項目的初始化

根據上述對所期望產品的結構模型進行分析之后，就需要選擇材料的種類，并對產品和項目的路徑、名稱以及單位進行設置，這就是產品的加載和項目的初始化過程。在這個過程中，材料的選擇一般基于UG軟件的數據庫系統，或者直接編輯新增，然后完成模具的整個資料，形成一個加載項。

4.3 模具坐標系和收縮率的定義

通過上述將游戲手柄的材料信息進行設置處理后，就需要在軟件中將該種模具的坐標系和收縮率進行定義。此坐標系屬于三維坐標系，在坐標系中模具要處于零件分型面的中心線上，Z軸需要代表產品的頂出方向，這樣才能保證Mold Wizard系統只能進行操作。收縮率則是根據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方形，且有一定的弧度，因此，在形成模具時，需要在動態固定的模具中安裝型芯和型腔，型芯和型腔是通過機床加工而來的，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，就要對模腔的布局進行確定，一般是根據產品的需求量來決定，若需要大量生產，則可以將模腔布局為一模多腔，這樣就能充分利用材料，提高生產效率。

4.6 分型

模具設計的重點和難點就是分型面的建立，其目的就是讓工件的分型面對工件進行分割，從而形成各個模具腔體的體積塊。因此分型的過程主要包括：創建分型線、創建分型面以及創建型芯和型腔。

4.7 模架的調用

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模型。一般來說，模架的調用來自于UG軟件系統本身存儲的模架庫，當然也可以借助其他軟件自行建立模架庫。本例中的游戲手柄則需要通過KBE知識工程來建立一個特定模架，加入到模架庫之后，再進行

調用。

4.8 成形

該過程主要包括模具零件的標準零件，如主流道、推桿、固定環以及澆口等，進而進行模具澆注系統的設計。澆注后，需要對成型的模具進行冷卻，因此UG軟件系統還需要設計出該種模具的冷卻系統，設計的內容包括冷卻時間、冷卻材料、冷卻工藝等。最后就是模具的裝配過程，根據模具的三維圖進行各設計木塊的安裝。

5 結語

UG注射模設計系統的應用是模具設計與制造的全新發展，UG軟件提出的設計理念包含設計、制造、裝配以及生產管理等多個層面，讓塑料模具的設計與制造過程更加一體化。UG軟件中的Mold Wizard模塊，更是將模具設計與制作推向更加簡易化、自動化、高效率化、智能化方向發展，大大節約了人力和物力成本，為模具的開發提供了更加強有力的工具支撐。

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作者簡介：劉金剛（1967-），男，山東淄博人，山東淄博火炬能源有限責任公司工程師，研究方向：機械設計與制造（鉛酸蓄電池生產設備設計與制造、模具設計與制造）。

（責任編輯：周 瓊）endprint