插座外殼逆向建模及模具設計

蘇立祥

摘要：逆向工程技術已是成熟技術，現在對于逆向工程技術的應用范圍非常廣范。模具設計也已從原先的手工繪圖到電腦CAD繪圖，現在為實現綠色生產制造。良好的運用逆向工程技術與現代模具設計技術能縮短對于產品的設計周期，增加產品的迭代。本文以家庭用插座為例，從已有的插座殼進行逆向工程建立實體數字化模型，運用三維數字化設計出插座殼的注射模具。整個過程會運用到Geomagic studio 2012、Imageware 13、UG8.0及UG8.0 MOLDWIZARD 模塊進行從實體插座殼到插座殼模具的完整過程。

關鍵詞：逆向建模 注射模具 模具設計 UG

一、前言

本文可分為兩塊技術的融合運用，前后對接，一體化的流程體現。一塊為逆向建模技術的運用，運用Geomagic Studio 2012、Imageware13 與UG8.0這三個軟件的各自優勢進行逆向建模。第二塊為模具設計，運用UG8.0 MOLDWIZARD 模塊及胡波M6.6外掛進行模具設計的分析與快速模具設計，UG MOLDWIZARD 模塊是UG產品下的專門針對注射模具設計的快速模具設計模塊。目前對于逆向建模技術與模具設計技術的運用非常廣泛，本次設計過程就是從逆向建模到模具設計的完整流程的完善展現。

二、逆向建模

（一）點云采集

逆向建模實物插座殼為西門子照明的插座殼，5UB01061CC1，如圖2-1。點云采集設備為ROMER公司生產的INFINITE 2.0柔性關節臂測量機。

該插座殼的面板的采用德國進口PC聚碳酸脂，注塑工藝很好、光潔度非常高、不變色和耐老化。安裝電流要求10A ，電壓要求250V；插座保護門可承受20N力；

插座殼為對稱體，僅需要掃描一半即可，另一半在建模后鏡像即可獲得完整模型。數據掃描結果如圖2-2、2-3

（二）點云處理

Geomagic Studio 2012是美國Raindrop Geomagic軟件公司推出的逆向工程軟件[1]。Geomagic Studio具有強大的點云處理能力及曲面構建功能，利用該軟件可以輕易用點云數據創建出完美的多邊形模型。

此階段的目的是用Geomagic Studio 2012將由INFINITE2.0采集的點云進行去雜點與噪點。首先運用刪除命令將多余的大塊點云刪除。然后用斷開組件連接及體外孤點命令刪除表面雜點。最后運用減少噪音命令去除表面多余噪點。結果將得到如圖2-4規則均勻點云集。將點云集導出為IGES格式再導入到Imageware內進行曲面造型。

（三）片體構造

Imageware 13有非常強的云處及曲面編輯和構建能力。用Imageware13可以構造出良好的插座殼外形曲面。如圖2-5即是使用Imageware13的逆向片體生成能力，生成的插座殼外形曲面集。我們將片體導出IGES到UG8.0內進行片體處理。

（四）實體建模

UG是Unigraphics的縮寫，Imageware對于片體的處理沒有UG強大，并且算法上也沒有UG好，所以將Imageware生成的片體通過IGES格式導入UG內進行實體模型的構造。經過修剪、鏡像、縫合、加厚、倒角等命令后求得插座殼實體模型。最后進行倒角等修剪操作。實體如圖2-6。

三、模具設計

模具設計部分是整個過程中最重要的一部分，前面的處理都是為這一步做準備的，合理的模具設計能使產品更加美觀具有美感，并且在使用壽命上也會有很大的影響。模具設計過程包括對產品的分析及模具結構設計。注射模具設計因類型不同，制品的復雜程度不同，會有不同的設計方法與步驟。由于現代CAD/CAM模具設計技術的廣泛與普及，本產品運用現代數字化模具設計步驟設計，利用UG8.0 MOLDWIZARD 模塊及胡波M6.6外掛進行模具設計。

（一）產品工藝分析

外殼表面外觀有美觀度要求，要求表面無凹陷、無氣泡、無縮孔、不發生變色和翹曲變形以及不產生熔接痕等缺陷。產品采用倒鉤卡扣扣全安裝，制件底部有倒扣。整體外形尺寸規則85.5mm×85.5mm×8mm，厚度均勻2mm。

（二）確定型腔數

本設計根據塑件結構的特點，產品底部有倒鉤，需要做斜頂裝配，考慮本產品為小批量試生產，采用一模一腔的模具結構，這樣模具設計制造上會更加簡單。

（三）確定分型面

分型面的選擇應該從塑件產品的外觀要求、注塑排氣條件、開模停留側、塑件精度要求、模具加工難易程度、考慮脫模斜度及嵌件和活動型芯安裝方便等幾方面考慮。此產品外觀要求較高，在內側有斜頂機構，首先利用UG分析-形狀-斜率，分析產品結果如下，見圖3-1，圖3-2。

由UG斜率分析及對制件綜合考慮分型面選擇在產品底側，見圖3-3。

利用分型面對工件實體進行分割得到凹凸模仁，如圖3-4，圖3-5。

（四）調用模架

利用胡波M6.6外掛進行調用龍記模架，模胚類型為大水口，型號CI，模胚規格2525，A板60，B板70，其他參數默認，見圖3-6。

四、結語

本次設計完成了插座殼的逆向建模工作，從插座殼的實物到產品的數字化模型的建立。在逆向建模過程中，完成了從點云的采集到實體模型的建立。建立實體模型后進行了材料的選取，從網絡上查詢到了插座殼的相關信息。選取了PC為制品的材料。模具設計是按照步驟進行的，參考了《中國模具設計大典》第2卷中的塑料模具設計相關知識。模具采用的是一模一腔結構，因產品的倒鉤，使用了斜向頂出機構。模具調用了龍記的標準模架，只須將模仁鑲入到模板即可。主流道及分流道的選擇根據多年看圖的經驗選擇的，還缺少實踐的經驗驗證。選擇時主要的考慮是加工方便與否的問題。設計中還運用了MPI6.1軟件進行分析，澆口的選擇就是利用MPI6.1軟件來做的參考而選擇的。還運用了MPI6.1軟件對充填及冷卻進行了分析。對模具最后的各個部件進行了校核，符合使用要求。

參考文獻：

[1]成思源.Geomagic studio逆向工程技術及應用[M].清華大學出版社，2010.

[2]中國模具設計大典編委會.中國模具設計大典[M].江西科學技術出版社，2003.

[3]郭林峰.電筒蓋塑料模具設計[J].科技創新與應用，2013，（26）.

[4]章云云.基于逆向工程的車燈自由曲面建模技術研究及應用[D].上海交通大學，2012.

[5]An Application Study of Transition Surface Reconstruction in Reverse Engineering[J].Computer Aided Drafting，Design and Manufacturing， 2004.

（作者單位：蘇州健雄職業技術學院）