基于UG的BS拔叉的注塑模具设计及虚拟加工Word下载.docx
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预计到2010年塑料门窗的普及率为3O，塑料管的普及率将达到5O，这些都会大大增加对模具的需求量。
塑料模具的发展速度将高于其它模具，在整个模具的比例将逐步提高[10]。
业内专家预测，2004年中国塑料模具市场总体规模将增加13%左右，到2005年塑料模具产值将达到460亿元，模具及模具标准件出口将从现在的9000多万美元增长到2005年的2亿美元左右。
据悉，深圳周边及珠江三角洲地区是中国塑料模具工业最为发达、科技含量最高的区域，预计有可能在10年内发展成为世界模具生产中心。
其次，浙江东部的余姚、宁海、黄岩、温州等地区的塑料模具工业发展也非常快，模具年产值70亿元。
不少发达国家塑料模具企业移师中国，是国内塑料模具工业迅速发展的重要原因之一。
中国技术人才水平的提高和平均劳动力成本低都是吸引外资的优势[11]。
塑料制品在农业、塑料包装、塑料管材和异型材、汽车、家电、电子、交通等领域发展迅猛，掀起了一股投资热潮。
塑料模具在高技术驱动和支柱产业应用需求的推动下，形成了一个巨大的产业链条，从上游的材料工业和加工、检测设备到下游的机械、汽车、摩托车、家电、电子通信、建筑建材等几大应用产业，塑料模具发展方兴未艾[12]。
虽然目前中国塑料模具工业的技术水平已取得了很大的进步，但总体上与发达工业国家相比仍有较大的差距。
专家认为，制造理念陈旧是其发展滞后的直接原因。
加快技术进步，调整产品结构，增加高档模具的比重，减少对进口模具的依赖，是塑料模具工业发展的方向[13]。
国外注塑成型技术在向多工位、高效率、自动化、连续化、低成本方向发展。
因此，模具向高精度复杂、多功能的方向发展，例如：
组合模，即钣金和注塑一体注塑料铰链一体注塑、活动周转箱一体注塑；
多色注塑等；
向高效率、高自动化和节约能源、降低成本的方向发展。
例如：
叠模的大量制造和应用，水路设计的复杂化、装夹的自动化、取件全部自动化[9]。
热浇道模具是将传统式模具的浇道与流道经加热，在不需要取出流道和浇道的一种崭新设计并且在注射成形模具产业中扮演关键性角色，它提供注射成形模具中从射出机的喷嘴处到模具的模穴之间塑料流动的控制。
透过热流板、热嘴及其控制系统的功能，让模具在成型时能提升塑品质量、加快生产速度、降低生产成本、做出高难度产品[14]。
根据设计任务要求，本人选择了BS拔叉作为本设计（模具）拟生产的制品。
具体设计内容包括：
绘制零件图；
进行注塑工艺性分析（从材料、零件结构、尺寸精度几个方面进行）；
确定模具设计方案；
进行相关工艺计算：
注射工艺规程（温度、压力、时间）、成型尺寸计算、模具零件结构尺寸计算、注塑机选择与校核、注塑模具标准模架的选择、模具加热和冷却系统的计算、脱模力的计算等；
凸凹模的虚拟数控加工；
设计塑料模具图纸一套（含装配图与零件图）。
第二章基于UG的注塑模具设计方法
2.1UG软件介绍
UG软件作为制造行业应用最广泛的大型CAD/CAM/CAE软件之一,可以实现设计、绘图、装配、辅助制造很多功能。
而MoldWizard软件[1]是相对独立,针对注塑模具一般设计而设计的模块;
为注塑模具设计提供了一个平台,具有收缩率设计、毛坯尺寸、型腔布局、分模及型芯、型腔、滑块、镶块模架和标准件等等,它和UG其它模块结合使用,设计的自由性得到加强,可以设计比较复杂的模具。
Unigraphics（简称UG）是紧密集成的面向制造业的CAD/CAM/CAE高端软件，不仅被当今许多世界领先的制造商用来从事概念设计、工业设计、详细的机械设计以及工程仿真等工作，在模具制造行业，尤其是注塑模具CAD/CAM/CAE领域更是被广泛应用。
当今世界市场竞争激烈，用户需求日益多样化和个性化，设计和制造技术迅速发展。
制造企业为了适应这一发展，提高产品竞争力，降低成本，采用优秀的设计制造软件势在必行。
UG作为当今制造业内应用较为广泛的高端软件，不仅具有一般CAD软件的CAD和CAM的集成，更具有与著名的注塑模具分析软件MoldFlow的接口，从而实现注塑模具CAD/CAM/CAE的一体化。
2.2UG注塑模具设计向导
注塑模具设计向导采用过程向导技术来优化模具的设计流程，大大提高了生产力。
它具有基于专家经验的结构化的工作流程、自动化的模具专用设计以及标准的模架库。
同时，Unigraphics NX模具设计向导还将复杂的设计技术集成到自动化的流程中。
（1） 过程自动化
Unigraphics模具设计向导采用以过程为中心的功能代替劳动密集型的步骤，操作中只需要简单的人工输入即可，因此能比传统软件更快地完成模具设计任务。
此外，用户还可以将自己的设计经验融入到工作中，从而更大程度地提高生产力。
（2） 高级分模工具
Unigraphics模具设计向导采用了几项先进的功能，这些功能不仅可以解决复杂的分模曲面的定义问题，还可以使分模过程自动化。
例如，用户可以自动地查找分模线，修补缺孔，然后自动地产生分模曲面，并生成凸模和凹模。
这些技术的组合应用具有如下的特点：
分模曲面具有相关性，当模型修改变动很大时可保持此相关性并允许彻底替代产品模型。
这些功能不仅适用于Unigraphics的零件模型，也适用于外来的模型。
（3） 模架及标准零件库
Unigraphics模具设计向导的模架和标准零件库提供了范围极广的模架和标准零件。
用户可以临时性或永久性地定制或修改库中的模架和标准件；
也可以通过简单的步骤将自己设计的模架和标准件加入到库中。
（4） 同步进行的模具设计
使用Unigraphics模具设计向导时，用户不必等产品零件的设计全部完成后才开始模具的设计，而是可以在产品零件仍在调整修改时就开始。
Unigraphics模具设计向导与Unigraphics系统完全集成，在产品模型和模具之间提供完全的相关，允许随意变更模具设计。
名义产品零件模型的任何变更都会自动地反映到凸模和凹模中。
反之，任何下游零件的变更，比如子镶块、标准件和电极的变更也会自动地反映到模具设计中。
（5） 模型互换
引入新的零件模型后不必重新进行模具设计。
利用比较和互换的功能，用户可以很方便地将现有的任一CAD格式的模型换成新的版本。
2.3UG注塑模具设计方法
1.注塑模具CAD
在UG平台上进行模具CAD，一般包含以下几个方面：
1）产品的三维建模。
从客户接来的资料，通常是产品的二维图纸，所以必须首先把产品的三维模型建立起来，才能进行后续工作。
UG有丰富的建模工具，不但继承了传统的实体造型技术、曲面造型技术，也吸收了参数化建模的优势，从而形成自己独特的“复合建模”特征。
其中实体造型使用UG的modeling模块中的FormFeature工具条中的命令，曲面造型使用FreeFormFeature工具条上的按钮，参数化建模则可用Sketch模块和Expression表达式来完成。
综合运用这些造型工具，可以精确、快速地建立产品的三维模型。
2）模具设计。
模具设计的内容包括：
确定型腔个数，分模，选择模架，动模部分详细设计以及定模部分详细设计等。
这一阶段的任务既可以使用基本的UG造型和编辑工具来完成，也可以使用基于知识的智能化模具设计工具UGMoldWizard。
UGMoldWizard是高度自动化的注塑模具设计系统，它的用户界面友好，内嵌许多高级模具设计师的模具设计知识，能够极大提高模具设计的效率。
3）装配。
装配方法有自顶向下（top-down）和自底向上（bottom-up）2种。
较常用的是自顶向下，即先在一个主模型文件中将所有的组件画好，然后应用Assemblies→Component→Creating将它们逐一分离装配。
UG的装配文件中不包含实际组件几何体，但组件几何体文件被虚拟指向装配文件。
当在装配中要对组件几何体进行编辑时，必须应用Assemblies→ContextControl→SetWorkPart将当前工作组件设为需要编辑的组件文件名。
在每个装配中，有时为了表达方便，还可以建立爆炸图（ExplodedViews）。
爆炸图弥补了装配图表达的不足，为进行产品零件的组装，工作原理的介绍，装配关系的分析，提供了清楚而便捷的工具。
爆炸图完全独立于装配，并且无论各个零件的相对位置如何变化，都不会增加文件的存储空间。
4）工程图设计。
UG的二维图设计比较简单，进入专门的二维设计模块Drafting之后，便可以直接将三维模型任意方向的视图直接加入设好的图纸，还可以根据需要，增加一些剖视图、辅助视图、局部视图、轴侧视图来帮助表达，而这些只要在（Drawing→Addview…）所对应得对话框内便可以全部完成。
UG的二维图绘图员的主要任务是在尺寸及公差的标注上，这些标注都有专门的工具条来协助完成。
值得注意的是，UG的工程图和三维设计模型是相互关联的，即如果设计模型改变，工程图也随之更新，以维护系统的统一性。
2.BS拔叉的注塑模具设计方法分析
（1）浇口流道分析
根据浇口的基本作用，浇口的截面要小，长度要短。
该产品的表面要求光滑，而零件尺寸要求较大，为了保证零件的成型，采用侧浇口。
但脱模后塑件上的浇口残痕较明显，需要再修正浇口痕迹。
采用一模多件的方式。
可以采用直流道，平衡式分流道。
流道的截面选择圆形以保证流道的表面积与体积之比最小，这样可以缩短注塑周期，提高生产率。
（2）收缩率的考虑
ABS塑料的尺寸稳定，收缩率较小，而且要求零件能够抗冲击，产品的精度要求较高，变形要求小，因此选用收缩率为1.006的材料。
（3）确定模具结构
由于零件浇口采用侧面进浇方式，一般将模架设计为三板式注塑模，便于浇口凝料脱模。
因为零件的侧面有孔道，需要靠侧面来抽出形状，而且模具位置非常有限，滑块必须做的非常小，所以采用楔紧块侧向侧向分型与抽芯机构。
这种抽芯机构的抽芯操作和塑件的顶出是同时进行的，应防止初始开模时斜滑块被定模带动。
楔紧块既起锁紧滑块的作用，又在开模时起到斜导柱的作用。
第三章基于UG的注塑模具设计流程
设计流程：
（1）项目初始化。
（2）模具坐标系的确定。
（3）工件尺寸的确定，其最终效果如图3.1所示。
图3.1工件尺寸的确定
（4）型腔数量的确定及型腔布局。
（5）修补零件片体。
（6）分型面的确定和创建，效果如图3.2所示。
图3.2创建的拔叉分型面
（7）模架的确定和标
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