基于UG定位套零件及其模具的三维建模设计Word文件下载.docx
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[摘要]模具工业是国民经济的基础产业，是“百业之母”，是永不衰亡的行业。
模具工业的发展水平对产品的开发能力有着重大的影响。
模具CAD/CAE/CAM技术是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工程。
该技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量。
模具行业是国家工业发展的重要基础行业，各种先进技术应首先应用于模具行业，CAD/CAE技术作为一项重要的技术手段，正越来越广泛地在模具行业得以应用。
本文阐述了CAD/CAE技术的发展历程，以及在模具结构设计和三维建模过程中的一般应用形式，阐述了CAD/CAE技术的应用中的发展趋势。
随着科学技术的不断进步和社会的高速发展，产品更新换代越来越快。
无论是工业产品还是家电产品，大多数应用模具成型。
因此，产品对模具的精度要求越来越高、越来越普及。
由于模具是典型的技术密集型产品，为了表达清楚设计意图，设计人员必须花费大量的时间来绘制模架、顶杆、滑块等结构相对固定的零部件。
目前，CAD/CAE的发展，为广大模具设计人员提供了方便。
特别是近几年来，模具CAD/CAE技术发展很快，应用范围日益扩大，并取得了可观的经济效益。
本文说明了定位套制件设计及塑料模具设计的全过程。
制件、模具零部件造型全部用UG软件完成。
在对制件分析的基础上完成了方案的选择，利用UG/MoldWizard完成了模具整体的设计。
设计中加入标准件，斜滑杆等模具特有的一些结构。
模具分为一次分型，在底面板上面进行分型。
斜导柱带动固定在中间板上的滑块进行抽芯，一次即可完成整个定位套零件的注塑过程。
[关键词]UG三维建模定位套注塑模具
UG-basedpositioningsetsofthree-dimensionalmodelingofpartsandmolddesign
[Abstract]Die&
MouldIndustry,"
themotherofalltrades"
isthebasicindustryofthenationaleconomywhichwillneverdecline.ThedevelopmentallevelofDie&
MouldIndustryhasasignificantimpactonproductdevelopment.TechnologyofCAD/CAE/CAM,thekeytechnologywhichtransformthemodeofproducingoforiginalmould,isaahigh-techandhigh-benefitSystemEngineering.Thistechnologycanreducetheperiodofmoulddesignandfabrication,lowerproductioncost,andimprovethequalityofproducts.
Asmoldindustryisanimportantbasisforthedevelopmentofnationalindustrialsectors,avarietyofadvancedtechnologyshouldfirstbeappliedtomoldfield.CAD/CAEtechnologyasanimportanttechnicalmeans,arebecomingmoreandwidelyappliedinthemoldindustry.ThedevelopmentprocessofCAD/CAEtechnology,thegeneralapplicationformofthemoldstructuredesignandthree-dimensionalmodelprocessing,aswellastheapplicationtrendsofCAD/CAEtechnologyareelaboratedinthispaper.Withthecontinuousprogressofscienceandtechnologyandthe,rapiddevelopmentofsociety,productupgradesfasterandfaster.Whetheritisindustrialproductsorhouseholdelectricalappliances,mostapplyMolding.Therefore,theproductshaveincreasinglydemandinhigh-precisionmolds,whichisbecomingincreasinglypopular.Asthemoldisatypicaltechnology-intensiveproducts,inordertoexpressacleardesignintent,designersmustspendalotoftimedrawingthemoldframe,ejector,slide,etc.structureofrelativelyfixedparts.Atpresent,developmentofCAD/CAE,providesgreatconvenienceformolddesigners.Especiallyinrecentyears,moldCAD/CAEtechnologyhasdevelopedveryrapidlyandexpandedrangeofapplications,whichleadstoconsiderableeconomicbenefits.
Thispaperdescribesthedesignandplasticworkpiecepositioningsetsthewholeprocessofmolddesign.Workpieces,moldpartsusingUGsoftwaretocompleteallforms.Intheworkpiecebasedontheanalysiscompletedaprogramofchoice,theuseofUG/MoldWizardtocompletetheoveralldesignofthemold.Designedtoaddstandardparts,inclinedslidertoanumberofuniquestructuressuchasmold.Moldisdividedintoasub-type,inthemiddleoftheboardtoconductthefollowingsub-types.Bevelcolumndrivethesliderplatefixedinthemiddleofthecoreextractionprocedure,onecancompletethewholepositioningoftheinjectionmoldingprocesssetsofspareparts.
[Keywords]UG;
Three-dimensionalmodeling;
Positioningunits;
InjectionMold
1绪论
1.1引言
模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的工具。
成型塑料制品的模具叫做塑料模具。
对塑料模具的全面要求是：
能生产出在尺寸精度，外观，物理性能等方面均达到要求的优质制品。
以模具的使用角度，要求高效率、自动化、操作简便；
从模具制造的角度，要求结构合理，制造容易，成本低廉。
塑料模具影响着塑料制品的质量。
首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和注塑模具制品的冷却以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同向性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕等都有十分重要的影响。
其次，在塑料加工过程中，模具结构对操作难易程度影响很大。
在全自动生产时还要保证制件能自动从模具上脱落。
另外，模具对塑料制品的成本也有相当的影响。
除简易模具外，一般来说制模费是十分昂贵的。
一副优良的注塑模具可生产制品百万件以上，压制模约能生产二十五万件[1]。
当批量生产不大时，模具费用在制品成本中所占的比例将会很大，时应尽可能地采用结构合理而简单的模具，以降低成本。
现代塑料制品生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少的三项重要因素，尤其是塑料模具对实现塑料加工工艺要求。
塑料制件使用要求和造型设计起着重要作用。
高效的全自动的设备也只有装上能自动化生产的模具才能发挥其效能，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提。
由于工业塑件和日用塑料制品的品种和产量要求量很大，对塑料模具也提出了越来越高的要求，因此促使塑料模具生产不断向前发展。
模具行业是一个高新技术密集型，而且又重视经验的产业。
特别是随着近代工业的飞速发展，塑料制品用途日益广泛，注塑模具工艺空前发展，依靠人工经验来设计模具已经不能满足需要，企业越来越多地利用注塑模流分析技术来辅助塑料模具的设计。
利用此类CAE软件，设计人员可以仿真出塑料成型过程中的充填、保压、冷却及脱模后的翘曲变形等过程，准确预测塑料熔胶在模腔内的流动状况，温度、压力、剪切应力、体积收缩等变量在整个充填工程中某瞬间的分布情况。
利用注塑模流分析技术，能预先分析模具设计的合理性，减少试模次数，加快产品研发，提高企业效率。
近几年来，我国模具技术有了很大发展，模具水平有了较大提高。
塑料模热流道技术更成熟，气体辅助注射技术已开始采用。
模具CAD/CAM/CAE技术相当广泛地得到应用，并开发出了自主版权的模具CAD/CAE软件。
电加工、数控加工在模具制造技术发展上发挥了重要作用。
模具标准件应用更加广泛，品种有所扩展。
模具材料方面，由于对模具寿命的重视，优质模具钢的应用有较大进展。
衡量模具产品水平，主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度，加工模具的复杂程度、模具的使用寿命和制造周期等。
我国内和国外模具产品水平仍有很大差距。
目前CAD/CAM系统及数控技术在模具加工领域起着不可缺少的重要作用。
当今流行的三维造型软件有Pro/ENGINEER、UG和Solidworks等，其中UG的功能强大应用范围广泛。
原因是，该工具建立在相对准确的数学模型基础之上，从而可以近似获得实际指导生产实践的效果，此外，计算的快捷性使得在实际试模前，可以对于多个浇注系统和冷却系统进行评估直至优化，从而达到缩短设计和制造周期，提高质量的目的。
本课题模具所用软件是UG，该模具的设计过程大致如下：
首先用UG进行零件的实体三维建模。
利用零件的三维模型，用UG中MoldWizard模块对产品进行分析和模具的相关设计。
说明书详细介绍了基于CAD技术的定位套注塑模设计的结构及相关工艺。
重点介绍了CAD技术和三维立体设计技术UG技术在该产品设计中的运用。
在该注塑模设计中，对成型零件的设计、导向机向机构的设计、推出机构的设计等内容均作了比较详细的介绍。
1.2UG/MoldWizard简介
MoldWizard是UGS公司提供的，运行在UG软件基础上的一个智能化、参数化的注塑模具设计模块。
UG/MoldWizard是一个功能强大的注塑模具设计软件，注塑模中的分模、添加模架、镶块、滑块、电极、浇注系统、冷却系统以及各种标准件都可以在MoldWizard中轻易完成。
注塑产品在汽车、日用消费品、电子和医疗工业中占据着重要的地位。
UG/MoldWizard是针对注塑模具设计的一个应用过程，型腔和模架库的设计统一到整个过程中。
UG/MoldWizard为设计模具的型腔、型芯、滑块、提升装置和嵌件提供高级建模工具，最终目的是快速、方便地建立与产品参数相关的三维实体模具，并将之用于加工。
UG/MoldWizard用全参数的方法自动处理在模具设计中耗时且难做部分，并且产品参数的改变将会反馈回模具设计，UG/MoldWizard会自动更新所有相关的模具部件。
UG/MoldWizard的模架库及其标准件库包含有参数化的模架装配结构和模具标准件，其中模具标准件包含滑块和内抽芯，可用参数控制所选用的标准件在模具中的位置。
1.3研究的内容及目的
1.3.1研究内容
通过对定位套注塑模设计相关理论和方法的研究，利用UG/MoldWizard对定位套进行注塑模设计，缩短模具设计制造和试模的时间，最终实现精度高、综合机械性能优良的注塑模具，用最少的成本创造最大的社会和经济效益。
1.3.2课题研究的目的
本课题的研究将涉及一些二维和三维的软件的应用，如CAD,UG等，以及相关软件的应用。
这将会使我运用这些软件的能力得到提升。
同时本次毕业设计还涉及到模具注塑模的相关知识。
这对我来说是一个新领域，所以通过这次毕业设计对我自学能力的培养是一个很好的机会。
因此通过本次学习将对我进一步巩固所学知识及灵活应用所学知识来解决实际问题有着深远的意义。
另外，通过本次毕业设计，将使我掌握写论文的一般步骤及方法。
同时也提高了我如何快速而有效的查阅相关信息的方法，不仅锻炼了我在遇到困难时冷静分析。
独立思考及解决问题的能力，而且培养了我和同学相互讨论，相互学习的习惯。
2CAD/CAE/CAM在模具工业中的应用
2.1塑料工业国内外的发展状况
塑料工业是一个新兴的工业领域，又是一个发展迅速的领域，目前塑料产品几乎已经进入一切工业部门以及人们日常生活的各个领域。
塑料因其本身材料易得、性能优越、加工方便而广泛应用于包装、日用品、农业、交通运输、电子、通讯、机械、化工、建材等各个领域。
并显示出巨大的优越性和发展潜力。
当今世界已经把一个国家塑料的消耗量和塑料工业水平，作为衡量其工业发展水平的重要标志之一。
塑料作为一种新的工程材料，不断开发与应用，加之成型工艺的不断成熟、完善与发展，极大的促进了塑料成型方法的研究与应用和塑料成型模具的开发与制造。
随着工业塑料制件和日用塑料制件的品种和需求量的日益增加，产品更新换代越来越迅速，因此对塑料的品种、产量和质量都提出越来越高的要求，从而对塑料成型技术的发展，以及塑料模具的数量、质量、精度和复杂程度方面都提出了更高的要求，塑料模具的开发、设计与制造水平也必须越来越高。
2.1.1国内方面
80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%，在未来的模具市场中，塑料管件在模具总量中的比例还将逐步提高[1]。
经过半个世纪的发展，模具水平有了较大提高。
在塑料模具方面已能生产19万吨，上规模，高水平的企业越来越多，由于他的抗腐蚀、廉价等优秀品质，被应用于我国现代化建设的各个领域。
精密塑料模具方面，已能生产医疗塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。
所生产的这类塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平[1]。
还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等[1]。
注塑模型腔制造精度可达0.02mm～0.05mm，表面粗糙度Ra0.2μm，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达10～30万次，淬火钢模达50～1000万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距[1]。
成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。
气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。
但总体上热流道的采用率达不到10%，与国外的50%～80%相比，差距较大[1]。
在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国UGS公司的UG、美国ParametricTechnology公司的Pro/Emgineer软件等等。
这些系统和软件的引进，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。
2.1.2国外方面
我国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间（分厂），自产自配比例高达60%左右，而国外模具超过70%属商品模具[1]。
专业模具厂大多是“大而全”、“小而全”的组织形式，而国外大多是“小而专”、“小而精”。
国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30%，而国外在50%以上[1]。
2004年，我国模具进出口之比为3.7﹕1，进出口相抵后的净进口额达13.2亿美元，为世界模具净进口量最大的国家[1]。
注塑成型是最大量生产塑料制品的一种成型方法，二十多年来，国外的注塑模CAD技术发展相当迅速。
70年代已开始应用计算机对熔融塑料在圆形、管形和长方形型腔内的流动情况进行分析。
80年代初，人们成功采用有限元法分析三维型腔的流动过程，使设计人员可以依据理论分析并结合自身的经验，在模具制造前对设计方案进行评价和修改，以减少试模时间，提高模具质量。
近十多年来，注塑模CAD技术在不断进行理论和试验研究的同时，十分注意向实用化阶段发展，一些商品软件逐步推出，并在推广和实际应用中不断改进。
2.2CAD/CAE/CAM在模具工业中的现状和发展趋势
模具工业是国民经济的基础产业，模具工业的发展水平标志着一个国家工业水平及产品的开发能力。
模具CAD/CAM/CAE技术是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工程。
它以计算机软件的形式，为用户提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员能借助于计算机对产品、模具结构、成型工艺、数控加工以及成本等进行设计和优化。
模具CAD/CAE/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量，已成为人们的共识。
2.2.1CAD/CAE/CAM在模具工业中的现状
在过去的二十年中，我国模具工业得到长足的进步，模具CAD/CAE/CAM技术的成功应用为我国模具工业的发展起到了重要的推动作用。
模具CAD/CAE/CAM技术成为CAD/CAE/CAM技术发展中最具活力、创造效益最高的应用领域。
同时模具工业也是CAD/CAE/CAM技术最普及、应用最成熟的行业之一。
模具行业涉及了汽车工业、航天航空、军工企业、家用电器工业、包装工业、日用五金等几乎全部的工业门类。
按不同是工艺类型与成型的材料分为注压模具、压铸模具、冲压模具、铸造模具、压印模具、塑料模具、橡胶模具、玻璃模具、陶瓷模具等。
模具工业有共性，每个不同品种的模具对CAD/CAE/CAM技术又有特殊的要求，分析共性及特性，是企业在模具CAD/CAE/CAM选型中必须考虑的主要问题之一。
从严格的意义上来讲，模具CAD/CAE/CAM是集成模具设计应用经验而成的专业CAD/CAE/CAM系统。
我国近几年已有一大批模具企业推广应用计算机技术，特别是以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAE/CAM系统，如美国EDS公司的UG；
美国ParametricTechnology公司的Pro/Engineer等软件，用于注塑模具的设计、制造及分析；
法国MatraDatavision公司用于汽车及覆盖件模具的Euclid-IS等专用软件；
德国MAGMASOFT用于压铸模的专用软件。
这些系统与软件的引进，在我国模具行业中，从模具图的生成到模具加工的自动编程，并能运用CAE技术对成型过程进行计算机模拟等，实现CAD/CAE/CAM的集成，促进与推动了我国模具行业的发展。
此外，我国自20世纪80年末，就在一些大专院校与研究单位开始这方面的研究，并承担国家的攻关项目。
其自主研发的CAD/CAE/CAM系统，主要有北航海尔软件有限公司的CAXA系统，华中理工大学的注塑模HSC系统；
上海交通大学模具研究所冷冲模CAD系统等[3]。
这些在微型机上的软件，能适应我国国内模具行业的具体情况，为进一步普及模具CAD/CAE/CAM技术创造良好的条件。
2.2.2CAD/CAE/CAM技术的发展趋势
现代模具技术的发展，在很大程度上依赖于模具标准化程度、优质模具材料研究、先进的设计与制造技术、专用的机床设备及生产技术管理等。
其中CAD/CAE/CAM技术在模具生产中的应用，无疑占有很重要的地位。
它被认为是现代模具技术的核心和重要的发展发向。
21世纪模具制造行业的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化。
追求的目标是提高产品质量及生产效率，缩短设计及制造周期，降低生产成本、最大限度的提高模具制造行业的应变能力，满足用户的要求。
（1）集成化[3]
设计、制造和工程管理具有密切的关系。
在CAD/CAE/CAM的基础上，人们在致力于集成生产系统，即使设计与制造过程成为一个完整的信息流通过程。
CIMS是一种基于CIM哲理构成的计算机化、信息化、智能化、集成化的制造系统。
现代模具设计制造不仅应强调信息的集成，更应强调技术、人和管理的集成。
在开发模具制造系统时强调“多集成的”概念，即信息集成、智能集成、串并行工作机制集成及
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