UGNX4模具设计基础教程中文版周10.docx

UGNX4模具设计基础教程中文版周10.docx

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UGNX4模具设计基础教程中文版周10

课程名称：

UGNX4模具设计基础教程第10周（11/22-11/28）

课题：

产品建模高级实例与技巧-2序号

授课方式：

实践

教学目标：

掌握三维曲线，拉伸，回转，沿导引线扫掠，边倒圆，抽克，拔模角，抽取曲线，投影曲线，偏置曲面，曲面缝合，分割体功能。

教学重点：

运用成型特征，特征操作，曲面及曲面编辑进行产品建模。

教学难点：

根据塑料件的工艺要求，合理的应用UG工具

教学内容：

三维曲面设计实例

图10-1图10-2

上图10-1是实体，图10-2是曲面，应用实体加厚后，可以生产实体。

创建过程如下：

1、曲线创建：

通过草绘建立曲线，按CTRL+Q，完成草绘。

这里需要

注意曲线的对称性，包括上下和水平方向的对称。

标注如图的尺寸。

如图10-3最好的状态是将对此中心线和坐标线重合，如图10-4。

图10-3图10-4

操作方法是，选择水平和垂直两条中心线，分别和水平和垂直的坐标轴设置为共线。

完成草图，用空间曲线中的三点绘制圆弧的命令，创建三条曲线，曲线1的变径为20，选用的绘图方式是，点+点+半径值+XC-ZC片面的方式，创建第二条和第三条曲线有几种方法，第一中方法是，将坐标移到指定的位置。

这个位置可以选择在图10-3曲线的端点。

图10-5图10-6

如图10-7，具体的操作方法是，选择【格式】

【WCS】

【原点】选择一条曲线的端点，即可。

创建该曲线的方法是点+点+变径15+XC-ZC平面。

图10-7图10-8

课堂提问：

另一条曲线的生产方法有几种呢？

问题提示镜像，变换，重建。

2、创建垂直方向的曲线。

、

垂直方向只有一条曲线，可以用各条曲线的中点完成，如图10-9。

3、创建曲面。

通过图10-9的六条曲线，创建一个曲面，用通过曲线网格命令，依次选择主线串三条，交叉线串三条。

常见的曲面如图10-10，值得注意的是，在选择各个方向的线条时，要有顺序的选择，保证起点的位置一样，生成的曲面则不会发生扭曲。

图10-10图10-11

4、构建曲面上的曲线

在曲面上绘制线条是很难的，我们应用投影的方式，也可以得到同样的效果，要应用投影，必需先要有用于投影的曲线。

绘制图10-12时，要注意约束的应用，并通过尺寸来保证图形的对称。

投影生产的曲线如图10-13

图10-12图10-13

5、

偏置曲面

偏置曲面是用来偏置出一个曲面，和原来的曲面有一个距离这里设置的距离为2。

偏置后隐藏原来的曲面的结果如图10-14。

6、曲面修剪

根据设计要求，原图要求有一个错层，因此可以修剪原来的曲面，并和偏置后的曲面融合，生产如图10-15结果，在图10-15中，用直纹曲面的方式来创建曲面，注意要按相同的方向选择曲线，另一边用同样的方法执行。

两边生成的直纹曲面如图10-16

图10-16

根据设计要求，在图10-16中，突起的曲面上有一个椭圆，这个椭圆也可以用投影的方式获得，长轴半径为20，短轴半径为10。

中心在原始WCS上Z=15处。

投影之后，再一次用曲面修剪的方式，将椭圆内的图形修剪完成。

操作完成结果见图10-17。

7、完成图10-17的曲面

先创建曲面的构造线，分主线串和交叉线串。

同时可以抽取孔的边缘曲线，并用曲线的分割工具，将孔的边缘曲线分割成4端，领用短点，构建交叉的两条线，长轴方向的线条半径是40，短轴方向的弧线是通过各个线的中点的曲线。

生成的曲面图10-18，将原始椭圆进行0.4倍的比例缩放，得到小的椭圆，将该椭圆投影到图10-18的曲面，同时在这个过程中，用曲面偏置的方式，将曲面向下偏置一个1mm的曲面。

将缩小的椭圆也向该曲面投影一次，比利用曲面修剪工具将曲面进行修剪，生成的结果如图10-19

作业布置

根据教师演示结果，设计一个结构特征和本实例一样的产品模型，尺寸不要求

参考材料：

UGNX4模具设计基础教程

课堂小结：

本小节的内容是对曲面建模的一个探索，根据这样的思路，可以建立一个复杂的实体特征，这些特征是不能用基本体素来表现的，或者是很难表现的。

班级

时间

地点

09数控

数控编程室

授课记录：

课后小结：

曲面建模，要求设计人员要对三维曲线的创建非常熟练，同时能熟练的应用曲面的创建方式，在曲面的创建过程中，选择曲线的顺序，往往是决定创建结果的要因。

课程名称：

UGNX4模具设计基础教程第11周（11/29-12/5）

课题：

零件装配功能序号

授课方式：

理论加实践

教学目标：

掌握装配功能在设计中的应用，掌握常用的装配工具条的功能。

教学重点：

建模完成后，利用装配来组装整个零件。

教学难点：

快速有效的选择定位方式。

教学内容：

零件装配功能

1、装配环境

装配是在实体建模完成后，将各个配件按零件的相对关系，将其组装成一个实体，这就是装配。

在建模环境中，点【起始】勾选【装配】，在软件界面上会出现一个装配对话框。

如图11-1，图11-2

图11-1

2、装配工作开始前，必须保证每一个组建都是完成了的，如果学生在上课的时候是临时建模的，必须要对每一个零件分别保存，这样能保证装配过程中要调用零件的时候可以选择零件。

如图11-3。

图11-3

3、在老师的演示下，完成图11-4形状的实体装配。

装配完成品要求能够区分出不同的零件，建议以色彩区分，所以的部件的安装一定要准确到位，不能有干涉。

4、复习和巩固前面所学的建模相关知识，如拉伸，旋转等特征，要求完成的零件图结构

相似。

图11-4图11-5

5、装配中心零件，在这个零件的装配过程中，教师用绝对坐标的方式建立零件模型，即将长方体的块放在图中，且它的中心和绝对坐标原点重合。

再绘制一个圆，圆的直径自定，但是要和后期的零件的直径要求一致，且后期的零件要求其中心也在坐标原点，这样就

可以用绝对方式装配第一个零件。

在这个思想指导下，能不能用绝对的方式，完成所以的零件的装配呢？

课堂练习解答：

在图11-5中，可以看到各个部件和装配底版的关系，如果创建其他部件时，其截面的位置就按图11-5中的位置绘制，那么就可以用绝对的方式装入了。

6、常用的装配配对类型

6.1配对

：

约束的组件面和原来的面法向相反且重合。

6.2对齐

：

约束两图素平行且关于一个面对齐。

6.3角度

：

约束两个对象间的角度，逆时针方向为正。

6.4平行

：

约束对象平行。

6.5垂直

：

约束两个对象矢量方向垂直。

6.6中心

：

约束两对象中心对齐。

1至1：

将一个对象从中心位置放在另一个对象中心位置，要求其中一个对象必须是对称的。

1至2：

将一个对象从中心位置放在另一个非对称对象上，要求指定非对称对象的两个面来确定对称对象的中心。

2至2：

将一个非对称对象置放在另一个非对称对象，要求指定两非对称的对象的两个面。

6.7距离

：

约束两对象之间的垂直距离以确定的装配关系。

6.8相切

：

约束两对象相切。

7、关于重定位

装配过程中，若有不到位的部件，可以用重定位的方式，将选定的对象做针对性的变换，通常可以做的变换类型见图11-6图11-6

8、装配实例

装配要求，在一块板上对称的打出两排通孔，每排3个，孔的大小自己定义，但孔的距离是一致的，完成后，记下这块板上的信息，比如孔的大小和孔的距离。

完成的图如11-7。

保存后，另建新文档，绘制一个小块，在其上也绘制三个孔，孔的大小和上一块板上的孔的大小不同，但要求和上一块板装配后，孔要求是同心的，（这就要求学生设计的时候两个孔的距离和原来的孔的距离一致）如图11-8。

完成后，另建新的文档，设计一个定位销，要求这个销的尺寸要和已经装配好的孔的直径一致，如图11-9。

图11-7图11-8图11-9

9、装配

装配过程要求零件的定位方式不要以绝对的方式，采用配对的方式，其他两项默认

图11-10图11-11

图11-2图11-13

应用中心对齐，如图11-11，得到的结果是两个实体发生相交，如图11-12，再次用配对功能，将图11-12的两个面配对在一起，结果如图11-13，如果够的话，还可以用侧面平行约束。

10、装配销钉。

装配销钉的时候，要考虑到销钉有大小，装配的时候会出现图11-14的情况，从图11-15可

图11-14图11-15

图11-16图11-17

发现，销钉的大小刚好反了，于是在应用后，可以在图11-16中，点击备选解选项，结果如图11-16，接着使用对齐工具，让小端的断面和底面对齐，生成的结果如图11-17。

按应用后得到最结果

11、变换，并装配其他组件。

12、教学过程设计

先演示如何用坐标的方式建立模型，如何将多个不同文档的零件模型，通过装配装起来。

设置问题。

是不是所有的零件只要用绝对的方式调入，就可以完成装配呢？

学生动手实践

结果反馈：

学生通常是不能完成任务的。

问题分析：

让学生注意了解老师的装配零件和组件之间的坐标关系。

学生再次动手，并将自己所做的作为课堂作业。

如果组员设计的零件不在我们要到位置，有什么方式可以让我们快速的装配呢？

移动图形

正确的安装方式之二利用安装工具

老师口述要经行的安装对象，比要求不能用绝对坐标安装

待学生完成了全面的模型建构后，教师演示和讲解真个装配过程，

学生学习如何用装配工具，老师现场答疑。

上交当天作业。

作业布置

根据教师演示结果，设计一个结构特征和本实例一样的产品装配模型

参考材料：

UGNX4模具设计基础教程对应章节

课堂小结：

本小节的内容是对装配的基本操作的认识，装配在设计中是很有用的，表现在整个项目和整个零件的设计中，装配还为后续的动画仿真提供方便。

班级

时间

地点

09数控

数控编程室

课记录：

课后小结：

装配的功能是很强大的，装配方式的选择是否合理，直接影响到装配过程的速度和装配的结果正确与否。

课程名称：

UGNX4模具设计基础教程第12周（12/6-12/12）

课题：

模具设计入门序号

授课方式：

理论加实践

教学目标：

掌握MOLDWIZARD自动分模的基本流程。

掌握模具坐标、收缩率、工件、型腔布局功能的应用以及参数设置要点。

教学重点：

分模流程。

教学难点：

收缩率的设置。

教学内容：

1、项目初始化。

进入磨具设计之前，要是对产品的结构设计已经完成，不再需要更改结构，这样就可以开模了，开模要再软件上对磨具的机构进行设计，如从什么地方设计一条分模线，用什么开模方式等，都要进行思考。

从产品设计到模具设计的第一步就是进入一个模具设计的大环境，这里叫做项目的初始化。

对一般安装过程来说，项目的初始化部分并没有被安装，所以不能对模具进行设计，要安装了注塑模向导后，才可以再应用程序中选择注塑模向导，打开工具条如图12-1。

图12-1

没有安装对应模块这这个工具条是不可选的。

选择一个设计好的图档，并对该图档进行模具设计，如对图12-2，设计一副简单的模具，可以这样操作：

图12-2

点击【项目初始化】，弹出项目初始化对话框，见图12-3，在该对话框中，有单位，路径，材料信息收缩率等。

设置好后，就可以进入下一级，这里的项目路径是很有必要设置的，这样该项目的文件都将统一存放再该文件夹中，材料信息是可选的，但是这里没有选择也可以再后图12-3

补充，通常的材料是对应一种材料的收缩率的。

图12-4

2、模具坐标

在UG软件分模过程中，向导是假定绝对坐标的+Z方向为模具的顶出方向，XY平面为模具装配结构的分型面，这里的分型面是指模具的上下模板的分界面。

在【向导】工具条中选择模具坐标按钮，出现模具按钮对话框，通过该对话框，可以将模具坐标的X\Y\Z轴都可以锁定，锁定的轴是不可图12-5

以改变方向的，和该轴垂直的平面为分型面所在的平面。

也可以该面模具坐标在产品上的位置，有三种可能可以供选择，如图12-4.

3、收缩率

收缩率是指产品在冷却时，用于补偿热胀冷缩带来的不足，该功能与比例缩放是一个道理。

通常也用比例体来代替设置收缩率。

4、工件

该工件指的是用来做模具型腔的模板，而不是用来分模的产品。

该工件的大小和产品的结构和要求布置的模具型腔有关系。

设置工件的大小非常重要，操作过程是这样的，【向导】中点【工件】按钮，弹出【工件尺寸】对话框。

如图12-5。

设置工件的大小时，要根据模具坐标来决定各个方向的大小。

如模具坐标在几何体的中间，和在上下表面时，结果是不一样的。

这些情况会影响到模板的大小和有效的利用。

5、型腔布局

在模具设计当中，考虑成本，设备要求，客户要求，加工的难易程度等，可以将一套模具中同时布置多个模具型腔，这些型腔可以是一样的，也可以是成套的零件，还可以能是不同的两件。

操作方式是，在【向导】工具条上选择按钮

，弹出对话框如图12-6。

图12-6

常见的几种布局形式有矩形的，圆形的，线性的，平衡的，恒定的。

具体情况看零件结构和材料的流动性能温度等条件综合确定。

在布局的过程中，要求选择产生新的布局零件的方向和个数。

也可以插入标准的块。

重定位，可以将布局或再导入的新的块的位置重新修改。

课堂作业

根据图12-7和图12-8，完成零件设计和模具的项目初始化，建立模具坐标，将模具型腔布局为矩形的四个模腔，和圆形的六模腔。

课堂小结：

本小节的内容是初步探索模具设计的基本步骤，教学过程中采用一个简单的实体举例，这样方便学生快速的建立一个实体，在学生动手时间实践教师所教授的内容，将个别学生的情况进行分析，看其他学生是完全避免了该问题的发生，还是他们正好没有遇到这种情况。

实践课的练习发现如下问题，学生造型过程浪费了大量的时间，学生所创建的实体，经过剖视后，壁厚不是相等的。

班级

时间

地点

09数控

数控编程室

课记录：

课后小结：

总结学生发生的问题，建模完成后，特征可能不是一个完成的实体，所以进行模具设计的初始化前要进行求和，以保证每一个细节的都在模具型腔上体现。

课程名称：

UGNX4模具设计基础教程第13周（12/13-12/19）

课题：

分型面和靠破孔编辑工具序号

授课方式：

理论加实践

教学目标：

掌握自动分模前的准备事项。

掌握补片基本方法，掌握模具在分模过程中的注意事项。

掌握模具工具条的使用方法。

了解模具工艺结构。

教学重点：

模具工具条的使用，补片方法

教学难点：

对零件进行补片体。

教学内容：

1、创建箱体

创建箱体功能使属于实体补片功能主要用于填充不封闭的区域或简化产品模型，此外还可以将填充的实体自动几何链接到型腔和型芯的组件，在创建型腔和型芯的过程中，定义不封闭的区域模具形状。

如图12-1的零件结构上有一个孔，要是要将该孔的特征去除，减化特征，就可以用创建箱体的方式。

图12-1图12-2

单击【模具工具】【创建箱体】选择面间隙误差，图12-2是系统默认的面间隙为1的情况，这种情况下，各个面的间隙都是1，即实体离各个面的间隙时1.要是希望得到的是和孔特征贴合的结构，则可以设置面间隙值为0.

2、分割实体。

用于从型腔或型芯中取出一部分作为镶件，或滑块，也可以用来创建形状合适的修补体。

如利用创建箱体生产结果是图12-3，利用分割实体功能便可以将高于原来平面的部分修剪，生产图12-4的结果。

在运用求差或分割体过程中，选择面进行分割，并选择圆柱面，并保留工具体的方法，可以得到图12-5的图形结果。

图12-3图12-4图12-5

3、轮廓分割

使用一系列的曲线分割腔体，实际上可以看成是用一组曲线拉伸，生成的曲面将实体分割，分割出来的实体可以用于创建型芯和镶块，还可以通过双击分割体进行实体关联性编辑。

4、补实体

通过创建实体模型来封闭和填充开口区域，使填充的区域与特征主体相加，成为特征主体的组成部分，条件是要先有一个实体，图12-6是一个空孔，内有个蓝色实体，现在可以用布实体的功能，将这两部分变成一个实体，运用不实体功能，可以得到图12-7的结果。

图12-5图12-6

5、表面补面

利用修补模型的靠破孔，当选择了包含孔的面时，注射模向导会搜索面上的封闭边界环，并提示是否选择高亮显示孔。

被选择的孔将自动的修补。

6、边缘补片

通过选择一个封闭的边缘去曲线自动创建出片体来修补开口区域，使用过程中要求用户判断是不是自己想要的线，要的就选择接受，不要的就选择下一个。

7、裁剪区域补片

使用已存在的边缘或曲线作为刀具，对片体或实体进行裁剪，且裁剪后的特征截面形状与刀具体吻合，裁剪后的原特征将被删除，最后得到一个片体。

课堂小结：

本小节的内容是针对模具设计将碰到的模仁设计的问题，利用补片补实体的方式，可以将模具的型腔和型芯合理的简化。

班级

时间

地点

09数控

数控编程室

课记录：

课后小结：

补片体在模具工具条中的操作方法更多，应该熟练的掌握，在分型管理器中，也提供了一些这方面的内容，同学在学习的时候可以对比使用。

课程名称：

UGNX4模具设计基础教程第14周（12/20-12/26）

课题：

模具设计入门序号

授课方式：

理论加实践

教学目标：

掌握分型管理器的基本操作，分型先的创建与编辑，分型面的类型与创建方法。

型腔和型芯的创建，抽取区域的作用。

教学重点：

分型面的创建和型腔型芯的抽取。

教学难点：

理解分型的过程及原理。

教学内容：

复习导入：

在前面的课程中，我们了解了模具设计的基本思想，了解分型线和分型面的创建，了解靠破孔的编辑方法，这些为今后正确的开模做好了理论的基础。

但是一个产品的机构可能有很负责的机构，这样的结构如果没有设计或选择分型线，必将导致产品做好以后，不能从模具的型腔中拿出来，导致产品的报废。

1、编辑分型线：

分型线的选择是产品最大截面图14-1

处，而分型面就是在分型线的基础上建立起来的，所以分型线是模具分模的基本部分。

在UG自动分模模块中，创建分型线需要单击【注塑模向导】中的分型

按钮。

弹出的分型管理器见图14-1.

创建分型线的方法是点击：

出现图14-2，通常是可以自动搜索的，但是有时自动搜索的不是设计者想要的，就要用编辑分型线的方法。

选择自动搜索分图14-2

型线后，还要选择零件的顶出方向，如+Z方向。

【公差】输入数值，设置曲线的曲率。

【自动搜索分型线】系统自动搜索最图14-3

大的截面边缘作为分型线。

【搜索环】在复杂模型的分型过程中，系统会按照指定的公差值搜索相邻的候选曲线作为分型线。

图14-4

【编辑分型线】添加一条外部曲线作为分型线。

【合并分型线】由外部曲线转换为分型线，与默认的分型线进行合并，使其具有相同的属性。

【顶出方向】定义开模方向。

2、定义、编辑分型段

在一个复杂的模型中，提取完整分型线后并不能立刻创建分型面，所以要编辑分型线，使其所有方向与分型面平行并向外。

在图14-3中，我们选择的分型线如图14-4，同学们可以使着用自动创建分型面的方法来分型，结果会失败的。

该如何分型和设计分型面呢？

我们可以点击搜索分型线下的按钮。

会出现图14-5。

这里有一个长度输入框，这个数据代表引导线的长度。

而且这个值是可以改变的。

图14-5

在图14-5中，

选择分型线：

是选择已存在分型线创建引导线。

选择终点：

选择分型线的终点创建引导线，光标移动到分型线上时，在分型线终点处以红色箭头显示的为创建引导线的位置及方向。

自动创建段：

（略）

选择用户定义直线：

选择已存在曲线将其转为引导线，从而定义分型面的方向。

转换对象选项。

【编辑转换对象】定义单体或者连续的分型线，并由定义的分型线生成与其他分型面相连的桥接面或者扫略面。

【放置过渡点】通过设置点，将分型线分成几段，从而有利对各段分型线分别创建分型面。

【自动转换对象】系统自动检测分型线段位于哪一各平面或曲面上，但不一定是最佳方案。

3、创建/编辑分型面

在分型线创建完成后创建分型面。

在创建分型面的过程中，有如下几项执行的，分型面的长度。

创建分型面的方法：

拉伸，沿着引导线方向拉伸，拉伸方向是可以选择和定义的。

已扫掠：

分别定义分型线两边端点的拉伸方向创建分型面，并且其创建的分型面会和之前的分型面会自动连接，产生桥接面。

有界平面：

分别定义分型线两边端点的拉伸方向创建分型面，其与已扫掠分型面的区别在于，利用有界平面创建的分型面不会与其他的分型面产生自动的桥接。

扩大的曲面：

在一个位于同一曲面的闭合的分型线段上创建一个扩大面时，扩大面会自动被该分型线修剪。

在一个位于同一曲面但是不封闭的分型线段上创建分型面，这各面将由分型段和方向线来修剪。

条带曲面：

以引导线为截面，沿着指定的分型线创建扫掠分型面。

【编辑分型面】对产生分型面的分型线进行编辑，达到修改分型面的目的。

【添加现有曲面】添加已存在的曲面作为分型面。

【删除分型面】

【合并分型面】

4、抽取区域和分型线

创建完分型面之后，在分模之前，还要提取边界面，和修补面作为分型面，然后分别将它和分型面缝合在一起，形成型腔和型芯的修剪片体。

通过该功能还可以对型腔和型芯面进行检测，以便发现问题。

MPV区域：

将型腔和型芯区域面变更为不同的颜色，并提供编辑工具来指定型腔和型芯区域的分型面。

边界区域：

以分型线为边界，抽取型腔和型芯区域。

相连的面区域：

分别定义型芯区域和型腔区域，

5、创建型腔和型芯

当系统检测完产品所有区域和分型面时，方可创建型腔和型芯，在UG系统中，提供了自动创建和循序渐进的两种方式创建型腔和型芯。

6、课堂练习

请同学自己定义一个类似下图的实体，并创建一个不在同一平面的分型线，创建分型面，对模具分型。

作业布置

根据教师演示结果，参照教材P282练习12-2，设计一个相当的图形，并对图形进行分型线和分型面的设计。

参考分型面：

参考分型结果：

参考材料：

UGNX4模具设计基础教程p270-282

课堂小结：

本小节的内容是对复杂分型线的设计，根据复杂的分型线，设计出分型面。

设计中，再复杂的模具设计就是加上了靠破孔的特征。

班级

时间

地点

09数控

数控编程室

授课记录：

课后小结：

复杂分型面的设计是模具设计中经常碰到的问题，在分型面是设计中，不能只用自动搜索来创建，有时这种方式不能合理的创建出分型面。

课程名称：

UGNX4模具设计基础教程第15周（12/27-1/2）

课题：

模具结构设计综合实例序号

授课方式：

理论加实践

教学目标：

掌握文件的调入，模具坐标、工件尺寸和型腔布局等自动分模功能的应用要点和方法。

掌握模具型芯、型腔中镶件的位置和镶件的创建方法。

掌握标准件插入和参数设置。

掌握顶出机构和冷却系统的设计要求。

教学重点：

模具工具条的使用，整体模具的设计方法。

教学难点：

标准件的选择和模具机构布置。

教学内容：

前面学习了如何定义一个分型线，并通过该分型线创建分型面，完成分型面后，就可以将模具工件从分型面处分开，接下来要做的是将分开的工件，放置在模具架构上，因为在模具设计中，重点要