1 前言

　　近年來，三維CAD技術(shù)廣泛用于機(jī)械工程領(lǐng)域，尤其在模具設(shè)計(jì)制造方面，更是設(shè)計(jì)人員的得力助手，有效地提高了工作效率，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。在眾多三維CAD軟件中，UG以其強(qiáng)大的功能長(zhǎng)期占據(jù)業(yè)界的主導(dǎo)地位。

　　Mold Wizard是運(yùn)行在Unigraphics NX軟件基礎(chǔ)上的一個(gè)智能化、參數(shù)化的注塑模其設(shè)計(jì)模塊。它為設(shè)計(jì)模具提供了方便、快捷的設(shè)計(jì)途徑，最終可以生成與產(chǎn)品參數(shù)相關(guān)的、可用于數(shù)控加工的三維模具，能自動(dòng)進(jìn)行高難度的、復(fù)雜的模具設(shè)計(jì)任務(wù)。它能夠幫助用戶節(jié)省設(shè)計(jì)的時(shí)間，同時(shí)能提供完整的3D模型用來加工。如果產(chǎn)品設(shè)計(jì)發(fā)生變更，也不會(huì)再浪費(fèi)多余的時(shí)間，因?yàn)楫a(chǎn)品模型的變更是同模具設(shè)計(jì)完全相關(guān)的。在注塑模具三維設(shè)計(jì)中，其技術(shù)關(guān)鍵是分模，而其他特征較簡(jiǎn)單，容易解決。

　　Mold Wizard分型原理是用產(chǎn)品模型的分型面和產(chǎn)品模型的外表面組成的切割面去分割成型鑲件，從而分割出型腔零件;用產(chǎn)品模型分型面與產(chǎn)品模型的內(nèi)表面做成的切割面去分割成型鑲件，分割出型芯零件。本文將通過一個(gè)典型的端蓋零件實(shí)例，介紹采用UG軟件創(chuàng)建模具的型芯與型腔的方法。

　　2 端蓋零件的機(jī)械結(jié)構(gòu)

　　零件的二維機(jī)械圖如圖1。

　　通過分析該零件的二維機(jī)械圖，我們發(fā)現(xiàn)該機(jī)械零件上端面有1個(gè)圓孔，還有1個(gè)環(huán)行孔以及1個(gè)空心立柱，底部圓周有6個(gè)螺紋孔，零件的壁厚為5mm，型芯與型腔區(qū)域的界定是該零件分模的難點(diǎn)。

　　圖2 零件的UG造型圖

　　運(yùn)用UG NX4.0軟件繪制得出零件的三維造型圖如圖2。

　　3 模具的分模步驟

　　Mold Wizard模具設(shè)計(jì)的基本過程可分為項(xiàng)目初始化、最初的準(zhǔn)備階段、分模設(shè)計(jì)階段和后處理階段。

　　3.1 加栽產(chǎn)品和項(xiàng)目初始化

　　在使用Mold Wizard進(jìn)行產(chǎn)品模具設(shè)計(jì)時(shí)，首先要做的是加載產(chǎn)品和項(xiàng)目初始化，產(chǎn)生一個(gè)由模具必需的標(biāo)準(zhǔn)元素組成的模具裝配結(jié)構(gòu)。打開UG NX4.0，點(diǎn)擊“應(yīng)用程序”工具欄中的“注塑模向?qū)А卑粹o，進(jìn)入“Mold Wizard”界面。加載產(chǎn)品，輸入文件存放的路徑和文件名，并選擇零件使用的塑料名稱為ABS。

　　3.2 定義模具坐標(biāo)系

　　模具坐標(biāo)系是進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)使用的坐標(biāo)系統(tǒng)。點(diǎn)擊“注塑模向?qū)А吴o中的“模具坐標(biāo)”按鈕，選擇“當(dāng)前WCS”按鈕，完成模具坐標(biāo)系的設(shè)定。

　　3.3 設(shè)置收縮卒

　　液體塑料凝固成同態(tài)塑料制品而產(chǎn)生的收縮，用于補(bǔ)償零件收縮的比例因子。點(diǎn)擊“注塑模向?qū)А卑粹o中的“收縮率”按鈕，在彈出的“編輯比例”中輸入相應(yīng)的數(shù)值。

　　3.4 定義零件成型鑲件

　　分型前單個(gè)成型零件模塊稱為成型鑲件，簡(jiǎn)稱毛胚。

　　Mold Wizard提供的成型鑲件定義功能，會(huì)自動(dòng)測(cè)量零件的外形尺寸，并建立—個(gè)缺省大小的凸模鑲件和凹模鑲件。點(diǎn)擊“注塑模向?qū)А卑粹o中的“工件”按鈕，彈出“工件尺寸”對(duì)話框，輸入相應(yīng)的數(shù)值。

　　3.5 產(chǎn)品模型修補(bǔ)

　　圖3 定義零件的型腔與型芯區(qū)域

　　成型鑲件被分成型芯和型腔之前，如果塑件上存在通孔或缺口，使得型腔側(cè)和型芯側(cè)相連，則必須對(duì)通孔或缺口進(jìn)行修補(bǔ)。通過選擇“模型部件驗(yàn)證”中的“設(shè)置區(qū)域顏色”選項(xiàng)之后，得出圖3，其中黃色區(qū)域代表的是型腔;底部藍(lán)色的區(qū)域是型芯區(qū)域;而底部圓周的青色區(qū)域還沒有界定是否為型芯或者型腔，考慮到我們將選定底部端面為分型面位置，因此指定它為型腔區(qū)域。

　　圖4 零件的補(bǔ)片

　　在實(shí)體模型創(chuàng)建模具型腔時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到一些孔槽或其他機(jī)構(gòu)會(huì)影響到正常的分模過程，需要用戶創(chuàng)建一些曲面或者實(shí)體進(jìn)行修補(bǔ)。如果塑件上存在通孔或缺口，使得型腔側(cè)和型芯側(cè)相連，如果不進(jìn)行修補(bǔ)，則分型片體將無法分割成型鑲件，系統(tǒng)無法識(shí)別通孔或缺口應(yīng)屬于型腔側(cè)還是型芯側(cè)。通過點(diǎn)擊“補(bǔ)片環(huán)選擇”菜單中的“自動(dòng)修補(bǔ)”選項(xiàng)，得出零件補(bǔ)片之后的結(jié)果如圖4，其中乳白色區(qū)域是補(bǔ)片之后形成的補(bǔ)片體。

　　3.6 創(chuàng)建分型線

　　產(chǎn)品模型的分型線是指模型的內(nèi)、外表面的相交線，分型線向成型鑲件外延伸，就形成了產(chǎn)品模型的分型面。模具分型時(shí)，首先搜索分型線，進(jìn)而創(chuàng)建分型面，然后用型芯修剪片體和型腔修剪片體分割成型鑲件從而獲得兩個(gè)獨(dú)立的型芯和行腔鑲件。

　　圖5 零件的分型線

　　分型線是指塑料與模具相接觸的邊界線，一般產(chǎn)品分型線可以根據(jù)零件的形狀(最大界面處)和脫模的方向有關(guān)。根據(jù)分模方向，Mold Wizard能搜索到分模可能出現(xiàn)的地方，并確定較為合理的分型線。選擇“分型線”菜單中的“自動(dòng)搜索分型線”選項(xiàng)，對(duì)零件進(jìn)行分型線的自動(dòng)搜索，免去人工尋找分型線的麻煩。圖5中綠色的曲線即為零件搜索得出的分型線。

　　3.7 創(chuàng)建分型面

　　塑料在模具型腔凝固形成塑件，為了將塑件取出來，必須將模具型腔打開，也就是將模具分成兩部分，即定模和動(dòng)模兩大部分。分型面是模具動(dòng)模和定模的接觸面，模具分開后由此可取出塑件或澆注系統(tǒng)。選擇“創(chuàng)建分型面”中的“創(chuàng)建分型面”選項(xiàng)，UG軟件自動(dòng)搜索到該零件凹凸模的分型面如圖7。

　　3.8 創(chuàng)建型芯和型腔

　　分型是基于一個(gè)塑膠零件模型的生成型腔、型芯的過程。分型過程是塑膠模具設(shè)計(jì)的一個(gè)重要部分，特別是對(duì)于復(fù)雜外形的零件來說。通過關(guān)鍵的自動(dòng)工具，分型模塊可以讓這個(gè)過程非常自動(dòng)化。

　　搜索產(chǎn)品模型的分型線，創(chuàng)建了分型面后，分別用型腔修剪片體和型芯修剪片體分割成型鑲件，獲得兩個(gè)獨(dú)立的型腔零件和型芯零件。創(chuàng)建的“型芯”與“型腔”分別如圖8、圖9。

圖9 型腔的創(chuàng)建

　　4 結(jié)語

　　注塑模具的整個(gè)三維設(shè)計(jì)過程，分模是一個(gè)非常關(guān)鍵的步驟，既要有UG Mold Wizard相關(guān)模塊的靈活應(yīng)用，還需豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。本文通過一個(gè)典型端蓋零件的例子，講解丁利用UG Mold Wizard進(jìn)行模具分模的方法與步驟。選擇合理的分型面，能為后續(xù)基于實(shí)體的數(shù)控加工提供正確的三維模型，使注射模動(dòng)、定模表面具有良好的加工工藝性。