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)計制造方面，更是設(shè)計人員的得力助手，有效地提高了工作效率，減輕了勞動強度。在眾多三維CAD軟件中，UG以其強大的功能長期占據(jù)業(yè)界的主導(dǎo)地位。

　　Mold Wizard是運行在Unigraphics NX軟件基礎(chǔ)上的一個智能化、參數(shù)化的注塑模其設(shè)計模塊。它為設(shè)計模具提供了方便、快捷的設(shè)計途徑，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，能自動進(jìn)行高難度的、復(fù)雜的模具設(shè)計任務(wù)。它能夠幫助用戶節(jié)省設(shè)計的時間，同時能提供完整的3D模型用來加工。如果產(chǎn)品設(shè)計發(fā)生變更，也不會再浪費多余的時間，因為產(chǎn)品模型的變更是同模具設(shè)計完全相關(guān)的。在注塑模具三維設(shè)計中，其技術(shù)關(guān)鍵是分模，而其他特征較簡單，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。本文將通過一個典型的端蓋零件實例，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個圓孔，還有1個環(huán)行孔以及1個空心立柱，底部圓周有6個螺紋孔，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。

　　圖2 零件的UG造型圖

　　運用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)計的基本過程可分為項目初始化、最初的準(zhǔn)備階段、分模設(shè)計階段和后處理階段。

　　3.1 加栽產(chǎn)品和項目初始化

　　在使用Mold Wizard進(jìn)行產(chǎn)品模具設(shè)計時，首先要做的是加載產(chǎn)品和項目初始化，產(chǎn)生一個由模具必需的標(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)計時使用的坐標(biāo)系統(tǒng)。點擊“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，用于補償零件收縮的比例因子。點擊“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

　　分型前單個成型零件模塊稱為成型鑲件，簡稱毛胚。

　　Mold Wizard提供的成型鑲件定義功能，會自動測量零件的外形尺寸，并建立—個缺省大小的凸模鑲件和凹模鑲件。點擊“注塑模向?qū)А卑粹o中的“工件”按鈕，彈出“工件尺寸”對話框，輸入相應(yīng)的數(shù)值。

　　3.5 產(chǎn)品模型修補

　　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，則必須對通孔或缺口進(jìn)行修補。通過選擇“模型部件驗證”中的“設(shè)置區(qū)域顏色”選項之后，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 零件的補片

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

　　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，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獨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“自動搜索分型線”選項，對零件進(jìn)行分型線的自動搜索，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，即定模和動模兩大部分。分型面是模具動模和定模的接觸面，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，UG軟件自動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)計的一個重要部分，特別是對于復(fù)雜外形的零件來說。通過關(guān)鍵的自動工具，分型模塊可以讓這個過程非常自動化。

　　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，獲得兩個獨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

　　注塑模具的整個三維設(shè)計過程，分模是一個非常關(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)計經(jīng)驗。本文通過一個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)基于實體的數(shù)控加工提供正確的三維模型，使注射模動、定模表面具有良好的加工工藝性。