摘要：
随着消费观念的转变，新产品上市的周期也逐步缩短，模具设计已成为新产品开发的重要环节。文中利用UGNX8.0的注塑模向导，对手机后盖进行模具设计，目的是探究利用UGNX8.0进行模具设计的流程，为新产品研发提供一条从计算机三维造型到模具快速设计的新思路，以达到缩短新产品的研发周期和降低模具研发成本的目的。
关键词：
UGNX8.0；模具设计；注塑模向导
0引言
在现代制造技术飞速发展的时代，模具已成为生产各类工业产品十分重要的装备之一。消费观念的转变，产品更新换代速度的加快，对模具设计提出了更高效、更标准化的要求。利用CAD/CAM/CAE技术可将模具设计和分析三维化、直观化，减少模具设计的失误，显著提高模具设计效率与产品质量，缩短新产品的研发周期，这已成为现代模具技术发展的趋势之一。UG具有强大的模具设计功能，近年来几乎是CAD/CAM/CAE领域的标杆，得到了许多企业和设计单位的认可及广泛应用，是一个十分有效提高产品研发效率和竞争力的三维设计软件。UGNX8.0与之前版本相比提高了设计人员的易用性，在数字化模拟、系统工程、模具设计等方面均有所创新，使软件操作更便利、快捷、精准。下面提供利用UGNX8.0进行手机后盖模具设计的一般流程和操作方法以供参考。
1创建型腔和型芯
1）初始化项目。通过“注塑模向导”工具条的“初始化项目”操作把产品模型导入模具模块之中，这是基础性的一个环节，操作的恰当与否会对后续的设计工作产生影响。主要的操作包括：加载产品模型、定义模具坐标、设置收缩率、创建模具工件、型腔布局等。2）模型的修补。很多产品模型并不是一个完整的、连续的实体，为了顺利分型，在分型前需对产品模型上的已有破孔和凹槽进行修补，以便于后续确定型芯、型腔区域。这一步骤可通过UGNX8.0的“注塑模工具”工具条完成。实体修补工具包含创建方块、分割实体、实体补片等命令。片体修补工具主要包含边缘修补、扩大曲面补片等命令。该工具条的功能较多，修补的方式多样，可根据实际的产品模型灵活选择，以提高模具设计效率。3）模具分型。主要的操作包括：模型分析、创建分型线和分型面、提取分型区域、完成型腔和型芯创建等步骤，这些步骤可通过“模具分型工具”工具条及“分型导航器”窗口命令实现，如区域分析、设计分型面、定义型芯和型腔等功能。在进行分型面设计时，需考虑分型面位置和形状的合理性，尽可能设计得简单以降低模具设计和制造的成本，同时也要考虑到后续的模型布局、浇注和冷却系统布置等方面的影响因素。本文所加载的手机后盖为利用UGNX8.0的建模模块创建的三维模型，其整体设计尺寸为121mm×60mm×8mm。手机后盖模型表面存在破孔、倒扣特征，为了保证顺利分型，在设计时要包含滑块和斜销的设计。初始化项目后，设定收缩率为1.006，坐标系的原点为产品的中心。工件的截面可进入草图环境中进行绘制，尺寸为162mm×105mm×50mm。型腔布局采用一模两件的形式，单击“型腔布局”按钮，选择平衡布局，型腔数为2，缝隙距离为0，腔体R=5，type=2，布局时要考虑斜销和滑块的滑出方向，要确保滑块和斜销能顺利滑出。通过“区域分析”计算设计区域后，将交叉竖直面和未知面域指派到型腔区域之中，开模方向沿ZC轴的正方向。在模具分型前，要对模型上的破孔进行修补，使型芯、型腔能够分离，分型线位于截面最大处，即手机后盖的下部边缘。创建分型面后，单击“定义型腔和型芯”按钮，系统将自动生成型腔和型芯。斜销的数量为4个，位于手机后盖的倒扣位置，滑块数量为2个，位于手机后盖的耳机孔和开关孔位置。斜销和滑块均是通过拉伸命令创建，然后依次与型芯和型腔求交、求差后得到。
2加载标准件
主要包含加载模架、加载其它标准件以及加载斜顶和滑块机构。模架、定位圈、浇口套、顶杆等部件设计时要考虑模具的生产效率和互换性。在设计时为了减少设计和制造的工作量，降低成本，通常选用专业厂家供应的模架和标准件。MoldWizard（注塑模向导）是作为模具设计的应用模块集成于UGNX8.0之中的，其模架库中包含了DME（美国的标准）、HASCO（欧洲的标准）、FUTABA（日本供应商）和LKM（国产龙记）等厂家的标准模架系列。用户可直接添加或适当修改软件所提供的模架和标准件，减免了大量重复性的一般设计工序，简化模具设计环节，从而使设计者将更多的精力投入到改良模具设计、提高产品表面质量等核心设计环节之中。在模架设计环节，单击“模架库”按钮，选择“FUTABA_S”选项，因为单个工件的尺寸为162mm×105mm×50mm，所以在类型下拉列表中选择“SA”选项，型号为2935，并设定AP_h=50，BP_h=35，CP_h=80，U_h=20，完成模架的加载。由于有滑块和斜销，需添加滑块组件、滑块钉和斜顶组件，均可通过“滑块和浮升销库”按钮加载。滑块选择的是SingleCam-pinSlide选项，滑块钉选择的是SHCS[Manual]，斜顶组件选择的是DowelLifter选项。在设定尺寸参数时，可根据弹出的组件尺寸示意图修改相应的尺寸参数，具体的值要考虑滑块和斜销的尺寸、放置位置等因素。弹簧和顶杆均可通过“标准部件库”命令加载。顶杆采用6条顶杆均匀分布在型芯周边，在Ejection选项中选择EjectionPin[Straight]，CATALOG_DIA选择4选项，HEAD_TYPE选择3选项，CATALOG_LENGTH的值为140，定义位置后通过“修边模具组件”修剪掉超出型芯的部分。弹簧在Springs选项中选择Spring[M-FSB]，DIAMETER的值为32.5，CATALOG_LENGTH的值为50，并选择推杆固定板为放置面，4个复位杆的圆心为弹簧放置中心。
3创建浇注系统
和冷却系统浇注系统设计一般包括：主流道设计、分流道设计、冷料穴设计和浇口设计。而这些设计均可通过“注塑模向导”工具条中的流道、浇口库命令实现。冷却系统设计的好坏会直接影响产品的质量和生产效率，在UGNX8.0中创建冷却系统可通过模具冷却工具实现，并可利用“冷却标准部件库”快速创建和设计冷却通道、水塞、水嘴等部件。在浇注系统设计中，要依次加载定位圈、浇口套、流道、浇口和拉料杆。定位圈的加载是在“标准部件库”中LocatingRingInterchangeable选项下选择LocatingRing，其中BOTTOM_C_BORE_DIA为50，SHCS_LENGTH的值为18。浇口套的加载也是在“标准部件库”中选择SprueBushing选项，CATALOG_LENGTH的值为75。流道通过“流道”命令创建，流道的长度与流向先通过草图绘制截面完成，流道的截面为圆形，直径为8mm。浇口通过“浇口库”加载，截面为矩形，尺寸为：5.2mm×0.5mm×5.5mm。拉料杆通过“标准部件库”中Ejection选项下选择EjectionPin[Straight]加载，CATALOG_DIA选择6选项，CATALOG_LENGTH的值为125，并通过拉伸命令求差修整拉料杆。在冷却系统设计中，通过模具冷却工具中的“冷却标准件库”依次创建冷却通道、密封圈、水塞和水嘴。位于型芯处左侧5条冷却通道的创建，首先在“冷却标准件库”中依次选择COOLING、COOLINGHOLE选项。在详细信息区域PIPE_THREAD中选择M8，HOLE_1_DEPTH和HOLE_2_DEPTH的参数值设定相同，5条冷却通道的值分别为65、25、95、150、105，5条通道首尾要依次交叠确保水路通畅。然后确定冷却通道的放置位置，在型芯创建冷却通道时要精确设计通道的路径，冷却通道放置平面位于型芯的中间平面上，注意不要与型芯上的斜顶组件腔体重叠。最后通过组件的“镜像装配”命令，以XC-ZC平面为镜像平面完成右侧5条冷却通道的创建。密封圈通过O-RING选项加载，GROOVE_ID的值为8，位置放置在动模板和型芯冷却通道的相交处。水塞通过DIVERTER选项加载，定义属性时SUPPLIER选DMS，FITTING_DIA的值为6，ENGAGE的值为20，放置位置与冷却通道的位置有关。因为有一侧的冷却通道是通过镜像得到的，所以在一侧创建密封圈和水塞，系统会自动在镜像得到的冷却通道上创建相同的密封圈和水塞。水嘴通过CONNECTORPLUG命令加载，定义属性时SUPPLIER选HASCO选项，PIPE_THREAD选M8，位置通过选取动模板上的冷却通道确定。型腔侧的冷却系统同样通过组件的“镜像装配”命令创建，镜像平面为以XC-YC平面为基准向上平移5mm的平面。最终将文件全部保存，完成整个手机后盖模具的设计，最终模具三维模型。
4结语
本文中的手机后盖三维模型及其模具设计均通过UGNX8.0完成创建，与传统的二维设计方式相比，利用UGNX8.0完成产品和模具设计有如下优势：顺应“三维设计”主流，使设计过程更直观；UGNX8.0的“注塑模向导”模块的工具条命令分类明确、操作步骤规划合理，很大程度上减少了设计过程中的出错和遗漏。因此，利用UGNX8.0进行模具设计是提高模具设计效率和模具质量的有效途径之一。
作者：梁莉 黄春燕 单位：广西大学行健文理学院
［参考文献］
[1]展迪优.UGNX8.0模具设计教程[M].北京：机械工业出版社，2013.
[2]叶久新，王群.塑料成型工艺及模具设计[M].北京：机械工业出版社，2015.