UG注射模設計系統在模具設計與製造中的應用研究論文
UG注射模設計系統在模具設計與製造中的應用研究論文
1 UG注射模設計系統概述
傳統的注射模具設計常存在分模面設計不合理、澆灌口位置不當、注塑壓力以及注塑溫度的選擇不合理等問題，造成模具的填充效果不佳，模具產品出現翹曲變形或者密度不均等現象，這大大影響了模具製造的質量和成本。因此，隨著科學的發展，計算機輔助技術漸漸應用到注射模具設計中來，UG注射模具設計系統就是基於計算機實現的一種模具設計方式，透過UG軟體來完成模具形狀、尺寸的設計，進而透過計算機輔助技術完成模具注塑過程。具體來說，UG注射模設計系統就是透過UG軟體中的注射模嚮導(Mold Wizard)對設計模具的型芯、型腔、滑塊、推杆以及嵌件等提供一定的建模工具，從而加快模具設計的便捷性和迅速性，提高模具設計的準確度。在整個設計系統執行過程中，實現了模具設計和製作的無紙化，縮短了模具產品生產的週期。
2 注塑模具CAD系統概述
注塑模具CAD技術是一種將模具製造轉向高自動化的人工智慧化的一種技術，具有以下一些特點：(1)生產效率高。注塑模具CAD技術中的注塑成型方法能夠將一些形狀較複雜的塑膠產品一次成型，並且這種方式生產的塑膠產品在目前塑膠產品中所佔的比例是比較大的;(2)可以批次生產。利用注塑模具CAD技術能夠迅速將塑膠的形狀進行復制，並且快速成型，能夠克服注塑模具外部約束多、結構複雜且多變、試探性和經驗性較強的特點，進而批次生產大量的塑膠產品;(3)操作性強。注塑模具CAD技術系統的功能是比較豐富的，在注塑模具的流程中涉及到多個層面，因此也比較複雜，另外其互動性比較強，因此需要操作人員掌握豐富的軟體知識和廣泛拓寬計算機知識領域，從而才能做出正確的操作決策。注塑模具CAD系統一般包括五個部分，如產品造型或產品圖輸入部分、模具總體設計方案確定部分、模具詳細設計部分(包括結構和零件的設計)、模具模擬過程部分(包括強度分析、流動分析以及冷卻分析的模擬)以及CAM系統的介面部分等，這些部分一般是相互獨立並相互聯絡的，在注塑模具功能的發揮中起到至關重要的作用。注塑模具CAD技術的廣泛應用給傳統模具設計和製造提供了一個更為先進快捷的方式，在模具的質量和制模的週期上都有了很大的改善。另外透過該項技術還能夠大幅度降低制模的成本，提高企業的管理水平，同時還讓設計人員的主觀能動性得到充分的發揮。
3 UG中模具設計中Mold Wizard模組分析
由上述的描述可以知道，UG注射模具設計技術主要是透過UG軟體中的Mold Wizard模組對將要製作的模具進行資料庫的開發，然後得到設計圖形。在UG軟體中，Mold Wizard模組能夠根據使用者企業的需求建立出與需求產品引數相關的三維模具，這些建立出來的模具是可以用來直接加工的。另外Mold Wizard模組能夠對模組進行自動分模，也就是說，透過其能夠自動搜尋模具的分型線，並且自動生成分型面和提取公母模面，從而生成磨具的型芯與型腔。在這個過程中大大簡化了設計程式，並且具有很強的邏輯性。另外，Mold Wizard模組能夠定義標準件庫系統，能夠將直觀的圖形直間調入到設計的模具中去，並且可以很方便地在上面進行修改。該標準件庫是一個龐大的資料庫，既能將資料庫內的圖形資料調出利用還能往資料庫中新增新的標準件資料，使用者可以根據結構來自行對這些標準件進行定義。
4 UG注射模在模具設計和製造中的應用
對於UG注射模在模具設計和製造中的應用，以下以遊戲機手柄上蓋的注射模具來進行分析。
進行UG軟體的Mold Wizard模具設計時，主要有以下流程：
4.1 產品的模型結構分析
在進行模具的設計時，首先需要對所期望的產品的模型結構進行分析，本文以遊戲手柄為例，對遊戲手柄的材料、外形等進行分析，判斷其結構型別。
4.2 產品的載入和專案的初始化
根據上述對所期望產品的結構模型進行分析之後，就需要選擇材料的種類，並對產品和專案的路徑、名稱以及單位進行設定，這就是產品的載入和專案的初始化過程。在這個過程中，材料的選擇一般基於UG軟體的資料庫系統，或者直接編輯新增，然後完成模具的整個資料，形成一個載入項。
4.3 模具座標系和收縮率的'定義
透過上述將遊戲手柄的材料資訊進行設定處理後，就需要在軟體中將該種模具的座標系和收縮率進行定義。此座標系屬於三維座標系，在座標系中模具要處於零件分型面的中心線上，Z軸需要代表產品的頂出方向，這樣才能保證Mold Wizard系統只能進行操作。收縮率則是根據遊戲手柄材料的種類來確定。
4.4 成形工件的確定
在本例中，遊戲手柄的總體形狀為長方形，且有一定的弧度，因此，在形成模具時，需要在動態固定的模具中安裝型芯和型腔，型芯和型腔是透過機床加工而來的，然後利用成形工具來定義模具的大小。
4.5 模腔的佈局
透過成形工具的確定後，就要對模腔的佈局進行確定，一般是根據產品的需求量來決定，若需要大量生產，則可以將模腔佈局為一模多腔，這樣就能充分利用材料，提高生產效率。
4.6 分型
模具設計的重點和難點就是分型面的建立，其目的就是讓工件的分型面對工件進行分割，從而形成各個模具腔體的體積塊。因此分型的過程主要包括：建立分型線、建立分型面以及建立型芯和型腔。
4.7 模架的呼叫
等模具的大致零件部位確立後，就需要藉助模架來確立整個模型。一般來說，模架的呼叫來自於UG軟體系統本身儲存的模架庫，當然也可以藉助其他軟體自行建立模架庫。本例中的遊戲手柄則需要透過KBE知識工程來建立一個特定模架，加入到模架庫之後，再進行呼叫。
4.8 成形
該過程主要包括模具零件的標準零件，如主流道、推杆、固定環以及澆口等，進而進行模具澆注系統的設計。澆注後，需要對成型的模具進行冷卻，因此UG軟體系統還需要設計出該種模具的冷卻系統，設計的內容包括冷卻時間、冷卻材料、冷卻工藝等。最後就是模具的裝配過程，根據模具的三維圖進行各設計木塊的安裝。
5 結語
UG注射模設計系統的應用是模具設計與製造的全新發展，UG軟體提出的設計理念包含設計、製造、裝配以及生產管理等多個層面，讓塑膠模具的設計與製造過程更加一體化。UG軟體中的Mold Wizard模組，更是將模具設計與製作推向更加簡易化、自動化、高效率化、智慧化方向發展，大大節約了人力和物力成本，為模具的開發提供了更加強有力的工具支撐。