劉建元

LIU Jian-yuan

（東莞南博職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系，東莞 523083）

基于UG半自動分模方法的研究與應(yīng)用

Research and application of semi-automatic parting methods based on UG

劉建元

LIU Jian-yuan

（東莞南博職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系，東莞 523083）

一方面UG的MoldWizard模具設(shè)計具有諸如快速制作分型面等眾多優(yōu)秀功能，另一方面UG的MoldWizard參數(shù)化模具裝配設(shè)計在零件的操作與管理、圖層的應(yīng)用、零件相互間的布爾運(yùn)算、UG實(shí)體功能的應(yīng)用等方面都受到一定限制；而半自動分模技術(shù)一方面能充分利用MoldWizard的優(yōu)秀功能，另一方面還能避免由于參數(shù)化設(shè)計帶來的上述限制，在零件操作與管理、圖層管理、布爾運(yùn)算、實(shí)體功能應(yīng)用等方面都十分簡單快捷，被多數(shù)企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)踐證明是一種快捷、高效、實(shí)用的分模及模具設(shè)計技術(shù)。

圖層管理；布爾運(yùn)算；分型面；抽取區(qū)域；型腔；型芯；3D排位設(shè)計

0 引言

MoldWizard是UG的一個專用模具設(shè)計模塊，專門用于注塑模具的設(shè)計，但不是所有設(shè)計人員都知到在手工分模時也可以用到全自動分模的相關(guān)功能，這種技術(shù)就是UG的半自動分模技術(shù)，采用此技術(shù)可大大提高模具型腔、型芯及模具相關(guān)零件的設(shè)計速度。

筆者歷經(jīng)多年實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)大部份的中小企業(yè)包括合資企業(yè)采用半自動分模方法，本文將就企業(yè)實(shí)用的UG半自動分模技術(shù)進(jìn)行闡述，可資同行借鑒。

1 UG半自動分模的基本原理

圖1 半自動分模基本原理圖

1）布爾減法運(yùn)算（造穴） 圖1(a)中著色的表示放縮水后的產(chǎn)品，透明的方塊表示將要用于拆分前后（公母）模仁的體積塊，用透明的方塊減去縮水后的產(chǎn)品即完成造穴工作。完成造穴后的體積塊如圖1(b)所示，其內(nèi)部的空腔體積的大小剛剛可以放下經(jīng)縮水后的那個塑料產(chǎn)品。

2）用分型面將步驟1）中所作出的帶穴的體積塊分割開成如圖1(e)所示的前后模仁。

2 UG半自動分模的基本流程

以充電器為例論述這種方法分模的基本流程（假定產(chǎn)品無幾何問題，已可以進(jìn)入分模狀態(tài)，產(chǎn)品的IGES的修補(bǔ)、撥模檢測、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性檢查等本文不論述）。

2.1 打開產(chǎn)品

半自動分模無需加載（Load Product）產(chǎn)品并進(jìn)行模具項(xiàng)目初如化，因此不會產(chǎn)生全自動分模時復(fù)雜的項(xiàng)目組成員，這樣也便于模具設(shè)計時眾多模具零件的操作與管理。

2.2 產(chǎn)品的分中定位

主要是為了確定模具中心，為后續(xù)的排位設(shè)計、電極制作及鑲件設(shè)計等工作設(shè)定一個統(tǒng)一的中心，如圖2(a)所示就是完成分中定位的產(chǎn)品。

2.3 設(shè)置產(chǎn)品收縮率

半自動分模運(yùn)用UG的變換功能設(shè)置產(chǎn)品的收縮率。按快捷鍵Ctrl+T選擇產(chǎn)品并在Tranformations頁簽中按下SCAL按鈕輸入相應(yīng)的收縮率(1+Sca%)既可完成操作。

2.4 修補(bǔ)

針對具體的產(chǎn)品在修補(bǔ)過程中可能遇到如下3類問題：

1）簡單的破孔可直接用Mold Wizard的修補(bǔ)命令進(jìn)行修補(bǔ)，如片體修補(bǔ)（Surface patch），邊緣修補(bǔ)等（Edge patch），如圖2(b)所示。

2）如果應(yīng)用Mold Wizard曲面功能尚不能完成修補(bǔ)的部位可嘗試用Mold Wizard的實(shí)體修補(bǔ)功能（Solid patch），實(shí)體修補(bǔ)的關(guān)鍵是要對實(shí)體進(jìn)行科學(xué)合理修剪及布爾運(yùn)算，在圖2(b)中大圓孔就是采用實(shí)體修補(bǔ)功能修補(bǔ)的，當(dāng)應(yīng)用實(shí)體修補(bǔ)指令時UG會自動將修補(bǔ)上去的那部份體積放入25層，分完模后要把這25層所有的實(shí)體視具體情況補(bǔ)加在公模仁或母模仁上。

圖2 定位分中、修補(bǔ)、查找分模線

3）在半自動分模中還可用UG的其它曲面設(shè)計功能參與分型面的制作與設(shè)計，直紋面、網(wǎng)格面等曲面功能也常用于分型面的制作。曲面的光順是關(guān)鍵，要使曲面做得光順可以通過適當(dāng)增中或減少曲面的邊來重構(gòu)曲面，還可以通過Though curve mesh設(shè)置邊界相切連續(xù)選項(xiàng)，還可以在構(gòu)造曲面后選擇match edge選項(xiàng)，使兩個曲面的邊界相匹配，從而使曲面連接時設(shè)置為曲率連續(xù)。

2.5 搜索分模線

1）產(chǎn)品最大棱邊特別清晰或分模線較簡單，可直接用自動搜索功能查找出分模線。2）分模線走勢混亂或有多種走向可能的情形用搜索環(huán)（半自動搜索功能）。3）若分模線從產(chǎn)品的一個面或多個面的內(nèi)部經(jīng)過，這時就需采用Face Split功能按陰影分割（Split by Isocline）將這些面沿開模方向的最大輪廓處分割開，這樣在搜索分模線時分模線才能從面的這些被分開處經(jīng)過。

值得注意的是搜索分模線前最好先完成所有修補(bǔ)，以便得到一條完整封閉的分模線。

2.6 編輯分模線

1）分模線在同一平面內(nèi)，這種情況UG可以快速從u、v兩個方向延伸作出分型面，這種情況不用對分模線作任何處理。2）分模線在同一曲面內(nèi)也與上述情況類似，用擴(kuò)大面即可作出分型面。3）分模線不在同一平面內(nèi)或曲面內(nèi) 這種情況下通常是分別考察位于前、后、左、右段及過渡段的分模線線段，凡在同一平面連續(xù)段可以分為一段（無論歷經(jīng)幾次拐角），作分模面這段就用有界平面來作。拐角處通常劃為過渡段，搜索分模線及編輯分模線的結(jié)果如圖2(c)所示。

2.7 分型面的制作

在半自動分模中，主要還是同全自動分模方式一樣應(yīng)用MoldWizard的分型面創(chuàng)建功能來制作分型面。

1）在半自動分模過程中當(dāng)分模線搜索編輯完成后，可利用創(chuàng)建分型面（Create Parting Surrfaces）功能依據(jù)分型線產(chǎn)生分型面。

（1）拉伸（Extrude）功能，當(dāng)分模線上的某段朝向同一個方向時可用此功能拉抻形成分型面，拉抻的方向?yàn)?X、-X或+Y、-Y，用拉抻創(chuàng)建的分型面所圖3(a)所示。（2）有界平面（Bodnded plane）對于在同一平面內(nèi)的一段分模線，用此功能可圍繞分模線產(chǎn)生一個沿u、v兩個方向拓展的分型面，產(chǎn)生的分型面用兩拓展邊緣及分型線進(jìn)行修剪，選擇正確的保留側(cè)既可，此功能集有界面、延伸、修剪于一體，在一個步驟內(nèi)可完成多個操作，用有界平面創(chuàng)建的分型面所圖3(b)所示。

2）當(dāng)利用MoldWizard的分型面創(chuàng)建功能還不能完成所有的分型面時，也可用UG的其它創(chuàng)建曲面的功能創(chuàng)建分型面，凡不是用MoldWizard創(chuàng)建的分型面可用添加現(xiàn)有的面功能（Existing Surfaces）將這些面變?yōu)镸oldWizard能識別的面。

3）分型面的合并，可以利用分型面功能的Join Surfaces功能及UG的曲面合并（Sew）功能進(jìn)行合并，分型面合并后的效果圖如3(c)所示。

圖3 分型面的創(chuàng)建及合并

2.8 抽取區(qū)域

抽取區(qū)域的目地是抽取出產(chǎn)品上未復(fù)制的內(nèi)外表面；產(chǎn)品的內(nèi)表面及外表面各抽取一份并分別放入27層及28層；由于用MoldWizar修補(bǔ)功能所作的曲面也會在27層及28各放一份。這樣經(jīng)過邊界抽取后在27層及28層就分別有一份完整統(tǒng)一的表面。如圖4(b)所示是表示放入27層的型芯一側(cè)完整的表面，如圖4(a)所示是表示放入28層的型腔一側(cè)完整的表面，兩圖層的表面與用分模線作出的分型面縫合后都可以用于分模，但常用位于28層的型腔一側(cè)的表面作為分型面來分模。對于表面眾多的復(fù)雜產(chǎn)品的分模，應(yīng)用曲面區(qū)域抽取功能也不需人工復(fù)制產(chǎn)品的表面，從而大大提高了分模的速度，縮短模具的制造周期。

2.9 合并抽取出的母模一側(cè)的面(即28層的表面)

1）一種方法是利用MoldWizard的創(chuàng)建型腔及型芯功能自動合并28層及27層的面，通常只合并28層（即型腔一側(cè)的表面），這樣可以得到一個完整且縫合好的型腔一側(cè)的表面，如圖4(a)所示；同理也可以合并27層（即型芯一側(cè)的表面），這樣可以得到一個完整且合并好的公模一側(cè)的表面。

2）也可以用UG的曲面合并（Sew）功能人工將28層及27層的表面縫合好，縫合前注意28層或27層只能同時打開其中一個圖層。

圖4 抽取區(qū)域、型腔及型芯表面

3）分型面的檢測：從主菜單（Analysis）—（Examine Geometry）—（Sheet Bondaries）檢查縫合后的曲面是否邊界數(shù)為1；如果邊界數(shù)為1，說明在公差范圍內(nèi)曲面沒有破孔，這樣的曲面一般都能成功的分出公母模仁。

2.10 制作拆分公母模仁所需的體積塊

可用草繪拉抻功能制作體積塊；也可用模具工具中（Creare Box）功能產(chǎn)生體積塊；還可通過偏移及分割等功能將體積塊修改至要求的厚度及大小并保證這些數(shù)值取整數(shù)。

2.11 分模

按上述1所述的分模原理用2.10步所作出體積塊與2.3步設(shè)置收縮率后的產(chǎn)品進(jìn)行布爾減運(yùn)算，完成造穴工作；再用2.9步所作的分型面將帶有穴的體積塊“砍開”即可得到前后模仁，將前后模仁分別放入不同圖層，分模后一模一腔的效果圖如圖5(a)所示。

3 基于UG半自動分模流程的3D模具排位設(shè)計

3.1 一模出多件相同塑件

只需在分完模后甚至是在做完抽芯后用UG的旋轉(zhuǎn)和平移變換功能復(fù)制幾份即可，可按要求的擺放方位關(guān)系及位置關(guān)系快速完成模仁等模具零件的3D排位設(shè)計。

3.2 一模出多件不同塑件

可將不同的塑件的公母模仁分別拆分出來并存盤，打開其中一個文件，導(dǎo)入另一個塑件的分模文件。通過變換功能將兩個甚至多個塑件的公母模仁正確的拼在一起，再把所有的公模仁布爾加在一起、母模仁布爾加在一起，即可完成一模出多個不同塑件的分模及排位問題，這是非常簡單有效的方法，排位3D效果圖如圖5(b)所示。

圖5 模具型腔、型芯及排位之3D效果圖

4 半自動分模的優(yōu)點(diǎn)

全自動分模時，要通過產(chǎn)品項(xiàng)目的初如化這一步，經(jīng)初始化后會生成關(guān)于模具龐大的項(xiàng)目裝配組成員，如在COOL節(jié)點(diǎn)下放置冷卻系統(tǒng)；FILL節(jié)點(diǎn)放置澆口、流道的文件；MISC節(jié)點(diǎn)下放置通用標(biāo)準(zhǔn)件；LAYOUT用手安排產(chǎn)品節(jié)點(diǎn)prod的位置分布等等。由于這些項(xiàng)目組成員多，也給操作和管理帶來了諸多不便。

1）全自動分模圖層管理難度大，零件不是被人為操作放在某一層，圖層的打開與關(guān)閉也不完全被人為控制，這在一定程度上影響了效率；而半自動分模則在分模及模具設(shè)計時圖層的管理與應(yīng)用簡捷明了。

2）針對某一模具零件的操作變得困難，在全自動裝配模式下，只有設(shè)置為工作部件的零件才能被操作，因而要操作或要修改某個零件時比較費(fèi)力。

3）模具設(shè)計時需頻繁用到UG的實(shí)體功能及大量的布爾運(yùn)算，而全自動分模時實(shí)體運(yùn)算及模具零件間的布爾運(yùn)算變得不方便；而半自動分模時每一個零件在任何時候都是可以操作的，凡是存在公共體積的零件間可隨意發(fā)生布爾運(yùn)算（無需用到wave幾何鏈接器)，多樣化的的實(shí)體功能及布爾運(yùn)算功能也極大的方便了模具零件的修改。

5 結(jié)論

UG半自動分模方法由于其易學(xué)、易用、好用、符合人們的思維習(xí)慣，在珠三角地區(qū)被廣泛使用；半自動分模方法是與全自動分模方法并行不悖的分模方法，半自動分模方法以其無比的靈活性可將UG的實(shí)體功能發(fā)應(yīng)用到極致，因此適用于從簡單到復(fù)雜塑料產(chǎn)品的分模，特別當(dāng)產(chǎn)品無需變更時這種方法不僅能快速作出模具的公母模仁，還能快速完成模具的其它零件的形狀及裝配，可切實(shí)加快中小企業(yè)模具設(shè)計與制造周期，這種方法值得在中小企業(yè)推廣與應(yīng)用。

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TP391

A

1009-0134(2010)12(上)-0016-03

10.3969/j.issn.1009-0134.2010.12(上).52

2010-09-17

劉建元（1974 -），男，高級工程師，研究方向?yàn)橛嬎銠C(jī)輔助設(shè)計與制造。