蘇立祥

摘要：逆向工程技術(shù)已是成熟技術(shù)，現(xiàn)在對(duì)于逆向工程技術(shù)的應(yīng)用范圍非常廣范。模具設(shè)計(jì)也已從原先的手工繪圖到電腦CAD繪圖，現(xiàn)在為實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)制造。良好的運(yùn)用逆向工程技術(shù)與現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)技術(shù)能縮短對(duì)于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期，增加產(chǎn)品的迭代。本文以家庭用插座為例，從已有的插座殼進(jìn)行逆向工程建立實(shí)體數(shù)字化模型，運(yùn)用三維數(shù)字化設(shè)計(jì)出插座殼的注射模具。整個(gè)過(guò)程會(huì)運(yùn)用到Geomagic studio 2012、Imageware 13、UG8.0及UG8.0 MOLDWIZARD 模塊進(jìn)行從實(shí)體插座殼到插座殼模具的完整過(guò)程。

關(guān)鍵詞：逆向建模 注射模具 模具設(shè)計(jì) UG

一、前言

本文可分為兩塊技術(shù)的融合運(yùn)用，前后對(duì)接，一體化的流程體現(xiàn)。一塊為逆向建模技術(shù)的運(yùn)用，運(yùn)用Geomagic Studio 2012、Imageware13 與UG8.0這三個(gè)軟件的各自優(yōu)勢(shì)進(jìn)行逆向建模。第二塊為模具設(shè)計(jì)，運(yùn)用UG8.0 MOLDWIZARD 模塊及胡波M6.6外掛進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的分析與快速模具設(shè)計(jì)，UG MOLDWIZARD 模塊是UG產(chǎn)品下的專門(mén)針對(duì)注射模具設(shè)計(jì)的快速模具設(shè)計(jì)模塊。目前對(duì)于逆向建模技術(shù)與模具設(shè)計(jì)技術(shù)的運(yùn)用非常廣泛，本次設(shè)計(jì)過(guò)程就是從逆向建模到模具設(shè)計(jì)的完整流程的完善展現(xiàn)。

二、逆向建模

（一）點(diǎn)云采集

逆向建模實(shí)物插座殼為西門(mén)子照明的插座殼，5UB01061CC1，如圖2-1。點(diǎn)云采集設(shè)備為ROMER公司生產(chǎn)的INFINITE 2.0柔性關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)。

該插座殼的面板的采用德國(guó)進(jìn)口PC聚碳酸脂，注塑工藝很好、光潔度非常高、不變色和耐老化。安裝電流要求10A ，電壓要求250V；插座保護(hù)門(mén)可承受20N力；

插座殼為對(duì)稱體，僅需要掃描一半即可，另一半在建模后鏡像即可獲得完整模型。數(shù)據(jù)掃描結(jié)果如圖2-2、2-3

（二）點(diǎn)云處理

Geomagic Studio 2012是美國(guó)Raindrop Geomagic軟件公司推出的逆向工程軟件[1]。Geomagic Studio具有強(qiáng)大的點(diǎn)云處理能力及曲面構(gòu)建功能，利用該軟件可以輕易用點(diǎn)云數(shù)據(jù)創(chuàng)建出完美的多邊形模型。

此階段的目的是用Geomagic Studio 2012將由INFINITE2.0采集的點(diǎn)云進(jìn)行去雜點(diǎn)與噪點(diǎn)。首先運(yùn)用刪除命令將多余的大塊點(diǎn)云刪除。然后用斷開(kāi)組件連接及體外孤點(diǎn)命令刪除表面雜點(diǎn)。最后運(yùn)用減少噪音命令去除表面多余噪點(diǎn)。結(jié)果將得到如圖2-4規(guī)則均勻點(diǎn)云集。將點(diǎn)云集導(dǎo)出為IGES格式再導(dǎo)入到Imageware內(nèi)進(jìn)行曲面造型。

（三）片體構(gòu)造

Imageware 13有非常強(qiáng)的云處及曲面編輯和構(gòu)建能力。用Imageware13可以構(gòu)造出良好的插座殼外形曲面。如圖2-5即是使用Imageware13的逆向片體生成能力，生成的插座殼外形曲面集。我們將片體導(dǎo)出IGES到UG8.0內(nèi)進(jìn)行片體處理。

（四）實(shí)體建模

UG是Unigraphics的縮寫(xiě)，Imageware對(duì)于片體的處理沒(méi)有UG強(qiáng)大，并且算法上也沒(méi)有UG好，所以將Imageware生成的片體通過(guò)IGES格式導(dǎo)入U(xiǎn)G內(nèi)進(jìn)行實(shí)體模型的構(gòu)造。經(jīng)過(guò)修剪、鏡像、縫合、加厚、倒角等命令后求得插座殼實(shí)體模型。最后進(jìn)行倒角等修剪操作。實(shí)體如圖2-6。

三、模具設(shè)計(jì)

模具設(shè)計(jì)部分是整個(gè)過(guò)程中最重要的一部分，前面的處理都是為這一步做準(zhǔn)備的，合理的模具設(shè)計(jì)能使產(chǎn)品更加美觀具有美感，并且在使用壽命上也會(huì)有很大的影響。模具設(shè)計(jì)過(guò)程包括對(duì)產(chǎn)品的分析及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。注射模具設(shè)計(jì)因類型不同，制品的復(fù)雜程度不同，會(huì)有不同的設(shè)計(jì)方法與步驟。由于現(xiàn)代CAD/CAM模具設(shè)計(jì)技術(shù)的廣泛與普及，本產(chǎn)品運(yùn)用現(xiàn)代數(shù)字化模具設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)，利用UG8.0 MOLDWIZARD 模塊及胡波M6.6外掛進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。

（一）產(chǎn)品工藝分析

外殼表面外觀有美觀度要求，要求表面無(wú)凹陷、無(wú)氣泡、無(wú)縮孔、不發(fā)生變色和翹曲變形以及不產(chǎn)生熔接痕等缺陷。產(chǎn)品采用倒鉤卡扣扣全安裝，制件底部有倒扣。整體外形尺寸規(guī)則85.5mm×85.5mm×8mm，厚度均勻2mm。

（二）確定型腔數(shù)

本設(shè)計(jì)根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，產(chǎn)品底部有倒鉤，需要做斜頂裝配，考慮本產(chǎn)品為小批量試生產(chǎn)，采用一模一腔的模具結(jié)構(gòu)，這樣模具設(shè)計(jì)制造上會(huì)更加簡(jiǎn)單。

（三）確定分型面

分型面的選擇應(yīng)該從塑件產(chǎn)品的外觀要求、注塑排氣條件、開(kāi)模停留側(cè)、塑件精度要求、模具加工難易程度、考慮脫模斜度及嵌件和活動(dòng)型芯安裝方便等幾方面考慮。此產(chǎn)品外觀要求較高，在內(nèi)側(cè)有斜頂機(jī)構(gòu)，首先利用UG分析-形狀-斜率，分析產(chǎn)品結(jié)果如下，見(jiàn)圖3-1，圖3-2。

由UG斜率分析及對(duì)制件綜合考慮分型面選擇在產(chǎn)品底側(cè)，見(jiàn)圖3-3。

利用分型面對(duì)工件實(shí)體進(jìn)行分割得到凹凸模仁，如圖3-4，圖3-5。

（四）調(diào)用模架

利用胡波M6.6外掛進(jìn)行調(diào)用龍記模架，模胚類型為大水口，型號(hào)CI，模胚規(guī)格2525，A板60，B板70，其他參數(shù)默認(rèn)，見(jiàn)圖3-6。

四、結(jié)語(yǔ)

本次設(shè)計(jì)完成了插座殼的逆向建模工作，從插座殼的實(shí)物到產(chǎn)品的數(shù)字化模型的建立。在逆向建模過(guò)程中，完成了從點(diǎn)云的采集到實(shí)體模型的建立。建立實(shí)體模型后進(jìn)行了材料的選取，從網(wǎng)絡(luò)上查詢到了插座殼的相關(guān)信息。選取了PC為制品的材料。模具設(shè)計(jì)是按照步驟進(jìn)行的，參考了《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》第2卷中的塑料模具設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)。模具采用的是一模一腔結(jié)構(gòu)，因產(chǎn)品的倒鉤，使用了斜向頂出機(jī)構(gòu)。模具調(diào)用了龍記的標(biāo)準(zhǔn)模架，只須將模仁鑲?cè)氲侥０寮纯伞Ｖ髁鞯兰胺至鞯赖倪x擇根據(jù)多年看圖的經(jīng)驗(yàn)選擇的，還缺少實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)證。選擇時(shí)主要的考慮是加工方便與否的問(wèn)題。設(shè)計(jì)中還運(yùn)用了MPI6.1軟件進(jìn)行分析，澆口的選擇就是利用MPI6.1軟件來(lái)做的參考而選擇的。還運(yùn)用了MPI6.1軟件對(duì)充填及冷卻進(jìn)行了分析。對(duì)模具最后的各個(gè)部件進(jìn)行了校核，符合使用要求。

參考文獻(xiàn)：

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[3]郭林峰.電筒蓋塑料模具設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013，（26）.

[4]章云云.基于逆向工程的車燈自由曲面建模技術(shù)研究及應(yīng)用[D].上海交通大學(xué)，2012.

[5]An Application Study of Transition Surface Reconstruction in Reverse Engineering[J].Computer Aided Drafting，Design and Manufacturing， 2004.

（作者單位：蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院）