陳起東

（中交（廈門(mén)）投資有限公司，福建 廈門(mén)361021）

0 引 言

隨著塑料產(chǎn)品在生產(chǎn)生活中的廣泛應(yīng)用，其形狀和結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜，外觀要求也越來(lái)越高，原有的模具設(shè)計(jì)手段已無(wú)法滿足當(dāng)今社會(huì)現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求，利用三維CAD技術(shù), 可以縮短模具設(shè)計(jì)周期，提高模具的設(shè)計(jì)質(zhì)量[1-3]。UG NX軟件是集CAD/CAM/CAE于一體的三維參數(shù)化軟件，是當(dāng)今世界先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造、分析軟件之一，其廣泛應(yīng)用于機(jī)床、汽車、船舶、航天器、家電、服裝等領(lǐng)域。UG NX由建模、裝配、渲染、加工、鈑金、塑料模具設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)分析、應(yīng)力分析等多個(gè)模塊組成，MoldWizard模塊是注塑模向?qū)гO(shè)計(jì)模塊，它采用裝配文件結(jié)構(gòu)，裝配體部件間具有關(guān)聯(lián)性，其模具設(shè)計(jì)效率很高，是當(dāng)前業(yè)界和技能競(jìng)賽中普遍采用的一種塑料模具設(shè)計(jì)工具[4-6]。

注塑模中成型零部件的設(shè)計(jì)是注塑模設(shè)計(jì)的核心環(huán)節(jié)。我們以風(fēng)扇葉片為實(shí)例，利用UG軟件并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，從風(fēng)扇葉片結(jié)構(gòu)分析至模具型腔、型芯分型面設(shè)計(jì)。風(fēng)扇葉片塑件的結(jié)構(gòu)具有一定的復(fù)雜性，葉片曲面與主體部分如何設(shè)計(jì)分型面、產(chǎn)品如何脫模，是設(shè)計(jì)考慮的關(guān)鍵所在。本文結(jié)合UG模塊命令的強(qiáng)大功能，詳細(xì)闡述風(fēng)扇葉片塑模分型設(shè)計(jì)過(guò)程，為類似曲面結(jié)構(gòu)塑件的模具設(shè)計(jì)提供參考。

1 塑件結(jié)構(gòu)分析

該塑件尺寸為152 mm×148 mm×32 mm。如圖1所示。塑件材料為ABS,是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物，該塑料的收縮率范圍在0.3%～0.8%，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，一般取值為0.5%。塑件生產(chǎn)要求表面無(wú)縮痕，葉片曲面流暢，無(wú)飛邊，量產(chǎn)為50萬(wàn)件。

下面結(jié)合UG NX軟件對(duì)該塑件進(jìn)行拔模角度的分析，一般情況下小型塑件（尺寸小于200 mm） 拔模斜率分析角度范圍為-1。 ～1。 ，如圖2所示。塑件產(chǎn)品外表面形成型腔表面，產(chǎn)品內(nèi)表面形成型芯表面，并有拔模角度為0°的情況，需要對(duì)這些部位進(jìn)行拔模角度設(shè)計(jì)，應(yīng)便于產(chǎn)品脫模，且拔模盡量采用減膠方式。

圖1 塑件結(jié)構(gòu)

2 塑件分型面粗設(shè)計(jì)

啟動(dòng)UG，進(jìn)入MoldWizard模塊，項(xiàng)目初始化，設(shè)置收縮率為1.005，定義模具坐標(biāo)系，X-Y面為主分型面，Z軸正方向?yàn)殚_(kāi)模方向，使模具坐標(biāo)系原點(diǎn)為風(fēng)扇主體圓下端面，Z軸向上。設(shè)置工件的尺寸也就是模仁尺寸，如圖3所示。使用分型工具，對(duì)塑件進(jìn)行分型。首先選擇分型線為風(fēng)扇主體外圓，設(shè)計(jì)分型面為有界平面，此分型面為塑件粗分型面，對(duì)模仁進(jìn)行預(yù)分型，如圖4所示。

圖2 塑件Z向的斜率分析

圖3 模仁尺寸

圖4 粗分型面

定義型腔、型芯區(qū)域，產(chǎn)品外表面形成型腔區(qū)域，內(nèi)表面形成型芯區(qū)域，如圖5所示。初步生成塑件模具的型腔、型芯零件，如圖6所示。

圖5 定義型腔、型芯區(qū)域

圖6 初步生成型腔、型芯

以上的型腔、型芯設(shè)計(jì)還未完成，因風(fēng)扇葉片包裹在型腔中，塑件無(wú)法脫模，因此還需要對(duì)型腔、型芯進(jìn)行再設(shè)計(jì)。

3 塑件分型面再設(shè)計(jì)

顯示模具父節(jié)點(diǎn)（TOP）, 該節(jié)點(diǎn)為整套模具的根節(jié)點(diǎn)，是整套模具的總裝配體文件，如圖7所示。

啟動(dòng)UG 裝配模塊，在根節(jié)點(diǎn)下新建臨時(shí)組件MODEL1 組 件，雙擊該組件，使該組件成為工作組件，應(yīng)用裝配工具條中的WAVE幾何鏈接器，鏈接型腔組件（CAVITY）和產(chǎn)品零件，在MODEL1組件中根據(jù)葉片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)創(chuàng)建新的分型面，白色曲面組為新創(chuàng)建的分型面，如圖8所示。

應(yīng)用拆分體命令選用此分型面將MODEL1組件中的CAVITY幾何體分成上下兩部分，如圖9所示。上面部分將形成最終的型腔部分，下面部分將與原CORE型芯合并成最終的型芯部分。

圖7 TOP根節(jié)點(diǎn)

圖8 穿過(guò)葉片的分型面

圖9 MODEL1分成上下兩部分

4 型腔、型芯終設(shè)計(jì)

進(jìn)入裝配導(dǎo)航器，在TOP根節(jié)點(diǎn)下找到LAYOUT(布局)節(jié)點(diǎn)中的PROD節(jié)點(diǎn)，雙擊PROD節(jié)點(diǎn)，使其成為工作節(jié)點(diǎn)，在此節(jié)點(diǎn)中新建XQ、XX兩組件，如圖10所示。在PROD節(jié)點(diǎn)中新建該兩組件，為后續(xù)一型多腔布局的塑模設(shè)計(jì)帶來(lái)便利。LAYOUT節(jié)點(diǎn)中，PROD節(jié)點(diǎn)的數(shù)量代表模具的腔數(shù)，也就是模具注射一次，出幾個(gè)產(chǎn)品。目前還沒(méi)進(jìn)行多腔設(shè)計(jì)，在LAYOUT節(jié)點(diǎn)下只有一個(gè)PROD節(jié)點(diǎn)。

雙擊XQ，WAVE幾何鏈接MODEL1中的上半部分，雙擊XX，WAVE幾何鏈接MODEL1中的下半部分和原有的CORE，布爾求和該兩部分，使其成為一個(gè)整體。這樣X(jué)Q組件為最終的型腔，XX組件為最終的型芯，如圖11所示。將XQ、XX 兩 組 件 替換引用集為MODEL，這樣在TOP 節(jié)點(diǎn)下XQ、XX兩組件就能正常顯示了。XQ、XX兩組件之間的空腔已經(jīng)準(zhǔn)確形成了風(fēng)扇葉片塑件結(jié)構(gòu)形狀。這時(shí)CAVITY、CORE、MODEL1在模具中已經(jīng)是多余的，考慮到模具設(shè)計(jì)的關(guān)聯(lián)性，不能將這3個(gè)組件從TOP 節(jié)點(diǎn)中刪除，UG引用集提供了解決此問(wèn)題的方案。最后將PROD節(jié)點(diǎn)中的CAVITY、CORE組件及TOP節(jié)點(diǎn)下的MODEL1組件替換引用集為空，這樣可以讓這3個(gè)組件在整個(gè)裝配體中不再顯示。至此，風(fēng)扇葉片塑模分型設(shè)計(jì)已全部完成。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文以家用電器中風(fēng)扇葉片零件為實(shí)例，主要針對(duì)塑料模具設(shè)計(jì)中的型腔、型芯的分模設(shè)計(jì)，運(yùn)用UG的斜率分析將塑件重要、關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理化處理。該零件結(jié)構(gòu)有一定的復(fù)雜性，其分型面的設(shè)計(jì)是它的特色，介紹了如何運(yùn)用UG MoldWizard模塊進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，以及運(yùn)用WAVE技術(shù)進(jìn)行模具部件間的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)過(guò)程的特點(diǎn)主要體現(xiàn)了以下幾個(gè)方面：

1）整個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了抽象2D設(shè)計(jì)向3D設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變，可以更為直觀地查看模具零部件的結(jié)構(gòu)，便于后續(xù)模具的結(jié)構(gòu)修改及檢測(cè)。

2）在實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用UG分析模塊對(duì)塑件不同結(jié)構(gòu)進(jìn)行拔模角度分析，將分析結(jié)果及時(shí)進(jìn)行處理，并考慮模具穿插部位的設(shè)計(jì)，避免了后續(xù)模具裝配過(guò)程中的干涉。減少了鉗工工作量，保證后續(xù)模具的有效合模。

圖10 PROD節(jié)點(diǎn)中新建XQ、XX兩組件

圖11 最終的型腔、型芯

3）利用UG軟件中的注塑模塊進(jìn)行模仁中型腔與型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，大大簡(jiǎn)化了模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證了模具整體設(shè)計(jì)的質(zhì)量，便于模具后續(xù)其他結(jié)構(gòu)零部件的合理化設(shè)計(jì)。