基于UG+NX40的手机外壳模具设计及加工

专题报道———————■●●—————●—■蠢■—●—■—■——■■■—————————————■●一藏控投玳与蕉墨Ｅ譬蟊墨，图重盈：叠基于ＵＧＮＸ４·０的手机外壳模具设计及加工张子良（上海电机学院，上海２０００９３）摘要：以手机外壳为例，简要介绍了ｕＧＮ×在手机外壳设计、外壳模具设计及加工过程中的强大辅助功能，可以看出：只需熟练运用ＵＧＮ×４Ｏ的实体建模、注塑模向导、加工等３个模块的各种功能，可很快获得数控机床加工模具的所需程序，从而提高数码产品更新换代的速度。

关键词：模具设计；实体建模：注塑模向导：模具加工中图分类号：ＴＰ３９１７文献标识码：Ａ文章编号：１００２—２３３３（２００８）０１—００２７一０２ＵＧＮｘ（ｕｎｉｇｒａｐｈｉｃｓＮｅｘｔＧｅｎｅｒａｔｉｏｎ）是美国ｕＧｓ公司推出面向制造行业的交互式ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＭ的高端软件，它集概念设计、工程设计、工程分析计算及加工制造等功能于一体，实现了优化设计与产品生产过程的高效组合，极受模具工程设计与加工技术人员的欢迎。

手机外壳模具的设计与加工制造典型地证明了这一点。

１手机外壳模具的设计Ｊ．Ｊ手机外壳的设计进入ｕＧＮｘ４．０中的［建模］模块，选择［成型特征］工具条的［长方体］指令，设置原始尺寸长、宽、高尺寸分别为９６ｍｍ、４４ｍｍ、４．５ｍｍ，布尔运算后，经［抽壳］、［实体剪切］以及［倒圆角］等操作，获得外形较为美观、时尚的手机外壳，如图１所示。

选择“自动修补片面”，可以生成修补片面，得到图４结果。

经过分型线编辑、编辑分型段、创建分型面等操作，得到整个模具的分型面，如图５所示。

再经过抽取区域和分型线的设定，可以自动生成型芯和型腔，如图６所示。

按［注塑模向导］的提示，保存型芯和型腔文件，即可自动生成可供加工的凸模及凹模模型，如图７、８所示。

Ｊ．２手机外壳模具的设计手机外壳设计完成后，根据零件设计注塑模是模具工程师的主要任务，也是较为复杂的工作，但２手机外壳模具的加工使用ｕＧＮｘ４．０中的［注塑模向以凸模为例（凹模加工的原理与过程完全相同）说明导］模块，就可以很方便地由零件手机外壳模具的加工过程。

自动生成型芯和型腔，减轻不少模首先进入ｕＧＮｘ４．０中的［加工］模块，出现加工环境对具设计的工作量。

具体过程如下：话框，由于模具形状复杂，选择［型腔铣］；接着创建加工操作打开下拉菜单一［起始］一［所有应所需的４个父节点：加工程序、刀具、几何体、加工方法。

用模块］一［注塑模向导］。

首先，项２．Ｊ创建加工程序目初始化；其次，设定坐标系；然后选择［创建程序］指令，给定程序名。

输人工件尺寸，并分型处理，如图２．２创建加工刀具２、３所示。

选择［创建刀具］指令，使用平底立铣刀，参数选择如机械工程师２００８年第１期ｌ２７　万方数据专题报道譬冒酉墨，墨墨墨盈数控技玳与装叠———■●———■——■—■———■—■—————■—■———■■■■■■■豳■■嗣■■豳豳＿麓隧图９、图１０所示，“确定”后建立了加工刀具。

凸模加工中共用到５把铣刀，参数选择大同小异。

２．３创建加工几何体加工工件即是在［注塑模向导］中生成的凸模模具，如图８所示。

依次设定加工坐标系、加工毛坯（先行建立）及指定加工工件，对话框如图１ｌ、图１２所示。

２．４创建加工方法选择［创建方法］指令，在加工方法视图中创建粗加工、半精加工和精加工等各道加工。

２．５创建加工操作选择［创建操作］指令，选定合适的各道加工子类型，出现对话框如图１３、图１４所示，在选择了合理的加工参数并确定后，生成如图１５所示的加工轨迹。

其余４把铣刀的加工操作过程与上述相似。

经仿真加工模拟后，得到加工结果如图１６所示。

２．６后处理操作后处理操作的目的是生成驱动数控机床加工用的程２８ｌ机械工程９币２００８年第１期序，在选取了某个加工操作后，使用［后处理］指令；选择对话框中的“３轴数控铣床”，“确定”后，即生成该加工程序如下（缩略），传输到数控铣床即可进行加工操作：Ｎ００１０Ｇ４０Ｇ１７Ｇ９０Ｇ７０Ｎ００２０Ｇ９１Ｇ２８Ｚ０．０：００３０Ｔ００Ｍ０６Ｎ００４０ＧＯＧ９０Ｘ一２．９２８８Ｙ．Ｏｌ７６ＳＯＭ０３Ｎ００５０Ｇ４３Ｚ．２４４ｌＨ００Ｎ００６０Ｚ．２４０２州３９０ＵＸ１．２６３４７Ｎ３９１０Ｘ１．３４８７Ｎ３９２０Ｘ１．５３５１Ｎ３９３０Ｇ３Ｘ１．５４４６Ｙ一．９０６７ＩＯ．０Ｊ．０３９４Ｎ３９４０Ｍ０２３结语通过上述手机外壳及外壳模具设计与加工的实例，可以看到ＵＧＮＸ４．０强大的ＣＡＤ／ＣＡＭ功能：只要设计人员发挥充分的想象力，建立注塑零件的实体模型，模具工程师就可以很简便地生成加工模具，很容易地生成数控加工程序，从而大大缩短新型数码产品的上市周期，大幅提高产品的市场竞争力。

［参考文献］［１］付本国，等．ｕＧＮｘ４．０机械设计实例教程［Ｍ］．北京：电子工业出版社，２００６．［２］谢国明，曾向阳，王学平．ｕＧｃＡＭ实用教程［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２００３．［３］谢昱北，蓝曼，刘昌丽．ｕＧＮｘ４．Ｏ中文版模具设计典型范例教程［Ｍ］．北京：电子工业出版社，２００６．（编辑黄获）作者简介：张子良（１９５２一），男，高级讲师，研究方向为机械ｃＡＤ／ｃＡＭ。

收稿日期：２００７—０９—２２　万方数据基于UG NX4.0的手机外壳模具设计及加工作者：张子良作者单位：上海电机学院,上海,200093刊名：机械工程师英文刊名：MECHANICAL ENGINEER年，卷(期)：2008，""(1)被引用次数：2次1.付本国UG NX4.0机械设计实例教程 20062.谢国明.曾向阳.王学平UG CAM实用教程 20033.谢昱北.蓝旻.刘昌丽UG NX4.0中文版模具设计典型范例教程 20061.学位论文王殿君基于Unigraphics软件的汽车内饰件塑料模具设计2006当今，随着塑料工业的迅速发展，塑料制品在许多工业部门的应用范围越来越广，这就使产品对注塑模具的要求越来越高，传统的注塑模具设计方法已无法适应产品更新换代和提高质量的要求。

本文从国内注塑模CAD/CAE技术与国际先进技术水平的差距和急需解决的问题着手，提出了注塑模集成CAD/CAE的思想，并结合实际注塑模具设计的范例，实现了典型注塑件(哈飞赛马轿车的中央饰罩)注塑模CAD/CAE的集成。

本文重点进行了中央饰罩的三维实体造型、注塑模CAE分析及整套注塑模具的设计。

首先，采用UG软件进行注塑件的三维实体造型，针对轿车内饰件的具体外形尺寸，应用基于特征的实体建模和自由形状建模等知识，使用体素特征、扫描特征、成形特征、特征操作、实体冲压等具体的操作步骤逐步生成汽车内饰件，并生成面网格文件。

其次，利用仿真软件Moldflow对该注塑件进行充填、流动、冷却、气穴、熔接痕、翘曲等数值模拟。

通过对注塑件充型模拟，能够直观的显现出液态塑料在型腔内充型及流动的变化过程，进而比较熔接痕、气穴、翘曲等缺陷，来进行浇注系统的优化设计。

最后利用UG软件的Moldwizard模块进行整套注塑模具的设计。

通过该课题的研究，可以直观的再现塑料模具设计的全过程，很好的体现并验证了模具设计的思路，对塑料模具设计企业有一定的指导意义。

2.期刊论文赵晋征.ZHAO Jin-zheng Solid Edge在模具设计中的应用-现代机械2006,""(2)对Solid Edge软件的安装、实体建模的基础过程以及在设计塑料管材胀口模具工作中的运用进行了简要介绍.3.学位论文刘劲松曲轴锻模智能设计系统的研究2001该文阐述了如何将专家系统与CAD-体化及其在曲轴模具设计中的应用的基本原理和具体方法,系统地分析了设计专家系统的基本原理、基本结构和关键技术,给出了面向的知识表达方法和基于实例的推理方法,并建立了曲轴模具知识库系统;采用参数化实体建模方法建立了参数化实体零件库,用户通过修改参数化尺寸可以实现零件的快速造型,并在计算机屏幕上输出零件的三维几何图形,还可根据需要实现向二维图形的转换;开发出专家系统与CAD接口程序,使专家系统推理计算得到的数据文件能够方便地转换为CAD内部的图形数据文件;在专家系统开发工具的基础上开发出了曲轴模具智能设计系统. 4.期刊论文陈元芳.黄虹.夏华.胡安源摩托车尾罩注射模具CAD/CAM-现代制造工程2002,""(10)以摩托车尾罩为例,介绍从样件到三维实体建模、三维注射模具设计及二维工程图生成的过程.5.学位论文王洪志基于智能化的汽车覆盖件模具CAD系统的研究1998汽车覆盖件模具CAD技术的应用,目前仍停留在以计算机代替手工设计、交互绘图的层次上,仍然以在通用的CAD软件系统上采用交互绘图或造型的方法.如何实现模具的自动设计并建立具有较大柔性的CAD系统是该文工作的重点,围绕上述目标,论文重点作了以下几个方面工作.1.从专家系统理论与CAD技术相结合的智能化原理出发,根据覆盖件模具的特点,建立了覆盖件模具的智能化CAD系统模型;2.收集整理了覆盖件模具设计方面的知识和经验,经系统化后,以专家系统的知识表达方式存储于知识库中;3.从软件工程角度,提出了适用于该系统分析和设计的方法,并依此建立了系统的基本框架;4.为将来模具CAD/CAM集成化的发展需要,预留了相应的接口;5.建立了独立的覆盖件模具标准件库.此外,该系统是在UG软件系统平台上进行二次开发,故利用了UG的特征实体建模技术和相应的二次开发工具.6.期刊论文柯世伟.李毅.赵亚坤VX CAD/CAM--曲面实体建模一体化-CAD/CAM与制造业信息化2005,""(4)随着新一代软件的开发并权衡当前的实际应用、GAD/CAM系统逐渐变得智能化、直观化、VX采用的第二代系统内OVERDRIVE、实现了从概念设计→产品设计→模具设计直至数控加工的全部流程的一体化设计,为广大设计、制造者提供了方便迅捷的软件平台,同时开创了CAD/CAM的新时代.7.学位论文邱占疆铸造活塞金属型智能设计系统的研究1999该文以国内用量大、产品质量不易保证的发动机活塞的铸造金属型设计为例,阐述对传统铸造业引入专家系统及CAD技术的基本方法,并建立了一个实用的设计型专家系统(CPMDES).该文在系统的分析了设计型专家系统的基本原理、基本结构和关键技术的基础上,详 细地总结了活塞金属型设计的成功经验和最新模具设计知识;给出了面向对象的知识表达方法和基于实例的推理方法,并建立了实例原型知识库;采用参数化实体建模方法构造了实体零件库;在专家系统开发工具的基础上开发了活塞金属型智能设计系统CPMDES.CPMDES可完成对常用铸造活塞金属型的结构方案设计和关键参数设计,并以三维实体图形的方式输出设计结果,可为设计人员提供设计支持.8.期刊论文翟羽佳.齐广霞.ZHAI Yu-jia.QI Guang-xia基于UGⅡ的叶片精锻模具设计-锻压技术2006,31(1)介绍了叶片精锻的过程和特点,以及Unigraphics三维设计软件在叶片精锻模具设计中的使用方法,其中包括叶片、精锻模具型腔以及飞边槽等的实体造型,使模具设计更加直观.此外,结合UG能够进行参数化实体建模的特点,对叶片精锻模具设计中的工艺参数进行优化,很大程度的提高了模具设计的效率,为模具的设计提供了一条新的途径.9.学位论文黄国庆挤压铸造模具标准件库的研究与实现2007随着有色合金的广泛应用和特种铸造的发展，挤压铸造的应用范围日益扩大，致使挤压铸造模具的设计和制造任务也日益繁重。