UG软件在模具设计中的应用

UG软件在模具设计中的应用

王秀丽;魏永辉

【摘 要】In many mold design software,UG software is more representative

one,its application in the field of mold design is more and more experts

and scholars recognized. This paper based on the overview of UG software

and mold design function, introduced focus on the several widely used UG

mold design method,and discussed the process of design may be

representative of the problems and effective treatment methods.%在众多模具设计软件中，UG软件是比较有代表性的一个，其在模具设计领域的应用被越来越多的专家、学者所认可。在概述UG软件及其基本模具设计功能基础上，重点介绍了几种使用最多的UG软件模具设计方法，并对设计过程中可能遇到的有代表性的问题及有效的处理方法进行了深入探讨。

【期刊名称】《机电工程技术》

【年(卷),期】2016(045)009

【总页数】4页(P124-127)

【关键词】UG软件;模具设计;分模法;模具标准件

【作 者】王秀丽;魏永辉

【作者单位】郑州航空工业管理学院，河南郑州 450000;郑州航空工业管理学院，河南郑州 450000

【正文语种】中 文 【中图分类】TP391.72

用于进行模具设计的软件很多，UG软件是比较有代表性的一个，应用UG软件进行相关模具的设计，被越来越多的模具行业人士所认可；为此，如何更好地应用UG软件快速、高效的设计出具备所需功能的模具，就成为极具研究探讨价值的课题；使用UG软件进行模具设计过程中，可能影响其设计效果的因素较多；本文在简要概述UG软件及其基本模具设计功能的基础上，重点介绍几种使用最多的UG模具设计方法，并对设计过程中可能遇到的有代表性的问题、产生原因及解决方法进行了深入探讨；旨在促进UG软件在模具设计领域的更好应用，促进我国模具行业的健康发展。

（1）UG软件

UG是由Siemens PLM Software公司开发的一个专门用于解决产品工程问题的软件，能成功的实现了用户对产品的设计、加工及其过程的数字化造型；UG是针对用户的虚拟产品及其加工工艺的设计需求，提供一种可以用进行模拟或者实践验证的软件［1-2］。UG是一个具有明显交互式特点的CAD/CAM系统，功能相对较为强大，可以轻松实现多种复杂实体、造型等的数字化建构；UG软件最初是针对工作站设计，或者说是诞生在工作站上，伴随计算机硬件的升级发展，越来越多的个人计算机也开始支持UG软件应用，个人计算机的普及也极大地促进UG软件的应用，因此UG软件逐渐成为三维模具设计业的主流应用之一。

早期UG软件的雏形诞生于1969年，是一种基于C语言程序开发的一个数字化设计工具；确切来说，UG是一个基于二维和三维空间无结构网格的、借助于自适应多重网格方法开发的一个相对灵活的数值求解偏微分方程的软件工具［3］；但是该技术、算法的实现、应用并不容易，对于一个简单给定过程的有效模拟也需要自然科学、工程学、分析数学、数值数学及计算机科学等诸多领域知识的支持；这主要源于UG软件所采用的、复杂的数学建模方法，特别是自适应网格加密和多重网格方法并不能被一般人所掌握；所以说，UG软件的出现具有一定的里程碑意义，经过几十年的发展其仍然没有被取代的迹象，随着大型计算机技术的发展，也为使用UG软件进行更为复杂的产品设计提供了可能。

（2）UG模具设计功能

UG，是当今世界上最为流行的模具设计软件之一，这主要源于软件相关功能的强大；其中其最强大的功能就是“分模”，分模奠定了UG软件的模具设计应用基础。模具设计涉及流程较多，最关键的一步也是“分模”，可以说分模成功了，模具设计就成功了一半；利用UG软件进行模具设计分模，主要有三种方法：一是自动分模，二是手动分模，还有一种方法是半自动分模，半自动分模在模具设计中也有着较为广泛的应用，主要是通过人为的操作软件中的自动分模工具条进行分模操作，整个过程也可以称为“模具导向”。以自动分模为例，是针对模具设计行业来设置“专业模块”，模块中配有模具设计行业常用的模架库、标准件，用户可以根据需要调用模架库中的标准件来简化人对模具各部件的设计操作，当然也可以自我开发标准件，这样就极大的提高了模具设计的效率，并且可以设计那些高难度的、结构复杂的模具。

（1）手动分模法

所谓手动分模法，是指在UG软件建模环境中直接使用建模方法“分模”，通过手动方式创建动定模仁、镶件等；然后，使用同样的建模方法来创建模架中所需的模板、导向零件及紧固件等。另外，也可以使用Mold Wizard中自带的标准模架工具来加载标准模架、标准件，或者使用外挂软件来加载模架，从而简化手动分模过程；外挂软件被认为是一种有效的简化手动分模的方法，企业可以根据自己常用的模架结构类型，开发适合自己企业产品特点的外挂软件，从而提高产品的设计效率［4］。相对来说，手动分模灵活性、适用性强，复杂模具分模多采用该种方法，但是对设计人员的素质、经验要求较高。 （2）半自动分模法

半自动分模法与手动分模法之间的区别在于分模部分，标准模架的加法方法与手动分模法相同。半自动法分模同样是在建模环境中进行，借助于建模环境中的各种工具、命令完成分型面的创建、修补破孔和分割模仁，也可以使用Mold Wizard中的注射模工具，使用其提供的创建方块、修剪区域补片、分割实体、拆分面、扩大曲面补片和边缘修补等命令完成模型破孔的修补，再使用模具分型工具中的区域分析工具对模型的动、定模区域进行分析。自动分模中的工具可以有效补充建模环境中的分模功能不足问题，从而大大提高分模效率。半自动分模方法与手动分模方法相同，如果使用了Mold Wizard注射模工具中工具，可以不对分模的产品模型进行初始化操作。

（3）全自动分模法

所谓全自动分模法，是指全部使用Mold Wizard中提供的分型工具来设计模具设计。全自动分模之前，首先必须要对加载到UG中的产品模型进行初始化操作，如果在之前不进行初始化操作，则有可能导致无法使用模具分型工具中提供的定义型腔、型芯命令来分割出动模仁、定模仁。使用全自动分模法进行分模的具体步骤如下：初始化项目→定义模具坐标系→定义工件大小→型腔布局；然后再根据具体模型使用模具分析工具、命令等来进行动定模仁分型设计［5］；接着使用Mold

Wizard中提供的添加模架、标准件工具来完成标准模架的添架；最后，完成标准零件的添加；使用全自动分模法设计模具过程中，也可以借助于企业开发的外挂软件来加载相关模架、标准件。

（1）顶针加载问题及处理方法

1）顶针直径相同，放置顶针位置的高度不同，不能同时加载

顶针直径相同，但是放置顶针的位置高度不同，是不能同时进行加载的；这主要是因为如果同时加载的顶针名称是相同的，这样在进行后续顶针处理时就会出现无法区别顶针修剪高度问题；因此，不同高度位置的顶针是不能同时加载的，必须分别进行加载，同时在命名上要给予不同顶针标识，这样可以有效避免顶针做后处理出现高度位置一致问题［6］。如果是采用全自动分模方法，为避免出现上述问题，可以将后处理设置选项中的另存为不重复部件勾选。

2）布置顶针时，保证顶针位置坐标值设置为尾数0.5或者0

之所以要这样做，主要是为了便于加工顶针孔位置。加载顶针操作步骤如下：点击标准部件库图标，选择顶针厂家、顶针类型及顶针放置方式，最好选用点方式放置顶针，然后修改顶针相关参数，如顶针直径、固定类型和长度等，对于顶针长度可以设置长一些、甚至超过型芯表面，这样在后续用顶针后处理中可以自动修剪出顶针，修改完成后单击应用，会出现选择点对话框，这时可以设置顶针的坐标位置。可以先不使用复制模式，而是使用动态移动方法，通过拖拽坐标，将在0点位置的顶针移动到目标位置，拖拽操作是分别沿着X和Y方向移动顶针，直至目标位置，同时设置捕捉间距0.5或者1，这样主要是为了保证顶针放置位置坐标值尾数是0.5或者0；再次添加顶针，对于高度一致的顶针可以使用复制模式，并拖拽坐标直至将添加顶针放在目标位置，重复操作，直到完成所有顶针布置，对于不同高度的顶针加载，则需要重新选择厂家、设置顶针参数、选择放置位置。

3）顶针加载后无法进行修剪问题及其处理

在完成顶针加载后，需要使用顶针后处理命令进行顶针的修剪，这时可能会出现用于修剪顶针的型芯面为刀具面无法选择的问题；无法操作是因为动、定模仁创建没有采用自动分模方法，导致顶针后处理命令不能有效识别出修边部件、修边曲面。有效的处理方法是：打开装配导航器（如图1所示），将光标放置在最高一级上点击右键选择WAVE，并点击新建级别；然后在新建级别对话框中点击指定部件名，在弹出的对话框中输入部件名称，输入完成后单击确定，返回到新建级别对话框，再点击类选择，选择要转化的模仁实体，单击确定按钮完成转化；再次执行顶针后处理操作。

（2）司筒组件加载问题及处理方法

加载司筒组件前，首先要明确司筒、司筒针的规格及其选择原则；要求选择的司筒直径不大于塑胶圆柱外径，但是要大于塑胶内孔直径，且要符合现有标准顶针规格，实在不行情况下，可以考虑重新按图订做。在具体操作过程中可能遇到的问题是：加载完司筒后，需要使用后处理命令对司筒管进行修剪，但是却无法修剪好司筒针，导致司筒针头部与塑件孔径的不一致。这时有效的处理方法是：首先将司筒针设为工作部件，然后使用装配命令中的链接功能，针链接器对话框中的“类型”选为“体”，在成功将型芯上司筒针头部形状部分作为工具体链接到司筒针的零件中进去后进行求交，求交后只能得到司筒针头部形状，司筒针的长度则为司筒针与模仁相交部分的长度，最后对司筒针的长度进行专门修复，进行专门延伸司筒针操作，同时对司筒针安装台阶部分进生重新构造操作。

（3）一模多位顶针加载问题及处理方法

在使用手动分模法处理一模多位顶针加载时，需要一个穴位一个穴位的添加顶针，而不是像自动分模法那样，只需要成功加载一个穴位上的顶针，其他穴位的顶针则会自动加载；如果加载顶针数量较多，手动分模法的工作量就会很大。如果遇到这种情况，可以采用移动组件命令的方法，利用该命令中的运动距离、角度变换功能，进行线性阵列复制和旋转复制，这样可以大大提高顶针加载效率。具体操作方法是：先选择准备复制的顶针，然后右击鼠标，从弹出菜单中选择移动命令或者在主菜单中选择装配→组件位置→移动组件命令进行操作，如图2所示。

模具加工工艺的好坏，与设计人员对模具的结构及所使用软件的了解有很大关系；在充分了解设计模具结构的基础上，要能做到灵活运用模具设计软件中的多种工具、命令，只有这样才能快速、高效、合理的设计出客户要求的模具。任何好的设计经验、方法都源于对大量实践的摸索和总结，借助于UG软件对模具进行更好的设计