UG軟件在端子以及復(fù)雜曲面展開圖上的應(yīng)用

李 輝，岳 偉

（河南天海電器有限公司，河南 鶴壁 458030）

隨著連接器技術(shù)的不斷發(fā)展，端子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，同時(shí)客戶對(duì)模具制造周期的要求則是越來越短，對(duì)企業(yè)的模具開發(fā)的一次成功率要求越來越高。

端子產(chǎn)品展開圖形的合理性是該產(chǎn)品模具開發(fā)能否成功的關(guān)鍵要素之一。利用先進(jìn)的設(shè)計(jì)軟件可以獲得更加接近實(shí)際狀況的端子展開圖，可有效地提高設(shè)計(jì)效率以及避免設(shè)計(jì)失誤的出現(xiàn)。但三維設(shè)計(jì)軟件冷沖模具設(shè)計(jì)模塊中所自動(dòng)生成的端子展開圖，與實(shí)際情況一般差別較大，目前還無法完全依賴三維軟件進(jìn)行沖壓模具設(shè)計(jì)。但筆者在多年模具開發(fā)過程中，經(jīng)對(duì)UG軟件的不斷摸索后發(fā)現(xiàn)，UG軟件可以為模具設(shè)計(jì)工作者提供具有重要參考價(jià)值的端子展開圖。該展開圖經(jīng)進(jìn)一步優(yōu)化后，可以直接應(yīng)用于端子模具的設(shè)計(jì)、開發(fā)過程中。

1 端子產(chǎn)品的展開成型設(shè)計(jì)

首先，要求從事端子產(chǎn)品設(shè)計(jì)及模具開發(fā)人員具備一定的專業(yè)積累。在以往工作中，通過對(duì)已批量生產(chǎn)的不同類型、不同結(jié)構(gòu)的端子產(chǎn)品進(jìn)行對(duì)比分析，尋找理論值與實(shí)際值間的變化關(guān)系，記錄理論值與實(shí)際值之間的偏差，從偏差原因分析中總結(jié)規(guī)律。然后，結(jié)合以下方法運(yùn)用UG軟件，可以有效提高端子產(chǎn)品開發(fā)的一次成功率。

1.1 運(yùn)用UG軟件設(shè)計(jì)端子落料展開圖

圖1為一圓柱形插頭端子。計(jì)算該產(chǎn)品落料展開圖的難點(diǎn)在端子頭部的球頭。以往的做法為 “模糊設(shè)計(jì)”:先做出端子展開圖的大致形狀，在模具加工完成后，通過試模逐漸修正模具型芯及刃口尺寸，來調(diào)整球頭形狀及尺寸，但這往往要經(jīng)多次修改才能得到符合要求的產(chǎn)品。而且每一次修正對(duì)模具型芯及刃口精度要求都非常高，相應(yīng)加工或整修成本也很可觀，這將造成極大的不必要浪費(fèi)。

為了降低上述試模修正過程中不必要的浪費(fèi)，我們可以借助UG軟件進(jìn)行端子曲面的有限元分割，生成端子相對(duì)真實(shí)的落料展開圖。方法如下。

1）使用UG“插入—關(guān)聯(lián)復(fù)制—抽取—面區(qū)域”命令，提取端子產(chǎn)品外表面曲面。在抽取命令中，注意選擇 “遍歷內(nèi)部邊”和 “使用相切邊角度”，并設(shè)定合適的角度公差。

2）然后隱藏實(shí)體，再使用 “分析—一步可成型性分析”命令:選擇展開區(qū)域，框選所有片體（上一步所抽取的曲面），然后選擇一個(gè)平面作為展開目標(biāo)區(qū)域，設(shè)定邊界條件為 “曲線至曲線”，拾取相關(guān)曲線作為約束邊界，并設(shè)置端子材料 （銅材牌號(hào)及厚度）。

3）接下來進(jìn)行網(wǎng)格劃分，在網(wǎng)格劃分之前進(jìn)行網(wǎng)格參數(shù)設(shè)定:把 “單元類型”設(shè)置為 “三角形”， “全局單元大小”設(shè)定值越小劃分出的網(wǎng)格越細(xì)致，得到的展開圖越接近實(shí)際材料流向。這樣就可以進(jìn)行有限元分析了，得到該產(chǎn)品的落料展開圖如圖2所示。

1.2 展開圖細(xì)節(jié)優(yōu)化

獲得以上端子的落料展開圖，再結(jié)合端子產(chǎn)品二維圖紙尺寸及以往相關(guān)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)對(duì)UG展開圖進(jìn)行細(xì)節(jié)優(yōu)化，包括去尖角特征等工藝性優(yōu)化及產(chǎn)品符合性優(yōu)化，使其既滿足模具設(shè)計(jì)也符合產(chǎn)品圖紙要求。

按上述方法，使用UG軟件相關(guān)功能進(jìn)行端子落料展開圖形設(shè)計(jì)。不僅能夠提高設(shè)計(jì)精準(zhǔn)度，保證較高的一次成功率，提高設(shè)計(jì)效率，同時(shí)也減少了以往 “模糊設(shè)計(jì)”方法中模具型芯及刃口的調(diào)試次數(shù)，可顯著降低模具開發(fā)成本。

2 復(fù)雜曲面產(chǎn)品展開成型設(shè)計(jì)

不僅復(fù)雜的端子產(chǎn)品可以借助以上方法進(jìn)行落料展開圖的設(shè)計(jì)，帶有復(fù)雜曲面的鈑金或沖裁產(chǎn)品也可以借助該方法獲得較為精確的產(chǎn)品落料展開圖。

如圖3所示產(chǎn)品，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的一部分為空間曲面。利用二維設(shè)計(jì)軟件計(jì)算該產(chǎn)品展開圖及設(shè)計(jì)彎曲模具是個(gè)難題，此時(shí)就可以借助UG軟件進(jìn)行產(chǎn)品展開圖計(jì)算以及彎曲模具設(shè)計(jì)工作，這樣將事半功倍。按以上方法，獲得的產(chǎn)品展開圖如圖4所示。

3 總結(jié)

借助UG軟件進(jìn)行端子及其他鈑金、沖裁產(chǎn)品落料展開圖的設(shè)計(jì)，可有效降低以往 “模糊設(shè)計(jì)”方法刃口反復(fù)調(diào)試過程中所新增的模具開發(fā)成本，有效縮短模具開發(fā)周期，保證模具或產(chǎn)品交付的及時(shí)性。

充分利用UG軟件進(jìn)行類似產(chǎn)品的展開設(shè)計(jì)將是一項(xiàng)技術(shù)性突破，具備降低開發(fā)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的優(yōu)勢(shì)，值得在模具設(shè)計(jì)開發(fā)企業(yè)進(jìn)行推廣應(yīng)用。

［1］洪如瑾，徐六飛，等.UG NX5設(shè)計(jì)基礎(chǔ)培訓(xùn)教程［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2007.

［2］莊茁，朱以文，肖金生，等.ABAQUS有限元軟件6.4版入門指南［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2004.