基于UG NX10.0的汽車關(guān)鍵零部件的注塑件優(yōu)化設(shè)計(jì)

摘 要：塑料件在汽車制造中廣泛存在，如何保證注塑件在汽車設(shè)計(jì)中得到優(yōu)良的品質(zhì)和更好的工藝性，本文利用UG NX的最新版本來(lái)設(shè)計(jì)該零件，并優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果，以提高零件制造的工藝性，延長(zhǎng)零件的使用壽命，降低了設(shè)計(jì)者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了模具設(shè)計(jì)的效率，減少生產(chǎn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的未知差錯(cuò)。

關(guān)鍵詞：關(guān)鍵;塑料件;UG;輔助設(shè)計(jì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.191

0 引言

在我們的日常生活中，為獲得更高的制造速度和更穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量，越來(lái)越多的零部件依賴模具來(lái)制造，無(wú)時(shí)無(wú)刻不體現(xiàn)了塑料制品在人們生產(chǎn)、生活當(dāng)中的重要性。在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)出現(xiàn)以前，復(fù)雜的計(jì)算給設(shè)計(jì)者增添了大量的設(shè)計(jì)障礙，伴隨著落后是設(shè)計(jì)方法，帶來(lái)了不穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量，這極大的影響了塑料制品的發(fā)展，如今，有了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，大大降低了設(shè)計(jì)師們的設(shè)計(jì)負(fù)擔(dān)，還可以用計(jì)算機(jī)的模流分析技術(shù)改善產(chǎn)品的缺陷，減少生產(chǎn)中的意外概率，縮短交貨周期。

1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及工藝分析

本零件為某公司汽車?yán)鋮s系統(tǒng)某零件替代產(chǎn)品，為塑料件，該零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：整個(gè)分型面不在同一個(gè)平面上，且零件上的孔洞不與開(kāi)模方向平行，需要在模具設(shè)計(jì)時(shí)增加內(nèi)滑塊，同時(shí)還要避開(kāi)零件內(nèi)部的四個(gè)柱狀螺絲孔，為了使注塑出的零件收縮率一致，還需要盡量使各處的壁厚均勻，在設(shè)計(jì)完零件時(shí)進(jìn)行壁厚檢測(cè)，優(yōu)化壁厚不均勻位置，避免因壁厚不均勻出現(xiàn)的收縮不均導(dǎo)致零件變形。

2 零件的三維建模

模型的建模分為以下幾種：一種是有確切的設(shè)計(jì)圖紙，這種零件在設(shè)計(jì)時(shí)參數(shù)比較確定，建立的三維模型也更接近設(shè)計(jì)者的思想;第二種是沒(méi)有工程圖，只有一個(gè)現(xiàn)有的零件，這種就要對(duì)零件進(jìn)行三維掃描，也稱為抄數(shù)，或者叫自頂而下設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)三維掃描儀得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)后期的修正，亦可以得到一個(gè)三維模型，這種方法得到的零件模型會(huì)和原模型有些差異，還要經(jīng)過(guò)后期的比較測(cè)量得到更為準(zhǔn)確的參數(shù);第三種為沒(méi)有零件模型也沒(méi)有設(shè)計(jì)工程圖的情況，只能進(jìn)行模糊設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)者的思想逐步的添加設(shè)計(jì)特征，最后經(jīng)過(guò)多次修正得到零件模型，如圖1所示。

3 零件的分型面設(shè)計(jì)

在進(jìn)行設(shè)計(jì)制造塑料注射模時(shí)，分型面的問(wèn)題始終是模具設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，這個(gè)復(fù)雜的環(huán)節(jié)會(huì)受到諸多原因的制約，常常是顧此失彼。所以在選擇分型面時(shí)應(yīng)抓住主要矛盾，放棄次要因素，模具設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)系模具的壽命和零件的質(zhì)量穩(wěn)定性。不同的設(shè)計(jì)人員有時(shí)對(duì)主要因素的認(rèn)識(shí)也不盡一致，與自身的工作經(jīng)驗(yàn)有關(guān)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，可以按以下原則來(lái)確定：a保證塑料制品能夠脫模，b使型腔深度最淺，c使塑件外形美觀，容易清理，d盡量避免側(cè)向抽芯，e使分型面容易加工，f使側(cè)向抽芯盡量短，g保證塑件制品精度，h有利于排氣，i使塑件留在動(dòng)模內(nèi)，j使型腔內(nèi)總壓力較大的方向與分型面垂直。該零件由于分型面不在一個(gè)平面內(nèi)，所以只能采用斜置分型面，為避免加工復(fù)雜化，縮短伸出的分型面長(zhǎng)度，也即設(shè)置盡量小的型芯，分型面如圖2所示。

4 創(chuàng)建型腔和型芯

在UGNX軟件里，型腔和型芯的創(chuàng)建可以用向?qū)ё詣?dòng)創(chuàng)建，也可以用手動(dòng)的方法創(chuàng)建，下面我們用手動(dòng)的方法來(lái)創(chuàng)建型腔和型芯。先用拉伸的方法把分型面的邊緣向四周拉伸出足夠大的平面，然后處理零件上的破洞，把所有的破洞都堵起來(lái)，用復(fù)制面功能吧上表面全部選中，然后和拉伸的面、修補(bǔ)的破洞面進(jìn)行縫合，此面以上部分為型腔部分，如圖2所示，以下的部分為型芯部分，如圖3所示。

5 利用moldflow進(jìn)行模流分析

塑料模冷卻質(zhì)量的好壞直接關(guān)系模具設(shè)計(jì)的成功與否，它直接影響塑料制品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。在產(chǎn)品進(jìn)行成型過(guò)程中，花費(fèi)在冷卻上的時(shí)間占整個(gè)成型過(guò)程的7到8成，冷卻質(zhì)量的好壞決定了零件產(chǎn)品的質(zhì)量。若沒(méi)有進(jìn)行冷卻優(yōu)化，則易造成冷卻系統(tǒng)的不合理設(shè)計(jì)，降低冷卻效果，增加冷卻時(shí)間，導(dǎo)致增加生產(chǎn)周期，增加成本。

我們通常從兩個(gè)方面來(lái)衡量模具的冷卻效果：一個(gè)是縮短零件的冷卻時(shí)間;另一個(gè)是盡量使零件均勻冷卻。在生產(chǎn)過(guò)程中，冷卻質(zhì)量的好壞受制于多個(gè)原因，除了塑料制品的幾何形狀、冷卻介質(zhì)、流量、溫度、冷卻水路的布置、模具材料、塑料熔體溫度、模具溫度、塑料頂出溫度外，還涉及到塑料與模具之間的非穩(wěn)態(tài)熱循環(huán)交互作用。計(jì)算機(jī)分析與模擬則是完成這種預(yù)測(cè)的最佳方法。

6 布置冷卻水管

冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括冷卻水道的布置和冷卻參數(shù)（如冷卻液的溫度和壓力）的設(shè)置。

7 結(jié)束語(yǔ)

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)極大的減輕了設(shè)計(jì)者的工作負(fù)擔(dān)，通過(guò)此技術(shù)有效的縮短了交貨周期，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了成本，這一技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)在的生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]譚雪松.新編塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].人民郵電出版社，2007.

[2]王鵬駒.塑料模具設(shè)計(jì)師手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

作者簡(jiǎn)介：孟亞峰（1982-），男，河南鶴壁人，講師，研究方向：CAD/CAE/CAM。endprint