插座外殼逆向建模及模具設(shè)計

蘇立祥

摘要：逆向工程技術(shù)已是成熟技術(shù)，現(xiàn)在對于逆向工程技術(shù)的應(yīng)用范圍非常廣范。模具設(shè)計也已從原先的手工繪圖到電腦CAD繪圖，現(xiàn)在為實現(xiàn)綠色生產(chǎn)制造。良好的運用逆向工程技術(shù)與現(xiàn)代模具設(shè)計技術(shù)能縮短對于產(chǎn)品的設(shè)計周期，增加產(chǎn)品的迭代。本文以家庭用插座為例，從已有的插座殼進行逆向工程建立實體數(shù)字化模型，運用三維數(shù)字化設(shè)計出插座殼的注射模具。整個過程會運用到Geomagic studio 2012、Imageware 13、UG8.0及UG8.0 MOLDWIZARD 模塊進行從實體插座殼到插座殼模具的完整過程。

關(guān)鍵詞：逆向建模 注射模具 模具設(shè)計 UG

一、前言

本文可分為兩塊技術(shù)的融合運用，前后對接，一體化的流程體現(xiàn)。一塊為逆向建模技術(shù)的運用，運用Geomagic Studio 2012、Imageware13 與UG8.0這三個軟件的各自優(yōu)勢進行逆向建模。第二塊為模具設(shè)計，運用UG8.0 MOLDWIZARD 模塊及胡波M6.6外掛進行模具設(shè)計的分析與快速模具設(shè)計，UG MOLDWIZARD 模塊是UG產(chǎn)品下的專門針對注射模具設(shè)計的快速模具設(shè)計模塊。目前對于逆向建模技術(shù)與模具設(shè)計技術(shù)的運用非常廣泛，本次設(shè)計過程就是從逆向建模到模具設(shè)計的完整流程的完善展現(xiàn)。

二、逆向建模

（一）點云采集

逆向建模實物插座殼為西門子照明的插座殼，5UB01061CC1，如圖2-1。點云采集設(shè)備為ROMER公司生產(chǎn)的INFINITE 2.0柔性關(guān)節(jié)臂測量機。

該插座殼的面板的采用德國進口PC聚碳酸脂，注塑工藝很好、光潔度非常高、不變色和耐老化。安裝電流要求10A ，電壓要求250V；插座保護門可承受20N力；

插座殼為對稱體，僅需要掃描一半即可，另一半在建模后鏡像即可獲得完整模型。數(shù)據(jù)掃描結(jié)果如圖2-2、2-3

（二）點云處理

Geomagic Studio 2012是美國Raindrop Geomagic軟件公司推出的逆向工程軟件[1]。Geomagic Studio具有強大的點云處理能力及曲面構(gòu)建功能，利用該軟件可以輕易用點云數(shù)據(jù)創(chuàng)建出完美的多邊形模型。

此階段的目的是用Geomagic Studio 2012將由INFINITE2.0采集的點云進行去雜點與噪點。首先運用刪除命令將多余的大塊點云刪除。然后用斷開組件連接及體外孤點命令刪除表面雜點。最后運用減少噪音命令去除表面多余噪點。結(jié)果將得到如圖2-4規(guī)則均勻點云集。將點云集導(dǎo)出為IGES格式再導(dǎo)入到Imageware內(nèi)進行曲面造型。

（三）片體構(gòu)造

Imageware 13有非常強的云處及曲面編輯和構(gòu)建能力。用Imageware13可以構(gòu)造出良好的插座殼外形曲面。如圖2-5即是使用Imageware13的逆向片體生成能力，生成的插座殼外形曲面集。我們將片體導(dǎo)出IGES到UG8.0內(nèi)進行片體處理。

（四）實體建模

UG是Unigraphics的縮寫，Imageware對于片體的處理沒有UG強大，并且算法上也沒有UG好，所以將Imageware生成的片體通過IGES格式導(dǎo)入UG內(nèi)進行實體模型的構(gòu)造。經(jīng)過修剪、鏡像、縫合、加厚、倒角等命令后求得插座殼實體模型。最后進行倒角等修剪操作。實體如圖2-6。

三、模具設(shè)計

模具設(shè)計部分是整個過程中最重要的一部分，前面的處理都是為這一步做準備的，合理的模具設(shè)計能使產(chǎn)品更加美觀具有美感，并且在使用壽命上也會有很大的影響。模具設(shè)計過程包括對產(chǎn)品的分析及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計。注射模具設(shè)計因類型不同，制品的復(fù)雜程度不同，會有不同的設(shè)計方法與步驟。由于現(xiàn)代CAD/CAM模具設(shè)計技術(shù)的廣泛與普及，本產(chǎn)品運用現(xiàn)代數(shù)字化模具設(shè)計步驟設(shè)計，利用UG8.0 MOLDWIZARD 模塊及胡波M6.6外掛進行模具設(shè)計。

（一）產(chǎn)品工藝分析

外殼表面外觀有美觀度要求，要求表面無凹陷、無氣泡、無縮孔、不發(fā)生變色和翹曲變形以及不產(chǎn)生熔接痕等缺陷。產(chǎn)品采用倒鉤卡扣扣全安裝，制件底部有倒扣。整體外形尺寸規(guī)則85.5mm×85.5mm×8mm，厚度均勻2mm。

（二）確定型腔數(shù)

本設(shè)計根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)的特點，產(chǎn)品底部有倒鉤，需要做斜頂裝配，考慮本產(chǎn)品為小批量試生產(chǎn)，采用一模一腔的模具結(jié)構(gòu)，這樣模具設(shè)計制造上會更加簡單。

（三）確定分型面

分型面的選擇應(yīng)該從塑件產(chǎn)品的外觀要求、注塑排氣條件、開模停留側(cè)、塑件精度要求、模具加工難易程度、考慮脫模斜度及嵌件和活動型芯安裝方便等幾方面考慮。此產(chǎn)品外觀要求較高，在內(nèi)側(cè)有斜頂機構(gòu)，首先利用UG分析-形狀-斜率，分析產(chǎn)品結(jié)果如下，見圖3-1，圖3-2。

由UG斜率分析及對制件綜合考慮分型面選擇在產(chǎn)品底側(cè)，見圖3-3。

利用分型面對工件實體進行分割得到凹凸模仁，如圖3-4，圖3-5。

（四）調(diào)用模架

利用胡波M6.6外掛進行調(diào)用龍記模架，模胚類型為大水口，型號CI，模胚規(guī)格2525，A板60，B板70，其他參數(shù)默認，見圖3-6。

四、結(jié)語

本次設(shè)計完成了插座殼的逆向建模工作，從插座殼的實物到產(chǎn)品的數(shù)字化模型的建立。在逆向建模過程中，完成了從點云的采集到實體模型的建立。建立實體模型后進行了材料的選取，從網(wǎng)絡(luò)上查詢到了插座殼的相關(guān)信息。選取了PC為制品的材料。模具設(shè)計是按照步驟進行的，參考了《中國模具設(shè)計大典》第2卷中的塑料模具設(shè)計相關(guān)知識。模具采用的是一模一腔結(jié)構(gòu)，因產(chǎn)品的倒鉤，使用了斜向頂出機構(gòu)。模具調(diào)用了龍記的標準模架，只須將模仁鑲?cè)氲侥０寮纯伞Ｖ髁鞯兰胺至鞯赖倪x擇根據(jù)多年看圖的經(jīng)驗選擇的，還缺少實踐的經(jīng)驗驗證。選擇時主要的考慮是加工方便與否的問題。設(shè)計中還運用了MPI6.1軟件進行分析，澆口的選擇就是利用MPI6.1軟件來做的參考而選擇的。還運用了MPI6.1軟件對充填及冷卻進行了分析。對模具最后的各個部件進行了校核，符合使用要求。

參考文獻：

[1]成思源.Geomagic studio逆向工程技術(shù)及應(yīng)用[M].清華大學(xué)出版社，2010.

[2]中國模具設(shè)計大典編委會.中國模具設(shè)計大典[M].江西科學(xué)技術(shù)出版社，2003.

[3]郭林峰.電筒蓋塑料模具設(shè)計[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013，（26）.

[4]章云云.基于逆向工程的車燈自由曲面建模技術(shù)研究及應(yīng)用[D].上海交通大學(xué)，2012.

[5]An Application Study of Transition Surface Reconstruction in Reverse Engineering[J].Computer Aided Drafting，Design and Manufacturing， 2004.

（作者單位：蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院）