基于UG的壓鑄模設(shè)計

廖西平

（重慶工商大學機械工程學院，重慶 400067）

隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展進步，計算機在工業(yè)以及其它領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣，而且取得了巨大的成就，如互聯(lián)網(wǎng)+、智能機器人、大數(shù)據(jù)、云計算……等。就鑄造行業(yè)來說，鑄造凝固場分析、仿真軟件的應(yīng)用為鑄造行業(yè)的科技進步提供了強有力的支持。

UG是一款在機械行業(yè)應(yīng)用很廣的軟件，其具備三維造型、自動編程與加工、有限元分析、模具設(shè)計、運動仿真等功能，深受廣大工程技術(shù)人員的好評。本文針對壓鑄模的設(shè)計，介紹一些UG軟件的基本應(yīng)用，拋磚引玉，供同行交流。

1 鑄件三維建模

建模的方法因人而異，但是基本原則是相同的，主要有以下幾個步驟：

1）插入草圖建立坐標面，在該面上畫出鑄件的縱向斷面的圖形，再通過旋轉(zhuǎn)180°形成鑄件的主體；

2）在鑄件內(nèi)腔適當?shù)母叨?，再插入草圖建立坐標面，畫凸臺圓并向主體拉伸相交，得到凸臺結(jié)構(gòu)；

3）在凸臺表面上插入一個孔，并貫通，形成凸臺上的圓孔；

4）選擇鑄件主體對稱的垂直面作為新的草圖平面，再畫出豎板的輪廓封閉線條，然后進行垂直于圖形的拉伸，得到豎板的實體；

至于豎板上凸臺以及通孔，其造型方法與步驟2、3基本相同。建模圖如圖1所示。

繪制平面圖形時，可以先大致畫出基本線形，最后通過尺寸約束、幾何約束來確定最終形狀。

2 模具輔助設(shè)計

UG軟件有一個模塊——注塑模向?qū)?，專門針對注塑模的設(shè)計，雖然不是壓鑄模設(shè)計，但是它山之石，可以攻玉，依然可以作為壓鑄模的輔助設(shè)計。

具體操作步驟如下：

1）點擊主菜單上【開始】

圖1 鑄件建模圖

—→【注塑模向?qū)А?，彈出相?yīng)工具欄，進行一系列的操作：初始化項目、模具坐標、工件、收縮率、注塑模工具、模具分型工具、模架庫等；

每點擊一個圖標項目，就會彈出相應(yīng)的對話框，進行參數(shù)設(shè)置和其他操作，結(jié)束時點擊【確定】。其中【模具分型工具】是重點，前面的操作都是為分型作前期準備。

2）點擊打開【模具分型工具】，彈出2級工具欄，還要對其中的選項進行一系列操作，如選項有：區(qū)域分析、曲面補片、定義區(qū)域、設(shè)計分型面、定義型腔和型芯。其中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是設(shè)計好分型面，至于后面的定義型腔和型芯就自然而成了。分型面的建立見圖2.

圖2 建立鑄件分型面

最后建模得到壓鑄模具圖（只包含鑄件、型腔和型芯），見圖3.

需要說明的是，由于每一步操作含有大量細節(jié)內(nèi)容，不可能逐一講解。不過有幾點重要操作步驟要加以說明：

圖3 壓鑄模具分型圖

1）當分型面是由曲面和平面共同組成的話，需要在【設(shè)計分型面】的對話框里，對已經(jīng)產(chǎn)生的分型線專門進行分段設(shè)計、編輯；

2）當鑄件體上有通孔或者異形通孔，需要補片，以此作為型腔、型芯的分界面。因此需要在【曲面補片】或者【模具分型工具】工具欄里的[邊緣補片]選項里進行補片操作；

3）如果鑄件在轉(zhuǎn)角處是“破孔（即貫穿的方孔、異形孔等，那么補片操作比較麻煩。首先要構(gòu)造多個平面，再將這些平面“縫合”起來，連成一個整體，最后點擊【注塑模工具】—→【編輯分型面和曲面補片】，彈出對應(yīng)的對話框，按照提示選中這些縫合面，點擊【確定】，將這個縫合面轉(zhuǎn)換成分型時被識別的片體；

4）當一個完整的表面一部分位于型腔，另一部分位于型芯時，這時要用拆分的手段將這個完整面分解為兩部分。其操作是，在【注塑模向?qū)А抗ぞ邫谥校c擊【注塑模工具】—→【拆分面】，彈出對話框，選中將被拆分的面，再點擊拆分工具—→【選擇對象】，再在圖中選中拆分的分界線，點擊【確定】，即完成拆分面的操作。

3 創(chuàng)建滑塊和鑲塊

模具中常用抽芯機構(gòu)和鑲嵌塊，對于這些結(jié)構(gòu)，UG軟件的設(shè)計也非常便捷，由于操作比較簡單，因此比較詳細地介紹一下創(chuàng)建抽芯滑塊和鑲嵌塊的過程。

1）在主菜單【窗口】中打開型腔模型文件，選擇其側(cè)面作為插入草圖的坐標面，畫出矩形圖形———滑塊的輪廓線形；

2）將矩形拉伸到型腔內(nèi)豎板空腔的側(cè)面，形成立方體；

3）將立方體與型腔本體進行“求交”布爾運算，得到一個新的實體，即是立方體與型腔本體共同結(jié)合的重疊體——滑塊體；

4）將型腔體作為目標體，新產(chǎn)生的重疊體作為工具。進行“求差”布爾運算，又得到一個被減去重疊體的新型腔，新型腔就是一個帶有滑塊形狀空缺體積的型腔。至此，滑塊和帶有滑塊形狀空缺的新型腔就產(chǎn)生了。

對于型腔中的鑲嵌塊，其創(chuàng)建原理和方法與抽芯滑塊基本相同。整個模具（包含滑塊、鑲嵌塊）的分型圖如圖4所示。

每一個單獨模型還要單獨打開其圖形文件，進一步建模細化結(jié)構(gòu)，比如打孔、建槽、增、減實體等。4 生成模架

總模型圖出來以后，如圖3所示，就可以生成模架圖。

圖4 壓鑄造模爆炸圖

UG軟件集成了各種標準模架，供用戶選用。注塑模結(jié)構(gòu)與壓鑄模基本相同，主要差別在澆注系統(tǒng)和溢流槽等，用戶都必須自己改動模具結(jié)構(gòu)、尺寸等。

具體操作如下：

1）在主菜單【窗口】中—→選中總模型文件（包含“top-000.prt”的文件）—→顯示總模型圖；

2）點擊左邊的“裝配導航器”標簽，在里面雙擊總模型文件，將其設(shè)為“工作部件”；

3）在“注塑模向?qū)А惫ぞ邫谥?，選中“模架庫”圖標，打開對話框，確定模架的目錄、類型和模具尺寸大小，同時，還要確定一系列模板、支承板、墊塊、座板等尺寸，完成這些操作后點擊【應(yīng)用】。生成模架圖。如圖5所示；

圖5 模架生成圖

4）后續(xù)工作還有：將鑲嵌塊插入動、定模板中；進一步修改各個組件的尺寸；鉆孔、開槽、倒角等。這些操作除了插入鑲嵌塊外，基本方法是一樣的。就是在圖形顯示區(qū)中選中某一個組件，再右擊，彈出快捷菜單，在其中選中“僅顯示”，隱藏其它組件。再次右擊、彈出快捷菜單，選中“設(shè)為工作部件”，即進入圖形編輯狀態(tài)，編輯完工后，雙擊“裝配導航器”，下拉列表中的總模架文件，顯示總模架圖。以此類推，就可以依次對所有組件進行編輯、修改；

關(guān)于鑲嵌塊插入模板的操作，可以分成兩步：

a）點擊“注塑模向?qū)А惫ぞ邫谥械摹拘颓徊季帧?，打開對話框，單擊“編輯插入腔”選項，再次彈出二級對話框，在其中確定模板圓角R的參數(shù)及類型，單擊【確定】，完成操作。

b）同理，點擊工具欄上【腔體】，根據(jù)打開的對話框提示選中目標體（動、定模板），以及指定工具體（鑲嵌塊），即可完成操作。模板插入后形成的凹坑空腔圖形省略。

5）最后全部存盤保留。即【文件】—→【全部存盤】。

5 結(jié)束語

1）UG軟件是一款非常實用的軟件，功能強大，不僅可以設(shè)計模具，還可以自動編程及數(shù)控加工；

2）用UG設(shè)計壓鑄?？梢越栌肬G附加的“注塑模向?qū)А蹦K，然后再做相應(yīng)修改；

3）除了利用“注塑模向?qū)А蹦K（Mold Wizard）進行設(shè)計外，也可以應(yīng)用常規(guī)建模環(huán)境下進行模具設(shè)計，但利用Mold Wizard模塊設(shè)計優(yōu)點更突出：操作簡化、效率提高，而且是參數(shù)化設(shè)計，模具的修改、各種特征參數(shù)的編輯更為方便，靈活。

參考文獻：

［1］ 展迪優(yōu).UG NX8.0模具設(shè)計實例精解［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2014.

［2］ 戚耀楠.UG NX8.0模具設(shè)計快速入門、進階與精通［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2015.

［3］ 展迪優(yōu).UG NX8.0模具設(shè)計教程［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2015.

［4］ 姜彬.UG壓鑄模具設(shè)計入門與提高［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2008.