基于ug的注塑模具设计论文

基于Pro/E毒消柜控制面板的注塑模具设计 梁江波 葛正浩 厉成龙 丁英杰 （陕西科技大学 陕西•咸阳 712081） 摘 要:借绍利用Pro/E软件对消毒柜控制面板注塑模具进行辅助设计的过程,重点阐述应用Pro/E模具模块分模的流程。指明采用模具CAD/CAM软件Pro/E来实现模具三维设计,可以大大缩短设计和制造周期,提高产品设计准确性,降低设计成本。 关键词: Pro/E模具；分模；消毒柜控制面板；模架设计专家系统 3D design of disinfectant tank’s faceplate injection mould based on Pro/Engineer Liangjiangbo Gezhenghao Dingyingjie Lichenglong （Shanxi University of Science & Technology, Xianyang, Shanxi, 712081,China） Abstract Introduce the process of designing the injection mould for disinfectant tank’s faceplate based on Pro/Engineer. Expanded the process of parting module on emphases. directed that 3D softwares have got extensive application. the softwares of Pro/E,can shorten the period of mould design and manufacture, it also lowered the product cost. Key words ：Pro/E；mould；parting module；disinfectant tank’s faceplate；manufacture 1 引 言 Pro/E是美国PTC公司开发的基于PC平台的CAD/CAM/CAE一体化软件,也是目前我国模具行业中应用最为广泛的设计软件之一。Pro/E有许多应用模块,在注塑模具设计中应用Pro/E制造模具模块和模架设计专家系统(EMX)可以非常方便快捷的设计出模具的全部内容。不仅效率高,而且直观性好,准确性高。本文以消毒柜控制面板注塑模设计为例介绍了由制件到注塑模具的设计成型过程。 2 制品实体造型 消毒柜控制面板采用Pro/E零件模块的成形实体功能,通过创建拉伸、抽壳、复制、阵列、倒圆角、剪切、加强筋等特征命令建立实体如图1-1。 图1-1 消毒柜控制面板的零件模型 3 制品的结构特征分析 制品的材料为ABS，这种通用塑胶易于成型和机械加工，具有优良的物理机械性能和低温抗冲击性，良好的电性能、耐磨性、尺寸稳定性、耐化学性，染色性，优良的流动性和良好的综合性能，成型工艺性好。 该制件为ZLD-38型消毒柜的控制面板,如图1-1所示。其上有6个固定孔，用螺钉将其固定在壳体上；有三个按键孔、一个VFD显示孔和一个侧向的门开关孔。控制电路板和电磁门开关在装配时要安装在其腔体内。可见面要求平整、光滑、色泽均匀一致，无气泡、裂纹、收缩、融合纹等注塑缺陷，分型面无飞边、毛刺；壁厚偏差一致，脱模斜度应不大于。在将其安装在壳体上后，其上表面要贴pop贴。为了提高其强度在其内部设有加强筋。 4 零件成型工艺性分析 在模具结构中，采用侧浇口，两点进浇，采取一模两腔的布局，由于采用两点进浇，故减少了熔料在模腔内流动的距离，便于注射成型。顶出方式采用推板脱模，制件的固定柱采用顶管脱模方式。门锁孔采用斜导柱分型抽芯机构完成侧抽，内腔的控制板卡采用斜顶杆完成内侧抽。冷却方式采取水冷形式，冷却水孔布置采用直通式布置,各通道在模具外用软管连接，具体的结构见模具设计部分。 5 模具设计 利用Pro/E软件制造模块(CAM)中的模具型腔子模块进行分模设计,设计步骤如下: (1)打开Pro/E,新建→制造→模具型腔→取文件名() →进入分模界面。(2)将工件作为参考零件装配到界面上,由于是第一次装配,所以可以用缺省装配。(3)通过控制层的图标把参考模型的基准面遮蔽,从而使图面简化。(4)建立工件体积块。可以通过手动草绘,也可通过自动设定参数直接生成。如图1-2所示。 图1-2 工件体积块 图1-3 模具体积块 图1-4 分型面1 (5)设置收缩率。通过用比例方式,对所有尺寸用公式S=1+α进行设置。 (6)创建模具体积块。通过创建球形拉料杆体积块、销体积块、内侧抽体积块，最终生成模具体积块。如图1-3所示。(7)设计分型面。在分模过程中,分型面的设计是最为关键。本例的分型面的建构步骤如下：①新建分型面→复制→制件所有外表面→填补外表面上的所有孔；②与零件底面重合处拉伸一平整曲面；③将复制曲面与拉伸曲面合并,并选对保留侧。分型面设计完成如图1-4、图1-5、图1-6、图1-7所示。 图1-5 分型面2 图1-6 分型面3 图1-7 分型面4 (8)拆模。步骤为:模具体积块→分割→2个体积块→所有工件→选取分型面,将工件分割开来,并分别定义名称rest、rest1、 rest2、rest3。将生成的体积块抽取生成模具成型零件,步骤为:模具元件→抽取。 (9)开模仿真。步骤为:模具进料孔→定义间距→定义移动。如图1-8所示。 图1-8 制件开模仿真图 6 用塑料顾问做模具的流动模拟分析 打开制件文件，单击应用程序菜单下的塑性顾问，单击 按钮，启动塑料顾问应用程序。对填充质量和压力降做出可视化分析，如下图所示。 图1－9 填充质量示意图 图1-10 预期质量示意图 图1-11 压力降示意图 在菜单条中依次点击Results→summary，打开“Results summary”对话框，制件的加工参数和流动的相关参数见图1-12。 图1-12 加工参数与流动的相关参数 7 制品注射模具的3D总装配设计 调用模架专家系统,选好模架类型和各模板尺寸, 把型腔和型心装进模架，设计完成浇注冷却系统、顶出系统及抽芯滑块装置，并装配好螺钉、导柱、导套等标准件如图1-13所示。 图1-13 完成后的模具总装配模型 图1-14 模具开模状态图 8 开模仿真 .依次点击→模具基体→装配元件→在弹出的“装配元件”对话框中按下 ，将所有的元件装配到模具总装配模型中去，完成后的模具开模状态图如图1-14所示。 9 结束语 本文以消毒柜控制面板为例介绍了利用Pro/E建立实体模型,并进行模具设计的整个过程。通过设计发现基于Pro/E的模具设计有如下优点:①能直接根据产品的三维数据生成模具的型心和型腔,提高设计的准确性。②利用标准模架库,减少了模具标准件的绘制,提高了效率。③实现了全三维的设计,直观,可靠。④统一的数据库使零件修改、模具修改非常方便。⑤根据加工要求可通过数控模块生成刀轨文件,通过后 置处理生成数控程序。 参考文献: [1] 林清安. Pro/Engineer模具设计[M].北京:北京大学出版社,2001. [2] 何满才.模具设计与加工-MASTERCAM[M].北京:人民邮电出版社,2002. [3] 葛正浩.Pro/ENGINEER Wildfire塑料模具设计入门与实践.化学工业出版社，2004. [4] 史铁梁.模具设计指导，机械工业出版社，2003. [5] 申开智.塑料成型模具，中国轻工业出版社，2002.

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基于UG的模块化机械设计方法研究摘 要]本文采用模块化设计思想和UG二次开发技术,解决了用UG软件进行机械设计时,许多常用件需要多次重新设计的问题。常用件模块以菜单的方式结合在UG软件中,这具有良好的可扩充性和可移植性。[关键词]模块化设计 机械设计 UG二次开发Unigraphics(简称UG)是美国EDS公司推出的CAD/CAM/CAE一体化软件。它的内容涉及到平面工程制图、三维造型、装配、制造加工、逆向工程、工业造型设计、注塑模具设计、钣金设计、机构运动分析、数控模拟、渲染和动化仿真、工业标准交互传输、有限元分析等十几个模块。近年来UG发展迅速,已广泛应用于多个领域,更是进行机械设计的常用软件。虽然UG功能非常强大,但在进行机械产品设计的时候经常会遇到一些标准件以外的常用件,若每次对它们均从头开始设计,则要做大量的重复性工作。为了提高劳动生产率,降低设计成本,将已经广泛应用于电子、计算机、建筑等领域的模块化设计思想引用到机械设计中,形成基于UG的模块化机械设计。1模块化机械设计模块及模块化的概念模块是一组具有同一功能和结合要素(指联接部位的形状、尺寸、连接件间的配合或啮合等),但性能、规格或结构不同却能互换的单元。模块化则是指在对产品进行市场预测、功能分析的基础上划分并设计出一系列通用的功能模块,然后根据用户的要求,对模块进行选择和组合,以构成不同功能或功能相同但性能不同、规格不同的产品。模块化机械设计相关性模块化设计所依赖的是模块的组合,即结合面,又称为接口。为了保证不同功能模块的组合和相同功能模块的互换,模块应具有可组合性和可互换性两个特征。这两个特征主要体现在接口上,必须提高模块标准化、通用化、规格化的程度。对于模块化机械设计,可见其关键是怎样划分模块,这里主要通过综合考虑零部件在功能、几何、物理上存在的相关性来划分模块。(1)功能相关性零部件之间的功能相关性是指在模块划分时,将那些为实现同一功能的零部件聚在一起构成模块,这有助于提高模块的功能独立性。(2)几何相关性零部件之间的几何相关性是指零部件之间的空间、几何关系上的物理联接、紧固、尺寸、垂直度、平等度和同轴度等几何关系。(3)物理相关性零部件之间的物理相关性是指零部件之间存在着能量流、信息流或物料流的传递物理关系。模块化机械设计的优点模块化机械设计在技术上和经济上都具有明显的优点,经理论分析和实践证明,其优越性主要体现在下述几方面:(1)可使现在机械工业得到振兴,并向高科技产业发展;(2)减轻机械产品设计、制造及装配专业技术人员的劳动强度;(3)模块化机械产品质量高、成本低,并且妥善解决了多品种小批量加工所带来的制造方面的问题;(4)有利于企业根据市场变化,采用先进技术改造产品、开发新产品;(5)缩短机械产品的设计、制造和供货期限,以赢得用户;(6)模块化机械产品互换性强,便于维修。2模块化机械设计在UG中的实现总体构思在用UG进行机械设计时,为了将常用件模块化,首先要把常用件的三维模型表达出来。对于系列产品,可按照成组技术的原理进行分类,一组相似的常用件建立一个三维模型,即所谓的三维模型样板。根据UG参数化设计思想,一个三维模型样板可认为是一组尺寸不同、结构相似的系列化零部件的基本模型。把众多的三维模型样板按类分开,每一类放在一个集合里,这样每类都形成了一个三维模型样板的模块库。为了使模块库与UG的集成环境有机地结合在一起,把每个模块库都以图标的方式放在用户菜单上,以方便调用。为了实现这一总体构思,综合运用了UG/Open MenuScript、UG/Open Ulstyler、UG/OpenAPI、Visual C++等UG二次开发技术,其程序流程图如图模块库菜单设计为了与UG菜单交互界面风格保持一致,模块库采用了分级式下拉菜单,下拉菜单通过UG/Open MenuScript模块开发实现。即利用MenuScript提供的UG菜单脚本语言,编写成扩展名为“.men”的文本文件,将其放在用户目录下的/startup目录内,通过设定UG的环境变量,UG在启动时会自动加载用户菜单文件。为了方便用户调用时快速检索到所要的常用件三维模型样板,将下拉菜单的最大深度设计为3级,且每一条下拉菜单最多不超过15个按钮。末级菜单上每一个按钮对应一个常用件三维模型样板名称,点击末级菜单按钮即调出创建相应产品的三维模型样板对话框。三维模型样板对话框设计利用UG/Open Ulstyle制作UG风格的对话框,按照模型样板的参数生成包含数据输入框、文本框、按钮、图片等控件的对话框。在对话框上部显示零配件图片,在对话框左上角显示对话框标题,在UG系统窗口左下角显示操作提示信息,这样可以使用户很方便地设计或选用常用件三维模型,三维模型样板对话框设计完成后,生成扩展名为“.dlg”文件。所有对话框都有6种基本同调函数,分别是Apply按钮的回调函数,Back按钮的回调函数、Cancel按钮的回调函数、OK按钮的回调函数、对话框构造函数和对话框析构函数。其中对话框构造函数在UG构建对话框完成之后、用户应用程序执行之前调用,将常用件三维模型的常用规格及技术要求显示到信息窗口,供用户创建产品时作参考。对话框析构函数在UG用户对话框关闭时调用,程序编写时利用它进行关闭、清除信息窗口以及释放申请的内存空间等操作。应用程序动态链接库(*.dll)创建UG/Open API应用程序是用C/C++语言编写的,它除了能够在UG的环境下对UG进行功能调用外,还能在程序中实现软件的文件管理、流程控制、数据传输、窗口调用、数值计算等C/C++语言支持的全部功能,使用非常灵活。UG/Open API应用程序牵涉到UG提供的头文件(*.h)、库文件(*.dll)及以C/C++语言编程环境,需要对Visual C++编译环境进行设置,下面给出了Visual C++编译环境设置方法及动态链接库的创建过程:(1)建立一个空的动态链接库工程。(2)配置程序头文件(*.h)、库文件(*.dll)的目录路径。其中头文件包括UG头文件,Visual C++库文件。(3)将对话框生成的C语言源文件模板文件*.添加到Project中。(4)编制应用程序。进入对话框回调函数内部进行程序编制,定义变量及UG对象,运用C/C++语言和UG/Open API函数进行参数化建模设计。(5)生成动态链接库(*.dll)文件。UG启动时会自动加载动态链接库文件,供用户菜单调用。3结束语随着装备制造业的飞速发展,产品种类急剧增多且结构日趋复杂,只有产品设计周期不断缩短,才能够满足企业激烈竞争的需要。用UG软件进行模块化机械设计符合机械产品快速设计的理念,符合装备制造业的发展需要,是机械设计的发展方向之一,具有较高的实用价值和经济价值。参考文献[1]袁峰UG机械设计工程范例教程[M]北京机械工业出版社2006[2]王志张进生于丰业王鹏任秀华基于模块化的机械产品快速设计[J]机械设计2004,21,8[3]滕晓艳张家泰产品模块化设计方法的研究[J]应用科技2006,33,2[4]董正卫田立中付宜利UG/Open API编程基础[M]北京清华大学出版社,2002

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