1、第4章 模具设计准备第4章 模具设计准备4.1 入门引例4.2 初始化项目4.3 模具坐标系4.4 设置收缩率4.5 创建工件4.6 型腔布局4.7 综合实例 模具设计准备工作包括初始化项目、设置模具CSYS、设置收缩率、生成工件和型腔布局等，它为后续的模具分型提供实体平台。本章通过实例介绍Mold Wizard 8.0 “注塑模向导”工具栏中模具准备相关工具命令的使用，使读者熟悉UG NX 8.0模具设计方案初期的准备步骤。 本章重点： 初始化项目的设置和产品模型加载； 模具坐标系的设置； 工件的设置方法； 型腔布局方法。 本节通过一个入门引例介绍UG NX8.0模具设计准备过程的一般思路。
2、该实例为一个塑料壳体零件，如图4-1所示，材料为ABS，一模四腔。图4-1设计步骤：1初始化项目1）启动UG NX 8.0，在“标准”工具栏中选择“开始”“所有应用模块”“注塑模向导”命令，打开“注塑模向导”工具栏。2）载入产品模型，操作过程如图4-2所示。单击“注塑模向导”工具栏中的“初始化项目”按钮，系统弹出“打开”对话框，选择附带光盘的ch04/ch04_01/waike.prt文件，单击“ok”按钮，弹出如图4-2所示的“初始化项目”对话框。确定对话框中的“投影单位”为毫米，选择“部件材料”为ABS，相应的材料的收缩率为1.006，单击“确定”按钮，完成产品模型的加载。图4-22定义模
3、具坐标系 单击“注塑模向导”工具栏中的“模具CSYS”按钮，弹出“模具CSYS”对话框，如图4-3所示。由图4-2知，坐标系不在产品中心，故在“模具CSYS”对话框的 “更改产品位置”分组中选择“产品实体中心”，在“锁定XYZ位置”分组中选择“锁定Z位置”，单击“确定”按钮，坐标系即定义到产品实体中心，且XC-YC平面位于分型面上。图4-33定义工件 单击“注塑模向导”工具栏中的“工件”按钮，弹出“工件”对话框，选择“工件方法”为“用户定义的块”，其他设置采用系统默认的参数，单击“确定”按钮，生成工件，如图4-4所示。图4-44型腔布局 单击“注塑模向导”工具栏中的“型腔布局”按钮，弹出“型腔
4、布局”对话框，选择布局类型为矩形、平衡，指定型腔数为4，选择XC方向为第一布局方向，单击按钮，则生成型腔布局。单击按钮，坐标系移动至整个分型面中心，其操作过程如图4-5所示。图4-5 UG NX8.0模具设计中产品模型的加载是通过“注塑模向导”工具栏的“初始化项目”工具按钮来完成，并可设置项目的名称及保存路径。 单击“注塑模向导”工具条中的“初始化项目”按钮，系统弹出“打开”对话框，从中选择一个产品模型后，单击“ok”按钮，弹出如图4-7所示的“初始化项目”对话框，设置好参数后单击“确定”按钮，便可完成产品模型的加载。图4-7图图4-7“初始化项目初始化项目”对话框的各个选项说明如下：对话框的
5、各个选项说明如下：1项目单位 “项目单位”栏用来设置模具装配零件的单位，产品模型的项目单位可以是英制或米制，并自动调用英制或米制的模架及组件库。而加载产品时，默认的项目单位为产品的单位，因此，初始化时应留意状态栏的提示并检查产品单位。2项目路径和名称 项目路径是放置模具项目文件的子目录，默认的项目路径是所加载的产品模型文件所处的路径。可在“路径”文本框中输入新的项目路径，或单击右侧的按钮，修改项目路径。若指定的文件路径不存在，则会创建该文件路径，且生成的模具装配零件都会在该路径下。 项目名称用于定义当前创建的模型项目名称，系统默认的项目名称为产品模型文件的名称。项目名称可在“Name ”文本框
6、中设置。3“重命名组件”复选框 选中该复选框后，加载模型文件时系统会弹出“部件名管理”对话框，编辑该对话框可以对模具装配体中的各部件名称进行灵活更改。4“材料”下拉列表 用于定义产品模型的材料。通过该下拉列表可选择不同的材料。5“收缩率”文本框 用于指定产品模型的收缩率。在部件“材料”下拉列表中定义了材料后，系统会自动设置产品模型的收缩率。用户也可在此文本框中输入相应数值来定义模型的收缩率。5编辑材料数据库 单击“编辑材料数据库”右侧的按钮，系统弹出材料数据库。用户可以通过编辑该数据库来定义材料的收缩率，也可向该库中添加材料及其收缩率。 【例4-1】 初始化项目实例 1）启动UG NX 8.0
7、，在“标准”工具栏中选择“开始”“所有应用模块”“注塑模向导”命令，打开“注塑模向导”工具栏。 2）载入产品模型，操作过程如图4-9所示。单击“注塑模向导”工具栏中的“初始化项目”按钮，系统弹出“打开”对话框，选择附带光盘的ch04/ch04_02_01/shiduyi.prt文件，单击“ok”按钮，弹出如图4-9所示的“初始化项目”对话框。确定对话框中的“投影单位”为毫米，选择“部件材料”为ABS，相应的材料的收缩率为1.006，单击“确定”按钮，完成产品模型的加载。图4-93）完成产品模型加载后，系统会自动载入一些装配文件，并自动保存在项目路径下。打开装配导航器，可以看到如图4-10所示的
8、模具装配树。方案初始化的过程复制了两个装配结构，即方案装配结构和产品装配结构。方案装配结构后缀为top、cool、fill、misc、layout，产品装配结构包含在layout分支下，后缀为prod、cavity、core、shrink、parting。 对对“装配导航器装配导航器”中系统自动生成的文件说明如下：中系统自动生成的文件说明如下：ltop：方案的总文件，包含并控制装配组件和模具设计的一些相关数据。lcool：用于创建冷却几何的实体，该实体用来在镶件或模板上挖槽，放置冷却系统部件。lfill：用于创建流道和浇口的实体，该实体用来在镶件或模板上挖槽。放置流道和浇口组件。lmisc：用
9、来排列不是独立的标准件部件，如定位环、锁模块等，放置通用标准件。llayout：用于排列prod节点的位置，多腔和多件模有多个分支来排列各个prod节点的位置。lprod：把多个特定的文件组成独立的文件作为装配的下一级部件。lshrink：保存一个链接原来产品的、放出了收缩率的几何体。lparting：保存一个已给定比例的、原来产品的链接体，一个用来创建型腔和型芯块的镶件。在这个部件创建分型面。lcore：包含产品模型的型芯部分，要与parting文件中的基体保持曲面链接。lcavity：包含产品模型的型腔部分，要与parting文件中的基体保持曲面链接。ltrim：调用trim组件中的链接片
10、体用于修剪标准件。lmolding：保存原来产品模型的链接体，模具的成型特征被加在该部件中的产品链接体上，使产品模型有利于制模。lprod_side_a和prod_side_b：分别是模具a侧和b侧组件的子装配结构。这样允许两个设计师同时设计一个项目。 模具坐标系是所有模具装配部件的参考基准，它的正确设置与否直接关系到模具的结构设计。在定义模具坐标系之前，首先要分析产品结构，弄清产品的开模方向及分型面所处的位置；然后通过坐标系的移动及旋转操作将模型的工作坐标系调整到产品模型的正确位置，再通过“注塑模向导”工具栏中的 “模具CSYS”工具按钮定义模具坐标系。定义模具坐标的过程就是将产品子装配从工
11、作坐标系统转移到模具装配的绝对坐标系统，并以绝对坐标系作为模具坐标系。 “注塑模向导”规定，模具坐标系的XC-YC平面须定义在分型面上，模具坐标系的原点须设置于模具动模和定模的接触面上，模具坐标系的+ZC轴指向塑料熔体注入模具主流道的方向上，亦即塑件的顶出方向。应锁定+ZC轴作为模具的开模方向。【例4-2】 定义模具坐标系 继续以例4-1的模型进行讲述，首先打开附带光盘ch04/ch04_02_02中的顶层装配文件“shiduyi_top_050”，操作步骤如图4-12所示。1）定向模具坐标系。选择下拉菜单“格式”“WCS”“定向”命令，打开“CSYS”对话框；在该对话框的“类型”下拉列表中选
12、择“对象的CSYS”选项；选择产品模型的底面，单击“确定”按钮，完成模具坐标系的定向操作。2）旋转模具坐标系。选择下拉菜单“格式”“WCS”“旋转”命令，打开“旋转CSYS 绕”对话框；在该对话框中选择“+YC轴”单选项，在“角度”后面的文本框中输入“180”，单击“确定”按钮，定义后的模具坐标系如图4-12所示。3) 锁定模具坐标系。单击“注塑模向导”工具栏中的按钮，弹出“模具CSYS”对话框，在该对话框中选择“当前WCS”单选项，单击“确定”按钮，完成坐标系的锁定。图4-12 收缩率是影响塑件制品尺寸精度的主要因素，在模具设计时作为确定模具成型部件尺寸的主要参数。塑件收缩率的准确度将直接影
13、响到产品的最终精度，而且不同的塑料有不同的收缩率，因此在设计收缩率之前，必须了解材料的属性，依据厂家提供的收缩比例来设定收缩率。 塑件成型冷却后会发生收缩，为了得到准确尺寸的部件，必须在模具上进行相应的补偿，即把塑料产品的收缩尺寸补偿到模具的相应尺寸中，模具的尺寸为实际成品尺寸加上收缩尺寸。收缩率的设置可以在初始化项目过程中进行设置，也可通过“缩放体”对话框进行设置和修改。 工件也称为毛坯或模仁，用于生成模具的型腔和型芯零件。在模具设计中应综合产品模型的边界尺寸大小、结构特征、模腔数量及企业实际经验等因素来确定工件尺寸。应用UG NX8.0/Mold Wizard 进行工件设计主要有两种思路：
14、一是在产品模型的外形尺寸上加上X、-X、Y、-Y、Z、-Z六个方向上的增量尺寸来定义工件大小；二是以模具坐标系为参考点，向X、-X、Y、-Y、Z、-Z六个方向上延伸一定的尺寸来定义工件大小。 4.5.1 工件类型 工件类型有产品工件和组合工件两种定义方法。产品工件有四种定义方法，下面将详细介绍。组合工件类型只能通过进入草图环境去定义工件的截面尺寸，在定义工件的截面尺寸时以系统默认的工件尺寸为参照。4.5.2 工件方法 工件方法包括用户定义的块、型腔和型芯、仅型腔及仅型芯四种方法，且只有选择“产品”工件类型时才可用。 1用户定义的块 “用户定义的块”方法是通过进入草图环境来定义工件的截面形状。单
15、击图4-14 “定义工件”分组中的“绘制截面”按钮，系统进入草图环境，截面草图如图4-15所示。用户可通过双击图4-15中的尺寸表达式，在弹出的尺寸文本框中单击按钮，在弹出的快捷菜单中选择“设为常量”选项，此时便可在尺寸文本框中输入数值进行修改。设置好“截面草图”的各项参数后，单击 “完成草图”按钮，然后在“极限”分组中设置“开始”的距离值和“结束”的距离值，单击“确定”按钮即可完成工件的定义。 2 型腔和型芯、仅型腔、仅型芯 用Parting文件下的创建的实体作为生成型腔和型芯的工件。当工件方法定义为型腔-型芯、仅型腔或仅型芯三者之一时，弹出如图4-16所示的“工件”对话框，单击“工件库”按
16、钮，弹出如图4-17a所示的“工件镶块设计”对话框，该对话框主要包括“文件夹视图”、“成员视图”、“部件”和“详细信息”四个分组。 1) “文件夹视图”分组 该分组中显示工件库中的文件，选中该库的文件之后，在其他分组中才可以进行设置。图416 2) “成员视图”分组 该区域包括工件的三种类型，分别为SINGLE WORKPIECE(型腔和型芯毛坯)、CAVITY WORKPIECE(型腔毛坯)、CORE WORKPIECE(型芯毛坯)。单击其中的一个选项，如单击“SINGLE WORKPIECE”，则弹出如图4-17b所示的 “信息”对话框，同时在图4-17a“工件镶块设计”对话框的“详细信息
17、”分组中显示毛坯的参数尺寸，以供用户编辑。 3) “详细信息”分组 该分组显示毛坯的参数尺寸，用户也可通过此对话框进行自定义，输入参数后单击键确认。该区域各参数说明如下：lSHAPE：表示毛坯形状，有矩形和圆形两种。lFOOT：表示毛坯脚，通常情况选用“OFF”设置，若选择“ON”设置，则需定义其有关尺寸。lCORNER：表示倒圆角，在其下拉列表中有三种类型：NO_RADIUS 无圆角；SAME_RADIUS 各个圆角半径相等；INDIVIDUAL_RADIUS各个圆角半径不相等。lCAVITY_TOP：表示型腔板的厚度。lCORE_BOTTOM：表示型芯板的厚度。lX_LENGTH：毛坯在X
18、方向的尺寸。lY_LENGTH：毛坯在Y方向的尺寸。lMATERIAL：毛坯材料，用户可以在毛坯库中选用。 4) “部件”分组 该区域用于设置添加和修改标准件。 设置好所选工件参数后，单击图4-17c“工件镶块设计”对话框的“应用”按钮，弹出如图4-17d所示的“部件名管理”对话框，采用默认参数，单击该对话框的“确定”按钮，系统返回到“工件”对话框。用鼠标用鼠标选择绘图区中刚添加的工件选择绘图区中刚添加的工件，单击“工件”对话框的“确定”按钮，完成毛坯的定义。【例例4-3】 定义工件定义工件继续以例4-2的模型进行讲述，操作步骤如图4-18所示。1) 打开附带光盘ch04/ch04_02_03
19、中的顶层装配文件“shiduyi_top_050”。2) 单击“注塑模向导”工具栏中的“工件”按钮，弹出“工件”对话框，选择工件方法为“型腔-型芯”，单击“工件库”按钮，弹出“工件镶块设计”对话框；在该对话框“文件夹视图”分组中单击“WORKPIECE”选项，在“成员视图”分组中单击“SINGLE WORKPIECE”选项，在“详细信息”分组中设置工件毛坯的参数：CAVITY_TOP=30, CORE_BOTTOM=-40， X_LENGTH200，Y_LENGTH160。3) 单击“工件镶块设计”对话框的“应用”按钮，弹出“部件名管理”对话框，采用默认参数，单击该对话框的“确定”按钮，系统返
20、回到“工件”对话框。用鼠标选择绘图区中刚添加的工件用鼠标选择绘图区中刚添加的工件，单击“工件”对话框的“确定”按钮，完成毛坯的定义。 图418 型腔布局的功能是设置相同产品在模具中的布局，可以实现一模多腔的注塑方案。 该命令可以设置型腔以矩形、圆周等方式排列，并对型腔进行定位。布局的零件在一些后续的操作中，例如分模、设置顶杆等，只会显示其中一个零件实体的操作，腔体布局产生的零件实体会相应地进行相同的操作，但工作区不显示。但设置模架、流道时会显示所有型体。4.6.1 矩形布局 矩形布局有平衡和线性两种布局方式，平衡布局方式是以中心对称布局，线性布局相对于轴对称布局。两种布局形式的差异如图4-20
21、所示。图4204.6.2 圆形布局 圆形布局是指用户在进行型腔布局时给出相应的型腔数目、起始角度，旋转角度、布局半径和参考点来完成型腔的布局。圆形布局有径向布局和恒定布局两种，二者的布局效果如图4-22所示。4.6.3 编辑布局 “型腔布局”对话框的“编辑布局”分组中有“编辑插入腔”、“变换”、“移除”和“自动对准中心”四个命令，通过这些命令可以对生成的型腔布局进行编辑。 1插入腔 “插入腔”是指对布局的产品模型添加统一的腔体(旧版本为插入刀槽功能)。单击“编辑插入腔”按钮，弹出如图4-24所示的“插入腔体”对话框。在该对话框的“目录”选项卡中，可选择插入腔体的圆角类型与尺寸，在“尺寸”选项卡
22、中，可修改系统设定的标准毛坯的某些尺寸。 2变换 变换是指对布局的产品模型进行旋转或平移操作。单击“变换”按钮，弹出如图4-25所示的“变换”对话框，该对话框中的变换类型有“旋转”、“平移”和“点到点”三个选项。3移除移除功能用于对工件进行移除操作。选择待移除工件后，单击“移除”按钮即可，但至少留下一个型腔。4自动对准中心自动对准中心的功能是将模具坐标系自动移动到模具布局的中心位置，该中心位置将作为模架的调入中心。单击“编辑布局”分组中的“自动对准中心”按钮，即可执行模具坐标系对中操作。【例例4-4】 型腔布局型腔布局 继续以例4-3的模型进行讲述，操作步骤如图4-26所示。 1) 打开附带光
23、盘ch04/ch04_02_04中的顶层装配文件“shiduyi_top_050”。 2) 创建圆形布局。单击“注塑模向导”工具栏中的“型腔布局”按钮，弹出“型腔布局”对话框。设置布局类型为“圆形”，选中“径向”复选按钮，在“圆形布局设置”分组中设置布局参数，然后单击“点对话框”按钮，通过“点”对话框设置参考点（0，0，0）为旋转中心。点击“点”对话框的“确定”按钮，返回到“型腔布局”对话框，单击按钮，生成型腔圆周布局。图426设计要求完成如图4-27所示电动车充电器下盖的模具设计准备。图4-27 电动车充电器下盖零件设计步骤设计步骤1初始化项目1）启动UG NX 8.0，在“标准”工具栏中选
24、择“开始”“所有应用模块”“注塑模向导”命令，打开“注塑模向导”工具栏。2）载入产品模型，操作过程如图4-28所示 .图4282定义模具坐标系 单击“注塑模向导”工具栏中的“模具CSYS”按钮，弹出“模具CSYS”对话框，如图4-29所示。本例中的XC-YC所在面即产品最大面，+ZC方向即顶出方向，因此不需重新定向模具坐标系。在对话框中直接选择“当前的WCS”，单击“确定”按钮，即完成模具坐标系的定义。图4-293定义工件单击“注塑模向导”工具栏中的“工件”按钮，弹出“工件”对话框，选择“工件方法”为“用户定义的块”，其他设置采用系统默认的参数，单击“确定”按钮，生成工件，如图4-30所示。图4304型腔布局1）单击“注塑模向导”工具栏中的按钮，弹出“型腔布局”对话框，选择布局类型为矩形、平衡，指定型腔数为2，选择YC方向为第一布局方向，单击按钮 ，则生成型腔布局。单击按钮 ，坐标系移动至整个分型面中心，其操作过程如图4-31所示。图4312）单击“编辑布局”分组中的按钮 ，弹出“插入腔体”对话框，定义插入圆角类型为1和尺寸为15，单击“确定”按钮，插入匹配成型工件尺寸的腔体。操作过程如图4-32所示。图432
