基于UG的塑料模具快速設(shè)計二次開發(fā)的研究

肖允鑫

摘要：文中針對塑料模典型產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點，對各部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計要素進(jìn)行了總結(jié)。為模仁、鑲件、側(cè)抽芯件、模架、標(biāo)準(zhǔn)件、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)的快速設(shè)計提供了平臺。此外，模型具有繼承性，還可以與后面的詳細(xì)設(shè)計相關(guān)聯(lián)。再經(jīng)后期開發(fā)后能夠輔助設(shè)計人員迅速完成塑料模的設(shè)計裝配，準(zhǔn)確表達(dá)總體方案和主要零部件尺寸，對于中小型塑料模具企業(yè)進(jìn)一步提高設(shè)計效率的質(zhì)量有很重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：注塑模設(shè)計；二次開發(fā)；非標(biāo)零部件

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.034

塑料模在生活中應(yīng)用廣泛，覆蓋儀表、家電、玩具、汽車等眾多領(lǐng)域。隨著市場的發(fā)展，塑料新材料及多樣化成型方式今后必然會不斷發(fā)展，因此對模具的要求也越來越高。可是一些中小型塑料模具企業(yè)受到產(chǎn)業(yè)規(guī)模和產(chǎn)品訂單的影響，必須縮減設(shè)計成本，縮短設(shè)計時間，才能求得自身發(fā)展。

1塑料模具的設(shè)計流程

塑料模具設(shè)計時，設(shè)計流程是相對固定的。設(shè)計準(zhǔn)則針對不同產(chǎn)品的特點和要求，可以快速的從客戶需求到功能實現(xiàn)，從功能實現(xiàn)到模具結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的選定生成。在UG軟件MoldWizard平臺上進(jìn)行二次開發(fā)，可以按照特征點將整個系統(tǒng)設(shè)計劃分為幾個模塊，依次建模，再總體集成，建立參數(shù)化的模型庫可以幫助設(shè)計人員快速工作，縮短設(shè)計時間。

2 UG是主流的模具設(shè)計平臺

Unigraphics（UG）是一個通用軟件支撐系統(tǒng)，由于模具產(chǎn)品時時更新，需要針對中小企業(yè)用戶的日常訂單特點進(jìn)行二次開發(fā)，利用UG/Open UIStyle開發(fā)工具來創(chuàng)建用戶（中小企業(yè)）的交互界面，讓用戶更加方便高效的操作；利用UG/Open API建立更加具有用戶特點的模架庫系統(tǒng)，文件管理系統(tǒng)。

MoldWizard是UGNX軟件自帶的模具設(shè)計模塊。它內(nèi)嵌了非常豐富完備的模具構(gòu)造知識，并通過與自身其他功能相結(jié)合，諸如WAVE、主模型等。設(shè)計人員在這個平臺上先加載產(chǎn)品模型，再確定拔模方向，材料收縮率，分型面，模仁，模架標(biāo)準(zhǔn)件，模腔布局，澆注系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)等等。讀取產(chǎn)品模型時，UG會自動生成一個裝配結(jié)構(gòu)，其中TOP父節(jié)點下設(shè)置了COOL（冷卻通道節(jié)點）、FILL（澆口流道節(jié)點）、MISC（標(biāo)準(zhǔn)件節(jié)點）、LAYOUT（模腔組件節(jié)點）等等。

平時在模具設(shè)計中繁瑣難做的部分是用全參數(shù)的方法進(jìn)行處理，子節(jié)點中任何的參數(shù)變化都可以進(jìn)行回饋和自動更新。

但UG/MoldWizard大多采用ANSI設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，而中國國內(nèi)多采用GB標(biāo)準(zhǔn)；原模架庫中自帶的DME、FIASCO、FATABA模架在國內(nèi)應(yīng)用也不多，絕大多數(shù)中小企業(yè)由于以上牌號的模架價格較高，多采用國產(chǎn)的LKM模架。我們根據(jù)平臺提供的建模工具可以利用電子表格法，用戶自定義法，或者直接給出關(guān)系表達(dá)式的方法來建立符合中小企業(yè)實際情況的模架庫。

3設(shè)計二次開發(fā)的擴(kuò)展功能

因此，在與制模工程師進(jìn)行充分的交流探討后，總結(jié)出以下符合特定設(shè)計習(xí)慣的開發(fā)方法。在即有的MoldWizard標(biāo)準(zhǔn)件庫的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展功能的開發(fā)，給用戶提供更靈活的自定義功能，擴(kuò)展功能可從以下幾個方面開發(fā)：

（1）在模具行業(yè)大框架統(tǒng)一的前提下，首先選擇對MoldWizard標(biāo)準(zhǔn)件管理器功能的繼承，選擇繼承是對于確保數(shù)據(jù)移植的兼容性是必要的。

（2）標(biāo)準(zhǔn)件庫中的模具部件參數(shù)，有些是通過生成菜單設(shè)置的，有些是列表的方式顯示，用圖片對各參數(shù)的意義進(jìn)行說明。用戶選用模型時，先要對比圖片在列表中找出對應(yīng)參數(shù)進(jìn)行修改，這種方式明顯的影響了使用效率。開發(fā)用戶可以在圖片上直接點擊進(jìn)行參數(shù)修改的交互界面，可以大大提高調(diào)用效率。這種點擊圖片修改的功能很多國外二次開發(fā)的例子中經(jīng)常見到。如下圖。

（3）這種功能也可以推廣到非標(biāo)準(zhǔn)零件中。隨著塑料模具的應(yīng)用日漸寬泛，越來越多的獨特結(jié)構(gòu)的非標(biāo)零件需要被調(diào)用，增加全尺寸圖功能，可以對局部尺寸進(jìn)行修改，使用更靈活。

（4）UG的模具設(shè)計模塊通過裝配方式調(diào)用零部件，方便對其進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，但數(shù)據(jù)較多，經(jīng)常拖慢計算機的處理速度。開發(fā)非參數(shù)裝配方式調(diào)用零部件，這樣能夠去除調(diào)入的零部件與其他零部件的參數(shù)關(guān)聯(lián)運算關(guān)系。經(jīng)過比較，去除參數(shù)關(guān)聯(lián)運算后，數(shù)據(jù)運算負(fù)擔(dān)減輕了，提高了運行速度。此外，還可以避免修改零部件時造成其他零部件的錯誤變更。

但是以非參數(shù)方式調(diào)入的零部件，系統(tǒng)無法識別它，如果該部件需要進(jìn)行再次修改則無法實現(xiàn)。這一矛盾需要加強非參數(shù)零部件的識別才能化解。

（5）模具設(shè)計中，經(jīng)常出現(xiàn)由于修改的某一零部件的幾何關(guān)系或尺寸時，中間復(fù)雜的裝配約束關(guān)系會導(dǎo)致其他零部件出現(xiàn)難以發(fā)現(xiàn)的改變。所謂“牽一發(fā)動全身”，這可給后面的工作帶來了大麻煩，后續(xù)的設(shè)計修改檢查都難以保證。這是因為模具各個零部件之間會存在復(fù)雜的裝配約束關(guān)系以及幾何尺寸之間的關(guān)聯(lián)。結(jié)合設(shè)計人員的實際經(jīng)驗，除了傳統(tǒng)的裝配方式調(diào)用以為，還應(yīng)該支持通過非裝配方式調(diào)用，就相當(dāng)于以直接建模的方式從庫里調(diào)用零部件。

（6）另外在國內(nèi)配件的名稱叫法不規(guī)范，南北差異地域差別造成同一種模具結(jié)構(gòu)在不同的地方，甚至不同的工具書上，其名稱也有所差別。比如頂針，又稱為頂桿、推桿、鑲針。在管理器界面中對零部件分類顯示時，應(yīng)允許用戶有對分類目錄進(jìn)行修改的權(quán)限。

4強大的數(shù)據(jù)管理是功能開發(fā)的保障

保證快速設(shè)計方法的建立需要數(shù)據(jù)管理的強大保障。首要確立系統(tǒng)數(shù)據(jù)的構(gòu)造方案，把塑料模具配件進(jìn)行歸類，方便數(shù)據(jù)管理。通過對典型模具結(jié)構(gòu)的歸類整理和周邊中小企業(yè)設(shè)計人員的命名方式的掌握，把系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)模型分為澆注系統(tǒng)，側(cè)抽芯機構(gòu)，開模附加機構(gòu)，合模導(dǎo)向裝置，脫模機構(gòu)，冷卻系統(tǒng)及其他7大組成，如表1：

由此，以UG NX為支撐平臺進(jìn)行二次開發(fā)，并在承繼內(nèi)嵌標(biāo)準(zhǔn)件庫數(shù)據(jù)管理模式的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建典型部件快速設(shè)計的數(shù)據(jù)管理體系。此外，建議選用UG/Open API來完成二次開發(fā)的工作。因為，API能與C++主流編程相集成，VisualC++提供可視化的開發(fā)環(huán)境，更適合不熟悉編程的模具設(shè)計人員使用。