李祥伟

（湖南省郴州技师学院，湖南 郴州 423000）

1 UG 软件概述

1.1 UG 软件

UG 软件能够成功地对产品造型、装配和加工流程进行数字化设计，从而可以解决产品开发、模具设计问题。UG 软件中的一项主要功能是创建虚拟的塑胶模具设计、加工平台，可用于模拟和验证虚拟产品、模具设计与制造流程。在采用计算机设计和制造的过程中，可以通过UG CAD 软件设计模具的三维模型并进行检测，根据计算机测试的结果进行优化设计。它的CAD/CAM 系统具有人机交互功能，插件应用的功能比较强大，即使面对多种复杂的实体和形状，也可以轻松完成模具的数字化设计。目前，UG 软件可以用于脱模方向、模具布局、开口和修孔、分型线和面、镶件和侧芯、型芯和型腔镶件等塑料模具设计。UG 软件设计中有自动检测工具、标准模架零件的集成库，因此，设计主要模具结构时，可以自动更新相关模具零部件。

1.2 UG 的设计功能

UG 以其强大的功能成为目前世界上最流行的模具设计软件之一，它最大的优点是实现了“分模”的功能，这为应用UG 软件进行塑料模具的设计奠定了基础。模具设计中，最重要的工序是“分模”。UG 软件主要有3种分模的方法：自动、手动以及半自动分模。其中，半自动分模在模具设计中的应用最广泛，主要是通过软件内置的模具自动分割工具条来进行人工操作，整个过程也因此可以称为“形状定向”。模块库中包含在模具及制造行业中常用到的模框库和标准件库，用户在软件使用中可灵活地从库中调取标准件，模具零件设计的流程被大大简化，设计效率进一步得以提升，使生产具有高难度设计的复杂模具成为可能。

2 UG 软件的主要分模方法

2.1 手动分模法

手动分模是运用手动工具创建动态模芯、镶件等，然后在使用“拆分”的模块上创建出所要求规格的标准模架，是直接设计模板、导向件、紧固件等零件的主要方法。手工分模灵活适用，但对设计工作人员所具备的职业素质和工作经验要求甚高。另一种方法是使用Mold Wizard 特有的标准模架工具，其自动加载标准模架零件和其他标准件，或者使用插件功能来进行和简化手动分模设计的过程。插件化建模模块是国际公认且行之有效的一个简化人工设计建模方式的工具，可以迅速根据模具结构类型快速开发适合产品特性的插件化设计，从而有效改进产品，使产品设计更有效率。

2.2 半自动分模法

半自动分模使用建模环境中的各种工具和命令来创建分型面、修复断孔和拆分模具型芯，然后使用分模工具中的区域分析工具对模型的动态和固定形状区域进行分析。Auto Split 工具补充了建模环境中缺失的分模功能，拆分效率得以进一步提升。半自动拆分方法允许在不分模的情况下，使用形状向导工具对模具进行初始化操作。

2.3 全自动分模法

全自动分模是指在设计模具时，通过利用Mold Wizard 中预设的分模工具达到全自动分模的目的。但是，如果UG 中加载的产品模型之前没有进行时初始化，那么，就无法使用分模工具中提供的型腔和型芯定义命令进行全自动拆分。根据具体型号划分动、定模芯，然后使用形状向导添加默认形状框和默认零件工具来完成默认形状框。在全自动分割模具的设计过程中，也可以使用加载相关的外部开发模具框架和标准零件。

3 运用UG 软件设计注塑模具的注意事项及对策

3.1 顶针的加载过程中遇到的问题和解决方法

（1）当顶针具有相同的直径，但它们所处高度不同，无法同步进行装载。顶针的直径大小相同但是它们在模具腔中的相对放置的高度不同时，不能确保能够同时加载到所有的顶针。这是因为，如果同时装载了所有顶针，这些顶针就会被系统设置为同名，在后续的顶针加工操作中，便无法精确区分它们的切边高度，所以不能同时装载几种不同高度位置上的顶针。这可以防止顶针在相同高度位置时产生相同的命名，导致无法进行后续处理。为避免此问题，在使用全自动拆分方法时，请在后处理界面的设置中选取“另存为非重复部分”的这个选项。

（2）在放置顶针操作中，位置坐标务必要确认重置为0.5 或0，这样的设置也是为了更加方便对顶针孔位置进行加工。设置负载顶针器的参数具体的操作及步骤方法如下：点击标准件库图标，然后选择顶出器的厂家、顶出器类型和顶出器放置、顶出器放置点法、顶出器相关参数的最佳选择。在后续的后处理中，可以自动将顶杆切割出芯面，从而可以将顶杆长度调整得更长，例如，顶针直径、定型、长度，完成后点击更改。更改完成后，单击“应用”，出现“拾取点”对话框，允许设置顶针的坐标。拖动将顶针移动到X 或Y 方向的目标位置，调整检测间隔，使顶针主要放在坐标值0.5 或0的末端，重新添加顶针。而同样高度的0.5 或1 高度可以直接使用复制模式。如果要贴装不同的顶针，需要对项目进行重新选择，然后设置好不同的顶针参数，重新对顶针贴装的位置进行选择。

3.2 注射器装配问题及解决方法

在安装针筒总成前，首先，要明确针筒和司筒的规格及选用原则。司筒的直径要在内控直径和筒的外径之间，并应符合顶针现有标准规格。如不能，可考虑按尺寸进行定制。特别要注意的是，在司筒装上后出现需要用后处理指令切割司筒管，但是司筒针却无法切割的问题，导致司筒针头与塑料孔径之间不相互匹配。有效的解决方法是首先将套筒销定义为机加工零件，使用装配命令中的链接功能，在连接对话框中选择“主体”作为处理的“类型”，并从套筒上选择销头的形状。司筒针在穿过模具嵌件时，其中穿过部分的长度是已用到的司筒针长度，最后，再通过对司筒针加长和对司筒针进行重建的装配步骤来专门修复该长度。

3.3 一个模具预装多个顶针的解决方法

当使用多个顶针装入一个模具时，手动分模模式要求在不同的预安装位置，将多个顶针手动添加到坐标位。相对自动分模模式，在只装入一个顶针后，软件就会自动在其他地方自动设置装入顶针。当要装入的顶针的数量庞大，手动添加就会非常烦琐，会导致操作量激增。在遇到该情况时，可以将移动距离和角度转换的功能、线阵复制和旋转复制这些指令进行结合使用，顶针的装载效率会提高。相关操作界面如图1 所示。

图1

4 UG 软件设计注塑模具的应用分析

4.1 设计流程

第一，需要先将塑胶产品的图纸文件或者产品的样品输入到定位模块，然后再按照模块给定的产品图纸要求或客户要求的产品的具体性能、精度参数和外观要素来创建和修改3D 实体模型样品的数据。第二，根据所用模具件的规格、具体尺寸、坐标、材料要求等以及模具的性能参数选择相对适合的模具规格。再根据获得的所有3D 实体信息、模具材料自身的表面收缩率值和表面加工尺寸的精度要求来选择型芯面尺寸和型腔面，并相应地将3D 体按一定比例放大，型芯面、型腔面等可以选择相应的尺寸。第三，模具结构设计往往需要快速处理这些来自工艺设计和计算模块反馈的各种信息，完成其对每件模具设备和模具产品间的三维实体模型尺寸的设计。根据可选的各种注塑件产品的物理特性和设计精度要求，再结合注塑材料本身的收缩率，选择出合适规格的模架材质和型腔材料。第四，设计模具组件和零件，创建3D 实体模具图。最后，完成模具整体的设计。

4.2 应用实例

利用UG 软件的Mold Wizard 模块设计一个基础圆盘零件。零件结构只有一侧和出口方向，型腔外有凹坑和水平型芯，便于成型和出模。

第一步，设计模具的3D 模型图。利用软件内置零件库，从中选择出符合设计要求的成品零件。根据客户不同的设计要求再进行适当修改，最终确定三维模型图。第二步，将圆盘零件上的3D 模型数据输入导向模块，确定所需要的材料、建立模型坐标系、确定材料设计过程中的收缩率等基本参数，还要做到工作坐标系与所建的模具坐标系相互准确匹配，注意设置的方向为 +ZC，分型面方向为 XC-YC。确保产品的尺寸精度符合图纸设计要求，导向模块系统会根据产品所能使用的材料来自动计算断面收缩率。同时，需要考虑生产批次、有无内切刀取芯结构和外切芯结构等。初始框架设计工作完成后，需要手动选择坐标系“自动对齐中心”，在添加模架时，启用坐标系与初始框架坐标系之间的自动对齐功能。第三步，利用分型面的创建、分型线的创建、核心和空洞区域提取、核心和空洞创建等内建功能自动完成模具的分割，是准确快速分析模型的最关键。在分型面的整个创建过程中，注意要修复好零件损坏的表面，用实体来填充零件侧面的孔洞，使用自动搜索的功能来创建分型线，分型线如果不是一个平滑的曲线，注意应该采取创建分型线来创建出一个连续的分型面，不能被断开。创建型芯和型腔时，应优先注意选择整个型腔表面或型芯区域。第四步，在设计中插入模具框架以及使用零件库中的标准件来完成模具的核心结构。然后使用软件模块中的自定义框架功能，为其设计定制模具的框架，然后使用标准零件库、装配功能、零配件功能添加模具零件浇口套、螺栓、定位环和顶杆、标准零件等，设计模具的顶杆、滑块和核心结构。第五步，完成设计。在完成必要的设计后，设计其他辅助系统，如浇注、冷却系统等。

5 结语

模具是塑料制品制造的基础，对于塑料制品的加工制造具有重要的作用。因此，在注塑模具设计过程中，设计人员首先必须能够灵活运用模具设计软件工具和命令，对模具结构有透彻的理解，才能够快速、高效、合理地设计出满足客户要求的模具。其次，熟练的设计经验和完善的设计方法，来源于大量的实践经验和工作经验的总结，在使用UG 软件进行模具设计时，也是一样的。总体而言，UG 软件相对传统塑胶模具设计非常方便快捷，可以快速缩短塑料模具的开发时间，同时降低设计难度。因此，UG 软件的引入使塑料模具设计更加高效和人性化。