基于UG的齿轮注塑模CAD系统二次开发.pdf

林军木 等 基于 U G的齿 轮注塑模 C A D系统二次开发 75 基 于 U G的齿 轮注塑模 C A D系统 二次 开发 术 林军木董霖 西华大学机械T程与 自动化学院 成都6 1 0 0 3 9 摘要 系统介绍 了在 U G平 台 利用 U G O p e n G r i p U G O p e n Me n u S c r i p t U s e r T o o l s和 Mo l d fl o w等工具进行齿轮 注塑模 C A D系统二 次开发 的关键技 术和方法 实现 了齿轮 注 塑件 模具 零件和模 具装 配 图的 自动 生成 并给 出了详 细设计步骤和实现方法 经软件测试 该系统易于操作 减少了注塑模具设计工作量 提 高了设计效率 因此具有较 强的工程应 用价值 关键 词U G Mo l d fl o w C A D注塑模齿轮 U G软 件是 目前 应用 最 为广 泛 的大 型 C A D C A M C A E集成化软件之 一 它 除了为用户 提供零 件建模 装配 模具设计 数控加工 编程等功能模块 外 同时还具有很强的二次开发功能 基于不 同的 工程应用需求 设计人员可 以通过 U G的二次开发 工具制作出符合需要的菜单 工具条 交互式界面 从而缩短设计周期 提高软件利用率 塑料齿轮具有易成型 精度高和强度高等优点 其应用领域越来越广泛 2 J 但是 国内塑料齿轮 的模 具设计还处于初级 阶段 使用 U G软件进行注塑 模 C A D系统二次开发 出的相关软件较少 笔者基 于 U G平 台 利用 U G O p e n G r i p U G O p e n M e n u S c r i p t 和 U s e r T o o l s 二次开发工具 并结合 Mo l d fl o w 模流分析功能 成 功开发 出了齿轮注 塑模 C A D系 统 经软件测试 该系统格式规范 界面清晰 内容 完整 易于操作 极大地提高了齿轮注塑模的设计效 率 具有很强的应用价值 1 齿轮注塑模设计系统的开发步骤 1 齿轮注塑件参数化设计 在 U G O p e n G r i p二次 开发环 境下 运 用 G r i p 语言对齿轮注塑件进行参数化设计 通过编写 编译 和链接生成能在 U G环境下运行的 G R X文件 2 对齿轮注塑件进行模 流分析 在 U G环境下通过 C t r l G快捷键调入齿轮注 塑件 G R X文件 根据 提示输人相应 的参 数即可生 成齿轮三维模型 然后将零件图导成 S T L格式导入 到 Mo l d fl o w软件中进行分析 通过选择尼龙 P A 和聚甲醛 P O M 两种工程塑料 结合实践经验进行 优化设计确定最佳注塑机 的型号和参数 浇 口和流 道 型腔布局 成 型工艺参数 图 1和 图 2是选择 P O M料对齿轮进行模流分析时得 到的浇注系统和 冷却系统效果图 表 1为初始注塑工艺参数 这些将 图 1 浇 注系统 l t r l 图 2冷 却 系统 表 1 初始注塑 工艺参数 l l 垄 l I 作为后期模具零件设计参考依据 以提高最终一次 试模成功率 3 模具零件参数化设计 同理运用 G r i p语 言对 各模具零件进行参数化 设计 得到相应的符合设计要求 的 G R X文件 4 用户交互界面的开发 通过 U G O p e n Me n u S c r i p t 和 U s e r T o o l s 编写资 源文件 的方法来开发界面 用这种方法开发出来的 界面与 U G中的界面完全一致 界面友好调用方便 2 齿轮注塑模设计系统的实现 2 1 三维模型样板参数化设计 三维模型样板设计主要是在 U G O p e n G r i p二 次开发环境下 通过 G R I P语言编程来 实现参数化 四川 省教育厅 自然 科学青 年基金项 目 0 7 Z B 0 8 4 西华 大学 人才培养与引进项 目 收稿 日期 2 0 0 9 0 6 2 1 7 6 工程塑料应用 2 0 0 9年 第 3 7卷 第 9期 设计 首 先通过记 事本编 写生成 G R S源程 序文 件 然后编译 链接生成在 U G环境中运 行的 G R X 文件 表 2为主要变量声明表 表 2 主要变量声明表 变量名 变量类型 注释 p t 5 0 0 e n t i t y 生成渐开线的点 o b j e n t i t y 渐开线 S o l i d 0 e n t i t y 齿轮基体 n u mb e r 模数 n u mb e r 齿数 用 G R I P语言对直齿 圆柱齿轮基体进行参数化 设计 的部分主要源程序 G E A R G R S 主程序 e n t i t y p t 5 0 0 o b j s o l i d 0 n u mb e r m z n h 1 1 0 p a r a m i n p u t 齿数 模数 mm r r t 压力角 度 齿高 H h r e s p 定义齿轮参数 j u m p l l 0 t r m r e s p r i m 2 r b r i e o s f 0 变量运算 r f r i一1 2 5 m r a r i m c a l l 子程序名 p t m z r b p r O r f 调用渐 开线点 o b j s p l i n e p t 1 5 0 0 样条曲线生成渐开 线 p t l p o i n t i n t o f c r i o b j l n l l i n e p t 0 pt l m a t 1 1 2 m a t r i x x y r o t 3 6 0 4 l n 2 t r a n s f ma t l nl m i r r 1 1 2 m a t r i x m i r r o r l n 2 s p l t r a n s f m i r r o h j 镜像生成另一条渐开线 c r v t r m o b j r e f r e f p o i n t fi r s t e r a r e f r e f p o i n t i n t r e f p o i n t n o t r i m s t a t u s 1 修 剪渐 开线 s o l i d l s o l e x t c r f h e i g h t h a x i s 0 0 1 生成 齿根圆柱体 s o l i d 1 s o l e x t l n 6 l n 5 c u r l c u r 2 s p l o b j h e i g h t h a x i s 0 0 1 拉伸得到单个齿 m a l t 1 1 2 ma t r i x x y r o t 3 6 0 z 1 1 1 4 0 i f t h e n j s o l i d j 1 t r a n s f ma r r s o l i d j 3 3 1 j u m p l l 4 0 复制变换得到所有轮齿 e n d i f s o l i d 0 u n i t e s o l i d i w i t h s o l i d 1 由齿 根圆柱体和轮齿通过布尔和运算得到齿轮基体 t r m h a l t 子程序 p r o e p t m z r b p t O r f 子程序被调用语句 M1 0 r k r b c o s f a k o k s i n f a k c o s f a k 1 8 0 3 1 4一a k a k a k 0 1 i f r k r f j u m p l l 0 p t i p o i n t p t O p o l a r r k o k i i 1 通过渐开线方程生成渐开线点 t r nl r e t ur n 将源程序通过编译 链接生成 G R X文件调入 U G 生成 的直齿轮基体如 图 3所示 对 于斜齿轮 程序主体基本上与直齿轮相同 不 同之处只是单个 齿是由齿廓曲线通过 B一曲面扫掠命令 以螺旋线为 引导线扫掠而得到的 图 3直 齿 轮 基 体不 惹 图 2 2系统界 面 开发 1 U s e r T o o l s 用 户工具 U s e r T o o l s为用户提供调用二次开发结果 的交 互式接 口 它的功能是生成弹出式对话框 d i a l o g s 或工具条 t o o l b a r s U s e r t o o l 文件是 以 U T D为扩 展名 的 可 以用 记 事本 编 辑 它 主 要 由头 文 件 H e a d e r B l o c k 图标 I c o n B l o c k 按 钮 B u t t o n B l o c k 和滚动列出框 L i s t B o x 组成 在进行工具 林军木 等 基于 U G的齿 轮注塑模 C AD系统二次开发 77 栏设计之前 首先建立齿轮塑料模 C A D系统文件存 放的路径 并在路径下建立 S t a r t u p A p p l i c a t i o n B MP 3个文件夹 将设计 的 U T D文件 放在 S t a r t u p文件 夹下面 将齿轮注塑件 和模 具标准零件 的 G R X文 件放在 A p p l i c a t i o n文件夹下 面 将 B MP格式 的 图 片文件存放在 B MP文件夹下面 齿轮注塑模 C AD 系统 U T D文件的部分主程序如下 T I T L E L J G E AR MO U L D V 1 1 用户工具标题 V E R S I O N 0 兼容 的版本 I C O N S 指明显示图标形式 L AB E L L J G E AR MO U L D V1 1塑料齿轮注塑 模具设计 C A D系统 用户界面标签 C O L U MN S 1 每行最多 1个 N A M E欢迎使用 L J G E A R MO U L D塑料齿轮注 塑模具设计 C A D系统 指明名称 B I T MA P 指明位图 B MP的路径 T Y P E G R I P 调用程序的类型 A C T I O N 指明 G R X文件存放路径 通过启动 U G加载 U T D文件后如图 4所示 4注 塑模 CAD系 统 用 户 T 具 条 界 面 2 U G O p e n Me n u S c r i p t U G O p e n Me n u S c r i p t 是创建用户化菜单的功能 工具 支持 U G的主菜单和快速弹出式菜单的设计 和修改 可 以改变 U G菜单的布局 添加新菜单 以执 行用户应用开发程序 并通过 A C T I O N S命令来指定 菜单对应的响应行 为 最后生成 以 ME N为扩展 名 的文本 文件 供 U G系统调用 以触发应 用程序 J 将设计 的 ME N文件放在 S t a r t u p文件夹下面 编写 的 C A D系统菜单文件如下 V E R S I O N 1 2 0 兼容版本 1 2 0 EDI T UG GATEW AY MAI N ME N U B A R 编 辑菜单 AF TER UG H E L P 系统在 U G帮助文件后 CAS CADE B UTF ON L J G E A R 有下拉菜单 L A B E L塑料齿轮注塑模 C A D系统 指明标签 END OF A F T E R A F T E R声 明的结束 ME NU L J G E A R 子菜单的定义 B U T Y O N主菜单 定义名为主菜单的按钮 L A B E L主菜单 定义标题为主菜单的按钮 A C T I O N S U T D文件指定菜单对应 的响应 END OF ME N U 结束菜单 的定义 通过启动 U G加载 ME N文件后如图 5所示 图 5用 户莱 单 界 面 3 编写注册文件 用记事本打开 U G U G I I me n u s 目录下的 C l l S t om d i r s d a t 文本 在文本最后 添加 C A D系统路径 如 D L J g e a r mo l d 即可将 系统注册到 U G环境 中 要 注 意路 径 前 面 不 能 有 号 否 则 注 册将 无 效 3 系统运 行 与示 例 通过上述方法设置完后 启动 U G系统界面 在 主菜单的 帮助 后添加一个新菜单项 齿 轮注塑模 设计 C AD系统 V 1 1 如图 5所示 点击该菜单 将 出现一下拉菜单 单击 主菜单界 面按钮将会弹出 齿轮塑料模 C A D系统 主菜单界面如图 6所示 使 用该系统设计齿轮塑料模具时 应先设计齿轮注塑 件 这样系统能在模具零件设计前获得齿轮注塑件 的信息 此信息被系统记 录下来供后续设计各类模 具零件时调用 单击塑料齿轮参数化设 计按钮 将 会弹出如图 7 塑料齿轮参数化设计 图标 再单击 此图标 将会弹出图 8所示的齿轮参数输入对话框 参照图标 7所示 输入相应参数 后 单 击 O K按 钮 即 图 6系统 主菜单 界面 7 8 工程塑料应用 2 0 0 9年 第 3 7卷 第 9期 L 矾 M O t LOV l 1 塑耜l齿轮参数诧设计 一 l 图 7 齿轮 图标 图 8 齿 轮 参 数化 输 入 对 话 框 可生成如图 9所示的齿轮注塑件 随后点击子菜单 塑料齿轮模具标准零件 中的标准模架设计按钮 系统将弹出如图 1 0所示的标准模架设计主界面 输 入相应的参数即可生成齿轮模架 见图 1 1 设计完 所有零件后进行装配 装配完成后如图 1 2所示 社 辨 一 一 蟀 0 0 n 一 j 一 9齿 轮注 塑 件 4 结论 笔者基于 U G平 台 利 用 U G O p e n G r i p U G O p e n M e n u S c r i p t U s e r T o o l s和 M o l d fl o w等工具成功 开发了齿轮注塑模 C A D系统 经软件测试 该系统 操作方便 降低 了注塑模具设计 工作量 该开发手 段对其它模具类系统的设计具有一定的理论指导意 义 系统不足之处是未能开发出计算和校核各模具 零件的特征库系统 若该研究工作能够进一步深入 完成 系统将会具有更广阔的工程应用价值 图 1 O 模架参数化输入框 蠹 图 1 1 模架装配 图 一 一 x n 毪 4 竺 l 图 1 2齿轮模具最终装配图 参 考 文 献 牛强 柳伟 梅琼风 等 基于 U G的注塑 模具标准件 的研究与 开发 J 模具技术 2 0 0 8 6 3 4 3 9 牛建岭 塑料 齿轮成 型工艺最新进 展 J 国外塑料 2 0 0 6 2 4 6 5 7 5 9 郝瑞贤 李元 宗 对 我 国塑 料齿轮发 展 的一 些思考 J 工程 塑料应用 2 0 0 7 3 5 3 7 1 7 3 赵永涛 田福祥 螺旋齿轮塑件注塑模设计 J 现代塑料加工 应用 2 0 0 7 1 9 2 5 7 5 9 郝一舒 倪贝多 基 于 Mo l d fl o w的精密塑料斜齿 轮填充过程的 研究 J 机械工程师 2 0 0 8 1 2 5 9 6 O 赵韩 朱可 张炳力 等 基于 U G二次开 发的参数化零 件族系 统 J 合肥工业大学学报 2 0 0 6 2 9 8 9 2 9 9 3 2 陈献平 樊红 丽 关 于 U G软 件二次开发工具 的研 究 J 华 中 师范大学 学报 2 0 0 6 5 1 4 1 1 4 3 UG BAS ED REDEVELOP MENT oF CAD S YS TEM OF GEAR J ECTl oN M oLD L i n J u n mu D o n g L i n S c h o o l o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g a n d A u t o m a t i o n X i h u a U n i v e r s i t y C h e n g d u 6 1 0 0 3 9 C h i n a 林 军木 等 基 于 UG的齿轮注塑模 C A D系统二 次开发 7 9 AB S TRACT T h e k e y t e c h n o l o g i e s a n d me t h o d s f o r r e d e v e l o p me n t UG b y me a n s o f UG Op e n Gr i p UG Op e n Me n u s c r i p t U s e r T o o l s a n d Mo l d fl o w a r e i n t r o d u c e d s y s t e m a t i c a l l y T h e i n j e c t i o n mo l d C A D s y s t e m f o r t h e g e a r p a r t o f m o l d a n d t h e a u t o m a t i c 3 D g e n e r a t i o n o f mo l d a s s e mb l y d r a w i n g a r e d e v e l o p e d s u c c e s s f u l l y a n d t h e d e t a i l e d d e s i g n s t e p s a n d me t h o d s a r e g i v e n P r a c t i c a l t e s t i n d i c a t s t h a t t h e s y s t e m i s c o n v e n i e n t fo r o p e r a t i o n r e d u c e s t h e a m o u n t o f t h e w o r k i n t h e d e s i g n o f g e a r i n j e c t i o n mo l d a n d r e s u l t s i n r a i s e o f t h e d e s i g n e ffic i e n c y t h us i t ha s g r e a t e n g i ne e r i n g a pp l i c a t i o n v a l ue s KE Y WOl I DS U G m o l d fl o w C AD i n j e c t i o n mo l d g e a r S A B I C用于汽车的热塑性塑料扩产 沙特基础工业公 司 S A B I C 将于 2 0 0 9年 底 以前 在 比利 时根克 的工厂 生产 S T A MA X品牌长 玻璃 纤 维增 强 P P复 合 材料及 S A B I C P P配 昆 料 届 时 这个工厂将具有 1 4万 t 的 年产能 用于支持 S A B I C在西欧和东欧的汽车用户 其 中 此 品牌 的长玻 璃纤 维增 强 P P用 于汽车 前端组 件 仪表盘 托 架 车门组件 车后门 座位系统等 另一产品 S A B I C P P用 来制造保 险杠 仪 表 盘 车 门板 内饰 件 及 其 它 汽车 器 件 S A B I C声称现今市 场对 S T A MA X复合材 料的需求 以双位 数 的速度增 长 S A B I C的 目标 是成 为全 球汽 车工 业 的长期 供 应商 除 了比利 时工厂外 S AB I C还考 虑把 P P配混 料 的生 产扩大到美国 中国等国家 中化 网 Ma y z o开发了聚丙烯 成核剂 Ma y z o 公 司开发了一种新型 P P成核 剂母料 据 称它 可 以在 O P P薄膜上产生独特的性能 还可增强模塑和挤 出产 品的性能 和加 工性 能 技术 副 总裁 P h i l i p J a c o b y博 士说 大 多数 P P成核剂成核为 O l 晶相 这 是 P P最普通 的结 晶形式 注塑或挤出 P P中 晶型占晶体的9 5 以上 而 晶型很 少 它可提高冲击强度和韧性 但是会降低拉伸屈服强度 在美国 虽然有很多商品化 成核 P P产品 但却没有商品化 的口成核 P P 仅有的两个用于管道的小 MF R品级的也只在 欧洲生产 Ma y z o 公 司在 去 年推 出 了两种 商 品化 的 口成 核 剂母料 两种产 品都含有 P P均聚物载体和用 于食 品接触的 可接受的成份 与高性能的 a成核剂相比价格也具有竞争 力 B N X B e t a P P L N含 有 较少 量 的公 司 专有 的 口成核 剂 适用于无色膜和热成型 片材 典 型加入 量 2 3 另外 一 个品级 B N X B e t a P P N的口成核 剂含量高一 些 设计用量 2 3 可弱化 d成核剂 比如存在于 P P中某些颜料和助 剂可能会干扰 口成 核 这种 产品也适 用 于混 料 商和树 脂 生 产商 其用量可低至 0 2 5 0 5 0 含有这些母料的挤 出P P片材具有很高程度的口晶型 当拉伸成单轴或双轴薄 膜时 B 结 晶转 变成 结 晶 并 产生微 孔 这 些微 孔分 散光 线 产生不透明的薄膜 依据加工条件的不同 密度可降低 1 2 4 0 中塑链 聚氨酯 不断扩展汽车领域新用途 随着汽车工业的发展 节能和环保已成为汽车制造的主 要课题 汽车设计师 和工程 师不 断探寻 合适 的新 材料 在 汽车上大量使用塑料零部件 而 P U R材料凭借在塑料材料 中性能优异 品质优 良 受到人们 的普 遍关注 同时使用量也 在不断加大 同时随着汽 车工业 的发展 P U R的新用 途也将 越广泛 P U R的应用领域包括坐垫 头枕 隔音 仪表盘 遮 阳板 门板 顶棚衬里等内饰件 保险杠 阻留板 汽车涂料 轮胎等外构件 用于汽车制造各种结构件和功能件 阿里巴巴网 吉力士苏州 T P E生产基地获质量认证 全球领先 的高性能定制 热塑性 弹性 体制 造商普 立万 公 司旗下吉 力士热塑性弹性体部 门近 日宣 布 该公司在 中国苏 州工业 园 区 的生 产基 地获 得 了 I S 0 1 3 4 8 5 2 0 0 3认 证 该 生 产基地于 2 0 0 6年 6月 开始运 营 为 世界 各地 的医疗 器械原 始设备制造商 O