利用UG进行连接座后盖的三维模型及注塑模具设计【含三维UG】【一模一腔】【含12张CAD图纸+PDF图】
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基于UG3.0的连接座三维造型及注塑模具设计绪论模具是生产各种工业产品的重要工艺装备，随着塑料工业的迅速发展以及塑料制品在航空、航天、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用，产品对模具的要求越来越高，传统的模具设计方法已无法适应产品更新换代和提高质量的要求。CAD/CAM/CAE技术已成为塑料产品开发、模具设计及产品加工中这些薄弱环节的最有效的途经。同传统的模具设计相比，CAD/CAM/CAE技术无论在提高生产率、保证产品质量，还是在降低成本、减轻劳动强度等方面，都具有很大的优越性。近几年，CAD/CAM/CAE技术在汽车、家电、电子通讯、化工和日用品等领域逐步地得到了广泛应用。（一）、模具工业行业现状和发展趋势1、国内模具现状和发展趋势随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。近年来，随着我国产品制造业蓬勃发展，模具制造业也相应进入了高速发展时期。据中国模具工业协会统计，1995年我国模具工业总产值约为145亿，而2003年已达450亿左右，年均增长14%。另据统计，我国（不含台湾、香港、澳门地区）现有模具生产厂点已超过20000家，从业人员有60万人，模具年产值在一亿以上的企业已达十多家。可以预见，我国经济的高速发展将对模具提出更为大量、更为迫切的需求，特别需要发展大型、精密、复杂、长寿命的模具。同时要求模具设计、制造和生产周期要达到全新的水平。我国模具制造业面临着发展的机遇，但同时也面临着更大的挑战。虽然我国模具发展还远远不能适应国民经济发展的需要，差距和不足依然存在，但我国模具工业的技术水平近年来也取得了长足的进步，其发展也是明显的，特别是大型、精密、复杂、高效和长寿命模具上了一个新台阶。大型复杂冲模以汽车覆盖件模具为代表，已能生产部分新型轿车的覆盖件模具。体现高水平制造技术的多工位级进模的覆盖面，已从电机、电器铁芯片模具，扩展到接插件、电子枪零件、空调器散热片等家电零件模具。在大型塑料模具方面，已能生产48英寸电视的塑壳模具、6.5K g大容量洗衣机全套塑料模具，以及汽车保险杠、整体仪表板等模具。在精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具等。在大型精密复杂压铸模方面，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模及汽车后桥齿轮箱压铸模。其他类型的模具，例如子午线轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗异型材挤出模等，也都达到了较高的水平，并可替代进口模具。 根据国内和国际模具市场的发展状况，有关专家预测，未来我国的模具经过行业结构调整后，将呈现十大发展趋势：一是模具日趋大型化；二是模具的精度将越来越高；三是多功能复合模具将进一步发展；四是热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高；五是气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将有较大发展；六是模具标准化和模具标准件的应用将日渐广泛；七是快速经济模具的前景十分广阔；八是压铸模的比例将不断提高，同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求；九是塑料模具的比例将不断增大；十是模具技术含量将不断提高，中高档模具比例将不断增大，这也是产品结构调整所导致的模具市场未来走势的变化。2、国外模具的现状和发展趋势在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中，6080的零部件都要依靠模具成型。用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性，是其他加工制造方法所无法替代的。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。近几年，全球模具市场呈现供不应求的局面，世界模具市场年交易总额为600650亿美元左右。美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。国外模具总量中,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到50%以上；国外模具企业的组织形式是大而专、大而精。2004年中国模协在德国访问时，从德国工、模具行业组织-德国机械制造商联合会（VDMA）工模具协会了解到，德国有模具企业约5000家。2003年德国模具产值达48亿欧元。其中（VDMA）会员模具企业有90家，这90家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的90%，可见其规模效益。 随着时代的进步和技术的发展，国外的一些掌握和能运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才，他们的技术水平比较高故人均产值也较高我国每个职工平均每年创造模具产值约合1万美元左右，而国外模具工业发达国家大多1520万美元，有的达到 2530万美元。我国模具标准件使用覆盖率只有45，而国外先进国家模具标准件使用覆盖率却已达70%以上。综观模具行业发展现状，国外模具发展趋势主要表现在以下几个方面：1、理论研究的加强和模具的标准化2、模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展3、模具检测、加工设备向精密、高效和多功能方向发展4、快速经济制模技术 5、模具材料及表面处理技术发展迅速6、模具工业新工艺、新理念和新模式逐步得到了认同。（二） UG及其在模具设计工程中的应用1、UG软件及其功能特点（1） UG起源及发展Unigraphics（简称UG）是世界著名的通用机械CAD/CAM/CAE一体化软件。它起源于美国麦道(MD)公司，1991年11月并入美国通用汽车公司EDS分部。如今EDS是全世界最大的信息技术(IT)服务公司，UG由其独立子公司UnigraphicsSolutions开发。UG是一个集CAD、CAE和CAM于一体的机械工程辅助系统，适用于航空航天器、汽车、通用机械以及模具等的设计、分析及制造工程。该软件可在HP、Sun、SGI等工作站上运行，自称安装总数近3万台。UG采用基于特征的实体造型，具有尺寸驱动编辑功能和统一的数据库，实现了CAD、CAE、CAM之间无数据交换的自由切换，它具有很强的数控加工能力，可以进行2轴2.5轴、3轴5轴联动的复杂曲面加工和镗铣。UG还提供了二次开发工具GRIP、UFUNG、ITK，允许用户扩展UG的功能。UG自90年初进入中国市场，至今已装机2000台套左右。 Unigraphics NX是一种交互式的计算机辅助设计（CAD），计算机辅助分析（CAE）和计算机辅助制造（CAM）系统，它是Unigraphics系列软件的最新版本。Unigraphics NX的出现，为Unigraphics系列软件的推广开拓出更广阔的前景。目前，集世界一流的产品设计，工程分析及生产制造系统与一体的Unigraphics 软件已广泛地应用于航天航空汽车机械及模具等各个领域。（2） UG功能特点UG是世界上先进的CAD/CAE/CAM集成技术的大型软件，其功能强大，使用该软件进行设计，能直观、准确地反映零、组件的形状、装配关系，可以使产品开发完全实现设计、工艺、制造的无纸化生产，并可使产品设计、工装设计、工装制造等工作并行开展，大大缩短了生产周期，非常有利于新品试制及多品种产品的设计、开发、制造。在新品开发期间，能通过其强大的功能及时检查尺寸干涉、计算重量及相关特性，提高产品的设计质量，对复杂结构产品装配工艺、焊接工艺中工序的合理安排有着非常好的指导性。因此，该软件为工厂提供了一个强有力的新品开发手段。在以往的产品设计中，我们主要采用AUTOCAD软件。由于其功能有限，三维建模有很大的局限性，产品的最终效果无法很好的体现，用户常常无法看到准确的三维造型，只有等样品开发出来以后再进行产品确认。如用户对外观式样不太满意，就需要反复修改模具，甚至有时需要废掉原有的模具，重新开模，再次进行样品生产确认。这样既耽误了产品开发周期，又增加了开发成本。而UG软件的实体模型功能能够在设计阶段给用户提供产品的实体模型用于确认，缩短了产品的确认周期，而且具有复合式建模工具，允许在需要的时候增加、删除、抑制、恢复、改变产品参数，使修改更加具有灵活性，因此，在产品及模具设计开发中起了很大的作用，使用非常方便。UG软件的线框造型模块提供了绘制基本图素点、直线、圆弧、曲线的操作指令和线的倒角、剪切、编辑、分割等功能，实体造型模块提供了各种基本几何元素块体、圆柱体、锥体和环体的操作和拉伸实体、旋转实体、缝合、钻孔、挖槽、凸台、抽壳、倒圆角、倒斜角、锥台以及布尔运算的实体相加、实体相减、实体相交等操作，曲面造型模块可以完成各种规则曲面、二次曲面及不规则曲面的生成，在曲面的具体实现上有直纹面、扫描曲面、边界曲线控制、网格曲线控制、矩形点组控制、曲线拉伸、过渡曲面、延伸曲面、偏置曲面、曲面倒圆、曲面桥接等各种方法。这些命令在造型过程中使用方便，特别是在曲面造型及设计中起到了重要作用。“虚拟装配”（Virtual Assembly）是产品数字化定义中的一个重要环节，在虚拟技术领域和仿真领域中得到了广泛的应用研究。虚拟装配技术在UG软件中有重要作用。到底什么是虚拟装配？它的内涵是什么？这些至今仍然是人们讨论的问题。很多人曾经为虚拟装配进行定义，比较有代表性的有两个。 (1) 虚拟装配是一种零件模型按约束关系进行重新定位的过程，是有效分析产品设计合理性的一种手段。该定义强调虚拟装配技术是一种模型重新进行定位、分析过程。 (2) 虚拟装配是根据产品设计的形状特性、精度特性，真实地模拟产品三维装配过程，并允许用户以交互方式控制产品的三维真实模拟装配过程，以检验产品的可装配性。该定义着眼于产品物理装配过程的仿真过程，体现的思想也是一种分析过程。虚拟装配是指通过计算机对产品装配过程和装配结果进行分析和仿真，评价和预测产品模型，做出与装配相关的工程决策，而不需要实际产品作支持。该技术是在虚拟设计环境下，完成对产品的总体设计进程控制并进行具体模型定义与分析的过程。它可有效支持自顶向下的并行产品设计以及与Master Model相关的可制造性设计和可装配性设计，以缩短产品开发周期。 在许多世界级大企业中被广泛应用的计算机辅助三维设计（CAD）的高端主流软件UG（Unigraphics）的装配模块就采用了虚拟装配技术，即便是在产品设计的初期阶段，所产生的最初模型也可以放入虚拟环境进行实验，可以在虚拟环境中创建产品模型。使产品的外表、形状、和功能得到模拟，而且有关产品的人机交互性能也能得到测试和校验，使产品的缺陷和问题在当时的设计阶段就能被及时发现并加以解决。随着社会的发展，虚拟制造成为制造业发展的重要方向之一，而虚拟装配术作为虚拟制造的核心技术之一越来越引人注目。虚拟装配的实现有助于对产品零部件进技行虚拟分析和虚拟设计，有助于解决零部件从设计到生产所出现的技术问题，以达到缩短产品开发周期、降低生产成本以及优化产品性能等目的。总起来讲，UG是先进的CAD/CAE/CAM集成技术应用的大型软件，其功能强大操作灵活，在机械工程领域的应用越发广泛，尤其在模具设计制造方面，更是设计人员的得力助手，有效地提高了工作效率，减轻了劳动强度。在众多三维CAD软件中，UG以其强大的功能长期占据着业界的主导地位。 2、UG在注塑模具设计中的应用（1）UG3.0/Mold Wizard模块注塑产品在汽车，日用消费品，电子和医疗工业中占据着重要的地位。UG3.0/Mold Wizard是针对注塑模具设计的一个过程应用，型腔和模架库的设计统一到整个连接过程中。UG3.0/Mold Wizard为设计模具的型腔型心滑块提升装置和嵌件提升高级建模工具，最终目的是快速方便地建立与产品参数相关的三维实体模具，并将之用于加工。UG3.0/Mold Wizard用全参数的方法自动处理在模具设计中耗时且难做的部分，并且产品参数的改变将会反馈回模具设计，UG3.0/Mold Wizard会自动更新所有相关的模具部件。UG3.0/Mold Wizard的模架库及其标准件库包含有参数化的模架装配结构和模具标准件，其中模具标准件包括滑块和内抽芯，可用参数控制所选用的标准件在模具中的位置，UG3.0/Mold Wizard与如UG3.0/Wave和Unigraphics主模型的强大技术组合在一起设计模具。模具设计参数预设置功能允许用户按照自己的标准设置系统变量，比如颜色，层，路径和初始公差等。UG3.0/Mold Wizard具备以下优点：一、过程自动化；二、易于使用；三完、全相关性。（2） UG三维技术在模具设计及改进中的应用 近年来，随着三维CAD技术的飞速发展，使其在机械工程领域的应用越发广泛。UG是个基于特征化的，全参数化的辅助设计软件，它能实现CAD,CAE,CAM等各种功能，涵盖机械设计各个领域，在机械产品的设计制造及改进过程中起着重要作用。采用UG软件技术，有助于解决零部件从设计到生产所出现的技术问题，以达到缩短产品开发周期、降低生产成本以及优化产品性能等目的。UG不仅在机械设计制造中有重要应用，除此以外，它有许多特点非常适用于模具的设计及改造： 比如直接建模能够在已有特征上快速建模，有利于模具的结构改动， 参数化设计能快速改动设计尺寸，可避免繁琐的尺寸计算； 几何关系联接能快速建立装配零件间的对应关系，使一些零件随关键零件的改动而改动，实现“牵一发，而动全22身”的效果； 精确的干涉检查，尺寸测量能让设计人员第一时间知道零件间的装配关系，了解设计的效果，避免实际装配中的干涉； 简便的三维二维转换及出图功能能快速完成零件图的绘制，可以减少重复劳动，缩小设计周期； UG强大功能在模具快速改造中有着重要应用。 （三） 关于连接座注塑模具设计1 连接座模具设计思路 通过观察分析可知，该连接座产品结构简单，用于该产品生产的注塑模具结构亦不复杂。本设计中，遵循模具设计的一般步骤，利用UG3.0进行三维造型和注塑模具设计，重点体现了UG3.0中Mold Wizard模块在注塑模具设计中的应用。 该连接座注塑模具设计的思路为：搜集整理有关资料，通过二维图对零件进行结构和工艺分析，利用UG NX3.0对连接座零件进行三维造型，并导出二维图；分析塑件结构及工艺特点，大致确定模具设计方案，然后利用UG NX3.0的Mold Wizard模块进行注塑模具的设计；最后，对模具结构进行虚拟装配，并导出二维工程图。2 连接座模具设计进度（1） 了解UG3.0的功能特点及目前国内外模具发展现状，所用时间为10天；（2） 查阅资料，据零件二维图分析其结构，并确定设计方案，所用时间为20天；（3） 利用UG NX3.0进行连接座产品三维模型设计，并导出二维工程图，所用时间为5天；（4） 利UGNX3.0的Mold Wizard模块进行连接座注塑模具的设计，所用时间为15天（5） 对模具进行虚拟装配，导出二维工程图以及材料清单等，所用时间为5天。第1章 产品结构及注塑工艺分析零件原始资料： 连接座产品零件图如下图所示：设计要求：1材料：ABS； 2生产批量：中等批量； 3未注公差取MT5级精度。 此零件既有通孔又含侧孔，但这一类侧孔可直接在开模方向上成型，不需要侧抽芯，所以此套模具结构比较简单，成型零件的设计主要考虑型心的嵌入式处理，也不太复杂。根据零件的结构特点，拟定如下工艺方案进行比较分析。1.1 分型面的选择 分型面是指模具闭合时动模和定模相配合的接触平面，也叫做合模面。模具设计开始的第一步就是选择分型面的位置。 分型面有多种形式，常见的有水平分型面、阶梯分型面、斜分型面、锥分型面和异型分型面。分型面的选择受塑件形状、壁厚、成型方法、后处理工序、塑件外观、塑件尺寸精度、塑件脱模方法、模具类型、型腔数目、模具排气、嵌件、浇口位置与形式以及成型机的结构等的影响，其选择原则是：塑件脱出方便，模具结构简单型腔排气顺利确保塑件质量无损塑件外观设备利用合理。本连接座产品结构简单，整体尺寸不大，但轴向型心包紧力大，根据分型面的确定原则，综合考虑，该连接座模具分型面应设在零件最大截面处，塑料包紧大型心并留在动模一侧。1.2 型腔布局方案一：塑件中等尺寸，批量不大，采用一模一件可以降低模具成本。方案二：一模两件对称布置，生产效率较高，但模具尺寸偏大，制造成本较一模一件高。方案三：一模四件对称布置，生产效率较高，但模具尺寸更大，制造成本较高。通过以上三种方案的分析比较，根据经济合理的原则，选择方案一最合适。1.3 浇注系统设计 浇注系统就是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔为止的塑料熔体的流动通道，它在模具中占有非常重要的地位，其设计合理与否直接对制品的的成型起到决定的作用。 浇注系统一般是由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成。当熔融塑料通过浇注系统流入模具的型腔时，塑料首先进入主流道，而后进入分流道，最后通过浇口进入型腔。其作用是使塑料熔体平稳且有顺序地填充到型腔中，并在填充和凝固过程中把压力充分传递到各个部位，以获得组织紧密、外形清晰的塑料制件。设计原则是：（1）排气良好（2）流程短（3）防止型心和嵌件变形（4）整修方便（5）防止塑件翘曲变形（6）合理设计冷料穴或溢料槽（7）浇注系统的断面积和长度应尽量取小值。1.3.1 主流道设计该模具中主流道设计过程中应主要考虑以下几方面问题：（1）主流道截面积的大小最先影响塑料熔体的流速和充模时间，必须恰当设计主流道截面积直径，通常，主流道进口端的截面直径约取48mm，熔体流动性好且制品较小时，直径可设计得小一些；反之则设计得大一些。本设计中取2mm（2）为便于取出主流道凝料，主流道应呈圆锥形，锥角约取24流动性差的塑料可取到610。（3）主流道出口端应有圆角，圆角半径R约取0.33mm或取0.125D2。（4）主流道表壁的表面粗糙度应小于Ra0.631.25m（5）在保证制品成型的条件下，主流道长度应尽量短，以减小压力损失和废料量。（6）主流道进口端与喷嘴头部接触应做成凹下的球面，以便与喷嘴头部的球面半径匹配，否则容易造成漏料，给脱卸主流道凝料造成困难。通常要求主流道进口端凹下的球面半径要比喷嘴球面半径大12mm，凹下深度约35mm。1.3.2 主流道衬套设计由于注塑成型时主流道要与高温塑料熔体和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，所以一般都不将主流道直接开在定模上，而是将它单独开设在一个嵌套中，然后将此嵌套再嵌入定模内，该嵌套称为主流道衬套（或浇口套）。采用主流道衬套以后，不仅对主流道的加工和热处理以及衬套本身的选材等工作带来很大方便，而且在主流道损坏后也便于修磨或更换。1.3.3 定位环设计定位环与注塑机定模固定板中心的定位孔相配合，其作用是为了使主流道与喷嘴和料筒对中，除了将定位环与主流道衬套设计成整体结构之外，也可设计单个的定位环形式。方案一：采用侧浇口，从分型面进料，主流道过长，造成塑料的浪费，同时主流道偏离模具中心，造成压力中心偏移。方案二：采用轮辐式浇口，从塑件上端孔进料，加工简单，浇口容易去除，不影响塑件外观，模具结构简单。通过对以上两种设计方案的分析比较，采用第二种方案较好。1.4 冷却系统设计注塑模具温度调节是采用加热或冷却方式来实现的，以确保模具温度在成型要求的范围之内。就本连接座模具而言，需要设计冷却系统。冷却系统的设计原则为：（1）在保证模具材料有足够的机械强度的前提下，冷却水道尽可能设置在靠近型腔（型心）表面。（2）在保证模具材料有足够的机械强度的前提下，冷却水道应安排的尽量紧密。（3）冷却水道的直径应优先采用大于8mm，并且各个水道的直径应尽量相同，避免由于因水道直径不同而造成的冷却液流速不均。（4）冷却液在出入口处的温差，一般希望控制在5C以下，而精密成型模具，多型腔模具的出入口温差则要求控制在23C以下，冷却水道长度在1.21.5米以下。（5）冷却液在模具汇总的流速，以尽可能高一些为好，但就其流动状态来说以湍流为佳。（6）制品较厚的部位应特别加强冷却。（7）要充分考虑所用的模具材料的热传导率。 该连接座产品结构简单，整体尺寸不大，可采取仅在型腔部位建造冷却管道，用水冷却即可。结合产品特点，冷却管道直径采用M8，建设在型芯四周，足以满足冷却要求。冷却系统标准部件可以从UG标准件库中选取。1.5 推出机构设计 在注塑成型的每一循环中，塑件必须由模具型腔中取出，完成取出塑件这个动作的机构就是顶出机构，也称为脱模机构。其设计原则为：（1）顶出机构的运动要准确可靠灵活，无卡死现象，机构本身要有足够的刚度和强度，足以克服脱模阻力。（2）保证在顶出过程中塑件不变形（3）顶出力的分布应尽量靠近型心，且顶出面积应尽可能大，以防塑件被顶坏。（4）顶出力应作用在不易使塑件产生变形的部位，尽量避免使顶出力作用在塑件平面的位置上。（5）若顶出部位需设在塑件使用或装配的基准面上时，为不影响塑件尺寸和使用，一般使顶杆与塑件接触部位处凹进塑件0.1mm左右，而顶出杆端面则应高于基准面，否则塑件表面会出现突起，影响基准面的平整和外观。关于该模具的推出机构设计有两种方案可供选择。方案一：推杆推出。顶杆脱模是最典型的简单脱模机构，它结构简单，制造容易且维修方便。方案二：推管与推杆联合推出。该方式脱模，推出平稳，但机构复杂，制造与装配成本相应上升。方案三：推件板推出。此零件相对深度大，塑件包紧型芯的力很大，为了平稳顶出，在分型面处用推件板推出，这样塑件不容易发生顶出变形。 综合分析以上三种方案，以第三种为最好。第2章 产品造型设计此类零件虽然既含有通孔又含有侧孔，但零件整体结构并不复杂，根据任务书中所给零件二维图及相关尺寸要求，在保证满足使用要求的前提下，根据便于模具设计及生产制造的原则，产品造型过程如下：1、在Windows环境下，依次选择单击【开始】【程序】【NX3.0】【NX3.0】命令，进入UG NX3.0的操作界面。2、单击【新建】按钮，弹出【新部件文件】对话框，然后输入新文件名LJZ，单位选择【毫米】，单击【OK】按钮.3、在【应用程序】工具条中单击【建模】按钮，进入建模环境界面。 4、在【成型特征】工具条中单击【草图】按钮，进入二维草图绘制模块。 5、在悬浮的工具条中选择XC-YC面，单击【确定】按钮，进行二维草图绘图。6、根据设计任务书中产品原始数据，绘出如下图所示的二维轮廓。 7、完成二维轮廓绘制后，单击【完成草图】按钮，返回实体编辑状态。8、移动光标选择上步所绘制的轮廓呈高亮显示，然后在【成型特征】工具条中单击【回转体】按钮，通过旋转特征构建成实体，完成旋转特征后构建的实体如下图所示： 10、在【成型特征】工具条中单击【草图】按钮，进入二维草图绘制模块。11、在悬浮的工具条中选取XC-YC平面，单击【确定】按钮，三维绘图区转为二维绘图状态，绘制如下图所示的草图轮廓。12、完成轮廓绘制后，单击【完成草图】按钮，返回实体编辑状态。13、移动光标选择上步绘制的轮廓呈高亮显示，然后在【成型特征】工具条中单击【拉深】按钮，在对话框中起始点输入0，结束值输入17；拉伸方向选择+ZC方向，布尔运算选择“差”，点击确定完成操作过程，得到的如下图所示的结构体。 14、再次在【成型特征】工具条中单击【草图】按钮，进入二维草图绘制模块。选择XC-ZC平面作为草绘平面，单击确定，绘出如下图所示的草图轮廓： 15、选取草图轮廓进行拉伸，拉伸距离为3，沿Z轴正方向，单击确定完成拉伸操作；16、在【特征操作】工具条中单击【并集】按钮，合并旋转体和拉深体.17、在【特征操作】工具条中单击【面倒角】按钮，对拉伸体的上表面的三条边和两条竖直边倒圆角，圆角半径为1。至此，整个产品造型完成，至此，整个连接座产品造型设计完成，在【文件】工具栏中单击【保存】按钮，将构建的产品保存到文件夹中。创建完成的连接座产品三维实体模型如下图所示：第3章 连接座注塑模具设计UG3.0/Mold Wizard遵循模具设计的一般规律，使用UG3.0/Mold Wizard进行模具设计的一般流程为：（1）建立适合模具设计原型的实体模型。（2）观察分析实体模型的出模斜度和分型情况。（3）设计模具的分型面、模腔布局、内嵌件、推杆、浇口、冷却系统和电极。（4）初始化项目名称、加载实体模型和单位。（5）确定拔模方向、收缩率和成型镶件。（6）修补开放面。（7）定义分型面。（8）加入标准模架、推杆、滑块、内抽芯和内嵌件。（9）最后设计浇口、流道、冷却系统、电极、建腔和列出材料清单。利用UG3.0/Mold Wizard模块进行注塑模具设计，在设计过程进行前须明确：Mold Wizard需要以一个Unigraphics的三维实体模型作为模具设计原型；（1）如果有一个实体模型不是Unigraphics的文件格式，则必须转换成Unigraphics的文件格式或重新用Unigraphics造型。（2）如果一个实体模型不适合模具设计原型，则需要用Unigraphics标准的造型技术编辑该模型。通过对连接座零件结构及工艺分析可以知道，用于成型该产品的模具结构较简单，成型零件的设计主要考虑型心的嵌入式处理，设计过程并不复杂。根据UG3.0注塑模具设计的一般原则，该连接座注塑模具设计过程如下。3.1 装载产品UG3.0/Mold Wizard中模具设计的第一步是加载产品并初始化项目。通过单击加载产品按钮，从弹出的【打开部件文件】对话框中选择产品文件。在项目初始化对话框中应首先设置本设计方案所使用的单位。默认的单位在Mold Wizard安装目录中的mold-defauft文件中设置，可用记事本等文本编辑工具打开该文件，用户可以根据所需的工作情况设定不同的单位。 方案路径在项目初始化对话框中的路径文本框中设置，具体路径可以通过浏览目录来设置。如果路径设置末端指定的目录不存在，系统将自动创建该目录。 在项目初始化对话框中的【部件材料】下拉列表中选择产品材料，并设定该材料的收缩率。选择【编辑材料】选项，打开Excel文件中的材料清单，在此可以添加材料名称和收缩率，以及更改材料的收缩率。单击项目初始化对话框的【确定】按钮，UG3.0/Mold Wizard将用UG装配模块自身的复制功能生成一个默认的装配结构的拷贝结构。此时，在【装配导航器】中显示系统自动产生的模具装配结构，单击模具装配导航器中的+号，展开其子装配树，在【装配导航器】中显示完整的模具装配结构。 UG3.0/Mold Wizard自动将这个克隆的装配结构保存为cup_top.模具设计过程是在这个克隆的装配结构中进行的，这个装配结构是用Unigraphics NX的高级装配和Wave连接器所提供的部件间参数关联功能建立的，专用于管理复杂的模具装配。模具装配结构中包含top、cool、fill、misc、layout等节点。其操作过程如下：1 在Windows环境下，依次单击【开始】【程序】【NX3.0】【NX3.0】命令，进入UG NX3.0的操作界面。2 在主菜单栏的【应用】中选择【注塑模向导】命令，调出【模具向导】工具条。3 单击【装载产品】按钮，调出连接座产品文件，在【投影初始化】对话框中【单位】选择毫米，【项目名】改为“MOLD”，【部件材料】选择PS，收缩率为1.0060，单击【确定】按钮。3.2 模具坐标系定义模具的坐标系在模具设计中非常重要。UG3.0/Mold Wizard中规定坐标系原点位于模架的动模板和定模板接触面的中心，一般定义XC-YC平面在模具装配的分模面上，ZC轴的正方向为顶出方向，YC正向指向材料厚度较大的方向。 在定义模具的坐标系前确定产品坐标系的位置，如下图所示，否则，通过动态坐标系选项进行调整。单击【模具CSYS】按钮，弹出【模具CSYS】对话框，选中【锁定Z值】复选框，单击【确定】按钮在【模具CSYS】对话框中，设置模具坐标系与工作坐标系相匹配。在此对话框中可以用于以后重新定义模具坐标系，或将模具坐标系定义在产品中心，锁定按钮用于重新定义模具坐标系时，锁定某个坐标平面。3.3 设定收缩率 模具的型心以及型腔的尺寸必须比产品尺寸略为放大一些，收缩是作用到收缩产品上的一个比例因子去补偿当冷却时产品材料的收缩。 UG3.0/Mold Wizard将所产生的放大后的产品造型命名为“Shrink part”，此造型将用于定义模具的型心和型腔。单击收缩按钮，弹出编辑比例对话框，对零件设置收缩率，该模具中设定其收缩率为1.006。3.4 设定工件UG3.0/Mold Wizard用一个比产品体积略大的材料容积包容产品，通过分模工具使其成型，作为模具的型腔和型心。单击工件按钮，弹出工件尺寸对话框，在该对话框顶部选择“标准长方体”，定义方式选择“距离容差”；在对话框中设置工件尺寸为：在【工件尺寸】栏内X-，X+，Y-，Y+，Z-，Z+均输入偏距值20；X向长度：85，Y向长度：115，Z向下移：45，Z向上移：70；单击【确定】系统自动装载产品。装载产品后得到的效果图如下图所示：3.5 零件修补 在模具设计时假如产品模型中充满间隙和孔的几何体，则运用模具工具创建有效的修剪片体。 该连接座模具中既有通孔又含侧孔，需要进行实体补片操作。但侧孔可进行补片操作，亦可不补。至于通孔则属于简单孔，其修补可以通过分型操作里的补片操作进行自动修补。3.6 分型UG3.0/Mold Wizard【分型】的功能有：（1） 识别分型边缘或产品的最大轮廓线。（2） 从分型线到成型镶件外沿之间片体。（3） 自动查找并用片体修补简单开放孔。（4） 识别产品的型腔面和型心面。（5） 用之前所产生的片体和提取所识别的型腔面，型心面修剪成型镶件，完成型芯和型腔。分型过程具体操作步骤如下：1、单击【分型】按钮，在【分型管理器】对话框中单击【创建/删除补片曲面】按钮，点击【自动补片】，对零件通孔进行自动补片。完成自动补片后得到的效果图如下：2、单击【分型】按钮，在【分型管理器】对话框中单击【编辑分型线】按钮，选择【自动搜索分型线】，再点击【顶出方向】，选择+Z向，点击【应用】。系统搜索出分型线后点击【转换对象】，再点击【自动转换过渡对象】，点击【确定】得到如下图所示分型线：点击【确定】并后退至分型管理器对话框。此时，在【分型管理器】对话框中，分型线前的框内有“”出现，表示分型线创建成功。3、在 【分型管理器】对话框中单击【创建/编辑分型面】按钮，在第一选择方向选择+X方向，点击确定，在弹出的对话框中选择“全部锁定，调整比率为50，单击确定，得到的剪切片体如下图所示：4、在【分型管理器】对话框中单击【抽取区域和分型线】按钮，抽取分型区域，在【区域和直线】对话框中选择边界区域，在【抽取区域】对话框中选择【确定】完成操作过程。 此时，在【分型管理器】中，【型腔区域】和【型芯区域】前的框内有“”出现，表示型腔，型心区域抽拔成功。5、在【分型管理器】中单击【创建型芯和型腔】按钮，分别进行型腔和型心的创建。 首先单击【创建型腔】查看分模结果，符合要求依次点击确定，然后点击【创建型芯】完成型芯的创建。成功分型后，分别得到如下图所示的型腔和型芯效果图： 型腔三维效果图 型芯三维效果图6、在成功创建型腔和型芯后，在【型芯和型腔】对话框中点击【后退】按钮，返回至【分型管理器】对话框，其各项内容如下图所示：此时，分型操作过程完成，关闭【分型管理器】对话框即可。 3.7 添加模架UG3.0/Mold Wizard包含有电子表格驱动的模架库，这些库中的模架和标准件可以加入到模具的装配中，还可以依用户需要扩展这些库，进行客户化。在模架库对话框中标准模架目录包含DME、Hasco、Futaba（公制）和Ommi（英制）等标准模架系列。在这些目录中便可为模具选择一套合适的模架。在选择模架时应为冷却系统和流道等留出空间。对话框中【TYPE】下拉列表框列出所提供的标准模架的类型，其中数据由注册文件控制，还可以依用户需要扩展这些库，进行客户化。模架索引列表中所示的尺寸是所选的标准模架在X-Y平面投影的有效尺寸，系统将根据多腔模布局确定最合适的尺寸作为默认选择。在【注塑模向导】工具条中单击【模架】按钮，模架类型选择FUTABAS公司的SB系列模架，根据实际情况设置参数，如下图所示：完成操作过程后点击【确定】按钮，系统自动加载模架。模架成功添加完成后的效果图如下图所示：3.8 添加标准部件 单击标准件工具栏，打开【标准件管理】对话框，在此对话框中可以调用常用的各种模具标准件的参数库，可以在调出后进行适当的修改然后直接置入布局分型后的工作环境中形成模具装配结构。在【Catalog】下拉列表中，列出相应的标准件类型。在【分类】下拉列表中提供过滤功能以缩小标准件列表显示的范围。默认设置为All Standard。 标准件列表位于【Catalog】下拉列表之下，标准件的类型和种类可以通过分类中的过滤选项进行控制。1 在【注塑模向导】工具条中单击【标准部件】按钮，添加定位圈。在目录中选取FUTABA_MM，分类选择Locating Ring Interchangeable，TYPE选取M_LRB类型，定位圈的尺寸设置按默认标准值，点击确定，系统自动添加定位圈。 2 在【注塑模向导】工具条中单击【标准部件】按钮，添加主流道衬套，在目录中选取FUTUBA_MM，在TYPE中选取Sprue Bushing，类型选择SBB系列。在尺寸栏里修改尺寸HEAD HEIGHT=15,CATALOG_DIA=10,O=2,CATALOG_LENGTH=33.724，TAPER-1.5；然后点击确定，系统自动添加主流道衬套。定位圈和主流道衬套添加完成后的效果图如下图所示：3.9 冷却系统设计冷却系统的设计在模具设计过程中是很重要也很关键的一个环节，在UG3.0/Mold Wizard中，该选项可以对模具结构中所使用的冷却水道进行建立和修改。管道设计功能提供了设计冷却管道的工具，标准件的功能可以让用户选择标准管道形式和冷却管道的相关标准件。UG3.0/Mold Wizard的管道设计功能为用户提供了设计管道的工具，得以在模具装配中交互式地创建冷却管道。选项【平衡】和【非平衡】的区别在于管道被创建在哪个部件中。平衡设计是将管道创建在PROD部件中，显示在所有模腔布局镶件中。非平衡设计则在Cool部件中创建管道，Cool部件中的管道被整个模腔装配共享。在【冷却管道设计】对话框中管道设计步骤有两步：（1） 定义引导路（2） 产生冷却管道。在这套模具中首先要考虑的是水嘴应该开在模架的哪个面上，经过比较，水嘴可以开在模架的前面。冷却系统的具体设计过程如下：单击【冷却】按钮，对型腔进行冷却系统参数的设置，设置的参数根据模具实际情况及标准件选择原则，按照提示依次设置。1、首先隐藏其他部件，使型腔单独显示，调整视图为前视图方向。单击【冷却】按钮，冷却水管直径选取M8，修改管道长度为100，其他设置按照默认值。参数设置完成后，单击【确定】按钮，系统提示选择添加标准部件平面。选择前面（前视图方向）定位冷却水孔。坐标位置分别为：（-30，-12，0），（30，-12，0）。单击确定完成前视图方向冷却水孔的创建。2、调整视图方向为右视图方向，单击【冷却】按钮后，设置标准件参数，管道直径取M8，长取35mm，确定后，系统提示选择添加标准部件的平面，选择右侧面，然后定位冷却孔，坐标为（-45，-11.33292977，0），单击【确定】【取消】；再次单击【冷却】按钮，设置标准件参数，管道长取80mm，确定后选取右视图方向定位长水道冷却水孔坐标（38.5，-11.33292977，0），单击【确定】，完成右侧冷却水孔的创建。3、调整模具视图方向为左视图方向，单击【冷却】按钮，继续对型腔进行冷却系统的设计，设置标准件参数，管道直径取M8，长取35 mm；确定后系统提示选择定位标准部件平面，选取左视图平面，坐标设定为（45，-12，0），单击【确定】，完成左侧冷却水孔的创建。4、调整模具视图方向为前视图方向，创建两条短的冷却水道。单击【冷却】按钮，设置标准件参数，管道直径选取M8，长取18mm，选取模具前面定位冷却水孔，坐标设置为（10，-12，0）和（-10，-12，0）。至此，型腔部分冷却水道创建完成，效果图如下：5、添加型腔板的冷却水道，在型腔板上布置冷却水道与型腔上已经布置的水道相连接，实现冷却水的循环流动。为操作方便， 通过【装配导航器】，显示型腔板，调整视图方向为前视图方向，单击【冷却】按钮，设置标准件参数，管道直径取M8，长取83.596，单击【确定】，然后选取前面定位冷却水孔，坐标为（10，-12，0）和（-10，-12，0），确定后，系统完成型腔板部分冷却水道的创建。效果图如下： 6、为冷却水道的端部添加喉塞，在SUPPLIER中选取DME，按标准件参数设置，完成后，依次选取型腔部位需要添加喉塞的五个部位，完成添加喉塞添加后的效果图如下： 7、为了防止模具漏水，需要添加防水垫圈，通过装配导航器使型腔板和型腔单独显示，单击【冷却】按钮，选择型腔板的前面两个冷却水孔，再在冷却系统对话框中选择O-RING，单击【确定】添加防水圈，添加防水圈后的效果图如下图所示：8、继续单击【冷却】按钮，在型腔板的水道上添加水嘴，在冷却系统管理对话框中选择CONNECTOR_PLUG，SUPPLIER中选取HASCO，单击确定按钮，水嘴添加完成。完成的冷却系统整体效果图如下3.10 浇注系统设计通过对产品结构及注塑工艺分析可知，浇注系统采用轮辐式浇口。选择大型芯的上表面作为流道分布平面。单击模具向导工具栏上面的流道按钮,弹出【流道设计】对话框，在对话框中设置参数。选择定义引导线，定义方式选择手动设置，选择圆型腔，参数A=8，B=90，点击【应用】；再点击继续进行流道设计，横截面选择抛物线型截面，到引导线串的Z向距离为46，流道位置为型芯，注塑冷料位置为两端，点击【确定】。在【模具向导】工具条中单击【浇口】命令，弹出【浇口设计】对话框，在对话框中设置参数为：选择平衡浇口，位置选择型芯，类型选择rectangle,尺寸设置为：L=3，H=0.5，B=0.5，OFFSET=0，点击【确定】，依次在四个方向上添加浇口，得到的效果图如下：3.11 成型部件修剪该模具采用推件板顶出，型芯需要修剪以与推件板相配合。其修剪过程如下：3.11.1 小型芯修剪通过装配导航器，选择型芯，使其为工作部件，并将其设为显示部件。转化视图方向为俯视图方向，进入草图程序，首先绘制如下图所示的直径为6的圆。单击完成草图，对以上草图进行拉伸操作，沿+Z向，拉伸起始值为-45，结束值为3； 再次进入草图编辑模块，与刚才绘制的直径为6小圆同圆心，绘出直径为10的圆，如下图所示： 点击确定，退出草图，返回实体编辑状态，拉伸直径为10的圆，沿+Z方向起始值为-45，结束值为-40。3.11.2 大型芯修剪视图方向选择俯视图，单击草绘进入草图编辑状态，绘出如下图所示轮廓：单击完成退出草绘，进入实体编辑状态，选择刚才轮廓进行拉深操作，沿+Z方向拉深起始值为0，结束值为-45。 在特征操作工具表中选择裁剪命令，在弹出的目标实体对话框中选择原型芯单击确定，在再次弹出的裁剪体对话框二中选择拉伸操作时绘制的曲线，单击确定，系统弹出裁剪方向对话框，点击【默认方向反向】按钮，单击确定生成如下图所示型芯结构 。运用布尔操作中【并】命令，分别将小型芯中凸台部分和原来拉伸部分合并在一起，将大型芯拉伸体和裁剪剩余部分合并在一起，完成型芯修剪操作。3.11.3 型腔修剪 对于型腔的固定，该模具采取在型腔上建阶梯凸台方式。在装配导航器中选择型腔，使其成为工作部件并使其为显示部件。调整视图方向为俯视图方向，进入草绘环境，绘出如下图所示的草图轮廓。 单击完成草绘，退出草绘环境。点击拉伸，选择上面草绘轮廓，沿+Z方向拉伸，拉伸起始值为60，结束值为70，然后合并拉伸体和原结构体。得到的型腔如下图所示。3.12 建腔该选项可以获得模块或其他标准件在模板中的安装位置。操作过程中先点击工具栏，然后选择目标体和工具体，完成建腔操作。 本设计中建腔操作过程如下：3.12.1 型腔板建腔 在装配导航器中选择型腔板，使其为工作部件。同时使型腔显示，隐藏其余所有部件。在【装配】工具条中单击【几何链接器】按钮，捕捉型腔建台时外侧的矩形轮廓，单击确定。选中该轮廓进行拉伸操作，拉伸方向沿+Z方向，拉伸起始值为0，结束值为-10，布尔运算选择【差】，单击确定；再次通过装配工具条中【几何链接器】捕捉型腔建台时内侧矩形轮廓，单击确定。选择该轮廓进行拉伸操作，拉伸方向沿+Z方向，起始值为0，结束值为-60，布尔操作选择【差】，单击确定完成型腔板建腔操作，其结果如下图所示：3.12.2 浇注系统建腔 点击【创建腔体】按钮，【目标体】定模板，点击【确定】按钮，【刀具体】选择定位圈，点击【确定】按钮，完成定模板与定位圈建腔。点击【创建腔体】按钮，【目标体】定模板，定模型腔板，型腔，点击【确定】按钮，【刀具体】选择主流道衬套，点击【确定】按钮。点击【创建腔体】按钮，【目标体】主流道衬套，点击【确定】按钮，【刀具体】选择定位圈，点击【确定】按钮，完成浇注系统建腔。3.12.3 冷却系统建腔点击【创建腔体】按钮，【目标体】型腔和型腔固定板，点击【确定】按钮，【刀具体】选择冷却系统中的冷却水道，喉塞，防水圈，水嘴，点击【确定】按钮，完成冷却系统建腔。3.12.4 型芯固定板和推件板建腔点击【创建腔体】按钮，【目标体】选择型芯固定板和推件板，点击【确定】按钮，在【腔体管理】对话框中选择实线，【刀具体】选择型芯，点击【确定】按钮，完成建腔操作。3.13 添加螺钉由于该模具结构是单型腔，所以对型芯和型芯固定板的连接采用螺钉连接，根据实际情况按标准件设置参数。调整视图，显示支撑板，单击【标准部件】按钮，选择螺钉，在目录中选取DME，参数设置将长度修改为30，尺寸栏里面PLATE LENGTH取30；在弹出的选择平面对话框中选择支撑板，点击确定，系统完成螺钉添加。 点击【创建腔体】按钮，【目标体】型芯固定板和推件板，点击【确定】按钮，【刀具体】大，小型芯，点击【确定】。完成螺钉添加后的效果图如下： 至此，整个连接座模具设计完成，其结果如下图所示：第4章 模具结构的虚拟装配及二维工程图近20年来的实践证明，将信息技术应用于新产品研制以及实施途径的改造，是现代化企业生存、发展的必由之路。同时，人们逐步认识到先进的产品研制方法、手段以及实施途径，实际上是产品研制质量、成本、设计周期等方面最有利的保证。以波音公司为例，在数字化代表产品波音777的展示中，不像以往那样重点宣传新型飞机本身性能如何优越，而是强调他们充分利用数字化研制技术以及产品研发人员的重新编队等方面。波音777飞机项目顺利完成的关键是依赖三维数字化设计与综合设计队伍（238个Team）的有效实施，保证飞机设计、装配、测试以及试飞均在计算机上完成。研制周期从过去的8年时间缩减到5年， 其中虚拟装配的工程设计思想在研制过程中发挥了巨大的作用。该连接座模具利用UG3.0/Mold Wizard模块进行自动装配。在主体结构设计完成后，经虚拟装配后得到的效果图如下： 利用UG NX的实体建模模块创建的零件和装配体主模型，可以引用到UG的工程图模块中，通过投影快速地生成二维工程图。由于UG NX的工程图功能是基于创建的三维实体模型的投影所得到，因此工程图与三维实体模型是完全相关的，实体模型进行的任何编辑操作，都会在二维工程图中引起相应的变化。这是基于主模型的三维造型系统的重要特征，也是区别于纯二维参数化工程图的重要特点。 在UG NX系统中创建工程图，首先进入工程图模块，接着定制工程图纸，然后添加视图，最后进行尺寸，形位公差和表面粗糙度等的标注。该模具装配图二维工程图图纸采用A0，无须进行尺寸及公差标注。导出的二维工程图如图所示（见装配图附图）。第5章 模具零件清单导出 材料清单也称BOM表功能，是基于模具装配，用Unigraphics NX的装配部件列表功能产生一与装配信息相关的部件列表。 该选项将当前模具结构中的标准件的型号，尺寸等信息列表汇总。材料清单中部件列表格式的属性已经由标准件和模架的供应商定义，也可以由用户定制，在列表中加入或删除一些信息。 在对话框的上部为列表窗口，在此记录了部件的所有信息。列表窗口下部为文本编辑区域，其中【NO.】是序号信息，该项不能删除。【QTY】文本框显示部件的数目。【CATALOG】文本框记录部件的Catalog信息，该值由部件中Catalog属性提供。【SUPPLIER】、【MATERIAL】和【描述】引用部件供应商和材料的信息，而【描述】是用户添加的个性化描述。MW NO.文本框所显示的值对每个部件是唯一的，当不见被删除时，该值将不再被使用，该值记录在MW_ITEM_EM属性中. 【Stock Size】文本框记录部件的尺寸,该值由属性MW_STOCK_SIZE提供. 【PART NAME】文本框记录部件的名称,该项不能删除.在【Stock Size】对话框中可以定义编辑部件的加工尺寸。1 单击【材料清单】按钮，查看材料清单。2 在对话框中单击【导出Excel】按钮，将材料清单导出为电子表格文件。3 在【文件】菜单中选择【关闭】、【全部保存并关闭】命令，保存所有数据并关闭，完成模具的设计结束语本课程设计是我们进行完了三年的模具设计与制造专业课程后进行的，它是对我们三年来所学课程的又一次深入、系统的综合性的复习，也是一次理论联系实践的训练，在我们的学习中占有重要的地位。 通过这次毕业设计，我对UG3.0软件进行了进一步学习，使我在原来所学知识的基础上对其掌握的更加熟练和深入。同时，我对三年来所学专业知识又进行了系统全面的复习，特别是原来所学的一些专业基础课：如机械制图、模具材料、公差配合与技术测量、注塑模结构与设计等有了更深刻的理解，使我进一步了解了怎样将这些知识运用到实际的设计中。 除此以外，在关于UG软件学习和应用方面深感有以下收获：通过在产品的开发设计过程中充分应用UG软件进行三维建模与装配设计，不仅可以提高产品的设计质量和水平，方便与客户沟通，而且还缩短了产品的开发周期，降低了开发成本，为企业提升产品的竞争力和丰富产品品种提供了有力的保障，从而可以为企业带来良好的经济效益。 UG建模经验总结 ：(1) 建模之前，应对模型建立的顺序作大体通篇地考虑，尤其是对复杂模型更应该周全地考虑好，先做什么，后做什么，用什么方法做，这对后序工作的完成有极其重要的影响； (2) 做重要步骤前，应先仔细检查尺寸，防止出现错漏。例如上面板的“抽壳”操作，做出其内腔，如若有某部分尺寸遗漏或看错，做了“抽壳”操作后，在其后所做的工作，可能会因该遗漏而造成全部报废，从头而来，浪费时间，影响了进度； (3) 建模过程应尽量避免产生“无参数”的实体，否则将对以后更改尺寸造成极大的麻烦。产生“无参数”实体的操作有：“Transform（改变）”中
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