基于UG半自动分模方法的研究与应用

刘建元

LIU Jian-yuan

（东莞南博职业技术学院 机电工程系，东莞 523083）

基于UG半自动分模方法的研究与应用

Research and application of semi-automatic parting methods based on UG

刘建元

LIU Jian-yuan

（东莞南博职业技术学院 机电工程系，东莞 523083）

一方面UG的MoldWizard模具设计具有诸如快速制作分型面等众多优秀功能，另一方面UG的MoldWizard参数化模具装配设计在零件的操作与管理、图层的应用、零件相互间的布尔运算、UG实体功能的应用等方面都受到一定限制；而半自动分模技术一方面能充分利用MoldWizard的优秀功能，另一方面还能避免由于参数化设计带来的上述限制，在零件操作与管理、图层管理、布尔运算、实体功能应用等方面都十分简单快捷，被多数企业的生产实践证明是一种快捷、高效、实用的分模及模具设计技术。

图层管理；布尔运算；分型面；抽取区域；型腔；型芯；3D排位设计

0 引言

MoldWizard是UG的一个专用模具设计模块，专门用于注塑模具的设计，但不是所有设计人员都知到在手工分模时也可以用到全自动分模的相关功能，这种技术就是UG的半自动分模技术，采用此技术可大大提高模具型腔、型芯及模具相关零件的设计速度。

笔者历经多年实践，发现大部份的中小企业包括合资企业采用半自动分模方法，本文将就企业实用的UG半自动分模技术进行阐述，可资同行借鉴。

1 UG半自动分模的基本原理

图1 半自动分模基本原理图

1）布尔减法运算（造穴） 图1(a)中着色的表示放缩水后的产品，透明的方块表示将要用于拆分前后（公母）模仁的体积块，用透明的方块减去缩水后的产品即完成造穴工作。完成造穴后的体积块如图1(b)所示，其内部的空腔体积的大小刚刚可以放下经缩水后的那个塑料产品。

2）用分型面将步骤1）中所作出的带穴的体积块分割开成如图1(e)所示的前后模仁。

2 UG半自动分模的基本流程

以充电器为例论述这种方法分模的基本流程（假定产品无几何问题，已可以进入分模状态，产品的IGES的修补、拨模检测、产品结构设计的合理性检查等本文不论述）。

2.1 打开产品

半自动分模无需加载（Load Product）产品并进行模具项目初如化，因此不会产生全自动分模时复杂的项目组成员，这样也便于模具设计时众多模具零件的操作与管理。

2.2 产品的分中定位

主要是为了确定模具中心，为后续的排位设计、电极制作及镶件设计等工作设定一个统一的中心，如图2(a)所示就是完成分中定位的产品。

2.3 设置产品收缩率

半自动分模运用UG的变换功能设置产品的收缩率。按快捷键Ctrl+T选择产品并在Tranformations页签中按下SCAL按钮输入相应的收缩率(1+Sca%)既可完成操作。

2.4 修补

针对具体的产品在修补过程中可能遇到如下3类问题：

1）简单的破孔可直接用Mold Wizard的修补命令进行修补，如片体修补（Surface patch），边缘修补等（Edge patch），如图2(b)所示。

2）如果应用Mold Wizard曲面功能尚不能完成修补的部位可尝试用Mold Wizard的实体修补功能（Solid patch），实体修补的关键是要对实体进行科学合理修剪及布尔运算，在图2(b)中大圆孔就是采用实体修补功能修补的，当应用实体修补指令时UG会自动将修补上去的那部份体积放入25层，分完模后要把这25层所有的实体视具体情况补加在公模仁或母模仁上。

图2 定位分中、修补、查找分模线

3）在半自动分模中还可用UG的其它曲面设计功能参与分型面的制作与设计，直纹面、网格面等曲面功能也常用于分型面的制作。曲面的光顺是关键，要使曲面做得光顺可以通过适当增中或减少曲面的边来重构曲面，还可以通过Though curve mesh设置边界相切连续选项，还可以在构造曲面后选择match edge选项，使两个曲面的边界相匹配，从而使曲面连接时设置为曲率连续。

2.5 搜索分模线

1）产品最大棱边特别清晰或分模线较简单，可直接用自动搜索功能查找出分模线。2）分模线走势混乱或有多种走向可能的情形用搜索环（半自动搜索功能）。3）若分模线从产品的一个面或多个面的内部经过，这时就需采用Face Split功能按阴影分割（Split by Isocline）将这些面沿开模方向的最大轮廓处分割开，这样在搜索分模线时分模线才能从面的这些被分开处经过。

值得注意的是搜索分模线前最好先完成所有修补，以便得到一条完整封闭的分模线。

2.6 编辑分模线

1）分模线在同一平面内，这种情况UG可以快速从u、v两个方向延伸作出分型面，这种情况不用对分模线作任何处理。2）分模线在同一曲面内也与上述情况类似，用扩大面即可作出分型面。3）分模线不在同一平面内或曲面内 这种情况下通常是分别考察位于前、后、左、右段及过渡段的分模线线段，凡在同一平面连续段可以分为一段（无论历经几次拐角），作分模面这段就用有界平面来作。拐角处通常划为过渡段，搜索分模线及编辑分模线的结果如图2(c)所示。

2.7 分型面的制作

在半自动分模中，主要还是同全自动分模方式一样应用MoldWizard的分型面创建功能来制作分型面。

1）在半自动分模过程中当分模线搜索编辑完成后，可利用创建分型面（Create Parting Surrfaces）功能依据分型线产生分型面。

（1）拉伸（Extrude）功能，当分模线上的某段朝向同一个方向时可用此功能拉抻形成分型面，拉抻的方向为+X、-X或+Y、-Y，用拉抻创建的分型面所图3(a)所示。（2）有界平面（Bodnded plane）对于在同一平面内的一段分模线，用此功能可围绕分模线产生一个沿u、v两个方向拓展的分型面，产生的分型面用两拓展边缘及分型线进行修剪，选择正确的保留侧既可，此功能集有界面、延伸、修剪于一体，在一个步骤内可完成多个操作，用有界平面创建的分型面所图3(b)所示。

2）当利用MoldWizard的分型面创建功能还不能完成所有的分型面时，也可用UG的其它创建曲面的功能创建分型面，凡不是用MoldWizard创建的分型面可用添加现有的面功能（Existing Surfaces）将这些面变为MoldWizard能识别的面。

3）分型面的合并，可以利用分型面功能的Join Surfaces功能及UG的曲面合并（Sew）功能进行合并，分型面合并后的效果图如3(c)所示。

图3 分型面的创建及合并

2.8 抽取区域

抽取区域的目地是抽取出产品上未复制的内外表面；产品的内表面及外表面各抽取一份并分别放入27层及28层；由于用MoldWizar修补功能所作的曲面也会在27层及28各放一份。这样经过边界抽取后在27层及28层就分别有一份完整统一的表面。如图4(b)所示是表示放入27层的型芯一侧完整的表面，如图4(a)所示是表示放入28层的型腔一侧完整的表面，两图层的表面与用分模线作出的分型面缝合后都可以用于分模，但常用位于28层的型腔一侧的表面作为分型面来分模。对于表面众多的复杂产品的分模，应用曲面区域抽取功能也不需人工复制产品的表面，从而大大提高了分模的速度，缩短模具的制造周期。

2.9 合并抽取出的母模一侧的面(即28层的表面)

1）一种方法是利用MoldWizard的创建型腔及型芯功能自动合并28层及27层的面，通常只合并28层（即型腔一侧的表面），这样可以得到一个完整且缝合好的型腔一侧的表面，如图4(a)所示；同理也可以合并27层（即型芯一侧的表面），这样可以得到一个完整且合并好的公模一侧的表面。

2）也可以用UG的曲面合并（Sew）功能人工将28层及27层的表面缝合好，缝合前注意28层或27层只能同时打开其中一个图层。

图4 抽取区域、型腔及型芯表面

3）分型面的检测：从主菜单（Analysis）—（Examine Geometry）—（Sheet Bondaries）检查缝合后的曲面是否边界数为1；如果边界数为1，说明在公差范围内曲面没有破孔，这样的曲面一般都能成功的分出公母模仁。

2.10 制作拆分公母模仁所需的体积块

可用草绘拉抻功能制作体积块；也可用模具工具中（Creare Box）功能产生体积块；还可通过偏移及分割等功能将体积块修改至要求的厚度及大小并保证这些数值取整数。

2.11 分模

按上述1所述的分模原理用2.10步所作出体积块与2.3步设置收缩率后的产品进行布尔减运算，完成造穴工作；再用2.9步所作的分型面将带有穴的体积块“砍开”即可得到前后模仁，将前后模仁分别放入不同图层，分模后一模一腔的效果图如图5(a)所示。

3 基于UG半自动分模流程的3D模具排位设计

3.1 一模出多件相同塑件

只需在分完模后甚至是在做完抽芯后用UG的旋转和平移变换功能复制几份即可，可按要求的摆放方位关系及位置关系快速完成模仁等模具零件的3D排位设计。

3.2 一模出多件不同塑件

可将不同的塑件的公母模仁分别拆分出来并存盘，打开其中一个文件，导入另一个塑件的分模文件。通过变换功能将两个甚至多个塑件的公母模仁正确的拼在一起，再把所有的公模仁布尔加在一起、母模仁布尔加在一起，即可完成一模出多个不同塑件的分模及排位问题，这是非常简单有效的方法，排位3D效果图如图5(b)所示。

图5 模具型腔、型芯及排位之3D效果图

4 半自动分模的优点

全自动分模时，要通过产品项目的初如化这一步，经初始化后会生成关于模具庞大的项目装配组成员，如在COOL节点下放置冷却系统；FILL节点放置浇口、流道的文件；MISC节点下放置通用标准件；LAYOUT用手安排产品节点prod的位置分布等等。由于这些项目组成员多，也给操作和管理带来了诸多不便。

1）全自动分模图层管理难度大，零件不是被人为操作放在某一层，图层的打开与关闭也不完全被人为控制，这在一定程度上影响了效率；而半自动分模则在分模及模具设计时图层的管理与应用简捷明了。

2）针对某一模具零件的操作变得困难，在全自动装配模式下，只有设置为工作部件的零件才能被操作，因而要操作或要修改某个零件时比较费力。

3）模具设计时需频繁用到UG的实体功能及大量的布尔运算，而全自动分模时实体运算及模具零件间的布尔运算变得不方便；而半自动分模时每一个零件在任何时候都是可以操作的，凡是存在公共体积的零件间可随意发生布尔运算（无需用到wave几何链接器)，多样化的的实体功能及布尔运算功能也极大的方便了模具零件的修改。

5 结论

UG半自动分模方法由于其易学、易用、好用、符合人们的思维习惯，在珠三角地区被广泛使用；半自动分模方法是与全自动分模方法并行不悖的分模方法，半自动分模方法以其无比的灵活性可将UG的实体功能发应用到极致，因此适用于从简单到复杂塑料产品的分模，特别当产品无需变更时这种方法不仅能快速作出模具的公母模仁，还能快速完成模具的其它零件的形状及装配，可切实加快中小企业模具设计与制造周期，这种方法值得在中小企业推广与应用。

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[2] 周传宏.UG NX4.0注塑模设计实例—从入门到精通[M].化学工业出版社,2007.

[3] 谢英星.基于UG的分模方法的研究与应用[J].制造业信息化,2008(10).

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TP391

A

1009-0134(2010)12(上)-0016-03

10.3969/j.issn.1009-0134.2010.12(上).52

2010-09-17

刘建元（1974 -），男，高级工程师，研究方向为计算机辅助设计与制造。