基于UG的一款遥控器上盖塑件曲面分模技术研究

罗　纲，曹　荣

(成都纺织高等专科学校机械工程学院，四川成都 611731)



基于UG的一款遥控器上盖塑件曲面分模技术研究

罗纲，曹荣

(成都纺织高等专科学校机械工程学院，四川成都 611731)

摘要：通过一款遥控器上盖塑件分模过程，介绍了基于UG曲面功能对具有复杂结构塑件进行曲面分模并创建凹模与型芯以及拆分侧滑块的方法，阐述了曲面分模技术的基本原理和步骤，分析了曲面分模过程中技术应用要点和常见问题的解决方法。指出基于UG曲面功能在对结构复杂塑件进行分模时方法灵活成功率高。

关键词：抽取曲面片体实体

0引言

在塑料注塑模具设计中，目前很多软件可以实现从塑件到模具的可视流程化设计，如UG的MODELWIZARD。但在实际应用中，对曲面比较复杂的塑件，该类软件在分模过程中常常因曲面小片体过多，较难实现顺利分模。并且在模具设计中往往采用标准模架，不一定需要很详细的三维模型[1]。实际上，可以只将其中成型零件部分单独分模，再在对应模板上开设相应的安装孔，将成型零件嵌入模板中就行，这样既提高了设计效率且有利于后继对零件进行CAM处理。

1塑件结构分析

本文中遥控器上盖塑件采用均匀壁厚设计，外形具有比较复杂，塑件有多个异性通孔，背面有多个加强筋，并有几个螺钉孔，见图1。此外塑件侧壁有侧孔和内扣结构，见图2。 由于侧孔深度为3mm，内扣的尺寸也不大。对侧孔用斜滑块抽芯，对内扣用斜顶成型。

图1　遥控器上盖

图2　侧孔及内扣

2曲面分模过程

由于在模塑成型过程中塑件的结构即为模具型腔的结构，塑件的内表面即为型芯(凸模)外表面，同样塑件外表面则是凹模内表面。曲面分模过程就是将塑件的内外表面抽取出来作为型芯外表面和凹模内表面，然后再将抽取的片体进行处理，有孔补孔，再将片体缝合成一个整体面，最后基于片体进行建模，构建嵌入式型芯和凹模。

2.1根据塑料收缩率缩放塑件

根据塑料平均收缩率缩放塑件,命令为SCALE,缩放倍率为(1+Sca%)。须指出该方法未严格考虑塑料收缩的取向性，故对具有较大面和较长结构塑件，误差相对较大。该塑件材料为PP，收收缩率范围为( 0.4~0.6% )，取平均收缩率0.5%。

2.2补孔

将所抽取的片体进行分析，有孔处需补孔，如图补孔后片体图3。

图3　塑件补孔图

补孔过程是一个复杂的过程，应严格顺应原塑件曲面特征，补孔用片体应光滑，无折痕。常用技术为：

2.2.1对于在同一平面内的孔，可直接采用有界平面命令，选取孔边界，直接补孔。

2.2.2通过网格构造曲面(Though Curve Mesh)，可保证曲面边界曲率的连续性，并可以控制四周边界曲率(相切)，但Though curves只能保证两边曲率。在使用该命令时应注意曲线选择过程中的方向性，U向和V向曲线选择后箭头方向应一致，否则所补孔会扭曲。

2.2.3利用nxn命令，可对边界较复杂的孔进行补孔，该命令可动态显示正在创建的曲面，补孔过程中可以根据曲面的的复杂程度增、减定义曲线串，操作中可以控制与相邻面的G0、G1以及G2连续，所得的补孔曲面和原曲面光顺度较高[3]。

2.2.4对于具有复杂空间边界的孔，补孔操作较复杂，一般考虑增加辅助曲线，辅助曲线应与原曲面的主特征线曲率一致，若曲率不符可用曲率梳命令动态调整辅助线曲率；也可将原曲面主要特征线串延长相交，根据相交所得网格构面，操作思路上将多边曲面转换为四边曲面，再利用截面功能构造补孔曲面[1]。

2.3抽取塑件内表面片体

型芯的外表面即是塑件内表面，凹模内表面就是塑件外表面，在塑件按图4进行区分，蓝色部分为型芯外表面，橙色部分为凹模内表面。分别抽取塑件内外表面片体，在抽取片体时应将被抽取片体移动至其他图层，并将该图层作为工作图层，将原图层隐藏，以便操作。

图4　塑件内外表面

2.4缝合片体铺设分型面

要得到高质量表面的塑件，要求对应的模具成型面为一个高质量整面，有些甚至要达到A面要求，因此应将抽取的片体缝合。在片体与片体之间缝合时，可直接采用SEW命令，但如果面面之间的边界相差太大，可能会导致缝合失败。若将缝合误差加大，虽然能勉强缝合起来，但面质量将大大下降。此时应重新编辑各曲面边界，再行缝合。缝合中常用技术有：

2.4.1缝合的片体太多。应每次只缝合少数几个片体，需多次缝合。

2.4.2缝合公差小于两个被缝合曲面相邻边之间的距离。遇到此类问题，一般是加大缝合公差后，再进行缝合。 缝合公差取值应小于三分之一塑件公差。

2.4.3片体边缘上若有微小畸形或其他几何缺陷，可局部放大，进行表面分析检查几何缺陷，如果确实存在几何缺陷，则应修改或重建片体后重新缝合。

2.4.4当片与片相距距离较大时，可采用曲面桥接功能，将片体桥接，若桥接曲面光滑平顺则可用于缝合，若桥接曲面不光滑，或用其他几种方法均不能得到光滑面时。可将相连片体的边界提取，再将片体删除。再根据边界曲线空间位置，增加过渡曲线。再用Though Curve Mesh或截面功能重构曲面。在增加过渡曲线时，要保证和边界曲线间的趋势一致。技术上可利用点集命令将边界曲线打散为点，点数应大于边界曲线阶数，再将点按平滑过度要求做空间移动，再利用过点作样条线获得过渡曲线。再过边界线与过渡曲线编织曲面[2]。

需要注意，缝合完成后，应检查缝合的有效性。若在缝合线上出现了亮显点或亮显线，放大后往往发现该部位存在间隙，说明此部位没有缝合成功，必须取消缝合操作，重新进行缝合，否则将给后续的实体建模工作带来困难，但如果仅外周边亮显，则说明缝合成功[6]。

2.5创建实体凹模及型芯

把曲面片体缝合成一个完整光顺的片体后，根据模具强度和刚度条件构造模板边界。利用直纹面或边界成面功能，构造分型面，并根据模板厚度条件构造边界片体，最后将所有片体缝合既得到实体型芯如整体嵌入式型芯实体图4和凹模图5。构建模架A，B板，再与型芯与凹模作布尔差运算，便得到型芯及凹模安装孔。

图5　整体嵌入式型芯及凹模

3创建侧滑块和斜顶

在凹模侧面创建草图并绘制一矩形，该矩形需包容侧型芯外廓，拉伸矩形，创建长方体并与凹模作布尔加运算可得到侧型芯。在同一位置创建草图并绘制T型滑槽，拉伸并与侧型芯作布尔加便可得滑块。将滑块与凹模作布尔差运算，则可在凹模上得到滑块避让槽。同样的方法也可创建斜顶及斜顶避让槽。

图6　侧滑块及斜顶

4结论

在塑件的分模方法中除曲面分模外还可采用实体分模、自动分模。实体分模方法简单，主要用在结构简单，分型面平直的塑件中；自动分模方便快捷，但在对具有复杂空间分型线的塑件创建分型面时，则往往容易出错。相比之下曲面分模方法对实体分模法和自动分模法无法分模的塑件均可使用且对具有侧位结构的塑件创建侧型芯等结构时方法灵活成功率高。但曲面分模法需提取塑件片体后再缝合为实体，对具有很多小片体的塑件在缝合片体过程中需用大量时间修补曲面，相对效率较低。

参考资料

[1]葛友华.CAD/CAM技术[M].北京：机械工业出版社，2004：1~7

[2]王贤坤，陈淑梅，陈亮.机械CAD/CAM技术应用与开发[M].北京：机械工业出版社，2000：2~10

[3]谢国明. UG CAM实用教程[M].北京: 清华大学出版社 ,2003

[4]黄翔,李迎光.UG应用开发教程与实例精解[M]. 北京: 清华大学出版社, 2005.

[5]董正卫, 田立中, 付宜利. UG/OPEN API 编程基础[M]. 北京: 清华大学出版社, 2002.

[6]李玉胜, 孙殿柱, 刘信奎. UG软件的二次开发研究与应用[J]. 淄博学院学报(自然科学与工程版), 2002, 4(2), 64-67.

[7]Zhai Ming (翟明) . Numerical Simulation , Optimization and Control of Injection Molding Filling : [dissertation ] (D) . Dalian :Dalian University of Technology , 2001

[8]Turng L S1 C2Mold Design Guide1 AC Technology,[M].Ithaca , N1Y1 ,1994

[9]Rubin I I1 In. Injection Molding : Theory and Practice1[M].New York:John Wiley & Sons Inc, 1972

Surface Parting Technology of plastic Cover of a Remote Controller Based on UG

LUOGang,CAORong

(Chengdu Textile College, Chengdu 611731)

Abstract:By showing parting process of plastic cover of a remote controller and based on UG surface function, these points were introduced such as parting of complicated plastic components, methods of establishing concave dies and core and ways to split side slide, fundamental theories and steps of surface parting technology were elaborated, application points and resolutions for common problems during surface parting process were analyzed. The fact was pointed out the methods based on UG surface function to part complicated plastic components is flexible and easy to succeed.

Key words:extractsurfacelamellar bodyentity

中图分类号：320.66

文献标识码：A

文章编号：1008-5580(2015)04-0148-03

收稿日期：2015-03-02

第一作者：罗纲(1974-)，男，硕士，副教授，研究方向：机械设计、模具技术、数控技术。