UG三维技术在模具改进设计中的应用

1、前言

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，尤其在模具设计制造方面，三维CAD软件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业界的主导地位。

UG是个基于特征的，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。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，无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，减少重复劳动，缩小设计周期；
还有许多特点，在此不一一敖述，下面以一个实例，与各位同行分享UG强大功能在模具快速改造中的应用。

我公司原生产直径为96mm的机壳，该机壳卷圆由Φ96机壳卷圆模完成。该卷圆模外形见图1。由于新产品发展的需要，我公司要将原来直径为96mm的机壳改为105mm,故需重新设计Φ105的机壳卷圆模。

2、改造思路分析

为了使生产设备保持原有功能、结构和精度，节约成本以及降低改造难度，应该尽量少地改动原有零部件。可以将改动集中到某些关键零件上，这里的关键零件是指那些因为加工件尺寸变化后，受到影响的模具零件，以及一些能将其它零件改动量集中到自身的零件。这个思路正好能通过UG的功能特点实现。基于这个思路，我们根据加工件所改动的尺寸（在这里是机壳直径由Φ96mm变为Φ105mm）寻找与其相关联的模具零件，排出相应的尺寸链，确定关键零件。在这付卷圆模改造中，因为机壳只是增大了直径尺寸，即加工板料的长度变长，至于宽度方向，由于原来的卷圆模能在该方向上调节间距，故不必考虑此处的改动。加工板料的加长，导致模具的卷圆机构和送料、卸料机构需要改动。我们就从这几个部分改造模具。

3、UG在模具改造过程中的应用

（1）卷圆机构：图2为机壳卷圆原理图，机壳直径变大直接影响模芯的直径。图中最下方为模芯改动的三种方式。I、II两种方式会导致牵涉的零件较多，包括中模部分，而且对冲床的行程要进行重新计算。如果采用III的方式，中模不用改变位置，其他零件都以原有模芯的圆心为基准改动尺寸；改动上下模后，也不必调整冲床的设置参数。最终，我们采用了方式III。决定了改动方式，就可以排出相关的尺寸链。我们使用UG软件将原有Φ96机壳卷圆模的零件进行三维建模并虚拟装配。再借助UG强大的参数化功能，将Φ105机壳卷圆模的尺寸赋给UG，就可以方便快捷地改动原零件尺寸以及装配尺寸链。采用方式III，模芯位置不变，使得上下模和侧模的基准也不变。只需将原来模芯的尺寸放大到105mm即可。同时，上下模及侧模外形与模芯配合成一圆，在UG中建立了尺寸关系，上下模和侧模的尺寸也自动变化到与模芯改动尺寸相配。在UG上很快可以看到改动效果，经UG的干涉及尺寸测量，如果发现有干涉，再及时改正原有数据。

采用同样的方法，可以完成卷圆机构中，斜锲挡板的定位等等，使用这种方法可以快速地完成改造，而且不易出错。

（2）送料机构：因为方式III中，板料上升了(105-96)/2=4.5mm的距离，从而致使送料机构要调整高度。如前所述，如果把零件尺寸的改动集中到关键零件，就能减少零件的改动量，降低改造难度，提高效率。巧的是所有的送料机构零件都装在送料安装座上，所以只要改动送料安装座的厚度就能达到效果。

该模具采用气缸推动板料送料，四块板料头尾相接依次进料。由于板料长度加长，所以送料机构也要加长。为此需要重新计算送料板的长度。为了使设计简单化同时减少误差，根据先前的基本思路，我们把所有的尺寸改动集中到最后一节送料板，如图3所示。其它尺寸包括安装关系不变。这样只要将最后一节送料板的长度单边向外加长即可。这部分的改动，是我们改动思路的最好体现。四块板料的连接形式如图4。板与板之间交错啮合，利用UG干涉检查可以将它们方便地啮合在一起，从而算出总长，精度很高。以第一块板为基准，它的位置不变（改动前后改板的中心都对准模芯的中心），其它板依次向外移。在尺寸确定上，可以使用UG的WAVE几何关系连接器的功能。它可以基于一个已经建立的零件，去设计新的零件。借用这种功能先建立好板料位置，然后根据板料的几何面、线及点，去设计需要改变尺寸的最后一节送料板。例如：需要求出最后一节送料板的长度，可以选择第四块板料的最外侧面，然后设计的送料板长度只要超过这个面即可。这样一来，极大地方便了设计，在传统设计中要自己算尺寸，然后制图；而在UG中，制图的过程中已经完成了传统设计中的计算过程。

板料的加长，势必导致气缸带动的推料板变长，可以