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摘要：本文介绍UGNX6.0软件在自动打火机按键的模具设计中的应用过程及优势。利用软件对模具结构进行三维设计和运动仿真模拟，从而可以简化模具的设计和制造周期。提高模具设计和制造水平，为利用UG 进行模具的CAD/ CAE 进行了探索。
关键词：UG；模具设计；运动仿真
dynamic characteristic research of rigid-flexible model of grab dredger boom on the ADAMS
Xiao Xinhua1， Li Huiyan 2
（1、Department of Electromechanical Engineering， HuBei Polytechnic University， HuangShi， HuBei， 435003 China；
2、School of Computer Science Technology， HuBei Polytechnic University， HuangShi， HuBei， 435003 China）
Abstmct：Because of the large crane metal structure， effect of the elastic deformation on dynamic characteristics of machine should not be ignored， this will boom as a flexible body， analysis of flexible grab dredger crane influence of dynamic characteristics of a rigid-flexible hybrid. Application of ADAMS flexible beam connections， a discrete component into rigid structures， these rigid flexible beam connections between components. Final use of finite element software MSC.Nastran discrete components into smaller grids， modal analysis， so as to build a grab dredger rigid-flexible hybrid simulation model and simulation study on the dynamic characteristics， so that the CAD/ CAE for mould with U G was pribed benef icially.
Key words：UG；Mold designmotion ；simulation
0 绪论
塑料制件中，很多工业产品及民用产品均存在内外螺纹的设计，解决塑件螺纹脱模问题是此类模具设计的关键。一般来讲，处理塑件螺纹问题有2类方法：一类是在塑件及树脂允许的情况下，采用强行脱出的方法；一类是螺纹较深、树脂强度高、螺纹精度要求高的塑件，必须采用旋转脱出的方法。在旋转脱螺纹结构中又分为手动脱出和自动脱出2种，手动脱螺纹生产效率低，但模具结构简单，适应小批量生产；自动脱螺纹效率高，质量稳定，适应大批量生产。在自动旋转脱螺纹模具结构中，必须解决结构设计的可靠性、稳定性及实用性等问题。下面所述的链条传动自动脱螺纹模具结构，经长期使用，模具结构稳定、可靠，生产效率高，产品达到实用要求。现将此模具结构介绍如下。
1 塑件的结构及工艺性分析
1.1 原材料的成型特性分析
AS-丙烯晴共聚物具有优良的抗冲击强度和优良的耐油性，耐热性，不易产生内应力开裂，可塑性差，透明度很高，收缩率约为0.3-0.7% 。
1、外表面要求光泽，无斑点，无熔接痕。
2、未注拔模斜度为0.91°。
1.2 塑件的生产批量与表面精度要求分析
该塑件属于大批量生产，采用一模16腔、快速脱模以及成型周期不太长的模具。
外表面与其它零件相精密配合，不能有强制脱模的痕迹，不允许有成型斑点。
2 模具的设计方案论证
2.1 型腔布置
在保证浇注系统分流道的流程短、模具结构紧凑、模具能正常工作的前提下，尽可能使模具型腔对称、均匀、取件方便，本套模具采用一模16腔，型腔均匀布置在型腔板上。
2.2 成型零件的结构设计
凹模（型腔）设计：采用了整体嵌入式凹模，安放在定模一侧，从节省优质模具钢材，方便日后维修等方面考虑。上，下型芯三维立体图、三视图。凸模（型芯）设计：上型芯装于定模一侧，下型芯有两个均装于动模一侧。
2.3 螺纹抽芯机构的确定
利用注塑机开模为螺纹型环旋转脱螺纹提供动力，通过外接动力装置，大螺旋角螺杆及齿轮机构将电动机旋转运动转变为螺纹型环旋转运动，实现螺纹型换自动脱离制件。
通过外接动力系统，借助于齿轮传动，带动螺纹型芯的旋转，实现旋转抽芯，螺纹型芯在旋转的同时弹簧顶出机构开始作用，推件板将塑件顶出。
本套模具最大的创新点和利用价值在于实现了塑件的自动脱模，模具的卸螺纹机构中大多数应用的是直齿圆柱齿轮，而且一般都是渐开线圆柱齿轮，渐开线齿轮正确啮合的条件是两齿轮的模数和压力叫必须相等。通过外接动力系统，借助于齿轮传动，带动螺纹型芯的旋转，实现旋转抽芯，螺纹型芯在旋转的同时弹簧顶出机构开始作用，推件板将塑件顶出。利用UGNX6.0软件进行螺纹抽芯机构的设计如下图所示。 2.4 合模导向机构的设计
塑件精度要求高，型腔分布均为对称分布，无明显单边注射侧向力，采用导柱导向定位机构，模板之间装定位销，在动模板、推件板、定模板间使用四根导柱，导柱的长度要确保推件板推出塑件后不脱落。在定模板座与定模板间采用四个限位螺钉。限制第一次分型的间距。利用UGNX6.0软件进行塑模导向机构的设计如下图所示。
2.5 冷却系统设计
采用冷却水冷却，冷却水道在设计的时候避开了分别安装在动模和定模两侧的型芯。为了防止料在进入型腔之前冷却，冷却水道不能设置的靠前。
为了制件脱模顺利，提高生产效率，缩短成型周期，避免制件去浇口等清理工作，采用4次分型自动脱流道结构。制件的工艺性要求模具必须按既定的先后次序分型，且达到各自的分型距离。开闭器的拉力下，开模时先打开分型面I，在拉料杆的作用下，主流道凝料脱出主流道。进而打开分型面II，拉断浇口套，使流到凝料自动脱落，接着分型面III，推动推件板4，在次同时，注塑机马达转动带齿轮螺纹型芯转动完成脱模。
3 模具的运动仿真
UG的运动仿真（Animation）是基于时间的一种运动形式。机构在指定的时间段中运动，并同时指定该时间段中的步数进行运动分析。UG的运动仿真分析依赖于ADAMS解算器，分3个阶段进行：第一阶段前处理，包括创建分析方案；第二阶段求解运动过程、生成内部数据文件；第三阶段后处理，分析数据，并转换成动画、图表和报表文件。通过运动仿真可以对机构进行机构运动学/机构动力学分析，机构的运动过程可以生成照片级动画和MPEG电影文件，运动分析的数据可以以电子表格及图表来表示。点击Application/Motion后UG界面将作一定的变化，系统将会自动的打开UG/Motion的主界面。该界面分为三个部分：运动仿真工具栏部分、运动场景导航窗口和绘图区，如图6所示。
在本例中，通过对模具脱模过程的运动仿真，来判断脱模的运动结果是否与设计相一致，以保证脱模结构的准确性，并对动模板的运动进行分析，以图表的方式反映动模板的位移、速度、加速度。如图所示运动后的脱模示意图如图7所示。
4 结论
利用UG6.0 的CAD 模块可以完成模具的建模和装配， 其CAE运动分析模块可以进行运动仿真， 通过其内嵌的机械系统动态仿真模块ADSMS 解算器， 能够模拟模具运动过程，并对运动线图进行分析，并建立不同的运动分析方案，每个运动分析方案均可独立修改， 而不影响模具的主装配， 一旦完成优化设计方案， 就可直接更新模具， 从而简化设计过程， 缩短开发周期， 降低成本， 提高产品质量和性能。
参考文献
[1] 李俊文，陈玉莲，钟奇.基于UG的注塑模具设计分模方法[J].机械工程师.2011（01）
[2] 李军，陈治平，张苗根.基于UG的模具设计模块标准件库开发[J].模具工业.2010（07）
[3] 张涯飞，王雷刚，黄瑶.基于UG和Moldflow的汽车水室模具设计[J].模具技术.2009（01）
[4] 杨树新.基于UG软件的汽车内衬盖模具设计[J].汽车与配件.2009（28）
[5] 宋双柱.基于UG和MoldFlow的相机外壳注塑模具设计[J].哈尔滨理工大学学报.2009（03）
关键词：UG；模具设计；运动仿真
dynamic characteristic research of rigid-flexible model of grab dredger boom on the ADAMS
Xiao Xinhua1， Li Huiyan 2
（1、Department of Electromechanical Engineering， HuBei Polytechnic University， HuangShi， HuBei， 435003 China；
2、School of Computer Science Technology， HuBei Polytechnic University， HuangShi， HuBei， 435003 China）
Abstmct：Because of the large crane metal structure， effect of the elastic deformation on dynamic characteristics of machine should not be ignored， this will boom as a flexible body， analysis of flexible grab dredger crane influence of dynamic characteristics of a rigid-flexible hybrid. Application of ADAMS flexible beam connections， a discrete component into rigid structures， these rigid flexible beam connections between components. Final use of finite element software MSC.Nastran discrete components into smaller grids， modal analysis， so as to build a grab dredger rigid-flexible hybrid simulation model and simulation study on the dynamic characteristics， so that the CAD/ CAE for mould with U G was pribed benef icially.
Key words：UG；Mold designmotion ；simulation
0 绪论
塑料制件中，很多工业产品及民用产品均存在内外螺纹的设计，解决塑件螺纹脱模问题是此类模具设计的关键。一般来讲，处理塑件螺纹问题有2类方法：一类是在塑件及树脂允许的情况下，采用强行脱出的方法；一类是螺纹较深、树脂强度高、螺纹精度要求高的塑件，必须采用旋转脱出的方法。在旋转脱螺纹结构中又分为手动脱出和自动脱出2种，手动脱螺纹生产效率低，但模具结构简单，适应小批量生产；自动脱螺纹效率高，质量稳定，适应大批量生产。在自动旋转脱螺纹模具结构中，必须解决结构设计的可靠性、稳定性及实用性等问题。下面所述的链条传动自动脱螺纹模具结构，经长期使用，模具结构稳定、可靠，生产效率高，产品达到实用要求。现将此模具结构介绍如下。
1 塑件的结构及工艺性分析
1.1 原材料的成型特性分析
AS-丙烯晴共聚物具有优良的抗冲击强度和优良的耐油性，耐热性，不易产生内应力开裂，可塑性差，透明度很高，收缩率约为0.3-0.7% 。
1、外表面要求光泽，无斑点，无熔接痕。
2、未注拔模斜度为0.91°。
1.2 塑件的生产批量与表面精度要求分析
该塑件属于大批量生产，采用一模16腔、快速脱模以及成型周期不太长的模具。
外表面与其它零件相精密配合，不能有强制脱模的痕迹，不允许有成型斑点。
2 模具的设计方案论证
2.1 型腔布置
在保证浇注系统分流道的流程短、模具结构紧凑、模具能正常工作的前提下，尽可能使模具型腔对称、均匀、取件方便，本套模具采用一模16腔，型腔均匀布置在型腔板上。
2.2 成型零件的结构设计
凹模（型腔）设计：采用了整体嵌入式凹模，安放在定模一侧，从节省优质模具钢材，方便日后维修等方面考虑。上，下型芯三维立体图、三视图。凸模（型芯）设计：上型芯装于定模一侧，下型芯有两个均装于动模一侧。
2.3 螺纹抽芯机构的确定
利用注塑机开模为螺纹型环旋转脱螺纹提供动力，通过外接动力装置，大螺旋角螺杆及齿轮机构将电动机旋转运动转变为螺纹型环旋转运动，实现螺纹型换自动脱离制件。
通过外接动力系统，借助于齿轮传动，带动螺纹型芯的旋转，实现旋转抽芯，螺纹型芯在旋转的同时弹簧顶出机构开始作用，推件板将塑件顶出。
本套模具最大的创新点和利用价值在于实现了塑件的自动脱模，模具的卸螺纹机构中大多数应用的是直齿圆柱齿轮，而且一般都是渐开线圆柱齿轮，渐开线齿轮正确啮合的条件是两齿轮的模数和压力叫必须相等。通过外接动力系统，借助于齿轮传动，带动螺纹型芯的旋转，实现旋转抽芯，螺纹型芯在旋转的同时弹簧顶出机构开始作用，推件板将塑件顶出。利用UGNX6.0软件进行螺纹抽芯机构的设计如下图所示。 2.4 合模导向机构的设计
塑件精度要求高，型腔分布均为对称分布，无明显单边注射侧向力，采用导柱导向定位机构，模板之间装定位销，在动模板、推件板、定模板间使用四根导柱，导柱的长度要确保推件板推出塑件后不脱落。在定模板座与定模板间采用四个限位螺钉。限制第一次分型的间距。利用UGNX6.0软件进行塑模导向机构的设计如下图所示。
2.5 冷却系统设计
采用冷却水冷却，冷却水道在设计的时候避开了分别安装在动模和定模两侧的型芯。为了防止料在进入型腔之前冷却，冷却水道不能设置的靠前。
为了制件脱模顺利，提高生产效率，缩短成型周期，避免制件去浇口等清理工作，采用4次分型自动脱流道结构。制件的工艺性要求模具必须按既定的先后次序分型，且达到各自的分型距离。开闭器的拉力下，开模时先打开分型面I，在拉料杆的作用下，主流道凝料脱出主流道。进而打开分型面II，拉断浇口套，使流到凝料自动脱落，接着分型面III，推动推件板4，在次同时，注塑机马达转动带齿轮螺纹型芯转动完成脱模。
3 模具的运动仿真
UG的运动仿真（Animation）是基于时间的一种运动形式。机构在指定的时间段中运动，并同时指定该时间段中的步数进行运动分析。UG的运动仿真分析依赖于ADAMS解算器，分3个阶段进行：第一阶段前处理，包括创建分析方案；第二阶段求解运动过程、生成内部数据文件；第三阶段后处理，分析数据，并转换成动画、图表和报表文件。通过运动仿真可以对机构进行机构运动学/机构动力学分析，机构的运动过程可以生成照片级动画和MPEG电影文件，运动分析的数据可以以电子表格及图表来表示。点击Application/Motion后UG界面将作一定的变化，系统将会自动的打开UG/Motion的主界面。该界面分为三个部分：运动仿真工具栏部分、运动场景导航窗口和绘图区，如图6所示。
在本例中，通过对模具脱模过程的运动仿真，来判断脱模的运动结果是否与设计相一致，以保证脱模结构的准确性，并对动模板的运动进行分析，以图表的方式反映动模板的位移、速度、加速度。如图所示运动后的脱模示意图如图7所示。
4 结论
利用UG6.0 的CAD 模块可以完成模具的建模和装配， 其CAE运动分析模块可以进行运动仿真， 通过其内嵌的机械系统动态仿真模块ADSMS 解算器， 能够模拟模具运动过程，并对运动线图进行分析，并建立不同的运动分析方案，每个运动分析方案均可独立修改， 而不影响模具的主装配， 一旦完成优化设计方案， 就可直接更新模具， 从而简化设计过程， 缩短开发周期， 降低成本， 提高产品质量和性能。
参考文献
[1] 李俊文，陈玉莲，钟奇.基于UG的注塑模具设计分模方法[J].机械工程师.2011（01）
[2] 李军，陈治平，张苗根.基于UG的模具设计模块标准件库开发[J].模具工业.2010（07）
[3] 张涯飞，王雷刚，黄瑶.基于UG和Moldflow的汽车水室模具设计[J].模具技术.2009（01）
[4] 杨树新.基于UG软件的汽车内衬盖模具设计[J].汽车与配件.2009（28）
[5] 宋双柱.基于UG和MoldFlow的相机外壳注塑模具设计[J].哈尔滨理工大学学报.2009（03）