基于ＵＧ的汽車覆蓋件模具三維實體設(shè)計

袁　欣

[摘要]汽車覆蓋件模具種類多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。國內(nèi)大中型模具制造企業(yè)普遍采用三維設(shè)計。介紹UG軟件在模具三維設(shè)計中基本功能。介紹基于UG的三維模具設(shè)計的優(yōu)勢，說明三維設(shè)計是模具設(shè)計的發(fā)展方向。

[關(guān)鍵詞]汽車覆蓋件 模具 UG 三維設(shè)計

中圖分類號：TP3文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0310102－02

一、引言

Unigraphics（簡稱UG）是集CAD/CAE/CAM一體的三維參數(shù)化軟件，是當(dāng)今世界最先進的計算機輔助設(shè)計、分析和制造軟件，廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、造船、通用機械和電子等工業(yè)領(lǐng)域。汽車工業(yè)是全球制造業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，隨著市場需求的改變，汽年的更新?lián)Q代速度日趨加快，其模具的設(shè)計、制造速度的快慢直接制約著汽車業(yè)的發(fā)展。采用模具三維設(shè)計，在整個汽車覆蓋件模具生產(chǎn)過程中實現(xiàn)無圖化生產(chǎn)是加快模具制造速度的最佳方法。

二、UG的特點

UG具有非常靈活的建模方式。模塊化裝配建模?？商峁┳皂斚蛳?top-down)、自底向上(bottom-up)兩種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)定義方式可方便的替換產(chǎn)品中任一零部件，刷新部件以取得最新的工作版本，零件可并行設(shè)計產(chǎn)品中各自裝配零件。方便的二維繪圖。強大的CAM功能。一流的鈑金件制造。集成的數(shù)字分析。豐富的用戶開發(fā)工具。內(nèi)嵌的工程電子表格。UG提供了逼真的照片效果渲染?？煞蛛A段實施的數(shù)據(jù)管理。無圖生產(chǎn)的關(guān)鍵：CAD/CAM/CAE與PDM集成，可管理CAD數(shù)據(jù)以及整個產(chǎn)品開發(fā)周期中所有相關(guān)數(shù)據(jù)。

正因為UG具有以上所述的強大的功能，因此可以在汽車覆蓋件模具的生產(chǎn)流程中采用基于UG的工藝分析、模具設(shè)計、編程加工等方法。在大多數(shù)采用UG三維實體設(shè)計的模具制造廠家，其相關(guān)的技術(shù)部門采用的軟件都是與UG相關(guān)的軟件。目的是利用三維實體設(shè)計的優(yōu)勢，從保麗龍制作到模具本體加工最終實現(xiàn)無圖化的加工。

三、基于UG的汽車覆蓋件模具三維實體設(shè)計的流程

模具設(shè)計的前序是沖壓工藝的制作，模具設(shè)計者接到工藝后，要詳細透徹了解工藝內(nèi)容和數(shù)模型面的好壞。必要時要將數(shù)模進行修理完善，是指達到三維實體設(shè)計的標準。然后才能進行下一步三維實體設(shè)計工作。設(shè)計流程如下：

1．縫合工藝數(shù)型。

2．分別設(shè)置與X-Y平行的平面作為割部件的基準面，并將工藝所給的輪廓線（分模線、修邊線、翻邊線、坯料線等）分別投影到平面中去。大概估計部件尺寸，并將輪廓在草圖中繪制出來，粗略布置一下筋位置。注意模具輪廓和筋的位置需在草圖中約束。

3．返回MODELING模式，并通過拉伸命令來生成實體。并用工藝數(shù)型來截取實體以獲得工作部分。

4．分別為各部件裝配標準件。

5．調(diào)整模具尺寸及筋的位置。

6．將各部件裝配為一個文件。

7．出工程圖。

四、基于UG的汽車覆蓋件拉延模具三維實體設(shè)計的方法

以汽車覆蓋件拉延模的設(shè)計為例詳細說明三維實體設(shè)計方法：

1．利用FEATURE OPERATION中的SEW命令縫合工藝數(shù)型。縫合工藝數(shù)型后，按照通常設(shè)計拉延類模具的順序，我們先繪制壓邊圈的實體圖。設(shè)置與X-Y基準面平行的平面作為繪制壓邊圈的基準面。

2．利用DATUM PLANE命令。此平面與X-Y基準面的距離是可以調(diào)整的，以便于后面閉合高度的調(diào)整。另外還需注意行程的大小。將坯料線，分模線，中心線投影到上步所生成的基準面上。

3．將分模線向外偏置3mm得到壓邊圈的口線，口線再向外偏置10mm退刀得到隨型筋的內(nèi)邊界，將此線再向外偏置40mm得到隨型筋。

4．將坯料線向外偏置10mm得到壓料面的外邊界。

5．調(diào)入機床合理選擇氣頂，應(yīng)注意氣頂盡量選擇靠近分模線并均勻布置，一般開始時將所有靠近分模線的氣頂保留，并校核壓邊力是否足夠。布置時還應(yīng)考慮是否需要偏心以使氣頂布置更加合理。由于以上部分曲線為工藝事先給定，故可以不用參數(shù)化。

6．根據(jù)上述步驟所得壓料面來大致確定模具的尺寸，其中前后向考慮調(diào)壓墊的擺放位置，一般情況下調(diào)壓墊安裝臺邊界要距離壓料面30mm以上，如果上模，壓邊圈的調(diào)壓墊的安裝面高度均在壓料面以下，可考慮距壓料面10mm以上即可?？紤]模具前后向尺寸時還需考慮壓邊圈的強度。模具左右方向尺寸還需考慮導(dǎo)腿的尺寸是否滿足強度要求。一般導(dǎo)腿厚度不應(yīng)小于120mm。另外前后方向上的導(dǎo)腿長度一般為模具總長的1/2～2/3。

7．在草圖中繪制壓邊圈輪廓，導(dǎo)腿輪廓并進行約束。

8．根據(jù)隨型筋和氣頂位置初步將壓邊圈中各條筋繪制出，此時只需用一條直線表示一條筋即可。同樣將各條筋進行約束以便調(diào)整。布筋時考慮調(diào)整墊塊和氣頂?shù)奈恢谩＜s束時要注意約束順序應(yīng)是先幾何約束后尺寸約束，另外約束要完全。否則，可能出現(xiàn)無法進入草圖的狀況。

9．在MODELING模式中拉伸上兩步所得到的各個曲線。首先利用分模線和壓料面外邊界線拉伸成一個環(huán)形體，拉伸高度應(yīng)盡量取得高一些。然后用縫合好的數(shù)型去截取這個環(huán)形體，保留數(shù)型以下的部分。用TRANSFORM命令將數(shù)型向下平移40mm，并用得到的數(shù)型平面截取環(huán)形體，保留兩個數(shù)型平面之間的部分，即為壓料面。拉伸隨型筋使其與上步所得到的壓料面相連接，得到壓邊圈的工作部分。如果制件型面較復(fù)雜，可以先將平面隨型筋拉伸到一定高度，然后再運用上步平移后的曲面截取，得到隨型筋。根據(jù)壓料面的高度來大致確定上底面的高度，由模具輪廓生成上底面。如果制件起伏較大，考慮搭斜面。拉伸各條筋到上底面，由于我們開始以一條線代替筋，所以拉伸時需要點擊開OFFSET選項，并根據(jù)筋厚要求填寫偏置值。拉伸筋時可以直接選取布爾運算方式以使筋與底板連成一體。由于壓邊圈上的挖空大部分是側(cè)挖空，所以先通過草圖中的各個曲線拉伸出下底板，導(dǎo)腿。調(diào)整局部可能需要補出的下挖空。圈的鑄件輪廓基本完成。

10．裝配標準件，運用ASSEMBLIES中ADD EXISTING COMPONENT命令壓邊圈中的導(dǎo)板、起重棒、定位板、調(diào)整墊塊等標準件的安裝是通過裝配命令來實現(xiàn)的。裝配時應(yīng)注意用基準面進行位置約束。圖示為裝配剛剛開始時，導(dǎo)入起重棒。裝配完各種標準件后，壓邊圈的基本結(jié)構(gòu)就已經(jīng)清楚了。但由于我們的標準件是裝配進來的，其安裝部分也是裝配進來的，而它們本來屬于鑄件，而且可能還需要和模具本體進行布爾運算。所以我們必須運用ASSEMBLIES 中WAVE GEOMETRY LINKER命令將裝配進來的標準件中屬于鑄件的部分LINK到模具本體上。LINK完成以后，可以將原標準件上的此部分移動到布不可見的圖層中，此時LINK的部分就可以與模具本體進行布爾運算了。布爾運算前，可以利用LINK過來的部件的邊界補出一些實體，這些實體可以與模具本體進行布爾運算從而生成出標準件讓位。這樣真些讓位也會隨著標準件的移動而移動。

11．利用HOLE，BOSS，POCKET，PED等命令在實體上生成加安全平臺，加工基準臺（運輸連接板安裝臺），加工基準孔等。至此，壓邊圈就基本繪制完成。

12．上、下模的設(shè)計思路和設(shè)計方法與壓邊圈沒有太大的區(qū)別，只要掌握了操作命令，就不會有太大的困難，所以在此就不做詳細介紹了。

13．上、下模，壓邊圈繪制完成之后，新建一個裝配用文件將此三個部分以原點為基準裝配起來，對相互關(guān)聯(lián)的部分進行調(diào)整。調(diào)整完畢之后，分別對上、下模，壓邊圈進行布爾運算，將其分別合成為一個整體。

五、三維設(shè)計的優(yōu)點

1．三維設(shè)計對于初學(xué)設(shè)計的人員具有上手快，立體感強的優(yōu)點。而二維設(shè)計需要很強的立體想象能力，這種能力對于初學(xué)者比較困難，容易出錯。

2．三維設(shè)計可以采用參數(shù)化設(shè)計，相對二維設(shè)計修改方便、快速、簡單。

3．三維設(shè)計一般采用模塊化設(shè)計，同時利用裝配將整個模具通過對應(yīng)關(guān)系組合在一起。更加直觀、清楚。

4．利用干涉檢查功能可以避免復(fù)雜模具設(shè)計是經(jīng)?；爻霈F(xiàn)的“干涉”問題。避免存在結(jié)構(gòu)性錯誤。模具設(shè)計的準確性。這個功能是二維設(shè)計不能具備的。

5．在具有三維實體的環(huán)境下出二維工程圖保證平面圖、斷面圖、局部圖等準確可靠。

6．三維模具在設(shè)計階段就可以計算出模具的重量，準確控制成本。

7．利用三維實體加工制作保麗龍，有效地提高了實型制作效率。并且保證機械加工余量均勻、可控，是“無人化”數(shù)控加工生產(chǎn)的前提。

8．三維實體模具可以使CNC的一次、二次加工面編編程加工。減少機械加工出錯的節(jié)點，徹底實現(xiàn)“無圖化”生產(chǎn)。

9．在鉗工裝配極端，因為三維實體的直觀的特點，可以大大減少工人識圖的時間，縮短了生產(chǎn)周期。

10．利用三維設(shè)計，在最初階段就能夠?qū)崿F(xiàn)上游部門和下游部門數(shù)據(jù)共享，這樣有利于下游工序產(chǎn)生問題意識或提出技巧，并將其反映給設(shè)計部門。

11．三維實體設(shè)計是一種可以嘗試前所未有的、全新的構(gòu)思的工具。因為它可以任意試驗在實物上不允許的失敗，使設(shè)計人員不怕失敗，勇于創(chuàng)新。

六、結(jié)束語

通過使用UG進行汽車覆蓋件的三維實體設(shè)計，可以提高設(shè)計效率、減少出錯率。同時因采用三維實體設(shè)計的數(shù)據(jù)貫穿在整個生產(chǎn)過程中可以提高生產(chǎn)效率，控制成本。為企業(yè)提升競爭力提供了有力的保障，從而為企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟效益。

作者簡介：

袁欣，男，漢族，天津人，工程師，學(xué)士，1992-2000工作于天津汽車模具有限公司，設(shè)計，2001-至今工作于天津眾石科技有限公司，設(shè)計。