基于ug軟件的擠出模具設(shè)計與加工

李俊陽

（銅陵職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 銅陵 244000）

當(dāng)前市場對塑鋼材料的需求量不斷增加，生產(chǎn)企業(yè)如果不能夠跟上市場需求，可能會對其他行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生影響，所以相關(guān)企業(yè)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)技術(shù)研究，不斷提高擠出材料生產(chǎn)效率與生產(chǎn)質(zhì)量。使用ug軟件可縮短基礎(chǔ)模具加工周期和提高質(zhì)量的有效途徑，但是因為大多數(shù)擠出模具具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜并且單件生產(chǎn)的性質(zhì)，導(dǎo)致工作效率達(dá)不到效果，除此之外，工作人員的專業(yè)水平也影響著產(chǎn)品設(shè)計與加工，因此，如何基于ug軟件對擠出模具進(jìn)行設(shè)計成為了重點的關(guān)注問題。

1 基于ug系統(tǒng)的擠出模具設(shè)計基本原則和結(jié)構(gòu)

ug作為大型CAD商用軟件，不僅能夠進(jìn)行三維造型，還可以生成具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的實體，而由于擠出摸具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在設(shè)計過程中容易出現(xiàn)特征間相互干涉的情況，如果不能夠在UG軟件運用中充分考慮擠出摸具特性以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，那就會影響擠出摸具的設(shè)計質(zhì)量，進(jìn)而對后期產(chǎn)品的生產(chǎn)產(chǎn)生影響。不僅如此，設(shè)計人員在進(jìn)行設(shè)計的過程中完全依賴自身以往的工作經(jīng)驗，難以通過系統(tǒng)理論來完成設(shè)計數(shù)據(jù)的整理和設(shè)計，而從實際情況角度上來分析，大多數(shù)時候還需要后續(xù)大量的工作，如試模，修模等，過程相對復(fù)雜，會損耗掉大量的人力物力和財力，所以基于設(shè)計過程中所出現(xiàn)的各種問題，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)正確設(shè)計模頭和定型模，避免設(shè)計過程中出現(xiàn)同一位置不同特征間相互干擾的情況。此外，在擠出摸具設(shè)計過程中設(shè)計人員也應(yīng)當(dāng)及時對擠出模具設(shè)計的實際工作經(jīng)驗和限元分析得到的一般規(guī)律等進(jìn)行集中總結(jié)，進(jìn)而有效保證擠出模具關(guān)鍵部分即工作帶的自動化設(shè)計。

2 科學(xué)應(yīng)用軟件，提高模頭設(shè)計加工質(zhì)量

擠出摸具主要是由模頭和定型模組成，所以模頭和定型模的質(zhì)量將會直接影響擠出摸具的質(zhì)量，如果擠出摸具設(shè)計過程中能夠充分考慮到UG軟件的設(shè)計特性以及可能遇到的各種問題，那就可提高模頭設(shè)計質(zhì)量，進(jìn)而為擠出摸具的設(shè)計質(zhì)量提升奠定扎實基礎(chǔ)。就模頭來講，其主要的功能就是將擠出機(jī)基礎(chǔ)的熔融塑料流束切割成為后期工程中所需要的塑料材料坯。而就當(dāng)前模頭設(shè)計來看，部分設(shè)計人員無法嚴(yán)格落實擠出模具的設(shè)計原則，這將會直接影響模具的設(shè)計效率與質(zhì)量，此外在目前的模頭設(shè)計中，大多數(shù)的設(shè)計部門都開始將ug軟件運用到模頭的設(shè)計中，ug軟件可以較為有效地建立起三維參數(shù)化模型，在動態(tài)觀察中挖掘結(jié)構(gòu)體設(shè)計中仍然存在的問題和漏洞，與此同時還可以針對形態(tài)的不同進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整和修改，加工過程的設(shè)計和仿真以及生成數(shù)控程序和數(shù)控加工等，進(jìn)而保證各項數(shù)據(jù)能夠達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。在實際應(yīng)用的過程中，受到步驟復(fù)雜以及注意事項較多等多種因素的影響，導(dǎo)致工作結(jié)果常常達(dá)不到預(yù)期效果，因此，在正式開始相關(guān)應(yīng)用工作之前，需要從合理科學(xué)地角度上明確操作流程，保證應(yīng)用過程的實效性。

首先建立起ug的三維造型，新建一個模型建模的環(huán)境，并在這個環(huán)境下創(chuàng)建擠出模具模頭產(chǎn)品的三維模型，應(yīng)用ug軟件進(jìn)行相應(yīng)地建模編輯等操作。其次，一般情況下，模頭在設(shè)計的過程中應(yīng)當(dāng)遵守四個主要的原則：

（1）必須保證塑型材料坯從模頭口可以均勻的擠出，保證材料橫截面流速相等。

（2）模頭需要產(chǎn)生合理的背壓，只有這樣才能夠保證擠出模具中的產(chǎn)品完成塑化。

（3）塑型材料在離開擠出模具時應(yīng)當(dāng)具有一定的流體性質(zhì)，從而保證材料的彈性。

（4）確保模頭形狀符合實際需求。而且，在運用ug軟件進(jìn)行模頭設(shè)計時，設(shè)計人員也應(yīng)當(dāng)在整體流程之中明確模頭設(shè)計中所應(yīng)當(dāng)注意的問題。如模具的結(jié)構(gòu)需要盡量簡單，擠出模頭可以降低操作難度，進(jìn)而為了保證后續(xù)操作過程中表面組合合適降低裝配誤差需要嚴(yán)格保證塑料件的尺寸，提高精度衡量度。除此之外，設(shè)計人員在進(jìn)行模頭設(shè)計時也應(yīng)當(dāng)運用ug軟件計算平直段長度，及時糾正模塊設(shè)計過程中所存在的各種不足，以此保證內(nèi)筋部分的壓力降和主框壓力降相等，這樣可以減少后期試模、修模的次數(shù)，提高了模頭的設(shè)計質(zhì)量，進(jìn)而為后期擠出模具的使用質(zhì)量奠定扎實基礎(chǔ)。

此外，在模頭設(shè)計完成后，工作人員就應(yīng)當(dāng)按照相關(guān)要求進(jìn)行模具的加工，首先在加工過程中工作人員應(yīng)當(dāng)先調(diào)整加工設(shè)備，確保所加工出的模頭分流器支架直徑與口模直徑之比UPVC：D/d=1.4～1.6、PE：D/d=1.4～2，且保證大管取小值，小管取大值。其次，工作人員在進(jìn)行分流錐設(shè)計中應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同的加工物料來進(jìn)行加工機(jī)器擴(kuò)張角度的選擇，即當(dāng)所選擇的無聊熱穩(wěn)定性較差時那機(jī)器的擴(kuò)張角應(yīng)當(dāng)<=60°，而當(dāng)所選擇的物料熱穩(wěn)定性較好時，工作人員應(yīng)當(dāng)保證機(jī)加工時最大擴(kuò)張角<90°，并且確保椎尖半徑為0.5mm～2mm，只有這樣才能夠使得熔料逐漸成為環(huán)形。第三，在進(jìn)行分流器支架加工中工作人員也應(yīng)當(dāng)即使進(jìn)行機(jī)器加工角度的調(diào)整確保機(jī)器的擴(kuò)張角<=60°，收縮角<30°，UPVC≈10°，而且在加工中也應(yīng)當(dāng)對分流筋的寬度、長度、高度以及數(shù)量進(jìn)行設(shè)計，確保機(jī)加工出來的分流支架分流筋寬度在9mm～12mm，長度在30mm～80mm，高度在10mm～25mm，數(shù)量為4～8。最后在進(jìn)行口模加工時工作人員應(yīng)當(dāng)按照相關(guān)的加工比例來進(jìn)行加工機(jī)器各個參數(shù)的調(diào)整，即UPVC：(18～33)h PPVC：(15～25)h PE：(14～22)h PP：(14～22)h PA：(13～23)h，只有確保加工出的擠出摸具口模參數(shù)符合上述要求才能夠保證擠出摸具作用的發(fā)揮。

3 明確影響因素，保證擠出模具定型模設(shè)計與加工質(zhì)量

在擠出模具的設(shè)計與加工過程中除了模頭會對擠出模具自身的質(zhì)量產(chǎn)生影響外，定型模同樣也會對擠出模具質(zhì)量產(chǎn)生影響，這主要是因為定型模的主要作用就是模頭所擠出的熔融型塑膠材料冷卻定型，從而實現(xiàn)產(chǎn)品的獲取，如這一過程中所設(shè)計的定型模不符合實際工作情況，那就可能會影響后期熔融材料的冷卻與定型。而就當(dāng)前進(jìn)行擠出模具的設(shè)計與加工情況來看，部分設(shè)計人員不能夠充分運用ug軟件，使得最終設(shè)計的定型模無法起到其應(yīng)有的作用，因此設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)在軟件運用過程中充分考慮影響因素，保證擠出模具定型模設(shè)計與加工質(zhì)量。此外，設(shè)計人員在定型模設(shè)計與加工過程中為了能夠最大限度的保證定型模設(shè)計質(zhì)量，設(shè)計人員還開發(fā)了工作帶手動的設(shè)計子系統(tǒng)，雖然需要手動向系統(tǒng)中輸入工作帶的長度，但是相比于ug軟件中常用的工作帶系統(tǒng)設(shè)計來說，操作更加簡化，不僅可以降低對操作者本身專業(yè)水平的要求同時也極大地縮短了設(shè)計加工時間周期。但是在實際工作環(huán)節(jié)之中，影響工作帶長度的因素較多，需要考量多種方面。

例如，設(shè)計人員在擠出模具定型模設(shè)計中應(yīng)當(dāng)主要考慮冷卻回路布置、真空孔布置、定型模長度三個主要的因素。首先就冷卻回路布置來講，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)型材橫截面形狀來進(jìn)行合理的布置，確保冷卻水在流經(jīng)冷卻回路時整個回路的通道是由窄變寬，并且長度是由短變長，這樣才能夠保證整個冷卻回路中溫度的一致。其次，真空孔布置過程中設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)保證定型模上下左右真空孔保持一致。最后，在設(shè)計定型模的長度時，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)先了解定型模冷卻回路的長度以及真空孔槽的設(shè)計情況，而后根據(jù)設(shè)計來確定定型模的長度，這樣才能夠避免定型模設(shè)計的繁雜型。在完成上述工作流程之后，則可以繼續(xù)進(jìn)行定型模的技術(shù)方案。將這個系統(tǒng)嵌入到ug 系統(tǒng)之中，然后在系統(tǒng)的界面下完成擠出模具的設(shè)計操作，應(yīng)用主菜單和快捷菜單可以實現(xiàn)各個子模塊的設(shè)計效果。在整個流程之中，需要設(shè)計人員具有一定的專業(yè)技能和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ魉仞B(yǎng)，從這個角度上來說，管理部門可以以月為周期定期為設(shè)計人員進(jìn)行專業(yè)技能方面的培訓(xùn)，為了進(jìn)一步保證培訓(xùn)效果，可以按照培訓(xùn)周期以培訓(xùn)內(nèi)容為主要依據(jù)定期進(jìn)行考核。

4 明確工藝和要求，保證擠出模具中燈芯模具的設(shè)計

在擠出模具設(shè)計過程中運用砂型鑄造是鑄造生產(chǎn)中最為常見的基本工藝之一，砂型鑄造模具與其他模具之間存在著一定差距，其中最主要的差別則是砂型鑄造是真正的模，主要是用模具和其他工藝制成砂型，然后將液態(tài)的塑型熔融物質(zhì)充到砂型，上述步驟完成之后進(jìn)行冷卻便可以得到成品，但是后者突出的特點是型，是將固態(tài)或者液態(tài)的材料填充其中之后得到產(chǎn)品，因此鑄造模具更加復(fù)雜，而砂型鑄造是相對來說造價更為低廉的一種方式，明確燈芯模具的設(shè)計。

例如選擇樹脂砂做燈芯，在模具的三維立體效果之中，充分應(yīng)用內(nèi)部的片體復(fù)制和縫合等做出燈芯，如圖1所示。

圖1 擠出模具結(jié)構(gòu)

工作人員需要在正式開展操作之前詳細(xì)測量并記錄下鑄件的型號，并以此來選擇出適宜的模架，在ug系統(tǒng)下可以自動將模架載入。這種模具并不需要將冒口單獨設(shè)置出來，僅僅使用頂桿排氣就可以滿足生產(chǎn)的安全要求，所以操作流程相對簡單。在實際進(jìn)行鑄件時要將燈芯固定在定型模的對應(yīng)位置上，在合模之后，進(jìn)行預(yù)熱的處理，條件適宜時工作人員需要將模具側(cè)面的材料倒進(jìn)去，塑型材料流進(jìn)去并完全填充，在自然冷卻之后開模取出鑄件，即可得到產(chǎn)品。上述流程雖然較為簡單，但是仍然需要工作人員具備嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，因此部門單位可以專門為此成立監(jiān)察小組，不定時對員工的工作狀態(tài)進(jìn)行查看，并將實際情況通過電子版的方式進(jìn)行記錄。在監(jiān)察過程中如若發(fā)現(xiàn)因為工作人員的工作狀態(tài)存在問題導(dǎo)致工作達(dá)不到預(yù)期效果，需要切實根據(jù)后果影響采取一定措施。

5 總結(jié)

塑鋼材料的應(yīng)用范圍較廣，因此市場對該種材料的產(chǎn)量和多樣性等具有一定要求。就當(dāng)前是市場情況來說，擠出模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且尺寸較大，因此在加工過程中容易出現(xiàn)問題，所以在新的設(shè)計與加工要求下，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對ug軟件軟件的運用，以此最大限度上滿足具有先進(jìn)功能的模具設(shè)計和制造。