NX知识重用技术在模具设计中的应用

王 超

（盐城工业职业技术学院，江苏盐城224005）

NX知识重用技术在模具设计中的应用

王 超

（盐城工业职业技术学院，江苏盐城224005）

产品设计是一个知识不断积累与重用的复杂过程，但大多设计是固定设计流程或设计方法的，有一定的重复性或相似性。为了提高设计效率，实现复杂产品设计知识的重用，提出了基于NX的注塑模设计过程中的知识重用概念，研究了重用库中的标准件在NX注塑模具设计流程中的应用，介绍了重用库中标准件的定制方法，实现了重用库的标准化管理，并以手机外壳注塑模具设计为实例验证了知识重用在注塑模具设计过程中的有效性和实用性。

注塑模；知识重用；NX；重用库

在近20年来模具工业不断发展的背景下，塑料模具工业呈现出迅猛的发展态势，目前塑料制品在国民经济各领域及国家支柱产业被广泛使用，例如汽车、仪器仪表、航空航天、家用电器等领域都被塑料制件覆盖，尤其在国防和尖端科学领域中占有越来越重要的地位。塑料制品成形众多成形方法中，最为普遍的是注塑成形，注塑成形模具的主要优点是制造简单，材料利用率高，生产尺寸一致，特别是对生产大规模的机电产品，更是具有不可逾越的优势。注塑成型[1，2]是批量生产某些形状复杂部件时用到的一种加工方法，是将受热融化的材料由高压射入模腔，经冷却固化后，得到成形品。

然而目前，由于我国的模具设计制造技术还不够成熟，经营管理水平和生产能力都远不能满足日益增长的生产需要，所以还存在以下问题：标准化程度低；体质不健全，工艺装备落后；市场需求旺盛；技术型人才紧缺。

基于知识重用的产品快速设计，实现知识模板在产品设计过程中的知识重用，将模板技术与工程设计相结合，有利于实现产品的标准化和结构通用化，并且可以大大提高产品设计效率并以模具设计实例验证了基于知识模板设计的有效性和实用性。

1 知识重用技术在机械产品设计中的应用

基于CAD的设计重用可分为基于参数化的设计重用和基于实例化的设计重用。实例化较参数化的含义更为广泛。由于重复性工作较多，且对设计人员的专业设计知识要求较高，因此重用已有设计知识具有重要意义[3]。目前，产品建模的有关研究主要集中在产品的几何、拓扑、特征信息的表达上，而对于产品设计信息、设计决策过程、设计意图的捕获与表达的研究还很不成熟。现行商用软件并不能对机械产品设计的全过程，即需求分析、概念设计、详细设计等全过程给予支持，不支持产品设计历史建模，不能在几何建模的同时实现知识建模，故不能很好地支持机械产品的设计重用。基于知识重用的产品快速设计，实现知识模板在产品设计过程中的知识重用。

2 NX中知识重用技术与注塑模设计的结合

2.1 NX中注塑模设计向导的应用

NX注塑模设计（Mold Wizard）模块是Siemens公司旗下的工业软件部门面向模具行业用户推出的、基于知识驱动自动化理念的应用系统。NX注塑模设计模块在注塑模具设计自动化方面有极其显著的优势，这个模块与UGS的知识熔接的基本理念相匹配，它的用户界面融合了业界最好的经验，可以全方位指导用户设计模具。

NX注塑模设计模块支持典型的塑料模具设计的全过程，即从读取产品模型开始，到设定收缩率、分型面、型芯、型腔、滑块、顶块、模架及其标准零部件、型腔布置、浇注系统、冷却系统、电极设计、模具零部件清单等。NX注塑模设计的软件功能，指出利用软件进行模具设计的理论依据。

2.2 NX中知识重用技术的应用

NX重用库作为最重要的可重用模块，它可以建立强大的自定义参数化零件，并且能够定制复杂的规则来驱动该零件模型[4]。如今NX软件中重用库（Ruse Library）模块在模具设计过程中的被广泛应用，使用重用库导航器可以把一些可重用的产品对象添加到模具中，这些可重用对象包括：NX机械部件族，工业标准件部件族，动态产品模板部件，用户自定义特征，路由组件，法向曲面，形状和配置文件，二维特征，自定义符号，重用库也支持知识工程部件族和模板。当添加一个可重用对象到模型中时，对话框的打开取决于对象的类型。例如，添加一个知识工程部件，或者重用库导航器中的部件族，这个添加可重用件的对话框就会打开。可以在本地的NX上使用重用件库，也可以在Teamcenter集成模式上使用。在Teamcenter集成模式上，分类的组在重用库导航器中也可以使用。

3 NX重用技术在手机注塑模具设计中的具体应用

综合NX注塑模设计流程与NX知识重用技术的结合应用，本文以手机外壳为实例设计一套注塑模具。在整个设计流程中，所添加的标准件全部都是从重用库的一个自定义重用库中添加而来的，这个自定义重用库是根据本实例需求创建的，里面的重用件是根据本人在设计模具过程中所需求的标准件定制而成的。

3.1 产品工艺分析

在进行模具设计之前，首先需要对产品进行工艺分析，要明确产品模型的结构以及应用领域，为整个设计做好规划。由选择的实例——手机的实体模型可知（如图1所示），产品的材料为ABS，具有较强的机械强度，流动性好，易于成型，手机模型的尺寸相对稳定，表面光泽。

模具设计验证：通过Mold Design Validation来检测模具的质量和拔模角。检测结果如图2所示。

图2 检验结果

由结果分析得出，产品质量较好，角度为零的需要拔模。通过以上的产品分析，对产品进行局部休整过后得出，该产品质量较好，可以进行模具设计。

3.2 模具设计前期准备

（1）初始化，设定坐标系：在MW工具条上点击Initialize Project对产品进行初始化，产品位置选择放在实体中心，并且锁定Z位置，这样就完成模具坐标的设定。

（2）定义毛坯工件：根据产品的尺寸大小，NX自动计算了工件毛坯的大小，根据设计需求，修改工件的上下限制值，开始距离为-35 mm，结束距离为30 mm，通过修改工件毛坯的参数，最后确定工件毛坯尺寸为100 mm×200 mm.

（3）多型腔模具布局：选择X方向作为矢量，本例中采用的是一模两腔，设置型腔数目为2，点击start Layout按钮，自动生成布局，点击Auto Center按钮，使坐标位于整个模具中心。

3.3 注塑模具分型设计

运用工具条中的Region Analysis进行模型表面区域分析，根据之前进行的表面分析之后的区域划分型芯和型腔区域，同时选择创建区域和创建分型线，最终创建分型面如图3所示。

图3 分型面

3.4 利用重用库添加标准件

注塑模架是用来支撑、定位及安装模具型腔和型芯、浇注和冷却系统的专用设备。模架组合形式主要根据浇注形式、分型面数、塑件脱模方式和推板行程、动模和定模组合形式来确定，因此塑料注射模架组合具备了模具的主要功能。注射模具标准模架一般主要包括动（定）模座板、动（定）模板、支撑板、垫块、导柱和导套零件。根据零件的大小可以选择4种模架类型：标准模架、可互换模架、通用模架、自定义模架。

本例中选择的是标准模架。注塑模的标准件库是完全归属于重用库下，采用重用库定义标准件库的系统较直观、容易，并能通过直观的图形界面调入装配体，可使标准件具有装配功能，并且修改方便，但用此方法做的标准件只能在注塑模设计模块才能调用。

在完成模具的整体设计之后，还需要添加一些锁紧部件，例如锁模块、螺丝等，用来紧固模具及各机构间的位置，通过交互式对话框，分别把顶板、底板、AB板、型芯、型腔等作为target body目标体，自动寻找工具体，完成开腔。最终，整套模具的结构设计如图4所示。

图4 整套手机模具

4 结束语

在模具的设计过程中，标准件会被大量重复使用，如何方便地建立标准件库并进行有效的管理，利用已有的资源，花费较少的时间完成产品设计一直是设计者所关心的问题。将知识重用技术应用到标准库管理系统中是一种行之有效的方法。本文就这个问题展开了一系列讨论，阐述了注塑模设计和知识重用技术的基本概况，详细介绍了基于NX的注塑模向导和重用库的使用方法。以NX中重用库的标准化管理这个新项目作为主要课题进行分析研究，最终以设计一套手机外壳的注塑模具为实例，知识重用技术和注塑模设计的结合使用在整个设计流程中清晰地体现出来。

[1]李德群.塑料成型工艺及模具设计[M].北京:机械工业出版社，1994.

[2]塑料模具设计手册编写组.塑料模具设计手册[M].北京:机械工业出版社，1982.

[3]康兰.基于知识重用的钳臂快速设计方法[J].中国工程机械,2015，26（2）：223-227.

[4]郑德星，唐俊焘，汤小峰.基于NX/PTS的可重用模型库的构建[J].组合机床与自动化加工技术，2013，01（1）：45-48.

Application of Knowledge Reuse Technology in the Mold Design Based on NX

WANG Chao
（Yancheng Institute of Industry Technology，Yancheng Jiangsu 224005，China）

Product design is a very complicated process of knowledge accumulation and reuse，most of which are following conventional procedural process and designing methods.Moreover，have some degrees of repeatability and similarity.In order to increase the design efficiency and realize knowledge reusing of complex products，a concept of knowledge reuse based on NX mold wizard design process was prompted.The standard parts of reuse library used in mold wizard design process were researched，customization of standard parts in the reuse library was described，and the reuse library management was realized in this paper.An application of the mobile phone panel was presented demonstration.The experiment of designing shows that knowledge reusing on the mold wizard design process is effective and timesaving.

injection mould；knowledge reusing；NX；reuse library

TH16

B

1672-545X（2016）11-0179-03

2016-08-27

王超（1976-），男，黑龙江海伦人，讲师，硕士研究生，主要从事机电方面研究。