基于UG和Moldflow的塑料头盖模具设计分析

林良钧

摘 要：现代模具设计方式与过去相比，不仅能有效提高模具设计的精确性，还将模具设计与制作时间大大减少。本文以塑料头盖模具设计为例，对UG和Moldflow在塑料头盖模具设计过程中的具体应用进行分析，以便于相关人员进行参考。

关键词：UG；Moldflow；塑料头盖；模具设计

在模具实际制作前，通过Moldflow软件分析和模拟模具设计方案，有效替代具体的试模流程，以达到一次性试模生产出合格产品的目的。在实际生产过程中，合理运用UG和Moldflow，能够精确、高速实现分模目标，在极大程度上便利了塑料模具的设计工作。本文以塑料头盖模具设计为例，逐步进行分析和论述。

1 绘制三维模型

为使绘制三维模型过程更加便利，可通过AutoCAD先绘制零件边界轮廓以及部分边界轨迹，之后引入到UG软件内，以绘制完成塑料头盖模具的三维模型。在进行三维造型过程中，要及时修正和完善模具的个别尺寸，以便于顺利获得有助于模具设计的产品形状，要确保这部分尺寸的变化对产品使用要求没有影响。

在UGCAD中将塑料头盖模具的3D模型设计完成后，通过Moldflow进行注塑CAE分析。第一步，通过UG软件将.stp格式文档导出来，第二步就要在Moldflow软件工程中选用双层面网格划分导入CAE模型，反复进行网格修复以及缺陷处理操作，使匹配百分比达到相关标准要求，以便于进行Moldflow数值模拟分析。[1]

2 流动分析

三维模型绘制完成后，进行IGS文件格式转换，之后导人到Moldflow中进行模拟流动分析。与此同时，要针对模型进行网格划分并进行成型材料的适当选择。

本文所介绍的制件是一个材质为ABS的头盖，要求具有美观的外表面，避免存在显著的流痕和浇口痕等问题。在进行模具设计过程中，应对制件用途、装配要求与模具制造工艺性等进行综合分析和研究。这里选择侧边缘为浇口部位。在进行模拟分析的基础上，综合考虑制件的尺寸轮廓较大及注射压力平衡等因素，决定采用两个型腔对称分布的方式。

通过模拟结果可以看到，该方式具有良好的充填效果，从制件较小的注射压力区域可以体现出来。这是因为两个型腔对称分布，各型腔都能在同一时间内充满，并能保证补料的均衡性以及制件性能和尺寸的一致性，同时也能有效平衡注射压力。[2]

通过Moldflow分析，获得锁模力与时间关系的曲线，由这条曲线可以看出，最大锁模力为2000千牛出现在1.50秒（见表1）。同时，也获得注射压力与时间关系曲线，从这条曲线可以看出，最大注射压力为75.5MPa，时间也恰好在1.50秒（见表2）。

3 模具设计

通过Moldflow分析将模具浇口等位置合理确定好后，就可以采用UG软件中的MoldWizard模块来设计模具结构。

3.1 型芯和型腔创建

首先，调用零件，同时进行MoldWizard装配体结构的创建，在顶先定义的装配体中增加一个原始模型文件，并进行产品坐标系以及材料收缩率的设置。其次，对实体进行必要的曲面修补工作，然后将镶块尺寸大小合理确定，将所需毛坯从库中调取出来，并运用分模功能进行分模线识别。再次，进行薄体创建并从模型延伸到工件外部，以促使分模面的形成。同时进行型腔和型芯面的识别，并将相应薄体提取出来。最后，对工件拷贝体进行修剪，进行型芯和型腔创建。

3.2 调入模架

根据Moldflow分析结果，采用一模两腔方式，并根据据此方式进行布局。同时对制件的分型情况进行分析，在模架库中选择美国DME单分型面模架。当使用推件板来作为出件机构时，模具的分型面应处于推件板和型腔之间的位置。如果调入模架时，分模面位置不合理，要通过UG的装配功能进行有效调整，将正确位置确定下来。

3.3 浇口与流道设计

运用MoldWizard，浇口与流道操作能够有效进行常见浇口和流道形式的创建，在设计过程中可以对已有浇口进行直接调用，也能自行创建浇口。浇口和流道在UG中被看做一个零件来进行管理，可以从具体情况出发适当修改浇口的参数，因为UG设计中各零件之间具有非常强的关联性，部分改变会引起整体随之改变，将其共同保存起来，为模具设计和修改提供方便。在此，可以按照Moldflow中的分析结果，完成流道和浇口的设置和创建。

从Moldflow分析结果得出，最大锁模力是2000千牛，最大注射压力为75.5MPa。考虑到ABS材料的成型工艺性，将融体温度、模具温度、料筒温度、喷嘴温度、分别确定为160℃左右、65℃左右、200℃左右、175℃左右。同时，模具厚度设计为360毫米。将各项因素综合考虑后，选用SZ—1000/300卧式螺杆式注塑机。

4 绘制工程图

通过UG中的Drafting工程图模块进行二维图创建，然后通过UG中的CGM格式把二维工程图导人到AutoCAD中。

所繪制的二维图能够在零部件的普通加工制造过程中直接应用，但对于需通过数控加工的部件，就要把零件三维模型转到UG的Manufacturing制造模块中，进行数控编程。对于需通过电极加工的部件要转到Electrode电极设计模块中进行电极设计。

5 结语

文章通过UG和Moldflow进行流动分析并模具设计提供指导，这种利用三维软件来进行塑料模具设计的方式，使模具设计人员彻底摆脱过去复杂而繁琐的绘图和计算工作，在提高设计效率的同时，还减少了相应的成本，在一定程度上提高了企业的经济效益。

参考文献：

[1]汪俊辉.基于STL模型注塑模CAE表面网格划分技术的研究[D].宁波大学，2017.

[2]张丽.基于UG和Moldflow注塑模设计和CAE实例分析[D].湖北工业大学，2017.

[3]赵鹏展.基于UG MoldWizard的老人手机内壳注射模具设计[J].机械管理开发，2016，31（1）：30-31.