UG在汽车模具结构设计中的应用

UG在汽车模具结构设计中的应用

林春阳，曲兴海

林春阳，曲兴海

营口港务股份有限公司实业发展分公司115007

摘要：本文以汽车后横梁内板零件拉延模设计过程为例，介绍了UG在汽车模具设计中的使用方法，并通过与传统设计方法的对比，表述了CAD技术的使用，克服了传统模具设计及加工中的许多缺点，改变了传统的图纸、实物模型的传递方式，缩短了设计周期，提高了设计及加工精度。

关键字：UGCAD模具设计

汽车制造业中有60%~70%的金属零件需经塑性加工成形的一种重要手段，它是最基本、最传统、最重要的金属加工方法之一。冲压sheetmetalfoming；stamping利用模具在压力机上将金属板材制成各种板片状零件和壳体、容器类工件，或将管件制成各种管状工件。这类在冷态进行的成型工艺方法称为冷冲压，简称冲压。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。目前国际上普遍使用CAD/CAM－UGNX软件进行模具设计。本文介绍了利用UG设计汽车后横梁内板拉延模的方法。

1.UG简介

UG是Unigraphics的缩写，由美国EDS公司出品这是一个交互式CAD/CAM(计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。它在诞生之初主要基于工作站，但随着PC硬件的发展和个人用户的迅速增长，在PC上的应用取得了迅猛的增长，目前已经成为模具行业三维设计的一个主流应用。

模具设计的流程很多，其中分模就是其中关建的一步。分模有两种：一种是自动的，另一种是手动的，当然也不是纯粹的手动，也要用到自动分模工具条的命令，即模具导向。

手动分模的过程

①.分析产品，定位坐标，使Z轴方向和脱模方向一致。

②.塑模部件验证，设置颜色面。

③.补靠破孔

④.拉出分型面

⑤.抽取颜色面，将其与分型面和补孔的片体缝合，使之成为一个片体。

⑥.做箱体包裹整个产品，用缝好的片体分割。

⑦.分出上下模具后，看是那个与产品重合，重合的那边用产品求差就可以了。

手动分模的步骤就大概就这样，手动分模具有很大的优势，是利用MOLDWIZARD分模所达不到的，在现场自动分模基本上是行不通。但是里面的命令是比较的好用的，我们可以用的有关命令来提高我们的工作效率。

7.使用UG软件汽车模具设计流程

产品数据—格式转换—UG曲面造型—仿真分析—UG实体建模—出具模具二维图纸

8.UG在模具设计中应用

UG软件的应用使零件设计、模具设计、模具制造融为一体，改变了传统的图纸—实物模型的传递方式，及缩短了设计制造的周期，也提高了模具加工精度。使用UG软件进行模具设计有两种方式：一种是在建模环境下手动设计，另一种是在UGDiedesign（冲模设计）环境下自动设计。前一种方式利用各种实体建模命令绘制模具，后一种方式利用UG中自带模具设计模块，进行参数化设计。两种方法大同小异。我们就以第一种方法来介绍汽车后横梁内板零件的拉伸模设计。

3.1后横梁内板零件工艺分析：

汽车后横梁内板的零件特点为形状简单的浅拉延件，存在翻边整形和冲孔。由此可以确定零件冲压工艺为，拉延—修边冲孔—翻边整形。

⑴序一拉延

对原始零件添加工艺补充面，形成盒状结构，便于拉伸。

⑵序二修边冲孔

对拉伸工序后的冲压件进行修边，保留翻边工序的余量，同时进行冲孔工作

⑶序三翻边整形

对经过修边的工件进行翻边并形成最终产品

3.2后横梁内板拉延模设计：

设计前确定压力机各项参数，压力机是单动还是双动、最大最小闭合高度、床台参数等。经过确认本例采用单动机械压力机，采用气垫压边，导向形式采用导板导向，模具高度为700mm，T型槽间距150mm。

3.2.1零件工艺补充面生成及模拟分析

首先将零件3D模型导入UG中，在建模环境中根据模具设计经验，利用各种曲面命令做出工艺补充面。然后使用AUTOFORM、DYANYFORM等成形分析软件，进行模拟冲压过程，通过软件的有限元分析结果，适当对工艺补充面及拉延筋等参数做出调整，最终确定拉延方向、坯料尺寸、分模线、修边线、加强筋等模具设计参数。

3.3拉延模三维图形绘制

进入实体建模环境，首先导入床台，确定压力中心位置，然后将分析后的三维模型导入UG中，根据分析所得的展开线、对工艺补充面进行修补，缝合。利用分析导入的分模线拉伸为一实体。在使用缝补好的工艺面进行拆分，得到凸模与凹模。在分别进行倒角、空刀等处理。将板料线向外偏置20mm，进行拉伸得到一实体，在用分模线向外偏移3个mm，拉伸成片体，将前板料线拉伸得实体拆分，保留外部实体，用缝补好的工艺面拆分，得到压边圈。在利用标准件库，调入平衡块、定位具、侧销等标准件。在三维图上可以定出压边圈内轮廓和凸模外轮廓尺寸及间隙。确定顶杆位置和数量，导滑板尺寸等。

利用拉伸、修剪、布尔运算等命令，对模具进行细节处理，倒角、补强设置加强肋、设置空刀等。

3.4拉延模二维视图生成

利用UG制图模块功能，可以生成与三维图相对应的二维视图。并且可以在任意位置实现剖视图，局部视图。但由于直接转换中会形成许多不必要的线条，因而要对自动生成的视图和标注进行修改。

3.5结论：运用UG软件作模具设计，其凸凹模的生成可以从零件图形直接分模出来，提高了模具设计的精确性，降低了设计难度，特别是软件与CAM集成后加工误差降低，进一步提高了模具的精度。

参考文献

[1]向小汗,陈文勇,李昌雪,彭定文;汽车覆盖件模具设计[J];机械工业出版社，2013.

[2]崔令江,汽车覆盖件冲压成形技术[M];北京：机械工业出版社，2003.

[3]林忠钦，李淑惠.车身覆盖件冲压成形仿真[M].北京：机械工业出版社，2005.