７６ 工程塑料应用 ２０１１年，第３９卷，第６期 基于ＵＧ ＮＸ的注塑模ＣＡＤ系统的研究与实现 李一龙 （烟台工程职业技术学院，烟台２６４００６） 摘要关键词分析了通用三维ＣＡＤ系统在注塑模具设计方面的不足，研究了注塑模ＣＡＤ系统，通过在ＵＧ ＮＸ平台上 注塑模ＣＡＤ ＵＧ二次开发 的二次开发，实现了注塑模ＣＡＤ系统的模架调用、标准件调用、冷却系统设计等功能模块。 由于塑料具有优良的加工、使用性能而日益被 广泛应用，注塑模具在模具行业中所占比例最大、增 准模架和非标准模架，并能方便编辑和修改；（５）标 准件模块。方便地调用标准件，实现自动化和智能 化装配，并可进行编辑修改；（６）冷却系统。与用户 进行友好的交互操作，实现冷却系统的自动创建，主 要包括一般形式的回路和特殊形式回路的创建，且 能够结合企业的模具设计标准和规范进行回路的干 涉检查与自动调整；（７）二维图模块。实现二维图 长速度最快。适应当前对注塑模设计制造提出的高 精度、短周期、低成本要求的途径之一是采用ＣＡＤ／ ＣＡＥ／ＣＡＭ技术 。近年来，国内外的软件开发商 和科研院所都投入了巨大的人力和物力，针对注塑 模具的特点，在通用ＣＡＤ系统上通过二次开发，改 造成为模具行业专用的系统，取得了较大成效。这 些软件的技术特点是能在统一的系统环境下，使用 统一的数据库，完成特定模具的设计。但从自动化 中的图框、明细表、孔表的自动生成等，实现ＮＸ到 Ａｕｔｏ ＣＡＤ的自动转图等；（８）辅助工具。增强ＮＸ 的功能，主要包括一些常用的辅助工具（如自动计 程度上，仍然过分依赖用户的交互，难以达到令人满 意的程度。因此，要结合模具企业的实际应用情况， 开发出交互性好、自动化和智能化程度高的注塑模 ＣＡＤ系统。笔者基于ＵＧ ＮＸ的二次开发平台，结 合塑料模具行业标准和企业标准，利用ＵＧ ＯＰＥＮ ＡＰＩ、ＯＤＢＣ和ＭＦＣ等技术进行注塑模ＣＡＤ系统的 算零件最大外形尺寸、自动创建螺丝孔、装配环境下 布尔运算等）。 研究与开发，显著提高了模具设计效率和设计质量。 １注塑模ＣＡＤ系统的设计 在对注塑模具设计流程、注塑模ＣＡＤ系统和 ＮＸ平台全面了解的情况下，针对塑料模具行业用 户进行需求调查，注塑模ＣＡＤ系统的总体目标是： （１）注塑模ＣＡＤ系统要符合模具行业的标准，并融 人企业的设计标准与规范；（２）减少重复性工作，实 现模具设计标准化、自动化和智能化，显著提高模具 设计效率和设计质量；（３）用户界面友好、操作方 便、功能实用、系统扩展性好。 图１注塑模ＣＡＤ系统的总体结构 企 伐 Ｐ 业 计 需 规 经 求 ，范 ．验， ｒ捧架装配模型 产品模型 根据总体目标要求，利用模块划分的思想，规划 了注塑模ＣＡＤ系统的总体结构和功能模块，如图１ 和图２所示，主要包括：（１）标准图形库。存放标准 箨 谚 设睡 鲁誊 ．计 ｃＡＤ系统 蓑 ： 荐 和明细表等 件的三维实体模型（即ＮＸ的Ｐａｒｔ文件）；（２）标准 数据库。存放注塑模ＣＡＤ系统所使用的数据（包括 标准件的参数驱动数据库、示意图等）；（３）建库工 具。实现标准图形库和数据库的入库，对图形库和 图２注塑模ＣＡＤ系统的功能模块图 数据库进行扩充；（４）模架模块。能方便地调用标 收稿日期：２０１１—０４—１１ 李一龙：基于ＵＧ ＮＸ的注塑模ＣＡＤ系统的研究与实现 ７７ ２注塑模ＣＡＤ系统的实现 化调用、装配和编辑修改的功能 。在标准件参数 选择过程中，提供标准件的类别、规格、主要尺寸参 使用西门子ＰＬＭ公司（原美国ＵＧＳ公司）的 ＮＸ ４．０系统作为注塑模ＣＡＤ系统的平台，在Ｖｉｓｕａｌ ｃ＋＋编译环境下，利用ＵＧ ＯＰＥＮ ＡＰＩ接口、ＯＤＢＣ 数据库和ＭＦＣ等技术进行注塑模ＣＡＤ系统的开 发。 ２．１模架调用功能模块 数、材料等信息，如图４所示，在标准件调用过程中 选择标准件装配方式、定位方式、颜色和添加匹配的 螺丝等选项。 ＵＧ Ｍｏｌｄ Ｗｉｚａｒｄ提供了模架调用的功能，并且 包含大量的模架数据库，但是调用的模架数据文件 不符合企业的文件存放标准和规范，同时也无法满 足模架中不同供应商的模板（如动模板等）和标准 件（如导柱、导套等）之间的自由组合，这些问题都 阻碍了其在企业中的应用推广，因此必须开发出满 足企业实际需求的模架调用模块。图３所示为注塑 模模架管理对话框。模架调用功能主要包括：（１） 在进行Ｍｏｌｄ Ｗｉｚａｒｄ调用模架之后，根据企业的模具 设计规范进行重新设置（如文件重命名、文档存放 路径、图层规范、装配规范等）；（２）读取Ｍｏｌｄ Ｗｉｚａｒｄ 中的数据库并开发出全新的模架调用用户界面，便 于不同供应商的模板和标准件之间的自由组合调用 与修改；（３）非标准模架数据库的建立、调用与编辑 修改。由于模架调用涉及的类别和参数较多，模架、 模块功能的开发要实现简单的用户操作界面、操作 方便、自动化和智能化程度高。 图３ 注塑模模架管理对话框 ２．２标准件调用功能模块 贯彻模具标准，采用模具标准件，不仅能有效提 高模具质量，而且能降低模具生产成本及大大缩短 模具生产周期 。尽管ＵＧ Ｍｏｌｄ Ｗｉｚａｒｄ本身提供 了丰富的标准件调用功能，但使用非常繁琐，同时系 统的扩展性也不够好。根据通用标准件标准和企业 自定义的标准件规范，建立具有良好扩展性的标准 件数据库，方便标准件参数选择，提供自动化和智能 ４标准件参数选择对话框 针对有螺丝孔的标准件，在调用时可将该型号 标准件匹配的螺丝一同调入，在对标准件位置移动 和参数修改时，其匹配的螺丝同标准件一起进行更 新，有效地实现了标准件调用的关联性和智能化。 针对螺丝的调用，只需选择螺丝的规格和指定螺丝 放置的位置就可自动计算螺丝的长度和相应零件上 装配孔的尺寸，并实现调用 ；或框选相应零件的 螺丝装配孔，便可根据所选择装配孑Ｌ的信息自动匹 配和调用对应的螺丝。 ２．３冷却系统功能模块 冷却系统是注塑模设计中的重要组成部分，同 时冷却系统的形式复杂多变，常用的有普通的直水 路、喷流管、隔板、螺旋管等，所以冷却系统的设计在 注塑模设计过程中也是最为繁琐的 ，目前在注塑 模冷却系统ＣＡＤ方面还没有较为实用的功能模块。 该系统针对注塑模中常用的冷却回路形式，采用良 好的用户交互模式，采取由点到线、再由线生成冷却 水道实体的方式动态地实现冷却水道的创建；利用 ＵＧ ＯＰＥＮ ＡＰＩ中的ＷＡＶＥ技术和ＵＤＯ关联技术自 动添加冷却系列标准（如冷却水嘴、水管接头、堵 头、密封圈等），并将冷却水道和与之对应的冷却系 列标准件进行关联，将冷却回路和相关零件的装配 孔进行关联，实现了设计的一致性和关联性；此外， 还实现了冷却回路的干涉检查和自动调整，有效地 保证了冷却回路设计的准确性和有效性。冷却系统 设计的流程图如图５所示。冷却系统设计对话框如 图６所示。动模冷却回路设计实例如图７所示。 ２．４二维制图功能模块 在注塑模设计过程中，由于组成模具装配的零 ７８ 工程塑料应用 ２０１１年，第３９卷，第６期 深度等加工信息；自动将多张ＵＧ的Ｐａｒｔ格式二维 图文件导成Ａｕｔｏ ＣＡＤ的ＤＷＧ格式文件。二维图 生成功能模块有效地增强了ＵＧ的二维制图功能， 实现了二维图生成的自动化，有效地提高了工作效 率，使设计人员减少重复而繁琐的出图工作，ＢＯＭ 图５冷却系统设计的流程图 图６冷却系统设计对话框 图７动模冷却回路设计实例 件很多，设计人员需用大量的时间设计工程图纸，如 何提高设计效率，避免重复性的工作，实现自动生成 二维图是注塑模ＣＡＤ系统迫切需要解决的问题。 该系统结合企业的设计规范实现了二维图图框和标 题栏的自动创建，并对于常用零件自动生成加工工 艺卡，将模具设计与加工制造进行有效连接；自动生 成装配二维图的零件明细表和指引线，同时能够自 动导出物料明细表；对于模芯模板等复杂的零件，能 够自动创建孔表，详细地记录孔的直径、坐标位置和 信息对话框如图８所示。 图８ ＢＯＭ信息对话框 ２．５辅助工具功能模块 ＵＧ系统虽然具备强大的特征造型功能，可是 模具设计过程中往往有许多重复性的工作，利用 ＵＧ自带功能效率较低，不能完全满足注塑模设计 的实际需要。将企业的模具设计规范融人到注塑模 ＣＡＤ ＵＧ系统中，开发出经常使用的辅助工具如：自 动测量零件的最大外形尺寸、自动创建螺钉孔、在装 配环境下的布尔操作、自动创建撬模角等，增强了 ＵＧ的实用性，能显著提高设计效率。 ３ 结语 注塑模ＣＡＤ系统是基于ＵＧ ＮＸ平台下进行的 二次开发，不仅与ＵＧ系统保持用户界面和操作的 一致性，而且充分考虑了塑料模具行业标准和企业 的模具设计规范，能显著地提高注塑模模具设计的 效率和设计质量。系统提供了模架调用、标准件调 用、冷却系统创建、二维图生成和辅助工具等功能， 建立了具有良好扩展性的标准件库，并实现了标准 化、自动化和智能化设计，操作简便，具有较好的实 用价值，并已投入到企业的实际应用中。 参考文献 【１］李德群，等．塑料成型工艺及模具设计［Ｍ］．北京：机械工业出 版社，１９９４． ［２］ 屈伟平．我国模具制造业发展现状、存在的问题及对策［Ｊ］．模 具技术，２００６（５）：５９—６３． ［３］ 牛强．基于ＵＧ的注塑模具标准件库的研究与开发［Ｊ］．２００８ （６）：３４—３７． ［４］ 黄志高．注射模设计标准化研究［Ｊ］．电加工与模具，２００８（１）： ４７—４９． 李一龙：基于ＵＧ ＮＸ的注塑模ＣＡＤ系统的研究与实现 ７９ ［５］汪智勇．基于ＵＧ的注塑模冷却ＣＡＤ系统的研究与开发［Ｄ］．武汉：华中科技大学，２００８ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＡＮＤ ＩＭＰＬＥＭＥＮＴＡＴＩｏＮ ｏＦ ＩＮＪＥＣＴＩｏＮ ＭｏＬＤ ＳＹＳＴＥＭ ＣＡＤ ＢＡＳＥＤ ｏＮ ＵＧ ＮＸ Ｌｉ Ｙｉｌｏｎｇ （Ｙａｎｔａｉ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｙａｎｔａｉ ２６４００６，Ｃｈｉｎａ） ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆａｕｌｔｓ ｏｆ ｃｏｍｍｏｎ ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ＣＡＤ ｉｎ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｍｏｌｄ ｄｅｓｉｇｎ，ｔｈｅ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｍｏｌｄ ＣＡＤ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｉｎｃｌｕｄｅ ｍｏｌｄｂａｓｅ ｃａｌｌ，ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｃａｌｌ，ｃｏｏｌｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｓｉｇｎ，ｅｔｃ ｗａｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｂｙ ｓｅｃｏｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ＣＡＤ ｏｎ ＵＧ ＮＸ ｐｌａｔｆｏｒｍ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｍｏｌｄ，ＣＡＤ，ＵＧ ｓｅｃｏｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ 。 碳纤维自行车技术开发通过国家鉴定 投运新的研发设施，并将开发太阳能、农业等新的应用领域， 日前，中国轻工业联合会组织并主持召开了连云港迎 助力我国“十二五”规划目标的实现。 雁新材料有限责任公司和连云港神鹰碳纤维自行车有限责 为满足对工程塑料Ｅｔ益增长的需求，巴斯夫将在２０１５ 任公司完成的“碳纤维自行车技术开发”项目科技成果鉴定 年前把浦东生产基地的工程塑料产能扩大一倍以上。并且 会。鉴定委员会专家在听取了项目完成单位的研发、查新、 位于上海的巴斯夫聚氨酯微孔弹性体Ｃｅｌｌａｓｔｏ车用缓冲块新 检测和使用等报告，并实地考察了产品生产现场后，认为该 厂将于今年下半年投入运营；天津的聚氨酯组合料厂不久前 碳纤维自行车生产综合技术达到国际同类产品的先进水平。 已破土动工，预计２０１２年投入运营；巴斯夫在重庆的年产４０ 迎雁新材料和神鹰碳纤维自行车有限责任公司实施的 万ｔ ＭＤＩ项目也已开工建设，投资总额约为８０亿元，预计 “碳纤维自行车技术开发”项目，利用的是自主研发的碳纤 ２０１４年投人运行，其中还包括一座聚氨酯组合料厂。 维和树脂配方，采用异型内置充气袋和冷却后固化定型工 除了新建和扩建的塑料产能外，巴斯夫还在我国不断开 艺，很好地解决了国产碳纤维与树脂复合后的界面结合问 发新的应用市场。在太阳能领域，巴斯夫开发的稳定性和阻 题，保证了碳纤维自行车车架成型中的技术稳定性。该项目 燃性能优良的聚酰胺可用于太阳能电站需要的接线盒和连 在实施过程中申请相关专利１５项，测试指标达到欧盟认证 接器；在农业领域，巴斯夫推出的全新光稳定剂产品可延长 标准，综合技术国内领先，并达到国际同类产品的先进水平。 农用棚膜使用寿命，提高农用棚膜的经济效益。巴斯夫还推 该项目实现了碳纤维自行车的规模化生产，产品已形成 出了用于地膜的可生物降解聚合物及用于贵重设备包装、具 系列品种，并推广应用，成为专业自行车运动队的训练及比 有高抗震能力的产品Ｅ—Ｐｏｒ，该材料具有良好的弹性和抗震 赛用车，国内外市场前景良好，对推动我国自行车行业技术 性，占用空间小，可显著降低运输和储存成本。 （中聚网） 进步和产品转型升级具有重要意义。 （中聚网） 卡博特建成全国最大黑色母粒基地 玻璃布模塑汽车底板可取代１７个钢制零件 全国最大的黑色母粒生产工厂卡博特天津色母粒工厂 美国克莱斯勒、福特和通用三大汽车巨头的技术合作组 于２０１１年５月１６日竣工，并在５月份正式投产。该厂生产 织“美国汽车研究理事会”（缩写为ＵＳＣＡＲ）最近获得美国 能力达４．５万ｔ／ａ，占目前国内黑色母粒年产量的１／４左右。 专利局批准的～项关于汽车中复合材料浅盘底板的专利。 据了解，卡博特黑色母粒产品进入我国市场已有２０多 此底板用玻璃纤维增强塑料制成，可在典型的轿车中取代 年，这些产品以高质量、高性能为客户所认可。但是，我国还 １７种钢制零件，减少质量约１１．３ ｋｇ。 没有专业的黑色母粒生产基地，下游的塑料制品行业通常需 这种底板由织物片状模塑料（ＳＭＣ）模塑而成，是一种夹 要通过卡博特产品的国内代理商从香港采购。 芯结构，即一种高伸长率的织物层夹在玻璃布层之间。浅盘 卡博特天津色母粒工厂相关负责人表示，这个生产基地 底板的构型可吸收或传递外部动载荷（撞击力）。它通过了 的竣工是美国卡博特公司我国的第一家工厂，是卡博特整合 载荷试验，保持了材料的整体性。此项目使用的ＳＭＣ复合 原材料优势和生产技术优势的结果。据介绍，色母粒工厂将 材料是玻璃纤维增强聚酯树脂。对大规模的汽车用途来说， 就地取材，仅一墙之隔的的卡博特高性能材料（天津）有限 碳纤维增强塑料仍然太贵。 公司将为其提供主要原材料——炭黑。 目前，ＳＭＣ模塑商多使用短切玻璃纤维和树脂来成型 中国染料工业协会色母粒专委会高级顾问表示，随着我 一些汽车器件，如轮罩支架、仪表盘、行李舱盖和车门等。而 国塑料工业的高速发展，下游市场对黑色母粒的需求量将不 玻璃纤维织物因为在结构上更加强固，故其成型要求更为复 断增加，对产品的质量和性能会提出更高的要求。目前，我 杂。需要多少层来铺叠和预成型，其变形如何影响材料性能 国黑色母粒产量为２０多万ｔ／ａ，最大的生产企业规模在１万 都是这个合作组织的研究课题。 （中聚网） ｔ／ａ左右，产品多处在中低档水平。卡博特黑色母粒作为市 巴斯夫发力我国高性能塑料市场 场的标杆，一直被我国生产厂家学习和追赶，客观上也推动 巴斯夫未来几年将在我国再建数家新工厂，扩大产能， 了我国色母粒工业的发展和壮大。 （中聚网）