车载箱参数化设计
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摘 要:针对国外自行车上的可快速装卡的车载箱进行产品造型及模具设计。为了达到模具设计方便快捷的目的,采用了UG软件的参数化设计功能。在做产品造型及其模具设计时,所有设计参数都保存在数据库中,并且全部的尺寸数据之间利用表达式建立起联系。当某一尺寸改变后,产品模型的整体尺寸会随之改变,即可实现参数化驱动。最后应用Mold wizard模块完成对产品的模具设计。实践证明,采用参数化的设计方法,可以减少系列产品造型及其模具的重复设计,大大提高设计速度和工作效率。
关键词:UG; 参数化; 注塑模; 车载箱
中图分类号:TG76;TP391 文献标识码:B
文章编号:1004-373X(2010)12-0053-02
Parametrization Design of Bicycle-bone Case
XIE Fang1, JIA Yi-chao2, LIU Xing-gang1
(1.Zhangjiakou Vocational and Technical College, Zhangjiakou 075000, China;
2.School of Material Science and Technology, Hebei University of Technology, Tianjin 300130, China)
Abstract:According to the bicycle-bone cases that can be quickly installed on the bicycles made in other countries, the product shaping and mold design are performed with the function of the parametrization design of UG. All the design parameters of the product are stored in the database, and the relations of all size data are set up with the expresions when the product shaping and mold design are carried out. As any dimension is changed, the overall size of the product model is variated with the change and the parametrization drive is realized. The mold design was implemented with UG Mold Wizard module. The practical design proves that the parameterization design is helpful for the improvement of design speed and work efficiency.
Keywords: UG; parametrization; injection mould; bicycle-bone case
0 引 言
模具工业已成为国际经济的重要基础工业,地位无可替代。随着我国逐步成为全球制造业的基地,模具行业得到了迅速的发展[1]。在如此激烈的竞争中,如何缩短制造周期、提高模具质量、降低模具成本,成为了模具企业的一项挑战。随着模具CAD/CAM技术的不断发展,掌握CAD/CAM 软件的使用,并用于模具的数字化设计与制造是其中的关键。为提高产品设计的开发效率,零件参数化设计方法被越来越多的设计人员掌握与使用,与其他设计方法相比,参数驱动方法具有简单、方便和易开发使用等特点,同时CAD技术的发展也为参数化设计提供了有力的方法和工具[2-5]。
1 产品介绍
该产品主要在国外自行车上使用,其特点是能够通过专用卡具与自行车迅速装卡。产品特设提手功能,方便携带,合叶盖设计,方便整理。车载箱在使用中需要有一定得强度和硬度要求,选用了ABS塑料。其成型性能好、流动性好、成型收缩率小,在模具中凝固也较快,模塑周期短;但吸水性大,成型前必须使原材料充分干燥[6]。
利用UG软件对形状相似的产品进行模具设计时,产品及模具的所有尺寸都存在数据库中,生产需要某种规格的产品时,只需要修改三维模型的某一尺寸改变后,相应的三维模型、二维工程图、组建及模具等都随尺寸发生了改变,实现了参数化驱动[7-8]。
2 车载箱参数化建模
所谓参数化,是指对零件的各种特征施加各种约束形式,各个特征的几何形状与尺寸大小用变量参数的方式来表示。参数化设计的主要特点是:基于特征、全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动设计修改。
参数化建模有以下3种方法:一种是在建模时,模型的几何尺寸由其中某个尺寸值决定,适合于形状规则、截面简单的零件;另一种是先绘制模型草图,将模型中的几何尺寸改为取某个尺寸值,适用于截面复杂的零件;第三种是基于装配的参数化设计建模方式是将装配关系引入参数化设计中,可以解决复杂模型某个部分无法定位的难题,同时可以进行部件的整体参数化设计[3,9-10]。参数化建模的首要步骤是对产品进行形体分析,从而确定设计变量和建模策略,然后进行参数化建模以及参数提取,最后进行模型的验证[3]。如图1(a)所示,该产品设计时,为满足外观要求,其长宽高尺寸比采用黄金分割比例,比例系数取0.618。黄金比具有严格的比例性、艺术性、和谐性,蕴藏着丰富的美学价值。根据车载箱的用途还可以设计成其他样式,如图1(b)这款车载箱可作为装载宠物的工具。
图1 车载箱模型
利用UG中的参数化功能,可以实现尺寸驱动。对于车载箱的箱体部分,如图2所示,圈内的结构是与自行车快速卡具连接部分的尺寸为固定值,其余箱体外形尺寸在建模后,在UG的表达式窗口中将其数值修改为公式,来完成尺寸驱动的参数化设计,还需要将零件鞲霆尺寸的名称改变一下并统一管理,以便在实现参数化驱动,改变某一尺寸时,能够及时找到相应的变量名称,图3列出了箱体主要参数的表达式关系。产品造型完成后生成一份产品数据的Excel表格。设计者可以在表达式窗口中或Excel工作表中修改箱体长度(length)的值产生所需尺寸规格的产品模型。
图2 车载箱箱体三维造型
使用同样的方法创建箱盖和提手的三维造型,每个三维模型都附带一个参数表达式的Excel表格,用户可将产品的各部分表达式数据统一管理起来,通过改变或添加参数表达式就可以方便地改变已存在产品的形状或生成不同规格的零件,不再需要重新建模。将上面3个部件导入UG中,并选择合适的装配关系完成产品的装配。产品造型的系列化效果如图4所示。
图3 车载箱箱体尺寸的表达式
图4 系列产品示意图
3 模具设计流程
利用UG MoldWizard进行模具设计的流程如下: 加载产品和项目初始化;定义模具坐标系统和材料收缩率;定义分型线和创建分型面;创建型心、型腔、顶出系统、浇注系统、冷却系统和排溢系统;加入模架和标准件,最终设计结果如图5所示。
图5 模具装配图
4 结 语
利用UG软件对产品建模后,可以很方便地修改尺寸变量,继而得到不同规格的车载箱的几何模型。厂家在生产这一系列的产品时,只需改变车载箱的一个参数,即可得到产品各部件及其模具的相关信息。使用基于特征和约束的参数化设计技术,可以有效地提高模具设计效率,避免了重复劳动,缩短了设计周期。这种参数化设计的思路对其他类型模具也有很大的借鉴作用,在未来的模具的开发中会起到越来越重要的作用。