第5章模具型腔设计(4)

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1、模具CAD/CAM中北大学材料科学与工程学院薛勇邮箱：xueyong@nuc.edu.cn手机：15034193722第五章模具型腔设计模具型腔设计是在零件实体建模的基础上进行的。UGNX支持布尔操作，可以进行布尔差、布尔和、布尔交操作。这种功能模仿了制造模具的加工过程，使得在CAD中建模的过程更简单、更真实。例如，可以在一个实体模型中布尔差掉零件模型，所得到的便是型腔零件。本章介绍UGNX布尔操作、模具型芯和型腔设计的一般方法。这些操作方法可以推广到冲模、塑料模和锻模等模具的设计中去。第一节UGNX布尔操作布尔操

2、作用于将两个或多个实体(或片体)组合成一个体，布尔操作包括求和（Unite）、求差（Subtract）、求交（Intersect）三种类型。执行布尔操作至少存在两个实体或片体，组合的体必须相交（有重叠的部分）。操作时需要选择一个目标体（TargetSolid）和多个工具体（Toolsolid），组合后所在的层由目标体决定。布尔操作命令可在【插入】菜单的下拉菜单【特征操作】中找到如图5-1(a)所示的【求和】【求差】和【求交】三个菜单命令。图5-1(a)布尔操作另外，一些特征在建立的最后需要指定布尔操作方式，例如，建

3、立拉伸或基本体素时，如果不是第一个特征，都需要确定布尔操作方式。如果UG的部件文件中已存有实体，当建立新特征时，新特征作为工具体，已存实体作为目标体，此外布尔操作命令还隐含在许多其它特征操作中，如建立孔、凸台和型腔等特征均包括布尔操作。例如，在已有特征基础上再选择长方体特征时可按需要从图5-1(b)所示对话框选择一种布尔操作，从而形成更复杂的特征模型。图5-1(b)布尔操作布尔操作可以使用实体和片体，操作结果是实体还是片体取决于目标体。目标体为实体，结果为实体；目标体是片体，则结果为片体。表5-1为所允许的布尔操作

4、的不同组合。表5-1允许的布尔操作组合目标体工具体求和求差求交实体实体√√√实体片体×√×片体实体×√√片体片体×√√一、求和用于将两个或多个的实体合并成一体。工具体与目标体必须面接触或体相交。在模具设计中，求和布尔操作常用于凸模的冲头和模板的连接。求和操作只能用于实体，片体合并应该使用缝合（Sew）。二、求差从目标实体减去一个或多个工具体。工具体与目标体必须体相交。在模具设计中，求差布尔操作常用于凹模型腔的生成。例如，模块与零件求差运算将形成凹模型腔。如果求差操作使目标体分为两个或两个以上的体，结果使目标体非参数

5、化。这时系统发布警告信息：“最终实体非参数化”。二、求差(续1)如果用实体减去片体，结果形成非参数化的实体。该操作相当于分割实体，片体的范围必须大于或等于重合区域，以保证能够将实体分割为两个或多个实体。如果用片体减去实体，结果是一个片体，系统求出并且减去片体与实体的重合区域。如果用片体减去片体，结果形成非参数化的片体。两个片体的重合区域必须形成封闭的交线。如果求差结果出现零厚度边缘，系统发布故障信息——非分叉实体，这时可通过稍微移动工具体（>建模距离公差），解决此故障。三、求交求交操作的结果生成两个体的重合部分。工

6、具体与目标体必须体相交。求交可作为建立复杂形状毛坯的一种手段。如图5-2所示，六角螺母毛坯是通过正六边形拉伸体与正六边形内接圆拉伸体(锥角45°)求交来建立的（参见教学光盘中的实例文件“Ex_nut.prt”）。图5-2求交生成六角螺母目标体是实体不能与片体进行求交操作；片体与片体进行求交操作时，必须保证两片体有重合的片体区域，如果片体相交只形成交线，不能完成相交操作。第二节模具普通型腔设计本节所谓的普通型腔是指一般的体积成型中，零件呈外凸形状。如前所述，模具型腔设计是在零件实体建模的基础上进行的。普通型腔设计的一

7、般方法为：①建立零件三维CAD模型；②建立模块模型；③调入零件模型并准确定位；④将模块作为目标体，零件作为工具体，两者进行布尔差运算得到型腔。下面以轴类零件为例具体说明设计步骤。某阶梯轴零件的工程图如图5-3所示。图5-3某轴类零件工程图在UGNX中建立模具型腔的方法和步骤如下：(1)建立轴类零件UGNX三维实体模型。新建阶梯轴部件文件“Ex_Shaft.prt”。主模型采用圆柱特征操作，沿X方向建立第一段特征造型。点击【插入】→【成形特征】→【圆柱体】或者使用图标菜单，系统出现“圆柱体”对话框，选择“直径，高度”

8、，参数为直径50mm，高度30mm。然后采用UG圆台特征操作逐个生成各段圆轴。选择【插入】→【成形特征】→【圆台】，各段参数如下：第二段：直径90mm，高度60mm；第三段：直径70mm，高度50mm；第四段：直径130mm，高度90mm；第五段：直径90mm，高度50mm；第六段：直径50mm，高度20mm。每个圆台的定位都采用“点到点”，并选取弧的位置为