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1、智能化模具设计系统MOLDWIZARD（上） (PD.NO.3)作者：陈冠勋美商优擎台湾分公司当消费性电子进入高度成熟期后，外形的设计便成了重要的竞争条件之一，而行动电话手机的流行风潮尤为明显。因此我们可以看到手机外观的一路演变，由最早可以拿来当自卫工具的 Motorola 黑金刚手机，到今天 Nokia 、 Ericsson 、 Panasonic 各种超薄、超炫、超迷人的一款款机种。美商优擎系统特别提供该公司在模具设计上的实务经验，分上、下两期刊登，以协助国内业者开发可媲美国际原厂的手机造型。迈入二十一世纪的国际竞争市场，模具工业已朝向越来越严苛的高品质、高效率及低成本为目标， 美商优擎系
2、统新一代的WAVE 导向的 MoldWizard ，整合模具专家的经验，供实务的设计流程，参数式图形建构，使模具设计经验较少的工程师也能在循序渐进的导览设计之下，快速地完成模具的设计，有效提升原本费时复杂的工时十倍速以上，大提幅缩短制程周期，有效提升产能和效率。并且直接以3D 产品传递资料，弹性灵活的机构设计，使设计模具工作具有更多弹性空间。在图一看到的工具列， 是 MoldWizard 的工具列， 下列的范例当中， 将带领读者逐步的学习 MoldWizard 功能及亲切的接口， 本范例是以 UG V17 和 MoldWizard V3.0 为系统架构及 Windows NT4.0 操作系统，
3、来完成手机上盖的塑料模具设计，让读者体验快速建构塑料模具的成就感。 图一： MoldWizard工具列 加载档案：加载手机上盖件模型，开始进入塑料模具设计工作。在模具项目设计中 （参见图二），使用者可先设定公制或英制单位， 再设定项目的名称及路径，往后所设计的零件皆会储存到这个目录当中，方便工程师找寻档案。不过当你选择的是一个已存在的项目名称 （参见图三），MoldWizard 将会出现一个窗口 （参见图四），询问你是要覆盖这个项目、加载这个项目或是改变这个项目名称。在本例中，使用公制单位，项目路径设定在 E 磁盘驱动器，项目名称为 mphone_new ，为系统内定之名称，当然也可以由使用者
4、自订。在 MoldWizard 模板档案中，有公、英制两个版本。 图二：设定公制或英制单位 图三 图四 使用者可以在：“moldwizarddirectory pre”_partenglish 或 “moldwizarddirectorypre”_partmetric 中修改。模具坐标： 采用工作坐标的平面，即是XY 平面。UG 是采用工作坐标系统WCS ，以 +Z 方向为顶出方向， 模具组立的分模面就是位在Z=0WCS（ Work Coordinate System），此坐标系统是UG 提供给使用者的坐标系统。在绘图区中，使用者可以任意移动，旋转其工作坐标。先决定适用于该模具的坐标之后，再选
5、择模具坐标来定义模具坐标系（参见图五）。 图五 设定缩水率：设定产品的缩水率，可设定为均等、轴向及不均等三种方式。从模具中取出之成形品，其温度常高于常温，须经过数小时或数十个小时才能冷却至常温，所以成品尺寸会随因冷却而收缩，高温时的尺寸与常温的尺寸差为收缩率，收缩率以1/1000 为单位，或以百分率（% ）表示。模具尺寸都需要加上收缩率的尺寸，才能使成形品达到所要求之尺寸。收缩率的大小会因材料的性质或者填充料或强化材等配合而改变。本例中手机上盖所使用的材质为ABS ，缩水率在0.30.8 范围之间。且要以等比例放大，因此选择第一个均等缩水率，设定缩水率为1.005，等比率缩放（参见图六）。当你
6、执行此步骤时，系统会变更彩现的颜色或线架构的颜色，来表示区别（参见图七），当然也可以用内定的分析系统来检验缩水率。至于轴向和不均等缩水率设定，请参考 UG/ Modeling中的功能说明。 图六 图七 设定模仁：会自动测量产品尺寸，并建立一个适当大小公、母模的模仁，也可以依设计者自订模仁的尺寸（参见图八） 。 图八 在模块自动产生步骤中，使用者可在模块参数尺寸窗口中修改标准件的参数，设定成非标准件尺寸。模块可以用之前的草绘延伸功能当作分模件，可以简易的产生和母模零件关联性。 使用者可以使用系统内的标准模仁。 在标准件的资料中， 选择出适当的模仁 （参见图九）。 图九 在此步骤中，使用系统内定参
7、数，建构出一个标准的模仁，嵌入的位置会在手机的模具坐标，如果使用者在前一步骤没有设定模具坐标，系统将会自动加载到手机产品的中心位置（参见图十） 。 图十 配置模穴：增加模穴、移除或重新放置模仁到模具组立的结构中。系统内有矩形、 圆形平均配置方式，如果是单一模穴，系统自动将模穴定位在模仁中央，但是在多模穴的时候，就要使用平衡功能，使模穴配置平衡（参见图十一）。 图十一 在此步骤中， 选择矩形一模两穴， 在 Start Layout 选择配置的方向时， 画面上会出现一个大十字箭头的坐标 （参见图十二） ，将鼠标光标点选在左边方向， 左边将会出现另一个模穴（左右相反，前后相反的模穴，原本的模穴将会变
8、淡彩）（参见图十三） ，然后选取Auto Center （参见图十四） ，系统将直接把模具坐标设定在两个模穴的中心。如果要设变为单一模穴，可以用 Remove 移除刚刚建构的模穴。 图十二 图十三 三十九）。（待续） 图十四 拆公母模：提供手动和自动的拆模功能，由分模线搜寻，建构分模面到完成公母模。为使成型品能自模具中取出，则模具必须要分模，使模具分成固定侧和可动侧两个部分。此分界面称之为分模面，材料在射出压力的作用之下，迫使成型空间的空气从分模面溢出，使产品产生残留痕迹，这一条明显的痕迹边称为分模线。分模线有排气及分模的功能，不过因为模具精度及成型条件的要求，分模线未必是一直线，有时为复杂的
9、曲线或曲面，为选择分模线的考虑重点。在 MoldWizard 功能中，你可以选择自动分模步骤， 或者像前述的复杂曲面需要使用者自行定义，或使用 MoldWizard 中的 Tool 工具来建构复杂的分模线。在这一个步骤中， 选择自动分模功能，请将 Auto Process（参见图十五） 这一个选项选取。在选择分模线（Parting Lines ）这一项功能后，将会进入另一个对话框，接着选取搜寻分模线（ Search Parting Lines ），Apply 之后（参见图十六） ，手机会变成高彩显示，并出现脱模的方向（参见图十七） ，在选取自动路径（ AutoPatch ）这功能（参见图十八）
10、 ，系统将自动找出分模线（参见图十九），然后选择靠近公模的面来分模（参见图二十），系统将会把靠破的部位自动补面起来（参见图二十一， 图二十二）。再选择自动转换对象 （ Autotransition Objects ）的曲面（参见图二十三） ，在分离面上选择扩大面（Enlarged Surface）（参见图二十四） ，在第一个端点选择负 X 方向（以坐标系来判断延伸出的面），在第二个端点选择负 X 方向。在 U 方向放大约百分之 50，在 V 方向放大约百分之150，（此数值只要使曲面大于模仁就可以），选择点的位置以决定曲面要保留的部分，选择OK （参见图二十五），系统将自动建构出分模面（参见图
11、二十六，二十七）。在然后将分模面给缝补起来（ Sew Surfaces）（参见图二十八） ，将会出现缝补好的面（参见图二十九），选取 OK（参见图三十） ，将会出现公，母模的资料（图三十一） ，会分析出公、母模各有多少个面及其它资料。建立母模的模具（Create Cavity ）（参见图三十二，三十三） ，选取OK ，将自动建立一个母模的模具（参见图三十四） ，如果对于系统建构的方向不对，你可以选取另一个方向（ Reverse Normal ）建构（参见图三十五） ，之后再建立公模的模具，完成这一个步骤（参见图三十六 图十五 图十六 图十七 图十八 图十九 图二十 图二十一 图二十二 图二十三 图二十四 图二十五 图二十六 图二十七 图二十八 图二十九 图三十 图三十一 图三十二 图三十三 图三十四 图三十五 图三十六 图三十七 图三十八 图三十九