|
关键词：UG NX2 两板机前模板 结构设计和分析
摘要：注塑机中的三大模板设计向来都是一个颇为棘手的问题。本文以目前新兴的两板式注塑机的前模板作为研究对象，以UG NX2作为设计和结构分析平台；首先综合传统设计经验和思路，建立前模板的参数化模型，并输出三大类UDF以储存设计经验；在运用UDF快速构建新吨位新制品条件下的前模板后，应用Structures模块进行结构分析；同时运用分析模型与主模型的相关性，调整UDF的关键参数后可以做快速分析对比，从而获得最佳结构；最后，将典型的调整结果输出为新的UDF，实现UDF的闭环式构建。由此，在缩短前模板设计周期的同时，实现了我公司“省材节能”的方针。
塑料注射成型机（简称注塑机）主关件中的三大模板(前模板、动模板、后模板)是耗用钢材最多的部位。一块模板的重量轻则几吨，重则几十吨，而它承受着几十吨乃至几千吨的压力。因此模板的设计向来都是一个颇为棘手的问题。传统设计中，偏于安全性方面的考虑，设计比较保守，结构粗笨，耗材巨大。设计中直觉与经验占有极大的比重，缺乏数字化的判断标准。
本文以目前新兴的两板式注塑机（简称两板机）的前模板作为分析对象，以UG NX2作为设计和结构分析平台；通过设计参数化、自定义特征（UDF）、Structures结构分析三者的有机结合，实现了一套快速设计最佳结构模板的方案，可供普通设计员引用。
1 两板机前模板UDF的制作
1.1 UDF的确立
综合了模板的经典设计理论[1]、老设计员的设计经验以及其它结构优化软件[2]中获得的设计思路，设计了新型的前模板拓扑结构。根据结构特征，将前模板分成三种复合特征，制作成三类UDF：TP_Fp_base、 TP_Fp_rib、 TP_Fp_back，如下图1、2、3所示；
图1 TP_Fp_base
图2 TP_Fp_rib01
图3 TP_Fp_back
TP_Fp_base的结构形式在任何两板式注塑机上都是不变的，只有尺寸大小的变化；而随着注塑机吨位和制品特征的变化，TP_Fp_rib的结构形式会有很大的变化，因此定义成三种类型TP_Fp_rib01、 TP_Fp_rib02、 TP_Fp_rib03（本文只描述图2所示第一种）；TP_Fp_back的总体结构形式也不变，随着TP_Fp_rib变化而改变的局部，可以通过参数进行控制。
1.2 UDF各部分的参数化设计
UDF各部分的参数化设计是储存设计经验、设计思想的关键步骤，主要通过编辑Expression完成。这一部分也要完成主关参数的确定与命名，有助于UDF的输出和应用。
图4 部分草绘参数构造示例
图5 部分特征参数构造示例
1.3 UDF的输出和应用
在输出UDF时，注意在定义“Feature”阶段，要将“Allow Feature Explosion”这一项勾上。这有助于应用udf后，可以重新展开其内部特征，并修改其中的参数构造规则。同时如后文2.2所述，对具有典型性的修改重新输出UDF，如是，UDF以闭环式构建的方式实现设计经验的不断储存和完善。
对主关参数的定义和UDF调用方法，形成说明文档供应用时参考。下图6即为应用UDF生成的模型，该模型可以直接用于后续的结构分析；图7为完成整个详细设计后的模型。
图6 应用UDF生成的模型
图7 完成详细设计后的模型
2 两板机前模板结构分析
2.1 前模板的前处理
前模板的有限元分析前处理过程如下：
| 
