模具设计与制造实训
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(4) 模具分型面上的型腔排列、导柱、顶杆、回程杆及螺钉的分布，一般均与模具垂直平分中心线 对称，因此装配图可采用简化画法，仅绘制第一象限中一角，并且在主视图中将主要的模具结构 （如导柱导套、复位杆、固定螺钉等）剖开。
(5) 对于较复杂的模具，如模具结构不能完全用主视图和俯视图表达，则需要绘制左视图。 (6) 制品图一般放在装配图的右下角，制品视图方位均与装配图的方位一致，对于形状较复杂的制品，可以只绘 制制品的等轴测图，并在制品下面标注制品材料。
(5)修改调整：修改图纸的大小、视图比例和尺寸等。
(6)输出工程图：将工程图输出到指定设备。
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UG工程图可以直接利用三维模型转换得到二维平面图，因此比AutoCAD绘图更加 方便和快捷。其中，三维模型是所有下游应用的基础模型，称之为主模型。制图中产 生的各种视图、标注等称之为制图对象，制图对象的总体构成制图文件的主要内容。 生成制图模型的方法有以下两种： (1) 主模型法。其特点是绘图文件与主模型文件是分开的，绘图文件仅引用主模型 。由于模型分别存储在不同的文件中，因此每个文件的存储容量很小，而且模型 的修改权限容易分别控制。虽然主模型文件和制图文件分别保存，但系统自动保 证两文件的关联性。
3)表面粗糙度Ra小于1.25μm。
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（2） 电极的材料和结构形式 实际使用中选择损耗小，加工过程稳定、生产率高、机械加工性能好和价格低廉的材 料作为电极。电火花加工常用的电极材料有紫铜、黄铜、石墨、铸铁和钢等。 紫铜电极在电火花加工过程中稳定，生产率高、损耗小，但其韧性大，机械加工 性能差，磨削加工困难，来源少，价格较贵。紫铜电极一般用于中小型的电极， 尤其是截面形状小而复杂或带有尖角的电极。 黄铜电极在电火花加工过程中稳定，生产率高，但损耗比紫铜大。黄铜较紫铜的机械 加工性能好，价格较低，来源较多，因此在模具电火花生产中使用较多。 石墨也是模具电火花加工常用的电极材料。石墨价格低、易于加工和修整，但缺 点是使用加工中心加工时，因为切削产生的石墨粉末具有导电性，对机床的危害 性较大，一般不能用普通加工中心加工，必须选用专用的加工石墨用机床，设备 投资大。
一、模具装配图和电极设计
目前模具行业通用的加工方法有车、钳、磨、数控铣、电火花和线切割等。模具制造 中电火花加工占有重要地位，快速准确地进行电极设计能缩短模具制造周期。模具制 造周期中钳工占了很大比例，不可能做到脱离图纸完全依赖于三维数模，必须进行模 具工程图的绘制。 1. 模具装配图的基本内容 目前模具行业尚未有一个针对模具制图的国家标准，塑料模具的零件图的画法与规定 与其他制造领域的机械制图基本一致，本节重点讲述模具装配图的基本知识。塑料模 具装配图是模具制造和试模最重要的图纸，结合模具行业的特点以及生产经验，塑料 模具装配图一般包括以下主要内容： (1)塑料模具装配图首先要按照机械制图国家标准，即GB/T14689~14691-1993、
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5. UG与AutoCAD的转换 UG工程图是基于欧洲标准的，与国标有一定差别，目前国内大多数模具用户还是借助 于AutoCAD进行出图。需将图纸转换为AutoCAD的数据格式。
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转换方法的输出模式有制图模式和建模模式两种。在制图模式下，AutoCAD模型下面显示 的是所转图线在各个视图的投影线（图a），AutoCAD布局里面显示的是UG工程图做好的布局图 （图b），用户可以在AutoCAD布局里面继续修改图纸。在建模模式下，可以将UG所作的工程图直接 转到AutoCAD的模型里，用户可直接在AutoCAD的模型里修改图纸，这符合目前国内大多数
小值，粗加工时取大值。 模具电火花加工中，电极工作部分（电极头）的尺寸为模具实际加工面尺寸均匀偏置火花间隙值
，电极头的高度应大于成型位置的最大几何高度，一般偏大5mm~10mm。电极头的高度加大 有利于组织电火花加工：如果一个模具有多个相同的需火花加工部位，可以使用同一个电 极对这些部位分别进行电火花加工，电极磨损后在原电极的基础上重新铣削一个高度值即 可重复利用；如何一个模具的需火花加工部位的加工量较大，可以使用同一个电极对该部 位分别进行电火花粗加工和精加工，两个工序使用同一个电极，两工序之间重新铣削电极 。电极还要留出用于装夹电极的电极脚高度，对于中小型电极，其装夹高度通常为
•设置。用于设置视图样式，例如可以 隐藏部件模型的一些零部件，使其不显 示在基本视图里。
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（3）添加投影视图 投影视图是根据父视图的位置在制图区内沿任 意角度投影视图。投影视图的对话框如图所示 ，其主要选项如下：
•父视图。该选项用于在绘图工作区或视图列 表框中选择视图作为父视图。根据需要，和 可修改相关参数（如改变视图间距和更改视 图名称等）。
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(3) 电极尺寸 在电火花加工时，工件与电极之间发生火花放电要保持一定的距离，称之为放电间隙（也 称火花间隙或电蚀间隙）。由于放电间隙的存在，加工出来的工件型孔尺寸与电极相比， 周围要均匀地大一个间隙值。放电间隙与电火花设备、工艺参数以及电极材料有关，在模 具生产中，对于中小型石墨电极，放电间隙一般为0.1mm~0.35mm，电火花用于精加工时取
AutoCAD用户的作图习惯。
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三、模具设计实例 1. 数码相机盖模具工程图
本节进行数码相机盖模具的工程图设计。根据数码相机盖模具的三维模型，利用UG的工程图创 建模具的装配图纸，并将图纸转换为AutoCAD的图形格式。 装配图是在模具三维模型创建完毕后进行的，在UG工程图模块里完成的。模具装配图包含 多个零部件，可以利用UG的相关功能自动生成模具装配图的零部件明细表。数码相机盖模具 装配图包含主视图、俯视图和左视图。
用户新建图纸页时，可以选择新建图纸的大小、比例、单位和投 影，如图所示。其中，投影选项用于设置视图的投影方式，系统 提供两种投影方式，第一象限角投影和第三象限角投影，第一象 限角投影是中国、俄罗斯等国家采用的制图标准，第三象限角投 影是日本、美国等国家采用的制图标准。
每一个UG文件可以设置多张图纸，【打开图纸页】命令用于
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电极的结构形式应根据型孔的大小与复杂程度、电极的加工工艺性等来确定。常用的电极结构有 下列几种结构形式：
1) 整体式电极。所谓整体式电极就是用一整块电极材料加工出的完整电极。这是最常用的 结构形式。对于型孔面积较大的电极，可在其上开一些孔，以减轻重量。减轻孔不能开通 孔，通孔会影响工作液的强迫循环，其开口应向上，不能向下，否则，在电火花加工时减 轻孔内易聚集气体而发生爆炸，即所谓“放炮”。 2)多电极（或称组合电极）。在模具加工中常遇到需要在同一型腔上加工几个型孔的 情况，对于这种情况，可采用分别加工法，也可采用多电极加工，即把多个电极装夹 在一起，一次完成各型孔的加工。多电极加工，生产率高，各型孔间的位置精度也较 为准确，但对电极的定位有较高的要求。 3)镶拼式电极。有些电极做成整体时，机械加工困难，因此将它分成几块，加工后再 镶拼成整体。这样可以保证电极的制造精度，得到尖锐的凹角，而且节省材料。
(2) 非主模型法。制图文件和主模型文件存储在同一文件中，通过层的不同将设计模型和制 图对象分开，适用于简单零件生产的制图文件。其特点是操作方便，但每次打开文件都需 要打开主模型文件和制图文件，占用的内存大，不便于管理。
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2. 图纸基本命令
(1) 新建/打开图纸页
打开已有的图纸。
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（2） 添加基本视图
基本视图的对话框如图所示，其主要选 项如下：
•部件。可以选择创建图纸的部件模型。
•视图原点。确定基本视图的原点。
•模型视图。可以通过选择下拉菜单所包 含的视图来定义基本视图的投影方向， 也可以通过定向视图工具来定义基本视 图的投影方向。
若需要在模具装配图中自动生 成零部件明细表，必须先创建 物料清单。生成物料清单后 ，系统自动在默认图纸名称 为SH1的图纸上生成与物料清 单对应的明细表。
5mm~20mm。
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二、Mold Wizard模具工程图和电极设计
1. UG工程图的创建步骤 利用Mold Wizard创建的模具零部件，可以引用到Drafting（工程图）里，建立完整的工程图
。UG的工程图并不是单纯的二维图，它与对应的三维模型之间具有密切的相关性 ，通过更新，可以使三维模型的改动即时反映到工程图里。 UG工程图的设计步骤如下： (1)确定图纸：图纸大小、模型、图纸比例、单位和投影角。 (2)图纸参数预设置：设置常用的参数值。 (3)视图布局：确定主视图，然后投影得到其他视图（如正交视图、剖视图和局部视图 等）。 (4)标注：标注尺寸、形位公差、粗糙度、中心线、文本注释和图框等。
[1]单击【标准】/【打开】，打开“\Example\10\xm\camera_top_010.prt”，并在绘 图区显示所有模具零部件。
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[2]在【注塑模向导】工具条中 单击【物料清单】，系统自动
创建模具的物料清单，如图示。 物料清单中列出了零件的名称、 规格、数量、材料、生产厂商等 信息，这些信息用于生成工程图 纸中的明细表。
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2. 电极设计概述
对于具有复杂的型芯和型腔外形的注塑模具，某些区域很难用普通的切削加工方法加工，对于 这些区域，可以采用电火花进行放电加工。电火花加工与机械加工之间有本质的不同，它是直 接利用电能、热能对金属进行加工的一种工艺。电火花加工的原理是基于工件与电极之间脉冲 放电时的电腐蚀现象。
注塑模具的电火花加工，模具型孔的加工精度与电极的精度有着密切的关系。 为了保证电极的精度，在设计电极时，需要选择合理的电极材料，设计合理的 电极几何尺寸，同时还应考虑电极加工工艺性等问题。
（1）电极的技术要求
为了保证电极的设计与制造质量，必须对电极提出以下技术要求：
1)尺寸精度不低于IT7级。
2)各表面的平行度在100mm长度上不大项规范要求。
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图10-1为典型注射模装配图，由图可知：
(1) 这是一个“二开式”结构模具，两个分型面，分别用“I—I”和“Ⅱ—Ⅱ”罗马字母表示，也可用
PL1和PL2表示。
(2) 主视图一般按图示视角放置。主视图的尺寸标注内容包括：总高度H、各板高度；零件之间的配 合公差（图10-1以动模型芯与推件板、动模板的配合为例，此外还需标注导柱导套等零件之 间配合公差）。这有利于拆绘零件图以及开下料尺寸单。 (3) 俯视图绘制由I—I分型面处分开的动模俯视图。在此视图中应标注分型面的界限尺寸b×L，该尺寸 与A、B、C的三个厚度尺寸是挑选标准模架的重要依据。
•铰链线。选择父视图后，铰链线自动激活。利 用矢量选项，可以在父视图中定义视图的铰链 线（铰链线是与投影方向垂直的线）。
•视图原点。确定投影视图的原点
•移动视图。用于移动添加视图的位置。
•设置。用于设置视图样式。
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（4）剖视图 图纸工具条里的剖视图是指全剖视图，其他剖视图（半剖视图、旋转剖视图等 ）的选项与剖视图相似。剖视图对话框如图，其主要选项如下： •父。该选项用于在绘图工作区或视图列表框中选择视图作为剖视图的父视图。只有先选 择父视图，其他功能选择才能被激活。 •铰链线。可以在父视图中定义剖视图的铰链线（铰链线是与投影方向垂直的线）。 •剖切线。用于定义剖切线。剖切线可以是一条直线，也可以是多段折线。 •设置。用于设置端面线形式等参数。
(5) 对于较复杂的模具，如模具结构不能完全用主视图和俯视图表达，则需要绘制左视图。 (6) 制品图一般放在装配图的右下角，制品视图方位均与装配图的方位一致，对于形状较复杂的制品，可以只绘 制制品的等轴测图，并在制品下面标注制品材料。
(5)修改调整：修改图纸的大小、视图比例和尺寸等。
(6)输出工程图：将工程图输出到指定设备。
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UG工程图可以直接利用三维模型转换得到二维平面图，因此比AutoCAD绘图更加 方便和快捷。其中，三维模型是所有下游应用的基础模型，称之为主模型。制图中产 生的各种视图、标注等称之为制图对象，制图对象的总体构成制图文件的主要内容。 生成制图模型的方法有以下两种： (1) 主模型法。其特点是绘图文件与主模型文件是分开的，绘图文件仅引用主模型 。由于模型分别存储在不同的文件中，因此每个文件的存储容量很小，而且模型 的修改权限容易分别控制。虽然主模型文件和制图文件分别保存，但系统自动保 证两文件的关联性。
3)表面粗糙度Ra小于1.25μm。
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（2） 电极的材料和结构形式 实际使用中选择损耗小，加工过程稳定、生产率高、机械加工性能好和价格低廉的材 料作为电极。电火花加工常用的电极材料有紫铜、黄铜、石墨、铸铁和钢等。 紫铜电极在电火花加工过程中稳定，生产率高、损耗小，但其韧性大，机械加工 性能差，磨削加工困难，来源少，价格较贵。紫铜电极一般用于中小型的电极， 尤其是截面形状小而复杂或带有尖角的电极。 黄铜电极在电火花加工过程中稳定，生产率高，但损耗比紫铜大。黄铜较紫铜的机械 加工性能好，价格较低，来源较多，因此在模具电火花生产中使用较多。 石墨也是模具电火花加工常用的电极材料。石墨价格低、易于加工和修整，但缺 点是使用加工中心加工时，因为切削产生的石墨粉末具有导电性，对机床的危害 性较大，一般不能用普通加工中心加工，必须选用专用的加工石墨用机床，设备 投资大。
一、模具装配图和电极设计
目前模具行业通用的加工方法有车、钳、磨、数控铣、电火花和线切割等。模具制造 中电火花加工占有重要地位，快速准确地进行电极设计能缩短模具制造周期。模具制 造周期中钳工占了很大比例，不可能做到脱离图纸完全依赖于三维数模，必须进行模 具工程图的绘制。 1. 模具装配图的基本内容 目前模具行业尚未有一个针对模具制图的国家标准，塑料模具的零件图的画法与规定 与其他制造领域的机械制图基本一致，本节重点讲述模具装配图的基本知识。塑料模 具装配图是模具制造和试模最重要的图纸，结合模具行业的特点以及生产经验，塑料 模具装配图一般包括以下主要内容： (1)塑料模具装配图首先要按照机械制图国家标准，即GB/T14689~14691-1993、
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5. UG与AutoCAD的转换 UG工程图是基于欧洲标准的，与国标有一定差别，目前国内大多数模具用户还是借助 于AutoCAD进行出图。需将图纸转换为AutoCAD的数据格式。
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转换方法的输出模式有制图模式和建模模式两种。在制图模式下，AutoCAD模型下面显示 的是所转图线在各个视图的投影线（图a），AutoCAD布局里面显示的是UG工程图做好的布局图 （图b），用户可以在AutoCAD布局里面继续修改图纸。在建模模式下，可以将UG所作的工程图直接 转到AutoCAD的模型里，用户可直接在AutoCAD的模型里修改图纸，这符合目前国内大多数
小值，粗加工时取大值。 模具电火花加工中，电极工作部分（电极头）的尺寸为模具实际加工面尺寸均匀偏置火花间隙值
，电极头的高度应大于成型位置的最大几何高度，一般偏大5mm~10mm。电极头的高度加大 有利于组织电火花加工：如果一个模具有多个相同的需火花加工部位，可以使用同一个电 极对这些部位分别进行电火花加工，电极磨损后在原电极的基础上重新铣削一个高度值即 可重复利用；如何一个模具的需火花加工部位的加工量较大，可以使用同一个电极对该部 位分别进行电火花粗加工和精加工，两个工序使用同一个电极，两工序之间重新铣削电极 。电极还要留出用于装夹电极的电极脚高度，对于中小型电极，其装夹高度通常为
•设置。用于设置视图样式，例如可以 隐藏部件模型的一些零部件，使其不显 示在基本视图里。
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（3）添加投影视图 投影视图是根据父视图的位置在制图区内沿任 意角度投影视图。投影视图的对话框如图所示 ，其主要选项如下：
•父视图。该选项用于在绘图工作区或视图列 表框中选择视图作为父视图。根据需要，和 可修改相关参数（如改变视图间距和更改视 图名称等）。
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(3) 电极尺寸 在电火花加工时，工件与电极之间发生火花放电要保持一定的距离，称之为放电间隙（也 称火花间隙或电蚀间隙）。由于放电间隙的存在，加工出来的工件型孔尺寸与电极相比， 周围要均匀地大一个间隙值。放电间隙与电火花设备、工艺参数以及电极材料有关，在模 具生产中，对于中小型石墨电极，放电间隙一般为0.1mm~0.35mm，电火花用于精加工时取
AutoCAD用户的作图习惯。
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三、模具设计实例 1. 数码相机盖模具工程图
本节进行数码相机盖模具的工程图设计。根据数码相机盖模具的三维模型，利用UG的工程图创 建模具的装配图纸，并将图纸转换为AutoCAD的图形格式。 装配图是在模具三维模型创建完毕后进行的，在UG工程图模块里完成的。模具装配图包含 多个零部件，可以利用UG的相关功能自动生成模具装配图的零部件明细表。数码相机盖模具 装配图包含主视图、俯视图和左视图。
用户新建图纸页时，可以选择新建图纸的大小、比例、单位和投 影，如图所示。其中，投影选项用于设置视图的投影方式，系统 提供两种投影方式，第一象限角投影和第三象限角投影，第一象 限角投影是中国、俄罗斯等国家采用的制图标准，第三象限角投 影是日本、美国等国家采用的制图标准。
每一个UG文件可以设置多张图纸，【打开图纸页】命令用于
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电极的结构形式应根据型孔的大小与复杂程度、电极的加工工艺性等来确定。常用的电极结构有 下列几种结构形式：
1) 整体式电极。所谓整体式电极就是用一整块电极材料加工出的完整电极。这是最常用的 结构形式。对于型孔面积较大的电极，可在其上开一些孔，以减轻重量。减轻孔不能开通 孔，通孔会影响工作液的强迫循环，其开口应向上，不能向下，否则，在电火花加工时减 轻孔内易聚集气体而发生爆炸，即所谓“放炮”。 2)多电极（或称组合电极）。在模具加工中常遇到需要在同一型腔上加工几个型孔的 情况，对于这种情况，可采用分别加工法，也可采用多电极加工，即把多个电极装夹 在一起，一次完成各型孔的加工。多电极加工，生产率高，各型孔间的位置精度也较 为准确，但对电极的定位有较高的要求。 3)镶拼式电极。有些电极做成整体时，机械加工困难，因此将它分成几块，加工后再 镶拼成整体。这样可以保证电极的制造精度，得到尖锐的凹角，而且节省材料。
(2) 非主模型法。制图文件和主模型文件存储在同一文件中，通过层的不同将设计模型和制 图对象分开，适用于简单零件生产的制图文件。其特点是操作方便，但每次打开文件都需 要打开主模型文件和制图文件，占用的内存大，不便于管理。
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2. 图纸基本命令
(1) 新建/打开图纸页
打开已有的图纸。
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（2） 添加基本视图
基本视图的对话框如图所示，其主要选 项如下：
•部件。可以选择创建图纸的部件模型。
•视图原点。确定基本视图的原点。
•模型视图。可以通过选择下拉菜单所包 含的视图来定义基本视图的投影方向， 也可以通过定向视图工具来定义基本视 图的投影方向。
若需要在模具装配图中自动生 成零部件明细表，必须先创建 物料清单。生成物料清单后 ，系统自动在默认图纸名称 为SH1的图纸上生成与物料清 单对应的明细表。
5mm~20mm。
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二、Mold Wizard模具工程图和电极设计
1. UG工程图的创建步骤 利用Mold Wizard创建的模具零部件，可以引用到Drafting（工程图）里，建立完整的工程图
。UG的工程图并不是单纯的二维图，它与对应的三维模型之间具有密切的相关性 ，通过更新，可以使三维模型的改动即时反映到工程图里。 UG工程图的设计步骤如下： (1)确定图纸：图纸大小、模型、图纸比例、单位和投影角。 (2)图纸参数预设置：设置常用的参数值。 (3)视图布局：确定主视图，然后投影得到其他视图（如正交视图、剖视图和局部视图 等）。 (4)标注：标注尺寸、形位公差、粗糙度、中心线、文本注释和图框等。
[1]单击【标准】/【打开】，打开“\Example\10\xm\camera_top_010.prt”，并在绘 图区显示所有模具零部件。
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[2]在【注塑模向导】工具条中 单击【物料清单】，系统自动
创建模具的物料清单，如图示。 物料清单中列出了零件的名称、 规格、数量、材料、生产厂商等 信息，这些信息用于生成工程图 纸中的明细表。
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2. 电极设计概述
对于具有复杂的型芯和型腔外形的注塑模具，某些区域很难用普通的切削加工方法加工，对于 这些区域，可以采用电火花进行放电加工。电火花加工与机械加工之间有本质的不同，它是直 接利用电能、热能对金属进行加工的一种工艺。电火花加工的原理是基于工件与电极之间脉冲 放电时的电腐蚀现象。
注塑模具的电火花加工，模具型孔的加工精度与电极的精度有着密切的关系。 为了保证电极的精度，在设计电极时，需要选择合理的电极材料，设计合理的 电极几何尺寸，同时还应考虑电极加工工艺性等问题。
（1）电极的技术要求
为了保证电极的设计与制造质量，必须对电极提出以下技术要求：
1)尺寸精度不低于IT7级。
2)各表面的平行度在100mm长度上不大项规范要求。
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图10-1为典型注射模装配图，由图可知：
(1) 这是一个“二开式”结构模具，两个分型面，分别用“I—I”和“Ⅱ—Ⅱ”罗马字母表示，也可用
PL1和PL2表示。
(2) 主视图一般按图示视角放置。主视图的尺寸标注内容包括：总高度H、各板高度；零件之间的配 合公差（图10-1以动模型芯与推件板、动模板的配合为例，此外还需标注导柱导套等零件之 间配合公差）。这有利于拆绘零件图以及开下料尺寸单。 (3) 俯视图绘制由I—I分型面处分开的动模俯视图。在此视图中应标注分型面的界限尺寸b×L，该尺寸 与A、B、C的三个厚度尺寸是挑选标准模架的重要依据。
•铰链线。选择父视图后，铰链线自动激活。利 用矢量选项，可以在父视图中定义视图的铰链 线（铰链线是与投影方向垂直的线）。
•视图原点。确定投影视图的原点
•移动视图。用于移动添加视图的位置。
•设置。用于设置视图样式。
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（4）剖视图 图纸工具条里的剖视图是指全剖视图，其他剖视图（半剖视图、旋转剖视图等 ）的选项与剖视图相似。剖视图对话框如图，其主要选项如下： •父。该选项用于在绘图工作区或视图列表框中选择视图作为剖视图的父视图。只有先选 择父视图，其他功能选择才能被激活。 •铰链线。可以在父视图中定义剖视图的铰链线（铰链线是与投影方向垂直的线）。 •剖切线。用于定义剖切线。剖切线可以是一条直线，也可以是多段折线。 •设置。用于设置端面线形式等参数。