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1、UGS的PLM解决方案在注塑模具行业的应用陈 军摘要：UGS公司的NX软件（包括了Mold Wizard、NX CAM）是一具备最优模具制造系统所需全部功能的产品。通过将客户在模具设计、制造中的最佳经验和先进的CAD/CAM技术整合在一起，NX解决方案可以为模具制造商带来极大的产品创新能力并提高其生产力。基于过程驱动的专业向导、知识内置的模型、多种造型方式、灵活的NC加工、开放的体系结构和协同的工程工具是NX所具有的独特的技术，利用此技术，NX可以为模具工业带来更好的质量、更高的生产力以及更快的技术创新。Mold Wizard、NX CAM是UGS公司的产品全生命周期管理解决方案的一部分。关键
2、词：模具设计，模具加工、NX、Mold Wizard、NX CAM在汽车、日用消费品、电子和医疗等领域中，注塑零件已经变得极为重要。由于市场需要更多的创新设计和更高质量的产品，这一挑战正在变得更加剧烈。基于以上原因，模具制造必须比以前更加便宜和快速。为了能够在最短的交货时间内提供具有特色的产品，使得模具设计愈来愈成为产品开发中非常关键的一环。所以无论是产品设计和模具制造商总是在孜孜不倦地探求使用计算机技术的最佳方法，以实现他们产品开发过程的自动化。而注塑模具设计与制造对传统的CAD/CAM来说是一个困难的挑战，功能单一的MCAD产品不再能满足要求。市场需要有一个符合注塑模具行业的流程，并具有自
3、动化特征的计算机辅助设计与制造的软件产品。目前有不少其他的模具开发软件可供模具制造商选择。但就整个中国来说，NX集成了模具工业的最佳流程，是生产效率最高的、销售情况最好的，经过市场检验的模具行业解决方案。UGS的注塑模具解决方案以知识为中心，紧扣注塑模具行业需求的脉搏，通过在集成化、相关性和数字化环境中领先的技术，NX能真正在整个模具开发周期中，为个人和部门显著改善生产力。一、 UGS的注塑模具设计解决方案 NX Mold WizardNX的模具向导（Mold Wizard）是将模具行业专家的知识和自动化以及相关性紧密结合的产物，这是Mold Wizard所具有最显著特点。Mold Wizar
4、d是融合了工业界最佳的实践经验，通过有自动化特点的流程引导用户的模具设计，将型腔设计到专业模架库的调用统一到一个连续过程中，为建立型腔、型芯、滑块、提升装置、电极、标准件和嵌件的提供高级建模工具，提供快速、相关的、三维实体结果。Mold Wizard的设计高效率已得到实践的证实。Mold Wizard通过捕捉模具设计制造过程中的专业知识，提供高水平的生产力，极大地超越了传统的模具设计软件，与传统的模具设计软件相比，速度至少要快2倍以上。而且Mold Wizard还是一个设计流程规范化的软件，可以使用户完全专注于模具设计的环境中，能够引导用户一步一步地完成模具设计的整个流程，不仅可以为专家级的设
5、计师提供设计流程和参数上的参考，甚至初级用户只需要具备很少的设计软件和三维造型的知识就可以完成许多高级的设计工作，比如只需要几个步骤就可以完成分模的工作，依照流程作出符合要求的设计作品。Mold Wizard这个产品从诞生到日趋完善走过了6个年头，技术上的成熟和领先使得它成为市场上模具设计软件的首选。Mold Wizard作为一个非常成功的模具设计软件，是因为它能紧紧联系模具行业面临的三个挑战：(一) 更短的交货时间，能够控制模具开发的周期。每一款模具的设计从草稿设计、定案、初稿设计到模具3D总装图及工程图, 激烈的市场竞争使模具设计都需要在短时间内完成。为企业在市场上占尽优势。1. 模具设计
6、需以人为本，但使用具有流程规范化和自动化的特点Moldwizard决定了工程师设计效率；2. 增强了软件的易用和实用性: 比如在新的分型管理器、完善的电极设计、零件清单(BOM)、自动出图；3. 几乎所有设计模块都采用图形化的设计编辑界面，易于掌握的操作极大地提高了设计师的设计效率；4. Mold Wizard的执行效率非常高。由于Mold Wizard融入了UG/WAVE的关联技术和主模型建模技巧，所有三维结果都是关联的，在数据更新的时候当前版本的处理效率非常高。(二) 日趋复杂的数据。市场竞争使设计同一化的产品在市场上难以生存，强调产品外观设计和功能多样化的今天使得模具设计的日渐复杂。处理
7、复杂模具的分型和电极设计是模具设计类软件的一个难题，谁处理得质量好、速度快谁能在市场上立足。1. Mold Wizard不是单独运行的一个软件，在设计过程中能够调用到NX中其他的所有功能。UGS的完整产品工程为模具开发提供了品质的保证；2. Mold Wizard具有成型工艺性分析的功能，能够在分模之前即能判别产品的设计是否有倒扣和斜度，甚至分析模型的优劣，确保设计的精准度。在模具设计之初就能发现产品设计中可能带来的问题导致企业降低成本、节约时间；3. 更强大、灵活的拆模工具Mold Tool，该功能是Mold Wizard相比其他类似软件的最大优点，使Mold Wizard使用者津津乐道，因
8、为它能真正帮助设计者解决问题，能够处理难以处理的复杂分型面。因为拆模是模具设计最困难、最费时的一步；4. NX是Direct Modeling eXtensions后参数化的独创者，这种直接建模（DMX）技术在处理无参的外来模型的能力独一无二，对外部引用数据的修改性，可操作性非常好。模具设计是产品设计的后端，市场规则使模具设计厂商往往得到的是产品的模型而得不到参数树是现实情况，模具设计时没有DMX技术往往一筹莫展；5. 使用DMX技术的崭新的电极设计模块功能尤为灵活强大。(三) 频繁的更改。面对市场的要求，必须对客户产品设计变更的快速响应。客户对产品的即使是一点点简单的改动对模具设计来说有可能
9、意味着很大的工作量，在过去这个过程须花费很多的时间和人力，但在Mold Wizard下这一切将变得简单。1. 模具设计软件应该能够互换新旧产品模型。Mold Wizard提供了模型比较、模型交换这一非常实用的工具，使设计过程在模型变更时不需推翻重来，使快速响应设计变更成为可能；2. Mold Wizard的不仅具有最全的模架库和标准件库，智能的装配结构，使得模架和标准件能灵活互换。并且模架和标准件还能用户化；3. 在模具设计后期，工程图与3D零件模型采用主模型方式建立关联（Model Associability），方便了后续的工程变更。二、 UGS的注塑模具高速加工解决方案NX CAM为了追求
10、更高的效率和最大的利润，制造厂商不惜巨资用来采购昂贵的资产设备，如现代化的数控机床。这些昂贵的设备经常被用于关键性的，而且有众多相互依存的工作环境中。对这些资产进行利用，其效率的高低很大程度上取决于能否及时获得针对加工任务的最优化的数控刀轨。NX除了采用Mold Wizard来帮助提高模具设计的效率之外，还利用经实践验证的制造技术，从而大幅度地缩短了模具的交货周期。通过其过程化和知识化的加工方法，NX为模具制造业带来了全新的功能和生产力。无论制造任务是要求做模具型面的固定轴轮廓高速加工，还是大量的重复性钻孔操作，或是针对复杂曲面的多轴铣切，NX CAM能够提供满足特别需求的最优化方案。NX C
11、AM是一个知识驱动的加工制造的系统，尽管具有非常复杂和全面的功能，但系统仍然极为简单易用。NX CAM系统可以为用户提供面向过程的解决方案，从而优化生产的速度。NX CAM系统所提供的高速铣、多轴铣、预定义加工模板和过程助手可以帮助企业充分挖掘公司加工设备的潜力。NX CAM系统具有极为广泛的功能，可满足所有的关键制造工业的不同需求，并且其独特的、面向过程的解决方案可以满足模具制造业的特殊需求，其针对模具的高速加工主要包括：(一) 粗加工。高速加工的粗加工所采取的策略是：高切削速度、高进给率和小的层切削量。NX CAM能尽可能地保持刀具负荷的稳定，减少任何切削方向的突然变化，保持最大和稳定的切
12、削速度。1 极丰富刀具运动控制策略，NX CAM在刀具运动控制中可以控制到机床的每一个动作，包括起刀和退刀的圆弧或斜线下刀，层与层之间刀具的多种连接方式。在程式中选用可以避免直线下刀造成刀具刃口损伤甚至断裂，减少频繁的切入切出所造成的冲击。在拐角走刀处，加上等圆角半径连接，光滑切削，大大提高实际的进给速率，避免不连续和突然加速度变化。UG丰富切入切出及连接方式极大限度的满足了高速加工的要求；2 具有独特的区域过滤和自动判断刀具的夹持长度功能，NX CAM可以使用该功能过滤掉一些加工盲区的路径，并且提出警告，系统还能自动判断刀具的夹持长度。避免撞刀、断刀事故发生，这两项功能无疑带来效率的提高和高
13、速加工的安全性；3 残留粗加工（二次开粗）是半精加工前必须的，NX CAM引入了参考刀具功能，能智能快速识别上把刀具所残留的未切削部分（In Process Workpiece），并能根据设置自动清除残留余量，而进行均匀余量的层切加工，并且能够避开刀路中过多的空程移动这一NC加工的忌讳；3高速铣削时，需要避免在铣削时刀完全嵌入而切削受阻乃至断刀。NX CAM针对这样的要求，提出了一个独特加工方案：摆线加工（Trorchoidal），利用刀具沿一滚动的圆的运动来逐次、逐层对零件表面进行高速、高效、小切量的非常流畅的切削，粗加工的效率得到最大限度的提高。(二) 精加工。高速精加工的基本要求是要获得
14、很高的精度、光滑的零件表面质量，轻松实现精细区域的加工。1 NX CAM可沿着曲面上保持非常一致的切削行距，完整的将所有面粗加工时带来的刀痕做一次彻底清除，保证精加工负荷的稳定性；2 型腔中的拐角及狭缝清跟加工。UG CAM中的流线加工（Flow Cut）功能就是专门为以上情况提供的解决方案，能自动分析前一个工序未能加工到的区域，找出待加工零件上满足“双相切条件”的区域，自动决定其加工范围，并可以灵活的采用将刀路分离、删除与融合等各种办法进行刀路计算处理，并自动生成一次或多次走刀的清根程序；3 NX CAM / Nurbs Path Generator样条轨迹生成器允许在UG软件中直接生成基于
15、Nurbs非均匀有理B样条的刀具轨迹，从而允许用一系列曲线运动而不是大量短的直线运动来进行精加工，使得生成的轨迹拥有更高的精度和光洁度，而加工程序量比标准格式减少30%50%，实际加工时间则因为避免了机床控制器的等待，由于每一段NURBS 运动更长，速度调整更少，机床控制器能向前看得更远，加工时间大幅度缩短；4 集成化的材料铣削及机床工具仿真。为了帮助优化刀具轨迹和检查可能发生的错误，用户可以在进行真实加工之前对材料铣削过程和机床工具动作进行数字化的仿真。可以观察机床的动作，避免刀具碰撞并优化机床的运动。这些功能都已集成到了NX CAM系统中；5 NX CAM具有非常丰富的层加工方式和完善的刀
16、路控制参数。(三) CAD对高速加工的影响。CAD对高速加工的质量和稳定性的影响无疑是显著的，而NX是一个CADCAM一体化的软件，有着统一的用户界面与数据结构，紧密的集成使模型具有互操作性和关联性，这就从根本上杜绝了数据交换对精度的影响。使设计改变得到快速反应，因此大大提升了生产效率。通常由一个CAD系统设计，然后转换至另一个CAD系统进行补充设计和加工准备。每次进行数据传输时，都需要将几何形体由一种格式转换至另一种格式，这往往是以精度降低为代价的。有的CAM软件还必须将实体转换成曲面，带来了甚至是面的破损和丢失。精确性和完整性的折衷，这是我们所不期望看到的。三、 结语：UGS的产品全生命周
17、期管理（PLM）解决方案Mold Wizard与NX CAM在市场上已被广大的模具设计工程师所认可，功能无疑是强大、高效的，而以上提到的都是在定位在模具设计制造的单一环境下的单点技术。在过去几年中，尽管市场上出现了许多类似MCAD软件和加工软件，但绝大部分这类系统也都定位于单点的技术，或针对产品的设计、或针对模具设计、或针对模具加工，把精力投入于提高设计者的工作效率，也就是说解决的仅仅是工程师面临的某一方面的问题，并没有将团队和系统整合在一起。在产品全生命周期中的生产力取决于各个阶段都尽可能地发挥效率，这才是对于一个企业来说所要考虑的整体性的关键问题所在。所以某些公司也许需要一个可以满足从概念设计、产品设计、验证、模具设计直到加工的涵盖整个产品工程的解决方案。而UGS提供了这样一个成熟的产品全生命周期管理解决方案，Mold Wizard与NX CAM都仅仅是这个方案中的一部分而已。区域和团队合作性日趋强调的今天，协同设计的需求日渐高涨，使得可以模具开发商在UGS产品全生命周期管理管理环境下的协同设计成为可能，使管理者在同一时间内分发一个项目中的多项工作（详细设计，模具设计，电极设计，NC刀路编程），因此增强了队伍和项目的生产力，压缩了产品上市的时间。它给企业带来战略性的优势，可以帮助客户以最快的速度、最低的成本开发和制造高质量的模具。图片请在下列中挑选模具下列为加工