UG NX 4.0 模具设计 基础与进阶习题答案[零点工作室]

1．UG NX4.0的工作界面主要由哪几部分组成？

UG NX4.0的工作界面主要包括：标题栏、菜单栏、工具条、提示栏、状态栏、工作区和坐标系等七个部分。

2．UG NX4.0的应用模块有哪些？

UG由许多功能模块来组成，主要的四个应用模块为：

基础环境：UG启动后自动运行的第一个模块，是其他应用模块运行的公共平台。 建模模块：用于创建三维模型，是UG中的核心模块。 装配模块：可以很轻松的完成所有零件的装配工作。

制图模块：对系统自动生成的视图进行简单的修改或标注就可以完成工程图的绘制。 另外还包括钣金设计模块、注塑模向导模块、线切割模块、有限元分析模块等专业模块。

第3章

1．塑料的主要成型特性。

塑料的性能主要指塑料在成型工艺过程中所表现出来的成型特性。

（1）塑料的成型收缩

塑料制件的收缩不仅与塑料本身的热胀冷缩性质有关，而且还与模具结构及成型工艺条件等因素有关，故将塑料制件的收缩通称成型收缩。收缩性的大小以收缩率表示，即单位长度塑件收缩量的百分数。

（2）塑料的流动性

塑料的流动是指在成形过程中，塑料熔体在一定的温度和压力作用下填充模腔的能力。 （3）塑料的取向和结晶

取向是由于各向异性导致的塑料在各个方向上收缩不一致的现象。 结晶是塑料中树脂大分子的排列呈三相远程有序的现象，影响结晶的主要因素有塑料类型、添加剂、模具温度、冷却速度。 （4）吸湿性

吸湿性是指塑料对水分的亲疏程度。在成型加工过程中，当塑料的水分含量超过一定的限度时，水分在高温料筒中变为气体，促使塑料高温分解，导致成型缺陷。

（5）热敏性 某些热稳定性差的塑料，在高温下受热时间长、浇口截面过小或剪切作用大时，料温增高就容易发生变色、降解、分解的倾向，塑料的这种特性称为热敏性。

2．述注塑成型工艺的工作原理及成型参数。 注塑成型工艺的工作原理：首先降将松散的粒料或粉状成型物料从注射机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为黏流态熔体；然后柱塞或螺杆压缩并推动塑料熔体向前移动，以很大的流速通过机筒前端的喷嘴，并以很快的速度，注射进入温度较低的闭合模具型腔中；经过一段保压冷却成型时间后，开启模具便可从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制品。

成型参数：

注射成型工艺的核心问题，就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔体，并将塑料熔体注射到型腔中，在控制条件下冷却成型，使塑件达到所要求的质量。注射成型有三大工艺条件，即温度、压力和时间。

（1）温度

注射成型过程需控制的温度主要包括模具温度、料筒温度和喷嘴温度。

A模具温度

模具温度直接影响塑料熔体的充模能力以及塑件的内在性能与外观质量。 B料温

料温指塑化物料的温度和从喷嘴注射出的熔体温度，其中，前者称为塑化温度，后者称为注射温度。分别取决于机筒和喷嘴两部分的温度。

（2）压力

注射成型时需要选择与控制的压力包括注射压力、保压力和背压力 。其中，注射压力与注射速度相辅相成，对塑料熔体的流动和充模具有决定作用。注射压力的大小根据塑料的性能、制件的大小、厚薄和流程长短来确定。在塑料熔体黏度较高、壁薄、流程长等情况下，采用较高的注射压力。

（3）成型时间

成型时间是指完成依次注射成型全过程所需要的时间。

3．模具的基本结构

注射模具由动模和定模两部分组成，动模安装在注射机的移动模板上，定模安装在注射机的固定模板上。根据各部件的作用，注射模具可分为以下几个基本组成部分。 （1）浇注系统

其作用是为塑料熔体提供从注射机喷嘴流向型腔的通道。包括主流道、分流道、浇口、冷料穴、钩料杆等。

（2）成型部件

主要由型腔和型芯组成。型芯形成制品的内表面形状，型腔形成制品的外表面形状。 （3）导向部件

其主要作用是保证各结构组件相互的移动精度。通常由导柱、导套或导滑槽组成。 （4）推出机构

其主要作用是将塑件从模具中脱出，以及将凝料从流道内拉出并卸除。通常由推杆（或推管、推环、推块、推板）、推杆固定板、推板、拉料杆、流道推板组成。

（5）温控系统

为了满足注射工艺对模具温度的要求，需要调温系统对模具的温度进行调节，对模具进行加热或冷却。 （6）排气槽

其作用是将成型过程中的气体充分排除，防止塑件产生气穴等缺陷，常用的办法是在分型面处或容易困气的部位开设排气沟槽。 （7）侧抽芯机构

对带有侧凹、侧凸或侧孔的塑件，成型完成后塑件将无法脱模。 （8）模架

其主要作用是将各结构件组成整体的连接系统。 4．模具设计的基本流程。

模具设计的基本过程可以总结如下： （1）选择成型设备

（2）拟定模具结构方案

分析塑件注塑工艺性→确定成型方案与模具总体结构→选择模具零件材料→设计成型零件→确定型腔数目→确定型腔布局与尺寸→选择分型面→创建浇口和流道→设计冷却系统→设计机械运动机构→设计顶出及导向定位机构→考虑排气系统设计→模具总装等 （3）绘制模具装配草图

（4）绘制装配图 （5）绘制零件图

第4章

1．注塑模向导模块的主要功能有哪些？

注射模向导模块的各功能如下： 项目初始化：用来设置创建模具装配的目录以及相关文件的名称，并载入需要进行模具设计的产品零件。载入零件后，将生成用于存放布局、型腔、型芯等一系列文件。 多腔模设计：在一个模具里生成多个不同的塑料制品的型芯和型腔。

模具坐标：根据产品的形状和设计特征，定义模具坐标系。

收缩率：设定收缩率用于补偿液态塑料凝固为固态塑料而产生的收缩。

工件：模具零件是用一定尺寸的工件加工而成的，此命令可以定义毛坯的形状以及尺寸。 型腔布局：指定零件成本在毛坯中的位置。使用该命令定义一个模具里放置的多个零件产品的位置。

模具工具：提供各种修补工具，用以简化分模的过程，改变型芯型腔的结构，用以修补各种孔、槽以及修剪修补块。

分型：分型是把毛坯分割成型芯型腔的过程，是创建模具的关键步骤之一。

模架：按照实际的要求选择合适的标准模架。注塑模向导模块里，在模架库中选择标准的模架后，可对模架的某些部件的尺寸进行修改，以符合生产产品的需要。

标准件：从标准件库中提取标准件。注塑模向导模块中的标准件包括螺钉、锁块、定位环、导柱等，以及镶块、电极和冷却系统等都有标准件可以选择。

顶杆：在分模时把制品顶出模腔的器件，属于标准件。

滑块和顶料装置：生成滑块。零件上通的侧向凸出或者凹进的特征，一般正常的开模动作不能顺利分离这样的零件成品，所以往往需要创建能够侧向运动的滑块。

镶块：创建镶块。镶块是指由于模具具有较长的形状，或者具有难以加工的位置，为模具的制造增加难度及成本时，一般采用镶块的方法来解决。

浇口：生成浇口。浇口是用于液态塑料进入零件成型区域的入口，它直接影响了液态塑料的流动速度、方向等。

流道：产生流道。流道是液态的塑料流进浇口套而未流到浇口之前的通道，它会不可避免影响塑料进入模腔后的热学和力学性能，从而对成品的质量产生客观的影响。

冷却：生成冷却系统。构建冷却系统用来消除模具因为受热而产生的精度损失和变形，以及缩短制品的生产周期。

电极：生成电极组件。具有复杂特征的型芯型腔，采用一般的方法很难加工，而需要使用电火花等特征加工方法，电极就是为了加工合理的型芯型腔外形轮廓的构件。

模具修剪：把型芯或型腔毛坯上安装标准件的部分修剪去除获得所需的轮廓外形。 型腔设计：在型芯或型腔上需要安装标准件的区域建立空腔并留出间隙。 物料清单：基于模具的装配状态产生的与装配信息相关的模具零件列表。

装配图纸：根据实际的工艺要求创建模具工程图。

浇注过程助手：修改式样和型芯盒的模型和工具特征，以用于创建浇铸和工具设计。 视图管理器：视图管理器为组件提供了可见性控制、颜色编辑、更新控制、打开或关闭文件功能。

2．采用注塑模向导模块进行模具设计的步骤如何？

注塑模向导模块的设计过程遵循了模具设计的一般规律，下图所示为使用注塑模向导模块进行模具设计的流程：

第5章

1．如何定义模具坐标系？

定义模具坐标的过程就是将产品子装配从工作坐标系统转移到模具装配的绝对坐标系统，并以绝对坐标系作为模具坐标系。设定模具坐标系由下面的操作组成：

（1）点击模具坐标系图标。

（2）选择菜单栏【格式】/【WCS】/【方位】命令，使用构造坐标系来定位工作坐标系（WCS），使顶出方向指向Z+轴。 （3）定位工作坐标系，使 X-Y 面位于想要指定的分型面上。

（4）通过【模具坐标】对话框改变WCS在分型面的位置，使之与模架相匹配。 2．定义工件的方式有哪些？

定义工件有多种方式：

（1）在自动生成标准长方体工件.

（2）自定义工件

（3）工件库中的标准工件 3．对比各种型腔布局方式。

注射模向导提供了矩形和圆的两种布局方式。

矩形布局有平衡和线性两种布局方式，平衡布局方式是以中心对称布局，线性布局相对于轴对称布局。

圆的布局中，选择的型腔的参考点会绕绝对坐标系的原点旋转。圆的布局有径向和恒定的两种布局方式，径向布局方式是以参考点为中心，产品零件上每一点都沿中心旋转相同角度，恒定的布局则是产品零件上的中心等于旋转半径的点旋转设定的角度，而产品整体时平移到该旋转点上。

第6章

1．采用模具工具创建修补实体的过程如何？

实体修补体可通过以下过程创建和成型：

（1）用创建箱体工具，创建一个实体补丁块去填充开放区域。

（2）用分割实体工具根据产品形状修剪该补丁块，使其产品轮廓相匹配。

（3）用轮廓分割工具拉伸补丁块所填充的开放区域的边缘或曲面轮廓，然后用此拉伸体修剪补丁块。或者用修剪区域补块工具建立位于产品模型内部的开放区域的封闭面。 （4）用补实体工具创建修补实体的复制件，便于将实体修补块体并到型腔或型芯体中。 2．片体修补工具分别适用于什么情况？

片体修补用于封闭那些产品模具中的开放曲面。可使用表面修补、边缘补片、自动孔补片、现有曲面等片体修补工具为内部开口创建分型面。

第7章

1．基于修剪的分模思想如何？

见表7-1

2．产品的一般分模过程如何？ 基于修剪的分型步骤概述如下： （1）产品模型的准备

（a）产品有正确的位置和拔模方向； （b）确认产品有正确拔模角度和补丁； （c）设计合理的分型线； （d）产品被包含在工件内部。 （2）分型

分型特征被设计为两个阶段：内部分型和外部分型。通常先完成内部分型后再开始外部分型。

（a）内部分型

产品模型的内部需要定义补丁面封闭这些“开口”区域，注塑模向导的模具工具有两种方法，实体和片体方法，都可以用于封闭开口区域。曲面功能也可以用来创建分型面。

（b）外部分型

从外部分型线产生曲面，并延伸到镶件的外面，创建外部分型的过程如下。

     

拔模方向。

创建补片或补块封补开口。 创建分型线。

用过渡段分割分型线。 创建分型面。

缝合所有分型面成为一组分型面。

（3）创建型芯和型腔工件体

利用分型面修剪工件得到型芯块和型腔块

第8章

1．UG共提供了几种模架类型，各种模架类型的适用情况如何？

模架尺寸和配置的要求，模架类型包括标准模架、可互换的模架、通用模架。每一种模架类型都有不同的特性，以适应不同的情况。

(1) 标准模架

标准的模架用于要求使用标准目录模架的情况。在注塑模具向导中，模具长度、宽度、模板的厚度和模具行程等模架参数可以通过后面介绍的【模架管理】对话框来配置和编辑。如果模具设计要求使用非标准的配置，如增加板或重定位组件，选用可互换模架会更合适。

(2) 可互换模架

可互换模架是以标准结构的尺寸为基础的，用于需要用到非标准的设计选项的情况。注塑模具向导提供了60种类型的互换模架板，并可详细配置各个组件和组件系列。如果可互换模架也无法满足需要，可以选择使用通用模架。

(3) 通用模架

通用模架系统用于自定义模架结构，可用于绝大多数注塑模具。通用模架可以通过配置不同模架板来组合成数千种模架，用于可互换模架选项不能满足要求的情况。如果配置和安装一个通用模架，需要设置每一种区域的模架板的叠加状况，和每块模架板的厚度。

(4) 自定义模架

注塑模向导是一个开放式的结构，可以使用模架管理系统来组织和控制模架，而不需要用到编程。如果有特殊要求，可以使用NX的建模功能设计自己的模架并添加到注塑模向导的模架管理系统中。

第9章

1．UG的标准件管理可以加载哪些标准件？各标准件的设计原则如何？

(1) 定位圈和浇口套

定位圈是在注射机上安装模具的定位零件，其作用是使注射机与模具浇口套对中，以及防止型腔内高压作用在浇口的端面使之退出模具。

浇口套是直接与注射机喷嘴接触，带有主流道通道的称套套件。当浇道需要穿过几块模板时，为了防止板间溢料，总是用一个整体浇口套来实现。有些小批量要求低的小模具，浇口开在定模板上。 (2) 推杆

推杆是用于推出塑件或浇注系统凝料的杆件。推杆推出是注塑成型中常见的脱模方式，其特点是结构简单，加工方便，更换容易，受产品形状和尺寸的小，广泛应用于推出箱体件及各种异形件，同时也是和其他方法符合使用最多的一种方法。布置推杆时应注意以下几个方面：

（a）推杆的顶出力比较大而承压面积比较小，因而用于较深件的脱模，斜度小时容易

引起顶白和破坏，这时可增加推杆数量或改变推出方式。

（b）推杆应尽量设在顶出力较大的地方，并尽量使被顶塑件受力均匀，避免塑件变形和破坏。

（c）对箱类和盒类塑料制品，最好要哦同时推定侧壁和内部加强筋。

（d）在有侧抽芯时，推杆应避开侧抽芯位置，如果不可避免，就必须用先复位机构来保证两者之间互不干涉。

（e）从推杆数量方面考虑，在能满意脱模的前提下，应尽可能使用较少的推杆。 (3) 其他推出元件

拉料镶件设置在动模侧正对浇口套的位置，其倒锥特征的作用是将流道凝料从浇口套中拉出。锡青铜导套通常设定在各种导杆上，其作用是保护导杆，便于更换，及将塑件与顶杆分离。

(4) 支承柱

支承柱是为了增强动模的刚度而设置的在动模支承板和动模底板之间起支承作用的圆柱形零件。支承柱组规定了支承柱的布置方式。

(5) 限位钉

限位钉对推出机构起支承和调整作用，可防止推出机构在复位时受异物阻碍。限位钉组规定了限位钉的布置方式。

(6) 螺钉

螺钉是常用的固定连接其他标准件的零件。 (7) 销钉

销钉是常用的定位连接其他标准件的零件。 (8) 弹簧

弹簧是常用顺序定距元件和复位元件。 (9) 导套

导向机构由导套和导柱组成，其作用为：

 定位作用：为了避免模具装配时方位错误而损坏模具，并在模具闭合后使模腔

保持正确的形状，不至因为位置的偏移而引起塑件壁厚不均。

 导向作用：动定模合模时，导向机构首先接触，引导动模、定模正确闭合，避

免型芯撞击型腔，损坏零件。  承受一定侧压力的作用：塑料注入型腔时会产生不对称的侧压力，由于导向机构精度的，使导柱在工作时承受一定的侧压力。 导套的作用是在大批量生产时，由于导柱和导向孔的配合磨损严重，在模板中使用导套可以在磨损后更换导套，而不必更换模板。导柱和导套相配合，用以确定动、定模的相对位置，保证模具运动的导向精度。

(10) 导柱

导柱的端部作成锥形或半圆形的先导部分，可以使导柱顺利进入导套。导柱的布置原则是根据模具的形状和大小，在模具的空余位置设导柱和导套孔，导柱2到3根不等，布置原则必须保证动定模只能按照一个方向合模，不要在装配时或合模时因为方位错误而使模具损坏。

(11) 锁紧机构

锁紧机构是指合模时的锁紧滑块等装置，在模板合模时起定位作用，合模后起锁紧作用，防止模板发生错移。 (12) 斜导柱

斜导柱的作用是为实现侧抽芯提供侧抽芯力和复位力，其倾斜角对于侧抽芯机构的尺寸和受力状况有很大影响，即倾角越大受力状况越差，而机构尺寸越小，因此应根据塑件的具体结构选择合适的倾角。

(13) 冷却水接头

冷却水接头的作用是将冷却水道与冷却水管快速连接，其内径按照冷却水路直径选取。

第11章

1．模具设计的一般设计过程如何？

分析塑件注塑工艺性→确定成型方案与模具总体结构→选择模具零件材料→设计成型零件→确定型腔数目→确定型腔布局与尺寸→选择分型面→创建浇口和流道→设计冷却系统→设计机械运动机构→设计顶出及导向定位机构→考虑排气系统设计→模具总装等