基于UG的塑料模具數(shù)控加工工藝分析

梁永江

摘 要：文章結(jié)合UG軟件的相關(guān)概念，對(duì)其在模具數(shù)控加工中的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，并結(jié)合塑料模具加工的實(shí)際例子，對(duì)基于UG的模具數(shù)控加工工藝進(jìn)行了分析和闡述。

關(guān)鍵詞：UG；模具；數(shù)控加工

前言

在工業(yè)化進(jìn)程不斷加快的當(dāng)今社會(huì)，塑料制品憑借自身優(yōu)良的性能，得到了極其廣泛的應(yīng)用。在現(xiàn)代塑料制品設(shè)計(jì)中，存在有大量的曲面造型，如果采用傳統(tǒng)的機(jī)械加手工制模，則模具的質(zhì)量和精度難以保證。在這種情況下，模具數(shù)控加工工藝就得到了飛速發(fā)展和普及，而作為一款綜合性的CAD/CAE/CAM軟件，UG可以進(jìn)行模具的設(shè)計(jì)、分析，同時(shí)自動(dòng)生成加工程序，因此受到了相關(guān)技術(shù)人員的重視。

1 UG軟件概述

UG全稱Unigraphics NX，是由Siemens PLM Software 公司出品的一個(gè)產(chǎn)品工程解決方案，能夠?yàn)橛脩舻漠a(chǎn)品設(shè)計(jì)和加工提供相應(yīng)的數(shù)字化造型及驗(yàn)證手段。UG是一個(gè)交互式CAD/CAM系統(tǒng)，其自身極其強(qiáng)大的功能使得UG可以輕松實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜實(shí)體及造型的建構(gòu)，經(jīng)過長期的發(fā)展，已經(jīng)成為模具行業(yè)三維設(shè)計(jì)的一個(gè)主流應(yīng)用。

在工業(yè)化進(jìn)程不斷加快的前提下，當(dāng)前制造業(yè)面臨著新的挑戰(zhàn)，即通過產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)創(chuàng)新，在持續(xù)縮減成本投入的基礎(chǔ)上，逐步增加產(chǎn)品利潤和收入。而為了真正意義上支持個(gè)性，必須具備更加多樣化的設(shè)計(jì)方案，在開發(fā)過程中，由以往經(jīng)驗(yàn)中得到的知識(shí)，更早地做出關(guān)鍵性決策。UG的應(yīng)用，能夠通過過程變更，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品革新，其獨(dú)有的知識(shí)管理，使得工程專業(yè)人員能夠推動(dòng)產(chǎn)品的快速革新，以創(chuàng)造出更大的利潤，同時(shí)可以結(jié)合已知準(zhǔn)則，對(duì)每一個(gè)設(shè)計(jì)決策進(jìn)行確認(rèn)，保證決策的可靠性。應(yīng)用UG，用戶可以得到更加合理的解決方案，對(duì)設(shè)計(jì)過程進(jìn)行改善，對(duì)成本進(jìn)行控制，從而進(jìn)一步縮短產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)的時(shí)間，為用戶贏得更多的利潤。

2 基于UG的塑料模具數(shù)控加工工藝

這里從塑料模具的數(shù)控加工出發(fā)，以吹風(fēng)機(jī)外殼模具的型芯鑲塊加工為例，對(duì)基于UG的模具數(shù)控加工工藝進(jìn)行分析和討論。

2.1 三維模型創(chuàng)建

在模具數(shù)控加工前，必須先建立相應(yīng)的三維模型。相關(guān)技術(shù)人員可以結(jié)合現(xiàn)有的模具圖紙，利用UG中的CAD模塊，構(gòu)建模具的實(shí)體模型，或者通過導(dǎo)入其他格式的圖紙文件，對(duì)模具的三圍模型進(jìn)行創(chuàng)建。需要注意的是，無論采用何種創(chuàng)建方式，三維模型都必須忠于原設(shè)計(jì)，切實(shí)保證模型數(shù)據(jù)的精度，以確保后續(xù)數(shù)控加工質(zhì)量。在該加工實(shí)例中，模具型芯鑲塊零件的三圍模型如圖1所示。

圖1

在生成毛坯時(shí)，可以對(duì)鑲塊的地面進(jìn)行拉拔，將高度控制在高于鑲塊最高面2mm，以留出一定的加工余量，確保零件最高面的加工質(zhì)量。

2.2 工藝流程確定

在UG軟件中，確定相應(yīng)的工藝流程，是后續(xù)數(shù)控加工順利開展的基礎(chǔ)和前提。操作人員應(yīng)該打開軟件，在操作界面點(diǎn)擊“應(yīng)用模組”中的“加工模組”命令，進(jìn)入相應(yīng)的對(duì)話框，對(duì)工藝流程進(jìn)行制定：（1）由之前創(chuàng)建的零件三圍模型，對(duì)加工模式進(jìn)行選擇。在UG軟件中，零件的加工模式主要包括平面加工、型腔加工以及三軸連續(xù)曲面加工三種模式；（2）明確加工坐標(biāo)系，同時(shí)對(duì)刀具的工藝參數(shù)和切削方式進(jìn)行選擇；（3）明確加工步驟，由軟件自主生成CLSF刀具源文件；（4）依據(jù)機(jī)床類型，對(duì)后處理文件進(jìn)行明確，生成相應(yīng)的NG加工程序；（5）將生成的NG加工程序傳輸?shù)綌?shù)控機(jī)床；（6）選擇夾具，安裝工件，并對(duì)數(shù)控機(jī)床的加工坐標(biāo)系進(jìn)行確定，開始加工。

2.3 加工工序設(shè)置

（1）毛坯加工。在該工件中，采用的毛坯材料為40Cr，由于加工量相對(duì)較大，為了減少機(jī)床負(fù)荷，采用分層進(jìn)給銑削的方式，也可以在一定程度上延長刀具的使用壽命。在加工過程中，采用型腔加工模式，選擇由三維模型鑲塊底面拉拔所產(chǎn)生的實(shí)體，結(jié)合“依零件外形加工”的切削模式，初步加工出零件的大致外形。在對(duì)加工刀具進(jìn)行選擇時(shí)，充分考慮各方面的影響因素，選擇硬質(zhì)合金涂層銑刀（ 6mm），將轉(zhuǎn)速控制在7886轉(zhuǎn)/min，進(jìn)給速度控制在615mm/min，分層銑削時(shí)，每一層的切深為0.5mm，刀具進(jìn)給70%。

（2）型芯表面加工。在對(duì)曲面進(jìn)行加工的過程中，由于選擇了型腔加工模式，在分層加工時(shí)，會(huì)留下階梯狀的刀痕，因此，在初加工后，一般還需要采用三軸連續(xù)曲面加工模式對(duì)曲面進(jìn)行精加工，以提升工件的表面質(zhì)量。在這種加工模式中，將型芯表面選擇為加工區(qū)域，以硬質(zhì)合金涂層銑刀（6mm）為加工刀具，將轉(zhuǎn)速控制在7886轉(zhuǎn)/min，進(jìn)給速度控制在615mm/min，刀具進(jìn)給5%。

（3）進(jìn)風(fēng)口加工。吹風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口尺寸相對(duì)較小，屬于狹長型平面，因此選擇平面加工模式，平行式往復(fù)走刀切削模式，在這種切削模式下，UG軟件創(chuàng)建的刀具路徑為相互平行且連續(xù)不提刀，不僅能夠有效節(jié)約加工時(shí)間，還可以減少成本消耗。需要注意的是，為了保證零件的外觀質(zhì)量，應(yīng)該避免使用相同直徑的刀具對(duì)模具的圓倒角和拐角進(jìn)行直接加工，以免因刀具的震跳而影響加工精度和表面外觀質(zhì)量。在平面加工模式中，選擇進(jìn)風(fēng)口表面為加工區(qū)域，硬質(zhì)合金銑刀（1.2mm）為加工刀具，將轉(zhuǎn)速控制在17886轉(zhuǎn)/min，進(jìn)給速度控制在575mm/min，每層切深0.2mm，刀具進(jìn)給百分比為10%。

（4）按鍵孔加工。選擇平面加工模式，以按鍵區(qū)域的三維曲面為加工區(qū)域，選擇“依零件外形加工”切削模式，硬質(zhì)合金銑刀（ 1.5mm）為加工刀具，將轉(zhuǎn)速控制在14886轉(zhuǎn)/min，進(jìn)給速度控制在255mm/min，刀具進(jìn)給百分比為10%。

3 結(jié)束語

總而言之，基于UG的模具數(shù)控加工在復(fù)雜三維型面的加工中，有著很高的加工效率和加工質(zhì)量，能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來非?？捎^的經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)該得到相應(yīng)的重視和推廣。

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