基于UG電話機凹模CAM仿真加工

李章國

摘要：以電話機凹模為實例，利用UG/Moldwizard模塊，設計與產品參數相關的三維實體注塑模具。利用UG/CAM模塊，分析模具型腔的數控加工工藝，生成刀具加工軌跡并進行模擬仿真，最后生成數控程序；從而實現了模具設計與制造的一體化，縮短了模具制造周期。

關鍵詞：UG 數控編程 數控加工

Unigraphics（簡稱UG）是集CAD/CAE/CAM一體的三維參數化軟件，其加工基礎模塊提供聯接UG所有加工模塊的基礎框架；它為UG NX所有加工模塊提供一個相同的、界面友好的圖形化窗口環境，用戶可以在圖形方式下觀測刀具沿軌跡運動的情況并可對其進行圖形化修改；UG軟件所有模塊都可在實體模型上直接生成加工程序，并保持與實體模型全相關。UG NX的加工后置處理模塊使用戶可方便地建立自己的加工后置處理程序，該模塊適用于目前世界上幾乎所有主流NC機床和加工中心，該模塊在多年的應用實踐中已被證明適用于2～5軸或更多軸的銑削加工、2～4軸的車削加工和電火花線切割。用戶利用軟件即可實現塑料注射模從設計到數控加工成型的全過程大大減少了模具設計制造周期，帶來了顯著的經濟效益。

1 基于UG NX的仿真加工

1.1 啟動UG NX6.0軟件：按下Open file打開裝配文件1.prt進入NX加工環境。

1.2 進入加工環境：選擇Application→Manufacturing；彈出machining Environment對話框；CAM Session Configuration→cam_general；CAM Setup選擇mill_contour最后選擇Initialize。

1.3 創建加工坐標系MCS：彈出machining Environment對話框；CAM Session Configuration選擇cam_general；在Manufacturing Create工具欄上，點擊Create Geometry圖標，彈出Create Geometry對話框，設置Type→mill_contour；Subtype→MCS；Parent Group →GEOMETRY；Name→MCS；單擊OK，彈出MCS對話框；點擊Constructor圖標，彈出CSYS Constructor對話框；選擇Inferred圖標，單擊OK，返回MCS對話框。（注：在加工坐標設在基準角上）勾選Clearance，單擊Specify；彈出Plane Constructor對話框，選擇XC-YC平面；在Offset欄中輸入10，單擊OK，返回MCS對話框，再單擊OK。

1.4 設置WORKPIECE：在Manufacturing Create工具欄中，選擇Create Geometry，選擇WORKPIECE圖標；Parent Group選擇MCS；Name→WORKPIECE；點擊Part圖標，點選Select，選擇電話機凹模；點擊Blank圖標，點擊Select，選擇立方體作為毛坯。

1.5 創建刀具：在Manufacturing Create工具欄上點擊Create Tool圖標，彈出Create Tool對話框如圖2所示；設置如下：Type →mill_contour；Subtype→MILL；Parent

Group→GENERIC_MACHINE；Name→EM20R4，點擊OK；彈出Milling Tool-5 Parameters對話框，設置如下：選擇5-Parameter；Diameter：20；Lower Radius：4；選擇OK；按以上步驟分別創建一把D12R2，D10R5，D8R1的刀具。

1.6 創建粗加工刀軌：在Manufacturing Create 工具欄中點擊Create Operation圖標，彈出Create Operation對話框，設置如下：Type→mill_contour；Subtype→CAVITY_MILL；Program→NC_PROGRAM；Use Geometry→WORKPIECE，Use Tool→EM20R4；Use Method→METHOD；Name→L1點擊OK，彈出CAVITY_MILL對話框；設置如下：Cut Method→Follow Periphery；Stepover→Tool Diameter；Percent→50；Depth Per Cut→0.5；點擊Method圖標，彈出Engage/Retract對話框；設置如下：Horizontal→10；Transfer Method→Clearance Plane；設置完成后，點擊OK返回CAVITY_ILL對話框；點擊Cutting，彈出Cut Parameters對話框；設置如下：Cut Order→Level First；Cut Direction→Climb Cut；Region Sequencing→Optimize；Part Side Stock→0.35；設置完成后，選擇OK；返回CAVITY_MILL對話框；選擇Avoidance，彈出如下對話框：From Point 設為Z50；Gohome point 設為z50；Clearance Plane 設為Z10；單擊OK，返回Cavity_mill對話框：點擊Feed Rates圖標，彈出速度和轉速對話框（Feeds and Speeds），設置如下：First cut→500；Cut →1200：（注：Speeds和Feeds僅供參考，不同的材料，工藝以及刀具和機床這些設置都會不同。以下每一個程序中Feeds and Speeds設置方法相似，不再累述。）點擊OK，返回CAVITY_MILL對話框；選擇生成（Generate）圖標，生成刀為軌跡；選擇OK，接受刀位軌跡。Spindle Speed （rpm） 轉速： 2200；點擊Feeds圖標，設置如下：點擊OK，返回CAVITY_MILL對話框，選擇生成（Generate）圖標，生成刀為軌跡；選擇OK，接受刀位軌跡。

1.7 創建半精加工刀軌：將剛剛生成的程序copy一個，雙擊剛剛copy過來的程序，點擊Groups圖標，勾選Too選項，選擇Reslect圖標，選擇EM12_2的刀具。選擇好后返回CAVITY_MILL對話框；將Part Side Stock 改為0.1，Part Floor Stock 改為0.2，點擊Ok；返回上級菜單，選擇生成（Generate）圖標，生成刀為軌跡；選擇OK，接受刀位軌跡。

1.8 半精加工側壁：在子類型（Subtype）欄中單擊ZLEVEL_CORNER 圖標。設置：Program→NC_PROGRAM；Use Geometry→WORKPIECE；Use Tool→EM8_1；Use Method→METHOD；Name→L3；選擇OK，彈出ZLEVEL_CORNER對話框；選擇Trim，選擇Select，彈出如圖所示對話框，選擇Face Boundary 圖標。Trim Side： Outside，選擇工件的下表面，選擇OK；返回ZLEVEL_CORNER對話框。設置如下：Depth Per Cut→0.2；Cut Order→Depth First；Avoidance按照6中Cavtiy加工設置。選擇Cutting圖標，Part Side Stock：0.1選擇OK；選擇生成（Generate）圖標，生成刀路軌跡。刀軌生成后，選擇OK；選擇OK，接受刀軌。

1.9 創建側壁精加工刀軌：拷貝并粘貼L3，將程序名改為L4；雙擊L4，選擇Cutting；將Use Floor Same As Side 設為OFF；Part Side Stock→0；Part Floor Stock →0.1選擇OK，返回等高銑對話框；選擇生成（Generate）圖標，生成刀路軌跡；刀軌生成后，選擇OK；選擇OK，接受刀軌。

1.10 分型面精加工：在創建菜單條中選擇創建操作圖標，在類型（Type）欄中選擇mill_contour；在子類型（Subtype）欄中單擊FIXED_CONTOUR圖標；設置：Program →NC_PROGRAM；Use Geometry→WORKPIECE；Use Tool→BM10_5；Use Method→MEHOD；Name→L5；選擇OK。出現FIXED_CONTOUR對話框，Dirve→ Area_Milling；點擊Cut Area圖標，點擊Select，彈出Cut Area對話框；選擇如圖2所示紅色區域，選擇OK；返回FIXED_CONTOUR對話框；選擇Trim圖標，選擇Select，選擇Face Boundary圖標；選擇Outside，點選工件的底平面，選擇OK。返回FIXED_CONTOUR對話框；點選Area_Milling，彈出對話框：設置如下：Steep Containment→None；Pattern→Parallel Lines；Cut Type→ Zig-Zag；Cut Angle→Use Defind ；Degrees→45；Steep →Scallop；Height →0.001，選擇OK；返回FIXED_CONTOUR對話框；選擇Cutting，Remove Edge Traces 設為on；選擇OK，返回FIXED_CONTOUR對話框，選擇生成（Generate）圖標，生成刀路軌跡，生成刀軌。

1.11 話機表面精加工：將程序L5拷貝并粘貼，重命名為L6；雙擊L6，點擊Cut Area圖標；點擊Select，選擇右圖紅色面作為加工區域，選擇OK；返回FIXED_CONTOUR對話框，點擊Area Milling，選擇Cut Angle→ User Defined ；Degrees→45，選擇Cutting。Part Stock →0.1，選擇OK；選擇Generate圖標，生成刀路軌跡，刀軌生成后，選擇OK，接受刀軌。

1.12 底面精加工：

將L7貝并粘貼，將程式名改為L8，雙擊L8；點擊Cut Area圖標，點擊Select；彈出Cut Area對話框。選擇如圖4所示紅色區域，選擇OK，返回FIXED_CONTOUR ；對話框。點擊Edit Parameters。彈出Area Milling Method對

話框，Pattern→Parallel Lines；Cut type →Zig-Zag；Cut Angle→Automatic；選擇OK，返回FIXED_C

ONTOUR對話框。選擇生成（Generate）圖標，生成刀路軌跡。刀軌生成生，選擇OK，接受刀軌。

1.13 過切檢查：在操作導航器（ONT）中，選擇全部程序，按鼠標右鍵（MB3），選擇Toolpath Gough Check，如果沒有發生過切，系統將給予沒有過切的進示。

1.14 后處理：在操作導航器（ONT）中，選擇全部程序，點擊NX/Post Postprocess圖標，彈出Postprocess對話框，選擇三軸銑床，點擊OK；處理時間大約5～10分鐘，處理完成后，在信息窗口將列出如圖4所示信息。同時產生一個數控程序（*.ptp），該程序可以直接送去對應的數控機床加工。

1.15 工藝清單。在操作導航器（ONT）中，選擇全部程序，點擊Shop Documentation圖標，彈出Manufacturing Part Reports對話框，選擇Tool List （HTML），點擊OK；將產生一個網頁格式的刀具清單，該清單可以指導現場操作人員加工該零件。

2 數控加工工藝方案

根據UG仿真電話機凹模圖（如圖1 ）所示，選擇毛坯尺寸120× 120× 55mm HT200 材料或鋼板的方塊。加工所使用的機床為大連機床廠生產的VDR 三軸立式加工中心且剛性較好。數控加工時合理確定電飯煲上蓋凸模粗加工，半精加工，精加工三個加工階段的加工參數，熟練導入UG自動編制程序，完成數控機床的對刀操作，確保零件的加工質量。

2.1 采用油壓虎鉗裝夾工件毛坯，使工件伸出鉗口30mm 以上，選用6R50mm 盤銑刀將上表面銑削平整。

2.2 創建粗加工刀規，選用ΦD20R4mm 可轉位兩刃鑲片立銑刀順洗每次加工0.5mm。

2.3 創建精加工刀軌選用ΦD12R2mm 可轉位兩刃鑲片立銑刀加工保留0.2mm加工余量。

2.4 半精加工，銑削側壁，選用ΦD10R5mm 硬質合金銑刀加工0.3mm，保留0.2mm加工余量。

2.5 創建精加工刀軌，選用ΦD8R1mm 可轉位兩刃鑲片立銑刀，進行精加工達到精度要求。

2.6 選用ΦD10R5mm可轉位兩刃鑲片立銑刀 ，進行分型面精加工使其達到精度要求。

2.7 選用ΦD10R5mm可轉位兩刃鑲片銑刀，對其話機表面，底面精加工，使其滿足精度要求。

2.8 加工完畢后進行精度測量，可以適當修正達到精度要求，最后手工去除飛邊、毛刺并涂防銹油等。

通過UG仿真粗、精加工NC代碼分別輸入到數控機床，檢查完程序后，為了安全起見要進行試切加工，發現問題要調試和調整方可進行數控加工。

3 結束語

通過UG與CAD/CAM相結合對數控加工過程進行仿真，驗證實際應用中的可行性。有效地解決了模具生產中許多手工無法完成的復雜零件程序的編制的問題，縮短了零件的設計和制造周期，提高了零件的設計質量。

參考文獻：

[1]付琦.基于UG的型腔模具CAD/CAM系統研究與開發[D].華南理工大學，2012.