基于UG的塑料模具數控加工工藝分析

梁永江

摘 要：文章結合UG軟件的相關概念，對其在模具數控加工中的優勢進行了簡單介紹，并結合塑料模具加工的實際例子，對基于UG的模具數控加工工藝進行了分析和闡述。

關鍵詞：UG；模具；數控加工

前言

在工業化進程不斷加快的當今社會，塑料制品憑借自身優良的性能，得到了極其廣泛的應用。在現代塑料制品設計中，存在有大量的曲面造型，如果采用傳統的機械加手工制模，則模具的質量和精度難以保證。在這種情況下，模具數控加工工藝就得到了飛速發展和普及，而作為一款綜合性的CAD/CAE/CAM軟件，UG可以進行模具的設計、分析，同時自動生成加工程序，因此受到了相關技術人員的重視。

1 UG軟件概述

UG全稱Unigraphics NX，是由Siemens PLM Software 公司出品的一個產品工程解決方案，能夠為用戶的產品設計和加工提供相應的數字化造型及驗證手段。UG是一個交互式CAD/CAM系統，其自身極其強大的功能使得UG可以輕松實現各種復雜實體及造型的建構，經過長期的發展，已經成為模具行業三維設計的一個主流應用。

在工業化進程不斷加快的前提下，當前制造業面臨著新的挑戰，即通過產品開發的技術創新，在持續縮減成本投入的基礎上，逐步增加產品利潤和收入。而為了真正意義上支持個性，必須具備更加多樣化的設計方案，在開發過程中，由以往經驗中得到的知識，更早地做出關鍵性決策。UG的應用，能夠通過過程變更，驅動產品革新，其獨有的知識管理，使得工程專業人員能夠推動產品的快速革新，以創造出更大的利潤，同時可以結合已知準則，對每一個設計決策進行確認，保證決策的可靠性。應用UG，用戶可以得到更加合理的解決方案，對設計過程進行改善，對成本進行控制，從而進一步縮短產品進入市場的時間，為用戶贏得更多的利潤。

2 基于UG的塑料模具數控加工工藝

這里從塑料模具的數控加工出發，以吹風機外殼模具的型芯鑲塊加工為例，對基于UG的模具數控加工工藝進行分析和討論。

2.1 三維模型創建

在模具數控加工前，必須先建立相應的三維模型。相關技術人員可以結合現有的模具圖紙，利用UG中的CAD模塊，構建模具的實體模型，或者通過導入其他格式的圖紙文件，對模具的三圍模型進行創建。需要注意的是，無論采用何種創建方式，三維模型都必須忠于原設計，切實保證模型數據的精度，以確保后續數控加工質量。在該加工實例中，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，可以對鑲塊的地面進行拉拔，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量。

2.2 工藝流程確定

在UG軟件中，確定相應的工藝流程，是后續數控加工順利開展的基礎和前提。操作人員應該打開軟件，在操作界面點擊“應用模組”中的“加工模組”命令，進入相應的對話框，對工藝流程進行制定：（1）由之前創建的零件三圍模型，對加工模式進行選擇。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曲面加工三種模式；（2）明確加工坐標系，同時對刀具的工藝參數和切削方式進行選擇；（3）明確加工步驟，由軟件自主生成CLSF刀具源文件；（4）依據機床類型，對后處理文件進行明確，生成相應的NG加工程序；（5）將生成的NG加工程序傳輸到數控機床；（6）選擇夾具，安裝工件，并對數控機床的加工坐標系進行確定，開始加工。

2.3 加工工序設置

（1）毛坯加工。在該工件中，采用的毛坯材料為40Cr，由于加工量相對較大，為了減少機床負荷，采用分層進給銑削的方式，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生的實體，結合“依零件外形加工”的切削模式，初步加工出零件的大致外形。在對加工刀具進行選擇時，充分考慮各方面的影響因素，選擇硬質合金涂層銑刀（ 6mm），將轉速控制在7886轉/min，進給速度控制在615mm/min，分層銑削時，每一層的切深為0.5mm，刀具進給70%。

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

（3）進風口加工。吹風機的進風口尺寸相對較小，屬于狹長型平面，因此選擇平面加工模式，平行式往復走刀切削模式，在這種切削模式下，UG軟件創建的刀具路徑為相互平行且連續不提刀，不僅能夠有效節約加工時間，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量，應該避免使用相同直徑的刀具對模具的圓倒角和拐角進行直接加工，以免因刀具的震跳而影響加工精度和表面外觀質量。在平面加工模式中，選擇進風口表面為加工區域，硬質合金銑刀（1.2mm）為加工刀具，將轉速控制在17886轉/min，進給速度控制在575mm/min，每層切深0.2mm，刀具進給百分比為10%。

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

3 結束語

總而言之，基于UG的模具數控加工在復雜三維型面的加工中，有著很高的加工效率和加工質量，能夠為企業帶來非常可觀的經濟效益，應該得到相應的重視和推廣。

參考文獻

[1]何磊.基于UG的數控加工技術在模具加工中的應用[J].科技傳播，2013（12）：183-168.

[2]劉宏，羅麗麗.基于UG的波形彈簧沖壓模具數控加工[J].制造業自動化，2013（13）：4-6.

[3]錢愛萍.基于UG6.0的水壺蓋塑料模具數控加工研究[J].新技術新工藝，2015（2）：6-9.

[4]劉軍，王榮霞.基于UG的數控加工技術在塑料模制造中的應用[J].模具制造，2004（4）：59-60.