UG之WORKPIECE功能在模具型腔編程中的使用技巧

■四川機電高級技工學校 （崇州 611230）

韋 林

1. 模具型腔結構

如圖1所示為本單位為某塑膠管件企業加工的模具型腔圖樣，產品型號為D70塑膠管直接頭，材料為Cr12MoV，模具坯料由客戶提供，要求按圖樣加工出合格的模具型腔。

圖 1

2. 利用WORKPIECE設置實心坯料實體和工件實體

在初次為該客戶加工時，該客戶提供的材料為整塊實心料。采用UG軟件進行造型和編程，在WORKPIECE中設置“工件幾何體”和“毛坯幾何體”，工件幾何體選擇該模具的型腔三維實體圖形，毛坯幾何體利用軟件提供的“包容塊”自動生成毛坯，該毛坯為實心料，與客戶提供的坯料一致（見圖2）。

粗加工采用直徑為20mm、圓角半徑為5mm的圓角刀進行型腔粗加工，在U G中加工方式為“型腔銑”，采用分層往下走刀的形式，生成的刀具軌跡如圖3所示。由于坯料為實心料，故粗加工的時間較長，約為45min。

3. 利用WORKPIECE設置空心坯料實體和工件實體

圖 2

圖 3

在加工完第一套型腔后，經與客戶交流，發現采用實心坯料直接進行加工存在以下問題：①粗加工時間較長，刀片損耗大，導致加工成本較高。②粗加工去除的材料成為切屑后，回收價值很低，實際上可以在該坯料進行粗加工前進行線切割加工，得到一個圓柱體料，其直徑一般比該型腔中所有圓中的最小直徑小1～1.5mm，作為后續加工的余量，該圓柱體料可以作為其他模具的芯頭。再將坯料用線切割分成兩塊（見圖4），這樣可達到該材料的最優化利用，在后續的數控加工時也可以減少切削時間，并降低刀具的損耗，從而降低成本。工件實體與優化后的毛坯實體如圖5、圖6所示。

基于以上兩點，決定對該產品的加工進行優化，客戶在來料前先進行線切割加工，得到如圖4所示的空心坯料。

圖4 第二次加工的空心坯料

在利用UG進行編程時，如果按照實心料作為坯料編程，加工時又為空心料，勢必會造成許多空刀軌，雖減少了刀具的損耗，但粗加工的切削時間并未縮短。

為了解決這一問題，必須對加工參數進行重新設置。

解決問題的關鍵是對U G加工設置中WORKPIECE項目進行設置，在設置前按照線切割后的坯料尺寸進行造型（見圖4），在WORKPIECE的設置中，只需將“指定毛坯”項由原來的“包容塊”改為選擇造型好的實際坯料，WORKPIECE中的工件實體與毛坯實體的關系可以理解為軟件在進行刀路運算時，所要去除的材料為毛坯實體與工件實體之差。

設置好后，原來的粗加工程序“型腔銑”所有的參數設置無需改變，只需重新生成程序即可，如圖7b所示，U G生成的刀軌會自動判別毛坯，從而避免了前述的“空刀”，得到優化后的刀路。

經過實際加工驗證，粗加工的時間縮短了50%左右，而且該模具的材料得到了最優化的利用，機床和刀具的加工成本也隨之降低，客戶非常滿意。如圖8所示為加工完成的型腔。

圖8 加工完成的型腔

4. 結語

UG是一款非常優秀的CAD/CAM軟件，在進行數控加工編程時，對WORKPIECE進行合理設置，可解決如本例中遇到的毛坯改變的問題。在進行編程時，可根據毛坯的具體形狀進行造型后在毛坯實體中設置，且U G在參數設置中的“父級”、“子級”關系優勢明顯，如本例中，重新設置了坯料，無需重新進行加工設置，只需重新單擊“生成刀軌”，即可生成毛坯改變后的刀路軌跡。

圖5 工件實體

圖6 空心坯料與工件實體

圖7 前后刀路對比

[1] 楊寧寧. UGNX6數控加工案例解析[M]. 北京：清華大學出版社，2010.

[2] 陳宏鈞. 實用金屬切削手冊[M]. 北京：機械工業出版社，2010.