UG等高切削在模具上的应用

UG等高切削在模具上的应用（精选8篇）

UG等高切削在模具上的应用 第1篇

模具是目前应用CAD/CAM最普遍和最先进的行业之一，在模具加工中，为了使数据能够在数控加工机床上应用，必然要用到CAM编程。目前比较流行的CAM软件有UG，Cimatron，MasterCAM，DELCAM powerMILL，EDGECAM，HZS space-E等。

在UG的发展过程中，CAM一直是加工业者最可靠的工作伙伴。它不仅提供可靠、精确的刀具路径，更让NC程序设计师可以随心所欲地设计出心目中最有效的加工程序。CIMdata的调查报告指出，EDS UG被视为所有CAM软体供应商中最强大的竞争者。

UG CAM有下列几个特点：

(1)提供可靠、精确的刀具路径。

(2)能直接在曲面及实体上加工。

(3)良好的使用者界面，允许使用者能依工作上的需要，定制使用者界面，不仅能提高作业效率，同时能有效使用及保存公司的Know-How。

(4)提供多样性的加工方式，方便NC程序设计师设计各种高效率的刀具路径。

(5)提供完整的刀具库及加工参数库管理功能，使新进人员能充分利用资深人员的经验，设计优良的刀具路径。

(6)提供泛用型后处理功能，产生各NC加工机床适用的NC程式。

UG CAM包含二轴到五轴铣削、线切割、大型刀具库管理、实体模拟切削及泛用型后处理器等功能。本文将介绍三轴铣削中等高切削在模具加工上的应用。

等高切削

等高切削在模具加工上，主要用于需要刀具受力均匀的加工条件下。应用等高切削可以完成数控加工中80%的工作量。例如粗加工时，一般刀具受力极大，因此等高切削能以控制切深的方式，将刀具受力限制在一个范围内。此外，在中加工或精加工时，如果加工部位太陡、太深、需要延长加长刀刃的情形，由于刀具太长，加工时偏摆太大，往往也需要用等高切削的方式来减少刀具受力。目前最流行的高速切削机床，也是等高切削的使用者。

UG的等高切削功能不仅提供多样化的加工方式，同时允许刀具在整个加工过程中能在均匀的受力状态下实现最快、最好的切削。以下是UG等高切削的特性。

(1)刀具使用没有限制

NC程序设计师可以依照加工机床的性能、毛坯材质、夹持方式以及对切削效率的考虑，自由选用平刀、球刀、圆鼻刀、T型刀等刀具进行等高切削，

在计算上，UG利用所选用的刀具，分层沿等加工面计算，所以能产生准确的刀具路径。

(2)自动探测undercut区域

UG能自动探测加工范围内的undercut区域，并自动计算出最佳的刀具路径。用T型刀铣切时，若刀柄与加工面不发生干涉，UG尽可能作最完整的切削。由于用平刀切削，因此在undercut区域，UG产生的刀具路径以刀具不碰到加工面为原则。

(3)提供多样化的刀具路径型式

UG等高切削提供住复式切削、单向切削、螺旋切削、沿边切削及多层沿边切削。其中多层沿边切削可提供高效率的粗毛坯加工路径，也是深陡加工面精加工的良好选择。高速切削机床可利用此功能生成良好的加工路径。多层沿边切削的刀具路径的每一深度上产生3道刀具路径，第一道离成品面3mm，第二道离成品面1mm，第三道则加工在成品面上。

(4)产生刀具受力均匀的加工路径

模具加工时，NC程序设计师或机床操作员往往为了避免NC程序中刀具局部受力过大而造成刀具严重损耗的情形，不得不降低整体路径的进给速率，从而影响了整个加工效率。UG提供多样的进给速率设定方式来解决这个问题。使用者可以设定刀具局部受力的进给率(如第一刀切削，刀具路径往复时刀具路径转角时)。

(5)在不同高度区域设定不同切削深度

为了在加工后能留下均匀的毛坯，同时又不耗费不必要的加工时间，UG可提供使用者按加工工件的形状特性，在不同的高度区域中设定不同的切削深度。在完成多层沿面中加工时，在陡峭区域可设定较大的切削深度，在平缓区域设定较小切削深度。

(6)具有加工素材及成品体的观念

加工素材及成品体的运作，让使用者在不修改CAD模型的情形下，能便利地进行等高粗加工及精加工的计算。对于模具电极及滑块的NC程序制作非常方便。

(7)具有允差切削功能

模具业者所接收的CAD资料，经常是上游所提供的IGES档案。因此加工用的CAD模型的曲面之间常会有间隙及重叠的情形。UG提供允差切削功能，在使用者设定的公差范围内能自动处理曲面间的间隙及重叠，从而产生良好的刀具路径。

(8)在个别加工曲面上，可以设定不同的加工预留量

在模具设计中，由于成品几何形状的规范，往往需要定义不同的壁厚、合模面、靠破面及一般成品面。为了方便NC程序设计师在单一CAD模型上设定NC程序，UG让NC设计师在个别加工曲面上设定不同的预留量(正值及负值)，以提高NC程式的设计效率。

(9)提供多种进/退刀方式

UG等高切削提供直线、折线、圆弧等多种进/退刀方式，来满足实际加工的需要。使用者同时能在不同深度区域或加工区域设定不同的预钻孔位置及钻孔深度。UG在进刀时亦能依加工几何形状及刀具定义，自动决定由预钻孔进刀或斜向进刀，以符合实际加工要求。(

高速切削技术在模具制造中的应用 第2篇

高速切削加工是面向21世纪的一项高新技术, 它是一种不同于传统加工的加工方式。与之相比, 高速切削加工主轴转速高、切削进给速度高、切削量小, 但单位时间内的材料切除量却增加3～6倍。它以高效率、高精度和高表面质量为基本特征, 在汽车工业、航空航天、模具制造和仪器仪表等行业中获得了愈来愈广泛的应用, 并已取得了重大的技术经济效益, 是当代先进制造技术的重要组成部分。高速切削应为切削温度不再随切削速度的提高而上升, 且以高切削速度、高切削精度、高进给速度与加速度为主要特征的切削加工。

正因为模具应用如此广泛, 与之相关的模具制造技术也有了很大的发展。在国外一些模具生产厂家, 高速机床大面积取代电火花机床, 高速切削生产模具已经逐渐成为模具制造的大趋势。高速切削 (High Speed Cutting, HSC) 是近十年来迅速崛起的一项先进制造技术。由于高速切削技术具有切削效率高、加工质量高、能直接加工淬硬钢件和良好的经济性, 使航空、模具、汽车、轻工和信息等行业的生产效率与制造质量显著提高, 并引起加工工艺及装备相应的更新换代。因此如同数控技术一样, 高速切削和高速加工已成为21世纪机械制造业一场影响深远的技术革命。

高速加工切削力小, 可铣淬硬60HRC的模具钢, 加工表面粗糙度值又很小, 浅腔大曲率半径的模具完全可用高速切削来代替电加工, 这样可以使生产效率提高到一个新的档次, 也可以使生产效率大大提高, 周期缩短。它以高效率、高精度和高表面质量为基本特征电主轴是为适应高速切削而研制的新颖功能部件。具有结构紧凑、重量轻、惯性小、响应快、振动小、噪声低等特点, 因此可置于加工中心刀库中作为可更换刀具的主轴。

绝大部分模具均可利用高速切削技术来加工, 如锻模、压铸模、注塑与吹塑模等。 汽车工业方面也可利用高速切削技术来加工, 如汽车发动机的箱体、气缸盖多用组合机加工。国外汽车工业及上海大众的汽车零件, 如气缸盖的气门数目及参数经常变化, 现一律用高速加工中心来加工。

二、高速切削加工模具的优势

传统模具加工不仅效率低下而且产品的表面质量也比较差, 对一些比较硬的工件加工更是难以实现, 然而高速切削却能做到可加工淬硬零件, 许多零件一次装夹就可完成粗、半精和精加工等全部工序, 对复杂型面加工也可直接达到零件表面质量要求, 因此, 高速切削相对于传统模具加工生产效力大大的提高了与传统加工方式强调大的切屑量, 低进给速度和低主轴转速不同, 高速加工则采用高转速、快移动、小切削量和小的进给量, 这就极大的减小了切削抗力, 主轴, 刀具和工件受力变小, 热量几乎被铁屑带走, 刀具和工件承受的热量会越小, 因此刀具的使用寿命大大地得到了提高。

切削热对零件的影响减少, 零件加工热变形小, 这对于控制薄壁件的热变形非常有利, 因此高速切削有利于加工薄壁零件, 易于保证零件的尺寸精度和形位精度, 保证了较好的加工状态, 实现了平稳切削, 证了零件的精度和表面粗糙度。由此可见, 采用高速切削工艺将使综合经济效益显著提高, 工序简化, 机床投资和刀具投资以及维护费用增加等。

三、高速切削加工技术在模具制造中的应用

传统模具加工工艺通常由锻造钢坯或铝坯经传统机械加工而成, 砂型铸造模型虽然可用木材制作, 但仍需机械加工。由于模具上常常有一些复杂的特征和自由表面, 精度与光洁度要求也比较高, 所以加工周期长、成本高, 尤其是当产品的生产批量较小时, 模具的制作工时与成本分摊在每件产品上的数额更大, 使上述问题更加突出。传统机械加工模具的另一个问题是, 模具的柔韧性差, 一旦设计有所改变, 原有模具难以修改。 随着我国经济的不断发展, 高速切削加工技术也相继的引进到了模具工业, 作为制造业的重要基础的模具行业发展迅速, 对传统的模具加工工艺产生了很大的影响, 改变了传统的模具加工工艺流程, 使用高速切削, 吃刀时间短, 冲击和弯曲减小了, 模具的几何精度提高了, 组装就容易和更快了。无论是什么人, 技能如何, 都能获得CAM/CNC生产的表面纹理和几何精度。如果花在切削上的时间稍多一些, 费时的人工抛光工作可显著减少, 常常可减少达60～100%, 一些加工, 如淬火、电解加工和电火花加工 (EDM) , 可以大大减少, 这就可降低投资成本和简化后勤供应。如用切削代替电火花加工, 模具使用寿命和质量也得到提高。

高速切削加工技术引进模具工业, 主要应用于以下几个方面: (1) 传统的模具加工, 一些凹腔以及硬度比较高的模具很难加工, 即使能加工出来, 表面粗糙度也很大。利用高速切削加工弥补了传统模具加工的不足, 不仅可以加工模具的凹腔还可以直接加工淬硬后的模具型腔, 这大大地提高了模具的精度和表面粗糙度。 (2) 模具在使用过程中往往由于磨损而需要修复, 以延长模具的使用寿命, 传统的模具修复主要是靠电加工来完成, 但是需要重新编制程序是非常的麻烦, 然而现在利用高速切削加工能更好地完成模具的修复, 避免了传统的模具加工程序编制重复性。 (3) 利用高速切削加工高精度高速度等优点, 可以用于加工塑料制件或铝合金制件的模型, 然后通过CAD辅助设计后快速生成所需要制作的模型, 比传统模具加工效率更高、质量更好。 (4) 模具的快速修复。模具在使用过程往往需要修复, 以延长使用寿命, 过去主要是靠电加工来完成, 现在采用高速加工可以更快地完成该工作, 而且可使用原NC程序, 无须重新编制。

四、结语

高速切削加工技术是一项全新的、正在发展之中的先进实用技术, 采用高速切削生产模具已经成为模具制造的大趋势, 可以节约刀具材料和切削液, 节省劳动力, 节约自然资源, 减少对环境的污染, 被公认为21世纪实现制造业可持续发展的关键技术, 有广阔的应用前景。高速切削加工采用高的切削速度和进给速度, 小的径向和轴向切削深度, 切削力小, 加工表面粗糙度很小, 刀具寿命提高;用高速切削加工方式替代传统加工方式加工模具, 可以省去电火花加工和手工磨修, 提高了模具加工的生产率, 降低了生产成本, 缩短了加工周期;在研究高速切削加工时, 要与高速切削工艺技术紧密结合起来, 真正实现高效率、高精度和高可靠性的目的。

用高速切削加工代替EDM (或大部分代替) 是加快模具开发速度, 实现工艺换代的重大举措, 推广应用高速切削加工技术应用于模具制造业, 不但可以大幅度提高机械加工的效率和质量, 降低成本, 而且可以带动一系列高新技术产业的发展。高速切削加工技术是21世纪实现模具制造业可持续发展的关键技术, 必将沿着高效率、高精度、高柔性、安全、绿色化和降低制造成本的方向继续发展。

摘要：在模具制造中, 高速切削加工能改善模具的尺寸、形状和表面粗糙度, 减少甚至省去手工修磨, 从而降低生产成本和缩短制造周期。本文阐述了高速切削加工的意义、特点及关键技术, 并通过基于模具制造的高速切削加工与传统加工工艺的比较, 描述高速切削加工在模具制造中的应用。

关键词：模具制造,高速切削加工,加工工艺

参考文献

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[5].张伯霖.超高速切削的原理与应用[J].中国机械工程, 1995

UG等高切削在模具上的应用 第3篇

关键词：UG软件；塑料模具；应用设计；有效策略

中图分类号：TQ320.52 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）24-0048-02

随着我国社会主义市场经济的快速发展，我国工业化水平和质量也不断提高，塑料模具作为工业加工和生产的重要组成部分，它设计的好坏直接影响了塑料产品加工质量的优劣，同时也能够反映出设计水平的高低，可见，塑料模具设计对于整个工业制作的必要性和重要性。由于UG软件具有辅助功能和设计功能，将UG软件在复杂塑料模具设计中的应用，能够有效提高塑料模具的性能，而且UG软件经过多年的发展和版本更新之后，设计越来越趋于便捷化和人性化，因此在软件中，UG软件倍受模具设计人员的喜爱，得以在复杂塑料模具中广泛应用。

1 UG软件的具体内涵及其特点

1.1 UG软件的界定

UG软件英文全名为Unigraphics，它是由西门子软件服务的商家研究开发的，UG软件的主要功能就是可以为塑料模具提供一个很好的虚拟设计制造环节，而且还能在UG软件内部对塑料模具的设计进行检测。UG软件的具体内涵就是一个利用计算机进行辅助制造和设计的一种软件，在20世纪70年代左右，UG软件第一次被应用在制造业设计中，当时由于计算机并未得到广泛的普及，UG软件的应用范围相对而言也受到一定的制约，随着全球科学信息的快速发展，计算机的性能和功能都得到了极大的发展，UG软件也逐渐得到了推广和应用，如今UG软件已经更新换代到第八个版本，在各种制造业中都得到了良好的应用。

1.2 UG软件的特点

UG软件在塑料模式设计的应用只是其应用的一个方面，UG软件内部设置了很多模具制造的模板，设计人员可以根据这些模板的功能，充分详细的了解塑料模具的设计情况，它作为大型CAD/CAE/CAM其中的软件之一，能够全面实现模具设计、装配、辅助模具制造、绘图等，还能够设计比较繁琐复杂的塑料模具。

2 目前UG软件在塑料模具设计中的应用方法

现阶段UG软件在塑料模具设计中的应用主要包括以下几个内容：脱模方向的设计、塑料模具的具体布局、开口及孔的修补设计、分型线和分型面的设计、镶块及侧轴芯的设计、以及型芯和型腔镶块的设计。

塑料模具是塑料制品生产的基础，随着塑料制品的广泛应用，其重要性和可靠性被越来越多的专家和学者所认可，UG软件为此也单独开创了一个塑料模型导向板块，这个板块是专门根据塑料模具的需要设计的，应用UG软件在塑料模具开发的专业的板块，这里集合了场合塑料的零件以及框架，很多塑料制品的零件和框架都可以在这个软件中找到，塑料模具设计人员在实际操作和设计中都可以找到，如果没有完全一样的零件，也能找到替代或者相似的零件，UG软件会根据塑料零件的参数进行微调整，然后完成塑料模具的整个设计，除此之外，UG软件模块还能根据塑料模具的设计流程进行更改和优化。由此可见，UG软件不仅能够提高塑料制品设计人员的自身水平和专业技术素养，即便没有经过过多的技术培训，也能设计出复杂的塑料模具，而且UG软件还能够缩短塑料模具的设计时间，这些都是UG软件在塑料模具设计广泛应用的重要原因。

3 现阶段UG软件在塑料模具设计中的应用探究

3.1 UG软件在塑料模具设计中的观念

UG软件在塑料模具设计的应用过程中，应该首先理顺塑料模具设计的目标，先要对塑料模具的总体设计进行深入的探究和分析，然后再利用UG软件计算出或者绘制出塑料模具的形态，然后利用UG软件中内置的塑料模具导向板块，对整个塑料模具的结构进行设计。在进行塑料模具加工的过程中，也要利用UG软件进行必要的计算机辅助制造功能，对整个输出的塑料模具的加工制作参数，实现塑料模具设计生产。

塑料模具设计普遍对外形有很高的几何要求，随着我国加工制造业的精细化程度的不断提高，使得塑料模具的繁琐复杂程度也逐渐增多，UG软件也从很大程度上提高了塑料模具的设计复杂性，设计人员可以通过UG软件内置板块简化塑料模具的整体设计过程，而且还可以根据塑料模具的不同设计的需求，在UG软件中设计一个三维立体模型，根据UG软件的内部导向，制定一个合理的塑料模具设计方案，建立生成一个完整的塑料模具。

3.2 UG软件在塑料模具设计过程中应注意的问题

针对复杂塑料模型设计，在分型线确定以后，首先要考虑塑料加工工序、电极的制作过程，其次还要考虑塑料模具中谁能够当做定模、谁能够当做动模，最后还要考虑塑料模型加工的外观情况，使得塑料模具制作后能够顺利脱模。这些都是UG软件在塑料模具设计过程中应该注意的问题，塑料模具型芯作动模、内表面的塑料模具脱模方法，确保塑料模具能够光滑而且不留任何痕迹。在塑料模具设计过程中尤其应该注重抽芯、镶块等问题，镶块应该留在塑料模具的动模上，必须结合动膜二者紧密结合，才能防止在塑料制品的成品上残留痕迹。

3.3 UG软件在塑料模型设计中的具体操作

传统的UG软件的应用板块是根据塑料模具设计的实际形态，操作人员画出一个三维立体的方案图，塑料模具设计的首要环节就是绘图，根据UG软件内部的零件，挑选出一些塑料模具成品，针对其进行一定的调整和修改，再根据塑料模具零件进行合理的重组，然后得到塑料模具的三维立体模型。

绘图环节完成之后，再利用UG软件内置的塑料模型导向板块，对塑料模具的规格进行必要的分析和选择，在规格设计的过程中，还要考虑塑料模具的具体尺寸和模具的坐标，还要考虑塑料模具的自身的特定，进行必要的设计。

例如：电熨斗塑料壳设计，首先应该注意的问题就是脱模方向，根据手握塑料造型的内外大小，决定脱模的方向设计，同时还要考虑脱模角度的大小设计。又如，UG软件设计的彩色塑料制品，一般收缩率设计成为1.005左右。

此外，塑料模具的收缩设计也是至关重要的，收缩设计还要根据塑料模具的具体实际情况而设置，当所有塑料模具参数都设定成功之后，就直接进入塑料模具的处理分析阶段，对于塑料模具的分析处理，UG软件中也有一个单独的操作板块，就是注塑模具分析处理板块，通过对不同塑料模具进行压力等多种状态测量分析，就能得到模拟生产的塑料和有效资料，然后进行塑料模具的模拟生产和分析，这样能够及时发现塑料模具设计过程中存在的问题和不足，积极寻找有效的解决方法，从而确保塑料模具能够一次完全生产成功。

3.4 以电熨斗塑料壳体为例分析UG软件在塑料模具的应用

近年来，由于塑料制品具有质量较轻、手感较好、价格低廉、生产简单方便等优势，已经在社会中的各个领域中广泛应用，尤其是家用电器产品居多，下面就以电熨斗的塑料壳体为例进行分析。

电熨斗塑料壳体造型复杂、奇特、而且曲面较多，将塑料模具转化为实际应用产品过程比较复杂。电熨斗壳体设计首先要利用UG软件分析其脱模方向，然后调整其收缩率，根据电熨斗壳体曲面的整体结构比较复杂，对于分型界面和分型线的设计和确定有一定的难度，基本上利用UG软件采用修补分模法或者分模修补法。

当修补工作完成后，利用UG软件中Parting Lines命令来进行分型界面和分析线的设计，按照步骤，UG软件会自动保存设备和电极之间的数据，然后自动按照提示一步一步的操作下去，直到最终完成。在电熨斗壳体凹处还要加入侧抽芯设计机构，将动模板与固定的板块二者相连接，当侧抽芯抽出以后，镶块也会随着顶针一起被顶出，这样电熨斗的壳体模具自然而然就会脱落，然后利用UG软件进行开模工作。

当需要合模的时候，UG软件会操控镶块和顶针使二者在回拉的作用下，进行复位操作，进而侧抽芯进行二次复位，最终完成合模的所有工作，进行下一次的注塑工作。

4 结 语

综上所述，现阶段工业制造生产过程中，塑料制品等相关产品的应用十分广泛，随着我国塑料行业自身的不断向前发展，塑料制品的应用范围还在逐渐扩大，塑料模具作为塑料加工过程中的基础环节，在塑料制品加工过程中发挥了重要的作用。

随着新型计算机设备的出现和实用，传统的塑料模具设计方法已经不能满足现代塑造制造业的需要，因此越来越多的新型模具设计软件被研制出来。

在众多软件中，UG软件成为一枝独秀，由于在UG平台上能够顺利进行结构、造型复杂繁琐、满足外观要求很高的需求，根据其制造出塑料模具，而且操作方法较为便捷，具有制作周期短、快捷、方便、高效等优点，对整个塑料模具的设计和制作过程起到了重要的作用，值得推广使用。

参考文献：

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[5] 张桂侠.基于UG的注射模CAD系统研发与应用[J].模具工业，2009，（4）.

[6] 李斐，王艳萍.基于UG6.0的注塑模具的快速设计与加工技术[J].塑料科技，2011，（2）.

UG等高切削在模具上的应用 第4篇

1 UG软件简述

1.1 UG软件的特点分析

UG是Unigraphics的缩写, 由西门子旗下的软件服务供应商开发的, UG提供了一个很好的虚拟设计环境, 并能够在软件内对设计的产品进行一定的验证, 从本质上说UG是一个计算机辅助设计和制造的软件, 该软件的功能非常强大, 可以完成很多复杂模型的构建, UG的第一个版本, 在上世纪70年代就出现了, 但是受到计算机硬件性能的限制, 当时还没有得到普及应用只有在一些大型的计算机上使用, 随着电子行业的飞速发展, 现在的个人计算机性能得到了极大的提高, UG也经过了多个版本的更新, 现在已经推出了第八个版本, 能够在个人计算机上很好的应用, UG软件的设计功能, 在工业生产中得到了广泛的应用, 模具的设计只是一个方面, 为了完善软件的功能, 该软件内置了很多应用模块, 通过这些模块, 设计人员能够清楚的了解最新的产品设计情况, 正是由于UG的这些特点, 使其成为了目前使用最广泛的一个设计软件, 在模具、汽车制造等领域, 都得到了很好的应用。

1.2 UG软件的模具设计

由于模具是工业生产的基础, 随着工业的整体发展, 其重要性被越来越多的人所认可, 针对这种现象, UG软件也单独的开发了一个注塑模向导模块, 这个模块是根据塑料模具设计的需要, 开发的一个专业模块, 在这个模块中, 集成了常用的模具框架和零件, 设计人员在实际的设计过程中, 很多零件都可以在这个库中找到, 即使找不到完全一样的, 也可以选择一个相似的零件, 然后对零件的参数进行调整, 从而完成模具的设计, 此外这个模块还对模具的设计流程进行了优化, 因此通过UG软件, 不但能够极大的缩短模具设计的周期对于设计人员自身的专业素质, 也没有过多的要求, 只要能够熟练的使用这个软件即使普通的设计人员, 也能够设计出一些复杂的塑料模具, 这也是UG软件能够在模具设计领域中, 被广泛使用的重要因素。

2 UG软件在塑料模具设计中的应用分析

2.1 应用U G软件进行塑料模具设计的理念

在塑料模具的整个设计过程中, 首先要明确设计的目的, 对要设计的模具进行深入的分析, 然后利用UG软件画出模具的形状, 通过软件内置的注塑模向导模块, 对模具的整体结构进行计算和设计, 在模具加工时, 也可以利用该软件的辅助制造功能, 该软件提供了冷却系统和浇筑系统的设计, 能够输出整个模具工艺的参数, 从而实现模具的生产, 塑料模具的设计通常都有很高的几何形状要求, 而且随着加工业的精度越来越高, 塑料模具的复杂程度也越来越大, 这在一定程度上提高了塑料模具的设计难度, 但是通过UG软件内置的注塑模向导模块, 很好的简化了模具设计的过程, 在这个模块中, 设计人员只需要根据模具设计的需要, 在软件中建立一个三维的模型, 然后根据软件的引导, 就能够生成一个完整的模具实体, 在三维模型的建立时, 软件内置了很多成品零件可以选择, 一些常用的零件都可以在软件中直接找到一些无法找到的零件, 也可以通过对软件内置的零件进行修改而得到。

2.2 U G软件在塑料模具设计中的具体应用

通常情况下, 塑料模具设计的第一个环节就是制图, 传统的做法是利用UG软件的应用模块, 根据模具的实际形状, 画出一个三维立体的实物图, 也可以利用软件内置的零件库, 从中选择一些成品零件, 或进行一定的修改, 然后对这种零件进行组合从而得到模具的三维立体图, 画图环节完成之后, 就可以利用软件内置的注塑模向导模块, 对模具的尺寸进行选择, 在尺寸设定的过程中, 要注意模具的坐标系, 此外考虑到塑料自身的特点, 模具收缩率的设计也非常重要, 收缩率通常要根据塑料的实际情况来设定, 所有的参数都设定好之后, 就要进入模具的分析阶段, 对于模具的分析, UG软件同样开发了一个单独的模块, 就是注塑模分析模块, 通过这个模块可以对注塑时的冷却、压力等多种情况进行分析, 并且可以模拟一定的生产过程, 通过对模具的分析和模拟, 就能够及时的发现模具设计中存在的问题, 最大程度的保证模具一次生产成功。

3 结语

通过全文的分析可以知道, 目前的工业生产中, 塑料的相关产品应用非常广泛, 而且随着塑料自身的发展, 塑料的应用范围还在增加, 在塑料加工的过程中, 模具是保障生产的基础, 计算机辅助设计和制造的出现, 对传统的模具设计方式产生了巨大的冲击, 越来越多的模具设计软件被开发出来, 这些软件自身都具有一定的特点, 而UG软件是目前使用最多的, 由于其自身的功能强大, 而且集成了很多人性化的模块, 对整个塑料模具设计过程进行了很好的优化, 通过这个软件的使用, 能够缩短模具设计的周期, 也能够降低模具设计的难度。

摘要：塑料制品在当今的社会中, 占有重要的位置, 而在塑料制品的生产过程中, 塑料模具占有非常重要的位置, 随着塑料加工的越来越精细, 塑料制品的复杂程度越来越高, 在很大程度上提高了塑料模具设计的难度, 在这种背景下, 如何利用最新的计算机辅助设计和制造技术, 来优化塑料模具设计的过程, 成为了很多专家和学者研究的对象, 本文根据UG软件的特点和在模具设计上的应用, 对使用UG软件进行塑料模具设计进行一定的研究。

关键词：UG软件,塑料模具,设计,应用,分析

参考文献

[1]盛永华, 唐小琦.Unigraphics在铸造模具设计中的应用[J].模具技术, 2006 (3) :61-63.

[2]张桂侠.基于UG的注射模CAD系统研发与应用[J].模具工业, 2009 (4) :4-8.

UG等高切削在模具上的应用 第5篇

关键词：UG注射模；模具设计；模具制造；计算机辅助设计；数据库开发 文献标识码：A

中图分类号：TB237 文章编号：1009-2374（2015）15-0018-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.15.009

1 UG注射模设计系统概述

传统的注射模具设计常存在分模面设计不合理、浇灌口位置不当、注塑压力以及注塑温度的选择不合理等问题，造成模具的填充效果不佳，模具产品出现翘曲变形或者密度不均等现象，这大大影响了模具制造的质量和成本。因此，随着科学的发展，计算机辅助技术渐渐应用到注射模具设计中来，UG注射模具设计系统就是基于计算机实现的一种模具设计方式，通过UG软件来完成模具形状、尺寸的设计，进而通过计算机辅助技术完成模具注塑过程。具体来说，UG注射模设计系统就是通过UG软件中的注射模向导（Mold Wizard）对设计模具的型芯、型腔、滑块、推杆以及嵌件等提供一定的建模工具，从而加快模具设计的便捷性和迅速性，提高模具设计的准确度。在整个设计系统运行过程中，实现了模具设计和制作的无纸化，缩短了模具产品生产的周期。

2 注塑模具CAD系统概述

注塑模具CAD技术是一种将模具制造转向高自动化的人工智能化的一种技术，具有以下一些特点：（1）生产效率高。注塑模具CAD技术中的注塑成型方法能够将一些形状较复杂的塑料产品一次成型，并且这种方式生产的塑料产品在目前塑料产品中所占的比例是比较大的；（2）可以批量生产。利用注塑模具CAD技术能够迅速将塑料的形状进行复制，并且快速成型，能够克服注塑模具外部约束多、结构复杂且多变、试探性和经验性较强的特点，进而批量生产大量的塑料产品；（3）操作性强。注塑模具CAD技术系统的功能是比较丰富的，在注塑模具的流程中涉及到多个层面，因此也比较复杂，另外其交互性比较强，因此需要操作人员掌握丰富的软件知识和广泛拓宽计算机知识领域，从而才能做出正确的操作决策。注塑模具CAD系统一般包括五个部分，如产品造型或产品图输入部分、模具总体设计方案确定部分、模具详细设计部分（包括结构和零件的设计）、模具模拟过程部分（包括强度分析、流动分析以及冷却分析的模拟）以及CAM系统的接口部分等，这些部分一般是相互独立并相互联系的，在注塑模具功能的发挥中起到至关重要的作用。注塑模具CAD技术的广泛应用给传统模具设计和制造提供了一个更为先进快捷的方式，在模具的质量和制模的周期上都有了很大的改善。另外通过该项技术还能够大幅度降低制模的成本，提高企业的管理水平，同时还让设计人员的主观能动性得到充分的发挥。

3 UG中模具设计中Mold Wizard模块分析

由上述的描述可以知道，UG注射模具设计技术主要是通过UG软件中的Mold Wizard模块对将要制作的模具进行数据库的开发，然后得到设计图形。在UG软件中，Mold Wizard模块能够根据用户企业的需求建立出与需求产品参数相关的三维模具，这些建立出来的模具是可以用来直接加工的。另外Mold Wizard模块能够对模块进行自动分模，也就是说，通过其能够自动搜索模具的分型线，并且自动生成分型面和提取公母模面，从而生成磨具的型芯与型腔。在这个过程中大大简化了设计程序，并且具有很强的逻辑性。另外，Mold Wizard模块能够定义标准件库系统，能够将直观的图形直间调入到设计的模具中去，并且可以很方便地在上面进行修改。该标准件库是一个庞大的数据库，既能将数据库内的图形数据调出利用还能往数据库中添加新的标准件数据，用户可以根据结构来自行对这些标准件进行定义。

4 UG注射模在模具设计和制造中的应用

对于UG注射模在模具设计和制造中的应用，以下以游戏机手柄上盖的注射模具来进行分析。

进行UG软件的Mold Wizard模具设计时，主要有以下流程：

4.1 产品的模型结构分析

在进行模具的设计时，首先需要对所期望的产品的模型结构进行分析，本文以游戏手柄为例，对游戏手柄的材料、外形等进行分析，判断其结构类型。

4.2 产品的加载和项目的初始化

根据上述对所期望产品的结构模型进行分析之后，就需要选择材料的种类，并对产品和项目的路径、名称以及单位进行设置，这就是产品的加载和项目的初始化过程。在这个过程中，材料的选择一般基于UG软件的数据库系统，或者直接编辑新增，然后完成模具的整个资料，形成一个加载项。

4.3 模具坐标系和收缩率的定义

通过上述将游戏手柄的材料信息进行设置处理后，就需要在软件中将该种模具的坐标系和收缩率进行定义。此坐标系属于三维坐标系，在坐标系中模具要处于零件分型面的中心线上，Z轴需要代表产品的顶出方向，这样才能保证Mold Wizard系统只能进行操作。收缩率则是根据游戏手柄材料的种类来确定。

4.4 成形工件的确定

在本例中，游戏手柄的总体形状为长方形，且有一定的弧度，因此，在形成模具时，需要在动态固定的模具中安装型芯和型腔，型芯和型腔是通过机床加工而来的，然后利用成形工具来定义模具的大小。

4.5 模腔的布局

通过成形工具的确定后，就要对模腔的布局进行确定，一般是根据产品的需求量来决定，若需要大量生产，则可以将模腔布局为一模多腔，这样就能充分利用材料，提高生产效率。

4.6 分型

模具设计的重点和难点就是分型面的建立，其目的就是让工件的分型面对工件进行分割，从而形成各个模具腔体的体积块。因此分型的过程主要包括：创建分型线、创建分型面以及创建型芯和型腔。

4.7 模架的调用

等模具的大致零件部位确立后，就需要借助模架来确立整个模型。一般来说，模架的调用来自于UG软件系统本身存储的模架库，当然也可以借助其他软件自行建立模架库。本例中的游戏手柄则需要通过KBE知识工程来建立一个特定模架，加入到模架库之后，再进行

调用。

4.8 成形

该过程主要包括模具零件的标准零件，如主流道、推杆、固定环以及浇口等，进而进行模具浇注系统的设计。浇注后，需要对成型的模具进行冷却，因此UG软件系统还需要设计出该种模具的冷却系统，设计的内容包括冷却时间、冷却材料、冷却工艺等。最后就是模具的装配过程，根据模具的三维图进行各设计木块的安装。

5 结语

UG注射模设计系统的应用是模具设计与制造的全新发展，UG软件提出的设计理念包含设计、制造、装配以及生产管理等多个层面，让塑料模具的设计与制造过程更加一体化。UG软件中的Mold Wizard模块，更是将模具设计与制作推向更加简易化、自动化、高效率化、智能化方向发展，大大节约了人力和物力成本，为模具的开发提供了更加强有力的工具支撑。

参考文献

[1] 杨佳黎，柳和生，黄兴元，等.Ug注射模设计系统在模具设计与制造中的应用[J].南昌大学学报（工科版），2010，32（2）.

[2] 钟平福.基于UG注射模的3D分模与数控加工[J].模具制造，2013，13（2）.

[3] 董海涛.基于UG注射模设计的自动分模和手动分模方法[J].模具制造，2012，（4）.

[4] 黄俊，吴海英，李建海，等.基于UG Mold Wizard的模具设计数据库开发及设计要点[J].模具工业，2014，（6）.

作者简介：刘金刚（1967-），男，山东淄博人，山东淄博火炬能源有限责任公司工程师，研究方向：机械设计与制造（铅酸蓄电池生产设备设计与制造、模具设计与制造）。

UG等高切削在模具上的应用 第6篇

数控加工技术是机械加工现代化和军事工业发展的重要基础与关键技术,数控编程是该技术的关键环节。应用CAD/CAM软件进行数控编程是对于技术和经验要求都很高的一项工作,要编制一个高质量的程序,需要进行加工对象参数、切削方式选择、刀具及机械参数、加工程序参数等大量的参数选项设置,因而导致编程效率低下,同时也增加错误几率。因此,如何简化编程步骤,减少人机交互次数,是提高数控编程在CAD/CAM中应用的关键。

UG是一个开放式软件,利用其方便的数控编程模板开发接口,可以灵活地开发出数控编程模板。UG允许用户根据自己的需要,定义适合自己工厂加工零件的加工模板,设置好加工参数,定义好常用刀具,在编程过程中只需选择加工零件、加工区域、加工刀具即可生成所需加工刀路,而不需要重复设置。但是自定义加工模板在实际应用中并没有得到广泛应用,这是UG/CAM资源的极大浪费。

本研究根据导师生产车间多年的消失模模具加工经验,提取各类模具加工参数,总结得到数控加工标准工艺模板,并将其定制投入到实际应用中,以提高加工效率,方便数控员熟练掌握数控加工。

2 数控标准工艺模板的提取

建立数控标准工艺模板前,需要对数控加工工艺进行分析和提取,因此需要对加工模具进行总结分类。对加工零件的类型进行分类,具有相同工艺类型、相似形状,相同材料的零件分为一类。分析同种类型零件组成特点,分析清楚零件各组成部分的作用,明确零件各组成部分的尺寸精度、表面粗糙度,便于我们编程时正确地确定加工工艺,选择合理的加工参数。分析零件组成材料,不同材料加工切削参数不同,所用刀具材料不同,对要加工零件材料的切削加工性能十分清楚,定义加工模板参数时才更加有效、适用。

车间数年来加工生产了几百套消失模模具,总结得出其加工有以下共同点:

(1)除泡沫之外的模具都是按照粗加工、二次粗加工和精加工的操作步骤进行。粗加工采用型腔铣完成,二次粗加工根据情况采用型腔铣或等高铣完成,精加工分成曲面铣、等高铣和平面铣三个步骤完成;(2)一般情况下,相同材质的模具有通用的刀具以及相应操作的加工参数,如主轴转速、全局每刀深度、加工余量等;(3)刀具有通常使用的加工范围,例如D3、D2的平刀通常用来刻字,D20的平刀通常用于铸铁模等等。

根据这些共同点,收集总结出各类参数。首先,把常用的刀具按规范要求进行定制。在模板中利用UG里的创建刀具命令建立模具加工中所有可能用到的刀具,将刀具的直径、圆角等分别设置好。同时,建立一个刀具表格,记录刀具的详细信息,包含一般数据和对应材质的特定切削参数。

其次,根据不同的材质,总结出与其对应的加工参数。由于泡沫模样材质的特殊性以及加工的要求,采用一刀铣完成加工。其余几种金属模具的加工操作类似,由于钢和铸铁的材质接近,铝合金和铜的材质接近,模板中将它们各自归为两类。具体需要更改的加工参数由数控员进行调整。主要加工参数如表1、表2、表3所示。

最后,将归纳出来的参数进行优化选择,得到最优解以减少需要修改的部分。加工操作中的其他参数根据通用加工参数进行设置,从而完成标准工艺模板的参数提取。模板的提取中根据需要还可以总结活块或镶块以及刻字等的加工参数,同样单独建立模板,以方便调用。

3 标准模板的建立与应用

3.1 标准工艺模板的建立

总结出加工参数后,选取典型模具加工实例作为模板文件,设置好标准加工工艺步骤以及标准工艺参数,添加所有可能用到的刀具,保存文件即完成了模板文件的创建。UG软件的模板设置和模板文件都放在MACH文件夹下,要将模板定制到初始化环境中,则需要对UG安装目录中的模板文件及设置进行相应的修改。这里以铝合金的模板建立为例做详细介绍。

图1为铝合金标准加工模板的实例文件和提取的标准加工工艺模板。在各操作步骤中设置好以上总结出的标准工艺参数,注意二次粗加工中需要设置参考刀具,创建铝合金模具中所有可能用到的刀具,将其全部选中后点击右键,选择ObjectTemplate Settings,在Create if Parent is Created前打勾,确认后即完成铝合金标准工艺模板的设置,保存文件名为lvhejin.prt。UG/CAM模块中的模板文件都放在安装目录C:Program FilesUGSNX 7.0MACHresourcetemplate_partmetric下,将lvhejin.prt文件拷贝到该目录下,并在resource文件夹中找到template_set,用记事本打开其中的cam_general.opt文件,加入命令行${UGII_CAM_TEMPLATE_PART_ENGLISH_DIR}lvhejin.prt,如图2所示,保存后即完成铝合金模具标准模板的创建。重新启动UG,初始化加工环境CAM中就会出现lvhejin加工模板,现在可以直接调用lvhejin加工模板。

3.2 标准工艺模板的应用

利用铝合金模板编制图3所示模具的加工程序。模具结构不复杂,有较大的半圆曲面以及尺寸较小的加工区域。考虑到伤刀的问题,需要对模具进行二次粗加工,将前一操作没有加工到的区域再加工一次。该模具符合一般铝合金模具的加工特点,可以直接利用定制的模板生成加工程序。进入UG加工模块,在加工环境中调用lvhejin模板进行初始化,在导航器中选择操作导航器,进入几何体视图,定义安全高度距离模具最高面10mm,定义部件体和毛坯。打开创建操作对话框,如图4所示,用到的加工步骤和刀具都已列出,只需根据加工模具的尺寸选择合适的刀具。

加工方法选择CONTOUR_AREA,用D12R6的球刀加工自动块毛坯,并留有6mm余量,生成刀路后保存IPW作为模具加工的毛坯;选择12P的平刀采用CAVITY MILL进行粗加工,选择10P的平刀采用CAVITY MILL进行二次粗加工,清掉粗加工不能加工到的角落以便于精加工的进行;按照模板中创建操作的顺序进行精加工,依次选择8P、D8R4、8P的刀具进行等高铣、曲面铣和面铣。各加工工序中,除了需要设置加工部件和毛坯,其他参数都不需要设置。创建完加工程序后,选择加工副本组,生成刀轨。生成刀轨后需要对刀路进行检查,查看是否有过切及欠切的地方,点击Tool PathVerify进行切削模拟以对生成的程序进行校验。确认程序没有问题后即进行UG后置处理,得到与机床相符合的NC加工程序,把程序传输到加工中心即可加工出该模具。

4 结语

本文利用UG软件方便的数控编程模板开发接口,开发出消失模模具铣削加工模板。经实践证明,所建立的消失模模具标准加工工艺模板可以大大简化编程步骤,提高编程效率,减少编程出错率。同时可以让新的编程员直接利用已有的加工工艺和加工参数,很快学会数控编程,编制出高质量的加工程序。当然,随着软件系统和加工机床的更新,以及所加工模具的特点不同,编程方式及工艺方法、工艺参数等需要不断总结优化,以适应新的加工条件。

参考文献

[1]吕东,王华昌,李志刚.基于标准工艺模板的自动数控编程技术及其应用[J].模具工业,2011,37(5):12-17.

[2]王勇,寇金宝,高翔,等.UG/CAM加工模板在包装容器数控铣削中的应用[J].包装工程,2008,29(12):89-90.

[3]邓奕,谢骐,彭浩舸.基于知识加工的CAM系统应用[J].工具技术,2007,41(5):48-50.

[4]廖玉松,韩江.UG加工模板的设置及应用研究[J].滁州学院学报,2008,10(3):65-67.

[5]罗向华,刘祥.数控模板在CAM中的应用[J].机械工程与自动化,2009(1):183-184.

模具高速切削技术应用初探 第7篇

【关键词】:高速切削 模具制造 应用

高速切削是一个相对概念,如何定义,目前尚无共识。而且由于不同的加工方式、不同工件有不同的高速切削范围,因而也很难就高速切削的速度范围给出一个确切的定义。高速切削技术是在机床结构及材料、机床设计制造、高速主轴系统、快进系统、高性能刀具材料及刀具设计制造系统、高性能刀夹系统、高效高精度测量测试技术、高速切削机理、高速切削工艺等诸多相关硬件与软件技术均得到充分发展的基础之上综合而成的。因此,高速切削加工是一个复杂的系统工程,涉及机床、刀具、工件加工工艺过程参数及切削机理等诸多方面。

1 高速切削技术的特点

高速切削之所以成为技术热点,得到广泛工业应用,是因为它相对传统加工具有显著的优越性,具体有以下优点。

1.1加工效率高

高速切削加工允许使用较大的进给量,比常规切削加工提高5～10倍,单位时间材料切除率可提高3～6倍,加工时间可大大减少。这样可以用于加工需要大量切除金属的零件,特别是对于航空工业有十分重要的意义。比如机翼的加工,大多采用整体加工法,需要切除的材料占90%以上。

1.2切削力减小

和常规切削相比,高速切削加工时切削力至少可降低30%,这对于加工刚性较差的零件来说可减少加工变形,使一些薄壁类精细工件的切削加工成为可能。

1.3切削热对工件的影响减小

高速切削加工过程极为迅速,95%以上的切削热量极少,零件不会由于温升导致翘曲或膨胀变形。高速切削特别适用于加工容易热变形的零件。对于加工熔点较低、易氧化的金属(如镁)来说,高速切削有一定意义。

1.4加工精度高

因为高速旋转时刀具切削的激励频率远离工艺系统的受迫振动,保证了较好的加工状态。由于切削力小,切削热影响小,使得刀具、工件变形小,保持了尺寸的精确性,另外也使得刀具工件间的摩擦变小,切削破坏层变薄,残余应力变小,实现了高精度、低表面粗糙度值加工。

1.5加工工序简化

由于高速切削可以达到很高的加工精度和很低的表面粗糙度值,并且在一定的切削条件下,可以对硬表面进行加工,尤其是对硬度在40～60HRC之间的高硬度进行铣削,可以部分取代电火花加工,这一点对于模具加工具有十分重要的意义,使加工工序简化。其主要领域如附表所示。

2 高速切削技术在模具制造中的应用

高速切削所具有的一系列特色和生产效益方面的巨大潜力,早已成为德、美、Et等国竞相研究的重要技术领域。如今美国波音公司、法国达索公司采用数控高速切削加工技术超高速铣削铝合金、钛合金整体薄壁结构构件。德国自1984年开始至今,由国家研究技术部(DFG)支助Darmstad和4l家公司对超高速切削机床的研究。日本尖端技术研究会把高速切削列为五大现代制造技术之一。如今,美、德、日、法、瑞、士、意大利生产的不同规格的各种商业化高速机床已经进入市场,应用于飞机、汽车及模具制造。

随着高速加工HSM(High SpeedMachini)技术的引进模具工业,对传统的模具加工工艺产生了很大的影响,改变了模具加工工艺流程。由于模具型面一般都是十分复杂的自由曲面,并且硬度很高,采用常规的切削加工方法难以满足精度和形状要求。常规的加工方法是在退火后进行铣削加工,然后进行热处理、磨削或电火花加工,最后手工打磨、抛光,这样使得加工周期很长。特别是手工加工时间,要占整个加工周期很大一部分。HSM可以达到模具加工的精度要求,减少甚至取消了手工加工,并且由于新型刀具材料(如PCD、PCBN、金属陶瓷等)的出现,HSM可以加工硬度达到60HRC,甚至更高硬度的工件,可以加工淬硬后的模具,取代电火花加工和磨削加工。高速铣削加工在模具制造中具有高效高精度以及可加工高硬材料的优点,在工业发达国家已经得到了广泛的应用。目前我国高速切削技术还停留在较低的水平,机床所用的切削速度比先进工业国家低一个数量级,生产效率很低,经济效益不好。高速切削技术在模具工业中的应用更是凤毛麟角,因此大力发展高速切削,.对我国的制造业发展具有十分重要的意义。

高速切削加工技术引进模具工业,主要应用于以下几个方面:①淬硬模具型腔的直接加工。利用高速切削可加工硬材料的特点直接加工淬硬后的模具型腔,提高了模具加工的质量和效率,可取代电火花加工。②EDM(电火花)电极加工。应用高速切削技术加工电极对提高电火花加工效率起到了很大作用。高速切削电极提高了电极的表面质量和精度,减少了后续加工工序。③快速样件制造。利用高速切削加工效率高的特点,可用于加工塑料和铝合金模型。通过CAD设计后快速生成3D大学实体模型,比快速原型制造效率高、质量好。④模具的快速修复。模具在使用过程中往往需要修复,以延长使用寿命,过去主要是靠电加工来完成,现在采用高速加工可以更快地完成该工作,而且可使用原NC程序,无须重新编制。

3 高速切削存在的问题

高速切削是切削加工发展的主要方向之一,它除依赖于数控技术、微电子技术、新材料和新颖构件、CAD/CAM等基础技术的发展外,自身亦存在着一系列亟待攻克的技术问题,如刀具磨损严重,高速切削刀具切入切出时破损问题,高速切削用刀具材料价格昂贵,铣、镗等回转刀具及主轴需要动平衡,刀具夹持要牢靠安全,主轴系统昂贵且寿命短,而且所用高速加工机床及其控制系统价格昂贵,使得高速切削的一次性投入较大,这些问题制约着高速切削的进一步推广应用。

4 结束语

高速切削技术是先进的制造技术,有广阔的应用前景。推广应用高速切削技术不但可以大幅度提高机械加工的效率、质量,降低成本,而且可以带动一系列高新技术产业的发展。加强高速切削技术的基础研究,建立高速切削数据库、高速切削安全技术标准,提高机床和工具行业的开发创新能力,加快高速切削刀具系统、高速切削机床系统的研究开发与产业化,已是当务之急。

参考文献:

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[5]殷保祖,周欣;高速铣削数控编程技术研究[J];电子机械工程;2005年04期

UG等高切削在模具上的应用 第8篇

汽车工业经过100多年的快速发展, 现如今已经发展到了实用性、舒适性、美观性等集一起的程度, 相应的汽车模具行业也就面对着具有更加复杂型面的高精度模具的外形加工, 这种模具它的加工往往具有三维型面复杂、精度要求高、加工成型难度大等特点。通过分析以上在加工制造过程中普遍存在的技术问题, 以及结合本人多年对UG软件的应用摸索, 现以自己在工作中具体加工过的某一产品凸模镶块为例, 介绍一些适应此类复杂型面模具加工的数铣编程技巧。

2 建立数模型面

任何一款软件都有着各自的特点, 我们就UG软件自身里面的各种加工方式做一些简单介绍。具有一定初步行业知识的同行都应该知道, 任何软件程序刀轨的计算必须依托三维数模型面, 所以数模型面是基础, 生成刀轨的好坏和数模型面有着直接的关系, 因此前期数模的建立切不可掉以轻心。 (图1所示为某一产品凸模镶块的三维数模) UG软件具有很强的建模功能, 具体这里就不过多的介绍了, 只是就建模时应该注意的一些问题作些归纳。

(1) 经常建模的同行都有个切身的感受, 在进行面与面之间进行缝合时, 经常会出现缝合失败, 这时大家就会对缝合参数不断的进行修正“妥协”, 直到缝合成功, 但是这些经过“妥协”缝合的面其质量已经大大下降, 有的甚至出现扭曲变形。UG进行MANUFACTURING运算的时候, 对面与面之间存在间隙有一定公差允许范围, 但我们经过“妥协”后缝合的面往往间隙太大, 常常导致运算失败, 有时即使通过运算也会出现刀具路径跳跃, 当型面比较大程序很长时, 出现的这些路径跳跃不容易被发现。如果数控人员采用这样的程序, 会在模具型面产生扎刀等一系列严重后果。

(2) 当遇到复杂曲面模具的建模, 我们应该充分利用UG软件提供的各种关于点、线、面和体的功能。比如对于片体的修剪, 可以利用线进行修剪, 也可以利用面进行修剪等, 尽可能的提高建模质量, 这样不但可以提高后续程序编程的质量, 也可提高编程效率, 从而为模具生产加工提供较好的技术支持。

3 UG/CAM数控程序编程

3.1 确定加工坐标系

UG/CAM的坐标系具体分为绝对坐标系、工作坐标系 (WCS) 和加工坐标系 (MCS) 。在现实中具体选择使用哪种坐标系要根据工作性质来区分, 例如:当进行建模工作时因采用绝对坐标系, 当进行设计工艺工作时采用工作坐标系, 当进行数控加工程序编程时采用加工坐标系。具体工作过程中我们要求工作坐标系与加工坐标系一致, 两种坐标系的一致, 能够保证设计与加工不易出错, 有利于模具加工时的定位。由于UG/CAM加工刀具轴的默认方向为Z轴, 所以在同一个UG文件中我们加工同一套模具的上模镶块 (凸模) 与下模镶块 (凹模) 时, 其加工坐标系原点一样, 只是Z轴相差180度。我们建立加工坐标系的时候, 只要将WCS旋转, 然后根据WCS建立MCS即可。

3.2 刀具选择

数控铣床所用的刀具种类繁多, 根据不同的加工材料选取不同的刀具不但能够提高加工效率, 而且能够延长刀具的使用寿命。这里就不一一介绍了, 下面就以凸模镶块 (常见材料Cr12MoV) 为例介绍刀具的选择, 一般选择圆鼻刀, 立铣刀, 球头刀三种刀具, 根据加工顺序我们在去废料的粗铣阶段多使用圆鼻刀, 立铣刀, 在进入精铣、清根时多采用球头刀。同一种刀具, 我们也会根据加工镶块的大小、曲率、深度采用不同直径的刀具, 例如圆鼻刀常用的刀具直径一般Φ20~Φ63之间、球头刀常用的刀具直径一般Φ6~Φ32之间。 (其中型面精加工的球头刀刀具直径一般选取Φ6~Φ16、清根加工根据R的大小选用Φ6~Φ16) 。

3.3 零件的粗加工 (去废料)

模具材料的选择是根据汽车零件料厚来定, 一般料厚t≥1.6的产品的模具, 成型材料选用合金工具钢, 如:Cr12Mn V、SDLL等;而对于料厚t<1.6的产品的模具, 成型材料选用铬钼铸铁等, 不管毛坯是采用实型铸造的还是锻件镶块, 加工余量都比较大。尤其是型面复杂的零件很难一次加工成型, 必须进行粗加工半精加工精加工清根等步骤才能完成。

一般情况下粗铣加工我们采用分层铣的方式进行, UG提供了很多分层铣切削方式如:CAVITY_MILL、ZLEVEL_FOLLOW_CORE、CORNER_ROUGH等。本文以下模镶块 (凸模) 的粗加工为例进行说明, 我们采用CAVITY_MILL分层铣削, 参数设置和刀轨如图2所示。 (现实加工中参数的设置还要根据具体数控机床来调整) 特别值得注意的是, 大多数情况下我们选择的BLANK (毛坯) 要进行特别的处理, 具体就要求程序编程人员一定要深入现场, 确定BLANK (毛坯) 的实际形状和尺寸, 然后在计算机创建BLANK (毛坯) 的UG模型, 尽可能的使计算机模型与现实BLANK (毛坯) 接近, 从而优化刀轨提高加工效率。

3.4 零件的半精加工和精加工

在UG/CAM软件中FIXED CONTOUR是自带的三轴联动加工模块, 它给用户提供了一种完全的、综合的加工平台, 基本上可以适应实际中各种工序加工的需要, 可满足进行粗加工 (不是粗加工的最优选择) 、半精加工、精加工、清根等操作, 这种加工平台还提供了多种走刀方式和驱动方法 (如沿边界切削、放射状切削、螺旋切削及用户自定义方式切削等) , 可自由规划刀具的三维空间运动轨迹及加工精度, 可以用来加工任何形状的型腔或零件表面。

下面我们还是以下模镶块 (凸模) 为例, 用FIXED CONTOUR模块和ZLEVEL_PROFILE_STEEP模块两种方法 (区域铣削和等高铣削) , 分别进行半精加工和精加工进行如下比较。

图3和图5分别为FIXED CONTOUR模块 (区域铣削) 驱动方式半精加工和精加工的刀轨以及相应参数设置, 图4和图6分别为ZLEVEL_PROFILE_STEEP模块 (等高铣削) 驱动方式半精加工和精加工的轨以及相应参数设置。在上述两种方法的半精加工及精加工中的主要参数设置是一致的, 但我们通过仔细分析比较它们各自的刀轨不难发现:在型面相对平坦的区域, FIXED CONTOUR模块生成的刀轨纹路非常理想, 但在型面的陡峭区域, FIXED CONTOUR模块生成的刀轨纹路就非常糟糕, 而ZLEVEL_PROFILE_STEEP模块在不同区域刀轨纹路的生成恰好与前者相反。

根据以上加工示例观察我们可以得出结论, 在数控加工具有复杂陡峭型面的产品时, 根据区域的不同分别选择区域铣削和等高铣削进行加工, 能够更好的保证型面的加工精度, 满足产品的需求。

3.5 零件的清根加工

经常做模具加工程序的同行都有个深刻的体会, 模具加工时有的型面比较复杂, 纵深大, 局部根部R小, 如果采用大刀具加工效率和加工范围虽然比较高, 但根部R加工不到位, 而采用小刀具虽然根部R能够加工到位, 但它有加工效率低又有刀杆太短、加工范围较小等弊端, 因此多数情况下我们都采用递进式加工方法, 即先用大刀具加工, 再用小刀具清根的方式。UG的清根加工操作简单方便, 且计算速度快。UG提供的清根方式比较多, 编者结合平时的实际工作, 感觉以下几种方式在生产加工中实用性最佳:FLOWCUT_SINGLE、FLOWCUT_MULTIPLE、FLOWCUT_REF_TOOL、FLOWCUT_SMOOTH, 读者可以根据自己公司的加工习惯和具体零部件选择不同的加工方式。

根据作者多年在一线的加工编程经验我们发现, 几种不同的清根方式都有各自的优缺点, 比如单线清根 (FLOWCUT_SINGLE) 效率高, 但加工时吃刀量大, 对刀片的磨损率极高, 同时的效果较差;而后面的多线清根方式加工效率虽然较低, 但在加工时对刀片的磨损较小, 最重要的是其加工质量更好。因此, 我们在实际加工编程中, 要根据具体需要加工的零部件我们将这几种加工方法交替使用。例如:我们根据前一工序加工刀具 (比如为Φ32球头刀) 的大小选取比它稍小的Φ25球头刀进行单线清根 (FLOWCUT_SINGLE) , 其次用再小一些的Φ20球头刀进行参考刀具偏置的方法清根 (FLOWCUT_REF_TOOL) , 然后再用更小的Φ16球头刀进行单线清根 (FLOWCUT_SINGLE) 这样依次进行下去, 这种递进式的加工方式不仅能够大幅提高加工生产效率, 而且它能保证复杂零部件型面各部位的加工精度要求, 进而对以后模具的装配生产产生积极的影响。

3.6 零件加工数控程序的生成

当UG对零部件的加工刀轨计算完成以后, 经过计算机对刀具刀轨模拟仿真及对其走刀可靠性检查确定无误之后, 我们就可以利用UG的后处理模块生成数控机床通常加工使用的刀具轨迹原文件, 即CLS (CUTTER LOCATION SOURCE) 文件, 然后我们只需将加工机床的机床数据文件MDF (MACHINE DATA FILE) 和刀位轨迹原文件CLS (CUTTER LOCATION SOURCE) 结合在一起, 经过UG自动处理模块后即可生成该机床的NC加工代码, 非常方便快捷。需要指出的是, 用户需要根据自己的机床处理代码 (例如FANUC6-12pui、TNC355.pui等) , 利用UG提供的后处理工具MDFG生成特定机床的MDFA文件。 (这里需要指出的是这些NC加工代码具体操作者可以根据自己的加工习惯进行参数修改, 但前提是要保证加工的安全性)

4 结束语

本文介绍了UG/CAM数控编程的基本思路和过程, 通过对图1下模镶块 (凸模) 数控程序的编程过程解剖分析比较, 总结出:对于不同镶块 (或同一镶块的不同区域) 采用不同加工方式可以达到即提高加工效率、又优化加工质量的目的, 在此希望能够与国内汽车模具加工同行进行经验交流, 从而达到共同提高。

参考文献

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[2]李军.模具CAD/CAM?:基于UG?NX的应用[K].北京:国防工业出版社, 2008[2]李军.模具CAD/CAM?:基于UG?NX的应用[K].北京:国防工业出版社, 2008

[3]李华志.数控加工工艺与装备[M].北京:清华大学出版社2005[3]李华志.数控加工工艺与装备[M].北京:清华大学出版社2005

[4]张俊华.UGNX4.0数控加工实例教程[M].北京:电子工业出版社2007[4]张俊华.UGNX4.0数控加工实例教程[M].北京:电子工业出版社2007

[5]许祥泰.数控加工编程实用技术[M].北京:机械工业出版社2004[5]许祥泰.数控加工编程实用技术[M].北京:机械工业出版社2004