李章國(guó)

摘要：以電話機(jī)凹模為實(shí)例，利用UG/Moldwizard模塊，設(shè)計(jì)與產(chǎn)品參數(shù)相關(guān)的三維實(shí)體注塑模具。利用UG/CAM模塊，分析模具型腔的數(shù)控加工工藝，生成刀具加工軌跡并進(jìn)行模擬仿真，最后生成數(shù)控程序；從而實(shí)現(xiàn)了模具設(shè)計(jì)與制造的一體化，縮短了模具制造周期。

關(guān)鍵詞：UG 數(shù)控編程 數(shù)控加工

Unigraphics（簡(jiǎn)稱UG）是集CAD/CAE/CAM一體的三維參數(shù)化軟件，其加工基礎(chǔ)模塊提供聯(lián)接UG所有加工模塊的基礎(chǔ)框架；它為UG NX所有加工模塊提供一個(gè)相同的、界面友好的圖形化窗口環(huán)境，用戶可以在圖形方式下觀測(cè)刀具沿軌跡運(yùn)動(dòng)的情況并可對(duì)其進(jìn)行圖形化修改；UG軟件所有模塊都可在實(shí)體模型上直接生成加工程序，并保持與實(shí)體模型全相關(guān)。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(jī)床和加工中心，該模塊在多年的應(yīng)用實(shí)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(shí)現(xiàn)塑料注射模從設(shè)計(jì)到數(shù)控加工成型的全過程大大減少了模具設(shè)計(jì)制造周期，帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

1 基于UG NX的仿真加工

1.1 啟動(dòng)UG NX6.0軟件：按下Open file打開裝配文件1.prt進(jìn)入NX加工環(huán)境。

1.2 進(jìn)入加工環(huán)境：選擇Application→Manufacturing；彈出machining Environment對(duì)話框；CAM Session Configuration→cam_general；CAM Setup選擇mill_contour最后選擇Initialize。

1.3 創(chuàng)建加工坐標(biāo)系MCS：彈出machining Environment對(duì)話框；CAM Session Configuration選擇cam_general；在Manufacturing Create工具欄上，點(diǎn)擊Create Geometry圖標(biāo)，彈出Create Geometry對(duì)話框，設(shè)置Type→mill_contour；Subtype→MCS；Parent Group →GEOMETRY；Name→MCS；單擊OK，彈出MCS對(duì)話框；點(diǎn)擊Constructor圖標(biāo)，彈出CSYS Constructor對(duì)話框；選擇Inferred圖標(biāo)，單擊OK，返回MCS對(duì)話框。（注：在加工坐標(biāo)設(shè)在基準(zhǔn)角上）勾選Clearance，單擊Specify；彈出Plane Constructor對(duì)話框，選擇XC-YC平面；在Offset欄中輸入10，單擊OK，返回MCS對(duì)話框，再單擊OK。

1.4 設(shè)置WORKPIECE：在Manufacturing Create工具欄中，選擇Create Geometry，選擇WORKPIECE圖標(biāo)；Parent Group選擇MCS；Name→WORKPIECE；點(diǎn)擊Part圖標(biāo)，點(diǎn)選Select，選擇電話機(jī)凹模；點(diǎn)擊Blank圖標(biāo)，點(diǎn)擊Select，選擇立方體作為毛坯。

1.5 創(chuàng)建刀具：在Manufacturing Create工具欄上點(diǎn)擊Create Tool圖標(biāo)，彈出Create Tool對(duì)話框如圖2所示；設(shè)置如下：Type →mill_contour；Subtype→MILL；Parent

Group→GENERIC_MACHINE；Name→EM20R4，點(diǎn)擊OK；彈出Milling Tool-5 Parameters對(duì)話框，設(shè)置如下：選擇5-Parameter；Diameter：20；Lower Radius：4；選擇OK；按以上步驟分別創(chuàng)建一把D12R2，D10R5，D8R1的刀具。

1.6 創(chuàng)建粗加工刀軌：在Manufacturing Create 工具欄中點(diǎn)擊Create Operation圖標(biāo)，彈出Create Operation對(duì)話框，設(shè)置如下：Type→mill_contour；Subtype→CAVITY_MILL；Program→NC_PROGRAM；Use Geometry→WORKPIECE，Use Tool→EM20R4；Use Method→METHOD；Name→L1點(diǎn)擊OK，彈出CAVITY_MILL對(duì)話框；設(shè)置如下：Cut Method→Follow Periphery；Stepover→Tool Diameter；Percent→50；Depth Per Cut→0.5；點(diǎn)擊Method圖標(biāo)，彈出Engage/Retract對(duì)話框；設(shè)置如下：Horizontal→10；Transfer Method→Clearance Plane；設(shè)置完成后，點(diǎn)擊OK返回CAVITY_ILL對(duì)話框；點(diǎn)擊Cutting，彈出Cut Parameters對(duì)話框；設(shè)置如下：Cut Order→Level First；Cut Direction→Climb Cut；Region Sequencing→Optimize；Part Side Stock→0.35；設(shè)置完成后，選擇OK；返回CAVITY_MILL對(duì)話框；選擇Avoidance，彈出如下對(duì)話框：From Point 設(shè)為Z50；Gohome point 設(shè)為z50；Clearance Plane 設(shè)為Z10；單擊OK，返回Cavity_mill對(duì)話框：點(diǎn)擊Feed Rates圖標(biāo)，彈出速度和轉(zhuǎn)速對(duì)話框（Feeds and Speeds），設(shè)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(jī)床這些設(shè)置都會(huì)不同。以下每一個(gè)程序中Feeds and Speeds設(shè)置方法相似，不再累述。）點(diǎn)擊OK，返回CAVITY_MILL對(duì)話框；選擇生成（Generate）圖標(biāo)，生成刀為軌跡；選擇OK，接受刀位軌跡。Spindle Speed （rpm） 轉(zhuǎn)速： 2200；點(diǎn)擊Feeds圖標(biāo)，設(shè)置如下：點(diǎn)擊OK，返回CAVITY_MILL對(duì)話框，選擇生成（Generate）圖標(biāo)，生成刀為軌跡；選擇OK，接受刀位軌跡。

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

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

1.9 創(chuàng)建側(cè)壁精加工刀軌：拷貝并粘貼L3，將程序名改為L(zhǎng)4；雙擊L4，選擇Cutting；將Use Floor Same As Side 設(shè)為OFF；Part Side Stock→0；Part Floor Stock →0.1選擇OK，返回等高銑對(duì)話框；選擇生成（Generate）圖標(biāo)，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(chuàng)建菜單條中選擇創(chuàng)建操作圖標(biāo)，在類型（Type）欄中選擇mill_contour；在子類型（Subtype）欄中單擊FIXED_CONTOUR圖標(biāo)；設(shè)置：Program →NC_PROGRAM；Use Geometry→WORKPIECE；Use Tool→BM10_5；Use Method→MEHOD；Name→L5；選擇OK。出現(xiàn)FIXED_CONTOUR對(duì)話框，Dirve→ Area_Milling；點(diǎn)擊Cut Area圖標(biāo)，點(diǎn)擊Select，彈出Cut Area對(duì)話框；選擇如圖2所示紅色區(qū)域，選擇OK；返回FIXED_CONTOUR對(duì)話框；選擇Trim圖標(biāo)，選擇Select，選擇Face Boundary圖標(biāo)；選擇Outside，點(diǎn)選工件的底平面，選擇OK。返回FIXED_CONTOUR對(duì)話框；點(diǎn)選Area_Milling，彈出對(duì)話框：設(shè)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(duì)話框；選擇Cutting，Remove Edge Traces 設(shè)為on；選擇OK，返回FIXED_CONTOUR對(duì)話框，選擇生成（Generate）圖標(biāo)，生成刀路軌跡，生成刀軌。

1.11 話機(jī)表面精加工：將程序L5拷貝并粘貼，重命名為L(zhǎng)6；雙擊L6，點(diǎn)擊Cut Area圖標(biāo)；點(diǎn)擊Select，選擇右圖紅色面作為加工區(qū)域，選擇OK；返回FIXED_CONTOUR對(duì)話框，點(diǎn)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(biāo)，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L(zhǎng)8，雙擊L8；點(diǎn)擊Cut Area圖標(biāo)，點(diǎn)擊Select；彈出Cut Area對(duì)話框。選擇如圖4所示紅色區(qū)域，選擇OK，返回FIXED_CONTOUR ；對(duì)話框。點(diǎn)擊Edit Parameters。彈出Area Milling Method對(duì)

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

ONTOUR對(duì)話框。選擇生成（Generate）圖標(biāo)，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(dǎo)航器（ONT）中，選擇全部程序，按鼠標(biāo)右鍵（MB3），選擇Toolpath Gough Check，如果沒有發(fā)生過切，系統(tǒng)將給予沒有過切的進(jìn)示。

1.14 后處理：在操作導(dǎo)航器（ONT）中，選擇全部程序，點(diǎn)擊NX/Post Postprocess圖標(biāo)，彈出Postprocess對(duì)話框，選擇三軸銑床，點(diǎn)擊OK；處理時(shí)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(shí)產(chǎn)生一個(gè)數(shù)控程序（*.ptp），該程序可以直接送去對(duì)應(yīng)的數(shù)控機(jī)床加工。

1.15 工藝清單。在操作導(dǎo)航器（ONT）中，選擇全部程序，點(diǎn)擊Shop Documentation圖標(biāo)，彈出Manufacturing Part Reports對(duì)話框，選擇Tool List （HTML），點(diǎn)擊OK；將產(chǎn)生一個(gè)網(wǎng)頁(yè)格式的刀具清單，該清單可以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)操作人員加工該零件。

2 數(shù)控加工工藝方案

根據(jù)UG仿真電話機(jī)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(jī)床為大連機(jī)床廠生產(chǎn)的VDR 三軸立式加工中心且剛性較好。數(shù)控加工時(shí)合理確定電飯煲上蓋凸模粗加工，半精加工，精加工三個(gè)加工階段的加工參數(shù)，熟練導(dǎo)入U(xiǎn)G自動(dòng)編制程序，完成數(shù)控機(jī)床的對(duì)刀操作，確保零件的加工質(zhì)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(chuàng)建粗加工刀規(guī)，選用ΦD20R4mm 可轉(zhuǎn)位兩刃鑲片立銑刀順洗每次加工0.5mm。

2.3 創(chuàng)建精加工刀軌選用ΦD12R2mm 可轉(zhuǎn)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(cè)壁，選用ΦD10R5mm 硬質(zhì)合金銑刀加工0.3mm，保留0.2mm加工余量。

2.5 創(chuàng)建精加工刀軌，選用ΦD8R1mm 可轉(zhuǎn)位兩刃鑲片立銑刀，進(jìn)行精加工達(dá)到精度要求。

2.6 選用ΦD10R5mm可轉(zhuǎn)位兩刃鑲片立銑刀 ，進(jìn)行分型面精加工使其達(dá)到精度要求。

2.7 選用ΦD10R5mm可轉(zhuǎn)位兩刃鑲片銑刀，對(duì)其話機(jī)表面，底面精加工，使其滿足精度要求。

2.8 加工完畢后進(jìn)行精度測(cè)量，可以適當(dāng)修正達(dá)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(shù)控機(jī)床，檢查完程序后，為了安全起見要進(jìn)行試切加工，發(fā)現(xiàn)問題要調(diào)試和調(diào)整方可進(jìn)行數(shù)控加工。

3 結(jié)束語

通過UG與CAD/CAM相結(jié)合對(duì)數(shù)控加工過程進(jìn)行仿真，驗(yàn)證實(shí)際應(yīng)用中的可行性。有效地解決了模具生產(chǎn)中許多手工無法完成的復(fù)雜零件程序的編制的問題，縮短了零件的設(shè)計(jì)和制造周期，提高了零件的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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