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基於（yú）UG的複雜模具零件編程技術的研究

2018-12-29 來源：宜賓職業技術學院作者：劉勇，宋（sòng）寧，劉（liú）存平

【摘要】結合UG軟件在（zài）CAM編程模塊上的強大功能，以（yǐ）典型的模具型腔（qiāng）零件為例，重點研究複雜模具零件的編程設計（jì）方法。包括（kuò）製定合理（lǐ）的加工工（gōng）藝方案，選擇合適的加工刀具，正確創建加（jiā）工工序。經仿真加工（gōng）驗證，設計有效（xiào）合適的刀路，可提高工件的整體加工精度與光潔度。

關鍵詞：UG軟件；型腔；編程（chéng）；設（shè）計（jì）

1 、引言

UG 是模具數控加工行業最常用的編程軟件之一，具有強大可靠（kào）的刀具（jù）軌跡（jì）生成（chéng）方（fāng）法，可以完成銑削（2.5軸～5軸）、車削（xuē）、線切割等的編（biān）程。對同（tóng）類零件的編程，UG軟件可設計一個編程模板與主模型相關聯，當（dāng）編程對（duì）象發生改變（biàn）後，隻需（xū）重新（xīn）計算刀（dāo）軌即可（kě），提高了（le）編程效率。數控銑削是複雜模具零件最主要的加工方（fāng）法，要達到模具零件的高精度，除了要有高精密的數控加工設備（bèi）以外，還需編（biān）製出高（gāo）質量的數控加工程（chéng）序，這是因（yīn）為程序中不（bú）僅包含了零件的加工工藝（yì）過程，還包括了加工工藝參（cān）數（shù），如切削用量、刀具形狀（zhuàng）尺寸、走刀路線等。本文以一個典型的模具型腔零件為例，介紹利用 UG 軟件（jiàn）對其進行數（shù）控編程過程與應用（yòng）的特點。

2 、零件加工工藝分析

型腔為（wéi）整副模具的關鍵運作（zuò）的精密部件，其（qí）結構形狀複雜，加工難度（dù）非常大，往往製造的人工成本就超（chāo）過了材料的本身。模具型腔零件（jiàn）的二維、三（sān）維圖如圖1、圖2所示，在運用UG軟件對零件生成刀軌前，需對零件進行（háng）加工工藝分析（xī），製定出合理的加工（gōng）工藝方案。模具型腔（qiāng）零件結構形狀複雜，在製定加（jiā）工順序中需充（chōng）分考慮零件的結構形狀、尺寸、剛度（dù）和加工精（jīng）度（dù）等，選擇合適的刀具切削，以先（xiān）麵後孔、先基準後其它、先主後次及盡量減少換刀次數提（tí）高切削（xuē）效率為原則，製定出模具型腔（qiāng）零（líng）件的加工工藝方案。加工順（shùn）序如（rú）下：首先用 D30R4mm 刀具對其進行開（kāi）粗→D12mm 刀具（jù）二次（cì）開粗→D16R0.8mm刀具半（bàn）精加工平麵→D8R4mm半精加工膠位（wèi）與枕位（wèi），留 0.1mm 餘量→D8R4mm 刀（dāo）具（jù）半精加工頂麵曲麵，留 0.06mm 精加（jiā）工餘量→D12mm刀具精加工平麵→D6R3mm刀具精加工膠位及枕位→D6R3mm刀具精加工頂麵曲麵→D6mm刀具清角加工，清 D6R3mm 加工不到（dào）位的膠位、枕位側邊→D6R3mm刀具加工流（liú）道。零件加工工藝過程如（rú）表1所（suǒ）示。

3 、編程（chéng）設（shè）計

3.1 粗加工

創建粗加工工序（xù）時為了提高加工效率（lǜ），在機床剛性及刀具強度允許的情況下盡量選擇較大直徑的切削刀具、較大的切深與（yǔ）進給速度對其進行切削。測量（liàng）出毛坯尺寸為 157×142×45mm，編程坐標係創建（jiàn）在毛坯上平（píng）麵中心處，粗加工（gōng）工序的切削刀具為（wéi）D30R4牛鼻刀，銑削方法（fǎ）采用[型腔銑]，切削模式選擇（zé）“跟隨周邊”，每刀切削步距（jù）為“6mm”，每刀切削深度為“2mm”，切削方向采用“逆銑”，切削順序選用“層優先”，側壁與底部餘（yú）量統一為“0.2”；非切削參（cān）數設置中的進刀與（yǔ）退刀方式均采用“螺旋進刀”，主軸轉速與進給速率按表1對應的參數設置，生成粗加工走刀軌跡，如圖3所示。

首次開粗時（shí）為了提高加工效率，一般選擇的是較大直徑的刀（dāo）具（jù）進行切削，對於較小距離的特征區域（yù）刀具便無法進入切削。創建二次開粗工序，選（xuǎn）擇一把直徑為12mm 的立銑刀對首次（cì）開粗未加工的（de）部份進行二次開粗，銑削方（fāng）法與首次開粗一致，每（měi）刀切削深度為“1.0mm”，側壁與底部餘量仍（réng）然為0.2mm，根據刀具剛性（xìng）對切削用量參數進行重設（shè）。為了避免刀具對已加工麵進行重複切削，將處理中的工件（IPW）選擇（zé）“使用3D”，UG 軟件（jiàn）便以（yǐ）先前工序切削（xuē）後的（de）模型作為此道工序的毛坯，此道工序僅加工部件上遺留的材料，生成二（èr）次開粗走刀軌跡，如圖（tú）4所示（shì）。

3.2 半精加工

模具零件的材料硬度很高且形狀複雜，在完成粗加工（gōng）後精加工前，需對各表麵進行半精加工，保（bǎo）證精加工的切削餘量（liàng）均勻，提高工件各表麵加工質（zhì）量。各平麵半精加工編程方法采用 [ 麵銑]，刀（dāo）具選用D16R0.8mm 牛鼻刀（dāo），加工餘量為“0.1mm”，生成平麵半精加工走刀軌跡，如圖5所示；帶有（yǒu）拔模角度的膠（jiāo）位與枕位的編程方（fāng）法選用[深度輪廓加工]，刀具選用D8R4mm球頭刀，設（shè）置最小切削長度為“1mm”,每刀切削深（shēn）度恒（héng）定為“0.15mm”部件餘量為“0.1mm”，切（qiē）削（xuē）采用混合銑、深度優先方式，其餘切削參數根據（jù）加工工藝過程表設定，生（shēng）成膠位與枕位刀軌圖，如圖6所示；頂麵曲麵的半精加工編程方法采用[區域輪廓輪廓銑]，驅動方法選用“區域銑削”，刀具選（xuǎn）用 D8R4mm 球頭刀，部件餘量為“0.06mm”，在切削參（cān）數（shù）中指定切削方向為“順銑”、剖切角指定與 XC 的夾角為“45°”，延伸路徑在邊上延伸“0.2mm”，進刀與退刀類型均（jun1）采（cǎi）用“插削”方式，生成頂麵精加工走刀軌（guǐ）跡，如圖（tú）7所示。

3.3 精（jīng）加工

在完成（chéng）半精加工後製（zhì）定精加（jiā）工工序時，首要考慮的是（shì）如（rú）何保證零件的（de）尺寸精度和表麵質量（liàng）。精加工切削用量參照表 1 設置，用 D12mm 立銑刀精加工平（píng）麵，編程方法采（cǎi）用 [ 麵銑（xǐ）]，加工（gōng）餘量為“0mm”；用D6R3mm球頭（tóu）刀精加工膠位及枕位的側邊，編程（chéng）方法采用[深（shēn）度（dù）輪廓加工]，部件（jiàn）餘量為“0mm”；用D6R3mm球頭刀精加工頂麵曲麵，編程方法采（cǎi）用[區域輪廓銑]，部件餘量為（wéi）為“0mm”；用 D6mm 立銑刀精根加工D6R3mm刀具加工不到位的膠（jiāo）位、枕位側邊及D12mm刀具（jù）加工不（bú）到的平麵,清根加工刀軌如圖8所示；最後對流道進行加工，加工（gōng）刀具為（wéi） D6R3mm 球頭刀，編程方法采用[固（gù）定輪廓（kuò）銑]，以流道（dào）中心拉伸一個（gè）麵（miàn）作為驅動曲麵，驅動（dòng）方法選用（yòng）“曲麵”，生成刀具加工軌跡，如圖9所示（shì）。

4 、仿真加工

UG 軟件提（tí）供（gòng）零件的（de）仿真切削功能，能夠觀察刀具切削加工過（guò）程，判斷（duàn）是（shì）否存在（zài）幹涉等情況，同時在（zài）仿真切削中，軟件（jiàn）會（huì）給出有關的加工（gōng）過程報告，這（zhè）樣可省去試切加工過程，降低成本，提高了加工效（xiào）率。對零件進行仿真切削，仿真切削結果如圖10所示，仿真加工過程中未出現幹涉、欠切（qiē）、過切等情況（kuàng），加工結果達到了預（yù）期效果。

5 、結語

采用UG軟（ruǎn）件能快速方便地進（jìn）行複雜模具零件的數控加工編程，並通過仿真切削功能，可（kě）實時觀察零件在加工過程中出現（xiàn）的各種情況，減少零件的試切（qiē）加工次數，降低加工成本。上述實例為典型的複雜模具零件，結合模具零件自身的特點（diǎn）及 UG 軟件的（de）編程方（fāng）法，創建用於數控機床（chuáng）加工的加（jiā）工工序，針對不同的加工表麵選擇適當的編程方法，解決（jué）了加工複雜曲麵下刀難（nán）、走刀路徑不易控製等問題，在提高加工效率（lǜ）的同時也（yě）保證了零件表麵質量。

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