基于UG的塑料模具数控加工工艺分析

梁永江

摘 要：文章结合UG软件的相关概念，对其在模具数控加工中的优势进行了简单介绍，并结合塑料模具加工的实际例子，对基于UG的模具数控加工工艺进行了分析和阐述。

关键词：UG；模具；数控加工

前言

在工业化进程不断加快的当今社会，塑料制品凭借自身优良的性能，得到了极其广泛的应用。在现代塑料制品设计中，存在有大量的曲面造型，如果采用传统的机械加手工制模，则模具的质量和精度难以保证。在这种情况下，模具数控加工工艺就得到了飞速发展和普及，而作为一款综合性的CAD/CAE/CAM软件，UG可以进行模具的设计、分析，同时自动生成加工程序，因此受到了相关技术人员的重视。

1 UG软件概述

UG全称Unigraphics NX，是由Siemens PLM Software 公司出品的一个产品工程解决方案，能够为用户的产品设计和加工提供相应的数字化造型及验证手段。UG是一个交互式CAD/CAM系统，其自身极其强大的功能使得UG可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构，经过长期的发展，已经成为模具行业三维设计的一个主流应用。

在工业化进程不断加快的前提下，当前制造业面临着新的挑战，即通过产品开发的技术创新，在持续缩减成本投入的基础上，逐步增加产品利润和收入。而为了真正意义上支持个性，必须具备更加多样化的设计方案，在开发过程中，由以往经验中得到的知识，更早地做出关键性决策。UG的应用，能够通过过程变更，驱动产品革新，其独有的知识管理，使得工程专业人员能够推动产品的快速革新，以创造出更大的利润，同时可以结合已知准则，对每一个设计决策进行确认，保证决策的可靠性。应用UG，用户可以得到更加合理的解决方案，对设计过程进行改善，对成本进行控制，从而进一步缩短产品进入市场的时间，为用户赢得更多的利润。

2 基于UG的塑料模具数控加工工艺

这里从塑料模具的数控加工出发，以吹风机外壳模具的型芯镶块加工为例，对基于UG的模具数控加工工艺进行分析和讨论。

2.1 三维模型创建

在模具数控加工前，必须先建立相应的三维模型。相关技术人员可以结合现有的模具图纸，利用UG中的CAD模块，构建模具的实体模型，或者通过导入其他格式的图纸文件，对模具的三围模型进行创建。需要注意的是，无论采用何种创建方式，三维模型都必须忠于原设计，切实保证模型数据的精度，以确保后续数控加工质量。在该加工实例中，模具型芯镶块零件的三围模型如图1所示。

图1

在生成毛坯时，可以对镶块的地面进行拉拔，将高度控制在高于镶块最高面2mm，以留出一定的加工余量，确保零件最高面的加工质量。

2.2 工艺流程确定

在UG软件中，确定相应的工艺流程，是后续数控加工顺利开展的基础和前提。操作人员应该打开软件，在操作界面点击“应用模组”中的“加工模组”命令，进入相应的对话框，对工艺流程进行制定：（1）由之前创建的零件三围模型，对加工模式进行选择。在UG软件中，零件的加工模式主要包括平面加工、型腔加工以及三轴连续曲面加工三种模式；（2）明确加工坐标系，同时对刀具的工艺参数和切削方式进行选择；（3）明确加工步骤，由软件自主生成CLSF刀具源文件；（4）依据机床类型，对后处理文件进行明确，生成相应的NG加工程序；（5）将生成的NG加工程序传输到数控机床；（6）选择夹具，安装工件，并对数控机床的加工坐标系进行确定，开始加工。

2.3 加工工序设置

（1）毛坯加工。在该工件中，采用的毛坯材料为40Cr，由于加工量相对较大，为了减少机床负荷，采用分层进给铣削的方式，也可以在一定程度上延长刀具的使用寿命。在加工过程中，采用型腔加工模式，选择由三维模型镶块底面拉拔所产生的实体，结合“依零件外形加工”的切削模式，初步加工出零件的大致外形。在对加工刀具进行选择时，充分考虑各方面的影响因素，选择硬质合金涂层铣刀（ 6mm），将转速控制在7886转/min，进给速度控制在615mm/min，分层铣削时，每一层的切深为0.5mm，刀具进给70%。

（2）型芯表面加工。在对曲面进行加工的过程中，由于选择了型腔加工模式，在分层加工时，会留下阶梯状的刀痕，因此，在初加工后，一般还需要采用三轴连续曲面加工模式对曲面进行精加工，以提升工件的表面质量。在这种加工模式中，将型芯表面选择为加工区域，以硬质合金涂层铣刀（6mm）为加工刀具，将转速控制在7886转/min，进给速度控制在615mm/min，刀具进给5%。

（3）进风口加工。吹风机的进风口尺寸相对较小，属于狭长型平面，因此选择平面加工模式，平行式往复走刀切削模式，在这种切削模式下，UG软件创建的刀具路径为相互平行且连续不提刀，不仅能够有效节约加工时间，还可以减少成本消耗。需要注意的是，为了保证零件的外观质量，应该避免使用相同直径的刀具对模具的圆倒角和拐角进行直接加工，以免因刀具的震跳而影响加工精度和表面外观质量。在平面加工模式中，选择进风口表面为加工区域，硬质合金铣刀（1.2mm）为加工刀具，将转速控制在17886转/min，进给速度控制在575mm/min，每层切深0.2mm，刀具进给百分比为10%。

（4）按键孔加工。选择平面加工模式，以按键区域的三维曲面为加工区域，选择“依零件外形加工”切削模式，硬质合金铣刀（ 1.5mm）为加工刀具，将转速控制在14886转/min，进给速度控制在255mm/min，刀具进给百分比为10%。

3 结束语

总而言之，基于UG的模具数控加工在复杂三维型面的加工中，有着很高的加工效率和加工质量，能够为企业带来非常可观的经济效益，应该得到相应的重视和推广。

参考文献

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