基于UG和MasterCAM的汤匙模具分型与数控编程

陈太丽，杨开怀，邹泽昌

（福建船政交通职业学院机械工程系，福建福州350007）

软件应用

基于UG和MasterCAM的汤匙模具分型与数控编程

陈太丽，杨开怀，邹泽昌

（福建船政交通职业学院机械工程系，福建福州350007）

利用UG软件对汤匙进行零件造型及模具分型设计，将模型文件转换到MasterCAM软件，实现了对汤匙模具进行数控自动编程与仿真加工。结果表明，将UG和M asterCAM结合使用，发挥各自优势功能，可以提高汤匙模具设计及其数控加工的质量和效率。

UG；M asterCAM；汤匙；模具设计；数控编程

在现代模具的生产制造过程中，CAD（计算机辅助设计）与CAM（计算机辅助制造）得到了广泛的应用，在模具设计过程中，利用UG进行产品造型和模具设计，运用MasterCAM对模具型芯与型腔进行数控编程，确定刀具路径、仿真加工和后置处理等步骤，生成加工代码传输到机床进行加工。合理的运用这两个软件各自的优势功能可以有效地提高模具的生产效率及产品质量。本文以汤匙为例，介绍基于UG和MasterCAM的模具分型设计及数控编程的方法。

1基于UG的汤匙三维造型

根据汤匙的二维零件图，在UG软件中运用建模模块进行三维产品造型设计，先后通过绘制草图（投影曲线、特征草图）、曲面绘制（网格曲面、曲面修剪、曲面连接、缝合曲面、有界平面）和实体、抽壳等功能完成汤匙的三维造型，如图1所示。

图1 汤匙的三维造型

2汤匙的模具分型

进入UGNX注塑模向导模块，依次进行产品的初始化、收缩率设置、模具坐标系设置、毛坯设置、型腔布局等指令，做好分型准备工作。模具的分型（型腔与型芯设计）是模具设计中的重要部分，如果其中出错，后续的模具设计工作将无法正常完成。

模具分型中分型线和分析面的选取应遵守以下几个原则[1]：

（1）有利于塑件脱模；

（2）保证产品的尺寸精度和外观质量；

（3）有利于排气；

（4）有利于模具加工。

汤匙产品比较简单，直接选取汤匙最大轮廓线作为分型线即可。

产品外表面的抽取区域主要是把产品外表面和分型面作为最终成型的模具型腔，而把产品内表面和分型面作为最终成型的模具型芯。表面的“抽取区域”创建如图2所示。在定义好型腔曲面和型芯曲面后，就可以直接进行模具分型，生成型腔和型芯，如图3所示。

图2 表面的“抽取区域”创建

图3 模具分型

3型腔和型芯的数控编程加工

3.1 文件的导入

MasterCAM是一套应用广泛的CAD/CAM/CAE软件包，价格较低且功能齐全，有很高的市场占有率[2]。不同软件间的模型格式不同，需要进行数据转换。只有数据格式和图像格式相同才能进行数据交换，提高效率[3]。分别将UG NX注塑模向导分型后的型腔和型芯文件通过UG格式转换器转换成IGES的格式，并导入到MasterCAM软件中。图4是MasterCAM打开的型腔图形。

图4 MasterCAM软件中的型腔模型

3.2 加工工艺的制定

在模具型芯、型腔的CNC数控铣削加工过程要遵循开粗、二次开粗、曲面精铣的铣削原则。先将毛胚通过磨床六面磨平至尺寸120mm×120 mm×34 mm，要求六面磨光，平整且平行度光洁度在要求范围内。

在编程前先要选择好加工坐标及毛胚尺寸。在模具型芯、型腔的加工过程中，一般选用工件四个角点中的一个角点作为加工X、Y轴的原点，这样对比于选择工件表面中心点的对刀方法可以减少重复对刀的误差。选择工件的上表面为Z轴的起始坐标。

3.3 型腔、型芯的数控编程

型腔的加工遵循着开粗→二次开粗→曲面精铣的过程，包括曲面粗加工挖槽、曲面粗加工平行陡坡面、曲面精加工等高外形加工三个步骤。汤匙型腔主要加工参数如表1所示。

表1 汤匙型腔主要加工参数

曲面粗加工挖槽加工的特点是依据高度计算，分层切除曲面与加工范围之间的剩余材料，在加工完成后的工件表面呈等高阶梯状。刀路计算时间短，刀具切削负荷均匀，加工效率高。这道工序主要是对工件进行开粗，开粗采用圆鼻刀D25R5.在选取铣削曲面时，将凹槽部分曲面补齐，将合模面作为开粗铣削曲面，如图5所示。与图6所示的未采用凹槽补面加工相比，经过曲面修补过后，刀路会更加合理，走刀更加有规律，在凹槽边缘直接连接过去，避免了在凹槽边缘抬刀现象，这样加工出来的曲面更加的细腻光滑，同时也节省加工时间。最后，曲面精加工等高外形加工如图7所示。

图5 采用凹槽补面加工

图6 未采用凹槽补面加工

图7 曲面精加工等高外形加工

型芯的数控编程也是遵循着开粗→二次开粗→曲面精铣的过程。汤匙型芯主要加工参数如表2所示

表2 汤匙型芯主要加工参数

3.4 型腔、型芯的数控加工

确定刀具路径、仿真加工和后置处理等步骤，生成机床能识别的加工代码，传输到机床进行加工。加工的实物如图8所示。

图8 汤匙型芯型腔加工效果图

4结束语

UG和MasterCAM软件在零件模具造型设计和数控仿真加工方面具有各自特点，UG和MasterCAM协同操作，可以缩短模具设计与制造周期，提高生产效率。

[1]屈华昌．塑料成型工艺与模具设计[M]．北京：机械工业出版社，2006.

[2]谢远辉，肖敏，钟睿.基于Mastercam十字架凸模零件数控加工[J].装备制造技术，2015，（01）：128-130.

[3]苏君，崔庚彦，刘保军.基于UG和MasterCAM的多工位级进模设计与制造[J].锻压技术，2012，（03）：159-163.

Spoon Mold Parting and CNC Programm ing Based on UG and MasterCAM

CHEN Tai-li，YANG Kai-huai，ZOU Ze-chang
（Fujian Chuanzheng Communication College，Fuzhou Fujian 350007，China）

Using UG software for the spoon partmodeling and mold parting design，the model file is converted to the MasterCAM software，to realize the NC automatic programming and simulation of the spoon mold.The results show that the use of MasterCAM and UG，to play their respective advantages，can improve the quality and efficiency of spoon die design and CNCmachining.

UG；MasterCAM；spoon；mould design；NC programming

TG659

A

1672-545X（2016）12-0236-03

2016-09-05

福建省交通厅重点项目（201210）；福建船政交通职业学院科技服务团队培育计划资助

陈太丽（1989-），男，福建福州人，助理工程师、助理实验师，本科，主要从事数控加工和精密制造的教学和研究工作。