基于UG复杂曲面模具型腔数控编程与加工工艺优化

威海职业学院　　柳鹏

基于UG复杂曲面模具型腔数控编程与加工工艺优化

威海职业学院柳鹏

以游戏机手柄模具型腔加工编程为例，针对复杂曲面模具型腔的结构特点，利用UG软件的CAM编程模块，通过选用合理的加工类型、优化加工参数对模具型腔进行数控编程以及加工工艺参数优化。最终提高了模具型腔的表面加工质量和加工效率。

手柄模具型腔；数控编程

随着模具工业的进一步发展，市场对模具产品成型的表面质量要求也越来越高。目前，UG软件已经普遍应用于模具零件的数控加工编程中。对于复杂曲面的模具型腔数控编程，利用UG软件的CAM模块，通过对加工类型的合理选用以及刀具轨迹和加工参数优化设置，能够提高模具型腔的表面加工质量。

本文通过对塑料游戏手柄模具型腔进行数控加工编程。综合应用多种加工方法，提高了该零件曲面的加工质量。

1　游戏手柄外壳模具型腔加工工艺分析

游戏手柄外壳模具型腔毛坯尺寸设计为：200×160×74 mm。六面精加工磨平。

CAM加工工艺如表1所示。

表1　 CAM加工工艺表

2　 UG软件游戏手柄外壳模具型腔数控编程

2.1模具型腔粗加工

模具型腔的粗加工策略选择“型腔铣”操作，该操作可以对毛坯的大量材料进行快速去除，缩短加工时间。生成的型腔铣粗加工刀路如图2所示。

图2　型腔铣粗加工刀路

2.2模具型腔二次开粗

在型腔铣粗加工中由于刀具直径的限制，在模具型腔的部分狭窄区域会出现加工不到的情况。UG软件可通过参考粗加工刀具，将剩余材料作为二次开粗的切削区域进行加工。二次开粗刀路如图3所示。

图3　二次开粗刀路

在二次开粗中，经常会发生残料过多而使刀具断裂的情况，通过切削模式选择跟随部件，改变切削参数中的空间范围的参数设置，另外把连接中的开放刀路选项改为“变换切削方向”，可以有效避免碰撞，并且减少过多的抬刀。

2.3模具型腔半精加工

为保证加工精度，需要对开粗完成后的模具型腔的陡峭区域进行半精加工，为后续精加工做准备。半精加工策略选择“等高轮廓铣”，生成的刀路如图4所示。

图4　等高轮廓铣半精加工刀路

2.4模具型腔精加工

对于模具型腔的精加工分三个部分：精加工平面、精加工陡峭面、精加工曲面。平面的精加工采用“平面铣”操作，陡峭面的精加工采用“等高轮廓铣”操作，曲面的精加工采用“固定轴轮廓铣”操作。

针对精加工过程中陡峭面与曲面产生的接刀痕现象，可以通过更改角度参数进行约束，在深度轮廓铣削中陡峭角度赋予一个数值，大于这个值才进行铣削；在固定轮廓铣削中，赋予一个非陡峭的角度，这个角度要与深度轮廓铣削中的角度重合，或大于深度轮廓铣削的角度，这样可以避免接刀痕的产生，提高加工质量。

2.5刀具路径3D动态仿真以及程序后置处理

通过UG的刀路3D动态仿真功能可以对前期编程刀轨进行切削仿真检查，从而验证刀路轨迹的可行性。

通过UG编程生成的刀路要想用于加工，需要通过UG的后处理程序将编程刀路转换为NC代码。UG的后置处理根据用户要求，能够生成满足不同数控机床以及不同操作系统的NC加工代码，如通过UG后处理程序生成的Fanuc系统的加工代码。

3　结语

通过UG软件对游戏手柄外壳型腔零件进行CAM编程加工，大大提高了加工效率，通过对编程过程中的加工工艺参数进行优化，提高了零件的加工质量。