基于UG的塑料模具主要零部件CAM编程过程研究

孟波 赵慧

摘 要：UG CAM是模具数控行业最具代表性的数控编程软件，其具有生成的刀具轨迹合理、切削负载均匀、适合高速加工等优点。另外，在加工过程中的模型、加工工艺和刀具管理，均与主模型相关联，主模型更改设计后，编程只需重新计算即可，所以UG编程的效率非常高。由此，本文主要分析基于UG的塑料模具主要零部件CAM编程过程。

关键词：UG CAM模块;型腔铣;平面铣;深度加工轮廓;固定轮廓铣

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）17-0044-03

Abstract： UG CAM is the most representative NC programming software in the mold NC industry. Its biggest characteristic is that the generated tool path is reasonable， the cutting load is even， and it is suitable for high-speed machining. In addition， the model， processing technology and tool management in the processing process are all associated with the master model. When the master model changes the design， the programming only needs to be recalculated， so the efficiency of UG programming is very high. Therefore， this paper mainly analysed the CAM programming process of the main parts of plastic mould based on UG.

Keywords： UG CAM module;cavity milling;planer milling;zlevel profile;fixed contour milling

UG（UnigraphicsNX）是目前在模具行业使用最广泛的编程软件之一，是交互式CAD/CAM系统[1]。由于UG软件自身包含CAM编程模块，因此，设计完的模具可以直接接入加工模块编程，不用像以前一样需要转化到其他软件进行编程。此外，之前在模具模型转化过程中，会导致3D模型出现破面，这是CAM工程师经常遇见的问题。而UnigraphicsNX软件较好地解决了该问题，因此，在塑料模具行业应用占比较高。

1 型腔编程

对于型腔加工，笔者通过多次开粗的方法，将加工步骤由三步改为两步，省略半精加工，即将其分为粗加工和精加工两部分。

1.1 准备工作

第一，开粗之前，先对加工所用的刀具进行设定。根据图形尺寸对刀具进行初步估算，对用到的刀具进行一一设定。

笔者将新建一把D16R8飞刀，用于第一次毛坯的开粗。以此类推，新建如下所用刀具，D6R1的牛鼻刀、D6R3的球头铣刀、D4的平底刀、D2的平底刀中心钻及各个直径的麻花钻头等。

第二，建立坐標系。在建模环境下，将绘图坐标移动至坯料上表面中心，确定加工方向，并按照右手笛卡尔直角坐标系准则，将X，Y，Z轴按照加工方向旋转，再进入加工环境，确定加工坐标，将加工坐标与绘图坐标重合（参考WCS）。

第三，确定铣削几何体指定部件。选此零件为铣削几何体。指定毛坯：创建一个包容快，确定为加工坯料。指定检查：全选模式下进行部件与坯料的检查。

第四，设定粗加工部件余量与内外公差。在加工之前设定粗加工部件余量与内外公差，避免粗加工过程中多次设定和浪费时间。

1.2 粗加工

在加工选项中右键点击MILL_ROUGH建立新的加工方法，点击型腔铣，进入型腔铣参数设定界面。

由于在开粗之前就已经指定了部件和毛坯，下一步即选择刀具。由于之前已经设定刀具，所以直接选取D16R8的飞刀，然后设定切削模式（跟随部件），步距（平面直径百分比65%），每刀深度0.5mm，再设定切削参数（切削方向为顺铣，切削顺序为深度优先，开放刀路为变换切削方向）和非切削参数（进刀类型：沿斜状进刀，倾角3°，安全高度1mm，转移/快速—区域之间—前一平面—区域内—前一平面）。最后设定进给和速度（主轴转速2 984r/min，切削进给1 164mm/min，更多—移刀—100%）。设定完开粗参数后，即可生成刀路。刀轨生成刀路以后，就可以进行加工。

1.3 精加工

首先进行底面加工，加工选项中右键点击MILL_ROUGH建立新的加工方法，点击使用边界面铣削，进入面铣参数设定界面。

直接选取D6的平底刀，然后设定切削模式（单向），步距（平面直径百分比75%），毛坯距离1mm，再设定切削参数（切削方向为顺铣）和非切削参数（进刀类型为沿斜状进刀，倾角3°，安全高度1mm，转移/快速—区域之间—前一平面—区域内—前一平面）。最后设定进给与速度（主轴转速6 366r/min，切削进给1 241mm/min，更多—移刀—100%）。参数设定完毕后，即可生成刀路。刀轨生成刀路以后，就可以进行加工。

因为排气槽属于平面，所以进行平面加工。为节约加工时间，因而复制平面加工的程序，只需修改刀具和加工范围即可进行快速加工。

接下来复制程序修改刀具和加工范围进行排气槽加工，点击生成刀路。刀轨生成刀路以后，就可以进行加工。在平面加工完以后，进行陡峭范围的加工。接下来对侧壁进行精加工，加工选项中右键点击MILL_ROUGH建立新的加工方法，点击深度轮廓加工，进入深度轮廓加工参数设定界面。

直接选取D6R1的牛鼻刀，然后设定最大距离0.15mm，再设定切削参数（切削方向为顺铣）和非切削参数（进刀类型：沿斜状进刀，倾角3°，安全高度1mm，转移/快速—区域之间—前一平面—区域内—前一平面）。最后设定进给和速度（主轴转速5 836r/min，切削进给1 401mm/min，更多—移刀—200%）。参数设定完毕后，点击即可生成刀路。刀轨生成刀路以后，就可以进行加工。型腔的所有编程加工结束，其余未加工的孔洞由钳工在台钻上完成。

2 型芯的编程

型芯的加工与型腔的加工大体相同，对于刀具创建和毛坯及坐标的建立，不再赘述。主要分析粗加工和精加工。

2.1 粗加工

在加工选项中右键点击MILL_ROUGH建立新的加工方法，点击型腔铣，进入型腔铣参数设定界面。

在开粗之前就已经指定了部件和毛坯，接下来就是选择刀具。上述内容已经设定了刀具，所以直接选取D16R8的飞刀，然后设定切削模式（跟随部件），步距（平面直径百分比65%），每刀深度0.5mm，再设定切削参数（切削方向为顺铣，切削顺序为深度优先，开放刀路为变换切削方向）和非切削参数（进刀类型为沿斜状进刀，倾角3°，安全高度1mm，转移/快速—区域之间—前一平面—区域内—前一平面）。最后设定进给与速度（主轴转速2 984r/min，切削进给1 164mm/min，更多—移刀—100%）。开粗参数设定完毕后，点击即可生成刀路。刀轨生成刀路以后，就可以进行加工。

2.2 精加工

首先进行底面加工，加工选项中右键点击MILL_ROUGH建立新的加工方法，点击使用边界面铣削，进入面铣参数设定界面。

直接选取D6的平底刀，然后设定切削模式（跟随部件），步距（平面直径百分比65%），毛坯距离1mm，再设定切削参数（切削方向为顺铣）和非切削参数（进刀类型为沿斜状进刀，倾角3°，安全高度1mm，转移/快速—区域之间—前一平面—区域内—前一平面）。最后设定进给与速度（主轴转速6 366r/min，切削进给1 241mm/min，更多—移刀—100%）。参数设定完毕，点击即可生成刀路。刀轨生成刀路以后，就可以进行加工。

其次，复制开粗程序，把道具修改为D6R3的球头铣刀，加工范围选取流道区域，点击生成刀路，然后复制平面铣削的程序，修改刀具为D4的平底刀，修改加工范围为对浇口处进行浇口加工，点击生成刀路。

然后对侧壁进行精加工，加工选项中右键点击MILL_ROUGH建立新的加工方法，点击深度轮廓加工，进入深度轮廓加工参数设定界面。

直接选取D6R1的牛鼻刀，然后设定最大距离0.15mm，再设定切削参数（切削方向为顺铣）和非切削参数（进刀类型为沿斜状进刀，倾角3°，安全高度1mm，转移/快速—区域之间—前一平面—区域内—前一平面）。最后设定进给与速度（主轴转速5 836r/min，切削进给1 401mm/min，更多—移刀—200%）。参数设定完毕后，点击就可以生成刀路。刀轨生成刀路以后，就可以进行加工。型芯的所有编程加工全部结束，其余未加工的孔洞由钳工在台钻上完成。

3 滑块编程

滑块的加工和型腔或者型芯的加工大体一致，刀具不需要重复建立。首先需要建立一个包容块作为滑块竖直方向的毛坯来模拟加工毛坯。

第一，粗加工。在加工选项中右键点击MILL_ROUGH建立新的加工方法，点击型腔铣，进入型腔铣参数设定界面。

在开粗之前就已经指定了部件和毛坯，接下来就是选择刀具。上述内容已经设定了刀具，所以直接选取D16R8的飞刀，然后设定切削模式（跟随部件），步距（平面直径百分比65%）和每刀深度（0.5mm），再设定切削参数（切削方向为顺铣，切削顺序为深度优先，开放刀路为变换切削方向）和非切削参数（进刀类型为沿斜状进刀，倾角3°，安全高度1mm，转移/快速—区域之间—前一平面—区域内—前一平面）。设定进给与速度（主轴转速2 984r/min，切削进给1 164mm/min，更多—移刀—00%）。开粗参数设定完毕，点击生成刀路。刀轨生成刀路以后，就可以进行加工。

第二，精加工。在加工选项中右键点击MILL_ROUGH建立新的加工方法，点击区域轮廓铣，进入型区域轮廓参数设定界面。

在开粗之前就已经指定了部件和毛坯，接下来就是选择刀具。上述内容已经设定了刀具，所以直接选取D6R3的球刀，然后设定驱动方法（曲面切削模式为往复，步距数量为50）和非切削参数（进刀类型为圆弧-平行于刀轴，半径为刀具百分比50%，安全高度1mm，转移/快速—区域之间—前一平面—区域内—前一平面）。最后设定进给与速度（主轴转速7 162r/min，切削进给1 611mm/min，更多—移刀—200%）。曲面参数设定完毕后，点击就可以生成刀路。刀轨生成刀路以后，就可以进行加工。

首先进行底面加工，加工选项中右键点击MILL_ROUGH建立新的加工方法，点击使用边界面铣削，进入面铣参数设定界面。

直接选取D10的平底刀，然后设定切削模式（跟随部件），步距（平面直径百分比65%），毛坯距离1mm，再设定切削参数（切削方向为顺铣）和非切削参数（进刀类型为沿斜状进刀，倾角3°，安全高度1mm，转移/快速—区域之间—前一平面—区域内—前一平面）。最后设定进给与速度（主轴转速4 456r/min，切削进给1 471mm/min，更多—移刀—100%）。参数设定完毕后，点击生成刀路。刀轨生成刀路以后，就可以进行加工。

其次，进行滑块弹簧孔的铣削加工。加工选项中右键点击MILL_ROUGH建立新的加工方法，点击孔铣，进入孔铣参数设定界面。

选取D10的平底刀，然后设定切削模式（螺旋）、螺距（刀具百分比2%）、非切削参数（进刀类型为圆形，转移/快速—区域之间—前一平面—区域内—前一平面）。最后设定进给与速度（主轴转速4 456r/min，切削进给1 471mm/min，更多—移刀—300%）。参数设定完毕后，点击生成刀路。刀轨生成刀路以后，就可以进行加工。

再次，对侧壁进行精加工。加工选项中右键点击MILL_ROUGH建立新的加工方法，点击深度轮廓加工，进入深度轮廓加工参数设定界面。

选取D10的平底刀，然后设定最大距离10mm，再设定切削参数（切削方向为顺铣）和非切削参数（进刀类型为沿斜状进刀，倾角3°，安全高度1mm，转移/快速—区域之间—前一平面—区域内—前一平面）。最后设定进给与速度（主轴转速4 456r/min，切削进给1 471mm/min，更多—移刀—200%）。参数设定完毕，点击生成刀路，刀轨生成刀路以后，就可以进行加工。

竖直方向的加工结束后，接下来开始水平方向的加工。建立另外一块毛坯。

第一步粗加工。复制之前的开粗程序，将加工的几何体修改为后边新建的毛坯SPX。由于程序是由复制来的，所以其他参数无需修改，在加工几何体修改完成以后直接点击生成刀路。刀轨生成刀路以后，就可以进行加工。

第二步精加工。精加工侧壁，加工选项中右键点击MILL_ROUGH建立新的加工方法，点击深度轮廓加工，进入深度轮廓加工参数设定界面。

直接选取D10R1的牛鼻刀，设定最大距离10mm，再设定切削参数（切削方向为顺铣）和非切削参数（进刀类型为沿斜状进刀，倾角3°，安全高度1mm，转移/快速—区域之间—前一平面—区域内—前一平面）。最后设定进给与速度（主轴转速4 456r/min，切削进给1 604mm/min，更多—移刀—200%）。參数设定完毕后，点击生成刀路。刀轨生成刀路以后，就可以进行加工。

参考文献：

[1]刘勇，宋宁，刘存平.基于UG的复杂模具零件编程技术的研究[J].模具制造，2018（2）：66-69.