基于UG的不规则模具工件编程加工方案研究

陈薇薇

摘   要：UG是专业的三维数控编程软件，能够为形状不规则且复杂的模具工件加工提供非常大的便利。通常情况下，不规则模具工件加工需要经历粗加工、二次粗加工、半精加工、精加工、加工清角与流道等工序，在每个环节设置相应的机床切削参数、选取好切削类型与方式、设置好切削余量等，在UG编程软件中显示出刀具运行轨迹，并能够在计算机中运行编程程序，查看是否有干涉、过切等情况。

关键词：UG  不规则  模具  编程

中图分类号：TG659                                 文献标识码：A                       文章编号：1674-098X（2020）03（b）-0042-02

UG是专业的计算机数控编程软件，在模具数控领域具有非常重要的作用，可以为不同类型的模具加工快速、准确地生成刀具运行轨迹，可以满足数控铣削、数控车削以及线切割等场所的编程需求。在使用UG进行外形结构相似的零部件编程时，编程人员可以规划一个和主模板密切相关的编程模板，当待加工零部件外形尺寸发生变动时，只需要更新图形参数就可以重新生成刀具轨迹，为编程人员提供了非常大的便利，节省了编程的时间。数控铣削加工是实现不规则模具工件加工的重要方法，要想确保加工完成的模具尺寸满足设计要求，一方面要提高铣削设备的加工精度，另一方面合理的编程逻辑与参数设定也非常重要，这其中就包含了切削速度、刀具选择以及刀具轨迹设置等。为了更好地研究UG在模具工件加工中的应用，本文以比较常见的不规则模具型腔加工为例，分析UG编程软件的具体使用。

1  工件加工工艺概述

型腔是模具加工过程中最为关键的一个环节，特别是一些不规则的模具工件，型腔内部造型比较复杂，给铣削加工带来了非常大的困难，有些非常复杂的型腔加工仅仅人工费用就大于材料自身的价值。如图1所示为不规则工件加工尺寸示意图，在使用UG编程软件进行加工程序设定时，首先需要了解工件的加工工艺，合理的加工工艺是保证工件加工速度与精度的重要保障。对于一些不规则的模具型腔，在制定加工工艺时必须要紧密结合待加工工件的形狀、加工尺寸、精度要求以及硬度等因素，确保加工刀具选择的合理性，同时秉承先面后孔、先基准再其它、先主后次以及少换刀的加工原则，在确保加工精度的同时，尽可能地提升加工效率[1]。根据上述分析，确定该不规则零部件型腔的加工工艺为：使用直径30mm刀具进行粗加工、使用直径10mm刀具再次进行粗加工、使用直径16mm刀具进行半精加工、使用直径10mm刀具对枕位进行半精加工，并留加工余量0.15mm、使用直径10mm刀具对顶部曲面进行半精加工，并留加工余量0.08mm、用直径8mm刀具进行枕位、顶部曲面进行精加工、用直径6mm刀具进行清角操作以及加工流道。

2  基于UG的不规则模具工件编程加工方案

2.1 粗加工

粗加工环节的主要功能是提升零部件的切削效率，在数控机床自身性能以及刀具强度运行的情形下，应当尽可能地使用较大直径的铣削刀具、较大的进给量以及进给速度[2]。根据待加工零部件的外形尺寸，选取直径为30mm的牛鼻刀，设定铣削方式为“型腔铣”，铣削模式设定为“跟随周边”，切削的进给深度为3mm，主轴转速分别设置为2500～3500转/min。第一次粗加工的目的是在单位时间内切削更多的部位，通常情况下尽可能的选取直径大些的刀具，对于大刀具无法加工到的地方，在第二次粗加工时选用直径较小的刀具进行铣削。为了防止切削过程出现空行程的情况，将加工中的工件设为“使用3D”，UG编程软件将会在第一次粗加工基础上规划第二次粗加工，从而避免了对已加工部位进行重复加工[3]。

2.2 半精加工

一般情况下，模具工件的材质硬度较高且加工的型腔不规则，在进行完粗加工环节后，直接进行精加工不利于提高工件加工速度以及加工精度，为此，需要在精加工前进行半精加工。所有端面的半精加工编程方法选择“面铣”，使用直径为16mm的牛鼻刀进行初次半精加工，加工余量统一为0.15mm，在UG编程软件中生成半精加工刀具运行轨迹图[4]。在进行模具工件切削加工中，枕位区域切削编程方法设置为“深度轮廓加工”，切削刀具为直径10mm的球头刀，进给深度设置为0.20mm，切削余量选取为0.15mm，具体切削方式选用混合铣、深度优先，主轴转速设置为5000转/min。

2.3 精加工

在完成半精加工后，紧接着为精加工环节，精加工的根本目的是保证模具工件的加工品质以及尺寸精度。在精加工模具平面时，设置机床主轴转速为3500转/min，进给量为800mm/min，刀具选取直径为10mm的立铣刀，数控编程方法设定为“面铣”，加工余量选择“0”。在进行枕位部位的精加工时，，设置机床主轴转速为6000转/min，进给量为800mm/min，刀具选取直径为8mm的立铣刀，数控编程方法设定为“深度轮廓加工”，加工余量选择“0”，在设定完精加工各项工艺参数后，在UG编程软件中显示出刀具加工轨迹图。

2.4 数控仿真模拟

UG编程软件具有仿真模拟功能，通过UG软件可以在计算机上真实反映出刀具的切削情况以及刀具路线规划，编程人员可以根据编程模拟查看是否出现干涉情况，此外在模拟切削完成后，UG软件也会提供相应的切削报告，从而极大地节省数控切削试验时间，缩减加工费用，提高模具加工速度与品质[5]。将各项参数设定完成后，开展模具工件的仿真模拟测试，最终的切削过程未出现干涉、未切以及过切的情况，切削尺寸也能够满足加工要求。

3  结语

UG编程软件在不规则模具工件加工中具有非常重要的作用，能够有效地降低编程人员的工作量，提高数控编程的速度以及准确性，为更加复杂的不规则模具加工提供了可能性，通过UG仿真模拟可以及时发现编程中的问题，节省加工切削成本。

参考文献

[1] 王战中，马嘉恒，马琳博，等.基于UG的复杂型腔铣削加工与仿真[J].制造业自动化，2019，41（9）：15-18，45.

[2] 张立昌，杨根.基于UG_CAM模块非标零件的模具设计与数控加工[J].舰船电子工程，2019，39（8）：190-193.

[3] 陈太丽，杨开怀，邹泽昌.基于UG和MasterCAM的汤匙模具分型与数控编程[J].装备制造技术，2016（12）：236-238.

[4] 柳鹏.基于UG复杂曲面模具型腔数控编程与加工工艺优化[J].河北农机，2016（10）：60-61.

[5] 钱杨林，钱春华.UG编程和CNC数控机床巧妙结合在模具流道加工中的应用[J].中国科技信息，2013（15）：110，113.