基于UG的塑料模具主要零部件CAM編程過程研究

孟波 趙慧

摘 要：UG CAM是模具數控行業最具代表性的數控編程軟件，其具有生成的刀具軌跡合理、切削負載均勻、適合高速加工等優點。另外，在加工過程中的模型、加工工藝和刀具管理，均與主模型相關聯，主模型更改設計后，編程只需重新計算即可，所以UG編程的效率非常高。由此，本文主要分析基于UG的塑料模具主要零部件CAM編程過程。

關鍵詞：UG CAM模塊;型腔銑;平面銑;深度加工輪廓;固定輪廓銑

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：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）是目前在模具行業使用最廣泛的編程軟件之一，是交互式CAD/CAM系統[1]。由于UG軟件自身包含CAM編程模塊，因此，設計完的模具可以直接接入加工模塊編程，不用像以前一樣需要轉化到其他軟件進行編程。此外，之前在模具模型轉化過程中，會導致3D模型出現破面，這是CAM工程師經常遇見的問題。而UnigraphicsNX軟件較好地解決了該問題，因此，在塑料模具行業應用占比較高。

1 型腔編程

對于型腔加工，筆者通過多次開粗的方法，將加工步驟由三步改為兩步，省略半精加工，即將其分為粗加工和精加工兩部分。

1.1 準備工作

第一，開粗之前，先對加工所用的刀具進行設定。根據圖形尺寸對刀具進行初步估算，對用到的刀具進行一一設定。

筆者將新建一把D16R8飛刀，用于第一次毛坯的開粗。以此類推，新建如下所用刀具，D6R1的牛鼻刀、D6R3的球頭銑刀、D4的平底刀、D2的平底刀中心鉆及各個直徑的麻花鉆頭等。

第二，建立坐標系。在建模環境下，將繪圖坐標移動至坯料上表面中心，確定加工方向，并按照右手笛卡爾直角坐標系準則，將X，Y，Z軸按照加工方向旋轉，再進入加工環境，確定加工坐標，將加工坐標與繪圖坐標重合（參考WCS）。

第三，確定銑削幾何體指定部件。選此零件為銑削幾何體。指定毛坯：創建一個包容快，確定為加工坯料。指定檢查：全選模式下進行部件與坯料的檢查。

第四，設定粗加工部件余量與內外公差。在加工之前設定粗加工部件余量與內外公差，避免粗加工過程中多次設定和浪費時間。

1.2 粗加工

在加工選項中右鍵點擊MILL_ROUGH建立新的加工方法，點擊型腔銑，進入型腔銑參數設定界面。

由于在開粗之前就已經指定了部件和毛坯，下一步即選擇刀具。由于之前已經設定刀具，所以直接選取D16R8的飛刀，然后設定切削模式（跟隨部件），步距（平面直徑百分比65%），每刀深度0.5mm，再設定切削參數（切削方向為順銑，切削順序為深度優先，開放刀路為變換切削方向）和非切削參數（進刀類型：沿斜狀進刀，傾角3°，安全高度1mm，轉移/快速—區域之間—前一平面—區域內—前一平面）。最后設定進給和速度（主軸轉速2 984r/min，切削進給1 164mm/min，更多—移刀—100%）。設定完開粗參數后，即可生成刀路。刀軌生成刀路以后，就可以進行加工。

1.3 精加工

首先進行底面加工，加工選項中右鍵點擊MILL_ROUGH建立新的加工方法，點擊使用邊界面銑削，進入面銑參數設定界面。

直接選取D6的平底刀，然后設定切削模式（單向），步距（平面直徑百分比75%），毛坯距離1mm，再設定切削參數（切削方向為順銑）和非切削參數（進刀類型為沿斜狀進刀，傾角3°，安全高度1mm，轉移/快速—區域之間—前一平面—區域內—前一平面）。最后設定進給與速度（主軸轉速6 366r/min，切削進給1 241mm/min，更多—移刀—100%）。參數設定完畢后，即可生成刀路。刀軌生成刀路以后，就可以進行加工。

因為排氣槽屬于平面，所以進行平面加工。為節約加工時間，因而復制平面加工的程序，只需修改刀具和加工范圍即可進行快速加工。

接下來復制程序修改刀具和加工范圍進行排氣槽加工，點擊生成刀路。刀軌生成刀路以后，就可以進行加工。在平面加工完以后，進行陡峭范圍的加工。接下來對側壁進行精加工，加工選項中右鍵點擊MILL_ROUGH建立新的加工方法，點擊深度輪廓加工，進入深度輪廓加工參數設定界面。

直接選取D6R1的牛鼻刀，然后設定最大距離0.15mm，再設定切削參數（切削方向為順銑）和非切削參數（進刀類型：沿斜狀進刀，傾角3°，安全高度1mm，轉移/快速—區域之間—前一平面—區域內—前一平面）。最后設定進給和速度（主軸轉速5 836r/min，切削進給1 401mm/min，更多—移刀—200%）。參數設定完畢后，點擊即可生成刀路。刀軌生成刀路以后，就可以進行加工。型腔的所有編程加工結束，其余未加工的孔洞由鉗工在臺鉆上完成。

2 型芯的編程

型芯的加工與型腔的加工大體相同，對于刀具創建和毛坯及坐標的建立，不再贅述。主要分析粗加工和精加工。

2.1 粗加工

在加工選項中右鍵點擊MILL_ROUGH建立新的加工方法，點擊型腔銑，進入型腔銑參數設定界面。

在開粗之前就已經指定了部件和毛坯，接下來就是選擇刀具。上述內容已經設定了刀具，所以直接選取D16R8的飛刀，然后設定切削模式（跟隨部件），步距（平面直徑百分比65%），每刀深度0.5mm，再設定切削參數（切削方向為順銑，切削順序為深度優先，開放刀路為變換切削方向）和非切削參數（進刀類型為沿斜狀進刀，傾角3°，安全高度1mm，轉移/快速—區域之間—前一平面—區域內—前一平面）。最后設定進給與速度（主軸轉速2 984r/min，切削進給1 164mm/min，更多—移刀—100%）。開粗參數設定完畢后，點擊即可生成刀路。刀軌生成刀路以后，就可以進行加工。

2.2 精加工

首先進行底面加工，加工選項中右鍵點擊MILL_ROUGH建立新的加工方法，點擊使用邊界面銑削，進入面銑參數設定界面。

直接選取D6的平底刀，然后設定切削模式（跟隨部件），步距（平面直徑百分比65%），毛坯距離1mm，再設定切削參數（切削方向為順銑）和非切削參數（進刀類型為沿斜狀進刀，傾角3°，安全高度1mm，轉移/快速—區域之間—前一平面—區域內—前一平面）。最后設定進給與速度（主軸轉速6 366r/min，切削進給1 241mm/min，更多—移刀—100%）。參數設定完畢，點擊即可生成刀路。刀軌生成刀路以后，就可以進行加工。

其次，復制開粗程序，把道具修改為D6R3的球頭銑刀，加工范圍選取流道區域，點擊生成刀路，然后復制平面銑削的程序，修改刀具為D4的平底刀，修改加工范圍為對澆口處進行澆口加工，點擊生成刀路。

然后對側壁進行精加工，加工選項中右鍵點擊MILL_ROUGH建立新的加工方法，點擊深度輪廓加工，進入深度輪廓加工參數設定界面。

直接選取D6R1的牛鼻刀，然后設定最大距離0.15mm，再設定切削參數（切削方向為順銑）和非切削參數（進刀類型為沿斜狀進刀，傾角3°，安全高度1mm，轉移/快速—區域之間—前一平面—區域內—前一平面）。最后設定進給與速度（主軸轉速5 836r/min，切削進給1 401mm/min，更多—移刀—200%）。參數設定完畢后，點擊就可以生成刀路。刀軌生成刀路以后，就可以進行加工。型芯的所有編程加工全部結束，其余未加工的孔洞由鉗工在臺鉆上完成。

3 滑塊編程

滑塊的加工和型腔或者型芯的加工大體一致，刀具不需要重復建立。首先需要建立一個包容塊作為滑塊豎直方向的毛坯來模擬加工毛坯。

第一，粗加工。在加工選項中右鍵點擊MILL_ROUGH建立新的加工方法，點擊型腔銑，進入型腔銑參數設定界面。

在開粗之前就已經指定了部件和毛坯，接下來就是選擇刀具。上述內容已經設定了刀具，所以直接選取D16R8的飛刀，然后設定切削模式（跟隨部件），步距（平面直徑百分比65%）和每刀深度（0.5mm），再設定切削參數（切削方向為順銑，切削順序為深度優先，開放刀路為變換切削方向）和非切削參數（進刀類型為沿斜狀進刀，傾角3°，安全高度1mm，轉移/快速—區域之間—前一平面—區域內—前一平面）。設定進給與速度（主軸轉速2 984r/min，切削進給1 164mm/min，更多—移刀—00%）。開粗參數設定完畢，點擊生成刀路。刀軌生成刀路以后，就可以進行加工。

第二，精加工。在加工選項中右鍵點擊MILL_ROUGH建立新的加工方法，點擊區域輪廓銑，進入型區域輪廓參數設定界面。

在開粗之前就已經指定了部件和毛坯，接下來就是選擇刀具。上述內容已經設定了刀具，所以直接選取D6R3的球刀，然后設定驅動方法（曲面切削模式為往復，步距數量為50）和非切削參數（進刀類型為圓弧-平行于刀軸，半徑為刀具百分比50%，安全高度1mm，轉移/快速—區域之間—前一平面—區域內—前一平面）。最后設定進給與速度（主軸轉速7 162r/min，切削進給1 611mm/min，更多—移刀—200%）。曲面參數設定完畢后，點擊就可以生成刀路。刀軌生成刀路以后，就可以進行加工。

首先進行底面加工，加工選項中右鍵點擊MILL_ROUGH建立新的加工方法，點擊使用邊界面銑削，進入面銑參數設定界面。

直接選取D10的平底刀，然后設定切削模式（跟隨部件），步距（平面直徑百分比65%），毛坯距離1mm，再設定切削參數（切削方向為順銑）和非切削參數（進刀類型為沿斜狀進刀，傾角3°，安全高度1mm，轉移/快速—區域之間—前一平面—區域內—前一平面）。最后設定進給與速度（主軸轉速4 456r/min，切削進給1 471mm/min，更多—移刀—100%）。參數設定完畢后，點擊生成刀路。刀軌生成刀路以后，就可以進行加工。

其次，進行滑塊彈簧孔的銑削加工。加工選項中右鍵點擊MILL_ROUGH建立新的加工方法，點擊孔銑，進入孔銑參數設定界面。

選取D10的平底刀，然后設定切削模式（螺旋）、螺距（刀具百分比2%）、非切削參數（進刀類型為圓形，轉移/快速—區域之間—前一平面—區域內—前一平面）。最后設定進給與速度（主軸轉速4 456r/min，切削進給1 471mm/min，更多—移刀—300%）。參數設定完畢后，點擊生成刀路。刀軌生成刀路以后，就可以進行加工。

再次，對側壁進行精加工。加工選項中右鍵點擊MILL_ROUGH建立新的加工方法，點擊深度輪廓加工，進入深度輪廓加工參數設定界面。

選取D10的平底刀，然后設定最大距離10mm，再設定切削參數（切削方向為順銑）和非切削參數（進刀類型為沿斜狀進刀，傾角3°，安全高度1mm，轉移/快速—區域之間—前一平面—區域內—前一平面）。最后設定進給與速度（主軸轉速4 456r/min，切削進給1 471mm/min，更多—移刀—200%）。參數設定完畢，點擊生成刀路，刀軌生成刀路以后，就可以進行加工。

豎直方向的加工結束后，接下來開始水平方向的加工。建立另外一塊毛坯。

第一步粗加工。復制之前的開粗程序，將加工的幾何體修改為后邊新建的毛坯SPX。由于程序是由復制來的，所以其他參數無需修改，在加工幾何體修改完成以后直接點擊生成刀路。刀軌生成刀路以后，就可以進行加工。

第二步精加工。精加工側壁，加工選項中右鍵點擊MILL_ROUGH建立新的加工方法，點擊深度輪廓加工，進入深度輪廓加工參數設定界面。

直接選取D10R1的牛鼻刀，設定最大距離10mm，再設定切削參數（切削方向為順銑）和非切削參數（進刀類型為沿斜狀進刀，傾角3°，安全高度1mm，轉移/快速—區域之間—前一平面—區域內—前一平面）。最后設定進給與速度（主軸轉速4 456r/min，切削進給1 604mm/min，更多—移刀—200%）。參數設定完畢后，點擊生成刀路。刀軌生成刀路以后，就可以進行加工。

參考文獻：

[1]劉勇，宋寧，劉存平.基于UG的復雜模具零件編程技術的研究[J].模具制造，2018（2）：66-69.