基于UG的蛋托模芯零件加工

王 丹

（大連職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 大連 116037）

基于UG的蛋托模芯零件加工

王 丹

（大連職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 大連 116037）

以蛋托模芯零件的模型建立和數(shù)控加工為例，介紹了零件基于UG的建模方法、加工參數(shù)設(shè)置、刀具選用、生成加工軌跡和生成數(shù)控代碼，確保了數(shù)控加工程序的正確性，提高了生產(chǎn)效率。

UG；蛋托模芯零件；數(shù)控加工

Unigraphics（簡稱UG）是集CAD/CAE/CAM一體的三維參數(shù)化軟件，是當今世界最先進的計算機輔助設(shè)計、分析和制造軟件，廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、造船、通用機械和電子等工業(yè)領(lǐng)域。目前，UG建模模塊在模具設(shè)計中應(yīng)用廣泛，通過UG軟件進行模具設(shè)計能夠直觀的反映模具設(shè)計情況，UG軟件使用起來較為靈活，在模具設(shè)計中發(fā)揮中重要的作用。此外，利用UG/CAM功能可加工較大的復(fù)雜曲面，其加工模組有銑削、鉆削、車削和線切割的制作和后處理，提供很多加工方法，產(chǎn)生刀具路徑、模擬加工、建立刀具位置原始文件（CLSF），并經(jīng)后處理器產(chǎn)生NC碼，最后將NC碼傳入NC機器中，實施加工，得到所需的產(chǎn)品。

本文將討論基于UG的蛋托模芯零件的模型構(gòu)建和數(shù)控加工仿真，加工過程包括平面銑、型腔銑、輪廓銑、鉆孔、鉸孔等，通過自動編程可縮短工作人員的編程時間，降低生產(chǎn)成本，提高工作效率。

1 蛋托模芯零件的加工任務(wù)分析

圖1為蛋托模芯零件的零件圖。由零件圖可以看出，該零件包括底座、球形曲面、圓角曲面和沉頭孔等結(jié)構(gòu)，手工編程難度較大，借助UG數(shù)控銑加工可以縮短編程時間，提高工作效率。根據(jù)工藝要求，該加工件在立式加工中心機床上加工。工件的毛坯為150×100×30板料，工件材料為65#鋼。使用專用夾具從側(cè)面定位和裝夾，固定在機床的工作臺上。要求該加工件在一次裝夾中完成所有的形面加工。加工時共安排5個加工工步，即精銑座盤側(cè)面，粗銑球形曲面，精銑球形和圓角曲面，球形曲面清根銑和孔加工。

圖1 蛋托模芯

2 蛋托模芯零件的加工仿真操作

2.1 構(gòu)建工件模型

構(gòu)建曲面工件的模型，要求工件實體的最高表面位于工作坐標系的XC-YC基準平面上，且坐標原點在平面輪廓的對稱中心點或主要特征的中心點上。這樣在創(chuàng)建加工坐標系時，可使加工坐標系與工作坐標系保持一致性，以方便全部的創(chuàng)建加工操作。具體方法如下：

（1）繪制工件輪廓曲線。根據(jù)蛋托模芯零件的零件圖，繪制工件輪廓曲線。繪制工件輪廓曲線時要注意兩點：一是所有的圓角等細節(jié)特征都要在輪廓曲線中反映出來；二是要精準地標注輪廓曲線數(shù)值，以便在選擇加工邊界時使用。

（2）構(gòu)建工件實體模型。在三維工作界面上，分別選取各個封閉輪廓曲線，向下拉伸生成工件實體模型，保證工作坐標系的原點位于工件的頂面上。用回轉(zhuǎn)和矩形陣列方法構(gòu)建出球形體。然后，用邊倒圓方法，按工程圖要求，將所有棱邊倒出圓角最后完成的工件實體模型。

2.2 設(shè)置加工環(huán)境

單擊“菜單條”上的“起始”-“加工”命令，彈出一個“加工環(huán)境”對話框。將對話框上的“CAM會話配置”欄中的“cam_general”選項選中，同時，將“CAM設(shè)置”欄中的“mill_comtour”選項選中，結(jié)束加工環(huán)境初始化設(shè)置。

2.3 創(chuàng)建加工坐標系

單擊“加工創(chuàng)建”工具條上的“創(chuàng)建幾何體”命令，彈出“創(chuàng)建幾何體”對話框。將對話框上“類型”欄設(shè)置為“mill_contour”；選擇“子類型”為“MCS”；“父級組”設(shè)置為“MCS_MILL”，設(shè)置加工坐標系。此時創(chuàng)建的加工坐標系與工件模型上的工作坐標系完全吻合，這是因為在構(gòu)建工件實體模型時，就考慮到了這一點。

2.4 創(chuàng)建工件幾何體

調(diào)用“創(chuàng)建幾何體”命令，用鼠標選取工件實體模型，單擊“確定”按鈕，結(jié)束創(chuàng)建工件幾何體操作。材料按鈕顯示為“Material:CARBON STEEL”，表示工件默認材料為“碳鋼”。

2.5 創(chuàng)建毛坯幾何體

單擊工具條上的“創(chuàng)建幾何體”，選擇圖標“毛坯”，單擊下面的“選擇”命令，利用“自動塊”選項設(shè)置毛坯大小。將自動塊參數(shù)中的XM+、XM-、YM+、YM-、ZM+、ZM-全部設(shè)置為“0”。如此設(shè)置表示毛坯的矩形體已經(jīng)加工到位，沒有余量，即毛坯成為一個150×100×30的板料。

2.6 創(chuàng)建刀具組

單擊“加工創(chuàng)建”工具條上的“創(chuàng)建刀具”命令，彈出“創(chuàng)建刀具”對話框。根據(jù)工序安排，本工件在立式加工中心機床上的加工，共需要6把刀具，分別為Ф30面銑刀、Ф16R3鼓形銑刀、Ф12R2鼓形銑刀、Ф10面銑刀、Ф9鉆頭和Ф15沉頭刀。每把刀具按使用的先后順序，進行編號。

2.7 創(chuàng)建加工操作

（1）精銑座盤側(cè)面。用1號刀具，采用“平面銑”方式，精銑座盤側(cè)面，一次銑削到位。單擊“創(chuàng)建操作”圖標，彈出“創(chuàng)建操作”對話框。設(shè)置加工類型為面銑，子類型為平面銑，并在對話框選擇精銑平面加工刀具和精銑加工方法，然后單擊“確定”按鈕，進入平面銑對話框，在這里設(shè)置合適的切削深度、切削模式、切削余量、進給率和速度等參數(shù)，設(shè)置完成后生成刀軌，如圖2所示，可以動畫演示加工過程并觀察加工后的余量情況。

圖2 精銑座盤側(cè)面刀軌

（2）粗銑球形曲面。用2號刀具，采用“型腔銑”方式，粗銑6個球形曲面，側(cè)面和底面留有加工余量。用鼠標將“操作導(dǎo)航器—幾何體”窗口打開。單擊“創(chuàng)建操作”圖標，設(shè)置加工類型為輪廓銑，子類型為型腔銑，選定刀具和加工方法，然后單擊“確定”按鈕，進入型腔銑銑對話框，在這里設(shè)置合適的設(shè)置切削區(qū)域、切削方式和切削參數(shù)，設(shè)置完成后生成刀軌。

（3）精銑球形和圓角曲面。精銑球形和圓角曲面與粗加工方式方法基本一致，只需要注意加工方法為精銑，刀具選為精加工刀具，并修改切削參數(shù)。

（4）球形曲面清根銑。用4號刀具，采用“等高輪廓銑”方式，精銑6個球形曲面與座盤表面的根部，一次銑削到位。單擊“創(chuàng)建操作”圖標，設(shè)置加工類型為輪廓銑，子類型為等高輪廓銑，選定刀具和加工方法，然后單擊“確定”按鈕，進入等高輪廓銑對話框，在這里設(shè)置合適的設(shè)置切削區(qū)域、切削方式和切削參數(shù)，設(shè)置完成后生成刀軌。

（5）粗精加工沉頭孔。加工沉頭孔需要兩個步驟，首先采用“啄鉆”方式，用5號刀具，鉆4個Ф9沉頭底孔，再采用“锪沉孔”方式，用6號刀具，锪4個Ф15沉頭孔。

2.8 生成加工程序

將“操作導(dǎo)航器-幾何體”窗口打開，用鼠標選擇所有的加工工步。單擊“加工操作”工具條上“后處理”命令，彈出“后處理”對話框。將“可用機床”欄中的“MILL_3_AXIS”（3軸銑床）選項選中。在“文件名”文本欄中輸入一個加工程序名字。在“單位”欄中，選擇“定義了后處理”選項。單擊此對話框上的“確定”按鈕，彈出一個“信息”對話框，該對話框文本框中所列出的就是蛋托模芯全部加工工步的數(shù)控程序。

3 結(jié)束語

本文以蛋托模芯零件的加工為例構(gòu)建零件模型并仿真零件的加工過程。UG是目前全球最主流的CAD/CAE/CAM軟件之一，靈活運用特征工具并結(jié)合自由曲面建模工具，可大大簡化建模步驟，提高建模效率。通過數(shù)控加工的仿真操作，方便了參數(shù)設(shè)置并實現(xiàn)自動編程，提高了零件加工精度和效率。

[1]張士軍，陳紅捐.UG數(shù)控加工[M].北京：機械工業(yè)出版社，2013.

[2]葛菊英，章紅梅.基于UG/CAM的典型零件加工[J].裝備制造技術(shù)，2010(11):125-127.

[3]李艷芳，盧緒振.基于UG的凸模零件加工仿真[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013(31):40-42.

Processing Egg-Carton Mold Core based on UG

WANGDan
（Dalian Vocational&Technical College，Dalian 116037，China）

Taking themodel and Numerical Control(NC)machining of the egg-carton mold core as an example,this paper introduces themodelingmethod,the parameters regulating,the selection of cutting tool,the generate generating of machining path and NC codes based on UG,which ensure the correctness of the NC program and improve the production efficiency.

UG；Egg-Carton Mold Core；NCMachining

TG659

B

1672-545X（2014）04-0067-03

2014-01-06

王 丹（1986—），女，山東諸城人，助教，碩士研究生，從事數(shù)控技術(shù)研究。

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