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(jiǎn)稱UG）是集CAD/CAE/CAM一體的三維參數(shù)化軟件，是當(dāng)今世界最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、分析和制造軟件，廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、造船、通用機(jī)械和電子等工業(yè)領(lǐng)域。目前，UG建模模塊在模具設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛，通過(guò)UG軟件進(jìn)行模具設(shè)計(jì)能夠直觀的反映模具設(shè)計(jì)情況，UG軟件使用起來(lái)較為靈活，在模具設(shè)計(jì)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(jī)器中，實(shí)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(guò)程包括平面銑、型腔銑、輪廓銑、鉆孔、鉸孔等，通過(guò)自動(dòng)編程可縮短工作人員的編程時(shí)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(shí)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(jī)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(jī)床的工作臺(tái)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(shí)共安排5個(gè)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(shí)體的最高表面位于工作坐標(biāo)系的XC-YC基準(zhǔn)平面上，且坐標(biāo)原點(diǎn)在平面輪廓的對(duì)稱中心點(diǎn)或主要特征的中心點(diǎn)上。這樣在創(chuàng)建加工坐標(biāo)系時(shí)，可使加工坐標(biāo)系與工作坐標(biāo)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(shí)要注意兩點(diǎn)：一是所有的圓角等細(xì)節(jié)特征都要在輪廓曲線中反映出來(lái)；二是要精準(zhǔn)地標(biāo)注輪廓曲線數(shù)值，以便在選擇加工邊界時(shí)使用。

（2）構(gòu)建工件實(shí)體模型。在三維工作界面上，分別選取各個(gè)封閉輪廓曲線，向下拉伸生成工件實(shí)體模型，保證工作坐標(biāo)系的原點(diǎn)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(shí)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(gè)“加工環(huán)境”對(duì)話框。將對(duì)話框上的“CAM會(huì)話配置”欄中的“cam_general”選項(xiàng)選中，同時(shí)，將“CAM設(shè)置”欄中的“mill_comtour”選項(xiàng)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(biāo)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(duì)話框。將對(duì)話框上“類型”欄設(shè)置為“mill_contour”；選擇“子類型”為“MCS”；“父級(jí)組”設(shè)置為“MCS_MILL”，設(shè)置加工坐標(biāo)系。此時(shí)創(chuàng)建的加工坐標(biāo)系與工件模型上的工作坐標(biāo)系完全吻合，這是因?yàn)樵跇?gòu)建工件實(shí)體模型時(shí)，就考慮到了這一點(diǎn)。

2.4 創(chuàng)建工件幾何體

調(diào)用“創(chuàng)建幾何體”命令，用鼠標(biāo)選取工件實(shí)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(rèn)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(biāo)“毛坯”，單擊下面的“選擇”命令，利用“自動(dòng)塊”選項(xiàng)設(shè)置毛坯大小。將自動(dòng)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(méi)有余量，即毛坯成為一個(gè)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(duì)話框。根據(jù)工序安排，本工件在立式加工中心機(jī)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(jìn)行編號(hào)。

2.7 創(chuàng)建加工操作

（1）精銑座盤側(cè)面。用1號(hào)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(biāo)，彈出“創(chuàng)建操作”對(duì)話框。設(shè)置加工類型為面銑，子類型為平面銑，并在對(duì)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(jìn)入平面銑對(duì)話框，在這里設(shè)置合適的切削深度、切削模式、切削余量、進(jìn)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(dòng)畫演示加工過(guò)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(hào)刀具，采用“型腔銑”方式，粗銑6個(gè)球形曲面，側(cè)面和底面留有加工余量。用鼠標(biāo)將“操作導(dǎo)航器—幾何體”窗口打開(kāi)。單擊“創(chuàng)建操作”圖標(biāo)，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(jìn)入型腔銑銑對(duì)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(hào)刀具，采用“等高輪廓銑”方式，精銑6個(gè)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(biāo)，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(jìn)入等高輪廓銑對(duì)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(gè)步驟，首先采用“啄鉆”方式，用5號(hào)刀具，鉆4個(gè)Ф9沉頭底孔，再采用“锪沉孔”方式，用6號(hào)刀具，锪4個(gè)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(kāi)，用鼠標(biāo)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(duì)話框。將“可用機(jī)床”欄中的“MILL_3_AXIS”（3軸銑床）選項(xiàng)選中。在“文件名”文本欄中輸入一個(gè)加工程序名字。在“單位”欄中，選擇“定義了后處理”選項(xiàng)。單擊此對(duì)話框上的“確定”按鈕，彈出一個(gè)“信息”對(duì)話框，該對(duì)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(yǔ)

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(guò)程。UG是目前全球最主流的CAD/CAE/CAM軟件之一，靈活運(yùn)用特征工具并結(jié)合自由曲面建模工具，可大大簡(jiǎn)化建模步驟，提高建模效率。通過(guò)數(shù)控加工的仿真操作，方便了參數(shù)設(shè)置并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(jī)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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