朱繼東，宗產(chǎn)貴，吳智芳，宗程康，傅軍榮

UG軟件條件下的塑料模具數(shù)控加工技術(shù)研究

朱繼東1，宗產(chǎn)貴1，吳智芳1，宗程康1，傅軍榮2

（1.浙江佳潔塑膠有限公司，浙江 金華 322000；2.浙江義烏舒美佳科技股份有限公司，浙江 義烏 322000）

模具在工業(yè)制作生產(chǎn)中占據(jù)重要地位，塑料制品在社會(huì)生產(chǎn)生活中的應(yīng)用率比較高，為了確保塑料制品質(zhì)量，必須采用高精良模具。塑料制品加工過程中，首先應(yīng)當(dāng)確保工藝精細(xì)度，將UG軟件應(yīng)用到塑料模具設(shè)計(jì)中，就可以確保模具設(shè)計(jì)效果，還可以提升產(chǎn)品質(zhì)量，值得推廣應(yīng)用。

UG軟件；塑料模具；數(shù)控加工技術(shù)；制造技術(shù)

在社會(huì)快速發(fā)展的過程中，相應(yīng)提升了工業(yè)化發(fā)展速度，生產(chǎn)出大量塑料制品。隨著生活水平的提升，對(duì)塑料制品提出較高要求。通過傳統(tǒng)制造技術(shù)，無法維護(hù)產(chǎn)品質(zhì)量和精細(xì)度，此時(shí)需要應(yīng)用現(xiàn)代化信息技術(shù)，全面提升優(yōu)化改造力度。UG軟件是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造系統(tǒng)，可以應(yīng)用于復(fù)雜實(shí)體制造中，所以在模具設(shè)計(jì)制造行業(yè)得以廣泛應(yīng)用。在具體設(shè)計(jì)中，UG軟件可以提供大量參考意見，同時(shí)可以自動(dòng)生成加工程序，不僅可以使設(shè)備成本降低，還能夠提升設(shè)計(jì)效率與效益。

1 UG軟件分析

UG軟件是一種輔助制造系統(tǒng)，隸屬于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，能夠優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，提供產(chǎn)品研發(fā)方案，同時(shí)可以對(duì)產(chǎn)品加工效率及質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)證。UG軟件的功能比較多，可以建立復(fù)雜實(shí)體。網(wǎng)絡(luò)用戶規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，相應(yīng)擴(kuò)大UG軟件的應(yīng)用范圍，已經(jīng)成為模具行業(yè)的發(fā)展主流。UG系統(tǒng)基于開發(fā)系統(tǒng)和數(shù)字技術(shù)設(shè)計(jì)加工產(chǎn)品，同時(shí)對(duì)產(chǎn)品制造過程進(jìn)行管理?，F(xiàn)階段，UG應(yīng)用主要為集成套件，可以優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，提升制造與加工便捷性。UG軟件可以優(yōu)化改進(jìn)和創(chuàng)新產(chǎn)品，通過各項(xiàng)管理知識(shí)促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展，同時(shí)可以增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。UG還可以有效處理產(chǎn)品制造加工所存在的問題，對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，在保證標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間與成本的同時(shí)，可以縮短產(chǎn)品投放市場的周期。

UG軟件的功能在于模具設(shè)計(jì)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)，包含全面的設(shè)計(jì)模塊和產(chǎn)品，設(shè)計(jì)與制圖功能與性能優(yōu)勢顯著，可以圍繞產(chǎn)品提供多種設(shè)計(jì)方案，以此滿足設(shè)計(jì)要求。UG軟件可以提供科學(xué)的管路設(shè)計(jì)程序、線路設(shè)計(jì)程序、其他設(shè)計(jì)程序，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分膜，涉及到產(chǎn)品裝載、澆筑、冷卻等流程，使設(shè)計(jì)人員全面地了解產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各環(huán)節(jié)，以此提升設(shè)計(jì) 進(jìn)度。

2 塑料模具設(shè)計(jì)

一般來說，在設(shè)計(jì)塑料模具時(shí)需要應(yīng)用到Mold Wizard軟件，該軟件是以UG為基礎(chǔ)，可以提供標(biāo)準(zhǔn)模架庫，設(shè)計(jì)方式比較靈活。

2.1 初始化設(shè)計(jì)

在進(jìn)行塑料模具設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)產(chǎn)品實(shí)際需求進(jìn)行分析，明確各類核心參數(shù)與存在問題。將零件模型導(dǎo)入到設(shè)計(jì)過程中，通過分析模型可以消除產(chǎn)品缺陷。分型線位于外側(cè)，科學(xué)設(shè)置加載材料和路徑，此時(shí)系統(tǒng)能夠根據(jù)實(shí)際描述部件，開展自動(dòng)分析處理，以此形成多節(jié)點(diǎn)級(jí)別。第一級(jí)主要為Top節(jié)點(diǎn)，將該節(jié)點(diǎn)劃分為不同的子節(jié)點(diǎn)，且不同的子節(jié)點(diǎn)所產(chǎn)生的作用均不相同。例如cool節(jié)點(diǎn)，涉及到冷卻系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)件、模型。在Top節(jié)點(diǎn)的中心位置，可以對(duì)定義坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行定義，此時(shí)設(shè)計(jì)人員可以按照實(shí)際結(jié)構(gòu)，確保整個(gè)定位的準(zhǔn)確性，優(yōu)化調(diào)整相關(guān)構(gòu)件。同時(shí)按照設(shè)計(jì)人員的實(shí)際需求，對(duì)相關(guān)部件進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。冷卻期過程中，會(huì)導(dǎo)致體積參數(shù)發(fā)生改變，因此必須考慮多方因素，設(shè)置實(shí)際參數(shù)，包括原件形狀和材料類型，明確具體尺寸，充分考慮材料收縮量。比如對(duì)于模具坐標(biāo)系基準(zhǔn)軸來說，在設(shè)計(jì)時(shí)必須確?；鶞?zhǔn)軸的延伸空間。

2.2 分模設(shè)計(jì)

在塑料模型設(shè)計(jì)過程中，分模設(shè)計(jì)主要表現(xiàn)在產(chǎn)品分型面建立過程。根據(jù)產(chǎn)品輪廓面，能夠確保分型面的銜接效果，同時(shí)建立完整的曲面。在分割期間，必須立足于實(shí)際情況，以此確保模具型芯和型腔的合理性。在操作期間，主要涉及到以下步驟：合理選擇分型管理器，找尋相對(duì)應(yīng)的編輯器，通過分型線實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化搜索和編輯。按照產(chǎn)品模型建立分型線，之后明確坐標(biāo)系，按照型腔開合期間的接觸面形狀，建立分型面。如果動(dòng)膜、定膜接觸面分型線位于同一平面時(shí)，可以將分型面設(shè)置在平面內(nèi)；如果二者不處于同一平面，在創(chuàng)建期間必須遵循分型線方式，基于滿載狀態(tài)條件開展修剪、分割。此外，對(duì)工具區(qū)域功能進(jìn)行合理編輯，明確邊界后建立相關(guān)選項(xiàng)，以此建立型腔和型芯。需要注意的是，為了滿足設(shè)計(jì)生產(chǎn)需求，需要應(yīng)用手動(dòng)創(chuàng)建法、循序創(chuàng)建法進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.3 后期處理

在分模設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)在軟件標(biāo)準(zhǔn)件庫內(nèi)，聯(lián)合模架、標(biāo)準(zhǔn)件合理進(jìn)行校核。同時(shí)根據(jù)索引列表，科學(xué)編輯模板高度、厚度等重要部件數(shù)據(jù)；按照尺寸參數(shù)，準(zhǔn)確計(jì)算支撐板厚度。

在進(jìn)行后期處理時(shí)，所包含的工作內(nèi)容為：①澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)。為了保證不同流道的布局平衡性，必須確保溫度參數(shù)、流量參數(shù)、降壓參數(shù)分布均勻。②全面分析澆注系統(tǒng)主流道尺寸大小，避免對(duì)模具降壓與流動(dòng)速度造成影響。在設(shè)計(jì)期間，確保主流道尺寸與注射機(jī)重疊，錐度控制為5°。③流道截面設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，必須將能耗、技術(shù)和壓力作為參數(shù)，同時(shí)在軟件內(nèi)設(shè)計(jì)引導(dǎo)線，在分型面內(nèi)完成截面設(shè)計(jì)。通過比較可知，梯形可以提升工作效率，加工過程簡便；圓形可以減少生產(chǎn)加工壓力和能源消耗。

3 塑料模具加工

3.1 分析加工技術(shù)

通過UG軟件對(duì)塑料產(chǎn)品的加工技藝、加工流程進(jìn)行合理化分析，可以自動(dòng)編輯零部件。例如在設(shè)計(jì)和加工塑料瓶蓋時(shí)，需要應(yīng)用到圓形深腔模型，同時(shí)通過半加工模式處理，全面提升表面光滑度與平整度。在加工過程中，先進(jìn)行粗加工，后進(jìn)行精細(xì)加工；準(zhǔn)確定位基準(zhǔn)面后，再進(jìn)行定位鉆孔。應(yīng)用UC系統(tǒng)輔助制造設(shè)計(jì)之前，首先應(yīng)當(dāng)進(jìn)行粗加工處理，同時(shí)按照零件尺寸預(yù)留余量。在半精細(xì)加工結(jié)束后，將余量確保在0.2%。在粗加工過程中，合理裁切材料，將切削深度控制在10 mm以上。為了全面確保加工處理效果，在選擇刀具時(shí)，必須分析工具的進(jìn)給量和切削深度，同時(shí)對(duì)刀具切削進(jìn)度、性能進(jìn)行分析。在精加工處理中，應(yīng)當(dāng)對(duì)工件加工精度進(jìn)行分析，同時(shí)注重切削深度控制，將切削度控制在0.4 mm內(nèi)。在這種條件下，首先應(yīng)當(dāng)確保加工效果，選擇最大速度刀具進(jìn)行切削處理，避免產(chǎn)生毛刺。為了維護(hù)模具加工效果，還應(yīng)當(dāng)注重UG軟件編程。按照計(jì)算結(jié)果，合理設(shè)置加工坐標(biāo)系，確保定位準(zhǔn)確性，加工人員可按照機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置。如果各類條件允許，可以使坐標(biāo)原點(diǎn)和中心位置貼合。

在初始加工中，將毛坯轉(zhuǎn)移到自由編輯圖層中，輸入毛坯尺寸和參數(shù)，存儲(chǔ)到相關(guān)文件夾中。聯(lián)合相關(guān)節(jié)點(diǎn)計(jì)算，能夠獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)分層連接，同時(shí)可以獲得刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡。按照刀具運(yùn)動(dòng)軌跡、形狀尺寸，設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速和刀具切削進(jìn)給量。

3.2 試驗(yàn)過程

在模具加工中采用立式數(shù)控機(jī)床，在該機(jī)床上配置32位處理器計(jì)算機(jī)、數(shù)控系統(tǒng)，承載重量最大為500 kg，刀具質(zhì)量為8 kg，切削速度最大為6 000 mm/min。在處理之前，操作人員啟動(dòng)緊急按鈕，實(shí)現(xiàn)電源復(fù)位，將系統(tǒng)進(jìn)入到操作界面。機(jī)床輥軸則根據(jù)預(yù)設(shè)運(yùn)動(dòng)軌跡運(yùn)行，自動(dòng)恢復(fù)至原點(diǎn)。

塑料零件加工流程如下：在模具型腔內(nèi)，首先進(jìn)行零件輪廓的粗加工處理，該處理工序需要應(yīng)用到高速鋼刀；在陡峭部位開展半精細(xì)加工，無需更換刀具；如果部位陡峭比較明顯，開展深度精加工，并且應(yīng)用高速鋼刀具，在零件底面進(jìn)行精加工處理；進(jìn)風(fēng)口加工，由于吹風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口尺寸小，所以需要應(yīng)用平面加工模式、往復(fù)走刀切削模式。在此種切削模式下，UG軟件所建立的刀具路徑屬于相互平行狀態(tài)，既可以縮短加工時(shí)間，還能夠降低成本。值得一提的是，為了確保零件外觀質(zhì)量，避免應(yīng)用同等直徑的刀具，直接加工模具圓倒角和拐角，避免對(duì)加工精度和表面外觀質(zhì)量造成影響。在平面加工模式下，需要將進(jìn)風(fēng)口表面作為加工區(qū)域，刀具為硬質(zhì)合金銑刀，轉(zhuǎn)速為16 775 r/min，進(jìn)給速度為 564 mm/min，每層切削深度為0.2 mm；按鍵孔加工，在平面加工模式下，加工區(qū)域主要為案件區(qū)域的三維曲面，采用零件外形加工切削模式，刀具為硬質(zhì)合金銑刀，轉(zhuǎn)速為 13 775 r/min，進(jìn)給速度為244 mm/min，刀具進(jìn)給百分比 為10%。

4 結(jié)束語

綜上所述，在塑料模具設(shè)計(jì)加工期間，UG軟件的作用十分突出，被廣泛應(yīng)用于模具設(shè)計(jì)中。通過應(yīng)用UG軟件，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)塑料模具設(shè)計(jì)加工的缺陷與不足，及時(shí)進(jìn)行改進(jìn)和完善，以此提升模具設(shè)計(jì)進(jìn)度與加工進(jìn)度，不僅可以維護(hù)塑料產(chǎn)品生產(chǎn)效率與質(zhì)量，還可以幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理，全面提升經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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2095－6835（2020）10－0127－02

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10.15913/j.cnki.kjycx.2020.10.056

〔編輯：張思楠〕