■四川機(jī)電高級(jí)技工學(xué)校 （崇州 611230）

韋 林

1. 模具型腔結(jié)構(gòu)

如圖1所示為本單位為某塑膠管件企業(yè)加工的模具型腔圖樣，產(chǎn)品型號(hào)為D70塑膠管直接頭，材料為Cr12MoV，模具坯料由客戶提供，要求按圖樣加工出合格的模具型腔。

圖 1

2. 利用WORKPIECE設(shè)置實(shí)心坯料實(shí)體和工件實(shí)體

在初次為該客戶加工時(shí)，該客戶提供的材料為整塊實(shí)心料。采用UG軟件進(jìn)行造型和編程，在WORKPIECE中設(shè)置“工件幾何體”和“毛坯幾何體”，工件幾何體選擇該模具的型腔三維實(shí)體圖形，毛坯幾何體利用軟件提供的“包容塊”自動(dòng)生成毛坯，該毛坯為實(shí)心料，與客戶提供的坯料一致（見(jiàn)圖2）。

粗加工采用直徑為20mm、圓角半徑為5mm的圓角刀進(jìn)行型腔粗加工，在U G中加工方式為“型腔銑”，采用分層往下走刀的形式，生成的刀具軌跡如圖3所示。由于坯料為實(shí)心料，故粗加工的時(shí)間較長(zhǎng)，約為45min。

3. 利用WORKPIECE設(shè)置空心坯料實(shí)體和工件實(shí)體

圖 2

圖 3

在加工完第一套型腔后，經(jīng)與客戶交流，發(fā)現(xiàn)采用實(shí)心坯料直接進(jìn)行加工存在以下問(wèn)題：①粗加工時(shí)間較長(zhǎng)，刀片損耗大，導(dǎo)致加工成本較高。②粗加工去除的材料成為切屑后，回收價(jià)值很低，實(shí)際上可以在該坯料進(jìn)行粗加工前進(jìn)行線切割加工，得到一個(gè)圓柱體料，其直徑一般比該型腔中所有圓中的最小直徑小1～1.5mm，作為后續(xù)加工的余量，該圓柱體料可以作為其他模具的芯頭。再將坯料用線切割分成兩塊（見(jiàn)圖4），這樣可達(dá)到該材料的最優(yōu)化利用，在后續(xù)的數(shù)控加工時(shí)也可以減少切削時(shí)間，并降低刀具的損耗，從而降低成本。工件實(shí)體與優(yōu)化后的毛坯實(shí)體如圖5、圖6所示。

基于以上兩點(diǎn)，決定對(duì)該產(chǎn)品的加工進(jìn)行優(yōu)化，客戶在來(lái)料前先進(jìn)行線切割加工，得到如圖4所示的空心坯料。

圖4 第二次加工的空心坯料

在利用UG進(jìn)行編程時(shí)，如果按照實(shí)心料作為坯料編程，加工時(shí)又為空心料，勢(shì)必會(huì)造成許多空刀軌，雖減少了刀具的損耗，但粗加工的切削時(shí)間并未縮短。

為了解決這一問(wèn)題，必須對(duì)加工參數(shù)進(jìn)行重新設(shè)置。

解決問(wèn)題的關(guān)鍵是對(duì)U G加工設(shè)置中WORKPIECE項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)置，在設(shè)置前按照線切割后的坯料尺寸進(jìn)行造型（見(jiàn)圖4），在WORKPIECE的設(shè)置中，只需將“指定毛坯”項(xiàng)由原來(lái)的“包容塊”改為選擇造型好的實(shí)際坯料，WORKPIECE中的工件實(shí)體與毛坯實(shí)體的關(guān)系可以理解為軟件在進(jìn)行刀路運(yùn)算時(shí)，所要去除的材料為毛坯實(shí)體與工件實(shí)體之差。

設(shè)置好后，原來(lái)的粗加工程序“型腔銑”所有的參數(shù)設(shè)置無(wú)需改變，只需重新生成程序即可，如圖7b所示，U G生成的刀軌會(huì)自動(dòng)判別毛坯，從而避免了前述的“空刀”，得到優(yōu)化后的刀路。

經(jīng)過(guò)實(shí)際加工驗(yàn)證，粗加工的時(shí)間縮短了50%左右，而且該模具的材料得到了最優(yōu)化的利用，機(jī)床和刀具的加工成本也隨之降低，客戶非常滿意。如圖8所示為加工完成的型腔。

圖8 加工完成的型腔

4. 結(jié)語(yǔ)

UG是一款非常優(yōu)秀的CAD/CAM軟件，在進(jìn)行數(shù)控加工編程時(shí)，對(duì)WORKPIECE進(jìn)行合理設(shè)置，可解決如本例中遇到的毛坯改變的問(wèn)題。在進(jìn)行編程時(shí)，可根據(jù)毛坯的具體形狀進(jìn)行造型后在毛坯實(shí)體中設(shè)置，且U G在參數(shù)設(shè)置中的“父級(jí)”、“子級(jí)”關(guān)系優(yōu)勢(shì)明顯，如本例中，重新設(shè)置了坯料，無(wú)需重新進(jìn)行加工設(shè)置，只需重新單擊“生成刀軌”，即可生成毛坯改變后的刀路軌跡。

圖5 工件實(shí)體

圖6 空心坯料與工件實(shí)體

圖7 前后刀路對(duì)比

[1] 楊寧寧. UGNX6數(shù)控加工案例解析[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2010.

[2] 陳宏鈞. 實(shí)用金屬切削手冊(cè)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.