基于UG和MasterCAM的湯匙模具分型與數(shù)控編程

陳太麗，楊開懷，鄒澤昌

（福建船政交通職業(yè)學(xué)院機(jī)械工程系，福建福州350007）

軟件應(yīng)用

基于UG和MasterCAM的湯匙模具分型與數(shù)控編程

陳太麗，楊開懷，鄒澤昌

（福建船政交通職業(yè)學(xué)院機(jī)械工程系，福建福州350007）

利用UG軟件對湯匙進(jìn)行零件造型及模具分型設(shè)計，將模型文件轉(zhuǎn)換到MasterCAM軟件，實現(xiàn)了對湯匙模具進(jìn)行數(shù)控自動編程與仿真加工。結(jié)果表明，將UG和M asterCAM結(jié)合使用，發(fā)揮各自優(yōu)勢功能，可以提高湯匙模具設(shè)計及其數(shù)控加工的質(zhì)量和效率。

UG；M asterCAM；湯匙；模具設(shè)計；數(shù)控編程

在現(xiàn)代模具的生產(chǎn)制造過程中，CAD（計算機(jī)輔助設(shè)計）與CAM（計算機(jī)輔助制造）得到了廣泛的應(yīng)用，在模具設(shè)計過程中，利用UG進(jìn)行產(chǎn)品造型和模具設(shè)計，運用MasterCAM對模具型芯與型腔進(jìn)行數(shù)控編程，確定刀具路徑、仿真加工和后置處理等步驟，生成加工代碼傳輸?shù)綑C(jī)床進(jìn)行加工。合理的運用這兩個軟件各自的優(yōu)勢功能可以有效地提高模具的生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量。本文以湯匙為例，介紹基于UG和MasterCAM的模具分型設(shè)計及數(shù)控編程的方法。

1基于UG的湯匙三維造型

根據(jù)湯匙的二維零件圖，在UG軟件中運用建模模塊進(jìn)行三維產(chǎn)品造型設(shè)計，先后通過繪制草圖（投影曲線、特征草圖）、曲面繪制（網(wǎng)格曲面、曲面修剪、曲面連接、縫合曲面、有界平面）和實體、抽殼等功能完成湯匙的三維造型，如圖1所示。

圖1 湯匙的三維造型

2湯匙的模具分型

進(jìn)入UGNX注塑模向?qū)K，依次進(jìn)行產(chǎn)品的初始化、收縮率設(shè)置、模具坐標(biāo)系設(shè)置、毛坯設(shè)置、型腔布局等指令，做好分型準(zhǔn)備工作。模具的分型（型腔與型芯設(shè)計）是模具設(shè)計中的重要部分，如果其中出錯，后續(xù)的模具設(shè)計工作將無法正常完成。

模具分型中分型線和分析面的選取應(yīng)遵守以下幾個原則[1]：

（1）有利于塑件脫模；

（2）保證產(chǎn)品的尺寸精度和外觀質(zhì)量；

（3）有利于排氣；

（4）有利于模具加工。

湯匙產(chǎn)品比較簡單，直接選取湯匙最大輪廓線作為分型線即可。

產(chǎn)品外表面的抽取區(qū)域主要是把產(chǎn)品外表面和分型面作為最終成型的模具型腔，而把產(chǎn)品內(nèi)表面和分型面作為最終成型的模具型芯。表面的“抽取區(qū)域”創(chuàng)建如圖2所示。在定義好型腔曲面和型芯曲面后，就可以直接進(jìn)行模具分型，生成型腔和型芯，如圖3所示。

圖2 表面的“抽取區(qū)域”創(chuàng)建

圖3 模具分型

3型腔和型芯的數(shù)控編程加工

3.1 文件的導(dǎo)入

MasterCAM是一套應(yīng)用廣泛的CAD/CAM/CAE軟件包，價格較低且功能齊全，有很高的市場占有率[2]。不同軟件間的模型格式不同，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。只有數(shù)據(jù)格式和圖像格式相同才能進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，提高效率[3]。分別將UG NX注塑模向?qū)Х中秃蟮男颓缓托托疚募ㄟ^UG格式轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成IGES的格式，并導(dǎo)入到MasterCAM軟件中。圖4是MasterCAM打開的型腔圖形。

圖4 MasterCAM軟件中的型腔模型

3.2 加工工藝的制定

在模具型芯、型腔的CNC數(shù)控銑削加工過程要遵循開粗、二次開粗、曲面精銑的銑削原則。先將毛胚通過磨床六面磨平至尺寸120mm×120 mm×34 mm，要求六面磨光，平整且平行度光潔度在要求范圍內(nèi)。

在編程前先要選擇好加工坐標(biāo)及毛胚尺寸。在模具型芯、型腔的加工過程中，一般選用工件四個角點中的一個角點作為加工X、Y軸的原點，這樣對比于選擇工件表面中心點的對刀方法可以減少重復(fù)對刀的誤差。選擇工件的上表面為Z軸的起始坐標(biāo)。

3.3 型腔、型芯的數(shù)控編程

型腔的加工遵循著開粗→二次開粗→曲面精銑的過程，包括曲面粗加工挖槽、曲面粗加工平行陡坡面、曲面精加工等高外形加工三個步驟。湯匙型腔主要加工參數(shù)如表1所示。

表1 湯匙型腔主要加工參數(shù)

曲面粗加工挖槽加工的特點是依據(jù)高度計算，分層切除曲面與加工范圍之間的剩余材料，在加工完成后的工件表面呈等高階梯狀。刀路計算時間短，刀具切削負(fù)荷均勻，加工效率高。這道工序主要是對工件進(jìn)行開粗，開粗采用圓鼻刀D25R5.在選取銑削曲面時，將凹槽部分曲面補齊，將合模面作為開粗銑削曲面，如圖5所示。與圖6所示的未采用凹槽補面加工相比，經(jīng)過曲面修補過后，刀路會更加合理，走刀更加有規(guī)律，在凹槽邊緣直接連接過去，避免了在凹槽邊緣抬刀現(xiàn)象，這樣加工出來的曲面更加的細(xì)膩光滑，同時也節(jié)省加工時間。最后，曲面精加工等高外形加工如圖7所示。

圖5 采用凹槽補面加工

圖6 未采用凹槽補面加工

圖7 曲面精加工等高外形加工

型芯的數(shù)控編程也是遵循著開粗→二次開粗→曲面精銑的過程。湯匙型芯主要加工參數(shù)如表2所示

表2 湯匙型芯主要加工參數(shù)

3.4 型腔、型芯的數(shù)控加工

確定刀具路徑、仿真加工和后置處理等步驟，生成機(jī)床能識別的加工代碼，傳輸?shù)綑C(jī)床進(jìn)行加工。加工的實物如圖8所示。

圖8 湯匙型芯型腔加工效果圖

4結(jié)束語

UG和MasterCAM軟件在零件模具造型設(shè)計和數(shù)控仿真加工方面具有各自特點，UG和MasterCAM協(xié)同操作，可以縮短模具設(shè)計與制造周期，提高生產(chǎn)效率。

[1]屈華昌．塑料成型工藝與模具設(shè)計[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[2]謝遠(yuǎn)輝，肖敏，鐘睿.基于Mastercam十字架凸模零件數(shù)控加工[J].裝備制造技術(shù)，2015，（01）：128-130.

[3]蘇君，崔庚彥，劉保軍.基于UG和MasterCAM的多工位級進(jìn)模設(shè)計與制造[J].鍛壓技術(shù)，2012，（03）：159-163.

Spoon Mold Parting and CNC Programm ing Based on UG and MasterCAM

CHEN Tai-li，YANG Kai-huai，ZOU Ze-chang
（Fujian Chuanzheng Communication College，F(xiàn)uzhou Fujian 350007，China）

Using UG software for the spoon partmodeling and mold parting design，the model file is converted to the MasterCAM software，to realize the NC automatic programming and simulation of the spoon mold.The results show that the use of MasterCAM and UG，to play their respective advantages，can improve the quality and efficiency of spoon die design and CNCmachining.

UG；MasterCAM；spoon；mould design；NC programming

TG659

A

1672-545X（2016）12-0236-03

2016-09-05

福建省交通廳重點項目（201210）；福建船政交通職業(yè)學(xué)院科技服務(wù)團(tuán)隊培育計劃資助

陳太麗（1989-），男，福建福州人，助理工程師、助理實驗師，本科，主要從事數(shù)控加工和精密制造的教學(xué)和研究工作。