模具之家讯：介绍了 UG 软件的 CAD/CAM 功能，以一塑料瓶体为研究对象， UG CAD 对其进行造型设计，进而设计出加工该塑料瓶的模具；然后将高速切削应用于塑料模具加工中，分析了模具加工方式以及加工参数，使用 UG CAM 对整个制造过程进行设计仿真，并通过后置处理输出 NC( 数控 ) 代码。最后通过 VERICUT 仿真软件证实了 CAM 的有效性。

随着科学技术的飞速发展，社会对产品多样化的要求日益强烈，产品更新越来越快。特别是像塑料制品等轻工消费品生产高速增长，复杂形状的模具越来越多，精度要求也越来越高。数控加工特别是高速切削技术为缩短模具制造周期，提高模具表面质量，最大限度地适应市场竞争的需要提供有力保障，同时以 UG 等 CAD/CAM 软件也是数字制造时代，实现对模具设计和制造进而快速产出达到用户要求性能的产品的必备工具。

一、 UG CAD/CAM

Unigraphics ( 简称 UG) 软件是当今应用最为广泛的大型 CAD/CAE/CAM 集成化软件之一，计算机辅助设计、计算机辅助制造作为主要的功能模块，广泛应用于航空、航天、汽车、造船、通用机械和模具等产品加工制造领域。 CAD/CAM 系统提供了一个基于过程的产品设计环境，使产品开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成，从而优化了企业的产品设计与制造。

塑料模具的制造包括塑料产品的造型设计、模具的结构设计及分析、模具的数控加工，因此直接利用 UGCAD 建立产品的三维模型，根据产品三维模型进行模具结构设计及优化设计，再根据模具结构设计三维模型利用 UGCAM 进行加工编程及编制工艺计划。整个过程都以 3D 数据为基础，统一的数据库和文件传输格式，实现信息集成和数据共享，不仅能快速提高设计效率，而且能保证质量，降低成本。

二、模具型腔 CAD

UGCAD 是基于特征实体造型因此先确定瓶体结构的主要特征，根据主要特征建立特征曲线，通过拉伸、旋转等基本操作做出主要结构并确定建立特征的先后顺序 ; 要选择正确的曲面构造方法来进行曲面造型 ; 复杂模型需要缝合法等构造的几何体，应考虑曲面片间可能会出现的重迭和间隙，而导致刀轨的过切、啃刀等现象，应在生成刀轨前修正或缝合这些不光滑区域，小于加工刀具半径的凹圆角不需造型。 ( 如图 1)
利用 DC 很容易确定上下分型面，生成上下两个模腔和模芯，再进行流道、浇口以及冷却水管的布置。确定了这些设计数据以后，经模具分析软件 (MOLDFLOW 等 ) 进行塑料的成形过程分析来检查模具结构的合理性、流动状态的合理性、产品的质量问题等来确定模具设计的可行性。

三、模具型腔 CAM

数控机床在模具制造中得到了广泛的应用，复杂型面的基本轮廓通常用铣削加工，从三轴联动数控机床到之后五轴联动的铣床在复杂型面加工中得到了广泛的应用。所谓高速切削是指切削速度越过普通切削的 5 ~10 倍，机床主轴转速转速在 10000~20000r/min 以上。由于高速切削能够成倍地提高进给速度，所以在不降低生产效率的情况下使减少进刀间距成为可能，同时提高工件的形状精度和降低表面租糙度。因此，高速切削技术逐步发展成熟， 21 世纪以来，复杂型面模具在生产中几乎全部以五铀联动中几乎全部以高速切削的方式进行加工。

1 、加工参蚊

加工工艺的制定是否合理，直接影响到模具的加工质量和精度。刀具材料选择高速铣常用的涂层硬质合金，模具材料为塑料模具 3Cr2NiMnMo ，硬度 : 35HRC ，尺寸 : 201 mm*60mm*80mm ，表面质量要求 Ra= 0 .4μm 。

铣削加工方式有型腔铣和轮廓铣，型腔铣操作是在水平切削层上创建的刀位轨迹，用来切削工件上的材料的余量，而轮廓铣用来精加工曲面类几何体，通过控制到输、投射矢量租驱动方法，其刀轨就能沿着复杂的轮廓进行加工。

切削参数的选择对高速切削的实现影响很大，为实现非常高的主轴速度和进给速度必须使用非常轻的切削，因此应当使用浅的切削深度和窄的切削快度。根据确定工艺参数如表 1 。
2 、 UG CAM

UCCAM 模块提供了关于工艺文件的配置，比如选择铣削的类型，选择就削的走刀路线，设置刀具直径、切削速度、切削深度、切削宽度，该模块内置的工艺数据库会计算出加工所需的其他参数。不仅模拟切削过程 ( 如下图 2) ，同时显示干涉现象和过切区域，包括刀具和刀柄对工件的过切和夹具的过切等。完成切削以后， CAM 可以输出刀轨路径文件，为后置处理作准备。
3 、 UG POST

各种机床在结构和控制系统方面有所不同，因此对 NC 程序指令格式也不同，后处理是指读取由 CAM 生成的刀轨路径文件，从中提取相关的加工信息，井根据指定数控机床的特点及 NC 程序格式要求进行分析、判断和处理，最终生成数控机床所能直接识别的 NC 程序的整个过程。

UC POST 利用图形后置处理模块 CPM 。 CPM 是将刀轨路径文件（ CLSF ）作为输入，它需要机床数据文件 (MDF) ，包括描述一般的机床信息，机床类型，控制机床的各个参数等，通过机床数据文件生成器（ MDFG) 生成机床数据文件 MDF 。本例输入的机床参数为 Hennel C 1200U 五轴联动力日工中心机床数据。经 DG POST 转化输出的 NC 代码，用 VERICUT 软件 ianh HSCplied in 进行 G 代码仿真 ( 图 3) ，证实了 CAM 过程的有效性。
四、结语

基于 UG 的 CAD/CAM ，在模具设计与制造中，实现各环节信息的流畅、解决数据格式的标准化及数据共享 ; 高速铣削不仅加工了复杂曲面，而且提高了模具表面质量和制造精度，缩短了制模周期。随着计算机技术的发展 . CAD/CAM 功能的扩展，模具制造的发展方向会更加数字化、集成化。#p#分页标题#e#
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