ug电极设计及加工

1、 SHZBG CAD CAM/CENTER LH电极程式课毕 业 论 文电极加工研究electrode processing research专业班级： 学生学号： 2010180229 学生姓名： 指导教师： 2013年10月25日1UGNX5.0电极加工研究摘要 ：【摘要】：电极设计与加工，电极的介绍电火花机放电加工时须用电极,电极主要用于模具的型腔加工,它是电腐蚀加工的重要组成部份，其材料主要是铜和石墨,一个完整的电极应该由产品形状、延伸面、火花位和底座四部分组成。用电极对模具加工属于放电加工,模具的硬度对放电加工是没有影响的。关键词： 电极设计; 电极加工目 录摘要引言第一章

2、 电极设计模板1.1什么是电极模板1.2怎样应用电极模板提高工作效率1.3怎调用和保存电极模板1.4电极模板的用途第二章 电极的初步设计2.1电极设计具体步骤2.2粗加工工作部分的顶部2.3精加工工作部分的顶面第三章 电极加工的基本操作3.1底座粗加工和精加工3.2电极整体和外围粗加工3.3电极放电区精加工和半精加工第四章 电极设计的注意事项4.1电极设计的注意问题与规则 4.2 电极电极拨模角度的计算方法结论参考文献引 言UG（Unigraphics NX）是Siemens PLM Software公司出品的一个产品工程解决方案，是全球著名的、向模具行业和机械设计制造行业提供CAD/CAM软

3、件的开发者和供应商，也是这个行业技术和产品创新的领导者。给客户提供全面和有效的解决方案，帮助客户提高生产力，协同多反面厂家合作以最大限度地缩短产品的研发和交货周期。这个世界领先级的CAD/CAM解决方案可以广泛应用在航天、汽车、医院、家用消费品。、电子和其它相关工业领域。UG是Unigraphics的缩写，这是一个交互式CAD/CAM(计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。它在诞生之初主要基于工作站，但随着PC硬件的发展和个人用户的迅速增长，在PC上的应用取得了迅猛的增长，已经成为模具行业三维设计的一个主流应用。UG的开发始于1969年，它是基

4、于C语言开发实现的。UG NX是一个在二和三维空间无结构网格上使用自适应多重网格方法开发的一个灵活的数值求解偏微分方程的软件工具。其设计思想足够灵活地支持多种离散方案。因此软件可对许多不同的应用再利用。运用UG来进行电极设计是专门针对模具设计过程中电极的设计与制造应用的快速模块, 使电极的设计、制造以及工艺图纸和管理信息实现自动化。使用UG进行电极设计使得用户的工作效率与传统方式相比提高50%。丰富全面的电极设计和加工自动化程序加速了电极分析、提取、生成和文档的建立在复杂产品的模具制造过程中, 放电加工是对CNC 加工的有力补充, 因此电极的设计功能是衡量CAD/CAM软件是否完善的重要指标之

5、一。数控加工是现代制造技术的典型代表，在制造业的各个领域如船空船天、汽车摩托车、模具、精密机械、家用电器等都有着广泛的应用，已成为这些行业中不可缺少的加工手段。伴随全球制造业向我国转移的发展趋势，对数控加工的需求必将呈现出高速、持续的增长。电极方面的专业模块设计，以封闭实体+开放实体+强大的曲面功能为根基，快速有效的实现各种复杂的电极，同时支持将电极头快速无参化，以降低后期变更难度。利用该软体系统，可以大大提高电极设计效率和降低出错机率。跑位电极功能降低了该类电极设计难度和模具加工成本。强大电极工程图和清单输出功能，让您快速获得规范、美观、正确的电极图纸。第一章 电极设计模板针对此而开发的快速

6、系列模块之一。专业化的流程制作技术、交互式的特定参数表、用户只需填写一些关键参数或操作一些简单的命令, 一个完整的电极模型就可快速地生成出来。系统可针对任何实体或纯曲面模型依矩形或圆形方式提取要放电的区域, 自动生成边界轮廓, 按相切或两个方向相切、也可按任意方向延长曲面。即时调整电极中心点坐标使其符合整数位要求, 单击位置点生成加工坐标系, 设置EDM放电参数, 然后自动输出二维带有尺寸标注的电极零件图和位置图。用户还可根据经验或习惯定制电极制作工艺模板, 在合适情况下调用相应模板就可全自动地生成电极模型, 效率非常高。1.1什么是电极模板电极模板能 保存 原有的电极特征和一些设计使用参数。

7、使用该功能可以自动地完成电极几何体的创建（一旦定义好放电面后），从而节省设计时间。1.2怎样应用电极模板提高工作效率调用模板首先要建立几个典型的电极模板（典型表示每个类型有相同的特征，而不是有相同的几何体）。因此，先创建一个仅有电极毛坯和电极柄特征的模板，再创建另一个有完整几何体包括所有曲面延伸功能和坐标系特征的模板。当然，也可以创建几个有不同曲面延伸特征的模板。注意：创建这些模板时，可以使用高级电极毛坯特征，如毛坯标记、台阶毛坯等功能。对于比较规则和完整的几何体，模板功能非常高效；当然，对于通常要求有复杂曲面延伸功能的复杂电极，自动模板功能就不能很好地完成设计，然而却仍然能用于电极毛坯、电极

8、柄和坐标系的建立。但只要降低电极的复杂程度，模板功能也能建立曲面的延伸而自动完成设计1.3怎调用和保存电极模板（1）拾取电极放电面时，找到参数“无模板”。 改变该参数至“应用模板”。应用模板功能要求用户通过点击“改变模板”按钮，选择所要调用的电极模板。注意：当鼠标指针放置在“改变模板”按钮顶部时，系统将显示一个工具提示条，里面显示当前所调 用模板的名称。点击此按钮，出现下图所示的对话框。在此对话框中，将看到保存在里面一系列的电极模板和图片。选择模板并返回至抽取放电面状态， 同时确认已经定义好放电面、毛坯尺寸，然后完成操作，这时通过模板功能自动创建了一个电极。注意，应用模板时，可能某些特征的生成

9、会失败，例如自动建立在电极面上的轮廓线发生延伸时会失败，另外某些轮廓或者曲面的延伸也可能会失败。对于这种情况，系统会提示用户。（2）内部已存在电极零件，当创建延伸功能时，相同参数（应用模板）会再次出现。这对系统不能辨认自动轮廓，在延伸特征生成之前手动定义一个轮廓后，用模板功能再创建其余的特征时是非常有用的。请注意，在这种情况下，不但能创建延伸特征而且其他的特征会被保存在模板中。如果系统发现模板中保存已经存在的特征时，该特征将被忽略并且系统会产生提示信息。（3）内部已存在电极零件，当创建延伸功能时，相同参数（应用模板）会再次出现。这对系统不能辨认自动轮廓，在延伸特征生成之前手动定义一个轮廓后，用

10、模板功能再创建其余的特征时是非常有用的。请注意，在这种情况下，不但能创建延伸特征而且其他的特征会被保存在模板中。如果系统发现模板中保存已经存在的特征时，该特征将被忽略并且系统会产生提示信息。（4）保存：任何电极零件可以保存为电极模板。其执行命令在菜单“电极 / 保存为模板”。系统将保存所有的电极特征，例如延伸功能、电极坐标系、毛坯和电极柄等。这些特征也可用作任何几何造型。这表示所有重要的参考参数被保存起来，但是任何可变参数和用于调整所选几何的参数将不会被保存。例如，保存毛坯底座高度，但不保存它的长度和宽度。保存电极模板时，系统要求用户指定新模板的名称。注意，电极当前的图片也被保存起来，便于在调

11、用模板时，能观察清楚。（5）基本上，所有模板的默认位置在 C:CimatronE DataTemplates （粗体字表示 CimatronE 软件安装的位置，用户可以根据指定的安装路径改变软件位置）。（6）电极是指在模具中需要放电区域的一个反向模型，通常是通过铣削铜料或石墨而得到的；实际上 , 电极比实际要得到的形状要长些，它是电腐蚀加工的重要组成部分。电极也叫作铜公，因为它是铜料做成的。内部已存在电极零件，当创建延伸功能时，相同参数（应用模板）会再次出现。这对系统不能辨认自动轮廓，在延伸特征生成之前手动定义一个轮廓后，用模板功能再创建其余的特征时是非常有用的。1.4电极模板的用途UG的电极

12、出图模板和批量出图功能，也大大方便了客户出图。设计人员在ug中定制了自己公司的图纸样板，一键式批量输出所有电极, 像笔记本电脑这样的塑料件模具，尤其是A、B、C、D等笔记本大件，在模具加工时一套模具需要100多个电极。现在工程师使用ug软件一人一天大约能设计并编程达3050个电极，有时甚至能完成超过50个电极。他们软件操作非常熟练，基本使用快捷键调用指令，能根据实际模仁的造型情况选择使用UG实体拆电极还是曲面拆电极的方法。由于采用UG进行一体化模具设计制造，客户还能采用了并行工程的作业模式。即当模具设计开始2天后，电极就可以开始设计了，尽管此时公母模仁并未完成。这样的工作模式同时也能应用到备料

13、和线割环节，这样就避免了所有工作都要等到模具设计彻底完成才开始进行，大大缩短了模具交付周期。结合模具厂使用的带电极库的自动数控火花机，UG还利用EDM设置和EDM报告的功能快速地帮助客户自动生成数控火花代码及换电极代码。这一操作只需2分钟的时间，而之前客户手动编写火花代码需要大约2个小时。代码生成后，只要作业员将电极按顺序放入机床电极库，机床就能读取UG的EDM数控代码进行放电，并在放完一个电极后自动从电极库中调用下一个电极继续进行。放电开始后的整个过程几乎不需要人工看守，大大节省了人力成本和生产资源。模具厂还使用了经过二次开发的后处理程序实现串刀加工。现场加工时机台上有6个电极夹头，能同时装

14、夹6个电极一起加工。作业员将6个一起装夹好，利用这特殊的程序将这6个电极的6套NC程序自动组合排列，将其中相同刀具的刀路G代码自动合并成一条程序。现场加工时一次装刀就能分别加工6个电极的6条刀路，这样就省去了5次换刀、对刀的时间。综上，解决方案以及自身技术的改进后，生产效率有了大大提升，相关成本也大大降低。第二章 电极的初步设计2.1电极设计具体步骤（1）电极是指在模具中需要放电区域的一个反向模型，通常是通过铣削铜料或石墨而得到的；实际上， 电极比实际要得到的形状要小一些；它是电腐蚀加工的重要组成部分。单击电极设计，打开ug对话框, 在文件名称里选择所下载文档，并勾选建立新的文件夹，如图1所示

15、，单击设计后即进入电极设计模块。图1（2）单击撷取电极命令，设置参数:电极形状为矩形40×27，X轴坐标为3，Y轴坐标为25，曲面裁剪方式为修剪开启，如图2所示:图2(3)用曲面修剪功能裁剪电极曲面，如图3所示:图3（4）抛为电极添加底座和电极坐标系，如图4所示：图4（5）用自动轮廓命令组合曲线，及用延伸曲面命令延伸曲面至底座，然后将曲面与底座进行缝合，最后合并为一个物体，即得到完整的电极，效果如图5所示：图52.2粗加工工作部分的顶部图6粗加工电极基准部分和工作部分N0010T1M06 S1000M03G00X31.386Y-.8G43Z20.H01Z9.G01Z-3.F15.X6

16、.614Z20.G00Y9.3Z9.G01Z-3.X31.386Z-5.X34.G02X38.8Y4.5I0.J-4.8G01Y4.3G02X34.Y-.8I-4.8J0.G01X4.G02X-.8Y4.I0.J4.8G01Y4.5G02X4.Y9.3I4.8J0.G01X31.386Z-7.3X34.3G02X38.8Y4.5I0.J-4.8G01Y4.3G02X34.Y-.8I-4.8J0.G01X4.3G02X-.8Y4.I0.J4.8G01Y4.5G01X31.386Z-9.3X34.3G02X38.8Y4.5I0.J-4.8G01Y4.3G02X34.Y-.8I-4.8J0.G01X

17、4.G02X-.8Y4.I0.J4.8G01Y4.5G02X4.Y9.3I4.8J0.G01X31.386Z-11.X34.G02X38.8Y4.5I0.J-4.8G01Y4.G02X34.Y-.8I-4.8J0.G01X4.G02X-.8Y4.I0.J4.8G01Y4.5G02X4.Y9.3I4.8J0.G01X31.386Z-13.X31.956Z-1.519X33.387Z-1.877X34.907Z-2.32X36.513Z-2.861X37.342Z-3.17X38.191Z-3.509Y4.167X37.342Z-3.17X35.699Z-2.577X34.136Z-2.087X3

18、1.273Z-1.368X29.974Z-1.115X29.357Z-1.01X28.188Z-.839X11.885Z-.622X10.87Z-.715G01Y4.3G02X34.Y-.8I-4.8J0.G01X4.G02X-.8Y4.I0.J4.8G01Y4.5G02X4.Y9.3I4.8J0.G01X31.386Z-7.3X34.3G02X38.8Y4.5I0.J-4.8G01Y4.3G02X34.Y-.8I-4.8J0.G01X4.3G02X-.8Y4.I0.J4.8G01Y4.5G02X4.Y9.3I4.8J0.G01X31.386Z-9.3X34.3G02X38.8Y4.5I0.J

19、-4.8G01Y4.3G02X34.Y-.8I-4.8J0.G01X4.G02X-.8Y4.I0.J4.8G01Y4.5G02X4.Y9.3I4.8J0.G01X31.386G01X34Z-11.X34.G02X38.8Y4.5I0.J-4.8G01Y4.10G02X34.Y-.8I-4.8J0.G01X4.G02X-.8Y4.I0.J4.8G01Y4.5G02X4.Y9.3I4.8J0.G01X31.386Z-13.X31.956Z-1.519X33.387Z-1.877X34.907Z-2.32X36.513Z-2.861X37.342Z-3.17X38.191Z-3.509Y4.167X

20、37.342Z-3.17X35.699Z-2.577X34.136Z-2.087X31.273Z-1.368X29.974Z-1.115X29.357Z-1.01X28.188Z-.839X12.819Z-.56 X13.3Z-12.5X11.885Z-.622X10.87Z-.715 X12.36Z-23.442.3精加工工作部分的顶面11G71O0000N0010T3M06S1500M03G00X4.661Y4.G43Z20.H01Z16.435G01Z-3.565F30.X4.846Z-3.498X6.479Z-2.941X8.134Z-2.453X9.808Z-2.034X11.498

21、Z-1.686X13.201Z-1.409X14.914Z-1.202X16.634Z-1.068X18.358Z-1.005X20.084Z-1.014X21.807Z-1.095X23.526Z-1.248X25.237Z-1.473X26.936Z-1.769X28.622Z-2.135X30.292Z-2.571X31.941Z-3.077X33.568Z-3.651X34.762Z-4.122Y4.167X33.568Z-3.651X31.941Z-3.077X30.292Z-2.571 X12.34Z-12.78X28.622Z-2.135X26.936Z-1.769X25.237

22、Z-1.473X23.526Z-1.248X21.807Z-1.095X20.084Z-1.014X18.358Z-1.005Y4.333X4.846Z-3.498X6.479Z-2.941X8.134Z-2.453X9.808Z-2.034X11.498Z-1.686X13.201Z-1.409X14.914Z-1.202 X12.45Z-23.4X16.634Z-1.068X18.358Z-1.005X20.084Z-1.014X21.807Z-1.095X23.526Z-1.248X25.237Z-1.4731113第三章 电极加工的基本操作3.1底座粗加工和精加工底座粗加工采用12mm

23、 平底铣刀, 用2.5 轴- 外形加工,封闭轮廓的加工方式, 刀具轨迹及参数设置如图7示图7底座精加工选用12mm 平底铣刀, 采用2.5轴- 外形加工, 封闭轮廓的加工方式, 刀具轨迹及参数设置如图8:图83.2电极整体和外围粗加工电极整体粗加工整体粗加工选用12mm 平底铣刀, 采用体积铣- 传统加工程式, 环绕加工的加工方。整体粗加工选用12mm 平底铣刀, 采用体积铣- 传统加工程式, 环绕加工的加工方式, 刀具轨迹及参数设置如图9:图9电极外围精加工外围精加工选用12mm 平底铣刀, 采用2.5 轴- 外形加工, 封闭轮廓的加工方式, 刀具轨迹及参数设置如图10： 图10143.3电

24、极放电区精加工和半精加工电极放电区半精加工底座精加工选用8R4 球头铣刀, 采用曲面铣削-依限制角度精修的加工方式, 刀具轨迹及参数设置如图11:图11电极放电区精加工底座精加工选用4R2 球头铣刀, 采用曲面铣削- 依限制角度精修的加工方式, 刀具轨迹及参数设置如图12 图12电设设计注意事项1.注意用料与设计规则我们在拆电极前首先要考虑电极的方向性问题,所以事前必做的步骤是选一大平面为Z轴的基准面,写上DATUM英文,另倒一斜角作X Y轴的方向角。我们在拆电极前首先要解公司用料情况,尽量做到物尽其材,进口铜较一般标准单边减1mm至1.5mm已足够,国产锻打铜做得较不标准建议单边减2mm较妥

25、, 还有最重要的较表位,如公司条件较好的话XY轴较表位预设单边8mm左右,最少不能低于5mm,方便较表通过。 电极的基座相当重要,很多拆组合电极的同袍应该遇到利用线切割清除刀具不能加工的地方(下右上图属典型须用线切割清角的电极),这时须要用基座进行分中碰数,还有利用线割铜丝(慢走丝EDW)和基座调节电极的垂直度,这时基座重要性离就突现出来了!以三角形(勾股定理)为例:如股和弦的夹角(tan)设一小小角度,将弦越拉长,勾的长度亦跟随变化大家可以随便摆个工件在机床做个试验,用较表移动2mm可看到表针移动很少,移到50mm时表针变化很大,证明角度和长度关系重要吧,从这一实验可以证明电极的基座多么重要

26、!基座越厚调节电极的垂直度越准,建议设置15mm以上,当然有些山寨厂要省铜料的话我无话可说。 EDM冲水位高度的预设也要注意,在工件最高处加5mm以上较妥,这样方便火花机加工时冲走残渣,大家不要小看这环,EDM放电加工时会产生残渣,如果不能及时冲走碳粉的话会,EDM的二次放电会损伤电极,更致命的是积碳造成工件损坏!特别是加工深骨位(加强筋之类),由于积碳造成大肚倒扣,注塑时会出现粘模现象,所以冲水位也不能勿视。 拆电极X.Y.Z三轴偏移尺寸有两种方法,一种方法是以电极边沿最大点均匀放大,结果是出现小数点,第二种方法三轴预设整数不考虑电极边沿均匀放大问题,好处是EDM加工时不会因有小数点移错尺寸

27、,减少出错机会所以推荐第二种方法。 #p#副标题#e#电极方向性很重要本人开篇已提过,方向性示意有两种方法:第一种四角中其它三处倒圆角对应基准角(DATUM)倒斜角,这种方法缺点不分辨精、粗加工电极!电极方向性第二种方法:这方案极容易分辨精、粗加工电极! EDM操作员一眼就能分辨,方法是四角都倒圆角(其它三处建议倒R3以上)对应基准角(DATUM)倒较小R,只要不刮手就行了(建议R0.5MM),这样很清楚明了。 这是第二种方法的粗加工电极表示方法,做法是四角中其它三处倒斜角对应基准角(DATUM)倒圆角(建议R0.5MM),拆电极要非常注意拨模斜度问题,注塑时出现粘模现象,往往就是不注意拨模斜

28、度的后果,现在的3D设计工程师画的产品90%都不注意拨模斜度问题,每次分模前要我们都要花费大量时间修改拨模斜度,有时修改拨模斜度时间比分模还长,这也是现代工程师不太了解做模工序,又不善于和不同作业分工的师父沟通吸取经验不肯屈驾就尊哦,我所接触的欧、美、日本3D产品较注意这问题,特别是日本模具只要骨位(加强筋之类)高度超过0.5mm都要求做拨模斜度,可见拨模斜度是多么重要,注塑时出现粘模现象跟拨模斜度有着直接关系(当然还和真空排气也有关联) 修改骨位(加强筋)拨模斜度的厚度设计跟产品的缩水现象有很大关系: 关于骨位(加强筋)计算方法,以塑胶原料ABS为例: 加强筋为产品厚度的2/3或不超过70%,以产品2.5mm厚方为例:加强筋的拔模斜度最厚地方不得大于1.7mm否则会出现缩水现象! 2.电极拨模角度的计算方法 以产品2.5mm厚方为例:加强筋的拔模斜度最厚地方不得大于1.7mm,顶端最薄处改成1.3mm,相减得出0.4mm再除二等于0.2mm就是勾长,