壳体模具的UG-CAM加工分析及模拟

壳体模具的UG-CAM加工分析及模拟壳体模具的UGCAM加工分析及模拟随着人们对生活中所需产品形状和工艺要求的提高，产品市场的竞争也愈趋激烈•对于模其仃业来讲，制造出精艮的模其是生产髙质量产品旳必要条件.制造厂商为了创造更高的利益和树立良好的品牌形象，对产品模具的结构、昭状、精度以及模具的生产周期也有了越来越高的要求’在全球大环境下，美国UGS公司推出了针对在模具设计过程中的分型、型腔、型芯等方面的模具设计向导CAD系统网，力模具中的模栗和浇注系资的设11•提供了便捷的方法，3.1加工工艺分析针对模具零件的加工’我们需要制定相应的加工工艺规程，而规程的制定需要依照-定的原则进行,即保证在特定的生产条件下能够加匸出符合各项技术要求的零件，并以尽可能少的劳动消耗和费用进行操作°3丄1机械加工工艺规程的设计步骡对需要加工的零件进行工艺分析是零件能否准确加工的先决条件，我们主要通过以卜儿个方面来进行匸艺分析:对待加工工件的图纸（包括蜀牛图和装配图）做到清晰明了，近而分析零件的工艺性以及其结构上的要求；在清楚工仆外形尺寸旳件提下,米据现在的生产加匸条件及待加工工件的机械性能W要求，选定毛坏体，从而确定加工方案；合理拟订加工工序，选取定位某准，确定相应的表面加工方法及I：艺规程;明细加I：余鼠、力卩I：尺寸及公豈确定加工工艺装置，编制加工工艺文件纳。3丄2工件工艺性分析在模具的生产制造中，对型芯和型腔的加工是两个.关键步骤，它影响整个模具的质量、精度以及使用效率等等。因此，我们在已知模具型芯和型腔的形状和尺寸尺寸的I*结合实际的生产设备和的前要求进行数控加匚的模拟，在加工:Lf|:之|顶,我ITJ需要确定装夹方案及定位基准.定位基推包括粗基准和精棊准，它们各自有着相应的选择原则12虬对于粗基准的选择，需要满足待加工的表面与不加I：的表面之间位置精度要求，通常选择不加工的表面作为粗基推,另外还要求此表面要尽可能地光洁平整，确■好的相基准,-般只使用…次，而对于精基准则不同,在确定精基准时，须以"基准统一、基准重合、互为基推、门为基准"为原则，另外,対待inet件的聲一次装夹,应尽可能地完成对多个面的加匸并遵循先面后孔、先粗后精等基本原则，以免也于多次装夹而影响加］:效率，并很可能由此带来更多的加I误差。根据对模具加工精度和表面粗粧度的要求，我们需要对加工过程进行合理的安排,包括粗加工、半精加工及精加匚。加工过程中的毎一个阶段结束时都需要为下一阶段留有加丄余量，并以此加工余量作为UU/CAM的参数进行诙定.在加工过程中，每个工序刀具的选拝都要考虑到我们所选用的加工方案、工件夹具的选择、所要加工表面的尺寸、所加工工件的材料、加工精度、表面粗糙度及生产效益等多方面，当然标准刀具应为首选。3.2切削用量的选择切削用量的确定受加工方式的影响.如果对工件进行粗加工，我们需要尽可能地保证定的刀保耐用度以及较高的金属切除率,因此,在加工参数的设定I-.,•击娈尽叫能地选择较大旳切削淋茂心及也给量/；之后日【皮选力！L的fel用度来选择符合要求的切削速度K叫相较于粗加匚精加工时,为满足工件对加「精度及表面粗糙度的要求.加I：参数设定时需使切削深度及进腹鼠相对小一些，而切削速度应设置高一些*下面我们依次介绍切削深度、进给量以及切削速度的选择原则：加匸余量决定切削深度，-般情况卜，中等功率的机床上,粗加匸时的切削深度可达到8^1Omm：半精加工时,切削深度为0,Saturn；精加工时,切削深度取为0.1-Q4mm湖，进给是的确定受到切削深度的影响，在切削深度足够大的情况下，我们通常将进给量也设定的大一些#在进行粗加工时,其切削力较大，此时对于进给量的选择则要考虑到多方面因素的影响，包括机床的刚度、强度、功率和转速,还包括刀具的刚度®强度。而对于半精加工和精加工时进给暈的确定，应考虑能酉满足工件表面粗横度的技术安求，对于切削速度的选择与确定,应在能够保证刀11合理的耐用度的前捉卜，采用用算或査表的方式来确定,在进行粗加"I精加工一时,确定切削速度有着不同的原则匸粗加工吋，由于设置了较大的切削深度和进给量，那么切削速度的设定应为相对较低的数伯L而対于精加工，姻1屯选择较岛的切削速度＜■切削速度的确定还应考虑匸件所选材料的加匸性能以及刀具材料的切削特性:当被加工工件的材料加工性能较差时,应选取较低的切削速度;当刀貝材料的切削性能较好时，应选择较高的切削速度。相同型号下，不同材料的刀具其切削性能冇较大的差别。在对工件进行半精加工、精加工时，切削速度的确定应绕幵毛刺和积屑瘤产生的区域；对于加工工件的尺寸较大、外形细氐、壁厚较薄时,应选取较低的切削速度3容易发生振动的情况下,应使切削速度的数值Wfi激振动的临界速度网.3.3加工工艺卡的制定减速器壳体分•模后的型腔加工L艺卡,如表3-1所示；度.vi型監加丨「玄匚-Tabic3-1Theprovessingkvhnulijgyuardofcavily1序刀具U執牛快转速(r/niin)进给星(mm'mm)加1：深度(mil))亍刀方式1型腔开粗DS0R6牛鼻J」1：(.CAM1加2〔IM215长l-'J2剰汆住D2OR5牛。刀l；G：CAM16001600215层见3精锹侧谊□2OR10J'K;JUG.CAM4500250020(J层n4根部精雑DIDR5球刀50001F00ISO深度优光清根D6R3球JUG.'CAM180()l并深Ift光6冒1廿粗D25RO.R牛鼻JJl：(r：CAM20(1()120()40深度优先减速器壳体分模后的型芯加I：I：2一卡,如表3-2所示决3-2型芯加imTable3-2Theprocessingtechnologycoirdlofmoldcore1：]■刀只刀轨牛.成转速(r/tniti)(mm.mirii)加工深度(mm)b'TJ方式1預芯JF粗D5OR.6牛队刀UG.-CAM12002000173EL'J2剰余铢D2OR.5牛鼻刃UG.-CAXI35001201)171SL'J3精伐侧四D2ORIDJjijjUGCAM4倾2501)215层l-'J4帮锭Xli.lE20•平底刃I：G>rAM450()2501)171深度优光5根部精仕EJ&T底刀UG-tAM40()(J1201)120汪度优先6冒口JT粗D25RO.8牛岂.刀UG.-CAXI200()I20D210深敏优先7精住側辺E16T•氐刀LGCAM350()I20D210mm深度优光3.4模具的UG加工模拟为了能够尽可能好地完成零件的实际加丄，我们通过UG软件財丄件的加工工艺及程序进竹分析和验证,通过UGCAM获得零件加工过程中所斋要的程序,来进行零件的自动编程加工，此方法是对零件进行敖控加工的必要条件“341创建毛坯体将■体模具的型腔零件图打开,如图3-1所示'在此型腔零件旳基础匕创建色坯体。通过毛伸特征.绘制恰好包通零件实体的最大外边缘的四边形草征,拉伸草图得到毛坯体，如图S-2所示，并将毛坯体存放置另一图层后，进入加「模块。r<3-l调用零件Fig.3-1Callthepartr<3-l调用零件Fig.3-1Callthepart1^3-2创建毛坯体Fig.3-2CrearcsemilitEshcdprodnet3.4.2建立加工坐标系加工「件时所有刀加轨迹输岀点的迎位基冶即加工坐标系(MCS),通常用OM-XM-YM-ZM来长示叫编册序时，在已有如匸坐标系I'l勺情况E则只出依据零件的特征及尺寸进纤编札!，而不用考虑机床匕安装「件的位一置。在数控』11匸程J『的编•制过程屮,编程人员在选定加匸零点(即JJII工坐标系的原点)时，应考虑到工件外形特点及工艺要求。工件的加工零点，可以设定在待加工工件上，也可以设定在机床或工件的夹具上卬L通常情况下.以提高待加L匚件的加I：精度为目的来选定加匸零点的何置，尽可能设置在精度较高

的加匸去而上;加工零点位上的确定.还应考虑到程序编制及数据处理的简便与否,将其尽可能确定在工件的设计或工艺基准匕而对于对称的零件来讲,则应将加工零点设在对称中心匕以便较准和检査，加工坐标系是刀兵轨迹的参考坐标,在UG的加匚模块中,采用妇IB3-3的方式，将零件的毛坯从相对机床移动轴的方向进行安装，之后选择加工坐标系的原顔为刀I丄的参考项,hd时在机床控制器中器要位定此刀具的位置为坐标原点,并将此坐标系作为机床t的』III理标系‘将u米软件编•制点加工刀勒从机床坐际农指定MCS5?全设骂適顶去土IE莺下限平面MillOrient圈3-3VCS區点Fig.3-3M<SOrigin图34加丄坐标矗Fig-3-4TlietDorditiaieSystemotF/oeessitigUG机床坐际农指定MCS5?全设骂適顶去土IE莺下限平面MillOrient圈3-3VCS區点Fig.3-3M<SOrigin图34加丄坐标矗Fig-3-4TlietDorditiaieSystemotF/oeessitig343生成刀轨在UG软件的加工环境中，通常将刀具底部的中心位置设定为刀具的参考点，而刀具参考布的遥转轨迹即为通过UG软件的遥算与分析所得到的刀具轨迹4344CAM程序的创建3.44.1创建节点和树UG程序中的节点和树决定了操作的输出顺序，对于同层次的节点，其操作的输出顺序是先上后下；而不同层次的节点，其操作的输出顺序是先父后子.刀具的节点作为■作的主要参数，其指令是操作所需使用的73具，而目-个操作只对应-把刀具。刀具的节点仅限位于根节点或NONE节点下，且刀具各廿点之间不能以父子关系进行排序卩七聲个刀具廿点需•肯-•个特有的名称进行标记，而毎个刀其节点即为操作中所使用的刀具,且相同刀具节点下的所有操作都共用I冋一把刀！!、加工儿何节点作为操作的匕要参数，足指为获得刀11也迹所需晡定的儿何数据。加「儿何节点的组织形式是以树状结构、按层次逃行划分，从而构成节点父与子的关系，对F句个加工凡何节点都需继承其父节点的相应数据.加「方法节点并不是荻得刀具轨迹所必需釆用的参数,在UG软件中显示为如图3-5所示。对于特定的加工方法,應为r系统能够FI动计算来获徊切削时的进蛤鬲及主轴转速，系统是根据刀具材料、「件材料、刀具参数以及加1一方法一同确定切削时所需的进给量和主轴转速*饵工序导賦暑加工声法刀机METHOD、•口未用项rE^HiLL_R0UGrMILL_SLMI_FINISHh^mill_finish!.•识DRILL_METHQD图3-5加丨.方法冇点Fig3-5Th-ennodeofprocessingmethods依据所确定的加L匸艺，创建所需的刀具节点，之后可在操作导航馮中进行査看屯加工坐标系的节点MCSMILL以及其孑节点WORKFIECE可在躁作导航器中进行査看，并且在于节点中确定r加匸「件和丄:件毛坯的儿何体，在操作导航器中，査找加工方法节点，利用由系统提供的加工方法进行操作.设置毛坯所在图层为可见图层，査找操作导航器屮的加匚坐标系折点(MCSMILL)：双市进入，查看机床坐标系■此步骤是决定毛坯在机床中定位及如何进行对刀的关键操作＜■(5＞更换视图为儿何视图，双击左侧操作导航器中的WORKPIECE节点一弾出显示对话框一点击选择键一选择图中实体-点击确定，隐藏部件导航器中实体」本操作的目的在于能够确定在加丄:模块下所加上1：件的模型，(6)创建儿何体如图3-6,命名为“MILLGEOM七依照第S步的方法指定毛坯体，圄3-6明建几何伴Fig-3-f)Creategeometry系统自动显示程序节点及加工方法节点，无需再次创建。加工工件时,切削方式的选择要参考加工工件的轮廓、刀具的强度、加匚的波率等务方面因素』在UG软件中，加丄:模块下的切削方式有；跟随部件、可具平直百分比一^[45.OOW:土00可具平直百分比一^[45.OOW:土00皿I:0.SOOOi[o.oaooios回ra跟旅周边、轮廓加I、单向、往厦等卩七对于此文中的I:件在进彳」•粗加「.时・依照如图3-7所示进行参数的如丄Uft设畳切削模式步距平面直笹百甘比毛苗距幫毎刀深度品终底面晚毎切削参数菲切削移动图3-7设置切削庁式Fig.3-7Setlhewayofcutting加工效率Ijwm层的设置有着与接的关系.对f粗加工,在刀具能够保江足够强度的前提下，设定句层的切削深,度尽可能大-些,与粗加工稲比起来，精加工在能蟻保证加工质量的情况下，尽可能地考虑加工的效率*对于工件的加工过程中,程序设计者应根据切削方式的不同,对进刀和诅刀参数进行分别设置’而对于机床操作者，可以在实际生产加工过程中，凭借操作经验，通过对切削声咅及切削屑的形状网1进行判定，然后釆取相应的措施对参数的i殳置丑行修改，以便于更适合实际生产加工的情况』⑼在UG软件加匚环境下,需要对I：序进行设定，此过稈需要对实际加I.条件进行考虑，此时需要进行避让的设定。所谓避让,是指进行最初的起刀点和最终的退刀点的设定，此设定是在点构造器中输入相应的坐标值(如XCQYC:0,7C:1fin).分别确？后返回。(10)进行刀轨的刨也点、击创魏操作,弹出时话框如图3-8所示，按对话框中所示内容进行设定，而本操作所设定的节点数据均在上述操作中创建芫成■:对于型腔就，在其对话框中的参数无需叮次设定,选择默认参数即诃,然后点击封话框卜面的生成归轨,完成AI轨的创建＜■(11)在UG软f牛的助匚环境下所生成刀轨的程序为APU程序,而机床的操作系统能够识别的是NC程序，二者Z间需进行转换"利UGPOST,选择相应的机床和存盘豚径,将APT程序将换成NC程序(如图3"所示)。检査所生成程/节的头和尾,以免遗漏-些必不可少的冃I床命令,确认无误后输入机床,B进行机床上的模拟弓检验。后姓苞果浏览登找后处在黑浏览宜找将出文件T&&方桂乾赣WIRE_EDM_4_/«XISMILL_m*JSMILLS-^XIS-TURBOMILL_.4^AX.ISMILL_5^AXIS.5INUMERIK_A.CTTJNN后姓苞果浏览登找后处在黑浏览宜找将出文件T&&方桂乾赣WIRE_EDM_4_/«XISMILL_m*JSMILLS-^XIS-TURBOMILL_.4^AX.ISMILL_5^AXIS.5INUMERIK_A.CTTJNNILL5_AXIS.SINUMERIK_ACTT_MMMILL.5_.AXISMILL„E^AXI£JCTT_IN:\biyelunwcn\RuzEian\pic\EcT.-SI^NGl］25［件打原名Eejjill皿j皿単位巨列出输出備出客吿査看工且［鮭后处查定袈F篷后处建定又［轻后处童定正同应用职消图3-9后处理Fig.3-9Pust-prouess图3-9后处理Fig.3-9Pust-prouessingFig.3-SCr-calrplutessing34.4.2型腔加工工艺分析及加工模拟对型腔进行加工工艺分析及加工模拟,如表3-3所示。

表3-3型腔加工工艺分析及模畋Table3-JT2prwez"詞ysi<iind!：imuhlionnfcavity顷刀貝刀轨生成转速(rmin)1mni/min)加匸漏度1mm)卜下刀式1型腔开租□5GR.6牛UUG^CAM120020{JD215层圳说明，由于加匸内腔，刀且不易辻大，如刀具太小则影响刷「.效率-说明：相加工刀具选用直径比较大,导概根部余最比较大.用啊杂能清除残料.说明：选用球刀精铢内腔匸DI0R5球刀UG/CAM5000180。i」：..D6R.3嫁门UCi/CAM50001200如|：刀執妃下图如」:模拟虬下囲:加I：刀DI0R5球刀UG/CAM5000180。i」：..D6R.3嫁门UCi/CAM50001200如|：刀執妃