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基（jī）於UG的機座注塑模設計與數控加工

2018-2-7 來源：陝西工業職業技術學院材料工程學院作（zuò）者：董（dǒng）海（hǎi）東（dōng）

摘要：針對（duì）機座的（de）結構特點，在UG8．5的（de）軟件平台上，利用UG／MoldWizard模塊，采用一模二腔（qiāng）方案，設計與產（chǎn）品參數相（xiàng）關的三（sān）維實體注塑模具。利用UG／CAM模塊，分析了模（mó）具型腔的數控加工工藝，生成刀具加工軌（guǐ）跡並進行模擬仿真，最（zuì）後生成數控程（chéng）序。結果表明（míng），實現（xiàn）了（le）模具設計與製造的一體化，縮短了模具製造周期。

關鍵詞：UG；MoldWizard；注塑模；數控加工

0 引言

當今，CAD／CAM／CAE技術（shù）在產品設計，尤其是模具設計當中（zhōng）的應用愈加（jiā）廣泛（fàn）。其（qí）中，uG作為集成化的（de）CAD／CAM／CAE係統軟件，為工程技術人員提（tí）供了非常強大的應用工具，這些工具包括產品設計、工程分析、繪製工程圖（tú）、模具（jù）設計以及數控（kòng）編程加工等。

對於注塑模具中比較（jiào）複雜的型芯或型腔，利用UG軟件提供的uG／CAM模塊，可完成平麵銑（xǐ）、型腔銑（xǐ）、固定軸曲麵輪廓銑等數控編（biān）程，從（cóng）而實現了模具設計與（yǔ）製造的一體化，使模具

在設計的同時就可進行製造（zào）階段相應的數控編程工作，縮短（duǎn）了模具製造周期‘1。

1 、塑件分析

如圖1所示產品為機座，四周各有≯46 mm的連接孔，上部中（zhōng）央有高度為7 mm的突起部分，突起（qǐ）部分中部（bù）有18 mm的通孔。突起部分的右側設置17 mmX 7 mm×3 mm的筋板（bǎn）以加強支撐，筋板右側設置有妒18 1Tim的圓弧凹槽，其高度為8 mm。機座整體規格為98 mm×66 mm×15 mm，由於機（jī）座的（de）外觀要求很高，不能有熔接痕、澆（jiāo）口（kǒu）痕和頂出痕等缺（quē）陷（xiàn），決定采用側澆口即二板模結（jié）構，頂出機構采用推杆脫模。機（jī）座材料為ABS，密度為1．02 g／cm3，收縮率為0．3％～0．8％，ABS由丙烯腈、丁二烯、苯（běn）乙（yǐ）烯3種成分（fèn）組成，具有良好的表麵硬度、耐熱(a)上部結構2模具結構設計（jì）要（yào）點性、耐（nài）化學穩定性、優良（liáng）的成型加工性和著色性能[z]。應嚴格控製（zhì）成型的主要工（gōng）藝參數，選擇震雄JNl68一E螺杆式（shì）注塑機，螺杆（gǎn）直（zhí）徑45 mm，螺杆轉速0～180 r／min，注射（shè）壓力（lì）147 MPa，鎖模力1 680 kN，直通式噴嘴，噴嘴溫度260～320℃，模具溫度80℃，注射壓力（lì）30～120 MPa，保壓力15～25 MPa，注射時（shí）間5～10 s，保壓時間5～10 S，冷卻時間10～20 S，周期（qī）20～40 S。

圖1 機座

2、模具結構設計要點

2．1分型前準備

要進行注塑（sù）模具設計，首先導人機座零件模型，如圖1所示，該模型是在UG／Model模塊中創建。接著建（jiàn）立模具坐標係CSYS，通常模（mó）具CSYS的原點放置模架的中（zhōng）心，足（zú）y平（píng）麵是分型麵，Z方向是脫模方向。然後選擇塑件的材料，定義收縮率，機座材料為ABS，收縮率（lǜ）大小（xiǎo）為1．005。最後（hòu）確定模具毛坯的（de）大小為150 mm×115 mill×50 mm，並定義為一（yī）模一腔結構（gòu），如圖（tú）2所示[3]。

2．2 塑件的分型設計

分開模具能取出塑件和澆注係統凝料的麵（miàn）稱（chēng）為分型麵，在創（chuàng）建（jiàn）分型麵之前（qián），需要修補片麵、建立分型線。分型麵創建完畢，就（jiù）可以（yǐ）自動創建型芯和型（xíng）腔。

2．2．1 修補片麵

在分（fèn）型之前，如果塑件存在通孔（kǒng）或碰穿麵，需要進行修（xiū）補，才能保證順利分（fèn）型。利（lì）用注塑模工具中的“邊緣補片”功能，對4個≯6 ITlm孑L、1個妒18 mm孔（kǒng）等5個開放區域進行補片，如圖3所示。

2．2．2建立分型線

分型（xíng）線可采用自動或手工方（fāng）式完成。對於本實例，采用自動搜索分型線，如圖4所示。

圖（tú）4分型線

2．2．3創建分型麵

分型（xíng）麵是用來修剪毛坯工件的片體，從而生成模具的型芯和型腔。MoldWizard提供的創建分型麵的方式有拉深、掃描（miáo）和（hé）有界平麵等。由於圖2所示的分型線（xiàn）不在（zài）同一平麵上，需要定義過渡點或過渡對象將分型（xíng）線劃分成（chéng）更小的分型段，然後把各分型段以不同的方向（xiàng）拉深成分型麵（miàn），最後縫（féng）合成一（yī）個完整的分型麵，如圖5所示。

圖5 分型麵

2．2．4創建型芯和型腔

分型（xíng）麵創（chuàng）建（jiàn）完後，使用“抽（chōu）取區域和分型線（xiàn）”功能，必須（xū）保證顯示的總（zǒng）麵數等於型芯麵數與型腔麵數之和。然後MoldWizard可自（zì）動創建型腔和（hé）型芯，分（fèn）別如圖6、圖7所示。

圖6凹模

圖7型芯

2．3後續處理

圖7型芯型芯和（hé）型腔創（chuàng）建完畢後，需要根據模具（jù）毛坯（pī）的尺寸選擇模架，模架必（bì）須把型芯和型（xíng）腔嵌在內部，並留有足夠的外沿部分。澆注（zhù）係統的設計，包括選擇定位圈和澆口套、設計分流道和澆（jiāo）口；然後（hòu）進行推出機構和（hé）冷卻係統的設計等。最終的機（jī）座注塑（sù）模二維（wéi）裝配圖、三維結構如圖8所示。

1．頂杆固定板2．頂料杆3．型芯固定板(B板) 4．小嵌（qiàn）件5．型芯（xīn）6．型腔7．冷（lěng）卻（què）水管接（jiē）頭

8．型腔固定板(A板) 9．定模座板10．定位（wèi）環11．澆（jiāo）口套12．拉銷

圖8機（jī）座注塑模結構

3、模具的數控加工

數控編程（chéng）的核心（xīn）是計（jì）算刀位點，對於包含複雜曲麵的產品（pǐn），人工計算（suàn）數控加工刀位點非常困難。而（ér）UG／CAM模塊可（kě）自動編程，從而產生（shēng）數控加工代碼r4]。

下麵以機座注塑模的型腔為例（lì），來分析其數控加工編程過程。

3．1 型腔加工工（gōng）藝（yì）分析

雖然UG／CAM模塊可自動編程，但用戶需要自行進行工藝的分析，工藝（yì）分（fèn）析合理與否，影響模（mó）具的製造精度。具體包（bāo）括：毛坯選擇、工藝路線擬定、刀具選（xuǎn）擇和切（qiē）削用量確定（dìng）等。

型腔毛坯六麵平整，尺寸為150 mm×115 mm×50 mm，材料為45鋼。擬定了如表1所示的工藝方案。

3．2刀具軌跡（jì）生成（chéng）過程

(1)創建加（jiā）工坐標係MCS，並指定安全平麵，距離毛坯上表麵10 mm，如圖（tú）9所示。

圖9創建加工坐標係MCS

表l 加工工藝方案

(2)指定（dìng）部件幾何體和毛（máo）坯幾何（hé）體。

(3)創建刀具（jù）。

(4)根據擬定的工藝方案，分（fèn）別（bié）創建加工操作；生成的（de）型腔粗加工軌跡如圖10所示。

(5)仿真加工，所有的刀（dāo）具軌（guǐ）跡生成完後（hòu），進行數控模（mó）擬仿真。結果如圖11所示（shì）。

圖10型腔粗（cū）加工軌跡

圖（tú）11 型腔模擬仿真（zhēn）加工

3．3 後置處理

經過刀具軌跡計算產生的是刀位源文件(簡稱CLSF)，而不是數控程序（xù），因此需要把刀位（wèi）源文件轉換成特定機床能執（zhí）行的數控程序，輸（shū）人數控機床的數控係統，才能對零（líng）件進行數控加（jiā）工，這個過程即是後置處理。圖12為在采用三軸（zhóu）機（jī）床、FANUC操作係統下，利用（yòng）UG／Post後（hòu）處理生成的粗加工程（chéng）序。

圖12粗加工程序

4 、結論

以UG／Moldwizard和UG／CAM模塊為平（píng）台，完成了機座注塑模具的（de）設計和模具型腔的數控編（biān）程加工。CAD／CAM／CAE技術在模具（jù）設計和製造（zào）中的廣泛應用，改變了傳統的產（chǎn）品開發方式，大大提高了生產效果，縮短了生產周期。

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