朱繼東，宗產(chǎn)貴，吳智芳，宗程康，傅軍榮

UG軟件條件下的塑料模具數(shù)控加工技術(shù)研究

朱繼東1，宗產(chǎn)貴1，吳智芳1，宗程康1，傅軍榮2

（1.浙江佳潔塑膠有限公司，浙江 金華 322000；2.浙江義烏舒美佳科技股份有限公司，浙江 義烏 322000）

模具在工業(yè)制作生產(chǎn)中占據(jù)重要地位，塑料制品在社會生產(chǎn)生活中的應(yīng)用率比較高，為了確保塑料制品質(zhì)量，必須采用高精良模具。塑料制品加工過程中，首先應(yīng)當(dāng)確保工藝精細(xì)度，將UG軟件應(yīng)用到塑料模具設(shè)計中，就可以確保模具設(shè)計效果，還可以提升產(chǎn)品質(zhì)量，值得推廣應(yīng)用。

UG軟件；塑料模具；數(shù)控加工技術(shù)；制造技術(shù)

在社會快速發(fā)展的過程中，相應(yīng)提升了工業(yè)化發(fā)展速度，生產(chǎn)出大量塑料制品。隨著生活水平的提升，對塑料制品提出較高要求。通過傳統(tǒng)制造技術(shù)，無法維護(hù)產(chǎn)品質(zhì)量和精細(xì)度，此時需要應(yīng)用現(xiàn)代化信息技術(shù)，全面提升優(yōu)化改造力度。UG軟件是計算機(jī)輔助設(shè)計與制造系統(tǒng)，可以應(yīng)用于復(fù)雜實體制造中，所以在模具設(shè)計制造行業(yè)得以廣泛應(yīng)用。在具體設(shè)計中，UG軟件可以提供大量參考意見，同時可以自動生成加工程序，不僅可以使設(shè)備成本降低，還能夠提升設(shè)計效率與效益。

1 UG軟件分析

UG軟件是一種輔助制造系統(tǒng)，隸屬于計算機(jī)系統(tǒng)，能夠優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計，提供產(chǎn)品研發(fā)方案，同時可以對產(chǎn)品加工效率及質(zhì)量進(jìn)行驗證。UG軟件的功能比較多，可以建立復(fù)雜實體。網(wǎng)絡(luò)用戶規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，相應(yīng)擴(kuò)大UG軟件的應(yīng)用范圍，已經(jīng)成為模具行業(yè)的發(fā)展主流。UG系統(tǒng)基于開發(fā)系統(tǒng)和數(shù)字技術(shù)設(shè)計加工產(chǎn)品，同時對產(chǎn)品制造過程進(jìn)行管理。現(xiàn)階段，UG應(yīng)用主要為集成套件，可以優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計，提升制造與加工便捷性。UG軟件可以優(yōu)化改進(jìn)和創(chuàng)新產(chǎn)品，通過各項管理知識促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展，同時可以增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。UG還可以有效處理產(chǎn)品制造加工所存在的問題，對整個設(shè)計環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，在保證標(biāo)準(zhǔn)時間與成本的同時，可以縮短產(chǎn)品投放市場的周期。

UG軟件的功能在于模具設(shè)計和產(chǎn)品設(shè)計，包含全面的設(shè)計模塊和產(chǎn)品，設(shè)計與制圖功能與性能優(yōu)勢顯著，可以圍繞產(chǎn)品提供多種設(shè)計方案，以此滿足設(shè)計要求。UG軟件可以提供科學(xué)的管路設(shè)計程序、線路設(shè)計程序、其他設(shè)計程序，可以實現(xiàn)自動分膜，涉及到產(chǎn)品裝載、澆筑、冷卻等流程，使設(shè)計人員全面地了解產(chǎn)品設(shè)計的各環(huán)節(jié)，以此提升設(shè)計 進(jìn)度。

2 塑料模具設(shè)計

一般來說，在設(shè)計塑料模具時需要應(yīng)用到Mold Wizard軟件，該軟件是以UG為基礎(chǔ)，可以提供標(biāo)準(zhǔn)模架庫，設(shè)計方式比較靈活。

2.1 初始化設(shè)計

在進(jìn)行塑料模具設(shè)計時，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)對產(chǎn)品實際需求進(jìn)行分析，明確各類核心參數(shù)與存在問題。將零件模型導(dǎo)入到設(shè)計過程中，通過分析模型可以消除產(chǎn)品缺陷。分型線位于外側(cè)，科學(xué)設(shè)置加載材料和路徑，此時系統(tǒng)能夠根據(jù)實際描述部件，開展自動分析處理，以此形成多節(jié)點級別。第一級主要為Top節(jié)點，將該節(jié)點劃分為不同的子節(jié)點，且不同的子節(jié)點所產(chǎn)生的作用均不相同。例如cool節(jié)點，涉及到冷卻系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)件、模型。在Top節(jié)點的中心位置，可以對定義坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行定義，此時設(shè)計人員可以按照實際結(jié)構(gòu)，確保整個定位的準(zhǔn)確性，優(yōu)化調(diào)整相關(guān)構(gòu)件。同時按照設(shè)計人員的實際需求，對相關(guān)部件進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。冷卻期過程中，會導(dǎo)致體積參數(shù)發(fā)生改變，因此必須考慮多方因素，設(shè)置實際參數(shù)，包括原件形狀和材料類型，明確具體尺寸，充分考慮材料收縮量。比如對于模具坐標(biāo)系基準(zhǔn)軸來說，在設(shè)計時必須確?；鶞?zhǔn)軸的延伸空間。

2.2 分模設(shè)計

在塑料模型設(shè)計過程中，分模設(shè)計主要表現(xiàn)在產(chǎn)品分型面建立過程。根據(jù)產(chǎn)品輪廓面，能夠確保分型面的銜接效果，同時建立完整的曲面。在分割期間，必須立足于實際情況，以此確保模具型芯和型腔的合理性。在操作期間，主要涉及到以下步驟：合理選擇分型管理器，找尋相對應(yīng)的編輯器，通過分型線實現(xiàn)自動化搜索和編輯。按照產(chǎn)品模型建立分型線，之后明確坐標(biāo)系，按照型腔開合期間的接觸面形狀，建立分型面。如果動膜、定膜接觸面分型線位于同一平面時，可以將分型面設(shè)置在平面內(nèi)；如果二者不處于同一平面，在創(chuàng)建期間必須遵循分型線方式，基于滿載狀態(tài)條件開展修剪、分割。此外，對工具區(qū)域功能進(jìn)行合理編輯，明確邊界后建立相關(guān)選項，以此建立型腔和型芯。需要注意的是，為了滿足設(shè)計生產(chǎn)需求，需要應(yīng)用手動創(chuàng)建法、循序創(chuàng)建法進(jìn)行設(shè)計。

2.3 后期處理

在分模設(shè)計中，應(yīng)當(dāng)在軟件標(biāo)準(zhǔn)件庫內(nèi)，聯(lián)合模架、標(biāo)準(zhǔn)件合理進(jìn)行校核。同時根據(jù)索引列表，科學(xué)編輯模板高度、厚度等重要部件數(shù)據(jù)；按照尺寸參數(shù)，準(zhǔn)確計算支撐板厚度。

在進(jìn)行后期處理時，所包含的工作內(nèi)容為：①澆注系統(tǒng)設(shè)計。為了保證不同流道的布局平衡性，必須確保溫度參數(shù)、流量參數(shù)、降壓參數(shù)分布均勻。②全面分析澆注系統(tǒng)主流道尺寸大小，避免對模具降壓與流動速度造成影響。在設(shè)計期間，確保主流道尺寸與注射機(jī)重疊，錐度控制為5°。③流道截面設(shè)計。在設(shè)計過程中，必須將能耗、技術(shù)和壓力作為參數(shù)，同時在軟件內(nèi)設(shè)計引導(dǎo)線，在分型面內(nèi)完成截面設(shè)計。通過比較可知，梯形可以提升工作效率，加工過程簡便；圓形可以減少生產(chǎn)加工壓力和能源消耗。

3 塑料模具加工

3.1 分析加工技術(shù)

通過UG軟件對塑料產(chǎn)品的加工技藝、加工流程進(jìn)行合理化分析，可以自動編輯零部件。例如在設(shè)計和加工塑料瓶蓋時，需要應(yīng)用到圓形深腔模型，同時通過半加工模式處理，全面提升表面光滑度與平整度。在加工過程中，先進(jìn)行粗加工，后進(jìn)行精細(xì)加工；準(zhǔn)確定位基準(zhǔn)面后，再進(jìn)行定位鉆孔。應(yīng)用UC系統(tǒng)輔助制造設(shè)計之前，首先應(yīng)當(dāng)進(jìn)行粗加工處理，同時按照零件尺寸預(yù)留余量。在半精細(xì)加工結(jié)束后，將余量確保在0.2%。在粗加工過程中，合理裁切材料，將切削深度控制在10 mm以上。為了全面確保加工處理效果，在選擇刀具時，必須分析工具的進(jìn)給量和切削深度，同時對刀具切削進(jìn)度、性能進(jìn)行分析。在精加工處理中，應(yīng)當(dāng)對工件加工精度進(jìn)行分析，同時注重切削深度控制，將切削度控制在0.4 mm內(nèi)。在這種條件下，首先應(yīng)當(dāng)確保加工效果，選擇最大速度刀具進(jìn)行切削處理，避免產(chǎn)生毛刺。為了維護(hù)模具加工效果，還應(yīng)當(dāng)注重UG軟件編程。按照計算結(jié)果，合理設(shè)置加工坐標(biāo)系，確保定位準(zhǔn)確性，加工人員可按照機(jī)床坐標(biāo)系原點進(jìn)行設(shè)置。如果各類條件允許，可以使坐標(biāo)原點和中心位置貼合。

在初始加工中，將毛坯轉(zhuǎn)移到自由編輯圖層中，輸入毛坯尺寸和參數(shù)，存儲到相關(guān)文件夾中。聯(lián)合相關(guān)節(jié)點計算，能夠獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)分層連接，同時可以獲得刀具的運(yùn)動軌跡。按照刀具運(yùn)動軌跡、形狀尺寸，設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速和刀具切削進(jìn)給量。

3.2 試驗過程

在模具加工中采用立式數(shù)控機(jī)床，在該機(jī)床上配置32位處理器計算機(jī)、數(shù)控系統(tǒng)，承載重量最大為500 kg，刀具質(zhì)量為8 kg，切削速度最大為6 000 mm/min。在處理之前，操作人員啟動緊急按鈕，實現(xiàn)電源復(fù)位，將系統(tǒng)進(jìn)入到操作界面。機(jī)床輥軸則根據(jù)預(yù)設(shè)運(yùn)動軌跡運(yùn)行，自動恢復(fù)至原點。

塑料零件加工流程如下：在模具型腔內(nèi)，首先進(jìn)行零件輪廓的粗加工處理，該處理工序需要應(yīng)用到高速鋼刀；在陡峭部位開展半精細(xì)加工，無需更換刀具；如果部位陡峭比較明顯，開展深度精加工，并且應(yīng)用高速鋼刀具，在零件底面進(jìn)行精加工處理；進(jìn)風(fēng)口加工，由于吹風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口尺寸小，所以需要應(yīng)用平面加工模式、往復(fù)走刀切削模式。在此種切削模式下，UG軟件所建立的刀具路徑屬于相互平行狀態(tài)，既可以縮短加工時間，還能夠降低成本。值得一提的是，為了確保零件外觀質(zhì)量，避免應(yīng)用同等直徑的刀具，直接加工模具圓倒角和拐角，避免對加工精度和表面外觀質(zhì)量造成影響。在平面加工模式下，需要將進(jìn)風(fēng)口表面作為加工區(qū)域，刀具為硬質(zhì)合金銑刀，轉(zhuǎn)速為16 775 r/min，進(jìn)給速度為 564 mm/min，每層切削深度為0.2 mm；按鍵孔加工，在平面加工模式下，加工區(qū)域主要為案件區(qū)域的三維曲面，采用零件外形加工切削模式，刀具為硬質(zhì)合金銑刀，轉(zhuǎn)速為 13 775 r/min，進(jìn)給速度為244 mm/min，刀具進(jìn)給百分比 為10%。

4 結(jié)束語

綜上所述，在塑料模具設(shè)計加工期間，UG軟件的作用十分突出，被廣泛應(yīng)用于模具設(shè)計中。通過應(yīng)用UG軟件，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)塑料模具設(shè)計加工的缺陷與不足，及時進(jìn)行改進(jìn)和完善，以此提升模具設(shè)計進(jìn)度與加工進(jìn)度，不僅可以維護(hù)塑料產(chǎn)品生產(chǎn)效率與質(zhì)量，還可以幫助企業(yè)實現(xiàn)自動化管理，全面提升經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

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10.15913/j.cnki.kjycx.2020.10.056

〔編輯：張思楠〕