基于UG的塑料模具CAD/CAM研究

介绍了UG软件的CAD/CAM功能,以一塑料瓶体为研究对象,UGCAD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UGCAM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、UGCAD/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。

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