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摘要：以电话机凹模为实例，利用UG/Moldwizard模块，设计与产品参数相关的三维实体注塑模具。利用UG/CAM模块，分析模具型腔的数控加工工艺，生成刀具加工轨迹并进行模拟仿真，最后生成数控程序；从而实现了模具设计与制造的一体化，缩短了模具制造周期。
关键词：UG 数控编程 数控加工
Unigraphics（简称UG）是集CAD/CAE/CAM一体的三维参数化软件，其加工基础模块提供联接UG所有加工模块的基础框架；它为UG NX所有加工模块提供一个相同的、界面友好的图形化窗口环境，用户可以在图形方式下观测刀具沿轨迹运动的情况并可对其进行图形化修改；UG软件所有模块都可在实体模型上直接生成加工程序，并保持与实体模型全相关。UG NX的加工后置处理模块使用户可方便地建立自己的加工后置处理程序，该模块适用于目前世界上几乎所有主流NC机床和加工中心，该模块在多年的应用实践中已被证明适用于2～5轴或更多轴的铣削加工、2～4轴的车削加工和电火花线切割。用户利用软件即可实现塑料注射模从设计到数控加工成型的全过程大大减少了模具设计制造周期，带来了显著的经济效益。
1 基于UG NX的仿真加工
1.1 启动UG NX6.0软件：按下Open file打开装配文件1.prt进入NX加工环境。
1.2 进入加工环境：选择Application→Manufacturing；弹出machining Environment对话框；CAM Session Configuration→cam_general；CAM Setup选择mill_contour最后选择Initialize。
1.3 创建加工坐标系MCS：弹出machining Environment对话框；CAM Session Configuration选择cam_general；在Manufacturing Create工具栏上，点击Create Geometry图标，弹出Create Geometry对话框，设置Type→mill_contour；Subtype→MCS；Parent Group →GEOMETRY；Name→MCS；单击OK，弹出MCS对话框；点击Constructor图标，弹出CSYS Constructor对话框；选择Inferred图标，单击OK，返回MCS对话框。（注：在加工坐标设在基准角上）勾选Clearance，单击Specify；弹出Plane Constructor对话框，选择XC-YC平面；在Offset栏中输入10，单击OK，返回MCS对话框，再单击OK。
1.4 设置WORKPIECE：在Manufacturing Create工具栏中，选择Create Geometry，选择WORKPIECE图标；Parent Group选择MCS；Name→WORKPIECE；点击Part图标，点选Select，选择电话机凹模；点击Blank图标，点击Select，选择立方体作为毛坯。
1.5 创建刀具：在Manufacturing Create工具栏上点击Create Tool图标，弹出Create Tool对话框如图2所示；设置如下：Type →mill_contour；Subtype→MILL；Parent
Group→GENERIC_MACHINE；Name→EM20R4，点击OK；弹出Milling Tool-5 Parameters对话框，设置如下：选择5-Parameter；Diameter：20；Lower Radius：4；选择OK；按以上步骤分别创建一把D12R2，D10R5，D8R1的刀具。
1.6 创建粗加工刀轨：在Manufacturing Create 工具栏中点击Create Operation图标，弹出Create Operation对话框，设置如下：Type→mill_contour；Subtype→CAVITY_MILL；Program→NC_PROGRAM；Use Geometry→WORKPIECE，Use Tool→EM20R4；Use Method→METHOD；Name→L1点击OK，弹出CAVITY_MILL对话框；设置如下：Cut Method→Follow Periphery；Stepover→Tool Diameter；Percent→50；Depth Per Cut→0.5；点击Method图标，彈出Engage/Retract对话框；设置如下：Horizontal→10；Transfer Method→Clearance Plane；设置完成后，点击OK返回CAVITY_ILL对话框；点击Cutting，弹出Cut Parameters对话框；设置如下：Cut Order→Level First；Cut Direction→Climb Cut；Region Sequencing→Optimize；Part Side Stock→0.35；设置完成后，选择OK；返回CAVITY_MILL对话框；选择Avoidance，弹出如下对话框：From Point 设为Z50；Gohome point 设为z50；Clearance Plane 设为Z10；单击OK，返回Cavity_mill对话框：点击Feed Rates图标，弹出速度和转速对话框（Feeds and Speeds），设置如下：First cut→500；Cut →1200：（注：Speeds和Feeds仅供参考，不同的材料，工艺以及刀具和机床这些设置都会不同。以下每一个程序中Feeds and Speeds设置方法相似，不再累述。）点击OK，返回CAVITY_MILL对话框；选择生成（Generate）图标，生成刀为轨迹；选择OK，接受刀位轨迹。Spindle Speed （rpm） 转速： 2200；点击Feeds图标，设置如下：点击OK，返回CAVITY_MILL对话框，选择生成（Generate）图标，生成刀为轨迹；选择OK，接受刀位轨迹。 1.7 创建半精加工刀轨：将刚刚生成的程序copy一个，双击刚刚copy过来的程序，点击Groups图标，勾选Too选项，选择Reslect图标，选择EM12_2的刀具。选择好后返回CAVITY_MILL对话框；将Part Side Stock 改为0.1，Part Floor Stock 改为0.2，点击Ok；返回上级菜单，选择生成（Generate）图标，生成刀为轨迹；选择OK，接受刀位轨迹。
1.8 半精加工侧壁：在子类型（Subtype）栏中单击ZLEVEL_CORNER 图标。设置：Program→NC_PROGRAM；Use Geometry→WORKPIECE；Use Tool→EM8_1；Use Method→METHOD；Name→L3；选择OK，弹出ZLEVEL_CORNER对话框；选择Trim，选择Select，弹出如图所示对话框，选择Face Boundary 图标。Trim Side： Outside，选择工件的下表面，选择OK；返回ZLEVEL_CORNER对话框。设置如下：Depth Per Cut→0.2；Cut Order→Depth First；Avoidance按照6中Cavtiy加工设置。选择Cutting图标，Part Side Stock：0.1选择OK；选择生成（Generate）图标，生成刀路轨迹。刀轨生成后，选择OK；选择OK，接受刀轨。
1.9 创建侧壁精加工刀轨：拷贝并粘贴L3，将程序名改为L4；双击L4，选择Cutting；将Use Floor Same As Side 设为OFF；Part Side Stock→0；Part Floor Stock →0.1选择OK，返回等高铣对话框；选择生成（Generate）图标，生成刀路轨迹；刀轨生成后，选择OK；选择OK，接受刀轨。
1.10 分型面精加工：在创建菜单条中选择创建操作图标，在类型（Type）栏中选择mill_contour；在子类型（Subtype）栏中单击FIXED_CONTOUR图标；设置：Program →NC_PROGRAM；Use Geometry→WORKPIECE；Use Tool→BM10_5；Use Method→MEHOD；Name→L5；选择OK。出现FIXED_CONTOUR对话框，Dirve→ Area_Milling；点击Cut Area图标，点击Select，弹出Cut Area对话框；选择如图2所示红色区域，选择OK；返回FIXED_CONTOUR对话框；选择Trim图标，选择Select，选择Face Boundary图标；选择Outside，点选工件的底平面，选择OK。返回FIXED_CONTOUR对话框；点选Area_Milling，弹出对话框：设置如下：Steep Containment→None；Pattern→Parallel Lines；Cut Type→ Zig-Zag；Cut Angle→Use Defind ；Degrees→45；Steep →Scallop；Height →0.001，选择OK；返回FIXED_CONTOUR对话框；选择Cutting，Remove Edge Traces 设为on；选择OK，返回FIXED_CONTOUR对话框，选择生成（Generate）图标，生成刀路轨迹，生成刀轨。
1.11 话机表面精加工：将程序L5拷贝并粘贴，重命名为L6；双击L6，点击Cut Area图标；点击Select，选择右图红色面作为加工区域，选择OK；返回FIXED_CONTOUR对话框，点击Area Milling，选择Cut Angle→ User Defined ；Degrees→45，选择Cutting。Part Stock →0.1，选择OK；选择Generate图标，生成刀路轨迹，刀轨生成后，选择OK，接受刀轨。
1.12 底面精加工：
将L7贝并粘贴，将程式名改为L8，双击L8；点击Cut Area图标，点击Select；弹出Cut Area对话框。选择如图4所示红色区域，选择OK，返回FIXED_CONTOUR ；对话框。点击Edit Parameters。弹出Area Milling Method对
话框，Pattern→Parallel Lines；Cut type →Zig-Zag；Cut Angle→Automatic；選择OK，返回FIXED_C
ONTOUR对话框。选择生成（Generate）图标，生成刀路轨迹。刀轨生成生，选择OK，接受刀轨。
1.13 过切检查：在操作导航器（ONT）中，选择全部程序，按鼠标右键（MB3），选择Toolpath Gough Check，如果没有发生过切，系统将给予没有过切的进示。
1.14 后处理：在操作导航器（ONT）中，选择全部程序，点击NX/Post Postprocess图标，弹出Postprocess对话框，选择三轴铣床，点击OK；处理时间大约5～10分钟，处理完成后，在信息窗口将列出如图4所示信息。同时产生一个数控程序（*.ptp），该程序可以直接送去对应的数控机床加工。
1.15 工艺清单。在操作导航器（ONT）中，选择全部程序，点击Shop Documentation图标，弹出Manufacturing Part Reports对话框，选择Tool List （HTML），点击OK；将产生一个网页格式的刀具清单，该清单可以指导现场操作人员加工该零件。
2 数控加工工艺方案
根据UG仿真电话机凹模图（如图1 ）所示，选择毛坯尺寸120× 120× 55mm HT200 材料或钢板的方块。加工所使用的机床为大连机床厂生产的VDR 三轴立式加工中心且刚性较好。数控加工时合理确定电饭煲上盖凸模粗加工，半精加工，精加工三个加工阶段的加工参数，熟练导入UG自动编制程序，完成数控机床的对刀操作，确保零件的加工质量。
2.1 采用油压虎钳装夹工件毛坯，使工件伸出钳口30mm 以上，选用6R50mm 盘铣刀将上表面铣削平整。
2.2 创建粗加工刀规，选用ΦD20R4mm 可转位两刃镶片立铣刀顺洗每次加工0.5mm。
2.3 创建精加工刀轨选用ΦD12R2mm 可转位两刃镶片立铣刀加工保留0.2mm加工余量。
2.4 半精加工，铣削侧壁，选用ΦD10R5mm 硬质合金铣刀加工0.3mm，保留0.2mm加工余量。
2.5 创建精加工刀轨，选用ΦD8R1mm 可转位两刃镶片立铣刀，进行精加工达到精度要求。
2.6 选用ΦD10R5mm可转位两刃镶片立铣刀 ，进行分型面精加工使其达到精度要求。
2.7 选用ΦD10R5mm可转位两刃镶片铣刀，对其话机表面，底面精加工，使其满足精度要求。
2.8 加工完毕后进行精度测量，可以适当修正达到精度要求，最后手工去除飞边、毛刺并涂防锈油等。
通过UG仿真粗、精加工NC代码分别输入到数控机床，检查完程序后，为了安全起见要进行试切加工，发现问题要调试和调整方可进行数控加工。
3 结束语
通过UG与CAD/CAM相结合对数控加工过程进行仿真，验证实际应用中的可行性。有效地解决了模具生产中许多手工无法完成的复杂零件程序的编制的问题，缩短了零件的设计和制造周期，提高了零件的设计质量。
参考文献：
[1]付琦.基于UG的型腔模具CAD/CAM系统研究与开发[D].华南理工大学，2012.
关键词：UG 数控编程 数控加工
Unigraphics（简称UG）是集CAD/CAE/CAM一体的三维参数化软件，其加工基础模块提供联接UG所有加工模块的基础框架；它为UG NX所有加工模块提供一个相同的、界面友好的图形化窗口环境，用户可以在图形方式下观测刀具沿轨迹运动的情况并可对其进行图形化修改；UG软件所有模块都可在实体模型上直接生成加工程序，并保持与实体模型全相关。UG NX的加工后置处理模块使用户可方便地建立自己的加工后置处理程序，该模块适用于目前世界上几乎所有主流NC机床和加工中心，该模块在多年的应用实践中已被证明适用于2～5轴或更多轴的铣削加工、2～4轴的车削加工和电火花线切割。用户利用软件即可实现塑料注射模从设计到数控加工成型的全过程大大减少了模具设计制造周期，带来了显著的经济效益。
1 基于UG NX的仿真加工
1.1 启动UG NX6.0软件：按下Open file打开装配文件1.prt进入NX加工环境。
1.2 进入加工环境：选择Application→Manufacturing；弹出machining Environment对话框；CAM Session Configuration→cam_general；CAM Setup选择mill_contour最后选择Initialize。
1.3 创建加工坐标系MCS：弹出machining Environment对话框；CAM Session Configuration选择cam_general；在Manufacturing Create工具栏上，点击Create Geometry图标，弹出Create Geometry对话框，设置Type→mill_contour；Subtype→MCS；Parent Group →GEOMETRY；Name→MCS；单击OK，弹出MCS对话框；点击Constructor图标，弹出CSYS Constructor对话框；选择Inferred图标，单击OK，返回MCS对话框。（注：在加工坐标设在基准角上）勾选Clearance，单击Specify；弹出Plane Constructor对话框，选择XC-YC平面；在Offset栏中输入10，单击OK，返回MCS对话框，再单击OK。
1.4 设置WORKPIECE：在Manufacturing Create工具栏中，选择Create Geometry，选择WORKPIECE图标；Parent Group选择MCS；Name→WORKPIECE；点击Part图标，点选Select，选择电话机凹模；点击Blank图标，点击Select，选择立方体作为毛坯。
1.5 创建刀具：在Manufacturing Create工具栏上点击Create Tool图标，弹出Create Tool对话框如图2所示；设置如下：Type →mill_contour；Subtype→MILL；Parent
Group→GENERIC_MACHINE；Name→EM20R4，点击OK；弹出Milling Tool-5 Parameters对话框，设置如下：选择5-Parameter；Diameter：20；Lower Radius：4；选择OK；按以上步骤分别创建一把D12R2，D10R5，D8R1的刀具。
1.6 创建粗加工刀轨：在Manufacturing Create 工具栏中点击Create Operation图标，弹出Create Operation对话框，设置如下：Type→mill_contour；Subtype→CAVITY_MILL；Program→NC_PROGRAM；Use Geometry→WORKPIECE，Use Tool→EM20R4；Use Method→METHOD；Name→L1点击OK，弹出CAVITY_MILL对话框；设置如下：Cut Method→Follow Periphery；Stepover→Tool Diameter；Percent→50；Depth Per Cut→0.5；点击Method图标，彈出Engage/Retract对话框；设置如下：Horizontal→10；Transfer Method→Clearance Plane；设置完成后，点击OK返回CAVITY_ILL对话框；点击Cutting，弹出Cut Parameters对话框；设置如下：Cut Order→Level First；Cut Direction→Climb Cut；Region Sequencing→Optimize；Part Side Stock→0.35；设置完成后，选择OK；返回CAVITY_MILL对话框；选择Avoidance，弹出如下对话框：From Point 设为Z50；Gohome point 设为z50；Clearance Plane 设为Z10；单击OK，返回Cavity_mill对话框：点击Feed Rates图标，弹出速度和转速对话框（Feeds and Speeds），设置如下：First cut→500；Cut →1200：（注：Speeds和Feeds仅供参考，不同的材料，工艺以及刀具和机床这些设置都会不同。以下每一个程序中Feeds and Speeds设置方法相似，不再累述。）点击OK，返回CAVITY_MILL对话框；选择生成（Generate）图标，生成刀为轨迹；选择OK，接受刀位轨迹。Spindle Speed （rpm） 转速： 2200；点击Feeds图标，设置如下：点击OK，返回CAVITY_MILL对话框，选择生成（Generate）图标，生成刀为轨迹；选择OK，接受刀位轨迹。 1.7 创建半精加工刀轨：将刚刚生成的程序copy一个，双击刚刚copy过来的程序，点击Groups图标，勾选Too选项，选择Reslect图标，选择EM12_2的刀具。选择好后返回CAVITY_MILL对话框；将Part Side Stock 改为0.1，Part Floor Stock 改为0.2，点击Ok；返回上级菜单，选择生成（Generate）图标，生成刀为轨迹；选择OK，接受刀位轨迹。
1.8 半精加工侧壁：在子类型（Subtype）栏中单击ZLEVEL_CORNER 图标。设置：Program→NC_PROGRAM；Use Geometry→WORKPIECE；Use Tool→EM8_1；Use Method→METHOD；Name→L3；选择OK，弹出ZLEVEL_CORNER对话框；选择Trim，选择Select，弹出如图所示对话框，选择Face Boundary 图标。Trim Side： Outside，选择工件的下表面，选择OK；返回ZLEVEL_CORNER对话框。设置如下：Depth Per Cut→0.2；Cut Order→Depth First；Avoidance按照6中Cavtiy加工设置。选择Cutting图标，Part Side Stock：0.1选择OK；选择生成（Generate）图标，生成刀路轨迹。刀轨生成后，选择OK；选择OK，接受刀轨。
1.9 创建侧壁精加工刀轨：拷贝并粘贴L3，将程序名改为L4；双击L4，选择Cutting；将Use Floor Same As Side 设为OFF；Part Side Stock→0；Part Floor Stock →0.1选择OK，返回等高铣对话框；选择生成（Generate）图标，生成刀路轨迹；刀轨生成后，选择OK；选择OK，接受刀轨。
1.10 分型面精加工：在创建菜单条中选择创建操作图标，在类型（Type）栏中选择mill_contour；在子类型（Subtype）栏中单击FIXED_CONTOUR图标；设置：Program →NC_PROGRAM；Use Geometry→WORKPIECE；Use Tool→BM10_5；Use Method→MEHOD；Name→L5；选择OK。出现FIXED_CONTOUR对话框，Dirve→ Area_Milling；点击Cut Area图标，点击Select，弹出Cut Area对话框；选择如图2所示红色区域，选择OK；返回FIXED_CONTOUR对话框；选择Trim图标，选择Select，选择Face Boundary图标；选择Outside，点选工件的底平面，选择OK。返回FIXED_CONTOUR对话框；点选Area_Milling，弹出对话框：设置如下：Steep Containment→None；Pattern→Parallel Lines；Cut Type→ Zig-Zag；Cut Angle→Use Defind ；Degrees→45；Steep →Scallop；Height →0.001，选择OK；返回FIXED_CONTOUR对话框；选择Cutting，Remove Edge Traces 设为on；选择OK，返回FIXED_CONTOUR对话框，选择生成（Generate）图标，生成刀路轨迹，生成刀轨。
1.11 话机表面精加工：将程序L5拷贝并粘贴，重命名为L6；双击L6，点击Cut Area图标；点击Select，选择右图红色面作为加工区域，选择OK；返回FIXED_CONTOUR对话框，点击Area Milling，选择Cut Angle→ User Defined ；Degrees→45，选择Cutting。Part Stock →0.1，选择OK；选择Generate图标，生成刀路轨迹，刀轨生成后，选择OK，接受刀轨。
1.12 底面精加工：
将L7贝并粘贴，将程式名改为L8，双击L8；点击Cut Area图标，点击Select；弹出Cut Area对话框。选择如图4所示红色区域，选择OK，返回FIXED_CONTOUR ；对话框。点击Edit Parameters。弹出Area Milling Method对
话框，Pattern→Parallel Lines；Cut type →Zig-Zag；Cut Angle→Automatic；選择OK，返回FIXED_C
ONTOUR对话框。选择生成（Generate）图标，生成刀路轨迹。刀轨生成生，选择OK，接受刀轨。
1.13 过切检查：在操作导航器（ONT）中，选择全部程序，按鼠标右键（MB3），选择Toolpath Gough Check，如果没有发生过切，系统将给予没有过切的进示。
1.14 后处理：在操作导航器（ONT）中，选择全部程序，点击NX/Post Postprocess图标，弹出Postprocess对话框，选择三轴铣床，点击OK；处理时间大约5～10分钟，处理完成后，在信息窗口将列出如图4所示信息。同时产生一个数控程序（*.ptp），该程序可以直接送去对应的数控机床加工。
1.15 工艺清单。在操作导航器（ONT）中，选择全部程序，点击Shop Documentation图标，弹出Manufacturing Part Reports对话框，选择Tool List （HTML），点击OK；将产生一个网页格式的刀具清单，该清单可以指导现场操作人员加工该零件。
2 数控加工工艺方案
根据UG仿真电话机凹模图（如图1 ）所示，选择毛坯尺寸120× 120× 55mm HT200 材料或钢板的方块。加工所使用的机床为大连机床厂生产的VDR 三轴立式加工中心且刚性较好。数控加工时合理确定电饭煲上盖凸模粗加工，半精加工，精加工三个加工阶段的加工参数，熟练导入UG自动编制程序，完成数控机床的对刀操作，确保零件的加工质量。
2.1 采用油压虎钳装夹工件毛坯，使工件伸出钳口30mm 以上，选用6R50mm 盘铣刀将上表面铣削平整。
2.2 创建粗加工刀规，选用ΦD20R4mm 可转位两刃镶片立铣刀顺洗每次加工0.5mm。
2.3 创建精加工刀轨选用ΦD12R2mm 可转位两刃镶片立铣刀加工保留0.2mm加工余量。
2.4 半精加工，铣削侧壁，选用ΦD10R5mm 硬质合金铣刀加工0.3mm，保留0.2mm加工余量。
2.5 创建精加工刀轨，选用ΦD8R1mm 可转位两刃镶片立铣刀，进行精加工达到精度要求。
2.6 选用ΦD10R5mm可转位两刃镶片立铣刀 ，进行分型面精加工使其达到精度要求。
2.7 选用ΦD10R5mm可转位两刃镶片铣刀，对其话机表面，底面精加工，使其满足精度要求。
2.8 加工完毕后进行精度测量，可以适当修正达到精度要求，最后手工去除飞边、毛刺并涂防锈油等。
通过UG仿真粗、精加工NC代码分别输入到数控机床，检查完程序后，为了安全起见要进行试切加工，发现问题要调试和调整方可进行数控加工。
3 结束语
通过UG与CAD/CAM相结合对数控加工过程进行仿真，验证实际应用中的可行性。有效地解决了模具生产中许多手工无法完成的复杂零件程序的编制的问题，缩短了零件的设计和制造周期，提高了零件的设计质量。
参考文献：
[1]付琦.基于UG的型腔模具CAD/CAM系统研究与开发[D].华南理工大学，2012.