基于UG的手机模具数控编程与应用

数控加工技术

基于UG的手机模具数控编程与应用

沈自林 沈庆云 范彦斌

摘要 基于三维UG软件系统，在完成复杂产品手机造型的基础上，运用UG的模具模块Moidwizard设计手机盖的前、后模具，详细讨论模具数控编程工艺和方法。关键词：CAD/CAM UG软件 数控编程与加工

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1671—3133（2004）06—0032—03

ApplicationandNCprogrammingforthemoldofmobilebasedUG

Shen(ingyun，FanYanbin ShenZilin，

Abstract AfteraccompiishingthesoiidcompiicatedproductmobiiebasedonUGsoftware，wedesignedthemoidofmobiieusingtheMoidwizardmoduieandexpiicatethecraftofmoidNCprogrammingandmethod.ProvidesdesigningrouteandprincipieforthemoiddesignandNCprogramofthecompiicatedproducts.

Keywords：CAD/CAM UGsoftware NCprogramandmanufacture

本文基于UG软件系统，以手机盖产品为例详细介绍复杂产品造型原则和模具数控编程工艺和方法。为复杂产品的模具设计和数控编程提供了设计思路和原则。

要轮廓的造型设计。最后，再进行耳机孔美术线等细节部分造型。

手机盖的模具分型采用UG的Moidwizard模块完成型的上、下模具如图1成，模具材料采用进口S136，所示。

一、手机产品造型与模具设计

手机产品造型中手机盖造型是关键。手机盖的外形是在保证内部元器件安装功能的前提下，外观要求时尚、美观，这样产品造型就必须由许多样条曲面组成自由曲面，因此在手机盖的计算机辅助造型之前必须对手机产品表面进行分析。首先需要对手机盖表面进行分块，

分块的基本原则如下。

1.使一块曲面的曲率变化尽量均匀，提高生成曲面质量。

2.尽量使分块后的测量点越少越好，当然要保证控制曲面的形状。

3.使分块曲面尽量为四边域曲面。

4.使相邻曲面的边界有某种简单的对应关系，以使后续的曲面拼接及过渡工作简单。

首先，将手机盖分为三部分：显示屏、按键和盖滑槽，对这三大部分分别进行造型设计。其次，对相连区域进行光顺过渡，完成手机盖外形的主32

图1 手机盖上、下模具

二、模具CAM编程与数控加工

UGCAM是业界最具代表性的数控软件。其最具特点的是功能强大的刀具轨迹生成方法，包括车削、铣削、线切割等完善的加工方法。其中铣削主要有以下PointtoPoint：完成各种孔加工；PanarMiii：平面功能：

铣削，包括单向行切，双向行切，环切以及轮廓加工等；FixedContour：固定多轴投影加工。用投影方法控制刀具在单张曲面上或多张曲面上的移动，控制刀具移动的可以是已生成的刀具轨迹，一系列点或一组曲线；VariabieContour：可变轴投影加工；Parameteriine：等参Zig-数线加工。可对单张曲面或多张曲面连续加工；ZagSurface：裁剪面加工；RoughtoDepth：粗加工，将毛坯粗加工到指定深度；CavityMiii：多级深度型腔加工，特别适用于凸模和凹模的粗加工；SeguentiaiSurface：曲面交加工，按照零件面、导动面和检查面的思路对刀具的移动提供最大程度的控制；Fiowcut：清根加工，刀具自动寻找需要清根的加工区域。

在此围绕手机盖凹模进行数控加工工艺分析及CAM编程。手机模具要求尺寸精度高、加工表面质量好，因此加工工艺分析很重要。由于模具型腔复杂，不可能用单一方法实现加工，加工分四个阶段：粗加工分型面及型腔、半精加工分型面及型腔、精加工分型面及型腔、对型腔凹角及按键根部进行清根加工。

现代制造工程2004（6）

数控加工技术

1.坐标系的确定

UG软件提供了强大的坐标系设定功能，包括绝对坐标系、工作坐标系WCS和加工坐标系MCS。数学模型的建立以工作坐标系为基础，而刀位文件的生成是以加工坐标系为基础的。建立加工坐标系有以下原则：一般情况下应与工作坐标系一致；坐标原点要定在有利于测量和操作者快速准确对刀的位置；根据机床坐标系和零件在机床上的位置确定加工坐标轴的方向。

UGCAM在加工切削编程中提供了一项特殊的转角控制功能“Corner”。在切削转角时自动减速SIoW-doWns，转角完成后自动加速，并且加速时间是减速的一半。这样避免由于“切削惯性”在转角拐弯处过切零件表面，其它编程软件由于没有这一功能，快速加工中经常是在转角处发出一声巨响，有时也会“崩刀”。

2）半精加工

粗加工后加工表面刀痕粗糙，在斜面上呈“梯田”状，表面应力大，有变形现象。半精加工时步距、行距、根据以上原则，在建立模具模型时将工作坐标系与加工坐标系重合，坐标原点定在模具的四面分中处，同时要考虑到夹具的尺寸，坐标轴的方向应与机床坐标一致。

2.刀具的选择

UG的加工模块允许用户定义多种刀具，包括铣刀、圆柱刀、T形刀、钻头、车刀等，其中铣刀又可以定义为圆柱平底铣刀、圆柱球头铣刀、平底圆角铣刀、锥形球头铣刀等。模具材料是S136模具钢，硬度高，韧性强，需要采用硬质合金刀具，加工选用的刀具有：!25!（5直径25、圆角半径5的平底圆角刀）、!16!816、半径8的球头刀）、!10!5（直径10、圆角半径5的球头刀）、!6!3（直径6、半径3的球头刀）、!3!1.（5

直径3、半径1.5的球头刀）。3.切削方式的确定

1）粗加工

粗加工的原则是采用大刀具tooI、大步距stepo-ver、大行距distance、大切削深度depthcut，去除毛坯的大部分余量。这样可以节省加工时间、提高劳动生产率。加工余量partstock的设置必需合适，过大，会影响后续加工，致使加工表面粗糙；过小，由于粗加工时刀具的振动已经伤及最后成型表面，致使加工失败。

对于分型面及型腔的粗加工采用CavityMiII（多级深度型腔加工）分层切削，由于分型面和型腔复杂程度不同，因此必须分区域设置层深度，运用多层铣削muIti-depthcut功能设置，这样减少程序，可以将多个程序合并为一个，便于程序管理。

型腔粗加工时，刀具用!25!5（直径25、圆角半径5的平底圆角刀），加工余量设为0.3mm。分区域设置加工层深，铣分型面处由于比较平缓，没有避让岛屿，每层切削深度为1.2mm，进入凹腔后，型腔复杂，进给切削力不能过大，切削深度减少为0.8mm，刀轨类型采用FoIIoWPart环切加工，行距14mm。主轴转速1500r/min。进刀采用螺旋式下刀，速度为200mm/min正常切削速度为1000mm/min。

现代制造工程!""#（$）

切削深度和刀具半径等参数都相应减少，提高表面精度、消除应力变形，留少许余量，为精加工做好准备。

半精加工分两处进行，分型面和型腔。对于分型面由于是一般直纹曲面，使用FixedContour方法，采用!16球刀，

沿着"轴方向（纵向）往复行切（zig-zag）。加工余量为0.1mm，切削行距为0.5mm。主轴转速1500r/min，正常切削速度1500mm/min。

对于型腔内部由于残留余量比较多，而且要均匀去除四壁余量，使用FixedContour中的Contour_area方法，进行3轴多曲面投影法加工。采用!10球刀，沿着与#轴水平方向成45$往复行切（zig-zag）。加工余量为0.1mm，切削行距为0.3mm。主轴转速2000r/min，正常切削速度1000mm/min。

3）精加工

精加工后零件要满足设计图样的最终精度，模具零件的加工质量与加工设备、装夹、操作者、刀具、冷却液等诸多因素有关，为此做加工计划时步距、行距、走刀公差的设置要比图样设计小，这样才能加工出符合质量要求的零件。

数控加工时，精加工分两处进行，分型面和型腔。对于分型面使用FixedContour方法，采用!10球刀，沿着"轴方向（纵向）往复行切（zig-zag）。加工余量为0mm，切削行距为0.2mm。主轴转速3000r/min正常切削速度2000mm/min。

型腔内部加工方法同半精加工方法一样，使用FixedContour中的Contour_area方法，采用!6球刀，沿着与#轴水平方向成45$往复行切（zig-zag）。加工余量为0mm，切削行距为0.15mm。主轴转速4000r/min，正常切削速度1500mm/min。

4）清根加工

清根加工FIoWcut是UGCAM独有的功能，应用于零件的狭小凹角处，常采用球头刀，系统应用“双相切”原理，即要求刀具上必须有两点与零件材料相切，刀具自动寻找需要清根的加工区域，区域的范围使用参考刀具直径留下的余量大小，一般参考刀具的直径

33

（直径

CAD/CAPP/CAM/CAE

SOM-ILVO2神经网络在制造执行系统业绩分析中的应用

闫士举 宋海生 张永弟

*

摘要 制造执行系统在生产管理信息系统与设备控制系统之间构筑了一座桥梁，连接了企业上层管理与下层控制之间的信息断层。为了提高其执行性能，需要对各单元的生产业绩进行评析。提出一个支持评析的指标体系和模型，阐述SOM-ILVO2混合神经网络算法在制造执行系统业绩评析中的应用。关键词：制造执行系统 业绩分析 SOM-ILVO2 神经网络 层次分析法中图分类号：TP18 文献标识码：B 文章编号：1671—3133（2004）06—0034—04

ApplicationofblendneuralnetworkalgorithmofSOM&ILVO2inperformanceevaluationandanalysisofmanufacturingexecutionsystem

SongHaisheng，ZhangYongdi YanShiju，

Abstract ManufacturingexecutingsystembuiIdsabridgebetweenmanufacturingmanagementinformationsystemandeguip-mentscontroIIingsystem，fiIIsthegapbetweentheuppermanagementandIowercontroIIingofenterprises.InordertoenhancethetotaIperformanceofmanufacturingexecutingsystem，itisnecessarytoevaIuateandanaIyzetheperformanceofeachmanufac-turingunit.ProposedafactortreeandasyntheticaImodeIforperformanceevaIuationandanaIysisofmanufacturingexecutingsystem，especiaIIy，theappIicationofthebIendneuraInetworkaIgorithmofSOM&ILVO2inperformanceevaIuationandanaIysisofmanufacturingexecutingsystemwaseIaborated.

Keywords：Manufacturingexecutingsystem Performanceevaluationandanalysis SOM-ILVO2

一、评价与分析指标体系

制造执行系统（ManufacturingExecutionSystem-MES）是管理优化从任务投放到完成加工整个生产过程的软、硬件集合。它有资源管理、详细计划、生产调度、业绩分析等共11个功能模块。

业绩分析模块的主要功能为：监测制造单元实时

“基于Web的制造执行系统研究”* 学校博士基金研究项目

进程，形成制造过程的结果报告，根据报告对制造过程进行评价；把报告与历史记录及既定目标进行比较分析；进行待选制造过程方案的评价与排序。该模块的构造，需要科学的评价指标体系与分析模型。

构造科学的评价指标体系需要遵循系统性、可测性、相对性、层次性以及定性和定量相结合的原则，根据以上原则，在对各种生产系统进行全面分析的基础上，结合企业实际，考虑生产系统的发展方向，构造了

设置比精加工刀具直径稍大，这样加工中就会有少量区域重叠，不会产生明显接痕，影响零件表面质量。

型腔凹角及按键根部圆角很小，必须进行清根加工。采用!3球刀，加工余量为0mm，切削行距为

0.1mm，参考刀具直径为7mm。主轴转速4000r/min，正常切削速度800mm/min。

出版社，1982

2 唐荣锡.CAD/CAM技术.北京：北京航空航天大学出版社，

1994

参 考 文 献

1 塑料模设计手册编写组.塑料模设计手册.北京：机械工业

四、结语

应用UG软件对手机产品及其模具进行造型设计与数控加工编程，大大提高了产品的设计效率，避免了传统方法人为因素多，要多次修改试模的缺点，充分发挥了数控设备的加工能力，减少模具设计及制造周期，提高了模具产品质量。34

作者简介：沈自林，硕士，主要从事计算机图形学、CAD/CAM、数控

编程与加工等方面研究工作。

作者通讯地址：广东省佛山市佛山科学技术学院思源所58号

（528000）

E_maiI：shenzI@电话：（0757）2984461收稿日期：20030929

现代制造工程2004（6）

基于UG的手机模具数控编程与应用

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

沈自林， 沈庆云， 范彦斌

广东省佛山市佛山科学技术学院思源所58号,528000现代制造工程

MODERN MANUFACTURING ENGINEERING2004(6)2次

1.《塑料模设计手册》编写组 塑料模设计手册 19822.唐荣锡 CAD/CAM技术 1994

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