利用UG NX软件进行锻造模具设计和制造技术

　　1 UG CAD在锻造模具方面的应用

　　UG具有参数化设计、非参数化设计、强大的空间曲面设计的功能。UG在锻造模具CAD方面应用分成两部分

　　(1)三维锻造产品造型设计

　　(2)锻造模具三维造型设计。

　　1.1 UG在CAD三维锻造产品造型设计说明

　　完善的三维锻造产品造型设计是下一步锻造模具设计的前提和基础。锻造产品三维造型是由点、线、面等基本数据通过拉深、旋转、扫面、放样、倒角、切分、曲面缝合、布尔运算、拔模、抽壳等命令完成简到繁的设计过程来实现毛坯轮廓实体。

　　在UG中进行锻造产品造型设计基本原则是多余的部分去掉、少的部分补充上--即多去少补的原则。锻造产品三维造型设计中曲面造型是最复杂和最难完成的工作，现曲面数据来源一般有3种方法：一是原创产品设计方法，此法可用自己的思路由草图逐步建立曲面模型;二是根据客户提供二维图纸进行曲面造型设计，即所谓图纸造型;三是逆向工程学法设计，即通过点测绘客户产品或用三位扫瞄仪扫瞄客户产品形成基础数据设计。

　　1.2 UG在三维锻造模具图的设计说明

　　由于金属塑性变形程度是有一定限度的，所以锻造最终一个毛坯是由多套模具组合完成的，一般可分为预锻、初锻、终锻几套锻造模具。由于最终一个毛坯(即终锻毛坯)是通过预锻毛坯、初锻毛坯一步步锻造完成的，这就需要分别设计对应的预锻毛坯、初锻毛坯且它们金属质量相等。

　　每套锻造模具的上下模型腔是根据对应的预锻毛坯、初锻毛坯、终锻毛坯来完成的。下面以锻造终锻模具为例说明模具设计过程：

　　(1)导入三维终锻产品造型见图1(即终锻毛坯造型)建立锻造模具文件。

　　(2)设定收缩率。

　　(3)创建分模面。

　　(4)由三维终锻产品图通过抽壳、分割等命令完成上下模基本体设计，见图2。

　　(5)终锻模具模架和连接板等附件设计。

　　(6)装配体运动模拟。

　　(7)创建模具工程图。

　　模具材料的选择：为了提高模具使用寿命，一般厂家将凸凹模都选用H13钢，而其余辅助件为了降低成本可选用A3钢。

　　2 UG CAM在锻造模具方面的应用

　　(1)可以用原有的三维锻造凸凹模数据模型导人UG CAM中或直接用UG CAD设计锻造凸凹模数据模型切换到UG CAM中(见CAD部分)。

　　(2)机加毛坯定义方式一种是通过数据导入方式来定义毛坯。另一种是通过自己在UG CAD设计方式来定义毛坯形状，此方式自由度比较高，可以通过不同图层来显现或隐藏来决定是否选取。第三种是用UG凸凹模造型通过偏置方式定义圆形或方形模具毛坯，此方式定义毛坯自由度比较低。

　　(3)锻造模数控加工编程基准点的确定方式。一种方式是用毛坯下端面中心点定义基准点：此方式好处是数控加工后此点依然存在，数控修改模具时可再利用此点。另一种方式是用毛坯上端面中心点定义基准点：优点是加工容易找正。第三种是用毛坯边面顶点定义基准点。

　　(4)按锻模加工精度等级顺序分为：①粗加工②半精加工③精加工④清角加工⑤电极加工加工轨迹生成。

　　(5)刀具选择：根据粗、精、清角加工位置不同特点选择刀具见图3(主要包括刀具种类、刀具材料选择，刀头形式、刀片尺寸，刀杆形状、刀杆尺寸)。

　　(6)刀具主轴转速：根据粗、精、清角加工位置和造型的不同特点制定加工转速。

　　(7)刀具进给率：根据粗、精、清角加工位置和造型的不同特点制定进给率。

　　(8)按加工形式分：①面加工;②型腔加工(凸凹处);③侧壁或横切加工(侧面或斜面);④曲面加工;⑤小曲面精加工曲面加工。

　　(9)锻造加工轨迹生成见图4。

　　(10)锻造模仿真模拟加工：将加工出的模型与最终要求成品进行对比观察有无过切现象。

　　(11)通过后处理程序生成G代码。

　　(12)用传输机将后处理生成G代码文件传输到数控机床供机床使用。

　　应用技巧：对G代码文件如何修改有两种方式：

　　①用记事本软件对G代码文件进行修改。

　　②将生成G代码文件传输到数控机床上后在机床面板上修改。由于UG功能过于强大，不要过于追求为了完全掌握软件而学习软件，而是应该为应用软件而学习软件。

　　3 结论

　　通过用UG NX进行锻造模具设计、制造CAD/CAM的分析研究，可以得出实践结论用UG NX进行设计编程可以降低设计成本、提高设计精度、缩短设计周期、提高生产效率、增强企业竞争力，它为我国早日实现锻造产业世界先进水平提供了有力工具。