基于PROE的浴霸面罩模具.doc

浙江广厦建设职业技术学院毕业设计说明书 摘 要 CAD/CAM是现代制造的核心技术之一，随着技术的不断发展，CAD/CAM软件越来越多地被 应用于产品的设计与加工本文主要完成浴霸面罩模具的造型与加工,在使用Pro/E软件完成 三维造型后，利用Pro/ENGINEER Wildfire系统下的制造/模具型腔模块进行模具组建设计， 其中涉及到参考模具的布局、收缩率的设置、毛坯工件的设计、分型面的设计、分割体积块、 抽取模具元件、铸模及开模几大部分同时利用软件masterCAM对浴霸面罩模具进行粗精加 工全过程的模拟，并自动生成数控程序 关键词：关键词：CAD/CAM；浴霸面罩模具；数控加工工艺分析；模拟加工 浙江广厦建设职业技术学院毕业设计说明书 目 录 1 绪论.1 1.1 数控技术简介.1 1.2 CAD 技术简介.1 1.3 CAM 技术简介.2 1.4 本论文设计内容.2 2 浴霸面罩的三维造型及模具设计.3 2.1 浴霸面罩造型.3 2.2 模具设计.5 3 浴霸面罩模具的工艺分析.8 3.1 浴霸面罩模具的数控加工工艺分析.8 3.1.1 零件图的分析.8 3.1.2 加工方案及加工路线的确定.8 3.1.3.零件的装夹及夹具的选择 .8 3.1.4 刀具材料的选择.8 3.1.5 刀具类型的选择.9 3.1.6 刀具的切削用量和主轴转速的选择.9 3.1.7 对刀点与换刀点的确定.11 4 浴霸面罩模具的模拟加工.13 4.1 对实体进行模拟粗加工.13 4.2 对实体进行模拟精加工.16 4.3 生成加工 NC 代码.18 5 结论.21 6 致谢.22 7 参考文献.23 浙江广厦建设职业技术学院毕业设计说明书 第 1 页 共 23 页 1 绪 论 1.1 数控技术简介 数控技术是当今世界制造业中的先进技术之一，它涉及到计算机辅助设计和 制造技术，计算机模拟及仿真加工技术，机床仿真及后置处理，机械加工工艺， 装夹定位技术与夹具设计与制造技术，金属切削理论，以及毛坯制造技术等多方 面的关键技术。

数控技术的发展具有良好的社会和经济效益，对国家整个制造业 的技术进步，提高制造业的市场竞争力有着重要的意义 数控技术是用数字或数字信号构成的程序对设备的工作过程实现自动控制的 一门技术，简称数控（Numerical Control 即 NC） 数控技术综合运用了微电子、 计算机、自动控制、精密检测、机械设计和机械制造等技术的最新成果，通过程 序来实现设备运动过程和先后顺序的自动控制，位移和相对坐标的自动控制，速 度、转速及各种辅助功能的自动控制 数控系统是指利用数控技术实现自动控制的系统，而数控机床则是采用数控 系统进行自动控制的机床其操作命令以数字或数字代码即指令的形式来描述， 其工作过程按照指令的控制程序自动进行 所谓数控加工，主要是指用记录在媒体上的数字信息对机床实施控制，使它 自动地执行规定的加工任务数控加工可以保证产品达到较高的加工精度和稳定 的加工质量；操作过程容易实现自动化，生产率高；生产准备周期短，可以大量 节省专用工艺装备，适应产品快速更新换代的需要，大大缩短产品的研制周期； 数控加工与计算机辅助设计紧密结合在一起，可以直接从产品的数字定义产生加 工指令，保证零件具有精确的尺寸及准确的相互位置精度，保证产品具有高质量 的互换性；产品最后用三坐标测量机检验，可以严格控制零件的形状和尺寸精度。

当零件形状越复杂，加工精度要求越高，设计更改越频繁，生产批量越小的情况 下，数控加工的优越性就越容易得到发挥数控加工系统在现代机械产品中占有 举足轻重的地位，得到了广泛的应用 1.2 CAD 技术简介 计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）是一种现代化的设计技术 20 世纪 50 年代,CAD 的设计思想起源于美国麻省理工学院，经过几十年的研制发 展，已经成为一种分行全球的高新技术产业CAD 技术的研究、开发与推广应用 水平已成为衡量一个国家科技现代化和工业现代化的重要标志之一 浙江广厦建设职业技术学院毕业设计说明书 第 2 页 共 23 页 1.3 CAM 技术简介 计算机辅助制造技术 CAM 与 CAD 一样，是现代制造的核心技术之一， CAD/CAM 技术被美国工程学院评为 1964 年以来当代最杰出的十项工程技术成就之 一 （1）CAM 技术的发展 20 实际 50 年代，美国麻省理工学院开发出第一代用纸带控制的数控机床， 但是纸带要由人来制作，效率低还会出错，因此麻省理工学院在研制数控机床的 的同时也进行了自动编程工具系统 APT 的研制工作自动编程工具系统可根据被 加工零件的形状自动产生大局路径，这是 CAM 历史的开端。

由于 CAM 不是一种单独的系统，他需要兼有 CAD 和 CAM 的功能，因此 CAD/CAM 的发展紧密地联系在一起不少开发机构将 CAD/CAM 一起研制开发比 如 UG 及时一套兼有 CAD 与 CAM 功能的系统软件，它不仅提供了全参数化的 CAD 造型技术，还提供了最佳加工路线的控制和智能化加工路径创建的 CAM 功能，支 持高速加工和多轴加工 （2）常用的 CAD/CAM 软件 常用的 CAD/CAM 软件有 UG、Pro/E、I- DEAS、CATIA、SUFCAN、Cimatron、Virtual Gibbs、SmartCAM、MasterCAM 等 1.4 本论文设计内容 本设计中主要为浴霸面罩模具,在完成三维造型后,利用Pro/ENGINEER Wildfire系统下的制造/模具型腔模块进行模具组建设计，其中涉及到参考模具 的布局、收缩率的设置、毛坯工件的设计、分型面的设计、分割体积块、抽取模 具元件、铸模及开模几大部分 浴霸面罩模具的加工主要包括加工坯料、对刀的确定、规划曲面挖槽粗加工 刀具路径、规划曲面平行粗加工刀具路径、规划曲面平行精加工刀具路径以及规 划曲面等高外形精加工刀具路径等内容。

如图1.1 浙江广厦建设职业技术学院毕业设计说明书 第 3 页 共 23 页 图 1.1 浴霸面罩 2D 图 浙江广厦建设职业技术学院毕业设计说明书 第 4 页 共 23 页 2 浴霸面罩的三维造型及模具设计 2.1 浴霸面罩造型 （1）选择菜单栏中的文件/新建命令建立新的文件，系统弹出如图 2.1 所示新建对话框，在类型栏选择零件模块，在子类型栏选择实体模块， 在名称输入栏输入文件名“ybmz”,并取消使用缺省模板复选框，单击按 钮 图 2.1 新建对话框 图 2.2 产生拉伸实体 （2）进入草绘界面，绘出矩形草图，再利用拉伸按钮将其拉伸为如图 2.2 所示高度为“50”的实体 （3）通过草绘以及一系列的特征操作将拉伸实体绘制成的由边界混合曲面 替代上表面的拉伸体并利用圆角按钮将其倒圆角，如图 2.3 所示 图 2.3 圆角结果 图 2.4 镜像结果 （4）选中实体化特征上表面，选择菜单栏中的编辑/偏移命令，系统在 浙江广厦建设职业技术学院毕业设计说明书 第 5 页 共 23 页 下方的信息提示区出现偏移特征选项在偏移特征选项中的偏移方式中选择 方式 （5）草绘圆弧和中心线，单击镜像按钮，在系统提示下选取垂直中心线 为镜像中心线，结果如图 2.4 所示。

（6）单击特征工具栏中的剖面确定按钮，结束剖面绘制 （7）在偏移特征选项中选择选项选项，设置曲面偏移形式为草绘和直 的，在偏移高度栏输入“14” ，按 Enter 确认，单击确定按钮再利用圆角按 钮对其部分倒圆角，圆角半径值为“10”结果如图 2.5 所示 图 2.5 偏移且倒圆角 图 2.6 拔模圆角结果 （8）选择菜单栏中的插入/拔模命令，进行拔模操作，并利用倒圆角按 钮将一些边倒成半径值为“4”的圆角，结果如图 2.6 所示 （9）单击抽壳按钮对实体进行抽壳操作抽壳厚度为“3” ，按 Enter 键 确认，单击右侧的抽壳参数确定按钮，结果如图 2.7 所示 图 2.7 抽壳结果 图 2.8 产生拉伸切除 （10）显示等角视图，选择插入/拉伸命令，进行圆的草图绘制 （11）在拉伸特征选项中选择“贯穿”选项，单击“切除”按钮，再 浙江广厦建设职业技术学院毕业设计说明书 第 6 页 共 23 页 单击参数确定按钮，结果如图 2.8 所示 （12）通过阵列命令，将拉伸切除圆孔阵列成四个孔单击阵列参数确定 按钮，选择等角视图，结果如图 2.9 所示 图 2.9 阵列圆孔 图 2.10 浴霸面罩三维造型 （13）通过拉伸命令，以及草绘等和生成第一个孔相同的方法，在零件中 间再切除一个直径为“60”的孔。

结果如图 2.10 所示浴霸面罩三维造型结束 2.2 模具设计 利用 Pro/E 系统下的模具模块进行模具组建设计,过程如下: （1）进入制造/模具型腔模块,新建模具型腔设计文件,直接调入零件模 型并定义其为参考模型,将其布局定位 （2）设置收缩率为 0.005 （3）毛坯工件的设计，工件模型可以从外部导入，也可以在当前文件下建 立，在此选择自动创建工件，比草绘更简单 （4）分型面的设计，在 Pro/E 中模具分型面的生成有多种方法，如挤出、 复制、裙边、阴影等在此采用裙边方法定义分型面相对比较简单 首先生成模型的侧面影像线，再利用裙边曲面建立立分型面 分型面为分开模具取出制件的面，分型面的设计原则为：有利于脱模；有利 于保证塑件质量；有利于简化脱模结构浴霸面罩主分型面选择在投影面积最大 的底部边缘处 （5）分割体积块，利用刚才建立的分型面将参考工件拆分成型芯（公模） 、 型腔（母模）两体积块 （6）抽取模具元件，将体积块转换为零件模型，可在模型树中查看 （7）铸模并开模，最后进行铸模、开模检查 浙江广厦建设职业技术学院毕业设计说明书 第 7 页 共 23 页 浴霸面罩模具型腔属于中小型型腔。

为了便于加工，保证型腔沿主分型面分 开的两半在合模时的对中性，将浴霸面罩的凸凹模分别做成整体嵌入式，两嵌块 的外轮廓断面尺寸相同，分别嵌入相互对中的动定模模板的通孔内，为保证两通 孔的对中性良好，可以将动定模配合后一道加工，或在高精度机床上分别加工 凸、凹模镶块的外形采用带台阶的矩形，然后分别从上下嵌入凸凹模的固定板中， 用垫板和螺钉将其固定在浴霸面罩的上表面存在通孔，致使浴霸面罩下模型心 的凸台交线处不便利用数控铣清除残料，因此需要将凸台特征隐含起来，另行加 工独立的镶件（这里暂不对下模进行拆分） 最后结果如图 2.11 所示 图 2.11 开模结果 从 Pro/E 系统转出 IGES 数据文件: 模具设计完成后，将型芯（公模） 、型腔（母模）文件转换为 IGES 格式文件， 然后由 Mastercam 系统转入进行加工 首先打开需转换文件，选择文件/保存副本命令，在类型栏选择 “IGES(*.igs)”格式，即可将零件输出为 IGES 曲面格式文件输出结果如图 2.11 所示 浙江广厦建设职业技术学院毕业设计说明书 第 8 页 共 23 页 图 2.12 输出 IGES 曲面 将 IGES 数据文件转入 Mastercam 系统: 进入 Mastercam X 系统，选择F 文件/O 打开命令，选择所有文件， 转入 IGES 数据文件。

在规划浴霸面罩上下模的刀具路径前，为了便于加工 时以图形中心对刀，必须先加工几何图形所需的胚胎料尺寸加工及加工边界， 便将图形中心的最高点移动到系统坐标原点由于各软件坐标系的默认方向 不尽相同，所以文件转入常需要对模型的坐标进行处理，一般仅需选择“侧 视构图面”将模型旋转一定的角度即可解决坐标的问题 （这里仅以上模为 例） 坐标处理结果如图 2.12 所示 图 2.13 坐标处理结果 浙江广厦建设职业技术学院毕业设计说明书 第 - 9 - 页 共 23 页 3 浴霸面罩模具的工艺分析 3.1 浴霸面罩模具的数控加工工艺分析 3.1.1 零件图。