基于ug的玩具汽車外殼三維設計畢業(yè)設計

1、<p>　　畢 業(yè) 設 計 （論 文）</p><p>　　設計（論文）題目：基于UG的玩具汽車外殼的</p><p>　　三維設計與數控加工 </p><p>　　系 部 名 稱： 機電工程系 </p><p>　　專 業(yè)： 數控技術 </

2、p><p>　　班 級： 11422 </p><p>　　二O一四 年 五 月</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本課題是基于UG的玩具汽車的三維設計與數控加工。本文首先解釋了為什么會選用UG來進行零件的造型設計，在眾多三維設計軟件中，UG軟件有

3、什么優(yōu)勢。然后對玩具汽車進行三維造型設計，列出設計過程中的注意事項和遇到的問題。</p><p>　　由于本模型是塑料模型，設計模具時選用注塑模具。模具設計的基本步驟為加載部件、初始設置、分型前的準備、創(chuàng)建分型線、創(chuàng)建分型面、抽取型芯型腔區(qū)域、創(chuàng)建型芯和型腔。整個過程有兩種方法。一種是手動分型，利用建模環(huán)境自帶的命令完成分型。另一種是自動分型，用開始命令里的注塑模向導來按照提供的步驟來分型。隨后是對型芯和型腔的加

4、工。利用UG軟件對零件的加工，生成刀軌，并導出程序在宇龍數控仿真上模仿真實加工。加工工藝編制需要對零件的材料，加工內容等特性進行分析。對在數銑加工的部分編寫加工工藝卡片，和工序卡片。對不能數銑加工的部分，設計電極，采用電火花成型加工。</p><p>　　關鍵詞：UG、三維建模、分型、工藝、電極設計、刀路設計、宇龍仿真</p><p>　　Abstract This topic

5、is the 3D design and NC machining of the toy car based on UG. Design this paper explains why UG was selected in many parts, 3D design software, UG software has what advantage. Then the three-dimensional modeling design f

6、or toy cars, and the problem encountered</p><p>　　in the design process of the considerations listed. Because the model is a plastic model selection of injection mold, mold design. The basic process of d

7、ie design for load components, initial setting, type of preparation, create parting line, create parting surfaces, extraction of core and cavity area, to create the core and cavity. The whole process has two kinds of met

8、hods. A manual type, using the modeling environment with the command finished typing. Another is the automatic classificati</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要2</b></p&

9、gt;<p><b>　　第一章 概論5</b></p><p><b>　　1.1 簡介5</b></p><p>　　1.2對汽車加工的基本要素5</p><p>　　1.3 汽車材料及性能6</p><p>　　1.4課題的任務及技術8</p><

10、p>　　1.5課題的目的及意義9</p><p>　　第二章 玩具汽車外殼的三維設計10</p><p>　　2.1 UG軟件的介紹10</p><p>　　2.2 零件的測繪10</p><p>　　2.4 完成主要零件的公母模設計15</p><p>　　第三章 玩具汽車主要零件的制造工藝設計

11、19</p><p>　　3.1、型芯的數控加工工藝設計19</p><p>　　3.2、型腔的數控加工工藝設計26</p><p>　　3.3、主要零件的公母模零件的電極設計28</p><p>　　第四章 主要零件的銑加工仿真29</p><p>　　4.1 仿真加工的目的和分類30</p>

12、<p>　　4.2加工程序30</p><p>　　4.3宇龍仿真軟件31</p><p>　　第五章 繪制產品與相應的工程圖35</p><p>　　5.1、繪制工程圖的主要步驟35</p><p>　　第六章 結論與探究38</p><p><b>　　主要參考文獻39</

13、b></p><p><b>　　概論</b></p><p><b>　　1.1 簡介</b></p><p>　　中國的電動玩具車在經過多年的市場培育和宣傳后，同時現在隨著技術的不斷的發(fā)展，新產品的不斷出現，電動玩具車已成為男孩子們玩具中最主力的玩具。其中主要的原因如下： </p>&l

14、t;p>　　首先是家庭轎車的普及帶動玩具模型車市場，現在我國轎車家庭普及率在城市只有10%左右。隨著家庭轎車的普及，車的概念不斷深入孩子們的腦海中，因此會帶來比較大的需求，同時也是由于家庭轎車的普及，也將會帶動相關玩具模型車市場的擴大，而現在按比例生產的電動玩具車已經成為車模發(fā)燒友的收藏。 </p><p>　　其次是文化創(chuàng)意將推動玩具車市場進一步擴大。玩具是形象創(chuàng)意重要的衍生品。由動畫片帶動相關

15、的玩具的熱銷仍然是屢試不爽的市場手段。在電動玩具車行業(yè)中動畫片《汽車總動員》的播出，曾經極大地帶動電動玩具車和模型車等相關玩具的銷售。</p><p>　　最后一個原因是兒童玩具市場需求是彈性的，兒童玩具商品有它的自己的特性，與其他的商品有著一定的區(qū)別，兒童玩具的市場需求是彈性的、同時又有著極大的拓展空間，并不是就像人們常說的市場蛋糕，一方吃多了另一方就減少。2009年，中華人民共和國迎來六十華誕。中國已從一個落

16、后的農業(yè)國發(fā)展國家成為工業(yè)化中期國家，而中國的玩具行業(yè)也從傳統(tǒng)老廠發(fā)展為世界玩具制造工廠，又從世界制造玩具工廠向創(chuàng)造工廠積極邁進。而玩具行業(yè)的不斷轉型也預示著中國模具行業(yè)的明天將更加燦爛輝煌。 </p><p>　　玩具電車注射模具已成為當今注射模制造行業(yè)最為復雜的模具之一，是玩具電車結構件制造的難點，引起了相關尖端工程技術人員的高度重視 。保證整體外觀的前提下，產品設計一定要充分考慮生產的加

17、工工藝性。首先，厚度要保證均勻，外形要簡潔，結構應簡單，這樣才有利于注射成型時熔體的流動和塑件的收縮。其次，盡量不要設計孔一類的形狀結構，不能避免此類結構時，孔一定要</p><p>　　倒圓角。此外，表面的裝飾設計要考慮注塑的缺陷和二次加工，可以用巧妙的裝飾來掩蓋產品的一些制造缺陷。玩具電車外殼注射模具設計的關鍵點在于澆道、澆口的形式、位臵選擇，排氣系統(tǒng)的設計、塑件的推出方式、模具的強度以及加工制造中的拋光工藝

18、，澆注系統(tǒng)設計是否合理不僅關系到外殼的性能、結構、尺寸、外觀等質量問題，還對塑件所用塑料的利用率、成型生產效率有直接影響，是其模具設計的重要環(huán)節(jié)。 </p><p>　　1.2對汽車加工的基本要素</p><p>　　玩具汽車外殼的工藝特點是：對尺寸精度、形狀精度、位置精度要求不高，對表面粗糙度和外表造型的美觀，合理性有較高要求 。玩具汽車外殼表面由大量曲面構成，因此建模過程中對曲面命令中

19、有較高要求。而為了降低模型分型的難度，和加工的方便，在建模過程中應當尤其考慮到結構合理性，保證曲面質量。加工時結合實際加工時的批量、生產條件、零件工藝要求，適當選擇加工工序和加工方式。</p><p>　　加工順序的安排應遵循以下原則:</p><p>　　1、先粗后精原則。先安排粗加工，再安排半精加工，最后安排精加工；</p><p>　　先主后次原則。次要表面加

20、工工作量小，又常與主要表面有位置精度要求，所以一般安排在主要表面的半精加工后，精加工之前進行。如鍵槽、緊固用的光孔、和螺紋孔等表面的加工；</p><p>　　先面后孔原則。先加工用作定位的平面和孔的端面，然后加工孔；</p><p>　　基面先行原則。用作精加工的表面，要先加工出來。</p><p>　　1.3 汽車材料及性能</p><p&g

21、t;<b>　?。?）、材料的選用</b></p><p>　　玩具汽車外殼的材料是塑料。塑料是指在玻璃態(tài)下使用的高分子材料，是工程中應用最廣泛的高分子材料。</p><p>　　塑料按應用范圍分為通用塑料和工程材料。通用塑料是指產量大、價格低、用途廣的常用塑料，多用作生活用品、包裝材料、或性能要求不高的工程制品；工程塑料是指具有較高的強度、剛度、韌性和耐熱性，并主要

22、用作機械零件和工程構件的材料。</p><p>　　塑料按照行為分為熱塑性和熱固性塑料。熱塑性塑料屬線性結構，可重復加熱塑制成形，其制品強度、剛度、耐熱性較差，但韌性較高；熱固性塑料屬體形結構，不能加熱塑制成形，其制品強度、剛度、耐熱性較高，但脆性較大。</p><p>　　本玩具汽車外殼使用熱塑性性工程材料。常用熱塑性塑料的名稱、特性和用途如表1-1所示</p><p

23、>　　表1-1常用熱塑性塑料的名稱、特性和用途</p><p>　　根據表中所列各種材料的性能，本玩具汽車選用ABS塑料。</p><p><b>　　ABS的成型工藝：</b></p><p>　　1、ABS在成型加工前，大都要作干燥處理：用烘箱以80～85℃烘2～4小時或用干燥料斗以80℃烘1～2小時；</p><

24、p>　　2、注射溫度在160～220°C之間；</p><p>　　3、對于薄壁、長流程、小澆口制品，注射壓力可達130～150Mpa，而厚壁、大澆口制品只需70～100Mpa即可；</p><p>　　4、為了獲得內應力較小的制品，保壓壓力不宜過高，以60～70Mpa為宜；</p><p>　　5、注射速度以中、低為宜；</p>&l

25、t;p>　　6、模具溫度在60°C左右；</p><p>　　、產品的結構和質量分析</p><p>　　本產品是供玩耍的玩具，該制品要求有高的耐氣候性和優(yōu)良的集合穩(wěn)定性，要求材料有良好的塑性和韌性，材料均勻。</p><p>　　該產品用于玩具汽車的外殼，所以要求外表光順，兼具美觀，沒有缺陷、毛刺、斑點、及熔接痕。</p><p

26、>　　塑料產品公差等級選用與產品的用途有關，塑料精度等級選用應該合理，應在滿足要求的前提下盡量選低等級。</p><p>　　1、尺寸精度：我們設計的玩具電車外殼所選塑件材料為ABS，參考資料三P25表2-5常用材料模塑件公等級和選用，選定塑件的等級為：IT5。 </p><p>　　塑件的表面質量是指塑件的表面缺陷、表面光澤性和表面粗糙度。其中決定塑件的表面粗糙度的主要因

27、素是模具成型零件的表面粗糙度。這里將塑件的外表面粗糙度定為：Ra：1.6。</p><p>　　2、壁厚：塑件制品的壁厚是重要的結構要素，熱塑性塑料制品的壁厚一般在1mm～4mm，制品的最小壁厚與塑料材料的流動性有關。塑件的壁厚應根據塑件的使用要求來確定。市場上玩具電車外殼一般在1mm～2mm之間，在此選擇壁厚為2mm。 </p><p>　　3、脫模斜度：根據所選材料ABS與玩

28、具電車外殼的尺寸特點，選擇的脫模斜度為1°</p><p>　　4、加強肋：加強肋應設計的矮一些，多一些，深而狹窄的溝槽會給模具加工帶來困難，高而厚會使加強肋所在處的壁厚不均，易形成縮孔和表面缺陷。</p><p>　　5、圓角：制品的各連接處均應有半徑不小于0.5～1mm的圓角。在不影響塑件使用的前提下應盡量取大些。一般外圓弧半徑應是壁厚的1.5倍，內圓角半徑應是壁厚的0.5倍

29、，這里將外圓弧半徑定為2.25mm，內圓角半徑為0.75mm。</p><p>　　1.4課題的任務及技術</p><p><b>　　（1）、課題的任務</b></p><p>　　1、完成零件的測繪與三維造型設計；</p><p>　　2、完成產品的主要零件的公、母模設計；</p><p>　

30、　3、完成產品的主要零件的公、母模零件的數控加工工藝分析，只定相應的工藝規(guī)程；</p><p>　　4、完成產品的主要零件的公、母模零件的相應的電極設計；</p><p>　　5、完成產品的主要零件的公、模模零件的刀路設計和生產相應的數控加工程序；</p><p>　　6、繪制產品與相應零件的工程圖；</p><p>　　7、撰寫畢業(yè)設計論文

31、（或說明書）。</p><p><b>　　、技術</b></p><p>　　通過此類畢業(yè)設計，是學生掌握較復雜機械零件的三維設計與制造方法，要達到以下目的：</p><p>　　綜合運用三年來的所學完成零件的測繪與三維造型設計，培養(yǎng)查閱文獻與計算機輔助設計能力；</p><p>　　利用三維設計軟件中的模具設計模塊與

32、電極模塊分別完成產品的主要零件的公、母模設計與拆分相應的電極，培養(yǎng)其產品的模具設計能力與電極設計能力；</p><p>　　利用三維設計軟件中的計算機輔助制造模塊完成產品的主要零件的公、母模零件的刀路設計和生產相應的數控加工程序，培養(yǎng)其數控編程能力；</p><p>　　通過畢業(yè)設計論文（或說明書）的撰寫，培養(yǎng)科技論文撰寫能力。</p><p>　　1.5課題的目的

33、及意義</p><p>　　對國內經濟研究現狀表明，制造技術是各國經濟競爭的重要支柱之一，經濟的成功在很大程度上得益于先進的制造技術，中國更是制造大國。而歐美國家于2012年重返制造業(yè)的舉動使中國在內的亞洲國家的制造業(yè)受到了嚴峻的考驗，亞洲漸漸失去廉價勞動力等優(yōu)勢。而面對歐美的先進的制造技術的，處于弱勢的我國需迎難而上，積極發(fā)展先進技術，培養(yǎng)高科技技術人才。而上升的勞動力成本和政治壓力并非是改變平衡的因素，真正的

34、破壞將來自于一系列以指數化速度發(fā)展的技術，這些技術包括自動化技術，3D打印和納米技術，可以預見，與下一代機器人相比，中國正在從事的制造、組裝業(yè)將變得極其的效率地下，機器人將會比人工更廉價，而數控技術行業(yè)作為一種先進自動化制造手段，應該受到足夠的重視和發(fā)展。中國的數控技術和一些歐美國家相比仍處于落后階段，它的發(fā)展直接影響到中國制造業(yè)競爭力。數控技術也數控裝備也是制造工業(yè)現代化的重要基礎。這個基礎是否牢固直接影響到一個國家的經濟發(fā)展和綜合國

35、力，關系到一個國家的地位。所以我們有必要對數控技術進行迫切的發(fā)展。要讓數控技術成為第一生產力，關鍵是讓設計人員都會會用數控系統(tǒng)。</p><p>　　第二章 玩具汽車外殼的三維設計</p><p>　　2.1 UG軟件的介紹</p><p>　　Unigraphics（簡稱UG）。UG NX 6是集CAD/CAM/CAE于一體的3D參數化軟件，是當今世界最先進的計

36、算機輔助設計、分析和制造軟件之一，它涵蓋了產品設計、工程和制造中的全套開發(fā)流程，為客戶提供了全面的產品全生命周期解決方案，是當今最先進的產品全生命周期管理軟件之一。 </p><p>　　UG NX 6作為一款CAD/CAM/CAE集成系統(tǒng)，具有強大的功能，具體介紹如下。</p><p>　?。?）、產品設計：利用零件建模模塊、產品裝配模塊和工程圖模塊，可以建立各種復雜結構的三維

37、參數化實體裝配體模型和部件詳細模型，并自動地生成工作圖紙；設計人員之間可以進行協同設計；可應用于各種類型產品的設計，并支持產品的外觀設計以及產品的虛擬裝配和各種分析，省去了制造樣機的過程。</p><p>　　(2)、產品分析：利用有限元方法，對產品模型進行受力、受熱和模態(tài)分析，從云圖顏色上直觀地表示受力或者變形等情況。利用結構分析，可以分析產品的</p><p>　　實際運動情況和干涉狀

38、態(tài)，并可以分析產品運動的速度。 </p><p>　　、產品加工利用加工模塊，可以根據產品模型或者裝配體模型模擬產生刀具路徑，自動產生數控機床能接受的數控加工指令代碼。 </p><p>　　、產品宣傳利用NX的可視化渲染可以產生逼真的藝術照片、動畫等，可以直接在上發(fā)布產品模型，以便于企業(yè)宣傳。</p><p>　　2.2 零件的測繪</

39、p><p>　　根據實物，利用游標卡尺、尺子、圓規(guī)等，外加目測等完成零件的測繪，并繪</p><p>　?。?圖2-1 草圖）</p><p>　　制出零件草圖，如圖2-1所示</p><p>　　2.3三維設計過程及常用的命令解析</p><p>　　本課題的重心和基礎是模型的三維設計，產品三維設計的好壞直接影響到后續(xù)分

40、型、加工、仿真。就是說這個在三維設計過程中不僅要設計出產品，還必須保證產品的質量過關、結構合理。而建模的質量和UG命令使用的熟練程度密切相關。在UG中，為了實現一個操作，往往可以使用多種不同的命令，但最快捷的方式往往只有一種。所以在UG設計中我們要在熟能生巧的基礎上靈活運用，舉一反三。UG軟件中有大量的命令，在設計過程中要多嘗試使用。UG擁有強大、完善的功能的同時，還提供了人機對話的功能，這在很大程度上減少了操作的難度。 </p&

41、gt;<p>　　對該產品的形體分析，在設計中初步采用點—線—面—實體的方法建模。</p><p>　　首先打開UG，新建建模環(huán)境，更改名稱和文件保存路徑，名稱保存的文件夾應以字母命名，然后單擊確定如圖2-2。</p><p>　?。▓D2-2 新建建模） （圖2-3 創(chuàng)建草圖對話框）</p><p>　　進入

42、到建模環(huán)境后，單擊草圖進入到草圖環(huán)境，在彈出的創(chuàng)建草圖對話框選取草圖的基本平面，單擊確定按鈕或鼠標中鍵。如圖2-3</p><p>　　在畫草圖前分析產品結構為嚴格的中間對稱結構，于是設計過程中只需設計</p><p>　　產品的一半，然后使用鏡像命令即可。</p><p>　　在開始設計前，需要熟悉</p><p>　?。▓D2-4 圖層管理

43、對話框）</p><p>　　圖層管理其的應用。合理的使用圖層可以很大程度上提高效率，和操作的條理性。</p><p>　　一般來說，1~20 層實體（Solid Bodies）， 21~40 草圖（Sketchs），41~60 曲線（Curves） ，61~80 參考對象（Reference Geometri

44、es） ，81~100 片體（Sheet Bodies），101~120 工程圖對象（Drafting Objects）。</p><p>　　點擊圖層設置命令即可進入到圖層設置對話框，如圖2-4。工作圖層一欄可以選擇，也可以輸入新圖層。帶有work標志的圖層就表示當前工作圖層。則當前所有操作都將保存在該圖層。如（圖2-4），紅勾的表示該圖層內容可見，若要設置為不

45、可見則單擊鼠標左鍵取消該圖層勾選。</p><p>　　在草圖環(huán)境中使用配置文件、直線、圓弧等命令構建基本曲線，并添加尺寸、形狀約束。如圖2-5 。 （ 圖2-5 配置文件命令）</p><p>　　在草圖環(huán)境中，所有操作只能在選定的平面上進行。若要繪制空間交叉曲面，則應另建草圖，另選平面。</p><

46、p>　　本產品僅僅依靠平面上執(zhí)行的命令是遠遠不夠的，還會用到大量的空間曲線命令。而曲線的基礎是點 。在草圖環(huán)境下，或者單擊完成草圖進入到建模環(huán)境下單擊點命令，進入到點對話框。如圖2-6類型一欄可以選擇捕捉的點的方式。坐標一欄選擇“相對WCS”則輸入的坐標值是相對于當前坐標的相對坐標；選擇“絕對”則輸入的坐標是相對絕對坐標ACS的坐標值。相對坐標可以進行旋轉、移動等操作，而絕對坐標是固定不變的。 （圖2

47、-6 點對話框）</p><p>　　創(chuàng)建曲線的方法有很多種，以數學形式定義的曲線主要包括直線和二次曲線（圓弧、圓、橢圓、雙曲線、拋物線等）。由其他幾何體計算而定義的曲線主要包括抽取曲線、交線、投射曲線、偏置曲線、橋接曲線、曲線纏繞/曲線展開、簡化曲線、以及曲線連接等。構造曲線主要包括樣條曲線、螺旋線、以及規(guī)律線等。</p><p>　　因為該產品多是光滑過渡的曲面，因此要求曲線的連接要光

48、</p><p>　?。▓D2-7 曲線框架）</p><p>　　順，所以設計中多采用樣條曲線結合橋接曲線的方法產生相切連續(xù)的曲線。</p><p>　　當產品主要面的曲線創(chuàng)建完畢后，如圖2-7，就可以開始創(chuàng)建曲面。曲面創(chuàng)建也是至關重要的一步，使用正確的命令和技巧會影響到整個產品的質量。在創(chuàng)建前應對產品進行分析。原則是先創(chuàng)建主要大面，一些次要面可以通過倒圓、橋接等方

49、式創(chuàng)建。本產品應用到面的命令主要有以下幾個：</p><p>　　1、通過曲線網格。點擊“通過曲線網格”命令進入到通過曲線對話框，如圖2-8.主曲線一欄選擇任意相對的兩條邊，交叉曲線選擇另外兩條相對的邊，注意箭頭方向保持一致。主曲線也可以用點來代替。在“列表”里面可 以查看曲線選擇情況，也可以添加或刪除曲線。如果線與線、線與點之間有間隙，無法創(chuàng)建網格曲面，可以通過調整“設置”一欄“交點公差”來解決，最后單擊應用或

50、確定?！巴ㄟ^曲線網格”命令使用條件和特點是，要有四個對象，即兩個主曲線，兩個交叉曲線。四個對象之間不必完全首尾相接，但在公差內要相交。</p><p>　　（圖2-8通過曲線網格對話框） （圖2-9掃掠對話框）</p><p>　　2、掃掠。單擊“掃掠”命令進入到掃掠對話框，如圖2-9。在“截面”一欄中一條或多條曲線，“引導線”一欄選一條或多條（不超過三條）曲線

51、，保持箭頭方向一致。在“列表”一欄可以查看曲線選擇情況，也可以添加或刪除曲線?！霸O置”一欄“交點公差”可以解決線與線之間存在縫隙不相交的情況。掃掠的本質就是截面曲線沿著引導曲線的走向而形成的曲面。</p><p>　　N邊曲面。單擊N邊曲面命令，進入到N邊曲面對話框，如圖2-10。依</p><p>　?。▓D2-10 N邊曲面對話框） （圖2-11 鏡像體對話框）

52、 </p><p>　　次選擇曲面的幾條邊。在“設置”一欄勾選則生成的曲面是邊界形狀的曲面，如果去掉勾選就是沒有邊界的曲面。同樣在這一欄里可以設置公差?！癗邊曲面”的使用條件是曲線必須嚴格的首尾相連，優(yōu)點是沒有邊界條數限制。</p><p>　　以上是創(chuàng)建曲面過程中所用到的最基本的曲面命令，其他還有“修剪和延伸”、“偏置曲面”“拉伸”等。</p><p>　　

53、曲面建立完畢后，將曲面縫合成一個整體。單擊“縫合”命令，進入縫合對話框，如圖2-11。依次選取目標片體和刀具片體。在“設置”一欄可以調整公差，以解決曲面之間有縫隙而不能縫合的情況，最后單擊確定。在縫合過程中，一般先縫合小面，再縫合大面。</p><p>　?。▓D2-12 縫合對話框）</p><p>　　之后對縫合好的面進行鏡像，選取縫合面為體，ZY面為鏡像平面，如圖2-12.單擊確定。將

54、鏡像體和被鏡像體縫合好之后，大致形狀的玩具汽車外殼的外表面就出來了。</p><p>　　接下來是做玩具汽車外殼的內表面。因為內表面是看不見的部分，因此精度等級應該比外表面低。用偏置曲面命令將所有曲面向內偏置2mm，不能偏置的曲面通過偏置線的方法，重建曲面。最后修剪片體、縫合等命令將內表面縫合成一個整體</p><p>　　然后在XY平面建立一個方塊，包容住所有片體。用“修剪體”以方塊為目

55、</p><p>　?。▓D2-13 修剪體對話框） （圖2-14 模型） </p><p>　　標體，以外面片體為刀具修剪方塊，如圖2-13.得到汽車外形實心體。再以汽車外形實心體為目標體，內表面片體為工具修剪體，得到厚度為2mm的玩具汽車殼體。 最后便是細節(jié)特征處理，凸臺、圓孔、螺紋、倒圓、等，最后完成模型設計如圖2-14。</p>

56、<p>　　2.4 完成主要零件的公母模設計</p><p>　　在UG中點擊開始→所有應用模塊→注塑模向導打開注塑模工具條。選擇“產</p><p>　?。▓D2-15 初始化項目） （圖2-16 模具 CSYS對話框）</p><p>　　品”為模型，在“項目設置里設置文件保存目錄，和文件名稱（由字母、數字、下劃線）材料點擊

57、下拉菜單選擇ABS，單擊確定，如圖2-15。將自動設置材料的收縮率 </p><p>　　單擊模具CSYS命令，進入到模具CSYS對話框，如圖2-16。更改產品位置位置為產品體中心，鎖定XYZ位置為Z位置，單擊確定。該步驟的目的在于設置模具的中心與模型的中心重合。</p><p>　　單擊工件按鈕，如圖-17。系統(tǒng)將自動尋找工件和模型的中心生成工件在“定義工件”一欄單擊草圖按鈕進入草圖可合

58、理設置工件四周與模型輪廓距離。在“限制”可設置工件上下面與截面</p><p>　?。▓D2-17工件對話框）</p><p>　　的距離，單擊確定按鈕。</p><p>　　在分型前應對模型結構進行分析確定脫模方向、分型線位置、大致的型芯型腔區(qū)域、應補片的孔、滑塊和斜抽芯、等。</p><p>　　單擊分型按鈕，進入分型管理器對話框，如圖2-

59、18</p><p>　　單擊“編輯分型線”，點擊“自動搜索分型線”，點“應用”，“確定”，得到分型線。如圖2-19。單擊“編輯分型線”按鈕，依次選擇四個角上的線段，點擊“確定”。</p><p>　　（圖2-18 分型管理器） （圖2-19 分型線）</p><p>　　依次單擊創(chuàng)建/編輯分型面→創(chuàng)建分型面→拉伸→拉伸方向→確定，

60、創(chuàng)建分型面。 如圖2-20a </p><p>　　（圖2-20a 創(chuàng)建分型面對話框） （圖2-20b 分型面） </p><p>　　單擊編輯分型面，選取四角上的其中一條線段，點擊編輯主要邊，選取與改線段相鄰的其他兩條分型邊，單擊確定。以此類推編輯其他三個角上的分型面，完成分型面，如圖2-20b.</p><p>

61、　　單擊設計區(qū)域按鈕，點擊確定，在“區(qū)域”一欄中將所有分型面以上的面指派為型腔區(qū)域，分型面以下的面指派為型芯區(qū)域，單擊應用。如圖2-21.</p><p>　?。▓D2-21 指派區(qū)域）</p><p>　　單擊抽取區(qū)域和分型線按鈕，點擊Cavity region，勾選創(chuàng)建區(qū)域，點擊應用以創(chuàng)建型腔。點擊core region，勾選創(chuàng)建區(qū)域，點擊確定以創(chuàng)建型芯，如圖2-22。</p>

62、;<p>　　（圖2-22 定義區(qū)域對話框） （圖2-23 創(chuàng)建型芯和型腔）</p><p>　　單擊“創(chuàng)建型芯和型腔”按鈕，點擊All Regions，單擊確定。在查看分型結果對話框中單擊確定。分型結果如圖2-23.</p><p>　　單擊菜單中的編輯→移動對象按鈕，選擇對象為型腔，制定矢量為+Z方向，制定距離為200mm，單擊確定。同理將

63、型芯向下移動200mm。至此，公母模的設計就此完成,如圖2-24。</p><p>　?。▓D2-24 移動對象對話框）</p><p>　　玩具汽車主要零件的制造工藝設計</p><p>　　3.1、型芯的數控加工工藝設計</p><p>　　工藝就是制造產品的方法。在生產過程中，凡是改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性質等，使其成為成品或

64、半成品的過程稱為工藝過程。</p><p><b>　　零件圖工藝分析</b></p><p>　　為了提高數控機床的使用壽命，保持數控銑床的精度、降低零件的加工成本，把零件的基準面，定位面在普通機床上加工。其它部位在數控銑床上加工。 根據基面先行的原則，先在普通機床上按順序洗出出毛坯的A、B、C、D、E面。本工序是在銑床上加工出曲面外形部分。一些部分銑刀難以滿足加工

65、要求，需要在電火花成型加工機床上加工，如孔的圓錐部分，和尖角部分，如圖3-1和3-2所示。</p><p>　　（圖3-1） （圖3-2）</p><p>　?。?）、毛坯分析、該零件圖如圖3-3所示。</p><p>　　毛坯選擇時應考慮的因素：</p><p>　　1、零件

66、的材料及機械性能；</p><p>　　2、零件的結構形狀與外形尺寸；</p><p><b>　　3、生產綱領；</b></p><p><b>　　4、生產條件；</b></p><p>　　5、充分考慮利用新技術。</p><p>　?。▓D3-3 型芯模型圖）

67、 </p><p>　　結合改零件的設計和運用領域等方面，零件材料、性能以及現有的設備要求選擇材料為45鋼。根據產品的尺寸為235×125×56選擇尺寸為245×135×65的毛坯，毛坯如圖3-4所示</p><p>　　、定位基準的選擇 選擇定位基準時應符合兩點要求；</p>

68、;<p>　　各加工表面應有足夠大的加工余量，非加工表面的尺寸、位置符合設計要求； （圖3-4 毛坯） </p><p>　　定位基面應有足夠大的接觸面積和分布面積，以保證能承受大的切削力，保證定位可靠。</p><p>　　精基準的選擇：考慮到基準統(tǒng)一原則，采用型芯的底面為精基準。</p><p&

69、gt;　　粗基準的選擇：考慮到合理分配各加工面的加工余量，加工面與不加工面之間的相互位置關系，選擇毛坯的A面為粗基準。</p><p><b>　　加工工藝路線的擬定</b></p><p><b>　　考慮到以下因素：</b></p><p>　　型芯對應的零件表面是內表面，表面粗糙度要求低，Ra值定為6.3µ

70、m，經濟精度級定位8級。加工方法為粗銑-半精銑；</p><p>　　型芯與型腔配合面Ra值定為3.2，經濟精度級定位7級，加工方法為粗銑-半精銑-精銑；</p><p>　　加工順序的確定：由于該產品是玩具汽車外殼的模具，硬度要求不高，不需淬火，成型零件尺寸精度要求不是很高，所以加工過程的工序安排如下：下料—鍛造—正火—粗加工—半精加工—調質—精加工—修整拋光—鍍硬鉻—裝配。（5）設備及

71、工藝裝備的選擇</p><p><b>　　1、機床的選擇</b></p><p>　　機床的選擇主要依據以下幾個方面：</p><p>　　、加工內容。車床主要用來加工零件的回轉表面，如圓柱面、圓錐面、球面、螺紋，以及一些復雜的回轉面，如雙曲面等。</p><p>　　普通任意兩坐標聯動的數控銑床只能用來加工平面曲線的

72、輪廓。對于有特殊要求的數控銑床可以加進一個回轉的A坐標或C坐標來加工立體曲面零件。數控銑床比普通銑床加工精度高，精度穩(wěn)定性好，適應性強，操作勞動強度低，適應于板類、盤類、殼具類、磨具類等復雜形狀的零件。</p><p>　　加工中心是之中功能較全的機床，集銑、鉆、鉸、鏜、攻螺紋于一身，自身帶有刀庫，可實現自動換刀。</p><p>　　、機床的精度與工件精度相適應。在滿足精度要求的前提下，

73、盡量選擇低精度機床。這樣保證了機床合理使用。</p><p>　　、選擇的機床應與現有的加工條件相適應，如設備負荷的平衡狀況等。</p><p>　　結合該產品選擇立式加工中心。該零件表面由多個復雜曲面構成，需2.5軸以上多坐標聯動，選擇3坐標聯動。參考資料[6]P385表9-4確定型號為JCS-018，其主要參數如下：</p><p>　　X軸行程 900mm&l

74、t;/p><p>　　Y軸行程 375mm</p><p>　　Z軸行程 470mm</p><p>　　主軸轉速 22.5~2250r/min</p><p><b>　　刀庫容量 16把</b></p><p><b>　　夾具的選擇</b></p>&

75、lt;p>　　在確定裝夾方案時，值需根據已選定的加工表面和定位基準確定工件的定位夾緊方式并選擇適合的夾具在選擇夾具時，能選擇通用夾具的盡量選通用夾具，這樣在經濟上可減少開支。數控機床上使用的夾具應滿足安裝調整方便、剛性好、精度高、耐用度好等要求。所以我根據零件的形狀和以下幾點選擇平口鉗。：</p><p>　?、佟A緊力要大小適當，要保證不能因為夾持過松使產品在加工中產生松動，也不能過緊使工件產生夾緊變形和

76、表面損傷；</p><p>　?、?、夾緊機構不得影響進給，加工部位要敞開；</p><p>　?、邸⒀b卸方便輔助時間盡量短；</p><p>　　④、對小型零件或工序時間不長的零件，可以考慮在工作臺上同事安裝幾個零件，以提高加工效率；</p><p>　?、?、夾具結構應力求簡單；</p><p>　?、摺A具應便于與機

77、床工作臺及公件定位表面間的定位元件連接。</p><p><b>　　刀具的選擇</b></p><p>　　銑刀材料的選擇考慮到經濟性，互換性，選用硬質合金刀片。硬質合金的特點：</p><p>　　硬質合金中高熔點、高硬度碳化物含量高，因此硬質合金常溫硬度很高，熱熔性好，熱硬性可達到800～1000℃以上，切削速度比高速鋼提高4～7倍。&

78、lt;/p><p>　　硬質合金缺點是脆性大，抗彎強度和抗沖擊韌性不強。</p><p>　?。?）銑刀主要參數的選擇，粗加工時選擇韌性好的刀片，需切除大量余量，要求半徑較大。為了提高加工效率選擇ø20的立銑刀，粗加工時齒數較少，這里選擇齒數為2。</p><p>　　半精加工曲面時，選擇ø16的球頭銑刀。半精加工平面時，選擇ø16的平頭立

79、銑刀。齒數為2。</p><p>　　考慮到小圓角等表面加工，選擇ø4整體結構的球頭銑刀加工難加工部分。</p><p>　　精加工加工平面時選用ø16整體結構的平頭立銑刀，精加工是齒數較大，這里選3。</p><p><b>　　加工尺寸的確定</b></p><p>　?。?）、加工余量是指加工過

80、程中所切去的金屬層厚度。在某加工表面切除金屬層總厚度，稱為該加工表面的總余量。一般情況，總余量并不是一次性去除，而是在各個工序中分次去除。因此每道工序所切除的金屬層厚度稱為該工序的工序余量。確定加工余量的方法有三種：</p><p><b>　　查表修正法</b></p><p><b>　　經驗估計法</b></p><p&

81、gt;<b>　　分析計算法</b></p><p>　　本零件總余量確定如下：</p><p>　　精銑加工總余量為0.5mm；</p><p>　　半精銑加工總余量為1.5mm；</p><p>　　粗加工余量為毛坯尺寸-精加工余量-半精加工余量。</p><p>　　、工序尺寸及偏差確定&l

82、t;/p><p>　　該零件平面部分定位基準、工序基準、測量基準重合，工序尺寸及其公差直接由各工序的加工余量和所能達到的精度確定。計算方法是由最后一道工序開始向前推算。曲面部分尺寸不能由一般測量方法得出，因此在這里不分析。</p><p>　　各道工序的基本余量為：</p><p>　　精銑加工余量Z=0.5mm；</p><p>　　半精銑加工

83、余量Z=1.5mm；</p><p>　　粗加工余量Z=6mm。</p><p>　　查參考資料[七]P156表8-2 輪廓算術平均偏差Ra值。各尺寸公差分別為：</p><p>　　粗銑達到表面粗糙度值Ra=12.5 公差T=0.1mm</p><p>　　半精銑達到表面粗糙度值Ra=6.3 公差T=0.05mm</p>

84、<p>　　精銑達到表面粗糙度值Ra=3.2 公差T=0.025mm</p><p>　　各工序的基本尺寸計算如下：</p><p><b>　　精銑D=20mm</b></p><p>　　半精銑D=20+0.5=20.5mm</p><p>　　粗銑D=20.5+1.5=22mm</p>&

85、lt;p>　　按工藝要求分布公差，最終得到各工序尺寸及偏差為：</p><p>　　毛坯22土0.05；</p><p>　　半精銑20.5土0.025；</p><p>　　精銑20土0.0125。</p><p>　　三、確定走刀路線和工步順序</p><p>　　走刀路線就是刀具在整個加工工序中的運動軌跡，

86、它不但包括了工步的內容，也反映出工步順序。走刀路線是編寫程序的依據之一，確定走刀路線時應注意以下幾點： 1、尋求最短加工路線；2、最終輪廓一次走刀完成。為保證工件輪廓表面加工后的粗糙度要求，最終輪廓應安排在最后一次走刀中連續(xù)加工出來。 </p><p>　　如圖a是用行切方式加工內腔的走刀路線，這種走刀能切除內腔中的全部余量，不留死角，不傷輪廓,而且加工路徑較短，效率較高。但行切法將在兩次走刀

87、的起點和終點間留下殘留高度，而達不到要求的表面粗糙度。圖c沿圓周路徑走刀，也是一種較好的走刀路線方式。這種方式加工出來的表面精度較高，但走到路徑最長。所以我們采用b圖的走刀路線，綜合a、和b的優(yōu)勢先，用行切法，最后沿周向環(huán)切一刀，光整輪廓表面，能獲得較好的效果。</p><p>　　3、選擇切入切出方向  </p><p>　　考慮刀具的進、退刀（切入、切出）路線時，刀

88、具的切出或切入點應在沿零件輪廓的切線上，以保證工件輪廓光滑；應避免在工件輪廓面上垂直上、下刀而劃傷工件表面；盡量減少在輪廓加工切削過程中的暫停（切削力突然變化造成彈性變形），以免留下刀痕，如右圖。                   </p&g

89、t;<p>　　4、選擇使工件在加工后變形小的路線   （切入切出方向） </p><p>　　對橫截面積小的細長零件或薄板零件應采用分幾次走刀加工到最后尺寸或對稱去除余量法安排走刀路線。安排工步時，應先安排對工件剛性破壞較小的工步。</p><p>　　該零件粗銑時覆蓋整個零件表面。半精銑時先加工

90、曲面和汽車四周，然后換刀加工型芯的平面部分。精銑時先加工曲面和汽車四周，然后換刀加工型芯的平面部分。</p><p><b>　　四、切削用量的選擇</b></p><p><b>　　1、背吃刀量</b></p><p>　　背吃刀量根據加工余量來選擇</p><p>　　粗銑預留2mm的余量，背

91、吃刀量6mm；</p><p>　　半精銑留0.5mm余量，背吃刀量為1.5mm，一次加工；</p><p>　　精銑留背吃刀量為0.5mm，一次加工。</p><p>　　2、主軸轉速與進給速度v的選擇</p><p>　　確定主軸轉速時，先確定切削速度。查參考資料[4]P50表4.4由零件加工工序確定其洛氏硬度HRC值為27，查參考資料[

92、4]附表A.1轉換為布氏硬度值為263，查參考資料[5]P182表2.4—3根據布氏硬度值和含碳量為0.45確定切削速度如下：</p><p>　　粗銑時VC=15m/min 半精銑VC=25m/min 精銑VC=35m/min，=根據公式</p><p>　　VC=πdn/1000算得主軸轉速n粗=250r/min n半=950r/min n精球=28

93、00r/min</p><p>　　N精立=1850r/min</p><p>　　計算進給速度時，先確定進給量。</p><p>　　根據參考資料[1],通常精銑時進給量為f=0.15；半精加工時進給量為f=0.25；粗銑時進給量為f=0.4。</p><p>　　根據公式Vf=nzf算得Vf粗=400mm/min Vf半=700mm/m

94、in Vf精球=1260mm/min Vf精立=830mm/min</p><p>　　加工工藝卡片擬定 見表3-1</p><p>　?。ū?-1） 型芯零件加工工藝卡片</p><p>　　3.2、型腔的數控加工工藝設計</p><p>　?。?）毛坯的選擇。型腔零件圖如下，根據產品的尺寸為235×125×50

95、選擇尺寸為245×135×58的毛坯。</p><p>　　（2）基準的選擇 精基準的選擇：考慮到基準統(tǒng)一原則，采用型芯的底面為精基準。 （型腔模型圖）</p><p>　　粗基準的選擇：考慮到合理分配各加工面的加工余量；加工面與不加工面之間的相互位置關系，選擇毛坯的底面為粗基準。</p&

96、gt;<p>　?。?）加工工藝路線的擬定</p><p><b>　　考慮到以下因素：</b></p><p>　　型芯對應的零件表面是內表面，表面粗糙度要求低，Ra值定為6.3µm，經濟精度級定位8級。加工方法為粗銑-半精銑；</p><p>　　型芯與型腔配合面Ra值定為1.6，經濟精度級定位7級，加工方法為粗銑-

97、半精銑-精銑；</p><p>　?。?）設備及工藝裝備的選擇</p><p><b>　　1、機床的選擇</b></p><p>　　該產品選擇立式加工中心。該零件表面由多個復雜曲面構成，需2.5軸以上多坐標聯動，選擇3坐標聯動。參考資料[6]P385表9-4確定型號為JCS-018，其主要參數如下：</p><p>

98、　　X軸行程 900mm</p><p>　　Y軸行程 375mm</p><p>　　Z軸行程 470mm</p><p>　　主軸轉速 22.5~2250r/min</p><p><b>　　刀庫容量 16把</b></p><p><b>　　2、夾具的選擇</b&

99、gt;</p><p>　　在確定裝夾方案時，值需根據已選定的加工表面和定位基準確定工件的定位夾緊方式并選擇適合的夾具在選擇夾具時，能選擇通用夾具的盡量選通用夾具，這樣在經濟上可減少開支。數控機床上使用的夾具應滿足安裝調整方便、剛性好、精度高、耐用度好等要求。所以我根據零件的形狀和以下幾點選擇平口鉗。</p><p><b>　　3、刀具的選擇</b></p&g

100、t;<p>　　粗加工時選擇韌性好的刀片，需切除大量余量，要求半徑較大。為了提高加工效率選擇ø20的立銑刀，齒數為2。</p><p>　　半精加工曲面時，選擇ø16的球頭銑刀。半精加工平面時，選擇ø16的平頭立銑刀。齒數為2。</p><p>　　考慮到小圓角等表面加工，選擇ø4整體結構的球頭銑刀加工難加工部分。精加工加工平面時選用&

101、#248;16整體結構的平頭立銑刀，齒數為3。</p><p><b>　　加工尺寸的確定</b></p><p>　　本零件總余量確定如下：</p><p>　　精銑加工總余量為0.5mm；</p><p>　　半精銑加工總余量為1.5mm；</p><p>　　粗加工余量為毛坯尺寸-精加工余量

102、-半精加工余量。</p><p><b>　　四、切削用量的選擇</b></p><p><b>　　1、背吃刀量</b></p><p>　　粗銑預留2mm的余量，背吃刀量6mm；</p><p>　　半精銑留0.5mm余量，背吃刀量為1.5mm，一次加工；</p><p>

103、;　　精銑留背吃刀量為0.5mm，一次加工。</p><p>　　2、主軸轉速與進給速度v的選擇</p><p>　　確定主軸轉速時，先確定切削速度。查參考資料[4]P50表4.4由零件加工工序確定其洛氏硬度HRC值為27，查參考資料[4]附表A.1轉換為布氏硬度值為263，查參考資料[5]P182表2.4—3根據布氏硬度值和含碳量為0.45確定切削速度如下：</p><

104、;p>　　粗銑時VC=15m/min 半精銑VC=25m/min 精銑VC=35m/min，=根據公式</p><p>　　VC=πdn/1000算得主軸轉速n粗=250r/min n半=950r/min n精球=2800r/min</p><p>　　N精立=1850r/min</p><p>　　計算進給速度時，先確定進

105、給量。</p><p>　　進給量f精=0.15 f半精=0.25 f精=0.4</p><p>　　根據公式Vf=nzf算得Vf粗=400mm/min Vf半=700mm/min Vf精球=1260mm/min Vf精立=830mm/min</p><p>　　3.3、主要零件的公母模零件的電極設計 </p><p>

106、;　　自放電加工在工業(yè)生產中應用以來，首先獲得大量使用的就是模具制造行業(yè)。近來，隨著模具要求的提高，模具材料愈來愈多地使用超硬合金，放電加工得到了更為廣泛的應用。其中，放電加工又分為成型加工及線切割放電加工，兩者原理完全一樣。不同的是前者刀具是與零件形狀吻合的電極，后者刀具是電極絲。本零件用到的是電火花成型加工。</p><p>　　放電加工是基于電火花腐蝕原理而工作的。如圖所示，電源提供的電流通過R給電容C充電

107、。隨著</p><p><b>　?。ǚ烹娂庸ぴ韴D）</b></p><p>　　由充電的進行,電容上的電壓逐漸升高至一固定的電壓，我們稱該電壓其為空載電壓。同時，伺服馬達驅動著電極逐漸接近工件，電極與工件的電壓將在二極面”相對最靠近點”使電介液電離擊穿而形成火花放電，并在火花通道上瞬時產生大量熱能，使金屬局部熔化，甚至氣化蒸發(fā)，而將工件蝕除下來。在放電后，隨著電容

108、C上的電壓的降低，電介質的絕緣性又會恢復，從而阻斷電流。</p><p>　　放電加工的工藝特點﹕ </p><p>　　放電加工時，工件材料的去除不是靠刀具的機械刀，加工時無機械切削力的作用，因此就沒有因為切削力而產生的一系列設備﹑工藝問題。也不會產生由于切削刀而引起的彈性變形。有利于加工薄壁結構﹑蜂窩結構﹑小孔﹑窄槽和微細的型孔和型腔。 </p><p>

109、;　　放電加工的電流密度很高，產生的高溫足以熔化和氣化任何導電材料。即使象硬質合金﹑熱處理后的鋼材及合金等都能加工。 </p><p>　　雖然放電加工具有很多優(yōu)點，但也有它的缺點﹕ </p><p>　　1.加工需要電極，電極的加工占整個加工過程不小的比例；</p><p>　　2.加工表面有變質層，對后加工及使用均有不利的影響； </

110、p><p><b>　　加工效率偏低；</b></p><p>　　4.加工精度相對較低； </p><p>　　5.加工工件必須是導電材料。</p><p>　　在設計加工前首先要分析零件需要用到放點加工的部位。</p><p>　　對于型芯有以下部位：</p><p&

111、gt;　　1、形成圓孔的部位。內外圓壁距離1mm，深19mm，普通銑刀直徑無法達到要求，因此需要放電加工。</p><p>　　創(chuàng)建電極首先分析，兩個孔對稱分布，因此可以做好一個電極，再鏡像。點擊開始→所有應用模塊→電極設計。</p><p>　?、?、設計刀具部分。點擊創(chuàng)建方塊命令，進入到創(chuàng)建方塊對話框，“類型”一欄選擇方塊要包容的面。在此選擇空的內外面和底面。將默認間隙設為5mm，點擊確

112、定。編輯方塊，將底面間隙設為0mm。然后電極與零件求差，目標體選擇方塊，工具體選擇零件，設置一欄勾選保持工具，點擊確定。再將多余的部分裁掉。</p><p>　?、?、在電極伸出面做方塊。類型一欄選擇電極伸出面，將默認間隙設為5mm，點擊確定。編輯方塊，將底面間隙設為0mm。然后與刀具求和。</p><p><b>　?、?、鏡像電極</b></p><

113、;p>　?、?、合并電極，求和。并在電極頭一處棱角打上斜角，以便于加工時判斷方位。</p><p><b>　　作出電極圖如下</b></p><p><b>　?。姌O圖）</b></p><p>　　其他部位電極的做法均參照該做法。</p><p>　　（凹角部位）

114、（直角部位）</p><p>　　對于型腔有以下部位：</p><p>　　第四章 主要零件的銑加工仿真</p><p>　　4.1 仿真加工的目的和分類</p><p>　　通過建立各種模型對數控加工過程進行仿真,期望達到以下目標： </p><p>　　1、檢驗數控加工程序的幾何正確性：通過數控加工仿真

115、可用幾何圖形、圖像或動畫的，方式顯示加工過程,從而檢驗零件的最終幾何形狀是否符合要求,加工過程中是否存在漏切過切現象，刀具運動過程中是否會與夾具或機床產生碰撞,從而確保能加工出符合設計的零件,并避免刀具、夾具和機床的不必要損壞。 </p><p>　　2、檢驗數控加工參數的合理性：數控加工參數,如切削深度、切削速度和進給量的選擇直接影響最終零件的表面質量和精度,并對刀具壽命和機床變形等有直接影響,通過仿