連接件（347-2270）零件的鑄造熔模模具設(shè)計(jì)CADCAM含proe三維及4張CAD圖,連接,零件,鑄造,鍛造,模具設(shè)計(jì),cadcam,proe,三維,cad I 摘 要 熔模精密鑄造是一種少切削或無(wú)切削的先進(jìn)鑄造工藝，鑄造零件與零件最后 形狀十分接近，可不經(jīng)加工直接使用或經(jīng)很少加工后使用。 本文主要介紹熔模精密鑄造的基本情況和基于 CAD/CAM 技術(shù)的連接件零件 （347-2270） 熔模模具的設(shè)計(jì)及加工方案。 本文首先詳細(xì)闡述了模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)和設(shè)計(jì)規(guī)則，并對(duì)連接件零件（3 47-2270）熔模模具進(jìn)行分析，確定設(shè)計(jì)方案；然后，本文介紹了基于 Pro/Engineer 軟件的連接件零件 （347-2270）熔模模具的設(shè)計(jì)，包括依據(jù)毛坯圖建 立零件實(shí)體，依據(jù)零件實(shí)體進(jìn)行模具設(shè)計(jì)；再次，本文給出了上模加工工藝規(guī)程， 包括所選擇的毛坯材料、所用的加工機(jī)床，加工刀具及切削用量；最后，本文敘 述了利用 Pro/Engineer 軟件進(jìn)行模擬數(shù)控加工、生成數(shù)控加工代碼。 關(guān)鍵詞：熔模模具；分型面；模具 CAD/CAM II Abstract Casting is a little cutting or no cutting of advanced casting process, casting parts and components are very close to final shape, may, without processing or direct use very little processing before use. This paper describes the basic Casting conditions and based on CAD / CAM technology connector parts (347-2270) fused model mold design and processing program. This paper elaborated on the basis of knowledge of mold design and design rules, and connector parts (347-2270) fusion analysis of mold, determine the design; then, this paper based on Pro / Engineer software connector parts ( 347-2270) fused model mold design, including the establishment of parts based on rough map entities, according to parts mold design entities; again, this paper presents the model of order processing, including the choice of blank material, the use of machine tools, processing tool and cutting parameters; Finally, the paper describes the use of Pro / Engineer software, CNC machining simulation, generate NC code. Keywords: Die; melting model; parting surface; die CAD / CAM III 目錄 第 1 章 緒論 ----------------------------------------------------------------------------------1 1.1 熔模精密鑄造概述 ------------------------------------------------------------------1 1.2 熔模鑄造的特點(diǎn) ---------------------------------------------------------------------2 1.3 設(shè)計(jì)任務(wù)內(nèi)容 ------------------------------------------------------------------------2 1.4 PRO/ENGINEER 軟件功能簡(jiǎn)介 ------------------------------------------------------3 第 2 章 模具設(shè)計(jì)總體流程制定 ----------------------------------------------------------4 第 3 章 基于 PRO/E 軟件建立零件三維實(shí)體 -----------------------------------------6 3.1 零件三維實(shí)體設(shè)計(jì) ------------------------------------------------------------------6 3.2 建立零件三維實(shí)體關(guān)鍵步驟 ------------------------------------------------------7 3.3 零件造型經(jīng)驗(yàn)匯總 -----------------------------------------------------------------10 3.4 模具參考零件創(chuàng)建 -----------------------------------------------------------------11 第 4 章 零件的模具設(shè)計(jì) -----------------------------------------------------------------13 4.1 模具設(shè)計(jì)的總體分析 --------------------------------------------------------------13 4.1.1 分型面的設(shè)計(jì)原則 -----------------------------------------------------------13 4.1.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 --------------------------------------------------------14 4.2 P RO/ENGINEER WILDFIRE5.0 軟件模具設(shè)計(jì) ------------------------------------14 4.2.1 模具毛坯的創(chuàng)建 ---------------------------------------------------------------14 4.2.2 模具收縮率的設(shè)置 ------------------------------------------------------------15 4.2.3 模具分型面創(chuàng)建 ---------------------------------------------------------------15 4.2.4 分割模具體積塊 ---------------------------------------------------------------17 4.2.5 生成模具元件 ------------------------------------------------------------------17 4.2.6 應(yīng)用 Pro/e 軟件進(jìn)行開(kāi)模仿真 ---------------------------------------------18 4.3 模具的定位和鎖緊設(shè)計(jì) -----------------------------------------------------------19 4.4 外形模具的開(kāi)模仿真動(dòng)畫 --------------------------------------------------------20 4.5 尿素型芯模具的設(shè)計(jì) --------------------------------------------------------------21 第 5 章 模具上模零件設(shè)計(jì)及加工工藝規(guī)程的制定 --------------------------------22 5.1 模具上模零件圖繪制 --------------------------------------------------------------22 5.2 模具上模零件加工工藝規(guī)程 -----------------------------------------------------23 5.2.1 工藝規(guī)程總體方案的制定 ---------------------------------------------------23 5.2.2 模具上模零件加工工藝分析 ------------------------------------------------23 IV 5.3 模具上模零件加工工藝規(guī)程制定 -----------------------------------------------23 第 6 章 模具上模零件的加工仿真 -----------------------------------------------------26 6.1 加工技術(shù)概述 -----------------------------------------------------------------------26 6.2 應(yīng)用 PRO/E 軟件進(jìn)行數(shù)控加工仿真 --------------------------------------------26 第 7 章 結(jié)論 --------------------------------------------------------------------------------29 參考文獻(xiàn) -------------------------------------------------------------------------------------30 致謝 -------------------------------------------------------------------------------------------32 附錄 1----------------------------------------------------------------------------------------33 1 第 1 章 緒論 1.1 熔模精密鑄造概述 熔模精鑄即熔模精密鑄造的簡(jiǎn)稱 1。精密鑄造法是指使用非金屬鑄模，制品 尺寸精度高于普通砂模鑄件之鑄造法的總稱，包括脫蠟法(Lost Wax Casting 或 Investment Casting)，石膏模法(Plaster Mold Casting)和陶瓷模(Ceramic Mold Casting)法三大類。脫蠟精密鑄件廣泛應(yīng)用于噴射引擎、燃?xì)鉁u輪、蒸汽渦輪、飛 機(jī)零件、內(nèi)燃機(jī)、車輛、食品機(jī)械、印刷機(jī)械、制紙機(jī)械、壓縮機(jī)、閥件、幫浦、 計(jì)測(cè)儀、縫紉機(jī)、武器、事務(wù)機(jī)器、及其它機(jī)器零件 2。 當(dāng)今，模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的 重要標(biāo)志 3。我國(guó)將模具工業(yè)視為整個(gè)制造業(yè)的“加速器” 4。針對(duì) “交貨期短”、 “精度高”、“質(zhì)量好”、“ 價(jià)格低” 等要求。模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該與這些要求相適應(yīng)。 模具 CAD/CAM/CAE 技術(shù)，是模具技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要里程碑 5。模具 CAD/CAE/CAM 集成制造系統(tǒng)的適應(yīng)性強(qiáng)，重復(fù)性好，加工周期短，特別適用于 曲面復(fù)雜、線型多變的芯盒和金屬型及壓鑄模的制造 6 。如今模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期、降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品 質(zhì)量已成為模具界的共識(shí) 7。目前，利用 CAE 精鑄技術(shù)，已完成多種航天、航空、 兵器等關(guān)鍵部件的試制，取得滿意的效果 8。模具制造有很好的發(fā)展，隨著一些 先進(jìn)技術(shù)在模具領(lǐng)域的應(yīng)用，模具的開(kāi)發(fā)過(guò)程發(fā)生了根本變化，尤其是技術(shù)進(jìn)步 促進(jìn)了模具生產(chǎn)管理的進(jìn)步，使得規(guī)?；＞呱a(chǎn)成為可能 9 。我國(guó)模具工業(yè)從 起步到飛躍發(fā)展，歷經(jīng)了半個(gè)世紀(jì)，近幾年來(lái)，我國(guó)模具技術(shù)有了很大發(fā)展，模 具水平有了較大提高 10。 汽車工業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)五大支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車工業(yè)重點(diǎn)是發(fā)展零部件， 經(jīng)濟(jì)型轎車和重型汽車，汽車模具作為發(fā)展重點(diǎn)，已在汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策中得到 了明確 13。鑄造 熔模鑄件尺寸精度較高，一般可達(dá) CT46。熔模鑄件的表面光 潔度比一般鑄造件的高，一般可達(dá) Ra.1.63.2m。采用熔模鑄造方法可大量節(jié)省 機(jī)床設(shè)備和加工工時(shí)，大幅度節(jié)約金屬原材料。 熔模鑄造方法還可以鑄造各種 合金的復(fù)雜的鑄件。用熔模鑄造工藝生產(chǎn)不僅可以做到批量生產(chǎn)，保證了鑄件的 2 一致性，而且避免了機(jī)械加工后殘留刀紋的應(yīng)力集中 14。在模具生產(chǎn)中，模具制 造的生產(chǎn)成本粗略可分為切削 65%，工件材料 20%，熱處理 5%，裝配/ 調(diào)整 10%。這也非常清楚地表明了良好的金屬切削性能和優(yōu)良的總體切削解決方案對(duì) 模具的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的重要性 15。 1.2 熔模鑄造的特點(diǎn) 熔 模 鑄 件 尺 寸 精 度 較 高 ， 一 般 可 達(dá) CT4-6（ 砂 型 鑄 造 為 CT10 13， 壓 鑄 為 CT5 7） ,當(dāng) 然 由 于 熔 模 鑄 造 的 工 藝 過(guò) 程 復(fù) 雜 ， 影 響 鑄 件 尺 寸 精 度 的 因 素 較 多 ， 例 如 模 料 的 收 縮 、 熔 模 的 變 形 、 型 殼 在 加 熱 和 冷 卻 過(guò) 程 中 的 線 量 變 化 、 合 金 的 收 縮 率 以 及 在 凝 固 過(guò) 程 中 鑄 件 的 變 形 等 ， 所 以 普 通 熔 模 鑄 件 的 尺 寸 精 度 雖 然 較 高 ， 但 其 一 致 性 仍 需 提 高 （ 采 用 中 、 高 溫 蠟 料 的 鑄 件 尺 寸 一 致 性 要 提 高 很 多 ） 。 壓 制 熔 模 時(shí) ， 采 用 型 腔 表 面 光 潔 度 高 的 壓 型 ， 因 此 ， 熔 模 的 表 面 光 潔 度 也 比 較 高 。 此 外 ， 型 殼 由 耐 高 溫 的 特 殊 粘 結(jié) 劑 和 耐 火 材 料 配 制 成 的 耐 火 涂 料 涂 掛 在 熔 模 上 而 制 成 ， 與 熔 融 金 屬 直 接 接 觸 的 型 腔 內(nèi) 表 面 光 潔 度 高 。 所 以 ， 熔 模 鑄 件 的 表 面 光 潔 度 比 一 般 鑄 造 件 的 高 ， 一 般 可 達(dá) Ra.1.6 3.2 m。 熔 模 鑄 造 最 大 的 優(yōu) 點(diǎn) 就 是 由 于 熔 模 鑄 件 有 著 很 高 的 尺 寸 精 度 和 表 面 光 潔 度 ， 所 以 可 減 少 機(jī) 械 加 工 工 作 ， 只 是 在 零 件 上 要 求 較 高 的 部 位 留 少 許 加 工 余 量 即 可 ， 甚 至 某 些 鑄 件 只 留 打 磨 、 拋 光 余 量 ， 不 必 機(jī) 械 加 工 即 可 使 用 。 由 此 可 見(jiàn) ， 采 用 熔 模 鑄 造 方 法 可 大 量 節(jié) 省 機(jī) 床 設(shè) 備 和 加 工 工 時(shí) ， 大 幅 度 節(jié) 約 金 屬 原 材 料 。 熔 模 鑄 造 方 法 的 另 一 優(yōu) 點(diǎn) 是 ， 它 可 以 鑄 造 各 種 合 金 的 復(fù) 雜 的 鑄 件 ， 特 別 可 以 鑄 造 高 溫 合 金 鑄 件 。 如 噴 氣 式 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 的 葉 片 ， 其 流 線 型 外 廓 與 冷 卻 用 內(nèi) 腔 ， 用 機(jī) 械 加 工 工 藝 幾 乎 無(wú) 法 形 成 。 用 熔 模 鑄 造 工 藝 生 產(chǎn) 不 僅 可 以 做 到 批 量 生 產(chǎn) ， 保 證 了 鑄 件 的 一 致 性 ， 而 且 避 免 了 機(jī) 械 加 工 后 殘 留 刀 紋 的 應(yīng) 力 集 中 。 1.3 設(shè)計(jì)任務(wù)內(nèi)容 本論文就是針對(duì)復(fù)雜型腔件的模具設(shè)計(jì)進(jìn)行的。課題基于 Pro/Engineer 軟件 作為設(shè)計(jì)和加工平臺(tái)，對(duì)連接件零件（347-2270）熔模模具的 CAD/CAM、制造 (CAD /CAM)進(jìn)行一體化的設(shè)計(jì)研究。課題達(dá)到的設(shè)計(jì)任務(wù)內(nèi)容如下： 1. 依據(jù)模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)和設(shè)計(jì)規(guī)則，運(yùn)用 Pro/E 軟件完成連接件零件 3 （347-2270）的三維實(shí)體造型及模具設(shè)計(jì)（其中包括水溶性型芯模具設(shè)計(jì)） ，并運(yùn) 用 CAXA 軟件繪制二維裝配圖。 2. 應(yīng)用 Pro/E 軟件的動(dòng)畫模塊進(jìn)行模具開(kāi)模過(guò)程的動(dòng)態(tài)仿真，制作模具開(kāi)模 動(dòng)畫。 3. 應(yīng)用 CAXA 軟件繪制模具上模的零件圖。 4. 根據(jù)模具上模零件圖設(shè)計(jì)模具上模的加工工藝規(guī)程。 5. 利用 pro/e 軟件在計(jì)算機(jī)上完成模具的模擬數(shù)控加工，生成模具零件的數(shù) 控加工代碼。 6. 在 pro/e 環(huán)境下進(jìn)行模具加工過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真，如軌跡不合理則修改加工程 序，生成加工過(guò)程仿真動(dòng)畫。 1.4 Pro/Engineer 軟件功能簡(jiǎn)介 Pro/ Engineer 軟件作為當(dāng)今國(guó)內(nèi)外 CAD/CAE/CAM 軟件系統(tǒng)應(yīng)用最廣泛的軟 件之一，它集成了零件設(shè)計(jì)、產(chǎn)品裝配、模具開(kāi)發(fā)、NC 加工、鈑金件設(shè)計(jì)、逆 向工程、自動(dòng)測(cè)量、機(jī)構(gòu)模擬、應(yīng)力分析、產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)管理等功能于一體，在機(jī) 械、模具、工業(yè)設(shè)計(jì)、汽車、航天、家電、玩具等行業(yè)都得到廣泛應(yīng)用。 Pro/E 是集 CAD/CAE/CAM 于一體的優(yōu)秀軟件。它是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司，簡(jiǎn) 稱 PTC 公司的產(chǎn)品。該公司 1985 年成立于波士頓，現(xiàn)已發(fā)展為全球 CAD CAE/CAM/PDM 領(lǐng)域最具代表性的著名軟件公司，其軟件產(chǎn)品的總體設(shè)計(jì) 思想體現(xiàn)了 MDA(Mechanical Design Automation)軟件的新發(fā)展，所采用的新技術(shù) 比其他 MDA 軟件具有優(yōu)越性。 Pro/E 是同步工程觀念的產(chǎn)物，它為現(xiàn)今 CADCAM 的應(yīng)用提供了優(yōu)良的軟 體工作環(huán)境。所謂同步工程，其主要的目的是以有系統(tǒng)的步驟來(lái)整合產(chǎn)品設(shè)計(jì)和 相關(guān)的制造和支持程序，以大幅縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程、降低生產(chǎn)、產(chǎn)品測(cè)試以及 模型產(chǎn)品生產(chǎn)等成本。 4 第 2 章 模具設(shè)計(jì)總體流程制定 根據(jù)從無(wú)錫鷹普公司獲取的零件圖紙及其相關(guān)資料制定總體設(shè)計(jì)方案。 本次設(shè)計(jì)主要使用 Pro/Engineer Wildfire 軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。在 Pro/Engineer Wildfire5.0 軟件的零件設(shè)計(jì)模塊中進(jìn)行零件實(shí)體造型，在模具設(shè)計(jì)模塊中進(jìn)行模 具設(shè)計(jì),生成成型的上下模和滑塊并進(jìn)行開(kāi)模運(yùn)動(dòng)仿真。在 Pro/Engineer Wildfire4.0 軟件的裝配模塊中進(jìn)行模具裝配設(shè)計(jì)。使用 Pro/Engineer Wildfire2.0 軟件進(jìn)行模擬數(shù)控加工，生成數(shù)控代碼，并進(jìn)行模擬數(shù)控加工仿真。總體設(shè)計(jì)流 程如圖 2.1 所示： a) 零件造型：考慮連接件零件（347-2270）結(jié)構(gòu)為復(fù)雜的薄壁型腔件，造型 采用掃描混成及曲面片合并實(shí)體化的造型方法。 b) 模具設(shè)計(jì)（包括水溶性型芯模具設(shè)計(jì)）：根據(jù)相關(guān)的模具設(shè)計(jì)常識(shí)結(jié)合 零件的具體情況，制定合理的分型面及滑塊設(shè)計(jì)，然后考慮相關(guān)定位問(wèn)題，同時(shí) 還要考慮具體流道、排氣孔、冒口、局部加工是否困難等。 c) 模具開(kāi)模仿真：在 Pro/Engineer wildfire5.0 的運(yùn)動(dòng)仿真模塊中對(duì)零件及其 模具進(jìn)行開(kāi)模的運(yùn)動(dòng)仿真模擬。 d) 繪制模具裝配圖：應(yīng)用 CAXA 軟件繪制模具總裝圖和水溶性型芯模具裝 配圖。 e) 繪制模具零件圖：應(yīng)用 CAXA 軟件繪制模具上模零件圖。 f) 制定模具上模零件加工工藝規(guī)程：制定合理的加工工藝，以便高質(zhì)高效 的進(jìn)行加工。 g) 模擬數(shù)控加工：通過(guò)模擬數(shù)控加工檢查可能出現(xiàn)的問(wèn)題，就存在的問(wèn)題 對(duì)加工工藝規(guī)程進(jìn)行修改優(yōu)化。 h) 生成模具零件數(shù)控加工代碼：完成數(shù)控加工代碼的生成。 5 圖 2.1 模具設(shè)計(jì)總體流程圖 6 第 3 章 基于 PRO/E 軟件建立零件三維實(shí)體 3.1 零件三維實(shí)體設(shè)計(jì) 利用 PRO/E 軟件進(jìn)行參考零件實(shí)體構(gòu)建，必須清楚整個(gè)設(shè)計(jì)流程。經(jīng)過(guò)對(duì)連 接件零件(347-2270)模型造型方案以及設(shè)計(jì)方法的分析、對(duì)比和選用，最終確定 最合理的設(shè)計(jì)流程。 圖 3.1 零件結(jié)構(gòu)圖 1) 建模方案分析 連接件零件（347-2270）模型如圖 3.1 所示。零件為管狀，管壁厚較薄，最 薄為 2.5mm，連接件零件的主要是由兩個(gè)不對(duì)稱的空間管組成的，而且管是變截 面的，所以兩管需要用掃描混成的方法建立。兩管之間的倒圓角不能直接用實(shí)體 倒圓角得到，綜上所述兩管應(yīng)該用曲面片掃描混成方法間接得到。經(jīng)過(guò)曲面掃描 混成，修剪，合并，偏移，填充，實(shí)體化得到兩個(gè)空間管。其余的部分用拉伸， 7 拔模，倒圓角建立。該零件的建模難點(diǎn)一是空間管的建立，二是倒圓角的順序。 2) 零件三維實(shí)體 根據(jù)以上擬定的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)體造型設(shè)計(jì)。造型結(jié)果如圖 3.2 所示。 圖 3.2 零件實(shí)體造型結(jié)果 3.2 建立零件三維實(shí)體關(guān)鍵步驟 利用掃描混成來(lái)創(chuàng)建零件的兩個(gè)管，由于兩個(gè)管是復(fù)雜的空間彎曲的形狀， 所以先通過(guò)交截命令得到兩管的軌跡線，再用曲面掃描混成命令通過(guò)以上的軌跡 線生成空間變化的兩個(gè)管。 首先根據(jù)連接件零件（347-2270）圖紙的尺寸，畫出在相應(yīng)的參考面上的兩 個(gè)軌跡線。然后，用交截命令把兩條在不同參考面下的軌跡線合成一條空間軌跡 線。用同樣的方法創(chuàng)建出另一條空間軌跡線。創(chuàng)建空間軌跡線的具體步驟如下： 單擊 草繪工具按鈕 在草繪菜單下選取一個(gè)平面，定義草繪平面 選取一個(gè)參照以定義視圖方向 單擊草繪按鈕 進(jìn)入草繪界面繪制曲線 單擊 完成曲線繪制 曲線如下圖 3.3 所示 圖 3.3 圖 3.4 圖 3.5 8 同上述步驟繪制另一條曲線，曲線如圖 3.4 用交截命令將上述的兩條曲線合成一條空間的軌跡線如圖 3.5 然后以創(chuàng)建的曲線為參照進(jìn)行掃描混合， 具體方法步驟如下： 單擊插入調(diào)出下拉菜單 在插入下拉菜單中單擊 掃描混合，進(jìn)入掃描混合界面，進(jìn)行掃描混合設(shè)定 選取掃描參照曲線（即上面合成的曲線） 單擊截面調(diào)出截面繪制菜單 繪制截面 點(diǎn)擊 按鈕完成第一個(gè)截面繪制 繪制截面面 點(diǎn)擊 按鈕完成第二個(gè)截面繪制 （最終完成如下圖 3.6 所示） 同以上方法創(chuàng)建另一側(cè)空間管，如圖 3.7 所示 用修剪，合并，倒圓角，偏移，旋轉(zhuǎn)，填充，合并和實(shí)體化命令，得到兩個(gè) 空間管的三維實(shí)體，如下圖 3.8 所示 圖 3.6 圖 3.7 圖 3.8 圖 3.9 9 接著用拉伸、旋轉(zhuǎn)和拔模等命令創(chuàng)建零件其他部分，如圖 3.9 所示 用曲面實(shí)體化裁剪命令創(chuàng)建兩個(gè)空間管的內(nèi)部空腔，如圖 3.10 所示 用倒圓角命令創(chuàng)建零件上所有的圓角，特別注意的是在倒圓角的過(guò)程中倒圓 角的順序。所得實(shí)體如圖 3.11 所示 用拉伸、曲面偏移和實(shí)體化命令創(chuàng)建零件上的標(biāo)號(hào)，如圖 3.12 所示 用拉伸和打孔命令將零件上的所有孔都創(chuàng)建出來(lái)，如圖 3.13 所示 用移除命令將不需要鑄造所得的孔特征從零件中剔除，所得實(shí)體如圖 3.14 所 示 圖 3.10 圖 3.11 圖 3.12 圖 3.13 圖 3.14 10 3.3 零件造型經(jīng)驗(yàn)匯總 在連接件零件(347-2270)的三維實(shí)體創(chuàng)建過(guò)程中，有一部分特征采用簡(jiǎn)單的 拉伸旋轉(zhuǎn)命令就可以實(shí)現(xiàn)，但是還有一些特征看起來(lái)用簡(jiǎn)單的命令就可以實(shí)現(xiàn)， 其實(shí)實(shí)際上要用到掃描混成，曲面裁剪，合并，實(shí)體化才能完成。鑒于零件的復(fù) 雜性和自身特點(diǎn)，因此所采用的繪圖方法也是多種多樣的。即使是同一個(gè)零件模 型也有許多不同的思路和解決方法。在零件造型過(guò)程中，我遇到了各種問(wèn)題，針 對(duì)這些問(wèn)題采用了多種解決方法，現(xiàn)歸納總結(jié)如下： 1) 在創(chuàng)建空間管軌跡時(shí)，開(kāi)始用到的是曲線投影的方法，這種方法是能創(chuàng) 建出空間軌跡線，但是此方法操作起來(lái)有些復(fù)雜。最后改用交截命令創(chuàng)建空間軌 跡線。 2) 在創(chuàng)建空間管的過(guò)程中，開(kāi)始我用實(shí)體掃描混成命令創(chuàng)建空間管，由于 兩個(gè)空間管不是絕對(duì)對(duì)稱的，因此不能用鏡像命令得到另一側(cè)的空間管。只能將 兩個(gè)空間管分別創(chuàng)建出來(lái)，但在分別創(chuàng)建時(shí)，又遇到了問(wèn)題。一側(cè)的空間管已經(jīng) 創(chuàng)建出來(lái)，然后再創(chuàng)建另一側(cè)的空間管就發(fā)生了干涉。實(shí)體掃描混成命令無(wú)法創(chuàng) 建不對(duì)稱的空間管，這樣就只能用曲面掃描混成的方法。通過(guò)曲面掃描混成，裁 剪，合并，倒圓角，偏移，填充，合并和實(shí)體化等命令創(chuàng)建出實(shí)心空間管的三維 實(shí)體。然后再用拉伸旋轉(zhuǎn)命令得到其他簡(jiǎn)單的零件特征。最后用曲面實(shí)體化裁剪 命令得到空心的空間管的三維實(shí)體。 3) 倒圓角時(shí)還要注意先后順序，在底座上倒圓角時(shí)，要后倒底座側(cè)面的圓 角，要不然就不能達(dá)到圖紙的要求。部分倒圓角順序如圖 3.15 所示 圖 3.15 11 3.4 模具參考零件創(chuàng)建 連接件零件(347-2270)空腔部分形體較復(fù)雜，所以必須加入型芯。型芯的材 料，分析能否用金屬型芯，由于該零件的空腔部分比較復(fù)雜，即使將型芯分塊也 是不可能完成抽芯的，所以我選擇用水溶性型芯。由于尿素價(jià)格便宜,且在熔融 狀態(tài)下流動(dòng)性極好,冷凝時(shí)凝固快,收縮小,采用自由澆注時(shí)得到的型芯輪廓清晰, 表面光潔,不易出現(xiàn)縮陷,流痕等缺陷,所以用尿素基水溶性型芯。兩套模具的參考 零件模型分別是在零件的基礎(chǔ)上建立的，外模的參考零件是通過(guò)移除零件模型中 空的部分實(shí)現(xiàn)的，芯參考零件是通過(guò)復(fù)制零件模型內(nèi)部曲面實(shí)體化實(shí)現(xiàn)的。具體 形狀如圖 3.16 、3.17 所示 圖 3.17 尿素芯模具參考零件模型 圖 3.16 外形模具參考零件模型 12 第 4 章 零件的模具設(shè)計(jì) 4.1 模具設(shè)計(jì)的總體分析 一般熔模鑄造是考慮蠟型的冷凝收縮量、鑄模的加熱膨脹量及熔融金屬的冷 凝收縮量后，再制作與最終鑄件尺寸近似的模具。熔 模 鑄 造 又 稱 失 蠟 法 。 失 蠟 法 是 用 蠟 制 作 所 要 鑄 成 器 物 的 模 子 ， 然 后 在 蠟 模 上 涂 以 泥 漿 ， 這 就 是 泥 模 。 泥 模 晾 干 后 ， 在 焙 燒 成 陶 模 。 一 經(jīng) 焙 燒 ， 蠟 模 全 部 熔 化 流 失 ， 只 剩 陶 模 。 一 般 制 泥 模 時(shí) 就 留 下 了 澆 注 口 ， 再 從 澆 注 口 灌 入 金 屬 液 ， 冷 卻 后 ， 所 需 的 器 物 就 制 成 了 。 模具設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：1)毛坯的選擇，連接件零件（347-2270）的蠟?zāi)Ｊ侵?溫蠟，采用注蠟機(jī)注蠟，毛坯材料選用 45 號(hào)鋼，根據(jù)零件的大小，毛坯的規(guī)格 選為 285205152mm ；2)滑塊和鑲塊的設(shè)計(jì)，參照連接件（347-2270）零件的 形狀，需要設(shè)計(jì)四個(gè)滑塊和兩個(gè)鑲塊； 3)分型面的確定，依據(jù)滑塊和鑲塊的分型 面確定合適的主分型面；4)澆道的設(shè)計(jì)，根據(jù)現(xiàn)有澆注系統(tǒng)的特點(diǎn)選擇合適的澆 注系統(tǒng)；5) 設(shè)計(jì)定位和鎖緊，設(shè)計(jì)滑塊的定位和鎖緊，設(shè)計(jì)型芯的定位。難點(diǎn)在 于分型面的設(shè)計(jì)，開(kāi)模干涉部分滑塊的設(shè)計(jì)。 4.1.1 分型面的設(shè)計(jì)原則 1) 開(kāi)模時(shí)，鑄件應(yīng)留在下模內(nèi)； 2) 有利于澆鑄的填充、排氣； 3) 應(yīng)盡量選擇平直分型面； 4) 有利于確保鑄件的尺寸、形位精度及外觀要求； 5) 有利于嵌件的放置； 6) 有利于模具加工、簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。 模具上用以取出蠟?zāi)：湍系目煞蛛x的接觸表面稱為分型面。分型面的選擇 在模具設(shè)計(jì)中占有相當(dāng)重要地位。分型面選擇得合理與否，直接影響到模具整體 結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度及零件質(zhì)量。 分型面可能是一個(gè)成形的曲面，因此在設(shè)計(jì)分型面時(shí)，不要只局限于考慮平 13 行式的分型面。 “模具打開(kāi)方向 ”就是定義上下模打開(kāi)方向的一個(gè)平面，也就是要定 義“分模方向的平面 ”。然而大部分的模具分型面是由一些曲面而不是單一曲面來(lái) 組成的。對(duì)連接件來(lái)設(shè)計(jì)模具，根據(jù)其零件實(shí)體，考慮采用投影的方法確定最大 的輪廓線，依據(jù)輪廓線建立多個(gè)簡(jiǎn)單的曲面，最后合并為一個(gè)主分型面。 根據(jù)分型面選取的原則和方法，結(jié)合各種分型面的特點(diǎn)，同時(shí)考慮到連接件 零件的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，主分型面采用曲面分型，同時(shí)對(duì)難以分開(kāi)的部位和加工比較困 難的部位進(jìn)行相關(guān)滑塊和鑲塊的設(shè)計(jì)。 4.1.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 a) 填充時(shí)，應(yīng)盡可能不產(chǎn)生渦流、紊流、噴霧，避免轉(zhuǎn)入空氣。 b) 填充時(shí)，首先進(jìn)入的澆鑄液不應(yīng)封閉排氣槽。 c) 在滿足排氣條件下，應(yīng)減少?gòu)潯⒄?，選取最短流程。 d) 應(yīng)盡可能避免澆鑄液正面沖擊型心或型腔，防止產(chǎn)生粘模。 e) 應(yīng)盡可能避免澆鑄液進(jìn)入型腔后因受阻停滯，產(chǎn)生回流。 f) 薄壁框形鑄件，開(kāi)設(shè)澆口時(shí)，要防止鑄件產(chǎn)生變形。 g) 一般應(yīng)選擇在鑄件厚壁處開(kāi)設(shè)澆口，有利于壓力傳遞，減少或避免鑄件 產(chǎn)生縮孔。 h) 在某些情況下，應(yīng)開(kāi)設(shè)盲澆道，以改善模具熱平衡條件，更有利于填充 成形。 4.2 P ro/Engineer Wildfire5.0 軟件模具設(shè)計(jì) 4.2.1 模具毛坯的創(chuàng)建 依據(jù)參照零件模型大小、形狀以及其自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行參照零件模具的放 置。 模具毛坯的設(shè)計(jì)過(guò)程：?jiǎn)?dòng) Pro/ENGINEER 軟件，點(diǎn)選 ManufacturingMold Cavity 進(jìn)入模具設(shè)計(jì)工作界面，在菜單管理器中依序點(diǎn)選 Mold Model(模具模型) Assemble( 裝配) Ref Model(參考模型)，在查找文件對(duì) 話框中選取參照零件模型，點(diǎn)選 Open。在元件放置對(duì)話框中，選取缺省約束，按 Done，在創(chuàng)建參照模型對(duì)話框中，選擇 Merge By ReferenceReference Mold Name 欄內(nèi)輸入文件名：MFGOOk，完成參照模型的導(dǎo)入。在菜單管理器中依 次點(diǎn)選 Mold Model(模具模型)Create(創(chuàng)建)Workpiece( 工件)Manual( 手動(dòng))， 14 在彈出的對(duì)話框中輸入工件名為：M-OOk，在創(chuàng)建選項(xiàng)對(duì)話框 Creation Options 欄中，點(diǎn)選 Locate Default Datums，在 Locate Default Method 欄中，點(diǎn)選 Align Csys To Csys，按 Ok。用鼠標(biāo)點(diǎn)選原始坐標(biāo)系，依次點(diǎn)選菜單中的 Solid(實(shí)體) Protrusion(加材料)Extrude(拉伸)Solid(實(shí)體)Done(完成)。 用鼠標(biāo)點(diǎn)選 Top 面作為草圖繪制平面，取 Okay(正向)，選擇 Right 面為參考 面，進(jìn)入 2D 繪圖界面，選擇基準(zhǔn)邊繪制 285mm205mm 的矩形，調(diào)整矩形位置 包住參考零件。單擊 Done(完成) 點(diǎn)選 Blind(盲孔)Done(完成)，在信息對(duì)話框內(nèi) 輸入兩側(cè)拉伸長(zhǎng)度為 135 和 17 按 Ok，即完成工件的創(chuàng)建，如圖 4.1 所示。 4.2.2 模具收縮率的設(shè)置 收縮率一般考慮蠟型收縮，型體膨脹，金屬收縮。一般中溫蠟 304 材質(zhì)，總 收縮取 3.23.5%，半阻礙 2.42.8%。 連接件（347-2270）零件的熔模模具所使用的是中溫蠟，根據(jù)蠟料的特性和 零件材料的特性，依據(jù)生產(chǎn)實(shí)際中的經(jīng)驗(yàn)收縮率設(shè)置為 0.026。 收縮率的設(shè)計(jì)過(guò)程：在菜單編輯器中單擊 Shrinkage（收縮率）By Dimension（按尺寸）Set/Reset（設(shè)置/復(fù)位）All Dims（所有尺寸） ，在屏幕 下方的收縮率設(shè)置文本框中輸入 0.026，單擊 OK 完成。如圖 4.2 所示 4.2.3 模具分型面創(chuàng)建 根據(jù)分型面的分類和選擇原則，結(jié)合連接件（347-2270）零件的自身特點(diǎn)， 主分型面的選擇采用大致分型的方法得到。首先是找到無(wú)法正常開(kāi)模的部分進(jìn)行 創(chuàng)建，包括水溶性型芯的分型面、四個(gè)滑塊的分型面和兩個(gè)鑲塊的分型面。然后 圖 4.1 模具毛坯圖 圖 4.2 收縮率設(shè)定 15 找到開(kāi)模的最大輪廓線，根據(jù)輪廓線和以上所作出的分型面大致確定主分型面。 主分型面不是簡(jiǎn)單的曲面，考慮開(kāi)模和加工等因素，主分型面是由多個(gè)曲面合并 而成的。 （1） 構(gòu)建水溶性型芯的分型面 水溶性型芯分型面創(chuàng)建方法：點(diǎn)選菜單管理器中的 Parting Surf（分型面） Create（創(chuàng)建）輸入分型面的名稱Add（添加）Copy（復(fù)制）按住 Ctrl 鍵選擇創(chuàng)建滑塊所需要的面Done，在編輯菜單中選擇延伸命令將曲面延伸到毛 坯上，然后用拉伸命令將水溶性型芯增厚的半圓形創(chuàng)建出來(lái)，接著用旋轉(zhuǎn)命令創(chuàng) 建用于定位的半圓凸塊，最后用合并命令將上述的分型面合成水溶性型芯的分型 面。分型面如圖 4.3 所示 （2） 滑塊和鑲塊分型面的設(shè)計(jì) 構(gòu)建滑塊和鑲塊的基本方式：點(diǎn)選菜單管理器中的 Parting Surf（分型面） Create（創(chuàng)建）輸入分型面的名稱Add（添加）Extrude（拉伸）完成 拉伸?；瑝K和鑲塊的分型面如圖 4.4 所示 （3） 構(gòu)建分割上、下模模具型腔的主分型面 主分型面創(chuàng)建的方式：首先找到最大的輪廓線，再用裙邊命令得到一個(gè)基本 的分型面，用延伸命令延伸分型面到毛坯。然后用拉伸、邊界混成、合并等命令 創(chuàng)建出主分型面，其中有些曲線不是完全封閉的，用到了創(chuàng)建點(diǎn)、樣條曲線等命 令。在邊界混成創(chuàng)建分型面的過(guò)程中，要注意邊界混成的順序，這直接影響主分 型面的合并創(chuàng)建。通過(guò)反復(fù)運(yùn)用上述命令得到的主分型面，如圖 4.5 所示 圖 4.3 圖 4.4 16 4.2.4 分割模具體積塊 完成型芯、滑塊、鑲塊分型面和主分型面后，利用所創(chuàng)建的分型面就能分割 出體積塊。在分割時(shí)，先分割模具，最后分割上下模。型芯分割方法：Mold Volume（模具體積塊）Split（分割）DoneTwo Volumes（兩個(gè)體積塊） All Wrkpcs（所有工件） 選擇的滑塊分型面Ok 完成選取輸入型腔體積塊 名稱，滑塊體積塊的名稱完成滑塊的分割，其余滑塊和鑲塊的分割同理，但要注 意的是在選擇分割對(duì)象時(shí)選擇的是模具體積塊（Mold Volume）而不再是 All Wrkpcs（所有工件） 。 最后利用主分型面將型腔體積塊分割出得出上下模的體積， Mold Volume（模具體積塊）Split（分割）DoneTwo Volumes（兩個(gè)體積塊） 模具體積塊（Mold Volume）選擇主分型面Ok 完成選取 輸入上下模名稱。 最終完成整個(gè)模具的分割。 4.2.5 生成模具元件 點(diǎn)選菜單管理器中的 Mold Comp（模具元件)Extract（抽取） ，在創(chuàng)建模具 元件對(duì)話框內(nèi)點(diǎn)選 Select AllOk，即完成模具體積塊的抽取，產(chǎn)生模具成品元 件。所產(chǎn)生的模具元件如圖 4.6 示。 圖 4.5 模具主分型面 17 4.2.6 應(yīng)用 Pro/e 軟件進(jìn)行開(kāi)模仿真 在模具零件創(chuàng)建完成后，便利用 Pro/E 的開(kāi)模仿真，通過(guò)對(duì)移動(dòng)條件的設(shè)定， 對(duì)開(kāi)模步驟做一步一步的仿真，以檢驗(yàn)特定的模塊在開(kāi)模時(shí)是否有與其他組件發(fā) 生干涉的現(xiàn)象。點(diǎn)選菜單管理器中的 Mold Opening（模具進(jìn)料孔）Define Step（定義間距）Define Move（定義移動(dòng)）選取所要移動(dòng)的工件 Ok 選擇 移動(dòng)的方向并輸入距離OkDone 完成。同樣的方式完成所有模塊的開(kāi)模模擬， 結(jié)果如圖 4.7 所示。 圖 4.6 模具元件圖 18 4.3 模具的定位和鎖緊設(shè)計(jì) 模具的組件設(shè)計(jì)就是根據(jù)模具加工需要來(lái)設(shè)計(jì)模具的定位、鎖緊。模具的上 下模采用一面兩銷定位銷，與上模間隙配合，與下模過(guò)盈配合；四個(gè)滑塊均采用 凸臺(tái)定位；水溶性型芯在伸出端設(shè)計(jì)半球形凸起作為定位；鑲塊分別與上模和下 模采用過(guò)盈配合； 模具上下模不用再設(shè)計(jì)鎖緊裝置，上下?？孔⑾灆C(jī)的壓板鎖 緊。滑塊的鎖緊也是靠注蠟機(jī)的壓板來(lái)完成的。如圖 4.8 所示。 圖 4.7 圖 4.8 19 4.4 外形模具的開(kāi)模仿真動(dòng)畫 開(kāi)模仿真是對(duì)于真實(shí)開(kāi)模情況進(jìn)行的模擬，以檢測(cè)相關(guān)的運(yùn)動(dòng)，在不進(jìn)行實(shí) 際生產(chǎn)的之前盡可能多的找出實(shí)際情況中可能出現(xiàn)的問(wèn)題。因?yàn)殚_(kāi)模時(shí)的滑塊、 模具的開(kāi)模方向是限定的，本次設(shè)計(jì)開(kāi)模仿真的難點(diǎn)在于關(guān)鍵幀的選取。 點(diǎn)選 AnimationAnimation在彈出對(duì)話框中點(diǎn) NewAnimation1Close， 定義一個(gè)新的動(dòng)畫。 點(diǎn)選 AnimationBody definition in Animation 在彈出的對(duì)話框中選擇 One Part per Body點(diǎn) GroundEdit 選擇基本體。 點(diǎn)選 Snapshot Current Snapshot 獲取第一個(gè)位置的快照，按照開(kāi)模的先 后次序依次移動(dòng)每個(gè)部件，每移動(dòng)一個(gè)部件到指定位置就點(diǎn) Current Snapshot 獲取當(dāng)前位置的快照。 點(diǎn)選 AnimationKey Frame Sequence 在快照列表中選擇相應(yīng)的快照同時(shí)在 相應(yīng)的時(shí)間框中填寫該快照對(duì)應(yīng)的時(shí)間。若實(shí)際所需時(shí)間超過(guò)錄制時(shí)間可以通過(guò) 調(diào)整時(shí)間刻度，來(lái)延長(zhǎng)錄制時(shí)間，右鍵單擊錄制時(shí)間軸點(diǎn)選 Edit Time Domain修改 End Time。 點(diǎn)選 AnimationStart The Animation 運(yùn)行結(jié)束后，點(diǎn) PlaybackCaptureOK,生成動(dòng)畫錄像的視頻文件。 開(kāi)模仿真動(dòng)畫截圖，如圖 4.9 所示。 2 圖 4.9 1 3 4 5 6 20 4.5 尿素型芯模具的設(shè)計(jì) 型芯模具設(shè)計(jì)的主要步驟：1）毛坯的創(chuàng)建 2）設(shè)置收縮率 3）分型面創(chuàng)建 4）分割體積塊 5）產(chǎn)生模具元件 6）開(kāi)模仿真 7）定位和鎖緊設(shè)計(jì) 具體方法步驟同外型模具設(shè)計(jì)過(guò)程，其中型芯模具用螺栓鎖緊，設(shè)計(jì)完成后的效 果圖如下圖 4.10 所示。 圖 4.10 尿素型芯模具 21 第 5 章 模具上模零件設(shè)計(jì)及加工工藝規(guī)程的制定 5.1 模具上模零件圖繪制 模具上模的零件圖繪制，考慮上模零件的復(fù)雜程度，而且要清楚的表達(dá)上模 零件的型腔，所以上模零件圖的基本視圖選擇主、俯、左。剖視圖主要是表達(dá)滑 塊、鑲塊位置的模具型腔形狀。模具上模零件圖如圖 5.1 所示 型腔和型芯的模具型腔成形部位尺寸精度是 IT8，滑塊、鑲塊的配合部分尺 寸精度等級(jí) IT8，不影響鑄件尺寸的自由尺寸的尺寸精度等級(jí)為 IT12。模具型腔 的表面粗糙度要比鑄件細(xì) 24 級(jí)。型腔表面粗糙度 1.6，活塊、鑲塊的配合面、 定位面粗糙度定為 1.6，分型面的表面粗糙度定為 3.2，澆注系統(tǒng)表面的表面粗 糙度 1.6，非工作部分表面的表面粗糙度 6.3。 圖 5.1 22 5.2 模具上模零件加工工藝規(guī)程 將模具加工工藝過(guò)程，及其中各工序的內(nèi)容，采用表格或卡片形式規(guī)定下來(lái) 的文件，稱為模具加工工藝規(guī)程。 制定工藝規(guī)程的依據(jù)是：模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖樣及其制造技術(shù)要求和企業(yè)所擁有 的加工機(jī)床、工裝，以及相關(guān)文件資料等。 5.2.1 工藝規(guī)程總體方案的制定 連接件（347-2270）零件模具主要由上模、下模、滑塊、鑲塊、尿素型芯組 成。整體的加工思路是：粗加工精加工。機(jī)床的選擇是盡量在普通機(jī)床進(jìn)行加 工，復(fù)雜型腔選用加工中心進(jìn)行加工，加工不了用電火花和線切割。本次設(shè)計(jì)的 模具的上下模主要是在立式加工中心上加工出來(lái)?；瑝K和鑲塊的加工主要也是在 加工中心中進(jìn)行的。 5.2.2 模具上模零件加工工藝分析 1. 表面加工方法的選擇 表面加工有很多種方法，對(duì)于上?？梢圆捎孟旅娴姆椒ǎ浩叫屑庸ぁ⑶婕?工等。 2. 加工階段的劃分 當(dāng)零件的加工質(zhì)量要求比較高時(shí)，往往不能用一道工序完成所有面的操作， 如型腔的加工，分為粗銑階段、精銑階段、清根銑階段和平整加工階段。 3. 工序的劃分 按工序集中原則劃分工序，對(duì)于上模的加工，采用以所用機(jī)床來(lái)劃分：銑床 部分、數(shù)控機(jī)床部分、坐標(biāo)鏜床部分和電火花部分等。 4. 加工順序的安排 零件的加工工序通常包括切削加工工序、熱處理工序和輔助工序，這些工序 的順序直接影響到零件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率和加工成本。因此，應(yīng)該合理安排 好它們，并解決好工序間的銜接問(wèn)題。 5.3 模具上模零件加工工藝規(guī)程制定 1. 模具的基準(zhǔn)和定位 根據(jù)基準(zhǔn)的選擇原則，在粗加工模具的表面時(shí)，采用以底面作為基準(zhǔn)，在加 23 工型腔時(shí)采用底面作為精基準(zhǔn)，加工頂面的銷孔時(shí)以底面為基準(zhǔn)，加工型腔和孔 時(shí)除底面限制三個(gè)自由度外再用一個(gè)銷限制一個(gè)自由度，用平口鉗進(jìn)行找正。 2. 零件表面的加工方法 由于該工件的精度需要達(dá)到 8 級(jí)精度，所以一般采用粗銑精銑的方法就能 完成。型腔采用粗銑精銑清根銑平整銑削的方法完成。定位銷孔采用鉆 鏜孔粗鉸精鉸的方法完成。 3. 加工余量的確定 所謂加工余量是指使加工表面達(dá)到所需要的精度和表面質(zhì)量而應(yīng)切除的金屬 表層。工件的材料為 45 號(hào)鋼。上模的最大長(zhǎng)寬高尺寸分別 291mm210mm90.7 mm，查實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)P239 表 3-106 銑平面加工余量：粗加工加工 余量為 2mm、粗銑后精銑余量為 1 mm。 4. 設(shè)備的確定和工藝裝備的選擇 零件的加工精度和生產(chǎn)率在很大程度上取決于所用的機(jī)床設(shè)備。選擇機(jī)床時(shí) 一方面要考慮生產(chǎn)地經(jīng)濟(jì)性，另一方面還要考慮機(jī)床性能與加工工序的適合性。 由于型腔復(fù)雜，所以選用加工中心進(jìn)行加工。 5. 刀具的選擇 刀具的選擇是根據(jù)機(jī)床和加工工件而確定的。在銑削平面時(shí)選用圓柱銑刀， 在型腔加工時(shí)選用高速鋼球頭銑刀，在加工孔時(shí)選用高速鋼鉆頭和高速鋼鉸刀。 6. 切削用量的確定 切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速、切削深度及進(jìn)給速度等。對(duì)于不同的加工方式，需 要選用不同的切削用量。切削用量的選擇原則是：保證零件加工精度和表面粗糙 度，充分發(fā)揮刀具本身的切削性能，并充分發(fā)揮機(jī)床的性能，最大限度提高生產(chǎn) 率，降低成本。 （1）切削深度：根據(jù)機(jī)床、工件和刀具的剛度來(lái)決定，在剛度允許的條件 下，應(yīng)盡可能使切削深度等于工件的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生 產(chǎn)效率。為了保證加工表面質(zhì)量，可留少量精加工余量。 （2）切削速度：計(jì)算公式為： vyxpmfatCv 式中： 切削速度（ m/min）v 24 系數(shù) 指數(shù)vCvyxm、、 刀具耐用度t 背吃刀量（ mm）pa 進(jìn)給量（mm/r）f （3）主軸轉(zhuǎn)速：主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)允許的切削速度和工件(或刀具)直徑來(lái)選擇。 其計(jì)算公式為： )/(10dvn 式中：v切削速度（m/min） ，由刀具的耐用度決定 n主軸轉(zhuǎn)速（r/min） d刀具直徑（mm ） 計(jì)算所得的主軸轉(zhuǎn)速 n 圓整為機(jī)床有的或較接近的轉(zhuǎn)速。 粗銑上下表面切削用量確定： 選取刀具及機(jī)床：查機(jī)械加工常用刀具數(shù)據(jù)速查手冊(cè)采用高速鋼端 銑刀，直徑 d=80mm,機(jī)床采用立式升降臺(tái)銑床 X5032。 切削速度確定：可通過(guò)查機(jī)械加工工藝師手冊(cè)P1029 表 30-31 來(lái)選 取，取 v=25m/min。 主軸轉(zhuǎn)速確定：可通過(guò)公式 n=1000v/d=(1000*25)/(3.148*80)=100r/min 取主軸轉(zhuǎn)速為 100r/min。 進(jìn)給量的確定：首先通過(guò)查機(jī)械加工工藝師手冊(cè)P1016 表 30-13 每 齒進(jìn)給量 af=0.050.10mm/z，取 af=0.05mm/z。 =afz=0.15mm/r 精銑上下表面切削用量確定： 選取刀具及機(jī)床：查機(jī)械加工常用刀具數(shù)據(jù)速查手冊(cè)采用高速鋼端 銑刀，直徑 d=80mm,機(jī)床采用立式升降臺(tái)銑床 X5032。 切削速度確定：可通過(guò)查機(jī)械加工工藝師手冊(cè)P1029 表 30-31 來(lái)選 取 V=40m/min。 主軸轉(zhuǎn)速確定：可通過(guò)公式 n=1000v/d=(1000*40)/(3.148*80)=160r/min 取主軸轉(zhuǎn)速為 160r/min。 進(jìn)給量的確定：首先通過(guò)查機(jī)械加工工藝師手冊(cè)P1017 表 30-13 每 軸進(jìn)給量 f=0.51.2mm/r，取 f=0.5mm/r。 其它的切削用量方法大體同上。 25 第 6 章 模具上模零件的加工仿真 6.1 加工技術(shù)概述 科學(xué)技術(shù)和社會(huì)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，機(jī)械制造技術(shù)發(fā)生了深刻的變化，機(jī)械產(chǎn) 品的結(jié)構(gòu)越來(lái)越合理，其性能、精度和效率日趨提高，因此對(duì)加工機(jī)械產(chǎn)品的生 產(chǎn)設(shè)備提出了高質(zhì)量、高效率、高性能的三高要求 在機(jī)械產(chǎn)品中，單件和小批量產(chǎn)品占 70%80%，一般采用通用機(jī)床加工。 當(dāng)產(chǎn)品改型時(shí)，加工所用的機(jī)床和工藝裝備均需做相應(yīng)的變換和調(diào)整，要實(shí)現(xiàn)這 類產(chǎn)品生產(chǎn)的自動(dòng)化成為機(jī)械制造業(yè)中長(zhǎng)期未能解決的難題。 現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品的一些關(guān)鍵零部件，如在造船、航空、航天、機(jī)床及國(guó)防部門 的產(chǎn)品零件，往往都精密復(fù)雜、加工批量小、改型頻繁，顯然不能在專用機(jī)床或 組合機(jī)床上加工。特別對(duì)空間復(fù)雜曲線曲面，在普通機(jī)床上根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)。 為了解決上述問(wèn)題，一種新型的數(shù)字控制程序機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生，為單件、小批 量生產(chǎn)，特別是復(fù)雜型面零件提供了自動(dòng)化加工手段。數(shù)控機(jī)床的研制始于 20 世紀(jì) 40 年代末。1952 年美國(guó) PARSONS 公司與麻省理工學(xué)院合作研制了第一臺(tái) 三坐標(biāo)立式數(shù)控銑床。該機(jī)床的研制成功是機(jī)械制造行業(yè)中的一次技術(shù)革新，使 機(jī)械制造行業(yè)進(jìn)入了一個(gè)新的階段。 數(shù)控自動(dòng)編程是隨著數(shù)控機(jī)床應(yīng)用的擴(kuò)大而逐漸發(fā)展的。用數(shù)控機(jī)床加工模 具時(shí)，通常會(huì)遇到二維、三維的特殊型面或曲面，要在短時(shí)間內(nèi)完成這些特殊曲 線和復(fù)雜型面的刀心軌跡計(jì)算，并編出相應(yīng)的數(shù)控加工程序，往往是難以做到的。 于是，在數(shù)控加工的實(shí)踐中，逐漸地發(fā)展出各種適應(yīng)數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程的計(jì)算機(jī) 自動(dòng)編程系統(tǒng)。 6.2 應(yīng)用 pro/E 軟件進(jìn)行數(shù)控加工仿真 Pro/E 的 MFG 主要功能如下： (1) 體積加工 (Volume)：主要用于模具電極粗加工。 (2) 局部銑削 (Local miling)：自動(dòng)加工邊角剩余材料，邊界清角。 (3) 分層銑削 (Conventional)：可根據(jù)加工深度、刀具長(zhǎng)度設(shè)置每層所需加工 深度，采用正交銑削提高加工光潔度，用于精加工電極。 (4) 曲面銑削 (Contour surf)：通過(guò)定義曲面內(nèi)部控制線、外部區(qū)域線及刀具掠 26 影軌跡來(lái)實(shí)現(xiàn)加工，節(jié)省加工時(shí)間。 (5) 等高線加工 (Profile milling)：可用于粗、精加工，要求加工的表面一定要 連續(xù)。 (6) 表面加工 (Face mill)：大表面加工，將所有孔和槽填平。 (7) 軌跡銑削 (Trajectory mill)：刀具沿指定的軌跡線移動(dòng)，用于銑輪廓或清根； 電極清根多采用此項(xiàng)。 (8) 孔加工(Holemaking)：能實(shí)現(xiàn)鉆、鉸、锪等孔加工、鉆中心孔。 Pro/E 的 MFG 加工模塊對(duì)加工提供定性、定量?jī)煞N檢查方法： (1) 定性檢查 (NCCHECK)：能動(dòng)態(tài)仿真顯示刀具加工軌跡。 (2) 定量檢查 (GougeCHECK)：能顯示過(guò)切加工量。 本次主要用到曲面銑削方法。 通過(guò)數(shù)控加工仿真來(lái)檢驗(yàn)加工工藝設(shè)計(jì)的合理性，包括刀具的選擇，加工 余量是否合理等。本次數(shù)控仿真加工順序?yàn)椋捍帚娦颓痪娦颓磺甯娦颓?平整銑削。 實(shí)現(xiàn)加工的基本步驟如下： 新建加工文件選擇 NewmanufacturingNC AssemblyNC_1。顯示 Menu Manager 菜單。 點(diǎn)選 Mfg ModelAssembleRef Model 調(diào)入要加工的文件，選擇默認(rèn)裝配模 式。點(diǎn)選 AssembleWorkpiece調(diào)入要毛坯文件，選擇將型腔面朝上的裝配模 式。 點(diǎn)選 MachiningOperation 彈出機(jī)床設(shè)置對(duì)話框，進(jìn)行機(jī)床的相關(guān)設(shè)置。點(diǎn) 選 NC Machine 在緊接著彈出的 Machine Tool Setup 中設(shè)定機(jī)床名稱、類型、軸 數(shù)OK，軸數(shù)選擇三軸。選中 Machine ZeroCreate 創(chuàng)建加工坐標(biāo)系，選擇 Retract Surface 定義退刀面，選 Along Z Axis 給出退刀面距的距離為 15。完成 機(jī)床的基本設(shè)置。 點(diǎn)選 NC SequenceNew SwquenceSurface MillDone，完成零件加工類型 的選擇。然后除默認(rèn)的選項(xiàng)外添加 Name/ToolDone。給定 NC Swquence 的名稱； 選擇刀具：名稱 tools1、直徑 8mm、長(zhǎng)度 80mm，點(diǎn)選 Apply，保存刀具；設(shè)定 加工參數(shù)：進(jìn)給速度 CUT_FEED