基于UG的玩具汽车外壳的三维设计与数控加工.doc

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1、摘要 本课题是基于UG的玩具汽车的三维设计与数控加工。本文首先解释了为什么会选用UG来进行零件的造型设计，在众多三维设计软件中，UG软件有什么优势。然后对玩具汽车进行三维造型设计，列出设计过程中的注意事项和遇到的问题。 由于本模型是塑料模型，设计模具时选用注塑模具。模具设计的基本步骤为加载部件、初始设置、分型前的准备、创建分型线、创建分型面、抽取型芯型腔区域、创建型芯和型腔。整个过程有两种方法。一种是手动分型，利用建模环境自带的命令完成分型。另一种是自动分型，用开始命令里的注塑模向导来按照提供的步骤来分型。随后是对型芯和型腔的加工。利用UG软件对零件的加工，生成刀轨，并导出程序在宇龙数控仿真上

2、模仿真实加工。加工工艺编制需要对零件的材料，加工内容等特性进行分析。对在数铣加工的部分编写加工工艺卡片，和工序卡片。对不能数铣加工的部分，设计电极，采用电火花成型加工。关键词：UG、三维建模、分型、工艺、电极设计、刀路设计、宇龙仿真Abstract This topic 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

3、 advantage. Then the three-dimensional modeling design for toy cars, and the problem encounteredin the design process of the considerations listed. Because the model is a plastic model selection of injection mold, mold design. The basic process of die design for load components, initial setting, typ

4、e 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 methods. A manual type, using the modeling environment with the command finished typing. Another is the automatic classification, with

5、 start wizard injection command to follow the instructions provided to typing. Then is the processing of the core and cavity. The parts of the processing using UG software, tool path generation, and export procedures in the Yulong NC simulation imitating the real machining. The preparation processin

6、g of parts of the material, carries on the analysis processing characteristics. The number of milling part of the preparation of machining process card, and process card. The number of not milling machining parts, design of electrode, using edm.Keywords: UG, 3D modeling, classification, process, ele

7、ctrode design, tool path design, Yulong simulation 目录摘要2第一章 概论51.1 简介51.2对汽车加工的基本要素51.3 汽车材料及性能61.4课题的任务及技术81.5课题的目的及意义9第二章 玩具汽车外壳的三维设计102.1 UG软件的介绍102.2 零件的测绘102.4 完成主要零件的公母模设计15第三章 玩具汽车主要零件的制造工艺设计193.1、型芯的数控加工工艺设计193.2、型腔的数控加工工艺设计263.3、主要零件的公母模零件的电极设计28第四章 主要零件的铣加工仿真294.1 仿真加工的目的和分类304.2加工程序304.3宇

8、龙仿真软件31第五章 绘制产品与相应的工程图355.1、绘制工程图的主要步骤35第六章 结论与探究38主要参考文献39第一章 概论1.1 简介中国的电动玩具车在经过多年的市场培育和宣传后，同时现在随着技术的不断的发展，新产品的不断出现，电动玩具车已成为男孩子们玩具中最主力的玩具。其中主要的原因如下：首先是家庭轿车的普及带动玩具模型车市场，现在我国轿车家庭普及率在城市只有10%左右。随着家庭轿车的普及，车的概念不断深入孩子们的脑海中，因此会带来比较大的需求，同时也是由于家庭轿车的普及，也将会带动相关玩具模型车市场的扩大，而现在按比例生产的电动玩具车已经成为车模发烧友的收藏。其次是文化创意将推动玩

9、具车市场进一步扩大。玩具是形象创意重要的衍生品。由动画片带动相关的玩具的热销仍然是屡试不爽的市场手段。在电动玩具车行业中动画片汽车总动员的播出，曾经极大地带动电动玩具车和模型车等相关玩具的销售。最后一个原因是儿童玩具市场需求是弹性的，儿童玩具商品有它的自己的特性，与其他的商品有着一定的区别，儿童玩具的市场需求是弹性的、同时又有着极大的拓展空间，并不是就像人们常说的市场蛋糕，一方吃多了另一方就减少。2009年，中华人民共和国迎来六十华诞。中国已从一个落后的农业国发展国家成为工业化中期国家，而中国的玩具行业也从传统老厂发展为世界玩具制造工厂，又从世界制造玩具工厂向创造工厂积极迈进。而玩具行业的不断

10、转型也预示着中国模具行业的明天将更加灿烂辉煌。玩具电车注射模具已成为当今注射模制造行业最为复杂的模具之一，是玩具电车结构件制造的难点，引起了相关尖端工程技术人员的高度重视。保证整体外观的前提下，产品设计一定要充分考虑生产的加工工艺性。首先，厚度要保证均匀，外形要简洁，结构应简单，这样才有利于注射成型时熔体的流动和塑件的收缩。其次，尽量不要设计孔一类的形状结构，不能避免此类结构时，孔一定要倒圆角。此外，表面的装饰设计要考虑注塑的缺陷和二次加工，可以用巧妙的装饰来掩盖产品的一些制造缺陷。玩具电车外壳注射模具设计的关键点在于浇道、浇口的形式、位臵选择，排气系统的设计、塑件的推出方式、模具的强度以及加

11、工制造中的抛光工艺，浇注系统设计是否合理不仅关系到外壳的性能、结构、尺寸、外观等质量问题，还对塑件所用塑料的利用率、成型生产效率有直接影响，是其模具设计的重要环节。 1.2对汽车加工的基本要素玩具汽车外壳的工艺特点是：对尺寸精度、形状精度、位置精度要求不高，对表面粗糙度和外表造型的美观，合理性有较高要求 。玩具汽车外壳表面由大量曲面构成，因此建模过程中对曲面命令中有较高要求。而为了降低模型分型的难度，和加工的方便，在建模过程中应当尤其考虑到结构合理性，保证曲面质量。加工时结合实际加工时的批量、生产条件、零件工艺要求，适当选择加工工序和加工方式。加工顺序的安排应遵循以下原则:1、先粗后精原则。先

12、安排粗加工，再安排半精加工，最后安排精加工；2、 先主后次原则。次要表面加工工作量小，又常与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，精加工之前进行。如键槽、紧固用的光孔、和螺纹孔等表面的加工；3、 先面后孔原则。先加工用作定位的平面和孔的端面，然后加工孔；4、 基面先行原则。用作精加工的表面，要先加工出来。1.3 汽车材料及性能（1）、材料的选用玩具汽车外壳的材料是塑料。塑料是指在玻璃态下使用的高分子材料，是工程中应用最广泛的高分子材料。塑料按应用范围分为通用塑料和工程材料。通用塑料是指产量大、价格低、用途广的常用塑料，多用作生活用品、包装材料、或性能要求不高的工程制品；工

13、程塑料是指具有较高的强度、刚度、韧性和耐热性，并主要用作机械零件和工程构件的材料。塑料按照行为分为热塑性和热固性塑料。热塑性塑料属线性结构，可重复加热塑制成形，其制品强度、刚度、耐热性较差，但韧性较高；热固性塑料属体形结构，不能加热塑制成形，其制品强度、刚度、耐热性较高，但脆性较大。本玩具汽车外壳使用热塑性性工程材料。常用热塑性塑料的名称、特性和用途如表1-1所示表1-1常用热塑性塑料的名称、特性和用途尼龙（PA） 强度高（b=5683MPa),突出的耐磨性和自润滑性，耐热性不高，但芳香尼龙有高的耐热性 尼龙6、66、610、1010用于小型耐磨几件，如齿轮、凸轮、轴承、衬套等；铸造尼龙（MC

14、）用于大型机件，如齿轮、凸轮、轴承、叶轮等聚甲醛（POM） 强度高（b=5368MPa），刚性、硬度和耐磨性好，摩擦系数小，耐疲劳性好，但耐热性差，易老化 用于汽车、机床、化工、仪表等耐疲劳、耐磨机件和弹性零件，如齿轮、凸轮、轴承、叶轮等聚碳酸酯（PC） 强度高（b=6670MPa），韧性和尺寸稳定型号，耐热性好，透明性好，但化学稳定性差，易裂 高精度构件及耐冲击构件，如齿轮、蜗轮、防弹玻璃、飞机挡风罩、座舱盖，以及作为高绝缘材料使用ABS塑料 兼有以上三者有点，还有可电镀性。改变组成比例可调节性能，适应范围广 广泛用于机械、电器、汽车、飞机、化工等行业，如齿轮、轴承、仪表盘、机壳机罩、机舱内

15、装饰板和窗框等结构聚砜PSU 良好的综合力学性能，突出的耐热性和抗蠕变性，还有可电镀性，但耐有机溶剂差，易裂 用于较高温度的结构件，如齿轮、叶轮、仪表外壳、以及电子器件中的骨架、管座、积分电路板等有机玻璃（PMMA） 透光好，强度较高（b=6670MPa），但不耐磨 用于透明和较高强度的零件、装饰件，如光学镜片、标牌、飞机与汽车的座窗等聚四氟乙烯（FIFE) 卓越的耐热、耐寒性。极强的耐腐蚀性，被称为“塑料王”。但强度低（b=15MPa），刚性差，成形性差 用于化工、电器、国防等方面，如超高频绝缘材料、液氢输送管道的垫圈、软管等根据表中所列各种材料的性能，本玩具汽车选用ABS塑料。ABS的成型

16、工艺：1、ABS在成型加工前，大都要作干燥处理：用烘箱以8085烘24小时或用干燥料斗以80烘12小时；2、注射温度在160220C之间；3、对于薄壁、长流程、小浇口制品，注射压力可达130150Mpa，而厚壁、大浇口制品只需70100Mpa即可；4、为了获得内应力较小的制品，保压压力不宜过高，以6070Mpa为宜；5、注射速度以中、低为宜；6、模具温度在60C左右；（2） 、产品的结构和质量分析本产品是供玩耍的玩具，该制品要求有高的耐气候性和优良的集合稳定性，要求材料有良好的塑性和韧性，材料均匀。该产品用于玩具汽车的外壳，所以要求外表光顺，兼具美观，没有缺陷、毛刺、斑点、及熔接痕。塑料产品公

17、差等级选用与产品的用途有关，塑料精度等级选用应该合理，应在满足要求的前提下尽量选低等级。1、尺寸精度：我们设计的玩具电车外壳所选塑件材料为ABS，参考资料三P25表2-5常用材料模塑件公等级和选用，选定塑件的等级为：IT5。塑件的表面质量是指塑件的表面缺陷、表面光泽性和表面粗糙度。其中决定塑件的表面粗糙度的主要因素是模具成型零件的表面粗糙度。这里将塑件的外表面粗糙度定为：Ra：1.6。2、壁厚：塑件制品的壁厚是重要的结构要素，热塑性塑料制品的壁厚一般在1mm4mm，制品的最小壁厚与塑料材料的流动性有关。塑件的壁厚应根据塑件的使用要求来确定。市场上玩具电车外壳一般在1mm2mm之间，在此选择壁厚

18、为2mm。3、脱模斜度：根据所选材料ABS与玩具电车外壳的尺寸特点，选择的脱模斜度为14、加强肋：加强肋应设计的矮一些，多一些，深而狭窄的沟槽会给模具加工带来困难，高而厚会使加强肋所在处的壁厚不均，易形成缩孔和表面缺陷。5、圆角：制品的各连接处均应有半径不小于0.51mm的圆角。在不影响塑件使用的前提下应尽量取大些。一般外圆弧半径应是壁厚的1.5倍，内圆角半径应是壁厚的0.5倍，这里将外圆弧半径定为2.25mm，内圆角半径为0.75mm。1.4课题的任务及技术 （1）、课题的任务 1、完成零件的测绘与三维造型设计； 2、完成产品的主要零件的公、母模设计； 3、完成产品的主要零件的公、母模零件的

19、数控加工工艺分析，只定相应的工艺规程； 4、完成产品的主要零件的公、母模零件的相应的电极设计； 5、完成产品的主要零件的公、模模零件的刀路设计和生产相应的数控加工程序； 6、绘制产品与相应零件的工程图； 7、撰写毕业设计论文（或说明书）。（2） 、技术通过此类毕业设计，是学生掌握较复杂机械零件的三维设计与制造方法，要达到以下目的：1、 综合运用三年来的所学完成零件的测绘与三维造型设计，培养查阅文献与计算机辅助设计能力；2、 利用三维设计软件中的模具设计模块与电极模块分别完成产品的主要零件的公、母模设计与拆分相应的电极，培养其产品的模具设计能力与电极设计能力；3、 利用三维设计软件中的计算机辅助

20、制造模块完成产品的主要零件的公、母模零件的刀路设计和生产相应的数控加工程序，培养其数控编程能力；通过毕业设计论文（或说明书）的撰写，培养科技论文撰写能力。1.5课题的目的及意义对国内经济研究现状表明，制造技术是各国经济竞争的重要支柱之一，经济的成功在很大程度上得益于先进的制造技术，中国更是制造大国。而欧美国家于2012年重返制造业的举动使中国在内的亚洲国家的制造业受到了严峻的考验，亚洲渐渐失去廉价劳动力等优势。而面对欧美的先进的制造技术的，处于弱势的我国需迎难而上，积极发展先进技术，培养高科技技术人才。而上升的劳动力成本和政治压力并非是改变平衡的因素，真正的破坏将来自于一系列以指数化速度发展的

21、技术，这些技术包括自动化技术，3D打印和纳米技术，可以预见，与下一代机器人相比，中国正在从事的制造、组装业将变得极其的效率地下，机器人将会比人工更廉价，而数控技术行业作为一种先进自动化制造手段，应该受到足够的重视和发展。中国的数控技术和一些欧美国家相比仍处于落后阶段，它的发展直接影响到中国制造业竞争力。数控技术也数控装备也是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的地位。所以我们有必要对数控技术进行迫切的发展。要让数控技术成为第一生产力，关键是让设计人员都会会用数控系统。 第二章 玩具汽车外壳的三维设计2.1 UG软件的介绍UG NX 6

22、是集CAD/CAM/CAE于一体的3D参数化软件，是当今世界最先进的计算机辅助设计、分析和制造软件之一，它涵盖了产品设计、工程和制造中的全套开发流程，为客户提供了全面的产品全生命周期解决方案，是当今最先进的产品全生命周期管理软件之一。UG NX 6作为一款CAD/CAM/CAE集成系统，具有强大的功能，具体介绍如下。（1）、产品设计：利用零件建模模块、产品装配模块和工程图模块，可以建立各种复杂结构的三维参数化实体装配体模型和部件详细模型，并自动地生成工作图纸；设计人员之间可以进行协同设计；可应用于各种类型产品的设计，并支持产品的外观设计以及产品的虚拟装配和各种分析，省去了制造样机的过程。(2)

23、、产品分析：利用有限元方法，对产品模型进行受力、受热和模态分析，从云图颜色上直观地表示受力或者变形等情况。利用结构分析，可以分析产品的实际运动情况和干涉状态，并可以分析产品运动的速度。(3) 产品加工利用加工模块，可以根据产品模型或者装配体模型模拟产生刀具路径，自动产生数控机床能接受的数控加工指令代码。(4) 产品宣传利用NX的可视化渲染可以产生逼真的艺术照片、动画等，可以直接在上发布产品模型，以便于企业宣传。2.2 零件的测绘 根据实物，利用游标卡尺、尺子、圆规等，外加目测等完成零件的测绘，并绘 （ 图2-1 草图）制出零件草图，如图2-1所示 2.3三维设计过程及常用的命令解析本课题的重心

24、和基础是模型的三维设计，产品三维设计的好坏直接影响到后续分型、加工、仿真。就是说这个在三维设计过程中不仅要设计出产品，还必须保证产品的质量过关、结构合理。而建模的质量和UG命令使用的熟练程度密切相关。在UG中，为了实现一个操作，往往可以使用多种不同的命令，但最快捷的方式往往只有一种。所以在UG设计中我们要在熟能生巧的基础上灵活运用，举一反三。UG软件中有大量的命令，在设计过程中要多尝试使用。UG拥有强大、完善的功能的同时，还提供了人机对话的功能，这在很大程度上减少了操作的难度。 对该产品的形体分析，在设计中初步采用点线面实体的方法建模。首先打开UG，新建建模环境，更改名称和文件保存路径，名称保

25、存的文件夹应以字母命名，然后单击确定如图2-2。 （图2-2 新建建模） （图2-3 创建草图对话框）进入到建模环境后，单击草图进入到草图环境，在弹出的创建草图对话框选取草图的基本平面，单击确定按钮或鼠标中键。如图2-3在画草图前分析产品结构为严格的中间对称结构，于是设计过程中只需设计产品的一半，然后使用镜像命令即可。在开始设计前，需要熟悉 （图2-4 图层管理对话框）图层管理其的应用。合理的使用图层可以很大程度上提高效率，和操作的条理性。 一般来说，120层实体（SolidBodies），2140草图（Sketchs），4160曲线（Curves），6180参考对象（ReferenceGeo

26、metries），81100片体（SheetBodies），101120工程图对象（DraftingObjects）。点击图层设置命令即可进入到图层设置对话框，如图2-4。工作图层一栏可以选择，也可以输入新图层。带有work标志的图层就表示当前工作图层。则当前所有操作都将保存在该图层。如（图2-4），红勾的表示该图层内容可见，若要设置为不可见则单击鼠标左键取消该图层勾选。在草图环境中使用配置文件、直线、圆弧等命令构建基本曲线，并添加尺寸、形状约束。如图2-5 。 （ 图2-5 配置文件命令）在草图环境中，所有操作只能在选定的平面上进行。若要绘制空间交叉曲面，则应另建草图，另选平面。本产品仅仅依

27、靠平面上执行的命令是远远不够的，还会用到大量的空间曲线命令。而曲线的基础是点 。在草图环境下，或者单击完成草图进入到建模环境下单击点命令，进入到点对话框。如图2-6类型一栏可以选择捕捉的点的方式。坐标一栏选择“相对WCS”则输入的坐标值是相对于当前坐标的相对坐标；选择“绝对”则输入的坐标是相对绝对坐标ACS的坐标值。相对坐标可以进行旋转、移动等操作，而绝对坐标是固定不变的。 （图2-6 点对话框）创建曲线的方法有很多种，以数学形式定义的曲线主要包括直线和二次曲线（圆弧、圆、椭圆、双曲线、抛物线等）。由其他几何体计算而定义的曲线主要包括抽取曲线、交线、投射曲线、偏置曲线、桥接曲线、曲线缠绕/曲线

28、展开、简化曲线、以及曲线连接等。构造曲线主要包括样条曲线、螺旋线、以及规律线等。因为该产品多是光滑过渡的曲面，因此要求曲线的连接要光（图2-7 曲线框架）顺，所以设计中多采用样条曲线结合桥接曲线的方法产生相切连续的曲线。当产品主要面的曲线创建完毕后，如图2-7，就可以开始创建曲面。曲面创建也是至关重要的一步，使用正确的命令和技巧会影响到整个产品的质量。在创建前应对产品进行分析。原则是先创建主要大面，一些次要面可以通过倒圆、桥接等方式创建。本产品应用到面的命令主要有以下几个：1、通过曲线网格。点击“通过曲线网格”命令进入到通过曲线对话框，如图2-8.主曲线一栏选择任意相对的两条边，交叉曲线选择另

29、外两条相对的边，注意箭头方向保持一致。主曲线也可以用点来代替。在“列表”里面可 以查看曲线选择情况，也可以添加或删除曲线。如果线与线、线与点之间有间隙，无法创建网格曲面，可以通过调整“设置”一栏“交点公差”来解决，最后单击应用或确定。“通过曲线网格”命令使用条件和特点是，要有四个对象，即两个主曲线，两个交叉曲线。四个对象之间不必完全首尾相接，但在公差内要相交。（图2-8通过曲线网格对话框） （图2-9扫掠对话框）2、扫掠。单击“扫掠”命令进入到扫掠对话框，如图2-9。在“截面”一栏中一条或多条曲线，“引导线”一栏选一条或多条（不超过三条）曲线，保持箭头方向一致。在“列表”一栏可以查看曲线选择情

30、况，也可以添加或删除曲线。“设置”一栏“交点公差”可以解决线与线之间存在缝隙不相交的情况。扫掠的本质就是截面曲线沿着引导曲线的走向而形成的曲面。3、 N边曲面。单击N边曲面命令，进入到N边曲面对话框，如图2-10。依 （图2-10 N边曲面对话框） （图2-11 镜像体对话框） 次选择曲面的几条边。在“设置”一栏勾选则生成的曲面是边界形状的曲面，如果去掉勾选就是没有边界的曲面。同样在这一栏里可以设置公差。“N边曲面”的使用条件是曲线必须严格的首尾相连，优点是没有边界条数限制。以上是创建曲面过程中所用到的最基本的曲面命令，其他还有“修剪和延伸”、“偏置曲面”“拉伸”等。曲面建立完毕后，将曲面缝合

31、成一个整体。单击“缝合”命令，进入缝合对话框，如图2-11。依次选取目标片体和刀具片体。在“设置”一栏可以调整公差，以解决曲面之间有缝隙而不能缝合的情况，最后单击确定。在缝合过程中，一般先缝合小面，再缝合大面。 （图2-12 缝合对话框）之后对缝合好的面进行镜像，选取缝合面为体，ZY面为镜像平面，如图2-12.单击确定。将镜像体和被镜像体缝合好之后，大致形状的玩具汽车外壳的外表面就出来了。接下来是做玩具汽车外壳的内表面。因为内表面是看不见的部分，因此精度等级应该比外表面低。用偏置曲面命令将所有曲面向内偏置2mm，不能偏置的曲面通过偏置线的方法，重建曲面。最后修剪片体、缝合等命令将内表面缝合成一

32、个整体然后在XY平面建立一个方块，包容住所有片体。用“修剪体”以方块为目 （图2-13 修剪体对话框） （图2-14 模型） 标体，以外面片体为刀具修剪方块，如图2-13.得到汽车外形实心体。再以汽车外形实心体为目标体，内表面片体为工具修剪体，得到厚度为2mm的玩具汽车壳体。 最后便是细节特征处理，凸台、圆孔、螺纹、倒圆、等，最后完成模型设计如图2-14。2.4 完成主要零件的公母模设计在UG中点击开始所有应用模块注塑模向导打开注塑模工具条。选择“产（图2-15 初始化项目） （图2-16 模具 CSYS对话框）品”为模型，在“项目设置里设置文件保存目录，和文件名称（由字母、数字、下划线）材料

33、点击下拉菜单选择ABS，单击确定，如图2-15。将自动设置材料的收缩率 单击模具CSYS命令，进入到模具CSYS对话框，如图2-16。更改产品位置位置为产品体中心，锁定XYZ位置为Z位置，单击确定。该步骤的目的在于设置模具的中心与模型的中心重合。单击工件按钮，如图-17。系统将自动寻找工件和模型的中心生成工件在“定义工件”一栏单击草图按钮进入草图可合理设置工件四周与模型轮廓距离。在“限制”可设置工件上下面与截面 （图2-17工件对话框）的距离，单击确定按钮。在分型前应对模型结构进行分析确定脱模方向、分型线位置、大致的型芯型腔区域、应补片的孔、滑块和斜抽芯、等。单击分型按钮，进入分型管理器对话框

34、，如图2-18单击“编辑分型线”，点击“自动搜索分型线”，点“应用”，“确定”，得到分型线。如图2-19。单击“编辑分型线”按钮，依次选择四个角上的线段，点击“确定”。（图2-18 分型管理器） （图2-19 分型线）依次单击创建/编辑分型面创建分型面拉伸拉伸方向确定，创建分型面。 如图2-20a （图2-20a 创建分型面对话框） （图2-20b 分型面） 单击编辑分型面，选取四角上的其中一条线段，点击编辑主要边，选取与改线段相邻的其他两条分型边，单击确定。以此类推编辑其他三个角上的分型面，完成分型面，如图2-20b.单击设计区域按钮，点击确定，在“区域”一栏中将所有分型面以上的面指派为型腔

35、区域，分型面以下的面指派为型芯区域，单击应用。如图2-21. （图2-21 指派区域）单击抽取区域和分型线按钮，点击Cavity region，勾选创建区域，点击应用以创建型腔。点击core region，勾选创建区域，点击确定以创建型芯，如图2-22。（图2-22 定义区域对话框） （图2-23 创建型芯和型腔）单击“创建型芯和型腔”按钮，点击All Regions，单击确定。在查看分型结果对话框中单击确定。分型结果如图2-23.单击菜单中的编辑移动对象按钮，选择对象为型腔，制定矢量为+Z方向，制定距离为200mm，单击确定。同理将型芯向下移动200mm。至此，公母模的设计就此完成,如图2-

36、24。 （图2-24 移动对象对话框）第三章 玩具汽车主要零件的制造工艺设计3.1、型芯的数控加工工艺设计一、 零件图工艺分析为了提高数控机床的使用寿命，保持数控铣床的精度、降低零件的加工成本，把零件的基准面，定位面在普通机床上加工。其它部位在数控铣床上加工。 根据基面先行的原则，先在普通机床上按顺序洗出出毛坯的A、B、C、D、E面。本工序是在铣床上加工出曲面外形部分。一些部分铣刀难以满足加工要求，需要在电火花成型加工机床上加工，如孔的圆锥部分，和尖角部分，如图3-1和3-2所示。 （图3-1） （图3-2）（1）、毛坯分析、该零件图如图3-3所示。毛坯选择时应考虑的因素： 1、零件的材料及机

37、械性能； 2、零件的结构形状与外形尺寸； 3、生产纲领； 4、生产条件； 5、充分考虑利用新技术。 （图3-3 型芯模型图） 结合改零件的设计和运用领域等方面，零件材料、性能以及现有的设备要求选择材料为45钢。根据产品的尺寸为23512556选择尺寸为24513565的毛坯，毛坯如图3-4所示（2） 、定位基准的选择 （图3-4 毛坯）选择定位基准时应符合两点要求1、 各加工表面应有足够大的加工余量，非加工表面的尺寸、位置符合设计要求； 2、 定位基面应有足够大的接触面积和分布面积，以保证能承受大的切削力，保证定位可靠。精基准的选择：考虑到基准统一原则，采用型芯的底面为精基准。粗基准的选择：考

38、虑到合理分配各加工面的加工余量，加工面与不加工面之间的相互位置关系，选择毛坯的A面为粗基准。（3） 加工工艺路线的拟定考虑到以下因素：1、 型芯对应的零件表面是内表面，表面粗糙度要求低，Ra值定为6.3m，经济精度级定位8级。加工方法为粗铣-半精铣； 型芯与型腔配合面Ra值定为3.2，经济精度级定位7级，加工方法为粗铣-半精铣-精铣；（4） 加工顺序的确定：由于该产品是玩具汽车外壳的模具，硬度要求不高，不需淬火，成型零件尺寸精度要求不是很高，所以加工过程的工序安排如下：下料锻造正火粗加工半精加工调质精加工修整抛光镀硬铬装配。（5）设备及工艺装备的选择 1、机床的选择 机床的选择主要依据以下几个

39、方面： 、加工内容。车床主要用来加工零件的回转表面，如圆柱面、圆锥面、球面、螺纹，以及一些复杂的回转面，如双曲面等。普通任意两坐标联动的数控铣床只能用来加工平面曲线的轮廓。对于有特殊要求的数控铣床可以加进一个回转的A坐标或C坐标来加工立体曲面零件。数控铣床比普通铣床加工精度高，精度稳定性好，适应性强，操作劳动强度低，适应于板类、盘类、壳具类、磨具类等复杂形状的零件。加工中心是之中功能较全的机床，集铣、钻、铰、镗、攻螺纹于一身，自身带有刀库，可实现自动换刀。、机床的精度与工件精度相适应。在满足精度要求的前提下，尽量选择低精度机床。这样保证了机床合理使用。、选择的机床应与现有的加工条件相适应，如设

40、备负荷的平衡状况等。 结合该产品选择立式加工中心。该零件表面由多个复杂曲面构成，需2.5轴以上多坐标联动，选择3坐标联动。参考资料6P385表9-4确定型号为JCS-018，其主要参数如下：X轴行程 900mmY轴行程 375mmZ轴行程 470mm主轴转速 22.52250r/min刀库容量 16把2、 夹具的选择在确定装夹方案时，值需根据已选定的加工表面和定位基准确定工件的定位夹紧方式并选择适合的夹具在选择夹具时，能选择通用夹具的尽量选通用夹具，这样在经济上可减少开支。数控机床上使用的夹具应满足安装调整方便、刚性好、精度高、耐用度好等要求。所以我根据零件的形状和以下几点选择平口钳。：、夹紧

41、力要大小适当，要保证不能因为夹持过松使产品在加工中产生松动，也不能过紧使工件产生夹紧变形和表面损伤；、夹紧机构不得影响进给，加工部位要敞开；、装卸方便辅助时间尽量短；、对小型零件或工序时间不长的零件，可以考虑在工作台上同事安装几个零件，以提高加工效率；、夹具结构应力求简单；、夹具应便于与机床工作台及公件定位表面间的定位元件连接。3、 刀具的选择(1) 铣刀材料的选择考虑到经济性，互换性，选用硬质合金刀片。硬质合金的特点：硬质合金中高熔点、高硬度碳化物含量高，因此硬质合金常温硬度很高，热熔性好，热硬性可达到8001000以上，切削速度比高速钢提高47倍。硬质合金缺点是脆性大，抗弯强度和抗冲击韧性

42、不强。 （2）铣刀主要参数的选择，粗加工时选择韧性好的刀片，需切除大量余量，要求半径较大。为了提高加工效率选择20的立铣刀，粗加工时齿数较少，这里选择齿数为2。 半精加工曲面时，选择16的球头铣刀。半精加工平面时，选择16的平头立铣刀。齿数为2。 考虑到小圆角等表面加工，选择4整体结构的球头铣刀加工难加工部分。 精加工加工平面时选用16整体结构的平头立铣刀，精加工是齿数较大，这里选3。二、 加工尺寸的确定（1）、加工余量是指加工过程中所切去的金属层厚度。在某加工表面切除金属层总厚度，称为该加工表面的总余量。一般情况，总余量并不是一次性去除，而是在各个工序中分次去除。因此每道工序所切除的金属层厚

43、度称为该工序的工序余量。确定加工余量的方法有三种： 查表修正法 经验估计法 分析计算法本零件总余量确定如下：精铣加工总余量为0.5mm；半精铣加工总余量为1.5mm；粗加工余量为毛坯尺寸-精加工余量-半精加工余量。（2） 、工序尺寸及偏差确定该零件平面部分定位基准、工序基准、测量基准重合，工序尺寸及其公差直接由各工序的加工余量和所能达到的精度确定。计算方法是由最后一道工序开始向前推算。曲面部分尺寸不能由一般测量方法得出，因此在这里不分析。各道工序的基本余量为：精铣加工余量Z=0.5mm；半精铣加工余量Z=1.5mm；粗加工余量Z=6mm。查参考资料七P156表8-2 轮廓算术平均偏差Ra值。各

44、尺寸公差分别为： 粗铣达到表面粗糙度值Ra=12.5 公差T=0.1mm 半精铣达到表面粗糙度值Ra=6.3 公差T=0.05mm精铣达到表面粗糙度值Ra=3.2 公差T=0.025mm各工序的基本尺寸计算如下：精铣D=20mm半精铣D=20+0.5=20.5mm粗铣D=20.5+1.5=22mm按工艺要求分布公差，最终得到各工序尺寸及偏差为：毛坯22土0.05； 半精铣20.5土0.025；精铣20土0.0125。三、确定走刀路线和工步顺序 走刀路线就是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包括了工步的内容，也反映出工步顺序。走刀路线是编写程序的依据之一，确定走刀路线时应注意以下几点：1、寻

45、求最短加工路线；2、最终轮廓一次走刀完成。为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最终轮廓应安排在最后一次走刀中连续加工出来。如图a是用行切方式加工内腔的走刀路线，这种走刀能切除内腔中的全部余量，不留死角，不伤轮廓,而且加工路径较短，效率较高。但行切法将在两次走刀的起点和终点间留下残留高度，而达不到要求的表面粗糙度。图c沿圆周路径走刀，也是一种较好的走刀路线方式。这种方式加工出来的表面精度较高，但走到路径最长。所以我们采用b图的走刀路线，综合a、和b的优势先，用行切法，最后沿周向环切一刀，光整轮廓表面，能获得较好的效果。3、选择切入切出方向考虑刀具的进、退刀（切入、切出）路线时，刀具的切出或切入点应在沿零件轮廓的切线上，以保证工件轮廓光滑；应避免在工件轮廓面上垂直上、下刀而划伤工件表面；尽量减少在轮廓加工切削过程中的暂停（切削力突然变化造成弹性变形），以免留下刀痕，如右图。4、选择使工件在加工后变形小的路线 （切入切出方向）