毕业设计（论文）肥皂盒外壳模具设计与数控加工仿真

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1、毕业设计(论文)题目 肥皂盒外壳模具设计与数控加工仿真班级 数控0901班 姓名 学号 指导老师 2012 年 6 月 10 日内容摘要本文主要利用了UGNX5.0软件对外壳的三维设计.模具设计与凹凸模的数控加工. 其中主要内容分为三部分:实体建模，分模处理和数控加工。通过这三项内容可以更加熟悉UGNX5.0三维造型功能，初步的运用机械设计和制图的知识，分模处理可以掌握其中最重要的模具设计功能，最后通过加工程序编辑可以掌握UGNX5.0自动编程功能。通过这三项功能的运用，可以初步的掌握产品设计，造型和加工。 关键词: 模具设计 实体建模 分模处理 数控加工目 录 绪论 .4 一.肥皂盒外壳的造

2、型（一）肥皂盒外壳造型步骤 .5（二）肥皂盒外壳造型图.6二.肥皂盒外壳模具设计.6（一）材料和收缩率设置.6（二）设定模具坐标系.6（三）建立工件.7（四）分型面的创建.7（五）生成模具型腔、型芯.8三.肥皂盒外壳数控加工编程.9 （一）数控加工工艺方案.10 （二）组织加工模型.10（三）加工前的模型处理与加工装备.13（四）整体粗加工.13（五）平面区域精加工.16（六）整体半精加工.19（七）整体精加工.20（八）后处理.22 四. 总结 .23 五. 致谢词 .24 六.参考文献 .25绪论随着改革开放步伐的进一步加快，我国正逐步成为全球的制造业的基地。制造业是国民经济的物质基础和产

3、业主题，是富民强国之本,是国家科技水平和综合实力的中重要标志。作业制造业基础的模具行业今年来得到了迅速发展，随着CAD/CAM、数控加工等先进制造技术的不断发展，以及这些技术在模具行业普及应用，模具设计与制造领域正发生着一场深刻的技术革命。塑料模具是指用于塑料制作的模具。而我们这次设计就是肥皂盒外壳模具的设计。外壳模具属于工业类产品结构特点.分型面的构造方法.靠破孔的修补以及在UGNX5.0环境下模具设计的基本流程及相关基础知识.而UGNX5.0属于模具CAD/CAM类设计软件.引入模具CAD技术后,模具设计可借助计算机完成传统手工设计中各个环节的设计工作,并自己的绘制模具装配图和零件图.模具

4、CAM最初应用于模具型腔等复杂形状自动加工的计算机辅助编制,后又逐步扩展为工艺准备和生产准备过程中的许多功能.例如计算机辅助模具制造工艺过程的设计、计算机辅助模具生产管理等各方面的应用.开发模具CAM最原始的一句是模具的几何信息图形.模具CAD/CAM技术的主要特点是设计与制造过程的紧密-设计制造一体化,其实质是设计和制造的综合计算机化.在模具CAD/CAM系统中.产品的几何模型(有些综合系统还要求附加工艺和组织管理方面信息)是关于产品的最基本核心数据.并作为设计.计算.分析中最原始的依据.通过模具CAD/CAM集体的计算.分析和设计而得到的大量信息,可运用数据库和网络技术将存储并直接传送到生

5、产制造环节的各个方面,从而实现设计制造一体化.此肥皂盒外壳模具设计主要是运用模具CAD/CAM软件之UGNX5.0模具设计来完成的.随着市场竞争的日益激烈.用户对产品的质量/成本/赏识时间提出了越来越高的要求.CAD/CAM技术是加快产品更新换代,增强企业竞争能力的最有效手段,同时也是实施先进制造和CIMS的关键和核心技术.企业应看清应用CAD/CAM技术带来的进步性,并以自身的基础,借鉴同行各企业应用推广的经验,灵活应用CAD/CAM技术,加快企业的设计制造一体化发展.一 肥皂盒外壳的造型NX5.0目前功能最强、应用最广的版本。本文主要利用了UGNX5.0软件对外壳的三维设计。外壳模具属于工

6、业类产品结构特点.分型面的构造方法.靠破孔的修补以及在UGNX5.0环境下模具设计的基本流程及相关基础知识.而UGNX5.0属于模具CAD/CAM类设计软件.引入模具CAD技术后,模具设计可借助计算机完成传统手工设计中各个环节的设计工作,并自己的绘制模具装配图和零件图.(一)肥皂盒外壳造型步骤:1. 建立一个新文件“feizao.prt”.图1-12. 进入建模模块.3. 建立如图1-1所示的草图.4. 单击“拉伸”,选择步骤3所画的线,拉伸距离20.5. 单击“”,拔模角度20，如图1-2所示.6. 单击“倒圆角”,选中上表面的边,圆角半径10.图1-27. 单击“抽壳”,选择下表面,厚度2

7、.8. 倒圆角,圆角半径3,如图1-3所示.图1-39. 单击“草图”,选择下表面,确定,建立如图1-4图1-3所示的草图.10. 单击“拉伸”,选中步骤9所画的线,对称值,距离20，求差.11. 单击“草图”,选择下表面,确定如图1-5所示的草图.12. 单击“拉伸”,选中步骤11所画的线,距离2,求和. 如图1-6示13. 保存零件.图1-4图1-6图1-5(二)肥皂盒外壳造型图 二 肥皂盒外壳的模具设计(一)调出肥皂盒外壳调出肥皂盒外壳产品模型,使用公制单位建立方案,部件材料ABS,收缩率1.005,如图2-1所示.(二)设定模具坐标系以产品体中心选择”锁定Z值”建立模具坐标系,如图2-

8、2所示.图2-2图2-1(三)设置毛坯按默认尺寸进行毛坯定义,如图2-3所示.(四)分型面的创建 图2-31. 调出分型线对话框,在对话框中单击自动搜索分型线按钮,开始搜索分型线,单击应用,确认当前的分模实体及分模方向如图2-4和图2-5所示.图2-5图2-4 2. 找出分型线后,在分型管理器对话框中选择补片工具,进行自动补片,循环搜索方法选择”自动”,修补方法选择”型腔侧面”,如图2-6所示.3. 经过一段时间的运算,屏幕图形不断变化,完成时破孔已全部修补好,如图2-7所示 ,单击”后退”按钮返回上级菜单.图2-7图2-6 图2-7图2-64. 在分型管理器对话框中直接选取创建分型面,会出现

9、创建分型面的对话框,按”确定”按钮,系统会生成如图2-8所示的分型面.5. 抽取区域,检查型芯型腔的分模面,系统会找出的总面数47等于型腔面数21与型芯面数26之和,如图2-9所示.(五)生成模具型芯型腔生成型芯型腔,操作如图2-10所示,创建型腔和型芯部分,确认分模面的修建方向正确,得到型腔和型芯的部分,如图2-11和图2-12所示.图2-9图2-8图2-11图2-10图2-1210.在下拉菜单”窗口”中设工作零件为”顶层装配体”,分模过程全部完成,如图2-13所示. 图2-13三 肥皂盒外壳数控加工编程(一)数控加工工艺方案1.粗加工整个零件：采用型腔铣操作分别对零件内部、外部进行粗加工，

10、侧壁和底面余量都为0.5mm。选用10的平底铣刀和2的平底铣刀.2.精加工平面区域:采用等高轮廓铣进行加工,选用10R0.5平底铣刀和2的平底刀.3.半精加工曲面：采用等高轮廓铣对零件的上表面进行半精加工，部件余量为0.2mm。选用6R3的球头铣刀.4.精加工曲面：采用固区域曲面轮廓铣对零件的上表面进行精加工，部件余量为0mm。选用6R3的球头刀.加工工序的加工内容、加工方法和使用刀具，如表所示。工序加工内容加工方式使用刀具1粗加工整个零件CAVITY_MILLMILLD10、MILLD22精加工工件的平面REST_MILLINGMILLD10R0.5MILLD23半精加工曲面ZLEVEL_P

11、ROFILEMILLD6R34精加工曲面CONTOUR_AREAMILLD6R3(二)组织加工模型1.新建加工文件.在标准工具条或者文件下拉菜单中选择新建文件命令,然后在”文件新建”对话框中选择”装配”模板,并输入加工文件名”mill”,之后单击”确定”,完成加工文件的创建.如图3-1所示.2.装入加工模型.应用添加组件的命令,将文件(core.prt)装入到加工中,其中定位方式应用”绝对原点”,引用集选择”模型”.3.在加工文件中创建与零件完全关联的毛坯.在装配下拉菜单中,选择”组件”“新建”命令图3-1在弹出的”类选择”对话框中单击”确定”.在弹出的”新建组件”对话框中,选择”模型”模板,

12、输入毛坯文件名”core_blank.prt”,如图3-2所示,然后单击”确定”完成毛坯零件的创建.在装配导航器中使用双击毛坯零件”core_blank.prt”的方法激活毛坯.如图3-3所示.图3-2图3-3在标准工具条中选择”开始”“建模”命令,进入”建模”环境.单击”WAVE几何链接器”命令,系统将弹出图3-4”WAVE几何链接器”对话框.在”WAVE几何链接器”对话框中.选择”类型”为”面”后,再在图形区域选择零件模型的底平面和上平面,如图3-4完成后将零件的底平面和上平面链接到毛坯中.在装配导航器中关闭零件的显示后,在”特征”工具条选择”拉伸”命令,在”曲线规则”选择框中选择”面的边

13、”,然后在图形区域选择被链接的底平面边界后,在”拉伸”对话框中选择终点选项为”直到被延伸”,在选择肥皂盒外壳凸模上表面,最后单击”确定”,就生成与零件完全相关联的毛坯,如图3-5所示.毛坯完成后,在部件导航器仲打开隐藏的零件,双击加工文件将其激活,并将毛坯的显示特性改为半透明,完成后的装配导航器、零件和毛坯,如图3-6所示.图3-6图3-5(三)加工前的模型处理与加工装备1.进入加工环境图3-7在标准工具条中选择”开始”“加工”,系统将自动弹出”加工环境”对话框,在CAM设置选择栏中选择”mill_contour”模板,如图3-7所示,单击”初始化”按钮,系统将进入型腔铣加工环境. 2.创建加

14、工几何体 在操作导航器仲左键单击标识图标.然后在导航器空白区域右键单击并选择几何视图,则进入几何视图编辑环节.双击WORKPICE 进入创建加工几何体环境。选择加工部件及加工几何体具体步骤图3-8.图3-8图3-8所示(从左到右,从上到下)，选择完毕之后单击确定一直回到几何视图。3.创建安全平面进入坐标系设定环境下，选中间隙然后单击指定，选择工件的上表面，并在偏置栏中输入安全平面的数值，然后单击确定，安全平面则建立成功。如图3-9所示.4.创建刀具在菜单栏中选择分别创建10铣刀、2的立铣刀和10 R0.5立铣刀、6R3的球头刀，如图3-10所示。图3-10图3-9图3-10(四)整体粗加工1.

15、粗加工整个零件 创建操作.在”加工创建”工具条中,点击”创建操作”按钮,进入”创建操作”对话框,具体操作如图3-11所示.设置完成后,点击”确定”,进入”型腔铣”对话框. 设置切削层.在”型腔铣”对话框中点击”切削层”按钮,进入”切削层”对话图3-12框,基本设置如图3-12所示.图3-12图3-11 设置进给率. 在”型腔铣”对话框中点击”进给和速度”按钮,进入”进给”对话框.在”进给”对话框中点击”从表格中重置”按钮,系统将从定义表格图3-13中抽取适当的表面速度和每齿进给值,从而自动计算出主轴速度和切削进给率.如图3-13所示. 设置进刀方式.在”型腔铣”对话框中点击”非切削移动”按钮,

16、进入”非切削运动”对话框,基本操作如图3-14所示. 生成粗加工刀具运动轨迹. 在图3-14”型腔铣”对话框中点击”生成”按钮,系统将自动生成刀具运动轨迹. 如图3-15所示. 在”型腔铣”对话框中点击”确定”按钮,退出”型腔铣”对话框,完成粗加工操作的创建.图3-152.粗加工零件的五个凸台部分创建操作.在”加工创建”工具条中,点击”创建操作”按钮,进入”创建操作”对话框,具体操作如图3-16所示.设置完成后,点击”确定”,进入”型腔铣”对话框.设置加工区域.在”型腔铣”对话框中图3-16点击”指定切削区域”按钮,进入”切削区域”对话框,在图形窗口中选择凸模的平面区域,如图3-17所示,完成

17、后单击”确定”,返回”型腔铣”对话框.设置切削层.在”型腔铣”对话框中点击”切削层”按钮,进入”切削层”对话框,基本设置如图3-18所示.图3-17图3-19图3-18设置进给率. 在”型腔铣”对话框中点击”进给和速度”按钮,进入”进给”对话框.在”进给”对话框中点击”从表格中重置”按钮,系统将从定义表格中抽取适当的表面速度和每齿进给值,从而自动计算出主轴速度和切削进给率.(跟粗加工整个零件一样)设置进刀方式.在”型腔铣”对话框中点击”非切削移动”按钮,进入”非切削运动”对话框. (跟粗加工整个零件一样)生成精加工刀具运动轨迹. 在”型腔铣”对话框中点击”生成”按钮,系统将自动生成刀具运动轨迹

18、. 如图3-19所示. 在”型腔铣”对话框中点击”确定”按钮,退出”型腔铣”对话框,完成粗加工操作的创建.如图3-20所示.图3-20(五)平面区域精加工1.精加工肥皂盒外壳零件平面区域一.创建操作.在”加工创建”工具条中,点击”创建操作”按钮,进入”创建操作”对话框,具体操作如图3-21所示.设置完成后,点击”确定”,进入”型腔铣”对话框.加工区域.在”Rest Milling”对话框中点击”指定切削区域”按钮,进入”切削区域”对话框,在图形窗口中选择零件模型的平面区域(注意平面边界的圆角也要选上),图3-21如图3-22所示,完成后单击”确定”,返回”Rest Milling”对话框.图3

19、-22设置切削层.在” Rest Milling”对话框中点击”切削层”按钮,进入”切削层”对话框,基本设置如图3-23所示.图3-23进给率. 在” Rest Milling”对话框中点击”进给和速度”按钮,进入”进给”对话框.在”进给”对话框中点击”从表格中重置”按钮,系统将从定义表格中抽取适当的表面速度和每齿进给值,从而自动计算出主轴速度和切削进给率.刀方式.在” Rest Milling”对话框中点击”非切削移动”按钮,进入”非切削运动”对话框.(和前面设置一样)加工刀具运动轨迹. 在” Rest Milling”对话框中点击”生成”按钮,系统将自动生成刀具运动轨迹.如图3-24所示.

20、Rest Milling”对话框中点击”确定”按钮,退出”型腔铣”对话框,完成粗加工操作的创建.图3-242.精加工肥皂盒外壳零件平面区域二.创建操作.在”加工创建”工具条中,点击”创建操作”按钮,进入”创建操作”对话框,具体操作如图3-25所示.设置完成后,点击”确定”,进入”型腔铣”对话框.加工区域.在”Rest Milling”对话框中点击”指定切削区域”按钮,进入”切削区域”对话框,在图形窗口中选择零件模型的平面区域(注意平面边界的圆角也要选上),如图3-26所示,完成后单击”确定”,返回”Rest Milling”对话框.图3-25图3-27图3-26设置切削层.在” Rest Mi

21、lling”对话框中点击”切削层”按钮,进入”切削层”对话框,基本设置如图3-27所示.进给率. 在” Rest Milling”对话框中点击”进给和速度”按钮,进入”进给”对话框.在”进给”对话框中点击”从表格中重置”按钮,系统将从定义表格中抽取适当的表面速度和每齿进给值,从而自动计算出主轴速度和切削进给率.进刀方式.在” Rest Milling”对话框中点击”非切削移动”按钮,进入”非切削运动”对话框.(和前面设置一样)加工刀具运动轨迹. 在” Rest Milling”对话框中点击”生成”按钮,系统将自图3-28动生成刀具运动轨迹.如图3-28所示.在”Rest Milling”对话框

22、中点击”确定”按钮,退出”型腔铣”对话框,完成粗加工操作的创建.(六)曲面区域精加工1.创建操作.在”加工创建”工具条中,点击”创建操作”按钮,进入”创建操作”对话框,具体操作如图所示.设置完成后,点击”确定”,进入”型腔铣”对话框.2.加工区域.在” Zlevel Profile”对话框中点击”指定切削区域”按钮,进入”切削区域”对话框,在图形窗口中选择零件模型的平面区域(注意平面边界的圆角也要选上),如图3-29所示,完成后单击”确定”,返回” level Profile”对话框.设置切削层.在” level Profile”对话框中点击”切削层”按钮,进入”切削层”对话框,基本设置如图3

23、-30所示.图3-30图3-293.进给率. 在” level Profile”对话框中点击”进给和速度”按钮,进入”进给”对话框.在”进给”对话框中点击”从表格中重置”按钮,系统将从定义表格中抽取适当的表面速度和每齿进给值,从而自动计算出主轴速度和切削进给率.如图3-31所示.4.进刀方式.在” level Profile”对话框中点击”非切削移动”按钮,进入”非切削运动”对话框.(和前面图3-31设置一样)5.加工刀具运动轨迹. 在” level Profile”对话框中点击”生成”按钮,系统将自动生成刀具运动轨迹.如图3-32所示6.在” Zlevel Profile”对话框中点击”确定

24、”按钮,退出”型腔铣”对话框,完成粗加工操作的创建.(七)曲面区域精加工1.操作.在”加工创建”工具条中,点击”创建操作”按钮,进入”创建操作”对话框,具体操作如图所图3-32示.设置完成后,点击”确定”,进入”型腔铣”对话框.2.加工区域.在” Contour Area”对话框中点击”指定切削区域”按钮,进入”切削区域”对话框,在图形窗口中选择零件模型的曲面区域,完成后单击”确定”,返回” Contour Area”对话框.设置切削层.在” Contour Area”对话框中点击”切削层”按钮,进入”切削层”对话框,基本设置如图3-33所示.3.进给率. 在” Contour Area”对话

25、框中点击”进给和速度”按钮,进入”进给”对话框.在”进给”对话框中点击”从表格中重置”按钮,系统将从定义表格中抽取适当的表面速度和每齿进给值,从而自动计算出主轴速度和切削进给率.4.设置驱动方式.如图3-34所示,在” Contour Are”对话框中点击”编辑”按钮,进入”区域铣削驱动方式”对话框,在”区域铣削驱动方式”对话框中,按图3-26所示的选项和参数进行设置,完成后点击”确定”,返回” Contour Area”对话框.5.加工刀具运动轨迹. 在” Contour Area”对话框中点击”生成”按钮,系统将自动生成刀具运动轨迹.如图3-35所示.6. ” Contour Area”对

26、话框中点击”确定”按钮,退出”型腔铣”对话框,完成粗加工操作的创建.图3-34图3-33图3-35(八)后处理如图3-36所示,先在操作导航器中选中第一行的”NC_PROCEAM”图标,然后在”加工操作”工具条中单击”后处理”对话框,后处理器选择”MILL_3_AXIS”,单击”确定”后,系统就会一次性生成所有操作的NC加工代码. 将程序中的头改为G40 G17 G80 G90 G49，在G91后加上G54，最后将程序尾改为M05 M30，将改好的程序另存为指定路径即可。图3-36总 结通过本次设计，让自身在运用现代办公软件方面有了更进一步的提高；对于UG CAD/CAM的各个方面知识有了更深

27、层次的了解；对太极阴阳盘的制造加工工艺和工序安排有了更进一步的理解。此次设计，使自已看到了以前学习的很多不足，同时，提高了自身的自学能力和综合知识的运用能力。通过此次设计也让我懂得了如何将已学过的知识系统地组织起来，并灵活运用到实践设计中去，从而也表现出平时学习中的不足，再逐步改进。也使我真正明白了华罗庚先生曾说过的一句话的真正含义，科学上没有平坦的大道，真理长河中有无数礁石险滩。只有不为畏攀登的采药者，只有不怕巨浪的弄潮儿，才能登上高峰采得仙草，深入水底觅得骊珠。”本次设计虽然完成，由于自己知识水平的欠缺，此次毕业设计中存在着许多缺陷与不足，诚请评委老师批评斧正。 致谢词在本次设计期间我自己

28、努力对该课题的学习、研究外，离不开指导老师的精心指导。在此，首先感谢指导老师对我的课程设计的各方面的指导。张老师以其严谨求实的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神对我产生重要影响。他渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪。我还要感谢我的母校河北机电职业技术学院，是他赋予了我三年大学生活，有苦也有甜，我的记忆中在我心中永远不能磨灭。我在此还要感谢那些为我们默默付出老师们，他们用自己宝贵的青春给我们灌输知识，老师你们辛苦了谢谢你们。 参考文献1过小容、李坤.编著,UG 三维造型与数控加工编程实例精解,辽宁科学技术出版社，2009年四月第一版.2付红伟、王爽、张海英编著,UG数控加工基本教程清华大学出版社，2009年8月第一版.3杜强、赵灵编著,模具CAD/CAM课程设计,中国劳动社会保障出版社,2006年7月第一版25