毕业设计论文测量器前盖分模及型面数控加工程序.docx
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毕业设计论文测量器前盖分模及型面数控加工程序
毕业设计（论文）
测量器前盖分模及型面数控加工程序
院（系）:
机械工程系
专业名称:
模具设计与制造
学生姓名:
jfasfj
学生学号:
111112121121
指导教师:
1313131
摘要………………………………………………………………………………………I
Abstract………………………………………………………………………………II
1前言……………………………………………………………………………………1
1.1课题研究的意义和目的……………………………………………………….1
1.2国内外模具技术的发展及现状…………………………………………….…3
1.3本课题研究的主要内容……………………………………………………….5
1.4未来模具制造技术发展趋势………………………………………………….3
2零件的工艺设计………………………………………………………………….5
2.1凸模、凹模尺寸的确定……………………………………………………….5
2.2零件的工艺性分析…………………………………………………………….6
3运用Pro/E对测量器后盖进行分模……………………………………….8
3.1Pro/E概述………………………………………………………………………8
3.2测量器前盖进行分模………………………………………………………….10
4测量器后盖UGNX三维数控加工工艺方案的制定………………….15
4.1UGNX概述………………………………………………………………………15
4.2UGNX的功能模块…………………………………………………………….15
4.3UGNX的加工模块…………………………………………………………….16
4.4UGNXCAM的加工…………………………………………………………….16
4.5工件分析……………………………………………………………………….16
4.6工艺分析……………………………………………………………………….16
4.7数控加工及编程……………………………………………………………….18
5总结………………………………………………………………………………….27
6谢辞…………………………………………………………………………………..28
7参考文献…………………………………………………………………………….29
8附录程序…………………………………………………………………………….30
1前言
1.1课题研究的意义和目的
模具被称为工业产品之母，所有工业产品莫不依赖模具才得以规模生产、快速扩张，被欧美等发达国家誉为“磁力工业”。
由于模具对社会生产和国民经济的巨大推动作用和自身的高附加值，世界模具市场发展较快，当前全球模具工业的产值已经达到600亿至650亿美元，是机床工业产值的两倍。
中国注塑模具行业也在快速发展，中国模具产品产值已从1993年的110亿元增长到1997年的200亿元，并超过了机床产品的产值，到2002年增长到360亿元，1996年~2002年间的年均增长速度达到14%以上，在某些行业年均增速更是高达100%。
2003年模具产值已达450亿元，增长25%以上，出口3.368亿美元。
目前中国模具产品已经形成10大类46个小类，模具生产厂点两万多家，从业人员约50万人。
在所有模具产品中，自产自用的比例占大部分，2003年实现了商品化流通的模具占45%左右。
在10大类模具产品中，塑料模具的比例在2000年模具总量中已达到36%，2002年则接近40%，塑料模具在进出口中的比重更是高达50%~60%，并且随着中国机械、汽车、家电、电子信息和建筑建材等国民经济支柱产业的快速发展，这一比例还将持续提高。
近年来，中国塑料模具工业年均增长速度达到10%以上，塑料制品年产量在世界位居第二，2001年达到2000万吨。
塑料制品在农业、塑料包装、塑料管材和异型材、汽车、家电、电子、交通、邮电等领域发展迅猛，掀起了一股国内外厂商投资的热潮。
本次毕业设计我的设计课题是《测量器前盖分模及型面数控加工程序设计》，其内容为设计完成按钮的曲面造型及铸模零件图、制定三维数控加工方案，设计加工路线，利用CAM软件编制符合数控系统要求的数控加工程序，并在CAM软件中进行加工的仿真演示。
即要求我做出以下几个部分：
反求实物形面、三维造型、铸模零件、数控加工以及编制加工程序。
这几个步骤是从头至尾一环扣一环的，每一个步骤都是必不可少的，每个步骤都需要认真的做好，本课题所包含的几个部分，连接起来，其实就是一个逆向工程的过程。
逆向工程则是一个“从有到无”的过程。
做一个逆向设计的工作，可能比做一个正向设计更具有挑战性。
在设计一个产品之前，首先必须尽量理解原有模型的设计思想，在此基础上还可能要修复或克服原有模型上存在的缺陷。
从某种意义上看，逆向设计也是一个重新设计的过程。
在开始进行一个逆向设计前，应该对零件进行仔细分析，主要考虑以下一些要点：
（1）确定设计的整体思路，对自己手中的设计模型进行系统地分析。
面对大批量、无序的数据，初次接触的设计人员会感觉到无从下手。
这是应首先要周全地考虑好先做什么，后做什么，用什么方法做，主要是将模型划分为几个特征区，得出设计的整体思路，并找到设计的难点，基本做到心中有数。
（2）确定模型的基本构成形状的曲面类型，这关系到相应设计软件的选择和软件模块的确定。
对于自由曲面，例如汽车、摩托车的外覆盖件和内饰件等，一般需要采用具有方便调整曲线和曲面的模块；对于初等解析曲面件，如平面、圆柱面、圆锥面等则没必要因为有测量数据而用自由曲面去拟合一张显然是平面或圆柱面的曲面。
只有首先掌握了这些内容，才能真的做好逆向设计。
仿制是产品发展的原动力，逆向工程是产品研发的有效途径。
逆向工程的实施过程是多领域、多学科的协同过程。
逆向工程的整个实施过程包括了测量数据的采集/处理、CAD/CAM系统处理和融入产品数据管理系统的过程。
它把测量仪器、CAD/CAM/CAE软件、CNC机床有机而又高效地结合在一起，成为产品研发和生产的一个高效、便捷的途径。
逆向工程是一项开拓性、实用性和综合性很强的技术，逆向工程技术已经广泛应用到新产品的开发、旧零件的还原以及产品的检测中，它不仅消化和吸收实物原型，并且能修改再设计以制造出新的产品。
但同时设计过程中系统集成化程度比较低，人工干预的比重大，将来有望形成集成化逆向工程系统，以软件的智能化来代替人工干预的不足。
由于塑料模具具有很多突出的优点，因此在工业生产中，尤其是大批生产中得到大批的应用。
从精细的电子元件、仪表指针到汽车的车灯、高压容器封头以及航空航天的精密塑料件、公路上的信息灯均需塑料模具。
初略统计，在汽车制造行业中，有60%-70%的灯具是采用塑料模具制造工艺制成的，利用塑料模具工艺制造零件所占的劳动量为整个汽车工业劳动量的10%-15%。
在电子产品中，塑料模具铸造件的数量约占零件总数的50%以上。
在飞机、导弹、各种枪弹与炮弹的生产中，塑料模具制造所占的比例也相当大。
人们日常生活中所用的塑料制品，模具制造件所占的比例更大，如脸盆、水瓶、塑料餐具等都是塑料模具制造产品。
占世界塑料产量60%-70%以上的板材、管材及型材，其中大部分是通过塑料模具制成成品的。
在许多先进的工业国家里，利用塑料模具生产和模具工业得到高度的重视，例如美国和日本，模具工业的产值已超过机床工业，模具工业已成为重要的产业部门。
随着工业产品的不但发展和技术水平的不断提高，不少过去用铸造、锻造、切削加工方法制造的零件，已被质量轻、刚度好件所代替。
可以说，利用模具生产已成为现代工业生产的重要手段和发展方向，是提高生产率、提高产品质量、降低成产成本、进行产品更新换代的重要保证。
但是，中国塑料模具无论是在数量，还是质量上技术和能力等方面都有很大的进步，但与国民经济的发展的需求世界先进水平相比，差距仍很大。
一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需要大量进口。
在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势，并且如果模具技术能够提高则对中国国民经济有很大的影响，所以对模具的研究是必要的。
1.2国内外模具技术发展及现状
1.2.1国内方面：
80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%，在未来的模具市场中，塑料管件在模具总量中的比例还将逐步提高。
当今世界正进行着新一轮的产业调整，一些模具制造企业逐渐向发展中国家转移，我国正成为世界模具大国。
目前我国的模具总产值已跃居世界第三，仅次于日本和美国。
近年来，外资对我国模具行业投入量增大，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化，我国模具行业迎来新一轮的发展机遇的同时，也将面临巨大的挑战.目前我国存在一方面模具产业规模不断扩大，一方面模具技术人员短缺的问题，这在一定程度上影响了国内模具企业的生产质量。
为解决这一问题，模具技能型人才的培养是关键，模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。
随着科学技术的发展，计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正不断向传统制造技术渗透、交叉、融合，对其实施改造，形成先进制造技术。
为了适应工业生产中多品种、小批量生产的需要，加快模具的制造速度，降低模具生产成本，开发和应用快速经济制模技术越来越受到人们的重视。
目前，快速经济制模技术主要有低熔点合金制模技术、锌基合金制模技术、环氧树脂制模技术、喷涂成形制模技术、叠层钢板制模技术等。
应用快速经济制模技术制造模具，能简化模具制造工艺、缩短制造周期（比普通钢模制造周期缩短70%至90%）、降低模具生产成本（比普通钢模制造成本降低60%至80%），在工业生产中取得了显著的经济效益。
对提高新产品的开发速度，促进生产的发展有着非常重要的作用。
经过半个世纪的发展，模具水平有了较大提高。
在塑料管件模具方面已能生产19万吨，上规模，高水平的企业越来越多！
由于他的抗腐蚀、廉价等优秀品质，被应用于我国现代化建设的各个领域。
精密塑料模具方面，已能生产医疗塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。
所生产的这类塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平。
还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。
注塑模型腔制造精度可达0.02mm至0.05mm，表面粗糙度Ra0.2微米，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达10至30万次，淬火钢模达50至1000万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距。
成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。
气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。
但总体上热流道的采用率达不到10%，与国外的50%至80%相比，差距较大。
虽然如此，我国的模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。
这一些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面，无论在设计还是加工工艺和能力方面，都有较大差距。
轿车覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点，可代表覆盖件模具的水平。
虽然在设计制造方法和手段方面基本达到了国际水平，模具结构周期等方面，与国外相比还存在一定的差距
1.2.2国外方面：
我国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间（分厂），自产自配比例高达60%左右，而国外模具超过70%属商品模具。
专业模具厂大多是“大而全”、“小而全”的组织形式，而国外大多是“小而专”、“小而精”。
国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30%，而国外在50%以上。
2004年，我国模具进出口之比为3.7比1，进出口相抵后的净进口额达13.2亿美元，为世界模具净进口量最大的国家。
注塑成型是最大量生产塑料制品的一种成型方法，二十多年来，国外的注塑模CAD技术发展相当迅速。
70年代已开始应用计算机对熔融塑料在圆形、管形和长方形型腔内的流动情况进行分析。
80年代初，人们成功采用有限元法分析三维型腔的流动过程，使设计人员可以依据理论分析并结合自身的经验，在模具制造前对设计方案进行评价和修改，以减少试模时间，提高模具质量。
近十多年来，注塑模CAD技术在不断进行理论和试验研究的同时，十分注意向实用化阶段发展，一些商品软件逐步推出，并在推广和实际应用中不断改进。
1.3本课题研究的只要内容
在巩固机械类基础课和专业课的基础上，学习和初步掌握按钮模具的设计方法和原理，利用UGNX三维CAM软件，设计一个给定的按钮零件的模具分型面与模具，并对模具的材料与结构进行分析计算，确定模具制造工艺与模具材料及结构尺寸，在设计分型面后，制定三维数控加工方案，设计加工路线，选取合理的切削要素，进行CAM软件中进行加工仿真，最后得到数控加工程序。
分阶段完成调研，方案论证，结构设计计算与分析，UGNX三维建模，毕业设计论文写与整理工作，通过本课题的设计与研究，了解零件模具的一般设计方法与制造工艺，学习UGNX三维CAM的操作使用与设计思想，掌握综合运用所学UGNX，机械原理，机械设计，计算机辅助设计与制造等知识的能力和解决实际问题的能力，培养勇于实践，开拓创新的精神。
通过本课题的研究与设计，我了解了工艺工装设计的全过程，学会综合应用所学的机械原理、机械设计、制造工艺学等知识解决实际工程问题的能力，拓宽了在注塑零件的工艺与模具设计方面的知识，进一步熟悉了UGNX软件，提高了综合工程素质，培养了我自学、勇于实践、开拓创新的精神，由于这是我们初次接触模具的相关知识，本毕业设计课题的模具设计存在一些考虑不周到不完善的地方，希望各位老师给予宝贵的意见与指导。
1.4未来五年模具产品发展的趋势及重点
1.4.1趋势
模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。
达到这一要求急需发展如下几项：
1.4.1.1全面推广CAD/CAM/CAE技术
模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。
随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。
计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。
1.4.1.2高速铣削加工
国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。
另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。
高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。
目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。
1.4.1.3模具扫描及数字化系统
高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。
有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。
模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。
1.4.1.4电火花铣削加工
电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样），因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。
国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。
预计这一技术将得到发展。
1.4.1.5提高模具标准化程度
我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。
国外发达国家一般为80%左右。
1.4.1.6优质材料及先进表面处理技术
选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。
模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。
模具热处理的发展方向是采用真空热处理。
模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积（TiN、TiC等）、等离子喷涂等技术。
1.4.1.7模具自动加工系统的发展
这是我国长远发展的目标。
模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。
1.4.2重点
1.4.2.1大型及精密塑料模具
塑料模具占模具总量近40%，而且这个比例还在不断上升。
塑料模具中为汽车和家电配套的大型注塑模具，为集成电路配套的精密塑封模具，也电子信息产业和机械及包装配套的多层、多腔、多材质、多色精密注塑模，为新型建材及节水农业配套的塑料异型材挤出模及管路和喷头模具等。
目前虽然已有相当技术基础并在快速发展，但技术水平与国外仍有较大差距，总量也供不应求，每年进口几亿美元，“十一五”期间应重点发展。
1.4.2.2其他高技术含量的模具
其他高技术含量的模具占模具总量近8%的压铸模具中，大型薄壁精密压铸模技术含量高，难度大。
镁合金压铸模和真空压铸成形模目前虽然刚起步，但发展前景好，有代表性。
子午线塑胶轮胎模具也是发展方向，其中活络模技术难度最大。
与快速成型技术相结合的一些快速制模技术及相应的快速经济模具具有很好的发展前景。
这些高技术含量的模具在“十一五”期间也应重点发展。
2零件的工艺设计
2.1凸模、凹模尺寸的确定
结合该模具的特点，工作零件的形状相对复杂，适宜采用数控机床3轴加工。
凹模的加工较凸模困难，所有的凹模孔均在同一凹模板上，宜于选取凹模板为制造基准件。
由于零件是小于500*500的所以属于中小型零件，长宽不超过零件的60%,高度不高于零件的10%，可以得到凸凹模的基本尺寸如下：
凸模和凸凹模的基本尺寸表2-1
尺寸（mm）
凹模的基本尺寸（mm）
凸模的基本尺寸（mm）
长：
73
110
110
宽：
48
81
81
高：
9
33
50
表2-1凸凹模基本尺寸表
2.2零件的工艺性分析
制造测量器后盖的材料是ABS塑料
ABS塑料-概述
化学名称：
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物
英文名称：
AcrylonitrileButadieneStyrene
比重1.05克/cm3，成型收缩率：
0.4～0.7%
ABS树脂是一种共混物，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，这三者的一般比例为20:
30:
50（熔点为175℃）。
其特性是由三组份的配比及每一种组分的化学结构，物理形态控制，丙烯晴组分在ABS中表现的特性是耐热性、耐化学性、刚性、抗拉强度，丁二烯表现的特性是抗冲击强度，苯乙烯表现的特性是加工流动性，光泽性。
这三组分的结合，优势互补，使ABS树脂具有优良的综合性能。
只要改变其三者的比例、聚合方法、颗粒的尺寸，便可以生产出一系列具有不同冲击强度、流动特性的品种，如增加丁二烯的组份，则其冲击强度会得到提高，但是硬度和流动性就会降低，强度和耐热性亦变差。
ABS具有刚性好，冲击强度高、耐热、耐低温、耐化学药品性、机械强度和电器性能优良，易于加工，加工尺寸稳定性和表面光泽好，容易涂装，着色，还可以进行喷涂金属、电镀、焊接和粘接等二次加工性能。
ABS是一种综合性能十分良好的树脂，无毒，微黄色，在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度，热变形温度比PVC高，尺寸稳定性好，收缩率在0.4%～0.8%范围内，若经玻纤增强后可以减少到0.2%～0.4%，而且绝少出现塑化后收缩。
ABS的特点：
1、综合性能较好，冲击强度较高，化学稳定性，电性能良好。
2、与372有机玻璃的熔接性良好，制成双色塑件，且可表面镀铬，喷漆处理。
3、有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。
4、流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好。
3运用Pro/E对测量器后盖进行分模
3.1Pro/E概述
在CAD/CAM领域，Pro/ENGINEER与AutoCAD、CATIA一样为业界所熟知。
越来越多的企业采用Pro/ENGINEER进行产品的开发与设计，它的功能十分强大，它集多种功能模块于一体，涵盖了零件设计、零件装配、零件制造、钣金件设计、NC加工、模具开发与设计制造、有限元分析、机构运动仿真和PDM（产品数据管理）等多方面。
自二十世纪八十年代首次问世以来，Pro/ENGINEER就引起了人们的极大兴趣，特别是受机械方面过程技术人员的青睐。
Pro/ENGINEER以其参数驱动（参数化）而名扬业界，并迅速广泛应用于航空航天、机械、电子、模具、汽车和玩具等行业。
Pro/ENGINEER是世界上最成功的CAD/CAM软件之一，它是美国PTC公司的产品。
该公司1985年成立于波士顿，现已发展为全球CAD/CAE/CAM/PDM领域最具代表性的著名软件公司，其软件产品的总体设计思想体现了MDA（MechanicalDesignAutomation）软件的新发展，所采用的新技术比其他MDA软件具有更多优越性。
Pro/ENGINEER的功能非常强大，为工业产品设计提供完整的解决方案，广泛用于造型设计、机械设计、模具设计、加工制造、机构分析、有限元分析级关系数据库管理等各个领域。
主要包括三维实体造型、装配模拟、加工仿真、NC自动编程、有限元分析等常规功能模块，同时也有模具设计、钣金件设计、电路布线、装配管路设计等专有模块，以实现DFM（DesignForManufacturing），DFA（DesignForAssembly）、ID（InverseDesign）和CE（ConcurrentEngineer）等先进的设计方法和模式。
PTC公司提出的单一数据库、参数化、基于特征、全相关的概念改变了机械CAD/CAE/CAM的传统观念，这种全新的概念已成为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准。
利用该概念开发出来的第三代机械CAD/CAE/CAM产品，Pro/ENGINEER软件能将设计至生产的全过程集成到一起，让所有的用户能够进行同一产品的设计制造工作，即实现所谓的并行工程。
Pro/ENGINEER系统的主要热症如下。
真正的全数据相关性：
任何位置的修改都会自动反映到整个系统中所有相关位置。
这样就彻底改变了自由建模时的系统数据不相关，减少了修改时需要修改所有位置的麻烦。
具有管理并发进程、实现并行工程的能力：
整个Pro/ENGINEER系统使用统一的数据库，使零件数据管理更加容易和科学。
具有强大的装配能力，并且可以实现计算机模拟加工，能够始终遵循设计者的设计意图，并帮助设计人员实现设计意图。
容易使用，可以极大的提高设计效率：
Pro/ENGINEER使用标准的视窗操作，易于用户学习和使用，完成过程设计任务。
Pro/ENGINEER系统用户界面简洁，概念清晰，符号工程人员的设计思想与使用习惯：
整个系统建立在统一的数据库上，具有完整而统一的模型，Pro/ENGINEER建立在工作站上，系统独立于硬件，便于移植。
PTC公司及时更新Pro/ENGINEER的版本，不断地修改与更新人机交互界面，增强Pro/ENGINEER的功能，为三维CAD/CAE/CAM软件界带来了强大的冲击。
目前，Pro/ENGINEER的最新版本为Pro/ENGINEERWildfire4.0。
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