Solidworks模具设计与Powermill模具加工范本doc 35页.docx

1、Solidworks模具设计与Powermill模具加工范本doc 35页Solidworks模具设计与Powermill模具加工范本(doc 35页)摘 要随着社会需要和科学技术的发展，产品的市场竞争愈来愈激烈，产品的生命周期越来越短,因而要求设计者不但能根据市场的要求很快地设计出新产品，而且能在尽可能短的时间内制造出产品的样品，在模具制造行业，CAD模具辅助设计与CAM模具辅助加工的广泛应用，大大提高了模具设计与加工的效率。SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统, 其的设计功能强大，操作简单,其有专门的模具工具栏，可以进行简单到复杂模具的型腔生成以及分

2、模；PowerMILL是英国Delcam公司出品的功能强大，加工策略丰富的数控加工编程软件系统。采用全新的中文Windows用户界面，提供完善的加工策略，帮助用户产生最隹的加工方案，可以实现高速加工无过切的效果。本次毕业设计的目的是运用SolidWorks软件对手机外壳进行三维造型及分模设计，产生手机外壳模具的上下模腔，再导入到Powermill系统中进行毛坯设置、参数设置、加工策略设置、产生刀具路径、仿真加工，最后生成独立的NC程序。此NC程序经过简单的修改就可通过V24等传输软件传输给数控机床进行加工。关键词：模具设计、Solidworks、数控加工、Powermill第一章 前言1.1本

3、次毕业设计的课题与目的本次课题是：Solidworks模具设计与Powermill模具加工。目的是运用三维设计软件Solidworks与三维加工软件Powermill完成手机外壳模具的设计与加工。1.2计算机辅助设计软件的介绍SolidWorks软件是美国SolidWorks公司基于Windows开发的全参数化三维实体造型软件.功能强大、易学易用和技术创新是SolidWorks 的三大特点，使得SolidWorks成为领先的、主流的三维CAD解决方案。SolidWorks能够提供不同的设 计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks不仅提供如此强大的功能，同时每个工程师和

4、设计者来说，操作简单方便、易学易用。 SolidWorks三维设计软件的功能在于：装配和干 涉检查；有限元分析与优化设计(CAE)；机构运动 仿真；工艺规程生成(CAPP)；数控加工(CAM)；由 三维直接自动生成二维工程图纸；产品数据共享与 集成等。这种形象化的三维设计具有直观、精确、快速的特点。 1.3计算机辅助制造软件的介绍英国DELCAM公司是世界上最早致力于高速加工工艺及CADICAM相应技术研究的专业cAnICAM集成系统开发商之一。该公司也是世界上唯一拥有大型模具加工车间的CADICAM软件系统开发商。PowerMILL是其一款优秀的、独立的、基于知识的专业三维加工软件，它易于操

5、作，计算速度快，完全防过切、一直被业界誉为最优秀的高速加工软件之一Powermill是一套独立的3D加工软件，PowerMILL可通过IGES、VDA、STL和多种不同的专用直接接口接受来自任何CAD系统的数,它功能强大，易学易用，可快速、准确地产生能最大限度发挥CNC数控机床生产效率的、无过切的粗加工和精加工刀具路径，确保生产出高质量的零件和工模具。1.4数控加工技术的发展趋势目前，数字控制技术与数控机床，给机械制造业带来了巨大的变化。数控技术已成为制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础技术，计算机辅助设计与辅助制造和计算机集成制造技术敏捷制造和智能制造等，都是建立在数控技术之上。数控技

6、术不仅是提高产品质量、提高劳动生产率的必不可少的物质手段，也是体现一个国家综合国力水平的重要标志。新世纪机械制造业的竞争，其实就是数控技术的竞争。现在世界数控技术的发展趋势主要有以下几点:1、数控系统向开放式体系结构发展20世纪90年代以来，由于计算机技术的飞速发展，推动数控技术更快的更新换代。世界上许多数控系统生产厂家利用PC机丰富的软、硬件资源开发开放式体系结构的新一代数控系统。开放式体系结构使数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、可扩展性，并可以较容易的实现智能化、网络化。开放式体系结构可以大量采用通用微机技术，使编程、操作以及技术升级和更新变得更加简单快捷。开放式体系结构的新一代数控系

7、统，其硬件、软件和总线规范都是对外开放的，数控系统制造商和用户可以根据这些开放的资源进行的系统集成，同时它也为用户根据实际需要灵活配置数控系统带来极大方便，促进了数控系统多档次、多品种的开发和广泛应用，开发生产周期大大缩短。同时，这种数控系统可随CPU升级而升级，而结构可以保持不变。2、数控系统向软数控方向发展实际用于工业现场的数控系统主要有以下四种类型，分别代表了数控技术的不同发展阶段。 传统数控系统，这是一种专用的封闭体系结构的数控系统。“PC嵌入NC”结构的开放式数控系统，这是一些数控系统制造商将多年来积累的数控软件技术和当今计算机丰富的软件资源相结合开发的产品。“NC嵌入PC”结构的开

8、放式数控系统，它由开放体系结构运动控制卡和PC机同构成。这种运动控制卡通常选用高速DSP作为CPU，具有很强的运动控制和PLC控制能力。SOFT型开放式数控系统，这是一种最新开放体系结构的数控系统。它提供给用户最大的选择和灵活性，它的CNC软件全部装在计算机中，而硬件部分仅是计算机与伺服驱动和外部I/O之间的标准化通用接口。与前几种数控系统相比，SOFT型开放式数控系统具有最高的性能价格比，因而最有生命力。通过软件智能替代复杂的硬件，正在成为当代数控系统发展的重要趋势。3、数控系统控制性能向智能化方向发展随着人工智能在计算机领域的渗透和发展，数控系统引入了自适应控制、模糊系统和神经网络的控制机

9、理，不但具有自动编程、前馈控制、模糊控制、学习控制、自适应控制、工艺参数自动生成、三维刀具补偿、运动参数动态补偿等功能，而且人机界面极为友好，并具有故障诊断专家系统使自诊断和故障监控功能更趋完善。伺服系统智能化的主轴交流驱动和智能化进给伺服装置，能自动识别负载并自动优化调整参数。4、数控系统向网络化方向发展数控系统的网络化，主要指数控系统与外部的其它控制系统或上位计算机进行网络连接和网络控制。数控系统一般首先面向生产现场和企业内部的局域网，然后再经由因特网通向企业外部，这就是所谓Internet/Intranet技术。数字制造，又称“e-制造”，是机械制造企业现代化的标志之一，也是国际先进机床

10、制造商当今标准配置的供货方式。数控系统的网络化进一步促进了柔性自动化制造技术的发展，现代柔性制造系统从点(数控单机、加工中心和数控复合加工机床)、线(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段车间独立制造岛、FA)、体(CIMS、分布式网络集成制造系统)的方向发展。5、数控系统向高可靠性方向发展数控系统的高可靠性已经成为数控系统制造商追求的目标。对于每天工作两班的无人工厂而言，如果要求在16小时内连续正常工作，无故障率在P(t)99%以上，则数控机床的平均无故障运行时间MTBF就必须大于3000小时。我们只对某一台数控机床而言，如主机与数控系统的失效率之比为10:1(数控的可靠比主机高一个数量

11、级)。此时数控系统的MTBF就要大于33333.3小时，而其中的数控装置、主轴及驱动等的MTBF就必须大于10万小时。如果对整条生产线而言，可靠性要求还要更高。6、数控系统向复合化方向发展柔性制造范畴的机床复合加工概念是指将工件一次装夹后，机床便能按照数控加工程序，自动进行同一类工艺方法或不同类工艺方法的多工序加工，以完成一个复杂形状零件的主要乃至全部车、铣、钻、镗、磨、攻丝、铰孔和扩孔等多种加工工序。7、数控系统向多轴联动化方向发展加工自由曲面时，3轴联动控制的机床无法避免切速接近于零的球头铣刀端部参予切削，进而对工件的加工质量造成破坏性影响，而5轴联动控制对球头铣刀的数控编程比较简单，并且

12、能使球头铣刀在铣削3维曲面的过程中始终保持合理的切速，从而显着改善加工表面的粗糙度和大幅度提高加工效率。电子技术、信息技术、网络技术、模糊控制技术的发展使新一代数控系统技术水平大大提高，促进了数控机床产业的蓬勃发展，也促进了现代制造技术的快速发展。数控机床性能在高速度、高精度、高可靠性和复合化、网络化、智能化、柔性化长足的进步。现代制造业正在迎来一场新的技术革命。综前所述 ，数控技术课程是一门实践性很强的课程，离开实践，就谈不上素质，实践是知识转化并升华为素质的根本条件。要想达到理想的教学和实践效果，仅在课堂上实施全方位的教学是不够的，还应具备一个良好的实践教学环境。考虑到前面谈到的数控设备价

13、格的因素，经过多方调研，我们选定了一种能在计算机上进行零件实体设计，并能分模形成上模腔与下模腔的美国SolidWorks公司基于Windows开发的全参数化三维实体造型软件. 手工编程和自动编程、并能动态模拟加工轨迹、与数控机床有良好数据接口的美国CNCsoftware公司研制的基于PC平台的英国DELCAM公司的Powermill软件。1.5本毕业设计的主要内容1、运用Solidworks软件对手机外壳进行三维造型2、运用Solidworks软件进行模具设计3将生成的实体模型导入Powermill系统，进行参数设置及数控刀路编制4、进行三维模拟加工，并产生后处理程序。第二章 用Solidwo

14、rks创建模型2.1 设计与加工任务 如图2-1所示手机外壳零件为对象,介绍其在Solidworks系统中三维模型的造型过程、模具的设计过程及在Powermill系统中模具的加工过程。图2-12.2 设计前的准备在进行模具设计与加工前,首先为该模具建立一个专用的文件夹，并将该文件夹设置为当前工作目录,这样一来,在产品三维造型中产生的文件、模具设计过程中产生的文件、转换的数据文件及在Powermill系统中的加工文件会一一存入该文件夹下,使整个设计及加工过程产生的文件一目了然,具体操作步骤如下。(1)建立模具专用文件夹。在用户计算机D盘目录下建立一个名为“shoujiwaike”的文件夹。(2)

15、设置工作目录。启动Solidworks,执行【文件】/【设置工作目录】菜单命令。在系统弹出的工作目录对话框中选择建立“shoujiwaike”文件夹。2.3产品三维造型如图2-2所示通过绘制草图、拉伸基体、倒角、抽壳、拉伸切除、阵列等命令，将手机外壳实体拉伸出来，做好模具设计前的准备。 （a）拉伸造型 (b) 倒圆角 (c) 抽壳 (d)拉伸切除图2-2第三章 模具设计 手机外壳三维造型完成后,利用Solidworks系统下的【模具特征】模块进行模具组件设计,它包括参考模型的布局、收缩率的设置、毛坯的设计、分型面的设计、开模几大部分。3.1 调入零件实体模型（1） 打开“手机外壳”零件，如图3

16、-1所示：（2）在【拔模】工具栏中单击最后单击【拔模分析】按钮。选取【上视基准面】为【拔模方向】，设定【拔模角度】为1，选中【面分类】复选框，单击【计算】按钮，单击【确定】按钮，然后单击【是】保存颜色。 图3-13.2 设计收缩率（1）在【模具工具栏】里单击【比例缩放】按钮。在【比例缩放点】中，选择【重心】，选中【统一比例缩放】复选框，【比例因子】输入1.08，如图3-2所示。图3-2（2）在【模具工具栏】里单击【分型线】按钮。选取上视基准面为【拔模方向】，设定【拔模斜度】为1，单击【拔模分析】按钮，如图3-3所示，在【分型线】选项组的【边线】列表框里将出现8条生成的直线实体。 图3-3 （3

17、）在【模具工具栏】里单击【关闭曲面】按钮。在边线列表框中，所有通孔的边线都出现，如图3-4所示。 图3-4 3.3 设计毛坯工作（1）在【模具工具栏】里单击【分型面】按钮。在【模具参数】选项里选择【垂直于拔模】单选项，在【分型面】下，设定【距离】为5mm,为1，在【选项】下，选中【缝合所有曲面】和【显示预览】复选框钮，单击【确定按钮】，如图3-5所示。 图3-5 （2）在【参考几何体】工具栏里单击【基准面】按钮。在【参考实体】选择前视基准面。单击【等距距离】按钮，设定【距离】为10mm，设定【距离】为10mm,单击【反向】复选框，如图3-6所示。 图3-6 （3）单击特征管理器中的【基准面1】

18、，单击【正视于】按钮，使草图平面与屏幕平行，单击【草图绘制】按钮，进入草图绘制。绘制如图3-7所示草图。图3-7单击【重新建模】按钮。退出草图绘制。3.4 分割体积。（1）选择“草图1”，在【模具工具】工具栏中单击【切削分割】按钮，在【块大小】下：【方向1深度】输入框中输入40mm。【方向2深度】输入框里输入30 mm。 选中【连锁曲面】复选框，【拔模斜度】输入2。单击【确定】按钮，如图3-8所示： 图3-8 （2）在曲面工具栏中单击【移动/复制实体】按钮。在图形区，选择“切削分割1【2】”作为PropertyManager中【切削分割】，在【要移动/复制的实体】，型腔被高亮显示。在【平移】，

19、输入框中输入80。单击【确定】按钮，如图3-9所示： 图3-93.5 保存上下模（1）在“FeatureManager”设计树展开“telephone”零件的“实体”文件夹，右击“切削分割1”，从中选择【插入到新零件】命令，显示“保存”对话框，命名为“手机外壳下模具”如图3-10所示。图3-10（2）右击“实体-移动复制1”，从快捷菜单中选择【插入到新零件】命令，显示“保存”对话框，命名为“手机外壳上下模具”如图3-11所示。图3-11 第四章 数据转换及加工4.1 Powermill系统调入Solidworks数据文件（1）如图4-1所示，打开Powermill软件，单击【文件】按纽，从下拉

20、菜单中选择【输入模型】命令，弹出输入模型对话框，在此对话框中选择并打开模型文件轴承端盖上模.sldprt。 图4-1 （2）单击用户界面最右边“查看”工具栏ISO 2等轴查看图标，如图4-2所示。（3）单击“查看” 工具栏中的“平面阴影”图标，如图4-3所示。 图4-2 图4-3（4）右键单击用户界面左边PowerMill浏览器中的“用户坐标系”，在弹出的快捷菜单中单击产生“用户坐标系”选项，则产生 “用户坐标系”对话框。填写名称1，填写角度180，单击【绕X轴旋转】按钮，则模型绕X轴翻转过来，使Z轴的正方向朝上，如图4-4所示，单击【接受】按钮。 图4-44.2参数设定（1）单击用户界面上部

21、“主要”工具栏【毛坯】按钮，选择最小/最大限，弹出如图所示的“毛坯表格”对话框。单击此对话框中的【计算】按钮，然后单击【接受】按钮，调整透明度，则模型变成毛坯形状，如图4-5所示。 图4-5（2）单击“查看” “工具栏” “刀具”选项，则刀具的设定方式 出现在用户界面左下方，选择刀尖圆角端铣刀，弹出如图4-6所示的“刀尖圆角端铣刀表格”对话框。名称改为1，直径设置为8，刀尖半径设置为1.设置完之后再单击关闭按钮。（3）继续选择球头铣刀，设置名称2，直径设置为6，刀尖半径设置为1，如图4-7所示。图4-6图4-7（4）单击 “用户界面”上部【主要】工具栏中的【进给和转速】图标按钮，弹出如图所示的

22、【进给和转速】对话框。设置参数如图4-8所示，然后单击【接受】按钮确定参数设置并退出对话框。图4-8（5）单击 “用户界面”上部【主要】工具栏中的【快进高度】图标按钮，弹出如图4-9所示的【快进高度】对话框。点击【按安全高度重设】按钮，然后单击【接受】按钮确定参数设置并退出对话框。（6）单击 “用户界面”上部【主要】工具栏中的【开始点和结束点】图标，弹出如图4-10所示的【开始点和结束点】对话框。点击【接受】按钮确定参数设置并退出对话框。 图4-9 图4-10 （7）单击 “用户界面”上部【主要】工具栏中的【切入切出和连接】图标，弹出如图4-11所示的【切入切出和连接】对话框。点击【连接】按钮

23、、设置短连接为掠过、长连接为掠过、点击【接受】按钮并退出对话框。图4-114.3 生成刀具路径（1）单击 “用户界面”上部【主要】工具栏中的【刀具路径策略】图标，弹出如图4-12所示的【新的】对话框。选择【三维区域清除】选项卡。图4-12（2）在【三维区域清除】选项卡中选择【偏置区域清除模型】选项，单击【接受】按钮，出现【偏置区域清除表格】对话框，设置参数及选项如图4-13所示：图4-13（3）在对话框中依次单击【应用】和【取消】按钮确定参数设置并退出对话框，偏置区域清除刀具路径如图4-14所示图4-14（4）单击 “用户界面”上部【主要】工具栏中的【刀具路径策略】图标，弹出如图所示的【常用】

24、对话框。选择【偏置区域清除模型】选项卡。单击【接受】按钮，出现【偏置区域清除模型】对话框，设置参数及选项如图4-15所示，点击应用按钮，则产生刀具路径。图4-154.4加工仿真（1）在浏览器【刀具路径】目录中激活编号为“1”的刀具路径，接着在“主要”工具栏中单击【打开ViewMill工具栏】，在【ViewMill工具栏】单击【ViewMill视窗切换】按钮，出现工件毛坯形状，依次单击【图象分辨率】、【阴影刀具】、【光顺刷新率】和【开始/重新开始仿真按钮】按钮，系统开始自动仿真加工。最终的仿真加工结果如图4-16所示：图4-16（2）在浏览器【刀具路径】目录中激活编号为“2”的刀具路径，接着在“

25、主要”工具栏中单击【打开ViewMill工具栏】，在【ViewMill工具栏】单击【ViewMill视窗切换】按钮，出现工件毛坯形状，依次单击【图象分辨率】、【阴影刀具】、【光顺刷新率】和【开始/重新开始仿真按钮】按钮，系统开始自动仿真加工。最终的仿真加工结果如图4-17所示：图4-17（3）仿真加工后，在【ViewMill工具栏】中单击【退出仿真】按钮，出现【PowerMill询问】对话框，如图4-18所示，单击【是】按钮退出仿真加工。图4-184.5输出NC程序（1）在浏览器【NC程序】目录中单击鼠标右键，出现NC快捷菜单，接着在快捷菜单中选择【参数选择】命令，出现【NC参数选择】对话框。

26、在【输出】选项卡的【输出目录】选项右边单击【输出目录】按钮，出现【选取路径】对话框，选择“D：/NC/轴承端盖粗加工”，单击【确定】按钮，在【机床选项文件】选项右边单击【输出目录】按钮，出现如图4-19所示的【选取机床选项文件名】对话框，选择dustpost/fanuc15m.opt图4-19单击【打开】按钮，设置参数及选项如图4-20所示，最后单击【接受】按钮确定参数设置并退出对话框。图4-20（2）在浏览器【刀具路径】目录的刀具路径 “粗加工”上单击鼠标右键，出现如图4-21所示的NC程序快捷菜单，接着在快捷菜单中选择【产生独立的NC程序】命令，系统自动进入NC 程序写入并出现【信息】对话

27、框。（3）在浏览器【刀具路径】目录的刀具路径 “精加工”上单击鼠标右键，出现如图4-22所示的NC程序快捷菜单，接着在快捷菜单中选择【产生独立的NC程序】命令，系统自动进入NC 程序写入并出现【信息】对话框。（4）在浏览器【NC程序】上单击鼠标右键，出现NC程序快捷菜单，接着在快捷菜单中选择【全部写入】命令，系统自动进入NC 程序写入并出现如图4-23【信息】对话框。 图4-21 图4-22（4）在浏览器【NC程序】上单击鼠标右键，出现NC程序快捷菜单，接着在快捷菜单中选择【全部写入】命令，系统自动进入NC 程序写入并出现【信息】对话框，如图4-23所示：图4-23（5）在【信息】对话框中单击

28、【关闭】按钮图标退出对话框，则程序存储到D盘shoujiwaike文件夹下的1.tap文档中。4.6下模仿真加工手机外壳下模具可按照上模具方法进行仿真加工，最后产生NC程序。其粗加工、精加工策略均选择偏置区域清除策略，粗加工刀具采用刀尖圆角端铣刀R8-1，精加工刀具采用球头铣刀R6。结束语本次毕业设计Solidworks造型与分模，进行工艺分析，再利用Powermill软件编制刀路，生成NC程序，最后进行仿真并加工出实物。由于设备的不足和经验的欠缺，加工的结果还存在一些不尽人意的地方。通过本次毕业设计中我深刻体会到：只是从课本中获取的知识远远不能满足日后的需要，想要让自己能成为一位出色的数控人

29、才就必须利用充足的时间去查阅和学习各种数控加工知识。我们不仅要有扎实的机械知识，更需要一颗不断求实创新的恒心，和保持活到老学到老的心态。才能跟得上一日千里发展的数控行业并使我们在数控行业中立于不败之地。在这次的设计过程中我也总结出了一些心得，就是在设计和加工过程中，为了确保精度一定要有细心加耐心。要有不厌其烦的重复检查程序的心态。最后我坚信，只要继续保持谦虚积极向上的学习心态与不断的努力、付出、并在正确方法指导下，我会很快成长并成模具数控行业中有用人才！我会不断探索、前进，做一个优秀的专业人才，为我们学校争光为社会建设做出应有的贡献！致谢通过这次毕业设计，我基本上掌握了运用Solidworks

30、软件设计模具、再通过Powermill软件导入数据转换模型，进行毛坯设计、刀具设置、进给速度及转速设置，选择加工策略、产生刀具路径，仿真加工，最后产生NC程序的过程。本次毕业设计使我学以致用，提高了现代化CAD、CAM软件的能力。在设计和论文写作的整个过程中，指导教师孟文教授在各方面都给予了全面的指导和帮助。导师的精深渊博知识、求实创新、勤奋严谨的治学风范、忘我的工作作风时刻熏陶着我；导师的因材施教、诲人不倦的授业精神给学生留下了深刻的印象，这将使我受益终身。在校期间，得到网络教育学院各级领导和辅导老师的亲切关怀和无私的培养，使作者在学习的过程学到了许多做人的道理。在此作者向他们道声：您们辛苦

31、了！另外，互联网上一些朋友也给我完成设计提出了很多宝贵的意见和无私的帮助。这对于我以后的学习和工作都有很大的帮助，在此对他们表示由衷的感谢。参考文献1 侯永涛，黄绢.SolidWorks机械设计使用教程M.北京:化学工业出版社，20062 商跃进，曹茹. SolidWorks三维设计及应用教程M.北京：机械工业出版社20083.陈超祥，叶修梓.SolidWorks 高级零件教程. 机械工业出版社. 2011年4 SHEN Hairong,YANG Yongsheng,ZHANG Jun. SolidWorks API methods based on VB technologyJ. Computer Aided Engineering ,2004(4)： 3-55.邓英剑.数控加工工序的合理设计J.组合机床与自动加工技术.2004年6