基于ug的电话机听筒造型及型腔模数控程序设计 毕业设计

毕业设计说明书基于UG的电话机听筒造型及型腔模数控程序设计班级学号姓名学院专业指导教师2013年6月09210G010921010722张玉鑫软件工程机电一体化软件开发与应用方向李彦栋王春花软件学院基于UG的电话机听筒造型及型腔模数控程序设计摘要我的设计是应用基于WINDOWS平台的三维建模软件生成零件的外形和模具等外形,然后再生成加工轨迹去加工。这是生成并制造模具的流程过程。在设计中,我先建立零件的模型并生成加工零件的模具外形。模具的凸模和凹模都是在软件中生成的。而且达到了它们之间需要的配合关系。利用模具的模型生成加工轨迹和NC代码。这样就可以应用NC代码在数控机床上面加工了。在设计中,我采用主流的设计软件UNIGRAPHICS来设计零件、模具的外形,并生成加工轨迹和NC代码。毕业设计的内容就是加工一个简单的型腔模具的流程。在实际生产中的过程与这个流程类似。CAD/CAM软件在生产中的应用是十分广泛的,从建模到生成加工轨迹都是在一个软件中实现的。关键词UG，CAD，三维建模，代码，模具，NC代码UGBASEDTELEPHONEHANDSETMODELINGANDNCPROGRAMMINGCAVITYMOLDABSTRACTMYDESIGNISTHEAPPLICATIONBASEDONWINDOWSPLATFORMTOGENERATEATHREEDIMENSIONALMODELINGSOFTWAREANDOTHERPARTSOFTHESHAPEANDMOLDSHAPE,ANDTHENGENERATETHETOOLPATHTOPROCESSINGTHISISTHEPROCESSOFGENERATINGANDMANUFACTURINGMOLDPROCESSINTHEDESIGN,IFIRSTCREATEAMODELANDGENERATEPARTSMACHINEDPARTSOFTHEMOLDSHAPETHEMOLDPUNCHANDDIEAREGENERATEDINSOFTWAREBUTALSOTOTHENEEDWITHTHERELATIONSHIPBETWEENTHEMTHEMODELGENERATIONUSINGAMOLDMACHININGPATHANDNCCODETHISCANBEAPPLIEDTONCCODEABOVEINCNCMACHINEDINTHEDESIGN,IUSEDTHEMAINSTREAMUNIGRAPHICSDESIGNSOFTWARETODESIGNPARTS,MOLDSHAPE,ANDGENERATETOOLPATHANDNCCODEGRADUATIONPROJECTISASIMPLECAVITYMOLDMACHININGPROCESSINTHEACTUALPRODUCTIONPROCESSSIMILARTOTHISPROCESSCAD/CAMSOFTWAREINAPRODUCTIONAPPLICATIONISVERYBROAD,FROMMODELINGTOGENERATETOOLPATHAREIMPLEMENTEDINASOFTWAREKEYWORDSUG,CAD,THREEDIMENSIONALMODELING,CODE,MOLD,NCCODE目录1引言12设计分析221零件分析222材料分析4221工艺特性4222常见塑料材料的简单判别方法923应用软件10231计算机技术在注射模中的应用10232软件介绍113模型塑造1431整体造型15311基础模型的塑造15312曲面裁剪听筒上、下面16313听筒前端外形塑造19314听筒尾部外形塑造和上表面倒角2132分模2333上、下盖分别造型24331上盖的造型24332下盖的造型2534装配27341自顶向下装配28342自底向上装配29343装配爆炸图314模具与工程图的生成3441模具的生成3442工程图的生成375工艺分析3951塑料模具的常用材料3952注射成型工艺39521概述39522脱膜斜度40523壁厚4153毛坯的选择4254定位基准的选择426加工4561UGCAM加工基本流程4562加工工艺4663模具加工NC文件程序生成507结论53参考文献54致谢551引言随着产品的集约化生产,型腔模具在各个领域的产品生产中越来越显得重要,20世纪80年代以来,在国家产业政策和与之配套的一系列政策的支持和引导下,再加之产品规模化生产的需要,我国模具工业,特别是塑料和压铸等型腔模具发展十分迅速。模具在现代工业生产中是重要的工艺设备之一,它在铸造、锻造、冲压、塑料、橡胶、玻璃、粉末冶金、陶瓷制品等的生产行业中得到了广泛应用。由于采用模具进行生产能提高生产效率、节约原材料、降低成本,并保证一定的加工质量要求,所以,汽车、飞机、拖拉机、电器、仪表、玩具和日常用品等产品的零部件很多都采用模具进行加工。根据国际技术协会预测,到2005年产品零件粗加工的75,精加工的50将由模具加工完成。在世界上一些工业发达国家里,模具工业的发展是很迅速的。据有关资料介绍,某些国家的模具总产值已超过了机床工业的总产值,其发展速度超过了机床、汽车、电子等工业。模具技术,特别是制造精密、复杂、大型、长寿命模具的技术,已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一。随着生产和科学技术的迅速发展,产品更新、改型加快,模具的更新越来越快。为了适应工业生产对模具的需求,在模具生产中采用了许多新工艺和先进加工设备,不仅改善了模具的加工质量,也提高了模具制造的机械化、自动化程度。虽然中国模具工业发展迅速,但与需求相比,显然供不应求,其主要缺口集中于精密、大型、复杂、长寿命模具领域。由于在模具精度、寿命、制造周期及生产能力等方面,中国与国际平均水平和发达国家仍有较大差距,因此,每年需要大量进口模具。中国模具产业除了要继续提高生产能力,今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高。结构调整方面,主要是企业结构向专业化调整,产品结构向着中高档模具发展,向进出口结构的改进,中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展。2设计分析21零件分析听筒的基本尺寸大小为200MM50MM54MM,壁厚是2MM。听筒的上盖和下盖都是不规则的曲面,下盖又还多了一个凸出的圆台。具体外观如图21。图21听筒外观造型听筒打开后可以看到,听筒的上、下盖仅由两颗螺钉连接。上盖的外形和内部结构都较简单。主要的结构就是与下盖的配合关系,上盖的两个螺纹孔柱体和一个凸出的块,与下盖都存在配合关系。上盖的螺纹孔柱体表面与下盖上用于连接的台阶孔的柱体的表面是配合的,而上盖凸出的块是用来压紧的。具体结构如图22。图22听筒上盖下盖的内部结构较上盖复杂。主要是因为有较多的内部结构,且这种结构大多数都是依附在曲面上的。这就给下盖的建模工作带来了许多的困难。具体的结构如图23。图23听筒下盖本设计的听筒实物的外形与上面的图示其实是有一定区别的,实物的听筒的上、下盖都有一定的拔模斜度的。但在用UG建模的过程中发现,这个软件是没办法按想象的样子去实现拔模的。UG中的拔模都是以一平面开始的,但电话听筒的实物却是以它的分型面（上、下盖相接的面,是一不规则曲面）为基准拔模的。最开始建模时并没看出有何不妥,但在建完模装配时才发现,两者根本无法装配。询问导师也没办法,所以本设计中的听筒模型是没有拔模斜度的。再加上零件测绘时要受测量工具限制等一系列因素的影响,测绘得到的结果也存在测量误差和人为误差,这些都是不可能避免的。所以只能够保证零件形状的完整,做到模型和真实零件的形状大小相差不是很大,配合关系的准确。22材料分析本设计的电话听筒是一注塑件。注塑是注射塑料的简称,对于设计注塑模具而言,首先需要对注塑模具设计的材料有一定的了解。塑料是高分子材料的一种,以高分子合成树脂为主要成分,在一定温度和压力下具有塑性和流动性,可被塑制成一定形状,且在一定条件下形状不变的材料。塑料有400多个品种,其中常用材料的有40余种,主要分为热固性塑料与热塑性塑料,一般工程上使用的塑料主要有尼龙、聚磷酸脂、聚甲醛和ABS等,其力学性能高,可替代金属而作为工程用材料。不同的塑料,其成型温度、成型压力、设计时选择的脱模斜度和壁厚等皆有所不同,例如对于热塑性塑料而言,增加壁厚,冷却时间和成型时间都会延长,使成本增加,而且还容易产生缩空、翘曲和凹陷等缺陷。本节就将对塑料这种材料的特性做一些介绍。221工艺特性听筒的材料是热塑性塑料。这种材料特点为受热后发生型态变化,由固态软化或溶化成粘流体状态,但冷却后又可变硬而成固体,且过程可多次反复,塑料本身的分子结构则不发生变化。热塑性材料品种极多,即使同一品种也由于树脂分子量及附加物配比不同而使其使用及工艺特性也有所不同。另外,为了改变原有品种的特性,常用共聚、交链等各种化学聚合方法在原有的树脂结构中导入一定百分比量的异种单体或高分子相等树脂,以改变原有树脂的结构成为具有新的使用及工艺特性的改性品种。（1）收缩率塑件自模具中取出冷却到室温后,发生尺寸收缩这种性能称为收缩性。由于收缩不仅是树脂本身的热胀冷缩。而且还与各成形因素有关,所以成形后塑件的收缩应称为成形收缩。成形收缩的形式A塑件的线尺寸收缩由于热胀冷缩,塑件脱模时的弹性恢复、塑性变形等原因导致塑件脱模冷却到室温后其尺寸缩小,为此型腔设计时必须考虑予以补偿B收缩方向性成形时分子按方向排列,使塑件呈现各向异性,沿料流方向（即平行方向）则收缩大、强度高,与料流直角方向（即垂直方向）则收缩小、强度低。另外,成形时由于塑件各部位密度及填料分布不均,故使收缩也不均。产生收缩差使塑件易发生翘曲、变形、裂纹、尤其在挤塑及注射成形时则方向性更为明显。因此,模具设计时应考虑收缩方向性按塑件形状、流料方向选取收缩率为宜。C后收缩塑件成形时,由于受成形压力、剪切应力、各向异性、密度不均、填料分布不匀、模温不匀、塑性变形等因素的影响,引起一系列应力的作用,在粘流态时不能全部消失,故塑件在应力状态下成形时存在残余应力。当脱模后由于应力趋向平衡及贮存条件的影响,使残余应力发生变化而塑件发生再收缩称为后收缩。一般塑件在脱模后10小时内变化最大,24小时后基本定型,但最后稳定要经3060天。通常热塑性塑料的后收缩比热固性大,挤塑及注射成形的比压塑成形的大。D后处理收缩有时塑件按性能及工艺要求,成形后需进行热处理,处理后也会导致塑件尺寸发生变化。故模具设计时对高精度塑件则应考虑后收缩及后处理收缩的误差并予以补偿。收缩率计算塑件成形收缩值可用收缩率来表示,如公式（11）及公式（12）所示。Q实AB/B10011Q计CB/B10012式中Q实实际收缩率（）、Q计计算收缩率（）；A塑件在成形温度时单向尺寸（毫米）；B塑件在室温下单向尺寸（毫米）；C模具在室温下单向尺寸（毫米）。实际收缩率为表示塑件实际所发生的收缩,因其值与计算收缩相差很小,所以模具设计时以Q计为设计参数来计算型腔及型芯尺寸。影响热塑性塑料成形收缩的因素如下A塑料品种热塑性塑料成形过程中由于还存在结晶化成的体积变化,内应力强,冻结在塑料内的残余应力大,分子取向性强等因素,因此与热固性塑料相比则收缩率较大,收缩率范围宽、方向性明显,另外成形后的收缩、退火或调湿处理后的收缩一般也都比热固性塑料大。B塑性特性成形时融料于型腔表面接触外层立即冷却形成低密度的固态外壳。由于塑料的导热性差,使塑料内层缓慢冷却而形成收缩大的高密度固态层。所以壁厚、冷却慢、高密度层厚的则收缩大。另外,有无嵌体及嵌体布局、数量都直接影响料流方向,密度分布及收缩阻力大小等,所以塑件的特性对收缩大小,方向性影响较大。C进料口形式、尺寸、分布这些因素直接影响料流方向、密度分布、保压补缩作用及成形时间。直接进料口、进料口截面大（尤其截面较厚）则收缩小但方向性大,进料口宽及长度短的则方向性小。距进料口近的或与料流方向平行的则收缩大。D成形条件模具温度高,融料冷却慢、密度高、收缩大,尤其对结晶料则因结晶料则因结晶度高,体积变化大,故收缩更大。模温分布与塑料内外冷却及密度均匀性也有关,直接影响到各部分收缩量大小及方向性。另外,保持压力及时间对收缩也影响较大,压力大、时间长的则收缩量大小及方向性大。注射压力高,融料粘度差小,层间剪切应力小,脱模后弹性回跳大,故收缩也可适量的减小,料温高、收缩大,但方向性小。因此在成形时调整模温、压力、注射速度及冷却时间等诸因素也可适当改变塑件收缩情况。模具设计时根据各种塑料的收缩范围,塑件壁厚、形状,进料口形式尺寸及分布情况,按经验确定塑件各部件的收缩率,再来计算型腔尺寸。对高精度塑件及难以掌握收缩率时,一般宜用如下方法设计模具对塑件外径取较小收缩率,内径取较大收缩率,以留有试模后修正的余地试模确定浇注系统形式、尺寸及成形条件要后处理的塑件经后处理确定尺寸变化情况（测量时必须在脱模后24小时以后）按实际收缩情况修正模具再试模并可适当地改变工艺条件略微修正收缩值以满足塑件要求。2）流动性热塑性塑料流动性大小,一般可从分子量大小、熔融指数、阿基米德螺旋线长度、表现粘度及流动比（流程长度/塑件壁厚）等一系列指数进行分析。分子量小,分子量分布宽,分子结构规整性差,熔融指数高、螺纹线长度长、表现粘度小,流动比大的则流动性就好,对同一品名的塑料必须检查其说明书判断其流动性是否适用于注射成形。按模具设计要求我们大致可将常用塑料的流动性分为三类流动性好尼龙、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、醋酸纤维素、聚甲基戊烯流动性中等改性聚苯乙烯、有机玻璃、聚甲醛、聚氯醚；流动性差聚碳酸酯、硬聚氯乙稀、聚苯醚、聚砜、聚芳砜、氯塑料。各种塑料的流动性也因各成形因素而变,主要影响的因素有如下几点A温度料温高则流动性增大,但不同塑料也各有差异。B压力注射压力增大则融料受剪切作用大,流动性也增大,所以成形时宜调节注射压力来控制流动性。C模具结构浇注系统的形式,尺寸,布置,冷却系统设计,融料流动阻力等因素都直接影响到融料在型腔内的实际流动性,凡促使融料降低温度,增加流动阻力的则流动性就降低。模具设计时应根据所用塑料的流动性,选用合理的结构。成形时则也可控制料温,模温及注射压力、注射速度等因素来适当地调节填充情况以满足成形需要。3）结晶性热塑性塑料按其冷凝时有无结晶现象可划分为结晶形塑料与非结晶形（又称无定形）塑料两大类。所谓结晶现象即为塑料由熔融状态到冷凝时,分子由独立移动,完全处于无次序状态,变成分子停止自由运动,按微略固定的位置,并有一个使分子排列成为正规模型的倾向的一种现象。作为判别这两类塑料的外观标准可视塑料的厚壁塑件的透明性而定,一般结晶性料为不透明或半透明（如聚甲醛等）,无定形料为透明（如有机玻璃等）。但也有例外情况,如聚甲基戊烯为结晶性料却有高透明性,ABS为无定形料但却并不透明。4）热敏性及水敏性热敏性塑料系指某些塑料对热较为敏感,在高温下受到时间较长或进料口截面过小,剪切作用大时,料温增高易发生变色、降聚,分解的倾向,具有这种特性的塑料称为,热敏性塑料。如硬聚氯乙稀、聚偏氯乙烯、醋酸乙烯共聚物,聚甲醛,聚三氟氯乙烯等。热敏性塑料在分解时产生单体、气体、固体等副产物,特别是有的分解气体对人体、设备、模具都有刺激、腐蚀作用或有毒性。因此,模具设计、选择注射机及成形时都应注意,应选用螺杆式折射机,浇注系统截面宜大,模具和料筒应镀烙,不得有死角滞料,必须严格控制成形温度、模温、加热时间,螺杆转速及背压等。如有分解应立即洗清设备及模具,必要时应在热敏性塑料中加入稳定剂,减弱热敏性能。有的塑料（聚碳酸酯）即使含有少量水分,但在高温、高压下也会发生分解,这种性能称为水敏性,对此必须预先加热干燥。5）应力开裂及熔融破裂有的塑料对应力敏感,成形时易产生内应力并质脆易裂,塑件在外力作用下或在溶剂作用下即发生开裂现象。为此,除了在原料内加入附加剂提高抗裂性外,对原料应注意干燥,合理的选择成形条件,以减少内应力和增加抗裂性。并应选择合理的塑件形状,不宜设设置嵌件等尽量减少应力集中。模具设计时应增大脱模斜度,选用合理的进料口及顶出机构,形后塑件还宜进行后处理提高抗裂性,消除内应力并禁止与溶剂接触。当一定融熔指数的聚合物熔体,在恒温下通过喷嘴孔时其流速超过某值后,熔体表面发生明显横向裂纹称为熔融破裂,有损塑件外观及物性。故在选用熔融指数高的聚合物等,应增大喷嘴、浇道、进料口截面,减少注射速度,提高料温。6）热性能及冷却速度各种塑料有不同比热、热传导率、热变形温度等热性能。比热高的塑化时需要热量大,应选用塑化能力大的注射机。热变形温度高的冷却时间可短,脱模早,但脱模后要防止冷却变形。热传导率低的冷却速度慢必须充分冷却,要加强模具冷却效果。热浇道模具适用于比热低,热传导率高的塑料。比热大、热传导率低,热变形温度低,冷却速度慢的塑料则不利于高速成形,必须用适当的注射机及加强模具冷却。各种塑料按其品种特性及塑件形状,要求必须保持适当的冷却速度。所以模具必须按成形要求设置加热和冷却系统,以保持一定模温。但料温使模温升高时应予冷却,以防止塑件脱模后变形,缩短成形周期,降低结晶度。当塑料余热不足以使模具保持一定温度时,则模具应设有加热系统,使模具保持在一定温度,以控制冷却速度,保证流动性,改善填充条件或用以控制塑件使其缓慢冷却,防止壁厚塑件内外冷却不均及提高结晶度等。对流动性好,成形面积大、料温不均的则按塑件成形情况有时需加热或冷却交替使用或局部加热于冷却并用。为此模具应设有相应的冷却或加热系统。7）吸湿性塑料中因有各种添加剂,使其对水分各有不同的亲疏程度,所以塑料大致可分为吸湿、粘附水分及不吸水也不易粘附水分的两种,料中含水量必须控制在允许范围内,不然在高温、高压下水分变成气体或发生水解作用,使树脂起泡、流动性下降、外观及机电性能不良。所以对吸湿性塑料必须按要求采用适当的加热方法及规范进行预热,在使用时还需要用红外线照射以防止再吸湿。听筒的材料特性决定了它是用注射模具来制造的。它在尺寸公差方面如没有特殊的要求一般采用68级精度等级。而在表面粗糙度方面的要求也不是很高,一般都是63或125。这都取决于模具型腔的表面粗糙度。222常见塑料材料的简单判别方法判别方法塑料材料有各种各样的种类,即使是相同形状的制品也常常用不同的材料来生产,判定不同的材料用化学分析法来判明可以知道是什么材料,但作为一个普通的生产者或技术人员,用那么复杂的过程来判定一种材料既花钱又花费时间。下面介绍一种简单地利用火焰来判定的方法,列表21。表21火焰判定材料方法根据上表,我们可以初步的判断听筒是ABS这种材料。23应用软件塑料产品从设计到成型生产是一个十分复杂的过程,它包括塑料制品设计、模具结构设计、模具加工制造和塑件生产等几个工要方面。它需要产品设计师模具设计师、模具加工工艺师及熟练操作工人协同努力来完成,它是一个设计、修改、再设计的反复迭代、不断优化的过程。传统的手工设计已越来越难以满足市场激烈竞争的需要。计算机技术的运用,正在各方面取代传统的手工设计方式,并取得了显著的经济效益。231计算机技术在注射模中的应用计算机技术在注射模中的应用主要表现在以下几个方面（1）塑料制品的设计基于特征的三维造型软件为设计者提供了方便的设计平台,而且制品的质量、体积等各种物理参数为后续的模具设计和分析打下了良好的基础。（2）结构分析利用有限元分析软件可以对制品的强度、应力等进行分析,改善制品的结构设计。（3）模具结构设计根据塑料制品的形状、精度、大小、工艺要求和生产批量,模具设计软件会提供相应的设计步骤、参数选择计算公式以及标准模架等,最后给出全套模具结构设计图。（4）模具开合模运动仿真运用CAD技术可对模具开模、合模以及制品被推出的全过程进行仿真,从而检查出模具结构设计的不合理处,并及时更正,以减少修模时间。（5）注射过程数值分析采用CAE方法可以模拟塑料熔体在模腔中的流动与保压过程,其结果对改进模具浇注系统及调整注塑工艺参数有着重要的指导意义,同时还可检验模具的刚度和强度、制品的翘曲性、模壁的冷却过程等。（6）数控加工利用数控编程软件可模拟刀具在三维曲面上的实时加工过程并显示有关曲面的形状数据,同时还可自动生成数控线切割指令、曲面的三轴,五轴数控铣削刀具轨迹等。目前,国际上占主流地位的注射模CAD软件有PRO/E、IDEAS、UG、SOLIDWORKS等；结构分析软件有MSC、ANALYSIS等；注射过程数值分析软件有MOLDFLOW等；数控加工软件有MASTERCAM、CIMATRON等。本设计所选用的是UNIGRAPHICS。232软件介绍UNIGRAPHICS（简称UG）是美国UGS公司的集CAD/CAM/CAE于一体的软件集成系统,它的功能覆盖整个产品开发过程从概念设计、功能工程、功能分析到制造,在航空航天、汽车、机械、模具和家用电器等工业领域的应用非常广泛。同时UNIGRAPHICS也是当今世界上最先进的、紧密集成的PLM软件,它为整个制造行业提供了全面的产品生命周期解决方案。它所提供的解决方案可以帮助制造业企业优化产品全生命周期的全过程。UNIGRAPHICS的CAD/CAM/CAE系统提供了一个基于过程的产品设计环境,使产品从设计到加工,真正实现了数据的无缝集成,从而优化了企业的产品设计与制造。UG面向过程驱动的技术是虚拟产品开发的关键技术,在面向过程驱动的技术环境中,用户的全部产品以及精确的数据模型能够在产品开发全过程的各个环节保持相关,从而有效的实现并行工程。UNIGRAPHICS提供集成的、全面的总产品工程解决方案的工具族,使用户能够数字地建立三维产品定义。许多世界领先的制造商用它来执行概念设计、工业设计、详细的机械设计、工程仿真和数字化的制造。功能描述（1）自顶向下设计自顶向下设计过程是UGWAVE的一个重要应用。总体参数、外围轮廓尺寸、组件位置等可以在装配结构的上层定义,且被相关地向下传送到装配下层的组件部件中。在装配顶层的定义数据可以包含基准、草图、用于修剪的片体等。下层组件应包含对父几何对象的几何连接。运用UGWAVE作自顶向下设计有以下两个优点当需要改变上层产品设计时,允许设计者自动更新组件设计。一个关键参数能够在装配顶层中做修改且被向下传播到细节零件。可以实现并行工程,因为概念设计数据和细节设计数据是在不同的部件中定义的。细节设计工作可以在上层装配部件的约束设计完成前就开始。（2）工程制图制图是UG系统的应用之一。它将按照各国不同的制图标准,在同一个模型下建立一套完整的工程图。UG制图基于建模应用中生成的三维模型建立和维护各种二维工程图。在制图应用中建立的图与三维模型完全相关。对模型做的任何改变自动地反映在于中。这种相关性使设计人员可随时按需要对模型做改变。除相关性外,制图应用还有下列有用的特点A一个直观的、易于使用的、图形化的用户界面。允许快速方便地建立二维工程图。B一个图板工作范例如同正在一图板上工作。这种方法大大提高了生产率。C支持新的装配结构和并行工程。当设计员在模型上工作时,允许制图员可以同时进行制图。D建立完全相关的有自动消隐线处理与画剖面线的剖切视图。E仅仅用光标指示位置可以添加视图到图上。F当添加正交试图时,它们将自动地与父试图对准。G剖截视图与实体完全相关联。H每个视图与实体完全相关联,如果实体更新视图也将被更新。I制图注释（尺寸、标记和带引线的符号）直接放在图上。与选择的几何体完全相关联。如果在实体中这些几何体被改变,制图注释将自动更新。J当图更新时完全相关联的视图边界自动地被计算。K从图形窗口编辑大多数制图对象的能力（如尺寸、符号等）,这个功能允许建立制图对象并立即对它们进行改变。L用户可控制的图更新,它增强了用户的生产力。（3）模具设计使用UG的专业应用模块“模具向导”（MOLDWIZARD）可以实现复杂的模具设计。模具向导模块运用知识嵌入的基本理念,根据注塑模具设计的一般过程模拟模具设计的全过程,提供了功能全面的计算机辅助模具设计解决方案。模具向导模块与UG的其他功能相结合,具有极强的自动化能力和功能强大的造型和修改能力,极大的方便了用户的模具设计。UG模具向导（MOLDWIZARD）是UG软件中设计注塑模具的专业应用模块,它为设计模具的分型、型腔、型心、滑块、嵌件、推杆、镶块、电极,以及模具的模架、浇注系统和冷却系统等提供了方便、快捷的设计途径,最终可以创建出与产品参数相关的、用于加工的三维模具。4）NC加工UG是CAD/CAN/CAM三维参数化集成软件,其加工模块提供了强大的计算机辅助制造功能。由UG/CAD或者其他CAD软件创建的实体模型,可在UG/CAM中生成精确的刀具路径。用户可以在图形界面中编辑刀具路径,观察刀具的运动过程并进行加工模拟。生成的刀具路径,可以通过后置处理产生用于特定数控机床的加工代码。UG/CAM由三维建模、刀具轨迹设计、刀具轨迹编辑修改、加工仿真、后置处理、数控编程模板、切削参数库设计和二次开发功能接口等组成。加工编程可分成数控铣、数控车以及数控电火花线切割等,其中的数控铣是应用最广的一种加工方法,能够完成平面、型腔、曲面轮廓和螺纹等加工。在本设计（电话听筒型腔模的加工）中,用到的就是数控铣的编程。本设计所需要用到的软件功能,如模型的塑造、零件的装配、工程图的生成、模具的塑造、零件的加工和G代码的后置处理等操作,都可以在UNIGRAPHICS这个软件中找到。在整个模型的建立过程中,UNIGRAPHICS完全自动捕捉设计意图和引导设计修改；通过部件导航器的引导,复杂零部件的细节和局部设计格外清晰明了；尺寸、相互关系和几何轮廓形状可以随时修改；它和PRO/E、SOLIDWORKS一样可以用尺寸来驱动模型形状的生成,只要尺寸一变化,模型也会相应的变化；特别是它在生成工程图的时候是很有效率的。在模型的建立过程中,我采用了自顶向下的设计顺序,而在模具的设计中,我则采用了自底向上与自顶向下混合的设计顺序。这两种设计的顺序都可以在装配关系定制好之后,做到不仅尺寸参数全相关,而且实现几何形状、零部件之间全自动完全相关。这样就做到了前后尺寸的一致,做到了零件装配的统一。软件界面如图24。图24软件界面3模型塑造本章是对所做设计中听筒部分的建模过程的介绍。在这个模型塑造的过程中,我所采用的是自顶向下装配的设计方法。大致是整体模型的塑造（即听筒的上、下盖合在一起的整体模型）、分模（用上、下盖连接的这条线作为分模线分模）以及分别对听筒上、下盖模型进行内部结构的塑造。这样所做出的听筒上、下盖模型间就是全自动完全相关的,一旦修改其中一部分,其它与之相关的模型、尺寸等自动更新,不需要人工参与。31整体造型311基础模型的塑造首先,在XY面建立一草图。先画两条平行于X轴的直线,均匀分布在X轴的两边,距离为50MM。再画两个R33MM的圆与这两条直线相交,两圆的圆心都在X轴上,有一个圆的圆心且在Y轴上。修建草图,使其刚好是封闭的。如下图31。图31听筒上盖草图然后,进行拉伸操作（Z轴的正方向拉伸70MM）。拉伸后外形如图32。图32拉伸后凸台312曲面裁剪听筒上、下面听筒的上、下两个面都是曲面,在测量工具有限的情况下是不好测量的。我只好在听筒上等距的截取了几个面,然后测量这几个面与听筒相交所形成的曲线（测量曲线的三个点就可以得到这条曲线）。然后用自由形式特征中的“通过曲线”将其连成面。1测得构成曲线的三点,并用插入曲线点输入这些点。然后,用插入曲线样条通过点（单段）,将这些点连成线。如图33。图33命令界面2通过插入自由形式特征通过曲线,使前面的曲线生成面。如图34。图34曲线生成面图3用裁切体去掉面以上的部分,如下路35。图35去掉面以上部分图像4塑造听筒下表面时与上表面稍有不同。听筒的下表面不像上表面,上表面不仅是曲面,且还有一定的弯曲,须测三点；而下表面是一平直的曲面,只须测得Z向的高度就可以了。同前面相同的,先测得并插入点再连成线,只是这里所用的连成线的是插入曲线由极点生成样条。生成面时使用的是插入自由形式特征扫掠,在进行这项操作前须先画一条截面线（用插入曲线基本曲线画一条空间曲线）,再用裁切体就可以了。经过这些操作,就可以得到如图36，37。图36软件界面图图37经过修剪之后的图形313听筒前端外形塑造在这个部分,需要建立一个基准平面。这个基准平面是将XY平面向上偏置34MM生成的,再用这个基准平面做草图,如图38。图38基准面草图然后进行拉伸。这样,听筒的外形与实物就比较相象了。再将其进行一些倒角的操作,就可以得到以下的样子，如图39，图310。图39听筒外形图310命令界面最后,是在上面的一些细节的塑造。凸出部分上有一些下凹的同心圆的结构,用基本曲线插入几个圆,再用自由形式特征中的通过曲线去掉多余部分；再用圆台塑造中间的小凸起部分；最后用插入成形特征球减掉中间部分,得到最后外形。如图311。图311听筒头部314听筒尾部外形塑造和上表面倒角听筒的尾部向内凹的圆弧过渡,是本设计模型塑造的难点。我的处理方法是先将尾部作成一台阶状,再用可变半径倒角。创建基准平面在基准平面上画草图拉伸除料,可得台阶的形状。再进行可变半径的倒角,即可得到想要的效果，如图312。图312听筒尾部上表面的倒角,直接用变半径倒圆角就可以了，如图313。图313听筒周边倒角32分模整体造型完成后,输入测得的构成分模线的点,然后连成样条线,再拉伸。如图314。图314听筒造型用自顶向下的设计方法,将前面造好形的模型分成上盖和下盖两个部分。在装配导航器中,将组件设置为WAVE模式；再创建（两个）新的层,将部件全部放入新的层中；最后,分别对新的层中的部件进行塑造,得到听筒的上盖和下盖两个部分。33上、下盖分别造型331上盖的造型上盖的结构简单两个用于连接上、下盖的螺纹孔圆柱；一个压块；一个放置电话线的口和几个卡子（同样用于上、下盖的连接）。首先,要将实体模型进行抽壳的操作（厚度为2MM）。然后才是其它内部结构的塑造。1放置电话线的口,建基准平面画草图拉伸除料（在后面的建模过程中将会经常用到这个方法）就可以了。如图315。图315电话线口2）在对螺纹孔圆柱和压块进行建模时,因为这两个结构都与下盖存在着配合关系,且上盖的结构简单,没有可作为基准的结构,所以在对这两个进行建模时需要借助下盖的一些结构作为基准,这样塑造出的上盖模型与下盖才配合的上。首先,需要先将下盖与上盖进行装配,将上盖建模时需要的基准平面用（WAVE几何连接器）提取到上盖的部件文件中去。然后,就可以开始按照前面常规的方法进行建模了。可得到以下的结构，如图316。图316听筒上盖332下盖的造型下盖的结构比上盖就复杂多了。首先,做的是电路板的支撑部分。先建立基准平面（这里用的是三点建立基准平面,须先插入点）,再画草图,然后拉伸增料。如图317。图317听筒下盖然后,在同一平面上再用同样的方法塑造听筒的按键孔。如图318。图318听筒按键然后,是听筒前端结构的塑造。如图319。图319听筒前端结构听筒的正面的一些结构，如图320。图320听筒正面结构34装配电话听筒外形建模完成以后,需要将听筒的上、下盖模型装配到一起,便于看到其整体的效果,也可以观察在建模的过程中是否出错,看上、下盖是否可以完全配合。在后面,模具成功生成后也可以以此方法看到效果。在本设计中,我运用了混合装配的方法（即在实际的工作中,根据需要混合运用自顶向下的和自底向上两种方法。例如,一开始在自底向上模式下工作,随着设计过程的进展,可以转到自顶向下模式。根据需要,可以在这两种方法之间任意转换）。在对听筒的外形进行塑造时用的是自顶向下的设计方法,即是先塑造的是听筒整体的模型,然后分模（将整体模型分为上、下盖两部分）,最后再分别对其内部的结构进行塑造。在后面的模具的生成过程中的前面部分,又用到了自底向上的设计方法,具体的步骤会在下一章节介绍,在这里仅说一下装配的部分。341自顶向下装配自顶向下装配（TOPDOWNASSEMBLY）的方法是指在上下文设计（WORKINGINCONTEXT）中进行装配。上下文设计是指在一个部件中定以几何对象时引用其他部件的几何对象,如在一个组件中定义孔时需引用其他组件中的几何对象进行定位。当工作部件是尚未设计完的组件而显示部件是装配件时,上下文设计非常有用。自顶向下的设计是指在装配环境下进行相关设计子部件的能力,不仅做到尺寸参数全相关,而且实现几何形状、零部件之间全自动完全相关,并且为设计者提供完全一致的界面和命令进行全自动的相关设计环境。用户可以在装配布局图做好的情况下,进行设计其它零部件,并保证布局图、零部件之间全自动完全相关,一旦修改其中一部分,其它与之相关的模型、尺寸等自动更新,不需要人工参与。在本设计中,自顶向下装配的设计方法主要用于模型的塑造。自顶向下装配的方法有两种（1）先建立装配结构,此时没有任何的几何对象。使其中一个组件成为工作部件。在该组件中建立几何对象。依次使其余组件成为工作部件并建立几何对象,注意可以引用显示部件中的几何对象。（2）在装配件中建立几何对象。建立新组件,并把图形加到新组件中。在实际应用中,我们是在建模完成后,在装配导航器中用鼠标右键点击部件文件名前面的省略号处,将其设置为WAVE模式,再将鼠标移动到文件名位置,点击鼠标右键,选择WAVE创建新的层,会出现下面的对话框,对对话框进行设置先指定一个文件名；然后进行框选,将模型全部选中；最后点击确定，如图321。图321软件界面这样,新的装配关系就建立了,装配导航器中会有以下的变化，如图322。图322软件新界面后面,将需要操作的新组件设置使成为显示部件,就可以分别的对其进行其它操作,如像前面所说的模型塑造部分中一样分别对听筒的上、下盖进行内部结构的塑造。342自底向上装配自底向上装配是常用的装配方法,即先设计装配中的部件,再将部件添加到装配中,由底向上逐渐的进行装配,在装配关系定制好之后,不仅做到尺寸参数全相关,而且实现几何形状、零部件之间全自动完全相关,并且为设计者提供完全一致的界面和命令进行全自动的相关设计环境。用户可以在产品的装配图做好后,可以设计其它零部件、添加装配关系,并保证零部件之间全自动完全相关,一旦修改其中一部分,其它与之相关的模型、尺寸等自动更新,不需要人工参与。设计中经常需要修改和重复设计,并需要随时考查和预览同一零部件的不同设计方案和设计阶段,或者记录下零部件在不同尺寸时的状态或不同的部件组合方案,而不同的状态和方案又可同时在一张工程图或总装配体内同时显示出来,因而UNIGRAPHICS利用配置很好地捕捉了实际设计过程中的修改和变化,满足了各种设计需求。本设计中,自底向上装配的设计方法主要用在了模具生成的前面部分，如图323。图323模具生成前面部分在生成模具的时候,需要用自底向上装配将模型装入创建的模具体中。1点击加入已存的组件,会出现下面的选择部件对话框,选择需要加入的部件。然后会有一个增加已有部件的对话框,可以在这里对加入的部件进行设置，如图324。图324软件对话框2加入部件后,可用匹配组件将其进行重定位。点击匹配组件后会有一个对话框,选择需要的装配类型进行装配，如图325。图325匹配组件软件截图也可以用组件重定位进行定位。在用组件重定位前会先出现一个类选择器,选中要定位的组件,然后会在选中的组件上出现一个坐标,用鼠标将组件拖动到需要的位子就可以了，如图326。图326重新定位图343装配爆炸图一旦已经建立了装配图,便可以为其中的组件定义爆炸图了。爆炸图（EXPLODEDVIEWS）像其他的用户定义视图一样,可以被加到任意需要的视图布置（LAYOUT）中。在该视图中,各个组件或子装配已经从它们的装配位置移走。爆炸图与显示部件相关联,并且可以和显示部件一起保存，如图327。图327软件界面（1）爆炸图的特点可对爆炸图中的组件进行所有的UG操作,如编辑特征参数等。任何对爆炸图中组件的操作均影响到非爆炸图中的组件。爆炸图可随时在任意视图中显示或不显示。（2）爆炸图的限制不能爆炸装配部件中的实体,只能爆炸装配部件中的组件。爆炸图不能从当前模型中输入或输出。下图即是将一装配体爆炸后，如图328。图328装配体爆破图4模具与工程图的生成41模具的生成建模的工作完成以后,就可以利用UG软件的混合装配的设计方法生成模具。在这里我仅描述听筒上盖型腔模的生成过程,上盖型腔模的生成过程与下盖是相同的,就不多做赘述了。第一步新建一个220MM70MM70MM的模具体，如图41。图41模具体按上一章所讲的自底向上装配的方法,将上盖的模型装入前面新建的模具体中。如图42。图42模具体然后,用WAVE几何连接器中的体,将听筒模型提取到模具体中；再用插入特征操作减,将模具体掏空。第二步用插入曲线操作抽取,抽取出听筒的一些边界线；将其投影（插入曲线操作投影）到模具体的一个面上；再插入两条直线,使投影的曲线延伸到模具体的外面；最后,将曲线拉伸,如图43。图43模具体再用插入自由形式特征裁剪的片体,将中间部分裁剪掉,便于后面分模。第三步用自顶向下的设计方法,建立两个部件文件,将模具体分别放入这两个部件文件中,再分别进行裁剪体的操作。这样,就可分出模具的两部分型腔和型芯,这种方法同前面的将听筒分为上盖和下盖是相同的。分模后,有如图44的结构图44分模后生成图42工程图的生成UG这个软件是可以直接生成工程图的。UG制图的一般过程（1）创建一个模型的部件文件,XXXPART完成模型设计。（2）利用主模型法创建一个制图部件文件,XXX_DAWPART选择APPLICATIONASSEMBLIES,选择ASSEMBLIESCOMPONENTSADDEXISTING选择XXXPART用绝对坐标系定位单击OK按钮,再进入制图应用,选择APPLICATIONDRAFTING。（3）建立一张新图选择INSERTSHEET,根据模型的大小,选择适当的尺寸和比例。（4）加入视图,选择ADDVIEWIMPORTVIEW（一般为TOP或FRONT）为把视图表达清楚,可以添加其他视图（从ADDVIEW对话框中选择）。（5）修改、移去、移动或对齐视图,可用EDITVIEW,MOVE/COPYVIEW,REMOVEVIEW等命令完成。（6）调整视图参数预设制,使每个视图表达清楚合理。选择PNT（PARTNAVIGATOR）选中需要设置的视图按MB3选STYLE进行设置。（7）视图相关性编辑,清除视图上不必要的内容。选择EDITVIEWVIEWDEPENDENTEDIT。（8）插入实用符号,如中心线。选择INSERTSYMBOLUTILITYSYMBOL。（9）进行尺寸标注。选择INSERTDIMENSION。（10）添加注释,技术要求,形位公差或其他说明,选择INSERTANNOTATION。（11）保存并关闭文件。UG软件的制图功能在实际应用中,与前面所讲是还有点区别的。我们在建模的工作完成以后,点击应用程序菜单中的制图选项就进入制图界面。进入工程制图的界面前,需要先对图纸等进行一些设置将单位设置为毫米,选择图纸大小和投射角。然后,就可以在制图界面中进行视图的投影和布局了。我们可以根据零件的形状,由不同方向投影得到多个视图,以清晰完整地表示零件的信息。通过以下的对话框,添加模型的视图，如图45。图45软件界面对话框图5工艺分析51塑料模具的常用材料合理选择塑料成型模具的材料,是塑料成型模具设计和制造的关键问题,它对提高模具寿命,降低成本,提高制品的质量有着重要的意义。目前,对于制造塑料模具成型零件的材料中,用得较多得是钢材。选择塑料模具成型零件的材料时,应考虑以下因素（1）成型塑料制品得塑料种类及特点（2）塑料制品得成型工艺方法；（3）成型制品得形状、尺寸和精度要求；（4）塑料制品生产批量；（5）有关塑料成型模具材料得物理、化学性能,如力学性能、耐磨性、耐蚀性、韧性和导热性能等；（6）与模具制造有关得因素,如加工方法、加工性能、热处理性能、焊接性能、抛光性能等；（7）使用得可靠性与经济性等。根据以上几点和模具的形状要求,听筒模具材料选用的是热作模具钢,钢号为4CR5MOSIV,其热处理工艺退火（温度/840900；硬度HBC235）,淬火（温度/10001010；冷却介质空气）,回火（温度/550；硬度HRC4054）。52注射成型工艺521概述塑料注射成型是塑料制品效率生产方法之一。而注射成型模具是实现塑料注射成型加工的重要工艺装备,目前它占整个塑料成型模具的一半以上。（1）注射模的分类单分型面注射模多分模面注射模带有活动镶块的注射模（2）单分模面注射模单分模面注射模习惯上又称为两板式注射模,它是注射模具中结构最简单的由自动模和定模构成、其型腔设在动模上,一部分设在定模上,主流道设在定模上,开模后塑料制品连同流道凝料一起留在动模一侧、动模一侧设有推出机构,用以推出塑料制品流道凝料（又称脱模）。这类模具的特点式结构简单,对塑料制品的成型的适应很强,所以应用十分广泛。（3）单分模面注射模的设计注射模主要由成型零件、浇注系统、分型与抽芯机构、导向零件、推出机构、支撑零件、冷却和加热以及排气系统等几个部分组成。注射模设计考虑的要点（1）模具与注射机有关的尺寸与所有的注射机参数必须相适应,包括注射机的最大注射量、锁磨力等；（2）根据塑料制品的结构特点,正确确定抽芯及推出机构；（3）正确设计模具的加热冷却系统,确保注射成型工艺的顺利进行,提高率和塑料制品的质量；（4）模具结构形状应尽量简单便于加工和装配、模具应具有一定的精度、表面粗糙度强度和刚度,确保塑料制品的质量和精度；（5）必须便于工人操作和加工、维修。522脱模斜度为了便于塑件从模具型腔中取出或从塑件中抽出型芯,在设计时必须考虑塑件内外壁应具有足够得脱模斜度。最小脱模斜度与塑料性能、收缩率的大小、塑件的几何形状有关。根据各种材料特性可以得出材料性质脆、硬的、脱模斜度要求大,但在具体选择脱模斜度时还应注意以下几点（1）凡塑件精度要求高的,应采用较小的脱模斜度；（2）凡较高、较小的尺寸,应选用较小的脱模斜度；（3）塑件形状复杂的、不易脱模的应选用较大的脱模斜度；（4）塑料的收缩率大的应选用较大的斜度值；（5）塑料壁厚较厚时,会使成形收缩增大,脱模斜度应采用较大的数值；（6）如果要求脱模后塑件保持在型芯的一边,那么塑件的内表面的脱模斜度可选的比外表面小；反之,要求脱模后塑件留在型腔内,则塑件外表面的脱模斜度应小于内面。但是,当内外表面要求脱模斜度不一致时,往往不能保证壁厚的均匀。（7）增强塑料宜取大,含自润滑剂等易脱模塑料可取小；（8）取斜度方向,一般内孔以小端为准,符合图纸,斜度由扩大方向取得。外形以大端为准,符合图纸,斜度由缩小方向取得,一般情况下,脱模斜度不包括在塑件公差范围内。523壁厚强度及刚度要求塑料模具型腔的侧壁和底壁厚度的计算是模具设计中经常遇到的重要问题,尤其对大型模具更为突出。目前许多单位都凭经验决定,但常因估计不准确而造成模具报废或是材料的浪费。为此,建立科学的计算方法实属必要。目前常用计算方法有按强度条件计算和按刚度条件计算两大类,但在实际应用中,塑料模具却要求既不允许因强度不足而发生明显变形（甚至破坏）,也不允许因刚度不足而发生过大变形。因此,要求对强度及刚度加以合理考虑。在注射成型过程中,型腔所受的力有塑料熔体的压力