毕业设计（论文）-子午线轮胎模具设计.docx

济南大学泉城学院毕业设计济南大学泉城学院毕 业 设 计题 目 子午线轮胎模具设计 学 院 工学院 专 业 机械设计制造及其自动化（专升本）班 级 1502班 学 生 学 号 指导教师 二一七年四月二十七日- 2 -济南大学泉城学院毕业设计摘 要模具在工业生产中基础工艺设备，使用十分广泛，是国民经济的基础。随着中国经济的日益发达和国际整体大形势的前进，汽车的普及越来越广泛，各种类型的车辆层出不穷，数量也爆炸式增长，轮胎作为汽车上最易消耗的物品之一，轮胎的制造越来越重要。轮胎质量的好坏将直接影响车辆的通过性、安全性、速度、动力、油耗等要素，而模具的使用和制作将直接决定车辆轮胎的外形，所以，制造模具的质量与工艺就显的十分重要。由于现代车辆轮胎对模具的要求越来越高，所以传统的制造模具的方法已经不能够满足模具生产的需要，在此情况下就促进了CAD/CAM技术在模具制造业中广泛的应用，CAD/CAM 技术是先进模具制造技术的基础和重要的组成部分，发展方向正在集成化、网络化、智能化等现代制造业方向发展。 在模具厂逐渐增多，压力逐渐增大的情况下，模具行业如何提高模具的质量成为了最主要的问题。模具制造流程的规范化，以及工艺标准化已经是大势所趋的事情，只有制造流程与工艺有了一定标准后，才不会出现同一规格型号轮胎有略微差别的情况，因为我们知道，如果一辆汽车四个轮胎的差别超出了一个度，那么在汽车安全系数等方面是很危险的。因此我们必须要制定统一的流程化、标准化，这是一个很有必要的生产过程。课题首先对现在十分流行的CAD/CAM技术及优点进行了简单的介绍，而UG软件正是CAD/CAM软件的代表，UG具有三维造型、机构分析、工程制图、仿真动画等许多强大功能，所以本文对UG所具有的功能，以及在模具制造中的应用进行了研究和分析。并在最后分别介绍了在CAD/CAM技术下模具制造的三大块，结构、花纹以及刻字。关键词：轮胎花纹；侧板刻字；CAD/CAM技术；轮胎结构；模具装配II- -ABSTRACTDie in the industrial production base of process equipment, is widely used, is the foundation of the national economy. With the Chinese economy and the international situation of overall progress, the popularity of the car is more and more widely, various types of vehicles have explosive growth emerge in an endless stream, the number of items on the car tires, as one of the most easy to use, and tire manufacturing more important. Tire quality will directly affect the passage of vehicles, safety, speed, power, fuel consumption and other factors, and use and mold production will directly determine the vehicle tire shape, so the quality and process of mould manufacturing is very important. Because the modern vehicle tire The mold of the increasingly high demand, so the traditional mold manufacturing method has not been able to meet the needs of mold, in this case on the promotion of CAD/CAM technology is widely used in mold manufacturing industry, CAD/CAM technology is the basis of advanced manufacturing technology and an important part of the development direction are integrated, networked intelligent, modern manufacturing industry development direction.Gradually increased in the mold factory, the pressure gradually increases, how to improve the quality of mold mold industry has become the main problem. The manufacturing process of mould specification, and process standardization is represent the general trend of things, only the manufacturing process and technology have a certain standard, will be slightly different with the same specification types of tyres, because we know that if a car four tires difference beyond a degree, so in the automotive safety coefficient is very dangerous. So we must formulate a unified process of standardization, it is very necessary to the production process. The CAD/CAM technology and the advantages of the now very popular topic first introduces UG software is CAD/CAM software, UG has a three-dimensional modeling, mechanism analysis, engineering drawing, many powerful functions of simulation animation, so this paper has the function of U, carried out research and analysis and application in mould manufacturing in. And at last introduces three blocks, mould CAD/CAM technology in the structure, pattern and lettering.Keywords：Tread pattern;side panel lettering;CAD/CAM technology;tire structure;die assembly- III -目 录摘要.IABSTRACT.II1 前言.1 1.1 子午线轮胎简介及其特点1 1.2 模具CAD/CAM技术及其优越性1 1.3 UG/GRIP介绍12 子午线轮胎模具结构设计和装配3 2.1 模具结构设计要求3 2.1.1 子午线轮胎模具结构设计技术要求3 2.1.2 模具的选材4 2.1.3 模具的设计特点和要求4 2.1.4 模具的精度和粗糙度要求4 2.2 活络模的装配5 2.2.1 建立活络模零部件三维模型5 2.2.2 装配过程7 2.3 本章小结93 子午线轮胎模具花纹设计10 3.1 子午线轮胎的花纹10 3.1.1 轮胎花纹的组成与作用10 3.1.2 对胎面花纹的要求11 3.1.3 胎面花纹的类型11 3.1.4 花纹沟深度13 3.2 子午线轮胎花纹造型13 3.2.1 编程实现曲线的空间转化15 3.2.2 由空间曲线生成三维实体17 3.2.3 模具的车间加工234 子午线轮胎模具侧板刻字25 4.1 轮胎侧板刻字的简单介绍25 4.2 Master cam Mill v8在轮胎侧板刻字中的应用.25 4.2.1 Master cam Mill v8软件简单介绍.25 4.2.2 Master cam Mill v8的功能.25 4.2.3 Master cam Mill v8的优越性26 4.3 子午线轮胎刻字设计流程27 4.3.1 子午线轮胎侧板排字27 4.3.2 字体程序29结论.33参考文献.34致谢.35- 2 -1前言1.1 子午线轮胎简介及其特点 子午线轮胎和斜交轮胎的区别在于，子午线胎体帘线按子午线方向排列，子午线轮胎根据制造材料的不同可以分为三种类型，包括全钢丝、半钢丝和全纤维子午线轮胎。子午线轮胎具有许多优点，比如：寿命长、阻力小，油耗低、承载力大、减震性能好；子午线轮胎也有一些缺点，比如：轮胎的胎侧壁较薄、强度低，稳定性能差、工艺复杂，生产成本高、不能与其他轮胎使用于同一车辆等。1.2模具CAD/CAM技术及其优越性 模具是把制造时所需要的材料填充在模具的型腔中，然后获得所需要的外部形状和基本尺寸的制造工具。模具按照加工方式以及所用材料的不同，可以分为橡胶模具、粉末模具、压铸模具等。 模具的CAD/CAM技术是一项比较容易掌握的高端系统工种，是改变传统模具的落后加工方法的制造技术。加工工具的形式是的计算机软件，可以使进行加工编程的技术人员能不断优化提高。CAD/CAM技术的提升，大大提升了产品的加工和设计，制造和生产的水平的发展。模具生产的各种厂家不断提升模具制造的信息技术化，集成技术化、网络技术化。近年来，模具技术不断提高的生产技术。 经过一段时间的发展，CAD/CAM技术已经在制造过程中占据了主导地位，其代表软件有UG、Mastercam Mill、CATIA等，它们具有卓越的设计、完整的加工、计算准确，可以加工双轴到以五轴联动等复杂产品，并且减少了设计中的差错，并且使用计算机各种优点来优化设计方案，保证其可行性，同时使模具生产过程实现了高精度、高自动化、高效率等，大大地降低了其生产成本，为模具制造业的快速发展带来了经济效益。1.3 UG/GRIP介绍 许多厂商在引进了CAD/CAM软件之后，在使用中发现了一些问题，一般的CAD/CAM软件的功能虽然可以解决大部分的问题，但是在解决许多专业问题的时候，比如执行本公司的标准、专业设计方法、特定的管理以及数据处理等方面，解决起来十分麻烦，这就需要应用二次开发工具。 通过把本企业的专业设计、专利、标准等，与通用CAD/CAM软件相结合，使之成为简单且十分高效的应用系统，企业研发新产品、参与市场的竞争就是依靠这些系统。GRIP是Graphics Interactive Programming的缩写，即图形交互语言，是UG最主要的二次开发工具之一。GRIP语言被称为面向工程师的语言，和UG结合紧密，而且简单易学。GRIP命令表示方式有三种：（1）陈述格式比如，生成一条直线时用两个坐标点（20，0，0）和（10，0，0），则GRIP语句的陈述格式为：LN2=LINE/20，0，0，10，0，0 又比如，在直线LN2的下面，作一条距离为2.0的平行线，其陈述格式为： LN=LINE/PARLEL，LN1，YSMALL，2.0 其中：主词是LINE，辅词是PARLEL1，YSMALL。（2）GPA符号格式例如&DENS用于设置线宽。（3）EDA符号格式 一般的一个GRIP程序都可分为五部分，每个部分都要使用一组 GRIP命令。（1）声明语句部分 ENTITY/LN1,P(9),SPLN1,SPFREV STRING/STR（30） NUMBER/A（10），CD（3）（2）初始化语句部分 STR=请输入刀具参数 DATA/A(10),1,1,2,0,5,1,3,4,5,7 DATA/CD(3),4.5,1.2,4 （3）交互语句部分 GPOS/选择一点,xc,yc,zc,resp PARAM/输入边长,长：,dx,宽：,dy,$ 高：,dz,resp 2 子午线轮胎模具结构设计和装配 动模和定模两部分组成轮胎活络模，也就是通常所说的上模和下模，上模包括上盖、滑块、中模套、上侧板、花纹块、减磨板和导向机构等，装在移动模板上，在成型的过程中，与合模系统一起运动；下模包括底座、下钢圈、下侧板、减磨板等，装在固定模板上。在制造时，动模和定模闭合，胶囊充气形成型腔且密闭，胶囊外是成型的胚胎，依靠张力作用贴合在型腔的内壁上，高温保压的条件下进行硫化，成型后开模取出轮胎。1安装环 2中套 3花纹圈 4导向条 5弓形座 6底座 7侧板 8钢圈 9推顶 器 10夹具 11上盖 12锁模栓图2.1轮胎活络模结构图2.1 模具结构设计要求2.1.1子午线轮胎模具结构设计技术要求 （1）确保制造出的轮胎能够满足产品工艺的要求，内侧的轮廓几何形状和钢圈的参数以及轮胎花纹满足字体图的要求。 （2）能与硫化机精确安装。（3）能够确保模具有足够承受能力。（4）那些热板导热模具没有隔热板罩的，其胎冠部位的厚度要比硫化机所使用的模具增厚大约10%-15%，确保所需的热容量能够安全的储藏。热容量用来保持硫化机加工过程中温度的稳定。 （5）合理结构设计，加工制造中工艺安全合适，拆卸安全方便，准确定位，方便运输。（6）选择合适的花纹圈分割面位置，有利于轮胎硫化后进行脱模。（7）合理排置排气槽与排气孔位置，否则会影响散热，且不能影响模具的安全、刚度、强度等要素。尽量做到模具的美观。（8）选取合适的型腔粗糙度以及工艺参数，根据不同的情况，在保证模具工艺性的同时缩减成本。2.1.2 模具的选材在选材时要选择具有耐磨性、强韧性、疲劳断裂性能、高温性能、耐冷热疲劳性能、抗耐蚀性的材料，在满足活络模的工艺要求的同时，还要尽量的缩减制造成本，以满足经济要求。在满足客户要求外，两侧板、上盖、底座板等零件均采用45钢，锻件进行退火处理后不能有瑕疵，消除内应力，防止铸件几何变形，方便加工刻花。二次热处理的目的是在粗加工后，消除加工过程中的加工应力。对于焊接的地方，退火处理是必不可少的，如果有特殊要求的硬度还要进行氮化处理，对于有特殊要求的零件如滑块、导向条等，因受力较大、外部条件较差，一般选用40Cr。2.1.3 模具的设计特点和要求对于模具来说要满足制品的质量要求，因为模具所出产品的合理性会对产品的外形尺寸、物理性能和外观质量产生直接的影响，想要保证模具的质量，就要考虑模具制造过程中的一系列问题，研究和确定设计方案的前提是保证的成品的品质，生产过程要尽可能的缩减流程，降低人工劳动强度，提高生产效率。同时模具的设计还要实现自动机械化，自动开模、顶出、闭模等自动化，这样不仅降低了工人生产强度还提高了效率。工作时模具的内外部的压力都很大，因此要选择合适的材料，使模具有足够的刚度，不仅要满足刚度的要求，而且还要节省物料，缩减投入。模具的生产和维修要便捷，模具在设计时既要保证品质和成品使用寿命，又要减少制造流程，提高经济性。由上总结，设计时要遵循以下要点：（1） 型腔尺寸准确；（2）有硬度和刚度，在硫化时不发生变形；（3）组成简易、拆装便捷、方便清理；（4）方便进料、脱模，易于放气。2.1.4 模具的精度和粗糙度要求模具的形状长度按GB1031-68第十四级公差带施工验收，粗糙度上下面均为Ra1.6，其余为Ra3.2；分型面部分空隙小于0.1mm，钢圈分型面比外口分型面低0.2-0.4mm；型腔轮廓按样板施工标准验收，侧面其余部位局部空隙长0.4mm；模体与钢圈的配合采用GB1801-79，基孔制8级公差带的动配合（Hs/f8）；轮胎花纹几何形状按样板施工验收，样板与纹理根部曲线部分空隙小于0.5mm；夹套式活络模必须进行水压试验；装配后上下两面不平行度要低于0.5mm；各类轮胎模具商标、字体按图纸加工，字迹清晰、合理排布。2.2 活络模的装配2.2.1 建立活络模零部件三维模型 采用UG平台进行活络模的装配。UG是CAD/CAM技术的代表软件之一，许多公司使用UG的强大功能，范围包括工程制图、三维造型、机构分析、3D成型、制作等。在制造业中常规的工程设计和绘图自动化由CAD来承担，而CAM功能是提供NC编程技术给数控设备，为不同的客户提供多样的研发设备，UG是一个完全由CAD/CAM软件集成的，贯穿于思路构造到流程设计，最后直到产出成品的完整流程。UG的参数化功可以修改模型，而且通过自动刷新模型以满足要求，此生产流程可以在首次设计后就可以进行评审方案，可以同时进行修正，直到达到客户满意为止。 图2.2 侧板 图2.3 减磨板 图2.4 花纹圈 图2.5底座垫板 2.2.2 装配过程首先在装配模块中，点击【添加组件】，然后选择“选择部件”，选定要装配的零部件，点击“确定”，所选定的零部件就进入装配模型中，点击【配对组件】，弹出“配对条件”对话框。装配方式选择自下而上，工作部件是底座，装配类型分别选择“平行”、“对齐”、“贴合”，把底座上表面与垫板下表面相“贴合”，其他的零部件与此方法类似，依次导进虚拟装配模型中，然后总装配。首先进行底座板装配 图2.6 底座装配而后完成上盖的装配 图2.7 上盖装配弓形装配座 图2-8 弓形座最后生成总装配图： 图2-9 总装配图2.3 本章小结生活质量在不断上升，所以导致对车辆的需求增加，因此汽车制造技术发展迅速，对轮胎质量的要求也更加严格，而子午线轮胎活络模具的兴起则为轮胎的高品质生产提供了明确的方向，本课题设计的模具以理论计算和实际情况为基础，先选定活络模装置的整体结构布局及零件长度，应用创新的方法进行设计。3 子午线轮胎模具花纹设计3.1子午线轮胎的花纹3.1.1 轮胎花纹的组成与作用内胎、外胎、垫带这三部分组成轮胎，作为轮胎模具来说，外胎上的花纹是最为复杂也是最重要的部分。轮胎花纹是轮胎主要的部分，花纹质量的好坏直接影响使用性能与使用寿命。使用性能包括速度、动力、散热、排水、排石、胎噪、灵活度、油耗等。 如图3.1所示，这种花纹的设计充分考虑动力因素，一般适用于农用车。适用范围较小。 如图3.2所示，混合花纹的设计满足了实际生产中车的多用途要求，适合各种工作环境，而且让不同的性能之间能均衡发挥。图3.1 动力花纹图3.2 混合花纹3.1.2 对胎面花纹的要求 1.维持轮胎对路面的均匀压力，因为在压力均匀的情况下才能维持轮胎的耐磨损性，防止过度老化。 2.横纹与竖纹的接触要比例合适，多节距花纹里的节距的尺寸必须严格把握，这样可以提高牵引力与制动力的传输效率。 3.花筋角度和宽度的把控以及是否增加排石块，将对车胎的排水、散热、排石等性能产生很大的影响。如果开口的大小不匹配，车辆在行驶中极易将石子压入车胎内，而且会极大的影响轮胎的使用周期。 4.增加车胎封闭区域的花纹，有利于减少胎噪和加快散热。 5.轮胎的花纹设计要求美观。 6.在工厂加工过程中，应该减少加工干涉，硫化和脱模困难等问题的出现。3.1.3 胎面花纹的类型 1.普通花纹 花纹块面积占胎面面积的70%-90%，普通的工程车与小型车使用较多，其中小型车车胎的花纹块面积约占总车胎面面积的80%-90%，优点是使轮胎具有良好的抓地性能，缺点是因为花纹块较大，散热性不良。图3.1、3.2、3.3、3.4都属于普通花纹。图3.3是小型车用轮胎花纹。 图3.3 常用小型车花纹 2.特殊用途花纹 此花纹在应用时的范围比较小，如图3.2的混合花纹，这种花纹块只占总胎面面积的30%-40%。图3.4是泥地胎花纹，这类花纹花筋深度比普通花纹要大，适用于越野车与小型观光车，花纹块约占车胎总胎面面积的40%-60%，可以在路况较差的地方行驶，比如砂石路面与泥泞路面，且有利于排水。 图3.4 泥地胎花纹 3.混合花纹 这种花纹是一种过渡性的花纹，具有良好的抓地性、抗磨损等优点。常见花纹形状为胎面中有一纵向条纹花筋，胎面形状以网格状为主。 轮胎花纹随着汽车工艺的迅速发展，也得以日新月异，有了各式各样的形状与类型，相信在不久的将来，轮胎花纹的设计将会赋予车胎更加优良的性能。3.1.4 花纹沟深度 胎纹的规格和不同车型决定胎纹沟的深度。通常大部分规格较大的轮胎的花纹要深一些，越野车轮胎比一般胎纹深约20%-30%左右。胎纹加深之后可以大幅提高车辆的行驶里程，缺点是会影响车胎的耐磨性，舍取上根据轮胎的定位来选择。3.2 子午线轮胎花纹造型 图3.5是轮胎截面图，整个轮胎的形状是由这个截面图旋转一周后形成的。经过一周的旋转后得出轮胎的基本形状，下图。这样轮胎花纹就会得到如图所示的成品图。图3.5 轮胎截面图 设计胎纹时除了要具备曲线图（轮胎截面图）以外还应有平面花纹图（如图3-6），由花纹、剖视图（图3-7）、节距排列（图3-8）组成了平面花纹图。 车胎的3D设计是十分不易的，具体由以下几方面造成： （1）设计人员要具备丰富的经验来并且想象出轮胎外形的形状。 （2）胎纹截面在不停的改变，改变时要做到无误差结合，对操作者是个比较困难的考验，需要具备深厚的软件使用功底。 （3）3D造型出的结果是为了制造，所以不仅仅是观看外观，因此，设计的同时必须做到方便加工，减少模型在加工时的“干涉”。 （4）对准确度标准严格，产生的误差要尽量控制在0.010.07mm以内，因为对胎纹成型最主要的影响因素就是模具。 （5）准确对照图纸，杜绝擅自修改图纸的行为。 （6）对于多节距胎纹，节距的数量较多，为了让每个节距能准确结合，就要按照客户对于节距所提出的要求进行排列，如图3.6，节距L尺寸为79.867mm，节距C尺寸为63.945mm，首先设计L与C胎纹，然后按照图3.8排出轮胎的圈纹，必须准确结合，胎纹才能进行下一道工序。不同的胎纹相互交叉，提升了车胎的质量，也符合制造的要求，唯一的不足之处就是使得车胎模具的加工变得十分困难。图3.6 平面花纹图3.7 花纹剖视图图3.8 节距排列 3.2.1 编程实现曲线的空间转化轮胎花纹造型的第一步就是实现花纹和曲线的空间化。以往在进行设计时，为了获得空间曲线，将UG里的的投射（project）命令，用于平面上所有的胎纹曲线设计，将曲线都投影到轮胎面上，然后获得三维的空间曲线。但是在使用特殊点验证时，与得出的结果是不相符的，尤其在车胎的侧面，差异显得十分明显。由此可见，投射命令的适用于工业设计的领域，对于具有精准尺寸的设计要求并不适合。缠绕命令适用于圆柱体，不适于胎面设计，因此要找寻更加合理的设计方法。于是在课题的更深一步研究中，应用函数转换的方法来进行设计。在细致准确的研究了胎纹的特点之后，我们获得了以下两点结论，依据得到的结论，研究出了如何将胎纹的平面展开图转换为空间曲面的方法： （1）在平面展开图上，轴M的点在三维图上有一样的Y坐标值，y=0，平行于M轴的点在三维图上也有一致的Y坐标值，准确的数则要经过细算；同理，在平面图中，N轴上的点在三维图上有同样的X坐标值，x=0，平行于N轴的点在三维图上也有一致的X标值，准确的数则要经过细算。 （2）在平面展开图中，如果存在一条与M轴平行的直线，那么，这条直线在三维图上就是一条圆弧，此圆弧的弧长一定与平面展开图上直线的尺寸相同。 在三维图上的各点坐标（X、Y、Z）与平面图形坐标（m、n）之间有以下三条关系： 1）XOZ 坐标面上的点（图3.13）图中，O为轮胎的回转中心，O1为胎面圆弧中心，对圆弧上任意一点A 有：=360m/2rx=rsiny=0z=e+rcos图3.13 xoz坐标面上的点 2）YOZ坐标面上的点（图3.14）在YOZ坐标面上的轮胎面是以R作为半径的圆。对任意点B有：=360n/2Rx=0 y=Rsinz=Rcos =(e+rcos )cos图3.14 yoz坐标面上的点 3）不在坐标平面上的点=360m/2r=360n/2Rx=rsiny=Rsinz=(e+rcos )cos （4.1）假设轮胎面圆弧上的圆心不在Z轴上，会变得更加麻烦，如图3.15所示，图中A是圆弧SE的圆心,r是圆弧半径,是半径SA与水平方向夹角,B为圆弧上的任意一点。图3.15 胎面圆心在Z轴上=360(m-m1)/2r=360n/2Rx=x1+rcos(180- - )y=Rsinz=(z1+rsin(180- - )cos （4.2）式中 m1,x1,z1,为已知值。比较式(4.1)和式(4.2)可以发现,式(4.1)是式(4.2)的特殊情况。3.2.2 由空间曲线生成三维实体 （1）曲线整理及核对 1、依据图上的胎顶径来计算车胎的周长，校对每个节距的尺寸是否与图上尺寸相一致，细算每个节距尺寸之和是否与周长相一致，不一致的联系客户改正。 2、调整轮廓的曲线，检查车胎外轮廓弧长是否与图相同，不一致的联系客户调整。 3、依据客户要求调整车胎节距图，画出气孔的所在方位，调整钢片位置尺寸等。依据调整好的节距图来调整车胎的轮廓图，旋转一周形成的胎纹沟的剖面在CAD中手动画成，用来检查缠绕曲线在UG中是否准确无误。 4、检验调整之后的轮廓曲线与节距图纸，确认没有问题之后存为2004DXF格式，然后再将完成保存的图纸打开，把里面不用导入得曲线和标注删去，最后再执行CAD自有的清理程序，以免因为软件不同，而导入产生的问题。 导入软件的曲线要求必须是直线与弧，如果有多样线，先打散再导入。导入UG之前要检查车胎轮廓曲线的中心是否在CAD里的坐标原点上，以免在软件的工作过程中坐标系发生问题，从而引起加工误差。 （2）将CAD导入UG所需步骤以及曲线整理: 1、首先将UG软件打开，并新建空白模板，存至成品文件夹内。2、文件/导入CADdxf、dwg选择需要导入的文件，导入到工作部件内。 图3.16 3、把图层全部都打开，整理曲线会更加方便。图3.17 4、把轮廓曲线与截距曲线还有气孔，依次放到不同的图层内，截距曲线的颜色要分开来。把轮廓曲线沿着中心线旋转90，使轮廓曲线在Z轴上。图3.18 轮廓线由X转向Z5、依据客户要求排布车胎展开图，区分车胎的内外侧。排布后的工作是对平面图进行分瓣，目的是避开过小的铝花筋，横向的花纹筋因与分割位置比较相近，所以也要在处理后注意避让。 6、在分好的图纸上加快别代号、磨耗标记等。图3.19 平面图转换到空间曲线（曲线缠绕） （3）整理轮廓曲线并完成缠绕 1、将轮廓曲线移动到备用的图层中，编辑调整轮廓曲线侧弧长的尺寸与平面展开图的尺寸相一致，然后备用。图3.20 胎面平面展开图 2、将整理好的轮廓曲线进行旋转，要把握好曲线的方向和矢量旋转起始角度，避免缠绕出现问题。 图3.21 轮廓曲线调整 3、把坐标系放到缠绕曲线框的定位点上，Y轴朝向圆周，X轴朝向断面宽。 选择胎顶面，调节XY边的尺寸，要注意的是缠绕曲线的外框X向必须把所有平面图包括在内，否则会产生问题。其他选项依图即可，缠绕图层的设置方法一般在曲线原始图层内，个人方便即可完成设置，选择需要缠绕的曲线，点缠绕按键完成缠绕。 （4）创建三维实体 做实体的步骤和全钢三维设计基本相同，下文中简单介绍几个常用方法 1、生成胎纹沟角度线，拉伸片体，用其他侧的拉伸角度面进行更替，形成实体。 图3.22 花纹沟结构调整 2、面具有角度，高级版本叫做规律延伸命令，做片体，求得实体。图3.23实体修剪倒角 3、使用扫掠命令直接生成实体，先要画出胎纹沟上的剖面曲线，然后在扫掠选项中选择截面线，再选中剖面线，引导线是胎纹筋的边界线。图3.24 胎纹筋边界线 4、使用车胎模具工具箱直接生成实体。图3.25轮模工具箱应用5、车胎胎肩花纹沟会经常碰见变化较大的胎纹筋，对于这种状况一般会把胎面和胎肩的胎纹筋依次生成实体，过程中利用扫掠和桥接的办法来进行过渡。6、实体设计方法没有具体的标准，要多加练习，根据不同的情况来使用不同的方法进行设计。 （5）创建加工程序 1、调整好的每个节距实体之间需要加工的，抽取出片体，绘制出刀轴，依片体的固定轮廓来进行生产。 2、对于一些扭曲的胎纹筋，可依照五轴可变轮廓来进行生产。 3、钢片在生产过程中一般是依变轮廓铣变轴进行生产，比如钢片贴筋使就要依照胎纹筋角度的固定轴进行生产。生产计划要和车间内工艺机床性能相匹配。 （6）模具的外形轮廓以及定位长度要与铸造工艺相吻合，也与灌铸模、铸造机钢型尺寸等相关联。3.2.3 模具的车间加工 1.电极的加工 依据原有的三维造型使用三轴数控铣床来生产电极。图3.26为电极加工模拟程序图，对于电极的要求是一定要铣到位，绝对不能产生漏铣的地方，因为电火花在使用电极放电的过程中会产生间隙，因此要留出部分空间来容纳放电间隙。由于电极放电间隙的存在，因此使用电火花的加工不可能一次成型，要依照工序来加工，一般分为粗打、半精打、精打。放电间隙所对的是粗打单边0.65mm、半精打单边0.3mm、精打单边0.1mm。粗打时电流大，因此速度快，可以快速打余量，表面比较粗糙，品质一半。精打时电流较小，因此速度慢，可以较为精细的打花，表面不粗糙。所以相应的目的就是去量，保持电极最小尺寸。图3.26 电极加工模拟程序图 2.铣花 车加工之后的胎纹圈上会有许多的余量，如果只用电火花加工，加工效率不仅低下，且造成许多浪费，成本增加，于是产生了铣花工序。铣花，就是将车加工之后的胎纹圈用铣花机铣出轮廓，在此一定要留意留量，留量的大小可以依具体型号来确定，通常情况下，量在1mm1.3mm就可以，如果较大的工程胎要留大约2mm。单刀铣削时深度要注意，防止过大，会影响加工设备的使用寿命。 3.电火花的加工电火花是全钢模具加工中的最重要的环节，因为这一环节会形成轮胎的花纹，电火花加工的原理就是进行电腐蚀，只要发生电腐蚀就会产生放电间隙，放电间隙可以避免工件与石墨之间产生直接的接触，可以让模具的花纹更加美观大方。这个工序的成熟与否是影响出胎质量的关键。 4.后续加工 进行电火花加工后的胎纹圈要用线切割来进行分块。依照图纸来进行分割处理。分块完成后的胎纹圈要由胎纹钳工进行进一步的加工处理，然后再进行喷砂的处理。喷砂之后为了提高胎纹块的使用周期，通常要进行氮化处理，让加工后的表面不易生锈。上述工序结束后，接下来的工序就是胎纹块和滑块等进行装配。 5.半钢模具的处理 半钢模具是刚刚兴起的一种新型模具。胎纹块的材料是铝材，散热性好，生产的效率比较高，适用于小型车轮胎与雪地胎。半钢模具在工艺与全钢模具有很大的区别，它的主要工艺是进行铸造而不是进行电火花腐蚀加工。加工时要先用五轴铣出成型的基模（木质花纹块），再用木质花纹模制出石膏模，石膏模再铸造出铝模花纹块。 4 子午线轮胎模具侧板刻字4.1 轮胎侧板刻字的简单介绍 以MastercamMill软件为平台设计的轮胎侧板刻字，这款软件是由美国CNC Software Inc.公司进行开发的，是基于PC平台上的CAD/CAM集成软件。是最具有加工设计使用效率的软件系统。包括美国在内的许多发达国家都采用此软件系统作为设计与加工生产时的标准。Mastercam是全世界最优秀的CAM集成软件，是工业生产中使用范围最广的CAD/CAM系统，功能包括二维绘图、三维实体曲面设计、数控编程、刀具行走路线模拟等。Mastercam具有非常强大的花纹加工能力，能够加工出异常复杂的曲线和曲面的零件。Mastercam还具有非常强大的设计能力，不仅可以加工设计出非常复杂的弯曲线与弯曲曲面零件，还能够进行高速的曲面粗加工和曲面精加工功能。同时，Mastercam对系统的运行环境要求较低，它的运行的环境不需要较高的配置，所以无论是在的造型设计、CNC铣床、CNC的车床中或CNC切割等的加工操作中，Mastercam都能够让客户获得最佳的使用效果。现状，Mastercam已经大范围的应用于各行各业的设计与制造。在上世纪八十年代末期，我国就引进了这一款CAD/CAM软件，并为我国制造业的迅速发展做出了巨大的贡献。4.2 Master cam Mill v8在轮胎侧板刻字中的应用4.2.1 Master cam Mill v8软件简单介绍 MastercamMill软件是美国CNC Software Inc.公司基于PC平台发开出来的CAD/CAM软件，是具最有加工设计使用效率的软件系统。包括美国在内的许多发达国家都采用此软件系统作为设计与加工生产时的标准。Mastercam是全世界最优秀的CAM集成软件，是工业生产中使用范围最广的CAD/CAM系统，功能包括二维绘图、三维实体曲面设计、数控编程、刀具行走路线模拟等。Mastercam具有非常强大的花纹加工能力，能够加工出异常复杂的曲线和曲面的零件。4.2.2 Master cam Mill v8的功能 （1）三维设计系统 M8系统具有完整的加工曲线的功能，M8系统不仅可以设计和编辑二维，还可以编辑三维的空间曲线。M8还可以生成方程曲线，并且进行长度标注、注释等也十分的便捷。此外，M8强大的曲面功能还可以在NURBS、PARAMETRICS等数学模型中生成曲面，有举升曲面丶昆氏曲面丶直纹曲面丶旋转曲面丶扫面曲面牵引曲面丶曲面倒圆角等方法。M8强大的实体功能以PARASOLID为核心，有导圆角、抽壳、布尔运算、延伸、修剪等功能。M8还有强大的数据交换功能，可转换的格式有：IGES、SATACIS SOLIDS、DXF、CADL、VDA、STL、DWG、ASCII。还可以读取Parasolid、HPGL、CATIA、PRO/E、STEP、caxa、cad等格式的文件。 （2）铣床3D加工系统 1.外表加工。2.型腔加工。3.实体加工。4.镗孔、钻孔、螺纹加工。5.可定义刀具库、材料库等。6.可以对刀具路径进行图形编辑，可以对NC、NCI进行修改、平移、旋转、放大、缩小等各种修改。7.可以进行实体切削模拟，同时M8最高可以支持4轴加工，能够完成各种CNC控制器，DNC传输等工作。 （3）车铣复合系统M8包括精车、粗车、螺纹加工等程序。既可以进行径向切槽加工，也可以进行钻孔、镗孔加工。还能进行C轴加工，也可生产切削循环的命令。M8不仅可以自定义刀具库、材料库等功能，还具有自动计算刀具补正、过切侦测等功能4.2.3 Master cam Mill v8的优越性Mastercam软件已经大范围的应用于各行各业的生产与加工，在上世纪八十年代末期，我国就引进了这一款CAD/CAM软件，并为我国制造业的迅速发展做出了巨大的贡献。 图4.1 字体示意图4.3 子午线轮胎刻字设计流程4.3.1 子午线轮胎侧板排字 设计侧板字体的主要流程如下：1.厂家送来图纸；2.了解胎侧图及厂家要求；3.进行Mastercam排布，厂家确认；4.进行编程和制造。在侧板上刻字时，侧板上内容包括商标与规格，比如295/80R22.5、全钢或半钢、安全警示语、3C认证、气压负荷等。3C认证的全称是“强制性产品认证制度”，它是中国政府为了保护消费者人身安全和国家安全，加强产品质量管理，依照法律法规进行实施的产品合格评定制度。所谓3C认证，就是中国强制性产品认证制度，每条轮胎载重指数(负荷指数)和最大载重能力要模刻在胎侧上，例如：轮胎规格为195/65 R15 91V中的载重指数是91，所对应的单胎最大载重量为615kg。图4.2 字体要求1图4.3 字体要求2 当Mastercam排字功能应用在圆弧上时，只能将字体排布于圆弧的上侧或者下方，这就应用到了Mastercam的旋转功能，旋转之让字体排布在侧板的轮廓上，由上图可知，侧板字体要求有字体样式、类型、字高、线宽、字深、刀具单边角度、宽高比等。对于字体的花纹排列，还有侧板边缘滚刀线等也有不同的标准。Mastercam拥有强大的字体库，里面包括了100多种字体，还拥有用户自主添加字体的