轮胎模具设计说明书.doc

本科生毕业论文（设计） 题 目： 子午线轮胎模具设计 专业代码： 机械制造及其自动化 作者姓名： 赵树康 学 号： 201133011053 单 位： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 戴宝山 2013年5月17日摘 要模具是工业生产中使用广泛的基础工艺装备、是国民经济的基础工业。随着中国经济的日益蓬勃发展和国际大形势的整体前进，汽车的数量越来越多，各种私家车、工程车层出不穷，数量也以几何倍数式发展，作为汽车上最易消耗品之一的轮胎的制造则显得越来越重要。轮胎质量的好坏直接影响车的安全性、速度、动力、油耗等至关重要的要素，而轮胎的外形制作则直接取决于模具的使用，因此，模具的质量与工艺则显示的尤为重要。由于对模具的要求越来越高，传统的制造模具的方法不能够满足生产的需要，所以就促使了CAD/CAM技术在模具制造业中的应用，模具CAD/CAM 技术是先进制造技术的基础和重要组成部分，正在向着集成化、网络化、智能化的方向发展。 在模具厂增多，面临的压力逐渐增大的情况下，提高模具的质量成为了首当其冲的问题。其流程规范化，工艺标准化成为了一个不可阻挡的大潮流，只有流程与工艺有了标准后才不至于出现同规格型号轮胎有略微不一样的情况，因为我们知道，一辆汽车四个轮胎如果差别超出了一个度那在安全系数等方面是极其危险的。所以我们需要制定统一流程化。标准化是很有必要的一个大趋势。 课题首先对现在流行的CAD/CAM技术及其优越性进行了简单介绍，而UG是CAD/CAM软件的代表，具有工程制图、三维造型、机构分析、动画仿真等强大功能，所以本文对UG的功能在模具制造中的应用进行了研究、分析。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、活络模装配AbstractIn recent years, with the rapid development of the automotive industry and a significant increase in car ownership, making cars increasingly close links with the peoples life, traffic safety issues are increasingly prominent. Increase in car accidents caused by the loss of life and property damage, have become a social problem that cannot be ignored. Automobile safety is very important. Automobile safety design as a whole takes into account, in the time of the accident to minimize the chance of occupant injuries, so the passive safety of vehicles and related equipment increased by the majority of the people of concern. So we need a special type of brake lights, more intuitive, more visual impact of the brake signal to remind the rear vehicle drivers identify emergency stop or slow brake in a timely manner, so as to more effectively reduce vehicle collision occurs. This device is designed by brake pedal travel, which make multiple high brake rear lanterns lit and extinguished one by one, its working principle is mainly driven by the brake pedal pressure sensors transmit electrical signals, by single-chip computer to receive and process signals, thus decided to connect or disconnect the brake lights set, multiple high brake rear lanterns lit and extinguished one by one, final warning reached the rear of vehicle drivers.Keywords： traffic safety; brake lights; pressure sensor; brakes and slow brake目 录第1章 绪论5 1.1 子午线轮胎简介及其特点 1.2 模具CAD/CAM技术及其优越性 1.3 UG/GRIP介绍第2章 子午线轮胎模具结构设计和装配62.1 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2.1.2 模具的选材 2.1.3 模具的设计特点和要求 2.1.4 模具的精度和粗糙度要求2.2 活络模的装配 2.2.1 建立活络模零部件三维模型 2.2.2 装配过程 2.3 本章小结8第3章 子午线轮胎模具花纹设计93.1 子午线轮胎的花纹 3.1.1 胎面花纹的组成与作用 3.1.2 对胎面花纹的要求 3.1.3 胎面花纹的类型 3.1.4 花纹沟深度3.2 子午线轮胎花纹的造型 3.2.1 编程实现曲线的空间转换 3.2.2 由空间曲线生成三维实体3.3 子午线轮胎的模具造型 3.3.1 轮胎造型 3.3.2 模具造型第4章 子午线轮胎模具侧板刻字 4.1 轮胎侧板刻字的简单介绍 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 4.2.2 Master cam Mill v8的功能 4.2.3 Master cam Mill v8的优越性 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 4.3.2 字体程序 致谢 参考文献21第1章 绪论 1.1子午线轮胎简介及其特点 子午线轮胎区别于斜交轮胎，胎体帘线按子午线方向排列，子午线轮胎根据材料不同可以分为全钢丝、半钢丝和全纤维子午线轮胎三种类型。与斜交胎相比具有许多优点：使用寿命长、滚动阻力小，油耗低、承载能力大、减震性好；子午线轮胎的缺点：轮胎胎侧较薄、侧向强度低，稳定性能差、工艺复杂，生产成本高、不能与普通斜交胎用于同一辆汽车、严格保持出厂时轮胎要求的标准气压等1.2 模具CAD/CAM技术及其优越性 模具是把所需要的材料填充在他的型腔中，用来获得需要的外部形状和基本尺寸的工具。按照加工方式和加工所用材料的不同，模具分类有橡胶模具、粉末模具、压铸模具等等 模具的CAD和CAM技术是一项容易掌握的很高端的系统工种。是改变传统模具的老旧的加工方法的一个技术。它用计算机软件的形式作为加工工具，使加工编程的技术工人能进行加工设计和不断优化提高。模具的CAD和CAM技术的发展快，给产品的加工设计，制造和生产的水平的不断的发展带来了巨大提升，作为各种厂家不断信息技术化，集成技术化、网络技术化的最好的方面。近年来，模具的不断提高的制造的加工生技术在我国和其他国家都已经得到了迅猛的提升。经过几十年的发展，CAD/CAM技术已经在生产中占据了主导地位，其代表软件有UG、Mastercam Mill、CATIA ，他们有着优越的设计、加工完备、计算准确、很强的实用性，可以从双轴加工到以五轴联动等不同的方式加工复杂的产品，减少了设计中的主观误差并利用了计算机各种优点来优化化方案，保证方案的可行性，同时使模具生产能够实现高精度、高自动化、高效率。极大地降低了生产成本，给模具制造业带来了巨大的经济效益。1.3 UG/GRIP介绍大部分的厂商在引进了 CAD/CAM种种软件之后在工作中发现，一般的CAD/CAM软件的功能虽然解决了他们的大部分需求，但是许多专业问题，例如贯彻本公司的标准、专业的设计方法和算法、产品管理以及数据处理等方面，解决起来比较困难，会遇到不少麻烦，这就需要二次开发工具。 CAD/CAM软件的本地化，把本企业的专业知识、专利、规范等，与通用的 CAD/CAM软件集成，使之成为一个高效、易用的应用系统，可以说，这些应用系统就是他们研制新产品、参与市场竞争的法宝。 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。由于 GRIP语言与 UG的紧密结合，以及它的简单易学，被称为面向工程师的语言。GRIP命令有三种表示方式：（1）陈述格式例如，用两个坐标点（0，0，0）和（10，0，0）生成一条直线，其陈述格式的 GRIP语句为： LN1=LINE/0，0，0，10，0，0 又例如，在直线 LN1的下方，作一条间距为1.0的平行线，其陈述格式为： LN=LINE/PARLEL，LN1，YSMALL，1.0 其中：LINE为主词，PARLEL1，YSMALL为辅词。（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第2章 子午线轮胎模具结构设计和装配 子午线轮胎活络模由动模和定模两部分组成，也就是人们常说的上、下模，上模包括上盖、中模套、滑块、上侧板、花纹块，减磨板及导向机构等，安装在硫化机移动模板上，在成型过程中，随合模系统运动；下模包括底座、下侧板，下钢圈，减磨板等，安装在固定模板上。成型时，上下模闭合，充气的胶囊形成封闭的型腔，成型的胚胎在胶囊外面，在张力作用下贴合在型腔内壁，高温保压进行硫化，成型后开模取出产品。 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）确保轮胎产品能够满足工艺结构产品要求，内轮廓几何图形和钢圈参数，花纹形状满足花纹字体图的要求。（2）能够与硫化机安全准确安装（几何图形，参数要求，孔的大小）准确无误。（3）一定确保模具有足够的强度、硬度和刚度。（4）那些没有隔热板罩的热板导热模具胎冠部位的厚度要比常型硫化机所安装使用的模具增加10%到15%的厚度，确保使其能够安全的储备所需的热容量。以用来满足硫化机工艺过程温度的均匀、稳定和安全。（5）结构设计合理，加工制造工艺安全良好，装卸安全快捷，定位准确，运输方便。（6）花纹圈分割面位置选取要合适，要利于硫化后进行轮胎脱模。（7）排气槽跟排气孔的布局要合理，不能影响模具的散热，不能影响模具的硬度、刚度、安全，不能影响客气的排出，最好不影响模具的美观。（8）型腔的粗糙度和加工工艺的参数要选取合适，模具要在保证工艺性的前提下提高其经济性，当然要根据实际情况各有侧重。2.1.2模具的选材活络模对精度的要求非常高，所以在选材时要充分考虑材料的耐磨性、强韧性、疲劳断裂性能、高温性能、耐冷热疲劳性能、耐蚀性等特点，来满足模具的可锻性、退火工艺性、切削加工性、氧化，脱碳敏感性、淬硬性、淬透性等工艺要求，同时还要尽可能的降低成本满足经济性要求。除厂家要求外，上下侧板、上盖、底座板等零件均采用45钢，锻件不能有缺陷并进行退火处理，消除铸件内应力，防止几何变形，方便刻花操作。在粗加工后要进行二次热处理来消除加工过程中的加工应力。在焊接部位，焊后要进行退火处理，对硬度有特殊要求的还要进行氮化处理，对于有特殊要求的零件如滑块导向条等他们受力较大、工作环境比较恶劣，一般选用40Cr。 表2-1 材料明细表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设计和使用要求，即产品的质量要求。模具产品的合理性会直接影响产品的外形尺寸、物理性能和外观质量，要保证模具的质量就要从胶料的收缩率引起制品尺寸变化、排气、定位和分型面的确定等一系列问题上考虑，在保证产品质量的前提下去研究和确定设计方案，模具组装、拆卸、填料以及产品的取出要尽可能的简便，提高生产效率，降低工人的劳动强度。同时模具设计还应有利于机械化和自动化，实现自动开模、顶出、闭模等动作，大大的降低了劳动强度和提高了生产率。模具在工作时的外压和内压都很大，因此模具材料的选择要合理，使模具具有足够的机械强度，同时在满足机械强度的要求下还要节约材料，降低成本。模具的加工和修理要方便，模具设计在保证质量及产品寿命的前提下要尽可能简化制造工艺，缩短生产周期，降低生产成本。综上可知，模具在设计时要注意以下几点：（1） 型腔尺寸准确；（2）具有足够的强度和刚度，硫化时不易变形；（3）结构简单、拆卸方便、便于清理；（4）便于装料、脱模，排气容易。2.1.3 模具的精度和粗糙度要求模具的外形尺寸按GB1031-68第十四级公差带施工验收，粗糙度上下面为Ra1.6，其余为Ra3.2；模具的分型面局部间隙小于0.1mm，钢圈分型面要低于外口分型面0.2-0.4mm；模具型腔轮廓按样板施工验收，胎侧面其余部位局部间隙长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）；花纹几何形状按样板施工验收，样板与花纹根部曲线单边局部间隙小于0.5mm；夹套式活络模必须按照受压容器检验的有关规定，进行水压试验；模具组装后上下面不平行度小于0.5mm；各类轮胎模具商标、字体按图纸加工，字迹清除、排列整齐。2.2 活络模的装配2.2.1 建立活络模零部件三维模型 装配是以UG作为平台进行的，UG是CAD/CAM技术的代表之一，被众多公司采用，UG的功能非常强大，涉及到平面工程制图、三维造型、机构分析、运动分析、制造和渲染等。CAD功能实现了目前制造业中常规的工程设计和绘图自动化，CAM功能则为数控机床提供NC编程技术，能够为不同的用户提供不同的开发工具，UG是一个完全集成的CAD/CAM软件集，它致力于从概念设计到工程分析再到制作的整个过程，它的设计过程是一个可反馈、可修改的过程。UG强大的参数化功能支持模型的实施修改，系统能够自动刷新模型来满足设计要求，所以这种设计过程可以在产品初步设计后就可以进行方案评审，并不断进行修改设计，一直到达到厂家的要求。UG实体建模提供草图设计、曲线生成、布尔运算、扫掠实体、旋转实体、沿导轨扫掠、尺寸驱动、定义和编辑变量及其表达式等工具 图2-2 侧板 图2-3 减磨板 图2-4 花纹圈UG/User Defined Feature是用户自定义特征模块提供交互式方法来定义和存储基于用户自定义特征的，便于调用和编辑的的零件族，其形成用户专用的UDF库，可以提高用户设计建模的效率，该模块包括已生成的UG参数化模型中提取参数，定义特征变量，设置变量默认值，定义代表该UDF的图标菜单的全部工具。 图2-5 底座垫板 2.2.2装配过程在UG的装配模块中，点击【添加组件】，弹出“选择部件”对话框，找到所要装配的零件，然后“确定”所选择的零件就进入了UG的装配模型中，点击【配对组件】，弹出“配对条件”框。采用自底而上的装配方式，选择底座作为工作部件，在装配类型中分别选择“平行”、“对齐”、“贴合”，使底座的上表面和垫板的下表面“贴合”，根据类似的方法把所有的部件都分别导进虚拟装配模型中，进行总装配。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 弓形座最后形成总装配图，生成支持汉字的装配明细表。如图： 图2-9 总装配图2.3 本章小结随着生活水平的提高，对汽车的需求量增加，导致汽车工艺的飞速发展，对轮胎质量的要求也是越来越高，子午线轮胎活络模具的发展为轮胎生产进入高质、高效的方向奠定了坚实的基础，本课题设计的模具根据理论计算及实际情况，初步确定活络模装置的整体结构及部件尺寸，在进行造型，采用了创新的方法，运用动态设计、机械结构优化设计、可靠性设计，充分体现了现代设计的设计与制造同步的先进理念，缩短了设计周期、降低设计成本为企业新产品的开发提供了有力的支持。 第3章 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 轮胎主要由三个部分组成：内胎、外胎、垫带。作为轮胎模具来说，最复杂也是最重要的部分就是轮胎外胎上的花纹。 花纹是轮胎上最终要的存在，花纹的质量直接影响着使用性能和轮胎寿命。使用性能又包括着汽车的速度、动力、灵活度、油耗、散热、排水、排石、噪音等。 如图3-1所示，这是工程胎中典型的竖纹为主的花纹，相对应的特点就是灵活性好、油耗低、速度相对来说快、抓地力强，但是动力小，适合长途运输的工程车。我们常见的工程车中有三分之一以上采用此种花纹。 如图3-2所示，这是工程胎中以横纹为主的花纹，它的特点就是动力特别足、抓地能力强，但是油耗高、速度相对较低、灵活性差。适用于短距离高强度运作的工程车。 如图3-3所示，完全以动力为主设计的花纹，一般用于拖拉机之上。适用面比较窄。 如图3-4所示，实际生产中车的多用途致使不可能使用单一功能的花纹，混合花纹的设计很好的弥补了这一点，让各种性能之间有一个平衡。 图 3-1 图 3-2 图 3-3 图 3-43.1.2 对胎面花纹的要求 1.保证轮胎对地面的压力均衡，只有压力均衡才能保证轮胎的耐磨损性，有助于防止老化。 2.横纹与竖纹的交接融合要比例适当，多节距花纹各种节距的长度需要严格控制，这有助于提高牵引力和制动力的传输效率。 3.花筋角度和宽度的控制与是否添加排石块。这直接影响轮胎的散热、排水、排石。如果开口大小不合适一旦车在行驶工程中在车胎内压入石子等会大大减少轮胎的寿命。 4.减少封闭区域的花纹设计，极易产生噪音且散热不均。 5.外形上要求美观大方。 6.考虑实际加工，避免出现加工干涉，硫化和脱模困难。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%，常用于普通工程车和轿车，其中轿车所用胎的花纹块面积占总胎面面积的80%-90%，这是为了良好的抓地性能，但是因为花纹块比较大，不容易散热。图3-1、3-2、3-3、3-4都属于普通花纹。图3-5是轿车用的花纹。 图3-5 2.特殊用途花纹 这种花纹一般应用区域较窄，如图3-2的拖拉机用的花纹，花纹块只占胎面面积的30%-40%。图3-6所示为泥地胎花纹，此种花纹花筋深度大于普通花纹，一般用于越野车和小型观光车，花纹块面积占胎面积的40%-60%，能适应路况较差和泥泞的道路，且排水排石性良好，不易卡住石子。 图3-63.混合花纹 此花纹是一种过渡性花纹，兼顾抓地性能和速度、抗磨损等。一般来说中间有一条纵向条纹花筋，整体以网格状居多。 随着各种车型的不断开发相对应的花纹也跟着不断的变化，趋势是花纹越来越复杂，精确度越来越高，当然效果越来越趋近理想。3.1.4 花纹沟深度 花纹沟深度与花纹的规格和适用车型有关。一般来说，大规格轮胎的花纹要深，越野轮胎要比普通花纹深20%-30%。花纹深的优点就是大幅度提高行程，但耐磨性受到影响。取舍上根据轮胎定位来选择。3.2 子午线轮胎花纹造型 图3-7为轮胎截面图，轮胎大轮廓则是由此截面图旋转一周得到的。旋转得出轮胎的基本形状如图3-8。再加上花纹就会得到如图3-9所示的成品图。 图3-7 图3-8 图3-9我们要想做出花纹除了必须有曲线图（轮胎截面图）外还必须要有平面花纹图（如图3-10），平面花纹图则是由三部分组成：花纹、剖视图（图3-11）、节距排列（图3-12）。 轮胎的3D造型是非常困难的，原因大致分以下几个部分： （1）操作者需要大量的经验来在脑海中行成轮胎外形的基本样式。 （2）花纹截面是个不断变化的，中间过渡需要无错台接合，非常考验操作者对软件的理解和使用功底。 （3）3D造型的目的是为了加工，不单单是为了看效果，所以，造型的同时必须要考虑加工便捷，尽量避免模型加工“干涉”。 （4）严格按照图纸，不能擅自修改截面和剖视图。 （5）精确度要求高，误差一般尽量控制在0.010.07mm，因为模具直接影响轮胎的花纹成型。 （6）对多节距花纹来说，节距数量多，工作量大，保证各个节距能完美相接，必须按照客户所要求的节距进行排列，如图3-10，大节距L长度为79.867mm，小节距C长度为63.945mm，我们单独做出L和C的花纹，然后按图3-12排列出整圈花纹，只有完美接圆，花纹不错台才能继续加工。大小花纹错落有致，能提高轮胎的性能，更能接近我们的目标，但是同时也大大的提高了轮胎模具的加工难度。图3-10图3-11图3-123.2.1 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。为了把平面曲线转换为空间曲线，曾经想到采用UG 的投射（project）命令，将平面上所有的花纹曲线都“投影”到胎面上，直接得到三维空间曲线。但用特殊点去验证， 发现所得的结果是不正确的，特别在轮胎的两侧，表现得非常明显。有一点的X 坐标的设计数值应该为159.4974mm，而结果却为156.3725mm，相差3.1249mm。事实说明， 投射命令的应用范围是工业设计， 不适合有精确尺寸要求的设计。而缠绕（wrap）命令运用的对象是圆柱体，在胎面上不适合，必须寻找其他更精确的造型方法。课题的进一步研究中， 采用了函数转换方法。 我们仔细研究了轮胎花纹的特点，得到了以下两点结论，根据这两条结论，我们找到了轮胎花纹平面展开曲线转化为空间曲线的方法：（1）平面展开图中，M 轴上的点在三维图上有相同的Y 坐标值，y=0，平行于M 轴的点在三维图上有相同的Y 坐标值，具体数值需要经过计算；同样，平面图中，N 轴上的点在三维图上有相同的X 坐标值，x=0，平行于N 轴的点在三维图上有相同的X 坐标值，具体数值需要经过计算。 （2）平面展开图中，假设存在一条平行于M 轴的直线，那么，直线在三维图上表现为一条圆弧， 圆弧的弧长等于平面展开图上直线的长度。 三维图上各点的坐标（X、Y、Z）与平面图形坐标（m、n）之间存在着如下关系： 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3-132）YOZ 坐标面上的点（图3-14）YOZ 坐标面上的胎面是以半径为R 的圆。对任意点B 有：=360n/2Rx=0y=Rsinz=Rcos =(e+rcos )cos图3-14（ 3）不在坐标平面上的点=360m/2r=360n/2Rx=rsiny=Rsinz=(e+rcos )cos （4.1）如果胎面圆弧的圆心不在 Z 轴上，情况会比较复杂,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=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、根据图纸胎顶径计算周长轮胎周长，核对各节距长度是否和图纸长度符合，计算各节距长度之和是否跟周长符合，不符合联系厂家调整。 2、整理轮廓曲线查看轮胎外轮廓弧长是否和平面图一致，不符合联系厂家。3、根据厂家图纸整理轮胎节距图，需要画气孔位置，整理钢片位置长度，表示节距号等。根据整理好的节距图整理轮胎轮廓图，圆周旋转花纹沟的剖面全部在CAD中手工画图，以检测到UG中缠绕曲线的位置是否正确。4、检查整理好的轮廓曲线和节距图纸，无问题后另存为2004DXF格式，将另存好的图纸打开将不需要导入UG的曲线和标注删除，然后执行CAD自带的清理程序，以避免导入UG因软件不同引起的错误。导入UG的曲线必须保证是直线和圆弧，多样线要打散，导入UG前保证轮胎轮廓曲线的中心在CAD的坐标原点，避免在UG加工过程中坐标系错误，引起的加工差错。（2）CAD导入UG步骤及曲线整理:1、UG软件打开创建空白模板，保存至产品文件夹。2、文件/导入CADdxf、dwg选择索要导入的文件，导入到工作部件。 3、将UG全部图层打开，以方便整理曲线。4、将轮廓曲线和截距曲线，气孔分别放置到不同的图层，截距曲线颜色区分好。将轮廓曲线沿中心线（即X轴）旋转90度，以保证轮廓曲线在Z轴上。5、根据厂家图纸排列轮胎展开图，注意轮胎内外侧。排列后对平面图进行分瓣工作，避让过小的较深的铝花筋，横向花纹筋因为和分割位置接近平行，考虑分割后接口也应当注意避让。（分瓣位置分瓣处理厂家有要求的尽量按照厂家）6、对分好的图纸添加快别代号、磨耗标记等。（3）平面图转换到空间曲线。（曲线缠绕）1、将轮廓曲线复制到备用图层，编制整理轮廓曲线侧弧长长度等于平面展开图的长度备用。2、旋转调整好的轮廓曲线，注意选择曲线的方向和矢量旋转起始角度，避免缠绕出错。3、将坐标系放置到缠绕曲线边框的定位点，Y轴朝向圆周方向，X轴朝向断面宽方向选着胎顶面，调整XY边长度注意的是平面图缠绕曲线外框X向必须包含所有平面图，否则报错其他选项按照图示即可，缠绕图层设置一般放在曲线原始图层，个人方便即可完成设置选着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、 做花纹沟的角度线，拉伸片体，加厚，用另侧的拉伸角度面更替面完成实体，修剪倒角。 2、有角度的面，高点版本叫规律延伸命令做片体，然后求得实体修剪倒角。3、 利用扫掠命令直接做实体，需要画取花纹沟的剖面曲线，在扫掠选项中截面线选择画好的剖面线，引导线选择花纹筋的边界线。4、利用轮胎模具工具箱直接做实体，修剪、倒角处理。5、轮胎胎肩花纹沟经常遇到变化比较陡峭的花纹筋，此种情况一般把胎面和胎肩的花纹筋分别建造实体，中间利用扫掠和桥接的办法来过渡，此花纹不明显没有详细说明，遇到事看情况来定方案。6、实体造型方法没有很好的标准，不同的情况方法也相同，平时多练习，总结出一套适合自己的方法。（5）创建加工程序1、整理好的各节距实体需要加工的抽取片体，绘制加工刀轴，按片体固定轮廓铣加工。2、比较扭曲的花纹筋没有刀轴可按照五轴可变轮廓铣加工。3、钢片加工时一般是按照变轮廓铣变轴加工，如钢片贴筋的情况需要按照花纹筋的角度固定轴加工。 加工的方案需要与其车间工艺机床性能相结合，制定加工工艺和程序文件，在此没有详细介绍。（6）基模的外形轮廓及定位尺寸需要看铸造工艺，和灌铸模、铸造机钢型尺寸，浇道定位基准密切相关，这里不做过多的介绍。3.3.2 模具的车间加工 1.电极的加工 根据已作出的三维造型用三轴数控铣床来制作电极。图3-16为电极加工模拟程序图，此工序要求电极一定要铣到位，不能有漏铣的地方，因为电火花在使用电极的过程中会有放电间隙，所以要留出一定的量来适应放电间隙。正是因为放电间隙的存在导致电火花加工中不可能一次到位，需要循序渐进，一般分为粗打、半精打、精打。放电间隙对应的是粗打单边0.75mm、半精打单边0.4mm、精打单边0.15mm。粗打电流较大，所以速度快，能快速打花上的余量，但是表面粗糙，质量较差。精打电流小，速度慢，但是能精细的打花，表面质量好。所以粗打半精打精打相应的目的就是：去量、保持最小尺寸、精修。 图3-16 2.铣花 车好的花纹圈上留有大量的余量，单纯用电火花加工的话效率极低，且浪费严重，成本翻倍，于是铣花这道工序应运而生。铣花，顾名思义，就是将车好的花纹圈用铣花机铣出大体轮廓，但是一定注意留量，量的大小可以根据型号来定，一般来说量在1mm1.3mm就可以了，大的工程胎要留2mm的量。单刀铣削深度不要过大，不然影响刀的磨损和寿命。3.电火花的加工 电火花的应用应该是全钢模具加工的核心一环，花纹的成形主要是在这一工段加工。电火花的主要原理就是电腐蚀，只要是电腐蚀就存在放电间隙，上面提到过放电间隙这个概念，但放电间隙未免是件坏事，它能避免工件与石墨的直接接触，使得模具的花纹表现更光洁靓丽。此工段的成熟与否直接衡量模具的出胎质量。操作工对花一定要准，时刻用样板测量，避免打花过深。4.后续加工 电火花过后花纹圈需要用线切割进行分割成块。分割成几等分需按照图纸来。分割成块的花纹圈由花纹钳工进一步抛光打磨，使其更加完美，然后会进行喷砂处理。喷砂之后为了花纹块的使用寿命一般会进行氮化处理，使其表面不容易生锈。处理完成的花纹块会与滑块等拼装进行最后的工序。5.半钢模具的处理 半钢模具是近年来兴起的一种新型模具。花纹块材料为铝，其散热良好，生产效率高，主要用于轿车轮胎和雪地胎。半钢模具工艺上区别于全钢模具，它主要工艺是铸造而不是电火花。它需要用五轴先铣出成型的基模（木质花纹块），然后用基模翻出石膏模，再用石膏模铸造出铝模花纹块。对花纹造型来说，半钢对收缩率的要求更高，因为铝的冷热收缩率远大于钢，所以基模的制作必须加入收缩率。 第4章 子午线轮胎模具侧板刻字 4.1 轮胎侧板刻字的简单介绍 轮胎侧板刻字是以。MastercamMill软件为平台设计的，该软件是美国CNC Software Inc.公司开发的基于PC平台的CAD/CAM软件。是最有加工设计使用效率的软件系统。美国还有其他的的各发达的国家都采用这个系统作为设计、加工生产的标准。Mastercam作为全球顶级CAM，是工业生产上最为广泛的使用的CAD和CAM的系统 它包含二维的绘图、三维的实体曲面的设计还有数控编程、刀具的行走路线进行摸拟等等非常多的作用。Mastercam能够提供进行设计加工外部形装所需的软件他非常强的花纹加工能力能制造出非常复杂的曲线和曲面的零件。Mastercam有非常强大的进行造型的功能，不但能够加工设计制造出复杂的弯曲线与弯曲曲面零件，有高速的能够进行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特别高的配置。使用户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，都能能够获得最佳的效果。Mastercam软件已被广泛的应用于各种行业的设计与加工，自80年代末，我国就引进了这一款CAD/CAM软件，为我国的制造业的发展作出了巨大贡献。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.公司开发的基于PC平台的CAD/CAM软件。是最有加工设计使用效率的软件系统。美国还有其他的的各发达的国家都采用这个系统作为设计、加工生产的标准。Mastercam作为全球顶级CAM，是工业生产上最为广泛的使用的CAD和CAM的系统 它包含二维的绘图、三维的实体曲面的设计还有数控编程、刀具的行走路线进行摸拟等等非常多的作用。Mastercam能够提供进行设计加工外部形装所需的软件他非常强的花纹加工能力能制造出非常复杂的曲线和曲面的零件。 4.2.2 Master cam Mill v8的功能 三维设计系统M8拥有完整的加工曲线的功能他不仅可一设计、编辑的二维还有三维的空间曲线。m8还能生成方程曲线。在里面进行尺寸标注、注释等等也很方便。M8拥有强大的曲面功能可以采用NURBS、PARAMETRICS等数学的模型其中包含十多种生成曲面方法包括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。M8拥有崭新的实体功能其以PARASOLID为核心，拥有导圆角、抽壳、布尔运算、延伸、修剪等功能通过挤出丶旋转丶扫掠丶举升丶倒圆角等 M8拥有可靠强大的数据交换功能，可转换的格式包括：IGES、SATACIS SOLIDS、DXF、CADL、VDA、STL、DWG、ASCII。并可读取Parasolid、HPGL、CATIA、PRO/E、STEP、caxa、cad等格式的数据文件。 铣床3D加工系统1. 外形铣削。 2.型腔加工。 3.实体加工。 4.钻孔、镗孔、螺纹加工。 5.可定义刀具库、材料库等。 6.可对刀具路径作图形编辑，可对NC、NCI作修改、平移、旋转、放大、缩小等编辑。7可做实体切削模拟。 同时m8可以最高支持4轴加工。 可以操作完成各种CNC控制器，DNC传输。 车铣复合系统M8包含精车、粗车、螺纹加工等程序。 即可以径向切槽加，。 也能够钻孔、镗孔。 还能进行行C 轴加工。 也可产生切削循环指令。 同时M8还可自定义刀具库及材料库。 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软件已被广泛的应用于各种行业的设计与加工，自80年代末，我国就引进了这一款CAD/CAM软件，为我国的制造业的发展作出了巨大贡献。 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侧板字体的主要设计的流程如下：1.客户来图纸；2.观察胎侧图及技术要求3.Mastercam排版，客户确认；4.编程及加工。 在侧板字体示意图上侧板上字体包括商标 规格 如 295/80R22.5 全钢或半钢 安全警示语 3c认证 巴西认证 气压负荷等。3C认证的全称为“强制性产品认证制度”，它是中国政府为保护消费者人身安全和国家安全、加强产品质量管理、依照法律法规实施的一种产品合格评定制度。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,其所对应的轮胎（单胎）最大载重615公斤。 图4-2 字体要求1 图4-3 字体要求2由于Mastercam排字功能在圆弧上 只能将字体排布于圆弧的上侧或下方这就用到Mastercam的旋转功能，通过旋转使字体排布在侧板轮廓上，由上图可知，侧板字体的要求有字体样式丶类型丶字高丶线宽丶字深丶刀具单边角度丶以及宽高比等。同时字体的花纹排列以及侧板边缘滚刀线也各有要求。字体 Mastercam拥有强大的字体库，其内包含100多种字体并且具备用户自主添加字体的功能。当字体要求是按样式时，可以利用mastercam的档案取档功能，cad软件将所需要的字体存档为dxf形式，通过Mastercam的取档或合并档案将所需要的字体放到正确的位置。 图4-4 字体深度要求根据要求可以看出要求的字体线粗是1.2 剖面线间距是1.5因此可以应用Mastercam里的串联补正和单体补正功能，将线排布。字高 :在文字工具中可以自定义字高 当字体的宽高比有要求时可以利用软件的不等比例缩放来达到字体宽高比的要求。字宽: 当字体为单线体时 字宽要求即为刀具加工的宽度 当字体为双线体时 字宽为两线之间的距离字深 :即加工时要将字体刻制的深度 如下图的0.6 0.4 。一般在软件中不进行深度设置，车间数控车床工人根据要求自行设置。刀具单边角度: 刀具加工时的单边角度 如下图的角度： 图4-5 字体深度要求4.3.2 字体程序首先，在刀具路径中选择工作设定设置工作原点、和刀具路径规划等一系列参数如图所示。 图4-6 工作设定第二步要利用M8的曲线旋转成曲面和曲面的平移功能做出轮胎侧板的曲面图，将字体投影加工到曲面上。使其在曲面上显示出来，方便后期的编程以及轮胎侧板的加工。图素 1: 圆弧 顺时钟圆心；X： -482.480 Y：13.186 Z 0.000 视角： 1 起始点X： -481.000 Y： 19.000 Z：0.000 角度: 75.718终止点X： -477.674 Y： 16.778 Z：0.000 角度: 36.776半径： 6.000 直径： 12.000 扫描角度： -38.942 3D 长度： 4.078图素 2: 圆弧 顺时钟圆心； X： -475.880 Y：11.052 Z：0.000 视角： 1 起始点： X： -477.674 Y：16.778 Z：0.000 角度: 107.397终止点： X： -473.492 Y：16.557 Z：0.000 角度: 66.541半径： 6.000