汽车塑料内饰件的模具设计与NC加工毕业论文.doc

珠海市欧亚技工学校毕业设计（论文）汽车塑料内饰件的模具设计与NC加工毕业论文目录第一章 绪论1.1 数控加工的特点1.2 数控加工工艺的概念1.3 数控加工工艺的主要内容1.4 数控编程系统的简介1.5 CAD/CAM系统简介第二章 汽车内饰件的模具设计2.1 设计任务2.2 文件准备2.3 模具组件设计2.3.1 调入模具参照模型2.3.2 设置收缩率2.3.3 设计毛坯工件2.3.4 设计分型面2.3.5 分割体积快2.3.6 抽取模具元件2.3.7 铸模2.4 开模演示第三章 总结3.1 心得与体会3.2 参考资料 第一章 绪论1.1.数控加工的特点数控加工，也称之为NC（Numerical Control）加工，是以数值与符号构成的信息，控制机床实现自动运转。数控加工经历了半个世纪的发展已成为应用于当代各个制造领域的先进制造技术。数控加工的最大特征有两点：一是可以极大地提高精度，包括加工质量精度及加工时间误差精度；二是加工质量的重复性，可以稳定加工质量，保持加工零件质量的一致。也就是说加工零件的质量及加工时间是由数控程序决定而不是由机床操作人员决定的。数控加工具有如下优点：（1） 提高生产效率；（2） 不需熟练的机床操作人员；（3） 提高加工精度并且保持加工质量；（4） 可以减少工装卡具；（5） 可以减少各工序间的周转，原来需要用多道工序完成的工件，数控加工一次装夹完成加工，缩短加工周期，提高生产效率；（6） 容易进行加工过程管理；（7） 可以减少检查工作量；（8） 可以降低废、次品率；（9） 便于设计变更，加工设定柔性；（10） 容易实现操作过程的自动化，一个人可以操作多台床；（11） 操作容易，极大减轻体力劳动强度随着制造设备的数控化率不断提高，数控加工技术在我国得到日益广泛的使用，在模具行业，掌握数控技术与否及加工过程中的数控化率的高低已成为企业是否具有竞争力的象征。数控加工技术应用的关键在于计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）系统。1.2.数控加工工艺的概念 （1） 数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的总和，应用于整个数控加工 工艺过程。数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术， 它是人们大量数控加工实践的经验总结。 （2）数控加工工艺过程是利用切削工具在数控机床上直接改变加工对象的形状、尺寸、表面位置、表面状态等，使其成为成品或半成品的过程。 1.3.数控加工工艺的主要内容 （1）. 选择并确定进行数控加工的内容； （2）. 对零件图纸进行数控加工的工艺分析； （3）. 零件图形的数学处理及编程尺寸设定的确定； （4）. 数控加工工艺方案的制定； （5）. 工步、进给路线的确定； （6）. 选择数控机床的类型； （7）. 刀具、夹具、量具的选择和设计； （8）. 切削参数的确定； （9）. 加工程序的编写、校验与修改； （10）. 首件试加工与现场问题处理； （11）. 数控加工工艺技术文件的定型与归档;1.4.数控编程系统的简介（1）. 数控程序 输入数控机床，执行一个确定的加工任务的一系列指令，称为数控程序或零件程序。 （2）. 数控编程 即把零件的工艺过程、工艺参数及其他辅助动作，按动作顺序和数控机床规定的指令、 格式，编成加工程序，再记录于控制介质即程序载体（磁盘等），输人数控装置，从而指 挥机床加工并根据加工结果加以修正的过程。数控加工机床与编程技术两者的发展是紧密相关的。数控加工机床的性能提升推动了编程技术的发展，而编程手段的提高也促进了数控加工机床的发展，二者相互依赖。现代数控技术下在向高精度、高效率、高柔性和智能化方向发展，而编程方式也越来越丰富。1.5.CAD/CAM系统20世纪90年代以前，市场上销售的CAD/CAM软件基本上为国外的软件系统。90年代以后国内在CAD/CAM技术研究和软件开发方面进行了卓有成效的工作，尤其是在以PC机动性平台的软件系统。其功能已能与国外同类软件相当，并在操作性、本地化服务方面具有优势。一个好的数控编程系统，已经不是一种仅仅是绘图，做轨迹，出加工代码，他还是一种先进的加工工艺的综合，先进加工经验的记录，继承，和发展。第二章 模具设计2.1 设计任务本章以图2-1所示的汽车内饰件三维产品零件为参照模型，介绍其模具的设计过程。图2-1 内饰件参照模型2.2 文件准备在进行模具设计前首先为该模具建立一个专用的文件夹，并将【源文件】文件夹下的“nsj.prt”文件（内饰件的拼音缩写）复制到该文件夹下，同时将该文件夹设置为当前的工作目录，这样一来，在模具设计过程中产生的文件一一存入该文件夹下，使整个设计过程产生的文件一目了然，具体操作过程按以下步骤进行。（1）建立模具专用文件夹。在用户计算机D盘的根据目录下建立一个名为【nsjmjsj】的文件夹（内饰件模具设计的拼音缩写），建立的文件夹如图2-2所示。（2）复制相关文件到模具专用文件夹中。模具专用文件夹【nsjmjsj】建好后，将光盘中【源文件】文件夹下的“nsj.prt”文件复制到该文件夹下，如图2-3所示。 图2-2 建立【nsjmjsj】 图2-3 复制“nsj.prt”文件（3）设置工作目录。启动Pro/ENGINEER Wildfire 4.0软件系统，执行如图2-4所示【文件】/【设置工作目录】菜单命令。图2-4 设置工作目录系统弹出如图2-5所示【选取工作目录】对话框，选择【nsjmjsj】文件夹，单击确定按钮，系统将【nsjmjsj】文件夹设置为当前的工作目录。图2-5 选择【nsjmjsj】文件夹2.3 模具组件设计模具组件设计是整个模具设计中的主体部分，它包括参照模型的布局、收缩率的设置、毛坯工件的设计、分型面的设计、分割体积块及抽取模具元件等几大部分。2.3.1 调入模具参照模型1选择菜单栏中的【文件】/【新建】命令建立新的文件，系统弹出如图2-6所示【新建】对话框，在【类型】栏选择【制造】模块，在【子类型】栏选择【模具型腔】模块，在【名称】输入栏输入文件名“nsj”，并取消【使用缺省模板】复选框，单击确定按钮。2系统弹出如图2-7所示【新文件选项】对话框，在【模板】栏选择公制模具设计模板“mmns_mfg_mold”,单击确定按钮。 图2-6 新建对话框 图2-7 选择公制模板3.系统启动模具设计模块，如图2-8所示并在界面顶部显示当前模具文件为“NSJ”。图2-8 模具设计模块界面4.选择如图2-9所示菜单管理器中的【模具模型】/【定位参照零件】命令。 图2-9 定位参照模型5.系统弹出如图2-10所示【打开】对话框（系统自动定位在前面设置的当前工作目录E:nsjmjsj下）,选择文件“nsj.prt”,单击按钮。图2-10 选择参照模型文件6.系统会弹出如图2-11所示的【创建参照模型】和【布局】对话框，选择“按参照合并”，点击确定按钮。此时【布局】对话框中的“参照模型起点与定向”命令呈可选状态，单击该命令。 图2-11 接受默认参照模型并设定布局7.此时系统会弹出如图2-12所示的【菜单管理器】对话框，单击该对话框中的“动态”命令，则弹出如图2-13所示的【参照模型方向】对话框。单击中的“移动到点”命令，则【参照模型方向】对话框变为如图2-14所示，此时，单击该对话框中的“模型中心”命令，再单击“旋转”命令，则【参照模型方向】对话框又变为如图2-15所示，单击“轴Y”命令，接着在数值文本框中输入数字“27.511”.单击确定。图2-12 选择坐标系类型 图2-13 图2-14图2-158.如图2-16所示，单击【布局】对话框中的“确定”按钮，则弹出【菜单管理器】对话框，单击“完成/返回”命令。 图2-169.如图2-17所示的，成功定位参考模型“nsj”。图2-17 成功定位参照模型2.3.2 设置收缩率1.选择菜单管理器中的【收缩】命令，系统提示选择要设置收缩率的参考模型，选择设计区中的参考模型，再选择如图2-18所示菜单管理器中的【按尺寸】命令，取消【更改设计零件尺寸】复选框，输入收缩比例为“0.005”，按“Enter”键确认，单击按钮（提示：输入收缩率后一定要按Enter键确认，否则会产生不正确的结果）。 图2-18 设置收缩率2.选择菜单管理器中的【收缩信息】命令，系统弹出如图2-19所示的收缩信息显示窗口，显示收缩模型名称、所采用的收缩公式以及收缩因子等信息。图2-19 显示收缩信息3.单击收缩信息窗口中的按钮，关闭收缩信息显示窗口，选择菜单管理器中的【完成/返回】命令，结束收缩率设置。2.3.3 设计毛坯工件1.选择如图2-20所示菜单管理器中的【模具模型】/【创建】/【工件】/【手动】命令，手动创建毛坯工件。 图2-20 手动创建毛坯工件2.系统弹出如图2-21所示的【元件创建】对话框，在【名称】栏输入毛坯工件名称“workpiece”，单击按钮。3.系统弹出如图2-22所示的【创建选项】对话框，选择【创建特征】选项，单击按钮。 图2-21 输入毛坯工件名称 图2-22 选择创建特征选项4选择如图2-23所示菜单管理器中的【实体】/【加材料】/【拉伸】/【实体】/【完成】命令，以拉伸方式创建毛坯工件。 图2-23 选择拉伸命令创建毛坯工件5在如图2-24所示拉伸特征操作栏选择【放置】命令，单击按钮。图2-24 拉伸特征选项6.系统弹出【草绘】提示对话框，提示选择拉伸剖面草绘平面，选择如图2-25所示MOLD_FRONT基准面为草绘平面，单击“草绘”按钮。图2-25 选择草绘平面7.系统弹出如图2-26所示【参照】对话框，点击区域中的MOLD_RIGHT和MAIN_PARTING_PLN为草绘参照。点击“关闭”按钮，关闭【参照】对话框。图2-26 选择草绘参照8.如图2-27所示，点击草绘工具栏的命令，草绘如图所示的矩形剖面（该矩形一定要将零件的轮廓包涵在其内）。点击单击绘图工具栏中的剖面确定按钮，结束剖面绘制。 图2-27 草绘矩形9.如图2-28所示，在拉伸特征操作栏中，选择往两方面拉伸按钮 ，输入拉伸高度“120”，按Enter键确认，点击按钮。 图2-28 定义拉伸选项10选择菜单管理器中的【完成/返回】命令，结束毛坯工件的创建。毛坯创建结果如图2-29所示。图2-29 产生毛坯工件234 设计分型面1.在设计分型面前，先将毛坯工件临时遮蔽起来，便于后面复制参照模型的曲面，如图2-30所示，在模型树列表中的NSJ_WRK.PRT组件上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择【遮蔽】命令。2.将模型以“无隐藏线”形式显示，则模型显示如图2-31所示。 图2-30 遮蔽毛坯工件 图2-31 遮蔽毛坯工件后的显示结果3选择如图2-32菜单栏【插入】/【模型几何】/【分型曲面】命令。图2-32 选择分型曲面命令4.如图2-33所示，选择该表面（图中着色面）为种子面。图2-33 选择种子面5按住Shift+Ctrl键不放，选择边界曲面，边界面包括两个等大的 “灯笼”形型腔内表面（如图2-34所示着色面）、五个通孔内表面（如图2-35所示着色面）以及种子面所对应的下表面和四周面（如图2-36所示着色面）。图2-34 “灯笼”形型腔内表面图2-35 五个通孔内表面图2-36 种子面所对应的下表面和四周面6.松开Shift+Ctrl键，结束分型面的选取，分型面选取结果如图2-37所示。图2-37 选取的分型曲面7.依次单击工具栏的复制按钮和粘贴按钮，如图2-38所示，分型面成功创建。图2-38 分型面的产生8.如图2-39所示，在曲面复制操作栏中，单击“选项”按钮，选择【排除曲面并填充孔】选项。图2-39 9.按住Ctrl键， 依次选取要填充的孔，分别为图2-34中的两个等大的“灯笼”形的孔和图2-35中的五个通孔。单击按钮，复制的分型面如图2-40所示。 图2-40 复制的分型面10.选择如图2-41所示模型树中的参照模型，单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择【遮蔽】命令，将参照模型遮蔽起来。图2-41 遮蔽参照模型11.选择如图2-42所示模型树中的毛坯工件，单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择【取消遮蔽】命令，重新显示毛坯工件。如图2-43所示。 图2-42取消毛坯工件遮蔽 图2-43重新显示毛坯工件12接下来将复制好的分型面延伸至毛坯工件。如图2-44所示，以分型面的一条曲边（红色）为例，介绍“延伸做法”。图2-44 以此为例延伸曲面13.如图2-45所示，选取该条边的任意一条线段，选择如图2-46所示菜单栏【编辑】/【延伸】命令。 图2-45 选取拉伸对象 图2-46单击延伸命令14.如图2-47所示，在延伸特征操作栏中单击延伸到面，单击如图2-48所示面（着红色面）为目标面。 图2-47 延伸特征选项 图2-48 选择目标面15如图2-49所示，单击延伸特征选项中的“参照”按钮，单击按钮，弹出如图2-50所示的【链】对话框。 图2-49 选取延伸选项 图2-50 【链】对话框16如图2-51所示，依次选取其余的各条线段，将其添加到【链】对话框中。单击按钮。完成链的选取。单击按钮，如图2-52所示，完成边的延伸。 图2-51 添加其余各条线段 图2-52 延伸结果展示17.以同样的方法完成其余三条边的延伸。得到如图2-53所示的延伸后的分型面。图2-53 延伸得到的分型面2.3.5 分割体积块1.如图2-54所示，选择菜单栏中的【编辑】/【分割】命令，然后选择如图2-55所示菜单管理器中的【两个体积块】/【所有工件】/【完成】命令。 图2-54 选择分割命令 图2-55 选择分割模具体积块命令2.选择如图2-56所示分型面（着色面）为模具体积块分割面。图2-56 选择分型面3.单击如图2-57所示【选取】对话框中的按钮，再单击【分割】对话框中的按钮，结束分型面的选择。 图2-57 结束分型面的选择4.系统高亮显示毛坯工件的下半部分，并弹出如图2-58所示体积块名称输入对话框，输入后模名称“B”（即B板），单击按钮，被分割的型腔体积块如图2-59所示，单击按钮。 图2-58 输入后模名称 图2-59 着色显示体积块5.系统高亮显示毛坯工件的上半部分，并弹出如图2-60所示体积块名称输入对话框，输入前模名称“A”（即A板，型芯板），单击按钮，被分割的型腔体积块如图2-61所示（旋转视图后的效果），单击按钮,结束分割操作。 图2-60 输入前模名称 图2-61 着色显示体积块2.3.6 抽取模具元件1.选择如图2-62所示菜单管理器中的【模具元件】/【抽取】命令。 图2-62选择抽取模具元件命令2.系统弹出如图2-63所示【创建模具元件】对话框，单击选取全部体积块按钮，再单击按钮。图2-63 选取全部体积块3.选择菜单管理器中的【完成/返回】命令，结束抽取模具元件。4.模型树中同时产生抽取的模具元件零件，如图2-64所示。参照模型毛坯工件型腔板型芯板图2-64 产生模具元件零件2.3.7 铸模1.铸模就是指，当模具设计完成后，利用Pro/ENGINEER系统能进行注射模拟的功能，将模具型腔形成的空间填充塑料材料，以模拟浇注完成的产品模型。2选择如图2-65所示菜单管理器中的【铸模】/【创建】命令。3.在如图2-66所示提示区输入铸模零件名称“moiding”，单击按钮。 图2-65 选择铸模命令 图2-66 输入铸模零件名称4.模型树中同时新增铸模零件“MOLDING.PRT”,如图2-67所示。5.按住Ctrl键，选择如图2-68所示的模型树中的A板和B板，单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择【遮蔽】命令，将A板B板两个零件临时隐藏起来。 图2-67 新增铸模零件 图2-68 遮蔽A板和B板6.铸模完成的产品模型，如图2-69所示。5.按住Ctrl键，选择如图2-70所示的模型树中的A板和B板两个零件，单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择【取消遮蔽】命令，重新显示A板B板两个零件。 图2-69 铸模模型 图2-70 取消遮蔽A板和B板2.4 开模演示铸模完成后，利用PRO/ENGINEER系统的开模功能模拟模具的开闭，以便更清晰地观看模具型腔、型芯及滑块的结构。（1）在开模前先隐藏参考零件、分型面和毛坯工件，然后选择如图2-71所示的菜单管理器中的【模具进料孔】/【定义间距】/【定义移动】命令，进行开模模拟。 图2-71 选择开模命令（2）系统会提示选择要移动的零件，选择如图2-72所示的“A板”为移动零件，单击如图2-73所示的顶面为移动方向参照。 图2-72 选择移动零件 图2-73 选择方向参照（3）在如图2-74所示提示区输入移动距离为“80”，单击按钮。图2-74 输入移动距离（4）选择菜单管理器中的【完成】命令，零件成功向上移动，同理，将“B板”以同样的方法向下移动（在图2-74中输入“-80”即可），最后得到的开模图如图2-75所示。图2-75 开模演示（7）如图2-85所示，选择【编辑】/【实体化】命令，单击按钮，完成电极的实体化，点击创建完成。结果如图2-86所示。第三章 总结时光飞逝，三年的大学课程伴随着毕业设计的完成也落下了帷幕，与中学相比，大学不但让我在知识上有了新的提高，更多的是思想上的进步，是以学习为中心，多方面、多层次的不断提升自己。4.1 心得与体会本次课题贯穿本专业所学到的理论知识与实践操作技术，毕业设计有实践性，综合性，探索性，应用性等特点，本次选题的目的是数控专业教学体系中构成数控技术专业知识及专业技能的重要组成部分，是运用CAD/CAM技术的一次综合练习。传统的模具设计是采用普通机床应用系统方法分析和研究产品生产的问题和需求。现代模具体类的数控加工设计理论已经不拘泥于系统论的理论基础，开始强调产品尺寸精度，工艺严格性，从而更加有利于学生注重数控编程及操作的创新精神和实践能力。随着毕业设计做完，也将意味我的大学生活即将结束，但在这段时间里面我觉得自己是努力并快乐的。在繁忙的的日子里面，曾经为解决技术上的问题，而去翻我所学专业的书籍。经过这段时间我真正体会了很多，也感到了很多。在两年的大学生活里，我觉得大多数人对本专业的认识还是不够,在大二上学期初，学院曾为我们组织了一次在天航集团一个月的实习，但由于当时所学知识涉及本专业知识不多，更多的是冲床。所看到的东西与本专业很难联系起来,所以对本专业掌握并不是很理想。为了更深入的理解并掌握大学的专业知识，加强专业技能。我选择的毕业设计课程是：汽车塑料内饰件产品的模具设计，以及利用CAD/CAM技术对所设计出的模具进行N