支座设计.doc

辽 宁 工 业 大 学
CAD/CAM 专业 课程设计说明书

题目： 支座熔模模具设计

院（系）： 机械工程与自动化学院
专业班级： CAD/CAM082
学 号： 080102059
学生姓名： 董毅
指导教师： 高奇
教师职称： 讲师
起止时间： 2011. 12. 9——2012. 1. 6

课程设计（论文）任务及评语
院（系）：机械工程与自动化 　教研室：计算机辅助设计与制造
学 号
080102059
学生姓名
董毅
专业班级
CAD/CAM082
课程设计（论 文）题 目
支座熔模模具设计
课程设计（论文）任务

本次课程设计基于模具CAD/CAM技术，实现支座零件毛坯(附录1)的熔模模具设计，内容任务及要求如下：
1、 依据支座零件图，应用建模软件实现三维造型；
2、 在Pro/E环境下，进行支座模具设计；
3、 绘制支座零件模具装配图；
4、 针对模具型腔特征，选取一典型件实现数控加工；
5．模具设计课程设计说明书一份(8000字左右)；模具装配图1张，
图符A2或A1。

指导教师评语及成绩

成绩： 指导教师签字：

年 月 日

辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文）
附录1 支座零件图

21

目录

1绪论........................................................... 1
1.1.模具的分类与基本功能……………………………………………………….….………....1
1.2.压铸模具简介………………………………………………………………….…....……….1
1.3.型体结构设计………………………………………………………………….….….……...2
2 模具造型设计…………………………………………………………….……4
2.1. 实体建模……………………………………………………………………………...…….4
2.2. 模具设计…………………………………………………………………………...……….4
2.3.注蜡孔、排气孔的设计……………………………………………………………………...5
2.4.模具上下箱体的定位与夹紧…………………..………………………………………...….7
2.5模具装配图……………………………………………………………………………….….8
3 箱体数控加工……………………………………………….……….………13
3.1铣削用量…………………………………………..…………………………..……...…….15
3.2数控加工工序卡..…………………………………...…………………………………...…16
3.3数控铣床刀具调整卡…………………………………………………………………...….17
3.4数控加工走刀路线图……………………………………………..………………………..18
3.5数控代码………………………………………………………………………………...….19
3.6型芯、圆柱销加工........................................................22
参考文献…………………………………………………………………………24

1绪论
1.1.模具的分类与基本功能
模具是现代工业的重要工艺装备，是许多工业产品生产中不可缺少的组成部分。近几年来，我国模具技术有了很大发展，模具设计与制造水平有了较大提高。如汽车覆盖件模具，现已能生产部分轿车覆盖件模具；塑料模热流道技术，气体辅助注射技术，以及压铸模技术也已得到深入发展和应用。模具的形状决定着这些产品的外形。我们日常生产、生活中所使用的各种工具和产品，大到机床底座、机身外壳，小到一个胚头螺丝、纽扣以及各种家用电器外壳、都与模具有着密切关系。
模具的分类，一般可分为非塑胶模具及塑胶模具两类。
（1）非塑胶模具有：铸造模，锻造模、冲压模、压铸模等。
a.铸造模主要是用于制造表面精度要求不高的铸件，例如：水龙头、生铁平台等。
b.锻造模主要用于制造各种重要的、受力大的机械零件或工具的毛坯，例如：汽车车身等。
c.冲压模主要用于制造薄板构件，例如：计算机面板等。
d.压铸模主要用于低熔点有色金属（如锌、铝、铜、镁等合金）的小型、薄壁、形状复杂件的大量生产，例如：超合金，汽缸体等。
（2）塑胶模具根据生产工艺和生产产品的不同又分为以下六种。
a.注射成型模适合用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料，例如：电视机外壳、键盘按钮（应用最为普遍）等。
b.吹气模适用于制造中空制品，例如：饮料瓶等。
c.压塑成型模多用于成型热固性塑料，成型热塑性塑料以及不加热的冷压成型压制模具和成型聚四氟乙烯坯件，例如：电木开关、科学瓷碗碟等。
d.挤压成型模——胶水管、塑料袋。
e.热成型模——透明成型包装外壳。
f.旋转成型模——软胶洋娃娃玩具。

1.2.压铸模具简介
压力铸造简称压铸，是一种将熔融合金液倒入压室内，以高速填充钢制模具的型腔，并使合金液在压力下凝固而形成铸件的铸造方法。
压铸区别与其他铸造方法的主要特点是高压和高速。
由于压铸工艺的特点，正确使用各种工艺参数是获得优质铸件的决定因素，而模具又是能够正确选择和调整各工艺参数的前提，模具设计实际上就是对压铸生产中可能出现的各种因素预计的则和反映。如若模具设计合理，则在实际生产中遇到的问题少，铸件下机合格率高。反之，模具设计不合理，例如：某一铸件设计时动定模的包裹力基本相同，而浇注系统大多在定模，且放在压射后冲头不能送料的灌南压铸机上生产，那么就无法正常生产了，铸件一直粘在定模上。尽管定模型腔的光洁度大的很光，因型腔较深，仍出现粘在定模的现象。所以模具设计时，必须全面分析铸件的结构，熟悉压铸机的操作过程，要了解压铸机及工艺参数得以调整的可能性，掌握在不同情况下的填充特性，并考虑模具的加工方式，钻眼和固定的形式后，才能设计出切合实际、满足生产需求的模具。
金属液的充型时间极短，金属液的比压和流速很高，这对压铸模来说工作条件极其恶劣，再加上极热极冷的交变应力的冲击作用，都对模具的使用寿命很大影响。
模具的使用寿命通常是指通过精心的设计和制造，在正常使用的条件下，结合良好的维护保养下出现自然损坏，在不能再修复而报废前，所压铸模的模数（包括压铸生产中的废品数）。

1.3.型体结构设计
1.形体外形与壁厚
形体外形尺寸应与压蜡机相配。为了减轻重量、便于操作，在保证强度和刚度条件下，压型型体壁厚应尽可能薄。
2.型体定位
每一对定位面一般需设置两个以上的定位销才能限制其自由度，但过多的定位销会引起过定位。定位销之间的间距越大定位精度越高。
3.型体锁紧
型体锁紧有固定式和活动式两种。水平垂直双分型的水平滑移式和水平旋转开型式是操作方便的压型结构，其锁紧方式常用棱块来夹紧机构，型体锁紧常用的活节螺栓和相配的各种螺母、圆柱销、凸耳结构。较小的凸耳可与型体连为一体，大压型凸耳则可镶装。
4.型体附属结构
型体除含有形成熔模的型腔外，尚需有注腊、开型等一些附属结构。

2 造型设计
2.1. 实体建模
对于此类左右对称图形在建模时，首先要确定其建模顺序。首先拉伸出下方平板，然后拉伸凸台、打孔。然后在此基础上，进行加工表面的偏移，确定下一步弯曲杆部分的草绘平面，即垂直平分下平板。拉伸，成型。内部空缺部分，在同一草绘平面绘图，偏移选定之前的曲面轮廓，偏移量为6mm，拉伸，选择去除材料，成型。其它部分，即找相应草绘平面，确定位置关系。

图2-1三维实体模型
2.2 模具设计
在PRO/E下新建制图——模具型腔——将单位改成毫米（mm）。 在这里，就要分析零件的结构特点以及开模方向等问题了。首先是模具上不需要表达的部分。此零件的四个φ4mm的孔，在调入实体模型之前，就要将其填充。然后调入零件实体，创建毛坯。毛坯在创建时，前后左右与零件最近垂直距离定位30mm。

然后，完成创建，毛坯件完成。分型面创建，根据零件为左右对称图形，所以可以以对称面为分型面。之后便是型芯，销的创建。一下为实际创建顺序分步解释：
1.型芯的创建：
在型芯的创建中，有难点。第一，因为要选择的面均在实体零件的内部，所以在选择的时候，要把实体图改变成线框图。第二由于被选曲面在内部，在选择时会受到其它非被选曲面的干扰，很难同时选定，所以，只能逐一选择，复制粘贴，然后相邻的两个复制面要进行合并。选择圆孔面时，圆孔面不填充（因为之后的销的影响，二者要有配合）。复制合并所有面之后，不能立即分型，要把下方曲面的边界，以选择边线的形式，延伸至下方的毛坯表面（包括圆孔）。最后确定完全封闭之后，分型。

图2-2 型芯 图2-3 圆柱销
2.圆柱销的创建：
在创建之前，由于先前已经进行了第一次分型处理，此时生成了两个实体，型芯与外毛坯，这里就要先隐藏这两个，不然创建工作无法进行。露出原零件。
观察零件上部的结构，根据分型面的计划，就必须把凹进去的部分填充完整。选择圆孔的内部面，复制粘贴，沿边界拉伸至下方毛坯边界，即通透之前的型芯的预留孔。合并所有面之后，分型。此时分型时要选择模具体积块，分割时要选择之前分割形成的毛坯，不要选择型芯。
3.分型面的创建：
点击 按钮，沿着零件左右对称面创建直线，拉伸。分型时，选择模具体积块，分割时要选择之前分割形成的毛坯，不要选择型芯。
2.3.注蜡孔、排气孔的设计：
注蜡浇口设计考虑的因素主要主要有：
1.塑料流动能量损失最小；
2.浇口的位置应使进入型腔的塑料能顺利排出模腔内的空气，进入型腔的塑料不要立即封闭排气系统；
3.浇口的位置要避免造成收缩变形；
4.浇口的位置应减少或者避免塑件的熔接痕；
5.对有镶件的模具，浇口位置不能使流动的塑料冲击镶件，但也不能离进料口太远，否则塑料流到镶件附近时变冷熔接不好；
6.浇口位置及大小要考虑对型芯的影响。尽量避免进入的塑料正面冲击型芯；
7.外观要求高的塑件则浇口不允许设置在表面上，同时要考虑清理简便不损坏塑件。选择Φ10mm注蜡孔

排气装置的设置考虑：
1.利用分型面排气是最简单的方法，排气效果与分型面的接触精度有关；
2.对于大型模具，可利用镶拼的成型零件的缝隙排气；
3.利用顶杆与孔的配合间隙排气，必要时对顶杆做些排气的结构措施；
4.利用球状合金颗粒烧结块渗导排气。烧结块应有足够的承压能力，设置在塑件隐蔽处，并需开设排气通道；
5.在熔合缝位置开设冷料井；
6.在分型面上开设排气槽，尤其大型注塑必须如此。

2.4.模具上下箱体的定位与夹紧：

这里取值为d=12mm H=20mm
由于两箱体是上下开模，因此这里选用固定式定位销，GB/T2203-1980。
如图：

图2-4销钉位置 图2-5 销钉

选用M10蝶形螺母
2.5 模具装配图
1. 三维装配图

图2-6最初位置
型芯拆分：

图2-7型芯拆分

下箱体下移：

图2-8上箱体上移
图4-4：固定式定位销，型芯，圆柱销拆分：

图2-9固定式定位销，型芯，圆柱销拆分
2.二维装配图
一张完整的模具装配图应该具有以下内容：
1.一组图形 用来表示冷冲压成形模具或塑料成形模具的构造、工作原理、零件间的装配、连接关系、及主要零件的结构形状。
2.必要尺寸 用来表示模具装配整体的规格或性能以及装配、安装、检验、运输等方面所需要的尺寸。
3.零件编号、标题栏和明细栏
（1）零件编号就是为了便于读图和图样管理，装配图上所有的零、部件都必须编写序号‘并在标题栏上方编制相应的明细栏。
（2）标题栏用来填明模具的名称、绘图比例、质量和图号及设计者、校对者、工艺者、审核者、批准者姓名和设计单位等信息。
（3）明细栏用来记载模具非标准零件名称、序号、材料、数量及标准件的规格、标准代号等。
4.技术要求 用文字或代号说明模具在装配、检验、调试时需要达到的技术条件和要求及使用规范等。一般包括：对模具在装配、检验时的具体要求；关于模具关键件性能指标方面的要求；安装、运输及使用方面的要求；有关试验项目的规定等。

图2-10主视图

图2-11俯视图

图2-12左视图

图2-13

3 箱体数控加工
数控加工，就是泛指在数控机床上进行零件加工的工艺过程。数控机床是一种用计算机来控制的机床，用来控制机床的计算机，不管是专用计算机、还是通用计算机都统称为数控系统。数控机床的运动和辅助动作均受控于数控系统发出的指令。
一般来说数控加工工艺主要包括的内容如下：
　　(1) 选择并确定进行数控加工的零件及内容；
　　(2) 对零件图纸进行数控加工的工艺分析；
　　(3) 数控加工的工艺设计；
　　(4) 对零件图纸的数学处理；
　　(5) 编写加工程序单；
　　(6) 按程序单制作控制介质；
　　(7) 程序的校验与修改；
　　(8) 首件试加工与现场问题处理；
(9) 数控加工工艺文件的定型与归档。
定位安装的基本原则：
　　在数控机床上加工零件时，定位安装的基本原则是合理选择定位基准和夹紧方案。在选择时应注意以下几点：
　　1、力求设计、工艺和编程计算的基准统一。
　　2、尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。
3、避免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床的效能。
选择数控刀具的原则：
数控车床进给加工路线指车刀从对刀点(或机床固定原点)开始运动起，直至返回该点并结束加工程序所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具切人、切出等非切削空行程路径。
精加工的进给路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的，因此，确定进给路线的工作重点是确定粗加工及空行程的进给路线。
在数控车床加工中，加工路线的确定一般要遵循以下几方面原则。
　　 ①应能保证被加工工件的精度和表面粗糙度。
　　 ②使加工路线最短，减少空行程时间，提高加工效率。
　　 ③尽量简化数值计算的工作量，简化加工程序。
④对于某些重复使用的程序，应使用子程序。
使加工程序具有最短的进给路线，不仅可以节省整个加工过程的执行时间，还能减少一些不必要的刀具消耗及机床进给机构滑动部件的磨损等。最短进给路线的类型及实现方法如下。
　　(1)最短的切削进给路线。切削进给路线最短，可有效提高生产效率，降低刀具损耗。安排最短切削进给路线时，还要保证工件的刚性和加工工艺性等要求。
(2)最短的空行程路线。
(3)大余量毛坯的阶梯切削进给路线。列出了两种太余量毛坯的切削进
(4)零件轮廓精加工的连续切削进给路线。零件轮廓的精加工可以安排一刀或几刀精加工工序．其完工轮廓应由最后一刀连续加工而成，此时，刀具的进、退位置要选择适当，尽量不要在连续的轮廓中安排切人和切出或换刀及停顿，以免因切削力突然变化而破坏工艺系统的平衡状态．致使零件轮廓上产生划伤、形状突变或滞留刀痕。
(5)特殊的进给路线。在数控车削加工中，一般情况下。刀具的纵向进给是沿着坐标的负方向进给的，但有时按其常规的负方向安排进给路线并不合理。甚至可能损坏工件。

3.2箱体数控加工工序卡
数控加工工序卡

零件名称
模具腔体
零件图号

夹具名称
精密虎钳　

设备名称及型号
数控铣床XKK-7250C

材料名称及牌号
铝合金5A32
硬度
HBS30-150
工序名称
数控综合加工
工序号
80　

工步号
工步内容
切削用量
刀具
量具

Vf
f

编号
名称
名称

1
粗加工上表面　
　360
2
0.2
T1
φ80端面铣刀（5个刀片）　

　25-50外径千分尺

2
精加工上表面　
　500
1
0．1
φ80端面铣刀（5个刀片）　
25-50外径千分尺　

3
粗加工两个箱体腔体　
100
2
0.102
T2
　φ20细齿3刃立铣刀
　0-200游标卡尺

4
精加工两个箱体腔体
150
1
0.075

3.4 数控加工走刀路线图

数控加工走刀路线图
零件图号

工序号

工步号

程序号

机床型号
XKK-7250C
程序段号
O0002
加工内容
铣下箱体腔体
共 页
第 页

XY方向 Z方向

编程

校对

审批

3.5数控代码

%
G71
O0005
(C:\11\h.ncl.1)
(02/23/12-18:21:37)
N0010T1M06
S2000M03
G00X-38.631Y21.
G43Z20.H01
G01Z-2.5F200.
Y44.069
G02X-36.57Y46.53I2.501J-.001
G01X-26.5Y48.334
Z20.
G00X-24.Y56.167
G01Z-2.5
X0.
Z20.
G00X-46.697Y0.
G01Z-2.5
Y4.
Z20.
G00X-38.631Y6.5
G01Z-2.5
Y13.
Z20.
G00X-35.616Y15.5
G01Z-2.5
Y18.5
Z20.
G00X-84.384Y101.5
G01Z-2.5
Y98.5
Z20.
G00X-153.5Y27.881
G01Z-2.5
Y21.
Z20.
G00X-164.5Y18.5
G01Z-2.5
Y15.5
Z20.
G00X-73.303Y4.

Y70.379
X-107.695
X-110.359Y67.91
X-83.664
Y65.441
X-113.023
X-115.681Y62.972
X-83.664
Y60.503
X-118.338
X-120.996Y58.034
X-83.664
Y55.565
X-123.653
X-126.31Y53.096
X-83.664
Y50.627
X-128.967
X-131.624Y48.159
X-83.664
Y45.69
X-134.282
X-136.939Y43.221
X-83.664
Y40.752
X-139.596
X-142.253Y38.283
X-83.664
Y35.814
X-144.911
X-147.568Y33.345
X-83.664
Y30.876
X-150.225
X-152.244Y29.
X-130.5
X-130.074Y28.963
X-129.646Y28.849
X-129.245Y28.662
X-128.883Y28.407
X-83.664
Y25.938
X-128.
Y23.469
X-83.664
Y21.
X-128.
Y26.5
X-128.04Y26.947
X-128.158Y27.375
X-128.35Y27.775
X-128.608Y28.134
X-128.926Y28.443
X-130.5Y29.
……

G03X-37.697Y69.917I-213.981J-1004.821
G02X-39.702Y72.368I.495J2.451
G01Y96.
Z20.
G00X-36.563Y98.5
G01Z-7.5
Y101.5
Z20.
G00X-80.298Y96.
G01Z-7.5
Y21.
Z20.
G00X-130.5
G01Z-7.5
Y26.5
Z20.
G00X-153.5
G01Z-7.5
Y21.
Z20.
G00X-164.5Y18.5
G01Z-7.5
Y15.5
Z20.
G00X-71.633Y4.
G01Z-7.5
Y0.
Z20.
G00Y108.
G01Z-7.5
Y104.
Z20.
G00X-83.437Y101.5
G01Z-7.5
Y98.5
Z20.
G00X-50.01Y104.
G01Z-10.
Y108.
Z20.
G00Y0.
G01Z-10.
Y4.
Z20.
G00X-40.683Y6.5
G01Z-10.
Y13.
Z20.
G00X-37.42Y15.5
G01Z-10.
Y18.5
Z20.
G00X-40.683Y21.
G01Z-10.
Y47.156
G02X-38.745Y49.592I2.5J0.
G03X-29.638Y51.789I-92.922J405.178
G01X-26.5Y52.606
Z20.
G00Y65.394
G01Z-10.
G03X-32.899Y67.022I-74.098J-277.856
G01X-38.745Y68.408
G02X-40.683Y70.844I.562J2.436
G01Y96.
Z20.
G00X-37.42Y98.5
G01Z-10.
Y101.5
Z20.
G00X-79.317Y96.
G01Z-10.
Y21.
Z20.
G00X-130.5
G01Z-10.
Y26.5
Z20.
G00X-153.5
G01Z-10.
Y21.
Z20.
G00X-164.5Y18.5
G01Z-10.
Y15.5
Z20.
G00X-69.99Y4.
Z-27.5
G01Z-60.
Y15.5
Z20.
G00X-126.646
Z-30.
G01Z-62.5
Y18.5
Z20.
G00X-157.354
Z-30.
G01Z-62.5
Y15.5
Z20.
G00X-129.5
Z-32.5
G01Z-65.
Y18.5
Z20.
G00X-154.5
Z-32.5
G01Z-65.
Y15.5
Z20.
G00X-133.603
Z-35.
G01Z-67.5
Y18.5
Z20.
G00X-150.397
Z-35.
G01Z-67.5
Y15.5
Z20.
M30
%

3.6型芯、圆柱销加工：

图3-1 型芯 图3-2 圆柱销
型芯上部分弯曲杆，用数控铣床XKK-7250C加工。底座也用数控铣床加工，圆孔放在普通普通钻床钻孔后，再在镗床镗削。之后将二者焊接在一起，钳工打磨圆角，修整。

图3-3上箱体
中间圆柱槽可采取工艺分散原则，在普通镗床加工，下箱体亦同。

参考文献
[1]杨叔子.《机械加工工艺师手册》[M]北京：机械工业出版社，2001.8
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[3]付宏生.《模具制图与CAD》[M]北京：化学工业出版社，2007.7
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