目录 1序言 1.1课题研究的目的及意义(1) 1.1.1模具CAD/CAM的研究目的(1) 1.1.2模具CAD/CAM的研究意义(1) 1.2国内外研究现状(1) 1.3本课题研究内容(2) 2摩托车护片模具的设计 2.1零件结构和工艺分析(3) 2.1.1零件结构分析(3) 2.1.2零件工艺分析(3) 2.1.3锻模设计方案的确定(4) 2.2锻件图的设计和绘制(5) 2.2.1确定锻件的分模面(5) 2.2.2确定锻件的机械加工余量及锻件公差(6) 2.2.2.1加工余量的确定(6) 2.2.2.1.1估算锻件质量(6) 2.2.2.1.2加工精度(6) 2.2.2.1.3计算锻件的形状复杂系数S (7) 2.2.2.1.4模锻件的加工余量的构成(7) 2.2.2.2模锻件公差的确定(8) 2.2.2.2.1材质系数M (8) 2.2.3确定模锻斜度(8) 2.2.4确定模锻件的圆角半经(9) 2.2.5冲孔连皮设计(10) 2.2.6绘制锻件图的技术条件(10) 2.3终锻模膛设计(11) 2.3.1热锻件图(11) 2.3.1.1收缩率(11) 2.3.1.2绘制热锻件图(12) 2.3.2确定模锻设备吨(13) 2.3.2.1热模锻曲柄压力机模锻工艺特点(13) 2.3.2.2计算锻件的主要参数(13) 2.3.2.3曲柄压力机吨位选择(13) 2.3.2.4飞边槽的设计(14) 2.3.2.4.1飞边槽的选择(14) 2.3.2.4.2飞边槽的尺寸的确定(15) 2.4确定坯料的尺寸(16) 2.4.1确定制坯工步(16) 2.4.2确定毛坯尺寸(17) 2.5机锻模结构设计(18) 2.5.1模架结构型式(18) 2.5.2模架设计(18) 2.5.3锻模总体结构(19) 2.5.4机锻模的闭合高度(20) 2.5.5镶块设计(20) 2.5.5.1镶块水平方向的尺寸(20) 2.5.5.2镶块的高度尺寸(21) 2.5.5.3数据核算(21) 2.5.6顶料装置设计(22) 2.5.7导向装置设计(22) 2.5.8锻模材料的选用和寿命(24) 2.6锻模图的绘制(24) 3模具曲面造型与数控仿真加工 3.1概述(24) 3.2 Mastercam软件介绍(25) 3.3上镶块模仿真(26) 3.3.1曲面造型(26) 3.3.2数控仿真加工(31) 3.4下镶块模仿真(42) 3.4.1曲面造型(43) 3.4.2下镶块模的数控仿真加工(43) 结论(46) 1)标准化CAD/CAM系统可建立标准零件数据库,非标准零件数据库和模具参数数据库。标准零件库中的零件在CAD设计中可以随时调用,并采用GT(成组技术)生产。非标准零件库中存放的零件,虽然与设计所需结构不尽相同,但利用系统自身的建模技术可以方便地进行修改,从而加快设计过程,典型模具结构库是在参数化设计的基础上实现的,按用户要求对相似模具结构进行修改,即可生成所需要的结构。 2)集成化技术现代模具设计制造系统不仅应强调信息的集成,更应该强调技术、人和管理的集成。在开发模具制造系统时强调“多集成”的概念,即信息集成、智能集成、串并行工作机制集成及人员集成,这更适合未来制造系统的需求。 3)智能化技术应用人工智能技术实现产品生命周期(包括产品设计、制造、使用)各个环节的智能化,实现生产过程(包括组织、管理、计划、调度、控制等)各个环节的智能化,以及模具设备的智能化,也要实现人与系统的融合及人在其中智能的充分发挥。 4)网络技术的应用网络技术包括硬件与软件的集成实现,各种通讯协议及制造自动化协议,信息通讯接口,系统操作控制策略等,是实现各种制造系统自动化的基矗目前早已出现了通过I
nter
net实现跨国界模具设计的成功例子。 5)多学科多功能综合产品设计技术未来产品的开发设计不仅用到机械科学的理论与知识,而且还用到电磁学、光学、控制理论等知识。产品的开发要进行多目标全性能的优化设计,以追求模具产品动静态特性、效率、精度、使用寿命、可靠性、制造成本与制造周期的最佳组合。 6)逆向工程技术的应用在许多情况下,一些产品并非来自设计概念,而是起源于另外一些产品或实物,要在只有产品原型或实物模型,而没有产品图样的条件下进行模具的设计和制造以便制造出产品。此时需要通过实物的测量,然后利用测量数据进行实物的CAD几何模型的重新构造,这种过程就是逆向工程RE(ReverseE
ngi
neeri
ng)。逆向工程能够缩短从设计到制造的周期,是帮助设计者实现并行工程等现代设计概念的一种强有力的工具,目前在工程上正得到越来越广泛的应用。 7)快速成形技术快速成形制造技术RPM(RapidPrototypi
ng+Ma
nufacturi
ng)是基于层制造原理,迅速制造出产品原型,而与零件的几何复杂程度丝毫无关,尤其在具有复杂曲面形状的产品制造中更能显示其优越性。它不仅能够迅速制造出原型供设计评估、装配校验、功能试验,而且还可以通过形状复制快速经济地制造出产品模具(如制造电极用于EDM加工、作为模芯消失铸造出模具等),从而避免了传统模具制造的费时、高成本的NC加工,因而RPM技术在模具制造中日益发挥着重要的作用。 目标： 设计摩托车护片模具，利用Mastercam软件进行模具曲面造型并生成型面数控加工程序。 1)摩托车护片零件图纸一份，FANUC6M系统说明书； 2)根据护片零件图设计并绘制摩托车护片模具零件图； 3)利用Mastercam软件对模具型面进行CAD造型及生成数控加工程序； 4)能够进行刀具轨迹仿真模拟加工，图纸绘制符合制图标准，设计书写符合规范。 主要特色： 1) CAD/CAM可以提高模具设计和制造水平，从而提高模具质量。 2)节省时间，提高效率。 3)较大幅度降低成本。 4)将技术人员从复杂的计算、绘图和NC编程中解放出来使其可以从事更多的创造性劳动。 如图2-1的零件图，该零件的材料为热轧钢35#钢。其作用是：保障电缆线安全通过，起保护作用，在整个摩托车构造中起着至关重要的作用，所以其中部都是槽，并且穿透整个零件，光从其形状上看，该零件体积小，只是一个有着多个不同形状槽的薄壁零件，而且圆角较多，但是形状不是特别的复杂，精度要求也不是很高，可以通过锻造一次成形，节约原材料和节省加工时间，降低成本。同时，材料通过锻造，可以使其内部组织细密，碳化物分布和流线分布合理，从而能达到改善热处理的性能和提高模具的使用寿命。 通过以上的零件结构和工艺的分析，选择此锻模方式来设计该零件的模具设计。锻模设计的一般步骤大致如下： 1)设计锻件图。根据制件图，锻件精度，和其他生产条件，确定分模面，加工余量及公差，模锻斜度，圆角半径，设计冲孔连皮。绘出锻件图后计算锻件基本参数：在垂直于锻压力平面上的投影面积A`，分模面周边长度L0，锻件体积V0和锻件质量m0。 2)设计终锻模膛。在锻件图基础上根据锻件收缩率绘出热锻件图，热锻件图就是终锻模膛加工图。然后设计钳口和飞边槽，有预锻工步时还需设计预锻模膛。 3)确定模锻设备吨位。按终锻工步计算锻压力，确定模锻设备类型的吨位并校核飞边槽设计；重新计算包括飞边槽桥部在内的投影面积A，包括飞边槽考虑了充满系数（通常取50边仓）后的总体积V和锻件总质量M。 4)设计制坯模膛。圆盘类锻件比较简单，长轴类锻件还要绘制计算毛坯图确定制坯工步。 5)根据制坯模膛的要求，确定原材料规格，根据坯料总体积和加热中的损耗及工艺余块，料夹头等确定下料长度。 6)绘出锻模装配总图，给出锻模技术条件，再绘制锻模零件图。 对于本设计中的零件，因其结构比较简单，只要在锻模型槽中一次锻压成形即可，也即是只要一个终锻工步，而无须预锻工步和制坯工步，所以型槽的设计也只要终锻型槽即可。 那么本设计的过程如下： 1)设计并绘制锻件图； 2)设计终锻型槽； 3)确定模锻设备吨位； 4)锻模结构设计； 5)绘出锻模装配总图，给出锻模技术条件，并绘制锻模零件图。