线夹造型及其模具加工工艺设计与编程论文.doc
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1、浙江交通职业技术学院-毕业设计(论文) 毕业设计(论文) 题 目: 线夹造型及模具加工工艺设计及编程 系(分院): 机电学院 专业: 数控技术 线夹造型及模具加工工艺设计及编程摘 要本次的毕业设计是线夹造型及模具加工工艺编程,课题通过对线夹进行造型和模具自动编程加工,主要堆线夹盖板(也叫压盖,后面统一为盖板)部分进行详细的说明和设计。实现UG软件在造型及模具上面的具体应用,设计主要是对于线夹进行造型及模具的加工工艺。本次设计中,根据资料及所学知识用UG NX软件对线夹进行设计,通过对线夹的盖板部分进行造型和其加工工艺编程,积累了对实际物体造型和加工的经验,实践了UG软件在造型和数控加工编程等具
2、体应用。关键词:线夹盖板;UG三维造型;分模;模具加工工艺 线夹造型及模具加工工艺编程 目 录一、 绪论11.1课题的背景及意义11.2论文设计内容1二、线夹的三维造型22.1 线夹造型的难点分析22.2 线夹盖板的三维造型22.2.1线夹盖板的图样分析22.2.2线夹盖板三维造型步骤32.2.3线夹盖板实体图优化处理5三、线夹零件的分模83.1 分模步骤分析83.2 手动分模83.2.1 建立分型面83.2.1创建上下模9四、模具加工工艺编程114.1 凸模加工工艺编程114.1.1 凸模加工工艺过程卡片114.1.2 凸模的粗加工与二次开粗114.1.3 凸模的半精加工144.1.4凸模的
3、精加工164.2 凹模的加工工艺编程174.2.1 凹模加工工艺过程卡片174.2.2 凹模粗加工174.2.3 凹模的二次粗加工184.2.4 凹模的半精加工194.2.5 凹模精加工19结 论21参考文献22附 件23致 谢24一、 绪论1.1课题的背景及意义 间隔棒是电力金具中不可缺少的电力保护金具。在高压架空电路中,为了保证分裂导线线束间距保持不变以满足电气性能,降低表面电位梯度,及在短路情况下,导线线束间不致产生电磁力,造成相互吸引碰撞,或虽引起瞬间的吸引碰撞,但事故消除后即能恢复到正常状态,因而在档距中相隔一定距离安装了间隔棒。安装间隔棒对次档距的振荡和微风振动也可起到一定的抑制作
4、用。 线夹是间隔棒上的一部分,其作用则起到固定导线线的作用,是实现间隔棒对于导线的夹紧重要部件,是间隔棒的重要组成部分。本次设计的主题是线夹,针对间隔棒上线夹的造型标准进行设计。 通过对线夹的设计,对于自己公司生产的产品能有一个更高的认识,有利于我今后工作的进行。更重要的是能提高我的设计能力,以及设计过程中面对困难时解决困难的能力得到了很好的锻炼,这将影响我今后生活中解决问题的能力。1.2论文设计内容 线夹的造型主要在于两部分的造型线夹盖板和线夹本体。因为两个部分的造型设计和加工工艺较为相似,为防止内容累赘,本次设计在三维造型中将对盖板部分作出较为详细的造型制图过程。利用经过分模,把造型和加工
5、工艺变成结合起来。最后将对线夹盖板部分的凹凸模进行刀路工艺编程设计。二、线夹的三维造型三维造型: CAD的三维造型有三种层次的建立方法,即线框、曲面和实体,也就是分别对应于用一维的线,二维的面和三维的体来构造形体。 通过计算机辅助设计建立的立体的、 有光的、 有色的生动画面, 虚拟逼真地表达大脑中的产品设计效果, 比传统的二维设计更符合人的思维习惯与视觉习惯。 三维造型技术从最初的三维CAD已发展到目前专用的基于特征造型的三维软件,常用软件有 UG、 SolidWorks、 SolidEdge、 MDT、 Pro/E、3DS max等。2.1 线夹造型的难点分析本部分的主要难点是数据较为复杂,
6、要仔细耐心地把握每一个尺寸,对于各个尺寸都要仔细测量、计算与绘制。在设计加工工艺过程中更要把握表面的粗糙度、相交处的光滑度等细节问题,以符合技术要求和实际的加工制造需求,以符合生产实际需求。2.2 线夹盖板的三维造型2.2.1线夹盖板的图样分析 线夹盖板是造型相对于线夹本体来说相对简单一些。首先对线夹盖板的形状进行分析。线夹盖板整体形状为一个对称物体。左边部分,俯视看为一个中间挖空的半圆柱体,但是值得注意的是不管是其外部还是内部轮廓圆弧都不是同一个圆心、半径的圆弧,它是由3个圆弧连接而成,连接处为相切关系。右侧部分,则为一个近似于抽壳的长方体结构,但是其上面有挖空等附加形状,如上图右侧部分关键
7、是处理好“A”截面和“B”截面。其次整个结构连接处都做倒角处理,需要对于表面连接处光洁度较好把握。如下图: 图2.2.1线夹盖板部分CAD图纸2.2.2线夹盖板三维造型步骤线夹盖板设计,主要思路是:对于整体的形状进行造型设计,把握好尺寸数据。然后对于局部的挖空、倒角等细微部分进行逐步设计完善,达到预期想要的设计要求。总体思路是:整体出发,局部完善。(1)线夹盖板右侧部分整体框架构建图2.2.2a线夹盖板草图仔细分析作图不难完成整体轮廓的构建,主要用到直线、圆弧、倒角、约束、快速剪切等命令。做到较好的把握各个部分的尺寸数据、相互关系,用到UG NX6.0的相关基础作图知识,作出如图2.2.2a构
8、建。完成草图,选择“拉伸”命令,选择曲线为上图2.2.2a曲线,选择“限制”一栏中结束为“对称值”,距离为70(50/2=25,取值为=25,为了后面方便进行,我去较大值),“体型”为实体。选择应用确定得到实体图,命令和实体图如下图:图2.2.2b拉伸(2)线夹盖板部分挖空处理 选择坐标系平面XY为基准平面,进行草图绘制。如下图2.2.2c:图中红色方框部分 图2.2.2d盖板挖空为草图,绘制时候先绘制一个长方形,然后在绘制 图2.2.2c草图曲线的长方形的四个角倒角处理。得到如右图2.2.2c草图曲线:完成草图,选择“拉伸”命令,选择曲线为上图2.2.2c曲线,选择“限制”一栏中结束位“值”
9、,距离为18,“体型”为实体,“布尔”为求差运算,选择实体部分。选择应用确定可以得到实体图,得到实体图如左上图2.2.2d:在上面步骤的基础上绘制草图为圆形,得到图2.2.2e,右下角黄色曲线:图2.2.2e草图对上图曲线进行拉伸处理。拉伸命令选择为,方向为X正方向,距离为35(实际=26.5即可,随意取值),布尔求差,得到如下图实体结构 图2.2.2f实体局部拉伸处理 暂时对线夹盖板左侧部分实体结构作出如此处理。在盖板右侧部分结构处理后。对整体俯视方向的轮廓进行处理,还有对整体结构的连接处进行倒角处理。2.2.3线夹盖板实体图优化处理 本部分主要涉及两部分,对线夹盖板实体俯视方向外部轮廓的完
10、善以及各个接缝处进行倒角等处理。轮廓草图:运用简单的UG制图知识就不难绘制草图,注意点是对于线与线相接处的处 2.2.3a外部轮廓草图理,防止出现曲线不封闭或是线条重合的情况。如右图2.2.3a: 拉伸:选择曲线为图2.2.3a外部轮廓草图曲线,拉伸距离为50,布尔运算求交,值得注意的是:限制里面结束选择为对称值。得到相交部分实体的结构,如图: 图2.2.3b拉伸 图2.2.3c命令选择于拉伸示意图 这样基本得到了线夹盖板的三维造型图,该结构整体结构不算复杂,接下去还要对棱角处进行倒角等处理,对侧边进行适当的拔模。图2.2.3d线夹盖板造型图边倒角以及拔模: 对于上一步中的实体进行拔模、边倒角
11、等的处理。由于模具设计的要求,对于各个侧面进行拔模处理,这样有利于凸凹模具的拆分。 图2.2.3f最终效果图至此,线夹盖板的造型结束,接下去将通过分模等命令,得出上下模(即型芯型腔)。然后对上下模进行加工工艺编程。三、线夹零件的分模这大部分主要是生成模具,将通过分模等步骤的简单介绍,生成上下模,是最后模具的加工工艺编程的基础。3.1 分模步骤分析 模具设计的流程很多,其中分模就是其中关建的一步。分模有两种:一种是自动的,另一种是手动的,当能也不是纯粹的手动,也要用到自动分模工具条的命令,即模具导向。 UG自动分模的过程: 1.分析产品,定位坐标,使Z轴方向和脱模方向一致; 2.塑模部件验证,设
12、置颜色面; 3.补靠破孔; 4.拉出分型面; 5.抽取颜色面,将其与分型面和补孔的片体缝合,使之成为一个片体; 6.做箱体包裹整个产品,用5缝好的片体分割; 7.分出上下模具后,看是那个与产品重合,重合的那边用产品求差就可以了。手动分模的步骤就大概就这样,手动分模具有很大的优势,是利用MOLDWIZARD分模所达不到的,在现场自动分模基本上是行不通。但是里面的命令是比较的好用的,我们可以用的有关命令来提高我们的工作效率。3.2 手动分模3.2.1 建立分型面分型面定义:塑料(特别是注塑)模具术语.一般来说,模具都有两大部分组成:动模和定模(或者公模和母模).分型面是指两者在闭合状态时能接触的部
13、分。(1) 拉伸片体做出拉伸片体是可以进行上下体之间的修剪,有些分模上是使用到了建立有界平面进行修剪的,而在这里我选择用到了拉伸出片体进行修剪。 如图,黄色线条为分型线的一部分,由此,如图按绿色箭头方向(选择拉伸方向为x-方向)对分型面进行拉出,设置体型为片体。 图3.2.1a出分型面(2)片体缝合及修剪对于分型面的各个边界进行拉伸,得到图3.2.1b分型面的完整拉出图,最后注意对于拉出的的每个片体进行缝合,形成一个整体,这样有利于下面的修剪,才能做出型腔及型芯。缝 图3.2.1b分型面合各个遍体之后 图3.2.1b分型面 画出下图黄色长方形草图,创建草图是以坐标系原点为基准所在的平面。 3.
14、2.1创建上下模分型面处理好之后,开始创建上下模。如下图图3.2.1a,长方体部分与中间零件实体部分求差后,可以得到上下模。 图3.2.1a创建上下模 在草图界面做出草图,然后进行有界平面、修剪的片体及缝合、拉伸实体,这样做出凹模的型腔体。效果图如下图3.2.1b所示。图3.2.1b凹模(型腔) 和上述建立凹模造型类似,创建抽取的区域,抽取出来的片体如下图3.2.1c所示。 图3.2.1c凸模(型芯)四、模具加工工艺编程4.1 凸模加工工艺编程4.1.1 凸模加工工艺过程卡片表4-1 凸模加工刀具参数表序号操作名称铣削名称刀具名称主轴速度进给速度步长深度侧面余量底面余量公差1CA_1开粗D16
15、R0.8面铣刀180024000.50.50.20.030.122CA_2二次开粗D5R0平刀250015000.50.50.23CA_3半精加工BALL_D4球刀250015000.30.160.150.030.034CA_4精铣加工D3R1.5面铣刀3500500000.010.014.1.2 凸模的粗加工与二次开粗(1)在进行粗加工时,需对模进行分析,可以在分析中测量凸模的距离、角度和最小半径,进行测量之后我们知道应该选择哪种类型的刀具和毛坯。之后加工的时候打开加工环境进入编程主界面,里面创建要加工凸模的程序,在刀具类型中选择要加工凸模的刀具类型。(2) 选择好了几何视图后,首先要建立坐
16、标系(MCS),如图4.1.2a所示,我把坐标原点选在WCS坐标原点正上方60处。图4.1.2a坐标系效果图(3)在加工中,我们需建立程序组,确定加工方法。创建方法是在加工完粗加工之后的中加工、精加工中保留一定的余量,使得加工表面更加光滑。(4)数控加工编程中刀具选择是工艺设计的重要内容之一,刀具选择的合理与否,将直接影响加工质量与切削效率,甚至还会影响加工过程的正常进行。数控机床(尤其是加工中心)刀具的选择应综合考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。通常,数控机床刀具应具有高强度、高明度与高耐用度,刀具材料抗脆性好,且有良好的断屑性能,尺寸稳定、精度高,安装调整方便等特点。主要修改类
17、型、刀具子类型、名称。故刀具参数主要修改刀具的直径与R角,刀具材料其他参数可以是默认。 (5)建立完坐标之后,需建立几何体,创建几何体的过程要注意几何体的位置,要创建在之前的几何坐标系下面,指定部件为型腔,在经过测量与分析中指定合适的毛胚,指定检查体进行确定。(6)建立加工程序,操作子类型可以选择型腔铣,型腔铣通常用于粗加工切去大部分材料,几乎使用与任何形状的模型。应用切削区域来选择型腔铣操作,选择工件特定的面来作为切削区域,而不是加工整个实体,在某些特定的情况下可以省去修剪边界的操作。刀具选择之前设置好刀具,方法选择粗加工。(7)进行参数设置。在切削模式中选择跟随周边,跟随周边就是按照边界或
18、者最大轮廓的外形来走的一种方式,轮廓指的是只走它的外形不挖其他的地方就相当于走等高,而跟随部件指的是刀路是沿着部件的形状来加工的,在这里我们进行跟随周边比较好些。根据图形在参数设置中我们选择顺铣,顺铣即铣刀旋转方向与工件进给方向相同,在切削厚度的变化:顺铣时刀齿的切削厚度是从最大到零,但刀齿切入工件时的冲击力较大,尤其工件待加工表面是毛坯或者有硬皮时。顺铣时作用于工件上的垂直切削分力始终压下工件 ,这对工件的夹紧有利。根据所做型腔的分析,在切削顺序中选择深度优先切出来的效果比较好些,在刀路方向上我们选择向内。在进行余量的参数设置时,不使用底部面和侧壁余量一致,这样在加工出来的表面效果要好。在非
19、切削加工中,封闭区域选择的进刀类型选择为沿形状斜进刀,有利于刀具的切削,对机床和刀具的保护的起到了很好的作用。在开放区域选择的进刀类型为圆弧进刀,这样能够缩短加工中的时间。在间隙传递类型中设置前一平面,设置好一定的安全距离。从上到下设置好参数,最后根据数控机床及刀具的好坏设置一定的主转速度和进给率。(8)设置完后,生成的粗加工刀路轨迹效果图,如图4.1.2b所示。图4.1.2b粗加工刀路轨迹(9)仿真加工,可观察到虚拟机床在对工件进行虚拟加工,检查会不会过切或者干涉,可以通过仿真发现切削方式是否合理,受力是否正确并且是不是机床刚性能承受的,在仿真结果中发现问题,可以大大缩短设计时间,提高设计质
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- 造型 及其 模具 加工 工艺 设计 编程 论文
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