CADCAM课程设计报告.docx
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CADCAM课程设计报告
课程设计报告
CAD一模两腔隔弧板注射模设计及
CAM课程设计
院系：
工学部
专业：
机械工程及自动化
班级：
学号：
姓名：
指导老师：
完成日期：
2014年12月13日
第一章CAD一模两腔连接座注射模设计
1.1.1塑件原件图及技术要求……………………………………4
1.1.2塑料制品的材料…………………………………………4
1.1.3.PC主要性能指标…………………………………………5
1.1.4.PC的注塑工艺……………………………………………5
1.1.5塑料的结构分析………………………………………………6
1.1.6表面质量分析………………………………………………6
1.2模具结构分析与设计………………………………………………6
1.2.1.型腔数目的确定……………………………………………6
1.2.2分型面的设计………………………………………………6
1.2.3模架的选择……………………………………………………7
1.2.4推出机构设计………………………………………………8
1.2.5浇注系统的设计……………………………………………10
1.2.6冷却系统的设计……………………………………………11
1.2.7标准件的选用………………………………………………14
1.3、模具总装图的绘制………………………………………………14
1.3.1装配图…………………………………………………………14
1.3.2工作原理的介绍……………………………………………17
1.4设计小结…………………………………………………………17
1.5参考文献…………………………………………………………18
第二章CAM本田车标数控加工课程设计
2.1数控加工的概述…………………………………………………19
2.2数控机床的简单介绍……………………………………………19
2.3本田车标数控加工编程的预处理………………………………19
2.3.1确定毛坯类型………………………………………………19
2.3.2数控加工工艺分析………………………………………………20
2.3.3数控加工坐标系的定义…………………………………………20
2.3.4数控加工的刀具…………………………………………………20
2.3.5数控加工工作过程……………………………………212.4本田车标数控加工编程………………………………………21
2.4.1分别创建精加工和粗加工的程序………………………………21
2.4.2创建加工刀具…………………………………………………21
2.4.3.创建加工几何体………………………………………………24
2.4.4.创建加工方法组………………………………………………24
2.4.5.车标的粗加工…………………………………………………24
2.4.6本田车标的半精加工……………………………………………25
2.4.7本田车标的曲面精加工…………………………………………26
2.4.8本田车标侧壁精加工……………………………………………27
2.4.9本田车标底面精加工……………………………………………28
2.4.10数控加工导轨可视化2D动态图………………………………30
2.5CAM课程个人总结………………………………………………30
第一章CAD一模两腔连接座注射模设计
1.1塑料成型工艺分析
1.1.1塑件原件图及技术要求
图
（1）
技术要求：
1.壁厚均匀；
2.塑件不允许有裂纹和变形缺陷；
3.脱模斜度30′~1°；
4.未注明尺寸公差按所用塑件的低精度等级查取；
5.根据材料查取收缩率。
1.1.2塑料制品的材料
（1）聚碳酸酯（简称PC）是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根据酯基的结构可分为脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多种类型。
其中由于脂肪族和脂肪族-芳香族聚碳酸酯的机械性能较低，从而限制了其在工程塑料方面的应用。
目前仅有芳香族聚碳酸酯获得了工业化生产。
由于聚碳酸酯结构上的特殊性，现已成为五大工程塑料中增长速度最快的通用工程塑料。
研究了熔体流动性、分子取向、填料等因素对聚碳酸酯（PC）成型收缩率的影响。
研究结果表明,PC的尺寸稳定性较好,收缩率为0.3％～0.8％;流动性好的PC比流动性差的收缩率大;平行于流动方向的收缩率比垂直于流动方向的大;填料（如玻璃纤维）的加入,会使PC制品的成型收缩率大大降低,并且成型收缩率的波动也大大减小
（2）主要成型性能
①机械性能：
强度高、耐疲劳性、尺寸稳定、蠕变也小（高温条件下也极少有变化）；
②耐热老化性：
增强后的UL温度指数达120~140℃（户外长期老化性也很好）；
③耐溶剂性：
无应力开裂；
④对水稳定性：
遇水易分解（高温、高湿环境下使用需谨慎）；
⑤电气性能：
a绝缘性能：
优良（潮湿、高温也能保持电性能稳定,是制造电子、电气零件的理想材料）；
b介电系数：
3.0-3.2；
c耐电弧性：
120s；
⑥成型加工性：
普通设备注塑或挤塑。
由于结晶速度快，流动性好，模具温度也比其他工程塑料要求低。
在加工薄壁制件时，仅需几秒钟，对大部件也只要40-60s即可。
1.1.3.PC主要性能指标
项目
参数
拉伸强度，MPa
61~70
断裂伸长率，%
80~100
拉伸弹性模量，MPa
80~100
弯曲弹性模量MPa
2100
弯曲强度MPa
100~110
压缩强度MPa
43~88
悬臂梁冲击强度J/m
710~950
密度g/cm3
1.02~1.22
1.1.4.PC的注塑工艺
（1）原料的干燥
①原料烘干：
普通烘干箱温度110—130，时间2—4小时，机顶料斗烘干箱温度100—120，要求水分含量低于0.03%。
②判断水含量是否合格：
看空注射的料条情况，物料通过塑化后由喷嘴流出来的料条应是均匀无色、无银丝和无气泡的细条；否则则是烘干不彻底。
⑵注射工艺
①注塑机调整成型参数（视原料分子量高低调整）：
料筒温度：
前部250—310，中部240—280，后部230—250.
喷嘴温度：
比后部低10.
模具温度：
70—120.
注射压力：
70—140MPa.
螺杆转速：
30—120r/min.
成型周期：
注射1—25s，冷却5—40s.
1.1.5塑料的结构分析
（1）从图纸上分析，该塑件的外形为方形，壁厚均匀，都为7mm，且符合最小壁厚要求。
（2）塑件型腔较大，有尺寸不等的孔，如：
Ф30，,Ф8等，他们符合最小孔径要求。
从模具总体考虑，由于塑件有三个孔，考虑到加工的方便，则采用镶件
1.1.6表面质量分析
塑料件没有特别的表面质量要求,故比较容易实现。
经过以上分析可以看出,注射时在工艺参数控制得较好的情况下,零件的成型要求可以得到保证。
1.2模具结构分析与设计
1.2.1.型腔数目的确定
制件特点及生产实际，采用一模两腔结构，其主要优点为：
（1）.保证产品的精度要求。
（2）.冷却系统便于设置，同时冷却效果很好。
（3）.模具开模距离小
1.2.2分型面的设计
图
（2）
分型面位置选择的总体原则，是能保证塑件的质量、便于塑件脱模及简化模具的结构，分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较具体可以从以下方面进行选择。
选择模具分型面时，通常应考虑以下几项基本原则。
（1）. 模具分型面应选在塑件外形最大轮廓处
塑件在动，定模的方位确定后，其模具分型面应选在塑件外形的最大轮廓处，否则塑件会无法从型腔中脱出，这是最基本的选择原则。
（2）. 模具分型面的选择应有利于塑件顺利脱模
由于注塑机的顶出装置在动模的一侧，所以模具分型面的选择应尽可能使塑件在开模后留在动模一侧，这样有助于在动模部分设置的推出机构工作，若在定模内设置推出机构就会增加模具的复杂程度。
（3）. 模具分型面的选择应保证塑件的精度要求和外观质量
模具分型面不能选在塑料之间的光滑表面和外观面，以免影响制件的外观质量。
对于塑料制件要求同轴度较高的部分，选择模具分型面时最好将它们设置在模具的同一侧塑腔内。
（4）. 模具分型面的选择应有利于模具的加工
通常在模具结构设计中，选择平直分型面居多。
但为了便于模具的制造，应根据模具的实际情况选择合理的分型面。
（ 5）. 模具分型面的选择应有利于排气
模具分型面是模具结构中主要的排气渠道，应尽量设置在塑料融体流动方向的末端，并且与浇注系统的设计应同时考虑，便于模具型腔内的气体排出。
（6）. 模具分型面的选择应考虑模具的侧向抽芯
为了保证侧向抽芯的放置容易和抽芯机构的动作顺利，选择模具分型面时，应以浅的侧向凹孔或短的侧向凸台作为抽芯方向，将较深的凹孔或较高的凸台放置于合模的方向，并尽量把侧向抽芯机构放置在动模一侧。
1.2.3模架的选择
在proe4.0中选择SC-type长x宽为300x200的模架，如图所示，安装高度241，行程25，重量97kg
1.2.4推出机构设计
推杆的设计
推杆又称顶件杆，材料多为45钢、T8A或T10A碳素工具钢，其装配固定形式如图3所示。
推杆仅与型腔或镶件配合，配合长度L1=（1.5~2）d≥15mm，配合间隙最大不能超过塑料的溢边值，否则将出现溢料飞边（多采用H7/f6配合）。
由于注射模工作时推杆与型腔或镶件反复摩擦，为降低摩擦磨损，延长推杆的使用寿命，推杆头部需淬火处理，硬度为45~50HRC。
另外，为避免影响塑件的使用，装配推杆时，应使推杆端面与型腔或镶件的平面平齐或高出0.05~0.1mm。
总共为6个推杆，其Pro.E设计布局如图6所示：
图6.与推杆配合的孔在动模仁上的布局
依照GB/T4169.1-2006,确定所需推杆的相关尺寸如表1所示
尺寸
序号
D
D1
h
R
L
推杆
3
6
3
0.5
105
图7.标准直杆式的推杆
拉料杆的设计
隔弧板注塑模，模具为一模两腔，已确定采用推杆推出机构，并且为了便于制造模具，最终确定采用Z字形拉料杆。
拉料杆的尺寸可参照标准直推杆的尺寸来设计。
设计如下图所示
1.2.5浇注系统的设计
主流道的设计
查得所选定的SZ100/80型塑料注射机喷嘴的有关尺寸为：
喷嘴孔直径d1=4mm，喷嘴前端球面半径R1=10mm。
根据模具主流道与喷嘴的关系得到：
主流道进口端球面半径R2=R1+（1~2）mm=10mm+（1~2）mm，取R2=11mm；
主流道进口端孔直径d2=d1+0.5mm=4.5mm。
为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，并结合标准浇口套GB/T4169.19-2006，其斜度取3°，同时为了减小熔料转向时的阻力，主流道的出口端有0.5mm的圆角过渡。
（2）分流到的设计
分流道是主流道与浇口之间的进料通道，在多型腔模具中必不可少，一般圆形截面分流道的直径为2~12mm，对流动性较好的尼龙、聚乙烯、聚丙烯等塑料，分流道的直径可小到2mm。
对于多数塑料而言，一般直径为5~6mm。
基于以上并且为了尽量减少凝料，最终取直径为4mm。
分流道是I形排列。
冷料穴方面，根据前面在设计拉料杆时的内容与隔弧板塑件的成型要求，可以选用较为常用的Z字形头冷料穴。
确定浇口的形式
浇口是浇注系统中的关键部分，它起着调节和控制料流速度、补料时间，防止倒流及在多型腔中平衡进料的作用。
浇口的形状、尺寸和进料位置对塑件的质量影响较大。
隔弧板的立体图如图13所示：
图13.隔弧板的立体图
可以观察到隔弧板的结构并不复杂，但由于整体的壁厚并不均匀，可选择在壁厚粗大的地方设置侧浇口来成型，并对应采用I排列型平衡进料的分流道形式。
其浇口与分流道在动、定模仁上的开设结构如图14所示，侧浇口高度为1mm，宽度为2.5mm，连接分流到与型腔。
图14.分流道与浇口的开设展示
1.2.6冷却系统的设计
（1）注塑模中水路的直径一般有6mm、8mm、10mm、12mm，中小模具多选8mm。
故该模具的水路直径选用8mm，基于以上的设计原则，直径确定后的水路中心线与型腔的侧壁或者型芯的外侧的距离尽量在9~10mm左右；进出水与出水口的中心线间距为40mm；水路的四周用水堵头堵住；在型腔与定模板的水路连通处，型芯与动模板的水路连通处，用外径16mmx高度2.4mm的密封圈密封（GB12325-76）；从模具的CAD仰视图及俯视图看去，型腔与型芯的水路在垂直方向上投影重合。
配图中的水路（虚线是水路）相关表达如图16（a）主视图中水路表达，（b）左视图中水路表达，（c）俯视图中水路表达，（d）仰视图中水路表达所示：
16（a）主视图中水路表达
16（c）俯视图中水路表达
16（b）左视图中水路表达
16（d）仰视图中水路表达
1.2.7标准件的选用
通过查阅手册，对隔弧板注射模模具使用的标准零件的相关内容整理如表2：
名称
规格
作用
螺钉1
M8X40GB/T70.1-2000
将动模座板与支承板连接固定
螺钉2
M12X100GB/T70.1-2000
将动模座板、支承板及型芯固定板连接固定
螺钉3
M8X25GB/T70.1-2000
将推板与推杆固定板连接固定
推杆1
4X90GB/T4169.1-2006
将塑件从型芯上脱下来
推杆2
7X90GB/T4169.1-2006
将塑件从型芯上脱下来
带头导柱
20X100X50GB/T4169.4-2006
对模具开闭过程导向定位
带头导套
20X60GB/T4169.3-2006
对模具开闭过程导向定位
螺钉4
M6X35GB/T70.1-2000
将型芯与型芯固定板连接固定
螺钉5
M6X35GB/T70.1-2000
将型腔与型腔固定板连接固定
O形密封圈
16X2.4GB12325-76
防止冷却水流进成型零件及模具中
螺钉6
M12X40GB/T70.1-2000
将定模座板与型腔固定板连接固定
螺钉7
M6X20GB/T70.1-2000
将定位圈与定模座板连接固定
拉料杆
GB/T4169.1-2006
开模时将凝料从浇注系统中脱离出来。
在脱模时，又起到推出凝料的作用
浇口套
16X55GB/T4169.19-2006
让熔融塑料从注射机的喷嘴注入到模具内部的流道组成部分
定位圈
100GB/T4169.18-2006
使主流道与喷嘴和机筒对中
1.3、模具总装图的绘制
1.3.1装配图
图21.主视图
图22.左视图
图23.俯视图
图24.仰视图
1.3.2工作原理的介绍
工作原理：
动模部分固定在注射机移动模板上，定模部分固定在注射机的固定模板上。
开模时，模具从分型面上打开，塑件包紧在型芯上，随动模部分一起向左移动使塑件与型腔分离。
同时，拉料杆带动浇注系统凝料随塑件一起向左运动。
继续运动一段距离，当注射机的顶杆接触推板时，脱模机构开始动作。
推杆将塑件从型芯上脱下来，浇注系统凝料被拉料杆推出。
闭模时，在导柱和导套的导向定位作用下，动模与定模闭合。
闭模过程中，复位杆首先顶住定模板分型面，使脱模机构复位，然后开始下一次注射。
1.4设计小结
本次课程设计的题目是一模两腔隔弧板注射模设计，在这次的课程设计中，这次不仅检验了我所学习的知识，也培养了我严谨的态度与吃苦耐劳的精神。
在设计过程中，我与同学一起设计，相互探讨，相互学习，相互监督，尽自己最大的努力来完成本次课程设计。
在此过程中，我不仅熟悉了模具设计与分析过程以及绘图，识图，等知识，掌握了查阅相关手册资料的技巧，对模具设计有了更深层次的认识，也学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。
在设计的日子里，从白纸到完成模具总装图，零件图，设计说明书，学到很多原本学到的但不是很懂的知识，经过和同学们一起探讨，请教老师，最后还是解决了这些问题，还了解了一些设计的和过程。
通过这次模具设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次模具设计工作的实际训练从而培养和提高我们独立工作能力，巩固与扩充了塑料成型工艺遇模具设计，proe，cad，现代工程图学等课程所学的内容，掌握冲裁模具设计的方法和步骤，掌握模具设计的基本的模具技能懂得了怎样分析零件的工艺性，怎样确定工艺方案，以及模具设计的一些重要环节，了解了模具的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。
1.5参考文献
李小敏,刘卫东.注塑模具镶件的设计[J].装备制造
技术,2009（4）:
168-169.
[2]任全英,任琳,赵一化.注射模镶件结构设计[J].模
具工业,2006（11）:
42-44.
[3]杨亚林.镶件在线切割加工中的应用[J].模具制造,
2002（8）:
59
[4]中国机械工程学会, 中国模具设计大典编委会. 中国模具设计大典[R]. 南昌:
江西科学技术出版社. 2003.
[5]《塑料模具设计手册》 编委会. 模具设计手册[D]. 北京:
机械工业出版社. 2002
第二章本田车标CAM数控加工编程
2.1数控加工的概述
数控加工（numericalcontrolmachining），是指在数控机床上进行零件加工的一种工艺方法，数控机床加工与传统机床加工的工艺规程从总体上说是一致的，但也发生了明显的变化。
用数字信息控制零件和刀具位移的机械加工方法。
它是解决零件品种多变、批量小、形状复杂、精度高等问题和实现高效化和自动化加工的有效途径。
2.2数控机床的简单介绍
数控机床是数字控制机床（Computernumericalcontrolmachinetools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。
该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。
经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。
数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。
2.3本田车标数控加工编程的预处理
2.3.1确定毛坯类型
图1
1）铣削零件毛坯类型：
160*140*55mm
2）零件材料：
铝合金
3）制造方法：
数控铣削
2.3.2数控加工工艺分析
如图所示，零件外形规则，被加工部分的各尺寸、形位、表面粗糙度值等要求较高。
工件复杂程度一般，包含了平面、圆弧表面、内外轮廓、铰孔以及三维曲面的加工，且大部分的尺寸均达到IT8～IT7级精度。
2.3.3数控加工坐标系的定义
数控机床坐标系是为了确定工件在机床中的位置，机床运动部件特殊位置及运动范围，即描述机床运动，产生数据信息而建立的几何坐标系。
通过机床坐标系的建立，可确定机床位置关系，获得所需的相关数据。
2.3.4数控加工的刀具
为了保证数控机床的正常运行，只有配置了与数控机床性能相适应的刀具才能使其性能得到充分发挥，也可说配置刀具的优异（合理性、先进性）直接影响到数控机床功能和作用的发挥。
数控刀具的定义：
数控刀具是指与数控机床（数控车床、数控铣床、数控钻床、数控镗铣床、加工中心、自动线以及柔性制造系统）相配套使用的各种刀具的总称。
数控刀具的分类：
常用的普通刀具分两类：
一是按工件加工表面的形式，分为加工各种外表面的刀具、孔加工刀具、螺纹加工刀具、齿轮加工刀具和切断刀具；二是按切削运动方式和相应的切削刃形状，分为通用刀具、成形刀具和展成刀具。
数控机床刀具的特点：
（1）具有良好的稳定切削性能 刀具刚性好、精度高，能进行高速切削和强力切削。
（2）刀具有较高的寿命 刀具大量采用硬质合金材料或高性能材料。
（3）刀具（刀片）互换性好、能快速换刀 刀具能实现自动、快速更换，缩短辅助时间。
（4）刀具有较高的精度 刀具适用于对较高精度工件的加工，特别是当采用可转位刀片时，由于刀具刀体和刀片重复定位精度高，因而能获得良好的加工质量。
（5）刀具有可靠的卷屑和断屑性能 使用数控机床不能随意停机处理切屑，加工中出现的长切屑会影响操作者的安全和加工效率。
（6）刀具有调整尺寸的功能 刀具可机外预调（对刀）或机内补偿，以减少换刀调整时间。
（7）刀具能实现系列化、标准化和模块化 刀具系列化、标准化和模块化有利于编程、刀具管理和降低成本。
（8）多功能复合及专用化。
数控加工工作过程：
在数控机床上加工零件时，要预先根据零件加工图样的要求确定零件加工的工艺过程、工艺参数和走刀运动数据，然后编制加工程序，传输给数控系统，在事先存入数控装置内部的控制软件支持下，经处理与计算，发出相应的进给运动指令信号，通过伺服系统使机床按预定的轨迹运动，进行零件的加工。
因此，在数控机床上加工零件时，首先要编写零件加工程序清单，称之为数控加工程序，该程序用数字代码来描述被加工零件的工艺过程、零件尺寸和工艺参数（如主轴转速、进给速度等），将该程序输入数控机床的NC系统，控制机床的运动与辅助动作，完成零件的加工。
2.4本田车标数控加工编程
2.4.1分别创建精加工和粗加工的程序如图
2
图2
2.4.2创建加工刀具
在加工环境中，创建刀具组：
TOOL1D16R2，如图
TOOL2D8R0，如图
TOOL4D4R2,如图
BALL_D8
其他的采用系统默认的参数。
效果下图3所示：
图3
2.4.3.创建加工几何体
在加工环境中，创建加工几何体。
根据所给的模型创建加工坐标系MCS，此坐标系的原点位于工件边角高于1mm，如图所示。
设置安全平面，为默认数值10mm。
创建工件几何WORKPIECE,分别设定部件几何体和毛坯几何体（自动块），完成后效果如图所示
图4
2.4.4.创建加工方法组
在加工环境中，修改加工方法组：
MILL_ROUGU和MILL_FINISH。
分别修改其中的部件余量为1，0.25和0，且在MILL_FINISH加工方法中，修改其内公差和外公差为0.03和0.03，其他参数不变。
效果如图所示
图5
2.4.5.车标的粗加工
打开UG6.0在加工环境中，创建加工操作组：
ROUGU_CAVITY_MILLCAVITY_MIL。
刀具采用TOOL1D16R2
切削模式：
跟随部件
全局每刀的深度为1mm，平面直径百分比：
50%，其他参数均为默认模式
效果如图6
图6
2.4.6本田车标的半精加工
创建工作坐标系位于工件边角处高0.8mm。
如图所示
创建加工操作组：
SEMI_FINISH_MILL。
刀具采用TOOL2D8R0，刃口为4
切削模式：
跟随
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