设计基于CADCAM技术的可乐瓶底模具型腔的数控加工

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1、. . . . . . . 第一章 绪论 1.1 数控加工技术在模具制造的运用 数控加工的方式很多，包括数控铣加工、数控电火花加工、数控电火花线 切割、数控车削加工、数控磨削加工以及其他一些数控加工方式，这些加工方 式，为模具提供了丰富的生产手段。根据其特点，可以将模具分为许多类，每 一类模具，都有其最合适的加工方式。因此，在实际生产中，必须合理分类， 找到最适合的加工方式，以降低成本，提高生产率。 对于旋转类模具，一般采用数控车削加工，如车外圆、车孔、车平面、车 锥面等。酒瓶、酒杯、保龄球、方向盘等模具，都可以采用数控车削加工。对 于复杂的外形轮廓或带曲面模具，电火花成型加工用电极，一般采用

2、数控铣加 工，如注塑模、压铸模等，都可以采用数铣加工。对于微细复杂形状、特殊材 料模具、塑料镶拼型腔及嵌件、带异形槽的模具，都可以采用数控电火花线切 割加工。模具的型腔、型孔，可以采用数控电火花成型加工，包括各种塑料模， 橡胶模、锻模、压铸模、压延拉深模等。对精度要求较高的解析几何曲面，可 以采用数控磨削加工。 在制造模具模板是的工艺分析，根具其特点，确定模板的加工方式和加工 工序，必要时可以采用特殊的加工方式，采用数控车床或加工中心，可以达到 一人操作几台或多台机床，只要完成对刀工作后就可以自动加工，利用数控加 工可以达到非规则曲面加工，有的数控机床可以达到多轴联动，与传统的机械 加工相比较

3、，数控加工有着不可卓越的优点，当然，凡事有利必有弊，数控加 工需要专业的数控编程人员，需要专业的三维建模软件，培养专业的技术人才 可以有效地发展数控技术，提高公司的生产质量和产量。 模具在成型之后，其尺寸未能达到技术要求，根据其三维模型软件生成的 数控代码，将成形模具固定到数控机床上进行精确的数控加工已达到要求尺寸 和表面粗糙度，零件运用数控机床加工可以快速的实现准确的定位和精准的切 削，同时还可以实现提高效率。 . . . . . . . 1.21.2 CAD/CAMCAD/CAM技术的发展及其在模具制造的运用 随着模具制造的技能化逐步向科学化发展，原来依靠主模型和绘制图形 制造物体模具的传

4、统方法也逐步由 CAD/CAM 终端将数字描述物体形状转为加工 轨迹的方法所取代。用线路遥控加工过程则又将模具制造科学化的水平推向一 个新高度。 回顾以前，在加工物体时，必须绘制相近的蓝图和冲件精确尺寸制造的主 模型。可以说模型是设计和制造模具的母型。再用铸造方法制造模具时，首先 必须置备物体的样件。按照一定比例制成的模型称之为“靠模” ，常被用作仿形 加工中的母型，或作为现实铣床加工轨迹的辅助模型。仿形铣床上的靠模指沿 靠模轮廓形状移动，铣刀则按照靠模指的移动对模具材料进行铣削加工，仿出 所需的模具型腔。现在的加工方法的作用发生了根本性的变化。由客户所提供 的 CAD 数据生成铣刀的切削加工

5、轨迹，自动缴纳高出物体的冲压模具和进行塑 料板材模压成型和型腔模具。虽然用这种新工艺能比以往方法更精确地加工出 模具的两对合面，但对于压型还要进行试膜，并对试样进行测量。 本课题所使用的是 CAXA 制造工程师这款 CAD/CAM 软件。它能够使实体设计 跨越了传统参数化造型在复杂性方面受到的限制，不论是经验丰富的专业人员， 还是刚接触 CAXA 制造工程师的初学者，CAXA 制造工程师都能为您提供便利的 操作。其采用鼠标拖放式全真三维操作环境，具有无可比拟的运行速度、灵活 性和强大功能，使您的设计更快，并获得更高的交互性能。CAXA 制造工程师支 持网络环境下的协同设计，可以与 CAXA 协

6、同管理或者其它主流 CPC/PLM 软件集 成工作。利用 CAXA 制造工程师，人人都能够更快地从事创新设计。 CAXA 制造工程师软件的功能特点： 1、 特征实体造型； 2、 NURBS 自由曲面造型； 3、 两轴到五轴的数控加工； 4、 三轴加工方式； 5、 四轴到五轴加工方式（可选配置） ； 6、 支持高速加工； 7、 参数化轨迹编辑和轨迹批处理； 8、 生成加工工序单； 9、 通用后置处理； 10、最新技术的知识加工； . . . . . . . 第二章 可乐瓶底的三维造型 2.12.1 零件的原始数据和分析 本课题的原始数据如图 2-1 所示： 图 2-1 可乐瓶底曲面造型的二维图

7、这图纸是一个可乐瓶底曲面图，它是在一个长 42.5，宽 37 的矩形，经过 X 轴和 Y 轴的偏移、裁剪、删除，再根据有效的尺寸进行画圆操作，修改到要 求的尺寸，最后经过平面镜像、曲线组合、阵列、网格面等命令做成。 造型方案 可乐瓶底的曲面造型比较复杂，它有五个完全相同的部分。用实体造型不 能完成，所以利用 CAXA 制造工程师强大的曲面造型功能中的网格面来实现。其 实我们只要做出一个突起的两根截面线和一个凹进的一根截面线，然后进行圆 形阵列就可以得到其他几个突起和凹进的所有截面线。然后使用网格面功能生 成五个相同部分的曲面。可乐瓶底的最下面的平面我们使用直纹面中的点曲 线方式来做，这样做的好

8、处是在做加工时两面（直纹面和网格面）可以一同用 参数线加工。最后以瓶底的上口为准，构造一个立方体实体，然后用可乐瓶底 的两面把不需要的部分裁剪掉，就可以得到我们要求的凹模型腔。 、 2.22.2造型步骤 2.2.12.2.1 绘制截面线绘制截面线 1、按下“F7”键将绘图平面切换到 XOZ 平面。 . . . . . . . 2、单击曲线工具中的“矩形”按钮，在界面左侧的立即菜单中选择“中心_长_ 宽”方式，输入长度 42.5，宽度 37，光标拾取到坐标原点，绘制一个 42.537 的矩形，结果如图 2-2 所示。 图 2-2 绘制矩形 3、 单击几何变换工具栏中的“平移”按钮，在立即菜单中输

9、入 DX21.25，DZ-18.5，然后拾取矩形的四条边，单击鼠标右键确认，将矩形 的左上角平移到原点（0,0,0） ，结果如图 2-3 所示。 图 2-3 平移后矩形道原点 4、单击曲线工具栏中的“等距线”按钮，在立即菜单中输入距离 3，拾取矩形 的最上面一条边，选择向下箭头为等距方向，生成距离为 3 的等距线，结果如 图所示 2-4 所示。 图 2-4 绘制等距线 5、相同的等距方法，生成如图所示尺寸标注的各个等距线，结果如图 5 所示。 图 2-5 绘制各等距线 6、单击曲面编辑工具栏中的“裁剪”按钮，拾取需要裁剪的线段，结果 . . . . . . . 如左图所示，然后单击“删除”按钮

10、，拾取需要删除的直线，按右键确认删除， 结果如图 2-6 所示。 图 2-6 剪切直线 7、作过 P1、P2 点且与直线 L1 相切的圆弧。单击 “圆弧”按钮，选择“ 点_半径”方式，拾取 P1 点和 P2 点，然后按空格键在弹出的点工具菜单中选择 “切点”命令，拾取直线 L1。 作过 P4 点且与直线 L2 相切，半径 R 为 6 的圆 R6。单击 “整圆”按钮， 拾取直线 L2（上一步中点工具菜单中选中了“切点”命令） ，切换点工具为 “缺省点”命令，然后拾取 P4 点，按回车键输入半径 6。 作过直线端点 P3 和圆 R6 的切点的直线。单击 “直线”按钮，拾取 P3 点， 切换点工具菜

11、单为“切点”命令，拾取圆 R6 上一点，得到切点 P5，结果如图 2-8 所示。 图 2-8 绘制圆和直线 8、作与圆 R6 相切过点 P5，半径为 6 的圆 C1。单击 “整圆”按钮， 选择“两点_半径”方式，切换点工具为“切点”命令，拾取 R6 圆；切换点工 具为“端点” ，拾取 P5 点；按回车键输入半径 6。 作与圆弧 C4 相切，过直线 L3 与圆弧 C4 的交点，半径为 6 的圆 C2。单击 “整圆”按钮，选择“两点_半径”方式，切换点工具为“切点”命令，拾取圆 弧 C4；切换点工具为“交点”命令，拾取 L3 和 C4 得到它们的交点；按回车键 输入半径 6。 作与圆 C1 和 C

12、2 相切，半径为 50 的圆弧 C3。单击 “圆弧”按钮，选择 “两点_半径”方式，切换点工具为“切点”命令，拾取圆 C1 和 C2，按回车键 输入半径 50，结果如图 2-9 所示。 P1 L1 P2P3 P4 L2 P5 . . . . . . . 图 2-9 绘制圆 C1 和 C2 相切的圆弧 C3 9、单击曲面编辑工具栏中的“裁剪”按钮和“删除”按钮，去掉不需 要的部分。在圆弧 C4 上单击鼠标右键选择“隐藏”命令，将其隐藏掉，结果如 图 2-10 所示。 图 2-10 隐藏圆弧 C4 10、按下 F5 键将绘图平面切换到 XOY 平面，然后再按 F8 显示其轴侧图。 11、 单击曲面

13、编辑工具栏中的“平面旋转”按钮，在立即菜单中选择“拷贝” 方式，输入角度 41.6 度，拾取坐标原点为旋转中心点，然后框选所有线段，单 击右键确认，结果如图 2-11 所示。 图 2-11 旋转拷贝 12、单击 “删除”按钮，删掉不需要的部分。按下 Shift方向键旋转视 图。观察生成的第一条截面线。单击“曲线组合”按钮，拾取截面线，选择方 向，将其组合一样条曲线，结果如图 2-12 所示。 图 2-12 生成第一条截面 至此，第一条截面线完成。因为作第一条截面线用的是拷贝旋转，所以完 整地保留了原来绘制的图形，我们只需要稍加编辑就可以完成第二条截面线。 13、按 F7 将绘图平面切换到 XO

14、Z 面。单击“线面可见”按钮，显示前面隐 藏掉的圆弧 C4，并拾取确认。然后拾取第一条截面线单击右键选择“隐藏”命 P1 L1 P2 P3 P4 L2P5 L3 C2 C3 C1 C4 R6 第一条截 面线 . . . . . . . 令，将其隐藏掉，结果如图 2-13 所示。 图 2-13 显示圆弧 C4 并隐藏第一条截面线 14、单击 “删除”按钮，删掉不需要的线段。单击“曲线过渡”按钮， 选择“圆弧过渡”方式，半径为 6，对 P2、P3 两处进行过渡。 15、单击“曲线组合”按钮，拾取第二条截面线，选择方向，将其组合 一样条曲线，结果如图 2-14 所示。 图 2-14 生成第二条截面线

15、 16、按下 F5 键将绘图平面切换到 XOY 平面，然后再按 F8 显示其轴侧图。 17、单击 “圆弧”按钮，选择“圆心_半径”方式，以 Z 轴方向的直线两端 点为圆心，拾取截面线的两端点为半径，绘制如图所示的两个圆，结果如图 2- 15 所示。 图 2-15 以圆心_半径方式绘制两个圆 18、删除两条直线。单击“线面可见”按钮，显示前面隐藏的第一条截面线。 19、单击曲面编辑工具栏中的“平面旋转”按钮，在立即菜单中选择“拷贝” 方式，输入角度 11.2 度，拾取坐标原点为旋转中心点，拾取第二条截面线，单 击右键确认,结果如图 2-16 所示。 图 2-16 旋转拷贝第二条截面线 可乐瓶底有五个相同的部分，至此我们完成了其一部分的截面线，通过阵 列我们就可以得到全部，这是一种简化作图的有效方法。 20