数控技术毕业设计（论文）基于PROE的可乐杯造型、模具设计与NC加工.doc

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1、芜湖职业技术学院Wuhu Institute of Technology 毕业设计说明书论 文 题 目基于PRO/E的可乐杯造型、模具设计与NC加工系 别 机械工程系 专 业 数控技术 毕 业 生 学 号 及 姓 名 指导老师 姓名 2011 年 5 月2010-2011年度毕业设计（论文）任务书设计论文题目：基于PRO/E的可乐杯造型、模具设计与NC加工设计人姓名： 班级：08数控4班指导教师姓名： 一、 设计（论文）内容1、根据所给的题目要求，用Proe软件进行造型设计；2、完成数控加工工艺方案；3、利用Proe软件设置加工参数及实体加工模拟，执行Proe后置处理产生NC程序；4、利用宇龙

2、仿真软件进行数控加工软件仿真；5、数控机床实际加工。二、设计（论文）的目的1、以实际产品为主线，培养学生做实际产品，满足岗位要求的能力，培养学生掌握三维实体造型、分模设计，数控自动编程一体化技术的能力；2、熟练掌握三维造型软件在模具设计中的应用，包括三维实体模型，建立模具装配模型，设计分型面，生成模具成型零件的三维实体模型；3、巩固学生对Proe软件、仿真软件等的综合应用能力；4、加强学生对机床的操作能力，使学生熟悉数控机床操作面板上各按键的功能，熟悉数控系统的基本功能和操作；5、掌握零件设计与加工的基本技能，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等。三、设计（论文）的主要技术指标1

3、、合理安排时间；2、建立准确的模具造型；3、制定合理的加工工艺方案；4、实际加工过程准确、熟练；5、毕业论文撰写规范，条理清晰。摘要 随着社会需要和科学技术的发展，产品的竞争愈来愈激烈，更新的周期越来越短，因而要求设计者不但能根据市场的要求很快的设计出新产品，而且能在尽可能短的时间内制造出产品的样品。可乐杯是一种很常用的民用生活物品，种类繁多，形状各异，大家每天都接触的到，所以说是十分熟悉的。对于看的见的每一种塑料产品，人们通常是评论外观、工艺是否精细、使用寿命是否长久，作为学模具加工制造的学生，不光只有这些见解，还会去想，这个产品的分型面在哪里，采用什么方式脱模，用什么方式的模架，这是一个模

4、具专业人员的素质。把平常的东西拿来设计，首先是专业设计满足于生产，服务于生活的体现，有一句话叫“劳动创造美好生活”，来源于生活为生活考虑的设计才是人性化的设计，服务于生活的设计；其次毕业设计应最大限度的贴近真实的设计，浙江的民用塑料工业十分发达，大量的小商品销往各地，塑料生活用品占了很大比重，很适合拿来做毕业设计实践。这次毕业设计使用PROE 3.0 作为三维软件，带来了很大的方便。在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、标准、期刊等，结合教材上的知识，也使我对注塑模具的组成结构及数控模具加工有了系统的认识，并拓宽了视野，丰富了知识。关键词：数控编程 模具设计 加工目录摘要.4第一章：绪论.6

5、1.本次毕业设计的课题与目的.6 2.数控加工技术发展趋势.6 3.本次毕业设计的主要内容.8第二章：用PRO/E生成实体.91. 旋转生成可乐杯的基础实体特征.92. 扫描生成杯子把柄.12 3.修改属性和完成可乐杯模型的绘制.13第三章 ：模具设计.151.模具组件设计.152.铸模及开模.23 3.本章小结.26第四章 ：NC加工.271. 参照模型、工件毛坯的创建.272. 制造设置.283. 加工设置.304. 参数设置.315. 铣削窗口设置.316. 生成程序.327. 本章小结.33第五章 ：结论与展望.35参考文献.36致谢.37第一章 绪论1、 本次毕业设计的课题与目的 本

6、次课题是:可乐杯的设计及其数控加工。目的是进一步了解零件设计的流程与掌握数控加工编程；掌握Pro/E等软件的应用。2、 数控加工技术的发展趋势 目前，数字控制技术与数控机床，给机械制造业带来了巨大的变化。数控技术已成为制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础技术，计算机辅助设计与辅助制造和计算机集成制造技术敏捷制造和智能制造等，都是建立在数控技术之上。数控技术不仅是提高产品质量、提高劳动生产率的必不可少的物质手段，也是体现一个国家综合国力水平的重要标志。新世纪机械制造业的竞争，其实就是数控技术的竞争。现在世界数控技术的发展趋势主要有以下几点：1）数控系统向开放式体系结构发展 20世纪90年代

7、以来，由于计算机技术的飞速发展，推动数控技术更快的更新换代。世界上许多数控系统生产厂家利用PC机丰富的软、硬件资源开发开放式体系结构的新一代数控系统。开放式体系结构使数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、可扩展性，并可以较容易的实现智能化、网络化。开放式体系结构可以大量采用微机技术，使编程、操作以及技术升级和更新变得更加简单快捷。开放式体系结构的新一代数控系统，其硬件、软件和总线规范都是对外开放的，数控系统制造商和用户可以根据这些开放的资源进行的系统集成，同时它也为用户根据实际需要灵活配置数控系统带来极大方便，促进了数控系统多档次、多品种的开发和广泛应用，开发生产周期大大缩短。同时，这种数控系

8、统可随CPU升级而升级，而结构可以保持不变。2) 数控系统向软数控方向发展 实际用于工业现场的数控系统主要有以下四种类型，分别代表了数控技术的不同发展阶段。 （1）传统数控系统，这是一种专用的封闭体系结构的数控系统。 （2）“PC嵌入NC”结构的开放式数控系统，这是一些数控系统制造商将多年来积累的数控软件技术和当今计算机丰富的软件资源相结合开发的产品。 （3）“NC嵌入PC”结构的开放式数控系统，它由开放体系结构运动控制卡和PC机同构成。这种运动控制卡通常选用高速DSP作为CPU，具有很强的运动控制和PLC控制能力。 （4）SOFT型开放式数控系统，这是一种最新开放体系的数控系统。它提供给用户

9、最大的选择和灵活性，它的CNC软件全部装在计算机中，而硬件部分仅是计算机与伺服驱动和外部I/O之间的标准化通用接口。与前几种数控系统相比，SOFT型开放式数控系统具有最高的性能价格比，因而最有生命力。通过软件智能替代复杂的硬件，正在成为当代数控系统发展的重要趋势。3）数控系统控制性能向智能化方向发展 随着人工智能在计算机领域的渗透和发展，数控系统引入了自适应控制、模糊系统和神经网络的控制机理，不但具有自动编程、前馈控制、模糊控制、学习控制、自适应控制、工艺参数自动生成、三维刀具补偿、运动参数动态补偿等功能，而且人机界面极为友好，并具有故障诊断专家系统使自诊断和故障监控功能更趋完善。伺服系统智能

10、化的主轴交流驱动和智能化进给伺服装置，能自动识别负载并自动优化调整参数。4）数控系统向网络化方向发展 数控系统的网络化，主要指数控系统与外部的其他控制系统或上位计算机进行网络连接和网络控制。数控系统一般首先面向生产现场和企业内部的局域网，然后再经由因特网通向企业外部，这就是所谓Internet/Intranet技术。数字制造，又称“e-制造”，是机械制造企业现代化的标志之一，也是国际先进机床制造商当今标准配置的供货方式。数控系统的网络化进一步促进了柔性自动化制造技术的发展，现代柔性制造系统从点（数控单机、加工中心和数控复合加工机床）、线（FMC、FMS、FTL、FML）向面（工段车间独立制造商

11、、FA）、体（CIMS、分布式网络集成制造系统）的方向发展。5）数控系统向高可靠性方向发展 数控系统的高可靠性已经成为数控系统制造商追求的目标。对于每天工作两班的无人工厂而言，如果要求在16小时内连续正常工作，无故障率在P(t)=99%以上，则数控机床的平均无故障运行时间MTBF就必须大于3000小时。我们只对某一台数控机床而言，如主机与数控系统的失败率之比为10：1（数控的可靠比主机高一个数量级）。此时数控系统的MTBF就要大于33333.3小时，而其中的数控装置、主轴及驱动等的MTBF就必须大于10万小时。如果对整条生产线而言，可靠性要求还要更高。6）数控系统向复合化方向发展 柔性制造范畴

12、的机床复合加工概念是指将工件一次装夹后，机床便能按照数控加工程序，自动进行同一类工艺方法或不同类工艺方法的多工序加工，以完成一个复杂形状零件的主要乃至全部车、铣、钻、镗、磨、攻丝、铰孔和扩孔等多种加工工序。7）数控系统向多轴联动化方向发展 加工自由曲面时，3轴联动控制的机床无法避免切速接近于零的球头铣刀端部参与切削，进而对工件的加工质量造成破坏性影响，而5轴联动控制对球头铣刀的数控编程比较简单，并且能使球头铣刀在铣削3维曲面的过程中始终保持合理的切速，从而显著改善加工表面的粗糙度和大幅度提高加工效率。 电子技术、信息技术、网络技术、模糊控制技术的发展使新一代数控系统技术水平大大提高，促进了数控

13、机床产业的蓬勃发展，也促进了现代制造技术的快速发展。数控机床性能在高速度、高精度、高可靠性和复合化、网络化、智能化、柔性化长足的进步。现代制造业正在迎来一场新的技术革命。 综前所述，数控技术课程是一门实践性很强的课程，离开实践，就谈不上素质，实践是知识转化并升华为素质的根本条件。要想达到理想的教学和实践效果，仅在课堂上实施全方位的教学是不够的，还应具备一个良好的实践教学环境。3、本毕业设计的主要内容1） Pro/E软件的三维制造2） 模具设计3） NC加工第二章 用PRO/E生成实体1、旋转生成可乐杯的基础实体特征 （1）打开Pro/E3.0，设置工作目录在目标文件夹中，如图1.1所示： 图1

14、.1 （2）单击新建文件按钮，在弹出【新建】对话框中，单击【零件】【实体】，输入零件名称sweep_1，取消【使用缺省模板】，单击【确定】按钮，如图1.2所示：图1.2 （3）在弹出的【新文件选项】对话框中选择mmns_part_solid ，单击【确定】按钮，如图1.3所示：图1.3 （4）单击基础特征工具按钮，在图形窗口下方出现旋转用户界面上的按钮，指定生成拉伸实体（图1.4）。在图形窗口按住右键，出现右键快捷菜单，选择【定义内部草绘】（图1.5）。图1.4图1.5 （5）在弹出的【草绘】对话框，选取FRONT面为绘图平面，RIGHT面为参照，单击【草绘】按钮，进入草绘模式，接受默认的参照

15、，如图1.6所示：图1.6 （6）绘制如图1.7所示的草绘截面，单击按钮，退出草绘模式。图1.7 （7）在旋转用户界面的深度【选项】中选择项，并输入旋转角度360 。单击按钮，完成基础旋转实体特征的创建，如图1.8所示：图1.82、 扫描生成杯子把柄 （1）单击草绘工具按钮，在弹出的【草绘】对话框，选取FRONT面为绘图平面，RIGHT面为参照，单击【草绘】按钮，进入草绘模式，接受默认的参照。绘制如图1.9所示的草绘截面，单击按钮，退出草绘模式。图1.9 （2）在菜单栏中选择【插入】【扫描】【伸出项】，弹出【伸出项：扫描】对话框。如图1.10所示：图1.10 （3）选择【选取轨迹】【曲线链】选

16、取图1.9草绘的轨迹线【选取全部】【完成】【合并端点】【完成】。 （4）绘制如图1.11所示的扫描截面。单击按钮，完成扫描截面的绘制。图1.113、 修改属性和完成可乐杯模型的绘制 （1）双击【伸出项：扫描】对话框的对应选项，可以修改属性，比如定义轨迹、修改端点属性和修改截面等，如图1.12所示：图1.12 （2）单击【确定】按钮完成可乐杯的创建，如图1.13所示：图1.13第三章 模具设计1、 模具组件设计 （1）打开Pro/E3.0，进入模具设计环境，设置工作目录在目标文件夹中，如图2.1所示：图2.1 （2）选择【文件】【新建】命令进入【新建】对话框，选中【类型】选项区域中的【制造】单选

17、按钮；在【子类型】选项区域中选中【模具型腔】单项按钮;在【名称】文本框中输入名称。取消选中【使用缺省模板】复选框，单击【确定】按钮，如图2.2所示。弹出【新文件选项】对话框，选择mmns_mfg_mold选项，单击【确定】按钮，进入模具设计环境。图2.2 （3）创建模具模型创立模具模型有多种方法，最常用到的有两种方法。第一种方法是直接单击选取零件图标，弹出【打开】对话框，同时弹出【布局】对话框，进行模具的创建。第二种方法是，选择右边菜单管理器中的【模具模型】【装配】命令，选择下级菜单中的【转配模型】。 在这里我使用的是第一种方法。进入模具设计模块后，直接单击选取零件图标，弹出【打开】对话框，同

18、时弹出【布局】对话框，创建好的模具模型如图2.3所示：图2.3 （4）零件丛温度较高的模具中取出冷却至室温后，其体积和尺寸会发生收缩的现象叫做收缩性。零件的收缩性可以用相对收缩量的百分率表示，即收缩率。设置收缩率的步骤如下： 单击图标，弹出【选取】对话框，设置工件的收缩率为0.005%，如图2.4所示：图2.4此时屏幕下方信息栏提示选取坐标系。按照提示单击坐标系拾取箭头，然后在屏幕的模型零件上单击参考坐标系，此时图2.3中的完成按钮有灰色变成绿色，在收缩率文本框里输入S值为0.005.单击完成按钮完成设置。 （5）依次通过【模具模型】【创建】【工件】手动创建毛坯，如图2.5所示：图2.5 (6

19、)设计分型面 分型面的创建方法有多种，包括旋转，扫描，平坦，复制，裙边等，在这里，我主要用到了复制和平坦两种方法。 分析：考虑到杯子中间是空的，需要抽芯，才能使设计出的模具更合理，这样的话，就需要两个分型面，一个主分型面，把模具分成两个凹模，还有一个分型面是为了抽芯，在这里我把它称为抽芯分型面。 第一步：设计抽芯型面。因为可乐杯内侧粗糙度要求很高，所以我把抽芯分型面设计在了杯子壳体内侧。复制内表面的所有曲面，并粘贴（图2.6），点击完成。 图2.6 图2.7 选择所复制平面的一条边，如图2.7所示，然后选择按钮【编辑】/【延伸】，窗口下方出现对话框，单击【参照】/【细节】，出现图2.8所示对话

20、框，按住Ctrl键选择与图2.7相连的另一边，点击确定，单击窗口下方按钮，在选择杯口上表面，使其延伸至该面，如图2.9，抽芯分型面完成。 图2.8 图2.9第二步：设计主分型面 单击按钮，然后点击，在绘图区单击右键，选择定义内部草绘，工件上表面为草绘平面，接受默认参照，绘制如图2.10所示一条直线，点击完成草绘界面。单击窗口下方，选定拉伸到的面，如图2.11所示 图2.10 图2.11 两个分型面如图2.12所示已经完成。图2.12(7)分割体积块 在编辑器中单击，默认选项，单击【完成】，系统弹出如图2.13所示分割对话框，要求选择分型面。 图2.13 选择如图2.14所示分型面为模具体积块分

21、割面。图2.14 系统高亮显示毛坯工件的外半部分，并弹出体积块名称输入对话框，接受默认的名称，单击着色按钮，被分割的体积如图2.15所示，单击确定按钮。 图2.15 图2.16 系统高亮显示毛坯工件的内半部分，并弹出体积块名称输入对话框，接受默认的名称，单击着色按钮，被分割的体积如图2.16所示，单击确定按钮。 选择菜单管理器中的【完成/返回】命令结束第一部分体积块分割。 同上步骤分割第二部分，但其中部分需要如下改动，各部分进行如图2.17选项进行选择： 最后得到分割体积块如图2.18 分割体积块结束。 图2.17图2.18(8)抽取模具元件 选择菜单管理器中的【模具元件】/【抽取】，系统弹出

22、创建元件对话框，单击选取全部体积块按钮，单击确定按钮完成模具元件的抽取。2、 铸模及开模(1)铸模 选择菜单管理器中的【铸模】/【创建】命令，在模型树中新增加的铸模零件“MOLDING.PRT”上单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择打开命令，系统调用零件模块，并打开铸模完成的产品模型，如图2.19所示。图2.19(2)开模 铸模完成后，Pro/E系统能模拟开模过程，以便更清晰的观看模具型腔、型芯及浇道系统的结构。 1）单击顶部工具栏中的遮蔽切换按钮，系统弹出如图2.20所示一撤销遮蔽对话框，单击过滤栏中的分型面按钮，单击选择所有分型面按钮，单击遮蔽按钮，将分型面隐藏起来，单击关闭按钮，关闭遮蔽对话

23、框。图2.20 2）选择菜单管理器中的按钮，单击【定义间距】/【定义移动】命令进行开模模拟。系统提示选择要移动的零件，选择如图2.21所示芯模，单击选取对话框中的确定按钮结束零件选择，选择如图2.21所示工件顶面为移动方向参照。图2.21 3）选择菜单管理器中的【完成】命令，芯模向上移动如图2.22所示。图2.22 4）按照同样的方法对工件侧面进行开模，最终开模如图2.23所示。图2.23 5）开模完成，保存文件。本章小结1、 分模前应先装配零件，创建工件，工件尺寸应该根据模具知识，再结合实际生产来确定。2、 分模的重点是创建分型面，分型面要根据实际生产与方便加工相结合。3、 分模时如有抽芯，

24、滑块等的模具，要先分此部分再分凹模与凸模。4、 Pro/E分模，裙边法：对于大部分的壳体类产品，建议使用裙边来做分型面，这样不仅易分模而且做出来的分型面比较漂亮。第四章 NC加工1.参照模型，工件毛坯的创建 打开PRO-E后，新建一个NC加工界面，过程是：点击新建图标制造NC组件，并选择米制。这样就创建了一个NC加工界面。（1）掉入参照模型进入PRO-ENC加工界面后，单击【制造】【制造模型】【装配】【参照模型】，选择可乐杯模具的凹模。如图4.1所示。 图4.1（2）可乐杯凹模调进来后，旋转一个合适的位置，选择【缺省】。如图4.2图4.2（3） 依次通过【制造模型】【创建】【工件】用手动的方式

25、接受默认选项创建毛胚，如图4.3所示：图4.32、 制造设置 制造设置是NC加工的重要部分，它包括操作名称，机床，夹具，刀具，加工零点，退刀曲面以及输出的文件名称等。设置过程如下。（1）机床的选择点击【制造设置】，弹出一个制造设置的对话框，如图4.4，点击【NC机床】文本框后面的图标，弹出一个机床设置对话框，选择三轴铣床，点击确认，机床设置完毕。图4.4（2）加工零点的设置继续在【制造设置】里面选择加工零点后面的图标，因为工件上并没有实际的坐标零点，所以需要创建一个工件零点。点击创建基准点工具，按住Ctrl键不放，选择LEGHT面，RIGHT面和毛坯的上表面，通过调整坐标系的【定向】选项，使Z

26、轴垂直与毛坯的上表面并且向上。坐标系设置完毕。(3)设置退刀面 继续在【制造设置】里面选择曲面后面的，弹出一个退刀选取对话框，之后，选择屏幕上毛坯的上表面，并且点击图标，在下面的文本框里面输入退刀高度2，点击确定，如图4.5，退刀平面设置完毕。图4.5退刀平面设置好后，又回到的制造设置对话框，点击确定，制造设置完毕。3.加工设置加工设置是是NC加工的核心部分，【NC序列】和【材料切减材料】。它是NC加工中最重要的部分。在加工凹模的时候，我采用了，粗加工，精加工。在【菜单管理器】中点击【加工】【NC序列】【粗加工】点击完成，会弹出一个序列设置菜单，如图4.6，在此菜单中，选择【刀具】，【参数】和

27、【窗口】，点击确定后，会接触弹出刀具设置的对话框，如图4.7 图4.6 图4.74.参数设置 刀具设置好后，会紧接着出现一个【制造参数】的菜单，如图4.8，点击【设置】弹出一个参数数对话框，如图4.9所示。 图4.8 图4.9在参数数里面把切削参数设置好后，点击文件，保存参数。5.铣削窗口设置参数数设置好后，又会出现一个【定义窗口】的菜单，如图4.10，选择屏幕上毛坯的上表面作为铣削的窗口，并且在铣削窗口界面中单击选项，选择其下拉菜单中的在窗口围线上，如图4.11 图4.10 图4.11点击，铣削窗口设置完毕。用体积快对凹模进行粗加工，其刀具路径如图4.12所示图4.12用体积块铣削对凹模进行

28、精加工，上表面的精加工的效果如图4.13所示：图4.136.生成程序轨迹生成以后，点击【完成序列】。又回到了【菜单管理器】，选择【CL数据】【NC序列】【1：粗加工】【文件】在输出类型对话框中，把MCD文件也选山。如图3-14.点击完成。会弹出一个【保存副本】对话框，点击确定，之后回到后置处理菜单，点击确定，有会弹出一个【后置处理列表】，选择后缀名称是p23的文件。会弹出如图4.13的对话框，在光标闪烁出输入程序头名称001.后按回车键。至此，程序生产完成。用文本格式打开seq001文件，就是生成的程序代码，如图4.14： 图4.13 图4.14由于芯模粗加工、精加工，与凹模加工的过程基本一致

29、，只是所选择的刀具和切削参数不同，所以不再赘述。本章小结1. Pro/E NC加工的难点与重点是：（a） 加工先后顺序的安排，先粗加工后精加工，先精加工凹槽底面再精加工其侧面。（b） 加工刀具的选择与加工参数的设定，加工参数（安全高度、下刀位置、下刀方式、切削方式、切削量等）。（c） 为确保被加工工件的表面质量，下刀方式采用螺旋下刀，或斜线下刀，对于加工外轮廓时用圆弧切入切出。2. 粗加工目的是粗切除大部分的工件材料，为确保工件不会过切，一定要留切削余量，一般留0.3至1mm。对于刀具锋利，加工材料金属性能较好的材料时，余留量可少点；对于容易崩裂的材料余留量要多点。3. 编写数控程序应根据实际

30、选用的数控机床性能去设定加工参数。第五章 结论与展望 通过三年的课堂理论学习，以及多次的加工实训，使我对数控加工的一系列流程已经有了较熟悉的了解。在通过老实的耐心指导和同学的共同努力下，让我更加有信心往数控行业发展，也看到了这个行业的前景是非常广阔的。 同时，在本次毕业设计中我深刻体会到：只是从课本中获取的知识远远不能满足日后的需要，想要让自己成为一位出色的数控人才就必须利用充足的时间去查阅和学习各种数控加工知识，我们不仅要有扎实的机械知识，更需要一颗不断求实创新的恒心，和保持活到老学到老的心态。才能跟得上一日千里发展的数控行业并使我们在数控行业中立于不败之地。在这次的设计过程中我也总结出了一

31、些心得，就是在设计和加工过程中，为了确保精度一定要有细心加耐心。要有不厌其烦的重复检查程序的心态。 最后我坚信，只要继续保持谦虚积极向上的学习心态与不断的努力、付出、并在正确方法指导下，我会很快成长并成为模具数控行业中有用人才！我会不断探索、前进，做一个优秀的专业人才，为我们学校争光，为社会建设做出应有的贡献！参考文献【1】数控加工工艺 赵长旭 西安：西安电子科技大学出版社2006.1【2】模具设计实例精讲 何满才 北京：人民邮电出版社2008.8【3】Pro/ENGINEER Wildfire 3.0实用教程 巫修海 胡如夫 郭建尊 北京：人民邮电出版社2007.11【4】数控编程 邹新宇 北京：清华大学出版社2006.6【5】数控机床及其应用 李善术 北京：机械工业出版社2001.5致谢最后，感谢所有老师特别是戴晓东老师和本班的同学们，三年来在他们的教导、帮助下，我在求学的道路上又迈上了一个新台阶，这将使我受益终生。 叶忠祥2010年11月