玩具产品说明书

目 录一 概述 (2) 二 产品介绍 (3) 三 对PRO/E,mastercam的介绍 (4) 四 编程操作(11) 五 产品绘制 (16) 六 编辑刀具路径(36) 七 后处理与修改程序 .(57) 八 模拟加工(68) 九 加工前准备 (68) 十 加工与加工后质量 (68) 十一 小结 (69) 十一.产品设计心得和体会(69) 十二后记 (70) 零件工艺流程：修改NC程序 毛坯准备与机床准备 粗加工 精加工精修、铅磨和抛光 成品样板测量CAM图纸设计 CAM建模NC代码生成一、概 述根据现今社会科技的日益增长对现代模具工业提出了更新更高的要求。塑料成型工艺与模具设计既是一门实践性很强的学科，有是一门技术正在飞速发展中的学科，所以本次说明书注重理论联系实际。本次说明书介绍塑料成型工艺分析，和介绍模具结构。由于本次设计是针对电玩具娃娃产品设计，所以在工艺分析方面只是对塑料的结构要素、塑料的尺寸公差与精度、表面粗糙度、塑件的体积和质量进行简单介绍。在模具结构中首先介绍了模具的基本结构；然后介绍了这次设计的模具结构；再次对设计的整体组成部分进行了分布说明，最后对加工模具的工作过程与特点进行简要描述。此次设计选用PRO/E造型，MASTERCAM建模、生成刀具路径和加工程序。PRO/ENGINEER 2001 是参数科技股份（Parametric Technology Corporation）于2001年所推出的最新版本的3D实体设计软件。PRO/ENGINEER 在业界已广为应用，而PRO/ENGINEER 2001 更完整地综合了各种模块，可以提供产品开发由工业设计到NC加工的同步工程，有效地提高业界的竞争能力。PRO/ENGINEER 2001 在操作界面上以更友好、更符合设计逻辑的工作流程，让用户减少搜索命令窗口的时间，提高设计效率。除此之外，还增加Style Features新模块，经由交互式的曲面设计模块来产生动态拉伸的曲线，从而进一步可产生复杂的自由造型曲面。另外，在模具方面增加了模具专家系统（EMX），可快速产生完整模座所需的零件。本说明书在PRO/ENGINEER 2001 这个方面只在这里做简要介绍，在正文中只有实体造型，没有具体的文字说明。Mastercam是当今广泛使用的计算机辅助设计和计算机辅助制造软件，集工件的二维几何图形设计、三维曲面设计、刀具路径模拟、加工效果模拟等功能于一身，并提供友好的人机交互，显示出了它的巨大潜力，使其逐渐成为机械制造业的主导力量。Mastercam 是美国CNC software,Inc 公司开发的CAD/CAM一体化软件。它集二维绘图、三维实体、曲面设计、体素拼合、数控编程、刀具路径模拟以与真实感模拟等功能与一身，对系统运行环境要求较低，使用户无论是在造型设计还是在CNC铣床C车床或CNC线切割等加工操作中，都能获得最正确效果。Mastercam基于PC平台、支持中文环境、价位适中，对于广大的中小企业来说是最理想的选择。Mastercam 9.0是Mastercam的最新版本，在Mastercam 8.0的基础上又增加了新的功能和模块。1.设计方面单体模式可以选取“曲面边界”，可以动态选取串联起始点，增加了工作坐标系统WCS。在实体管理器中，可以直接切换“切除实体”和“增加凸缘”两种操作，可以将曲面转成开放的薄片实体（Sheet Solid）或封闭的实体（Sheet body）.可增加薄片实体的厚度.移除实体中的指定面.由布尔运算或修剪操作分割实体并保留所有结果。2. 加工方面除了更改刀具路径和刀角半径需要重新计算刀具路径外，其他参数的更改不需要重新计算刀具路径，改进了刀具补偿控制，安全高度可选择是否“只在最前面和最后的操作才使用”。打开文件时，可选择是否载入NIC资料，可以大大缩短读取大文件的时间，并有能自动检测实体中的孔、建立钻孔操作、指定单一实体面做干涉面等功能。以下是Mastercam 的设计实例。二、产品介绍：1产品外观：该产品是机器猫玩具，外形小巧玲珑，表面光滑，极具美感，极有曲线美，整个结构美观，曲面圆滑连接，图形以圆弧为主。材料ABS，呈青色，实际加工中宜用电火花加工。注：为了获得整体效果，对整个产品外建模加工，加时所有凹陷的尖角都有被圆球刀的圆角代替。2材料选择与分析：该产品的需要一种较软，韧性较好的材料。ABS材料正好符合了它的要求。ABS称全苯工烯一丙烯晴共聚体，是热塑性塑料，一种材料不但要求某一种技术性能好，而且要求它同时具备多种优良的技术性能，例如质量轻，强度高，还能耐高温、耐腐蚀等。ABS（苯乙烯-丁二烯-丙烯腈三元聚物）就具有以上的功能。ABS有以下的性能：ABS是三元共聚物，因此兼有三种组元的共同性能，使其具有“坚韧，质硬，刚性”的材料。ABS树脂具有较高冲击韧性和力学强度，尺寸稳定，耐化学性与电性能好，易于成型和机械加工等特点此外，表面还可镀铬，成为塑料涂金属的一种常用材料。另外，ABS与#372有机玻璃熔接性良好，可作双色型塑件。成形特性：（1） 流动性中等。（2） 塑件性能稳定。（3） 浇口处表面外观不好，熔接痕显著。（4） 升温时的塑件精度高，因此采用高注射压力、高温模具。3产品用途：该产品是玩具娃娃玩具，决定其主要外形。三.对PRO/E,mastercam的介绍第1.1节 测绘基本知识测绘：根据实际零件，通过分析选定表达方案，画出它的图形，测量并标注尺寸，制定必要的技术要求，从而完成零件图绘制的过程。零件测绘是第一步，一般先画零件草图，再根据整理后的零件草图画成零件图。零件测绘要求：（一）容俱全零件草图是画零件工作图的重要依据，有时也直接用以制配零件，因此必须具有零件工作图的全部容，包括一组图形。齐全的尺寸，技术要求等等（二）测绘工具具备作为较复杂的产品，测量比较困难，可以借助仪器，而不是随随便便的手工图画，例外纸也是较好的工具，用来估算半径数值，再者，用摄相机等等（三）常用的测量方法1 测量直线尺寸一般可用直尺（钢板尺）或游标卡尺直接得到尺寸的数值；必要时可借助直角尺或三角板配合进行测量。2 测量回转面外直径尺寸通常用外卡钳或游标卡尺直接测量，测量时应使两测量点的连线与回转面的轴线垂直相交，以保证测量精确度。3测量壁厚一般可用直尺测量，若孔口较小时，可用带测量深度的游标卡尺测量，当用直尺或游标卡尺都无法测量壁厚时，则可用外卡钳或外卡钳与直尺合起来测量。4测量角度可用游标量角器测量5测量圆角可用圆角规测量。每套圆角规有两组多片，其中一组用于测量外圆角，另一组用于测量圆角，每片都刻有圆角半径的数值。测量时，只要从中找到与被测部位完全吻合的一片，读出该片上的R数值即为所测圆角半径。6 测量曲线或曲面要求测得很准确时，须用专门量仪测量。要求测量精度不高时，可采用下述方法测量：（1）拓印法 对于平面与曲面相交的曲线轮廓，可用纸拓印其轮廓，得到真实的曲线形状后用铅笔加深，然后判定出该曲线的圆弧连接情况，定出切点，找到各段圆弧中心（中垂线法：任取相邻两弦，分别作其垂直平分线，得交点，即为一圆弧的中心），测其半径。（2）铅丝法对于回转面零件的母线曲率半径的测量，可用铅丝贴合其曲面弯成母线实形，描绘在纸上，得到母线真实曲线形状后，判定其曲线的圆弧连接情况，定出切点，再用中垂线法求出各段圆弧的中心测其半径（3）坐标法一般的曲线和曲面都可用直尺或三角板配合定出面上各点的坐标，在纸上画出曲线，求出曲率半径第1.2节 pro/e造型基础知识本文主要为复杂的曲面造型，故重点放在曲面造型这一模块（一）创建拉伸曲面特征，创建旋转曲面特征，创建扫描旋转曲面特征，创建混合曲面特征以与其他曲面特征创建工具 对于“拉伸”、“旋转”、“扫描”、“混合”四种曲面生成方式与实体特征造型的操作过程基本相同，都是由平面曲线按不同方式形成的。不过有两点不同：一是平面图形可分为开放式与封闭式两种、二是起始位置，终止位置面是否封闭，即open ends 、capped ends其他曲面特征创建工具包括复制曲面，偏移曲面、倒圆角曲面等等偏移曲面：从实体表面或已经存在的曲面进行偏移，生成偏移曲操作步骤：（1） 用鼠标选择实体表面的面或者已经存在的曲面（2） 选择“编辑”菜单中的“偏移”工具栏，各项功能如下：“参照”、“控制”、“选项”其中，“控制”中有垂直偏移，自动调整，控制调整复制曲面：从实体表面复制曲面，或者从已经存在的曲面复制曲面操作步骤：选择“编辑”菜单中“复制”命令，同时在屏幕下方会出现操控板“参照”、“选项”，其中“选项”可实现以下目的：按照原样复制所有曲面，排除曲面并且可以填充孔，复制部边界（二）曲面的裁剪基本形式的曲面裁剪在菜单“拉伸”，“旋转”命令操控板中选取曲面类型图标以与切削特征图标，或者选择菜单“扫描”、“混合”、“扫描混合”、“螺旋扫描”命令下的“曲面修剪”选项。可产生一个“实体”曲面，用这个“实体”曲面将选定曲面上的某一部分剪除掉。通过选择“编辑”中“修剪”命令，可以用另一个面组，基准平面或沿一个选定的曲线链来裁剪面组。用“顶点倒圆角”选项裁剪面组，即通过菜单“插入”，“高级”，“顶点倒圆角”命令来裁剪一个面组用“侧面影像”选项裁剪面组，即通过菜单“插入”、“高级”、“侧面影像修剪”命令，可以修剪其轮廓线在特定视图方向上可见的面组（三）曲面的操作（合并、延拓、转换）1 曲面的合并：其操作步骤是：选取要合并的两个面组（曲面），选择“编辑”中“合并”命令，系统弹出“曲面合并”操控板，选择适宜的按纽，定义合并类型，单击图标，预览合并后的面组，单击完成图标。2 曲面的延拓：就是将曲面延伸某一距离或延伸到某一平面，延伸部分曲面与原始曲面类型可以相同，也可以不同，操作步骤是：菜单“编辑”中“延伸”命令，选择延伸类型，再选择延拓中止面。3曲面的转换：在菜单“编辑”下，有几个转换类的命令选项，可以转换面组和基准曲线。转换分为移动（包括平移和旋转）、镜像和翻转法向（四）将曲面面组转化为实体或实体表面使用“实体化”选项创建实体使用“曲面片”创建实体使用面组“替换”创建实体使用“加厚”创建实体模具数控加工Master CAM 软件介绍Master CAM 软件是美国CNC Software 公司开发的基于PC windows 的CAD/CAM系统。其系统具有强大完整的曲线、曲面、实体造型功能，可以与典型的CAD系统进行数据交换，尤其是其具有完整的车，铣，线切割等加工系统，能大大提高设计制造效率和质量，充分发挥数控机床的优势，提高整体生产水平，实现设计/制造一体化。MASTER CAM 系统是一套兼有CAD与CAM功能的套装软件以下图为Master CAM系统的流程图BASICFORTANCANVILCADKEYCADKEYANVIL500SRRIM100AUTOCADAUTOCADVERSACADMICADCAD KEYIGESCADLNFLASCIIDXF Master CAM CAD (设计)功能 Master CAM CAM（制造）功能自动生成NC程式设定模组参数选择刀具路径RS232DNC连线CNC车床 CNC铣床 CNC冲床 CNC线切割 火焰切割 雷射加工中心Master CAM9.0软件运行界面如下：Master CAM9.0 Design模块工具栏如以下图所示：Master CAM 9.0系统主要菜单介绍：主菜单主菜单中包含的命令如以下图所示。主菜单中包含的命令可以逐级展开，有些甚至可以展开4、5级之多，所以看起来只有10个命令，其实它包含了Master CAM9.0的全部命令，下面将分别介绍。主菜单1 分析2构图3 文件4编辑5转换6删除7屏幕设置8实体创建9刀具路径10NC管理分析菜单单击主菜单中的“Analyze”命令，即可打开分析菜单。利用该菜单中的命令，可以查看各图素的参数，某些命令还可以用来对图素进行编辑。各命令含义如下：图 分析菜单 图 构图菜单构图菜单单击主菜单中的“Create”命令即可打开构图菜单，如上图文件菜单单击主菜单中的“File”命令，即可打开文件菜单。该菜单包括新建文件，编辑文件、合并文件、保存文件、插入已有文件以与文件的导入导出等命令，如以下图：图 文件菜单 图 删除菜单刀具路径菜单单击主菜单中的“Toolpaths”命令，即可打开刀具路径菜单。该菜单用于二维和三维加工刀具路径。二维操作包括外形铣削、挖槽、钻孔和面铣削等加工，三维曲面操作分粗加工和精加工两大类，此外，还有一些特殊情况下的加工方式，如点铣削、投影铣削等，对生成的刀具路径进行编辑修改等。菜单如以下图；四.编程操作（1） 打开图形文件Pumpcore.mc9，打开的图形如下图，给制型芯底面的对角线，对所有图素进行平移，从对角线中点移动到原点，即将坐标原点设置在型芯分型面的中心。（2） 首先选择要用的刀具的种类.（3） 接着选择要用的刀具（4） 选择所加工的工件（5） 选择曲面口袋式粗加工模组，选取加工曲面。、 在主功能表中依次点击“T刀具路径”“U曲面加工”“R粗加工”-“K挖槽粗加工”选项。、 系统提示选取加工曲面，在曲面菜单上点击“A所有的”，接着点击“U曲面”，选择所有的曲面作为加工对象，返回到曲面菜单，点击“D执行”完成曲面选择。系统自动弹出曲面粗加工挖槽加工对话框。选取加工刀具，设置刀具参数。、 系统打开曲面粗加工挖槽加工对话框“刀具参数”选项卡。在刀具表框中点击左右键，将所需要的刀具从刀具库中调入，包括有1号刀具12R4的铣刀，2号刀具12的铣刀，3号刀具6的铣刀。4号刀用4的铣刀.5号刀用0.8的铣刀、 在刀具列表中选取1号刀具（直径为16R4的端铣刀）。设定切削加工的主轴转速为“2800”、进给率为“1200”、Z轴进给率为“400”，其余参数按照默认值， （6） 单击曲面加工参数标签，设置曲面加工参数：（7） 选择走刀方式.（8） 接着选择走刀路径模拟.（9） 进行模拟仿真（10） 最后进行编程NC.五,产品绘制1. 选材：加工材料为紫铜由于本人水平有限，说明书中难免有不当和错误之处，恳请各位老师批评指正。PRO/E造型结果图如（1）：图（1）操作步骤如下：1.打开Pro/ENGINEER。2.新建part文档。3.建立绘图基准面。图（2）4.Dtm2-画出底圆-生成实体。如图（3） 图（3）5.用曲面绘制玩具娃娃的外型。建立脸部的轮廓线。如图（4）图（4）接着画出圆脸。如图（5）图（5）如果生成的曲面边界接合会影响成型，则用Merge修剪。如图（6）图（6）以上生成的只是空间面，不是实体，不能用与实际加工，所以要生成实体。6.建立身体轮廓线。如图（7）生成实体图（7）接着封闭曲线。如图（8）生成实体图（8）接着，生成实体。7.接着画出娃娃的一条腿。如图（9）图（9）8.用Copy-Mirror景象另一条腿。如图（10）封闭2腿曲线生成实体图（10）9.画出娃娃的左手.如图（11）画出左手的轮廓线生成实体图（11）接着执行修剪画出娃娃的左手图如图（12）图（12）10.接着画出娃娃的右手如图（13）画出玩具右手的轮廓线图（13）封闭曲面画出完整的曲线如图（14）为画手作出手的基准面DTM5生出实体胳膊图（14）17.建立娃娃右耳朵如图（15）再生成实体. 图（15）11. Copy-Mirror生成娃娃右耳朵。如图（16）图（16）12.生长形成娃娃的两个眼睛。如图（17）画出眼睛轮廓生成实体生成圆形小嘴图（17）14.生成娃娃的小嘴。如图（18）画出小嘴轮廓生成实体 长出圆形小嘴图（18）15.用Sweep扫描依次长出娃娃右脸的三条胡须。如图（19）生长出第一条胡须生长出第二条胡须图（19）16.生成娃娃左脸的三条胡须。画完整娃娃的模型. 如图（20）图（20）17.把模式改成IGES,再用PRO/E打开把脸变成圆的.如图（21）a)MASTERCAM造型转化b)PRO/E造型的转化并把脸换成圆的,处理鼻子与脸的接触.c)mastercam生成的实体.图（21）造型成功后用IGES格式保存文件。用MASTERCAM 打开。进行刀具路径编辑和生成加工程序。零件建模分析：该零件主要处形凸出，因此大部分的曲面都采用昆氏曲面且曲面需要圆角，与曲面熔接等圆滑连接。产品有一些呈现左右对称，可以作对称镜射，建模后需要曲面修整。线架的绘制六.编辑刀具路径1） NCI工艺分析用于放电加工的铜公，一端是用于成的外形，另一端是装夹部分。根据机械加工由粗加工到精加工的原则，铜公的最大投影外形是首先加工出的部分，接下来用2D外形铣削精加工，可用平行铣削加工出玩具娃娃的上表面，再用平行铣削精加工出上表面的所有曲面。选择加工工件2)曲面平行铣削粗加工，先进行粗加工：加工参数如以下图：a) 第一次初加工粗加工选择刀具种类 如图（22） 图（22）设置适当刀具 如图（23）图（23）曲面挖槽粗加工刀具参数选项卡 如图（24）图（24）曲面粗加工参数选项卡 如图（25）图（25）选择加工途径如图（26）图（26）它的刀具参数如下：进给率：XY轴进给速度Z轴进给率：Z轴向工件进给的速度提刀速率：Z轴向上升起的速度刀具直径：用来外形加工的刀具直径是8刀具半径： (因为用平底刀加工，所示不用刀具半径)主轴转速：就是机床主轴转速的速度冷却液关安全高度：工件表面到刀具尖点的高度参考高度：加工完后提高的高度G00下刀位置：刀具第一次下刀的位置工件表面：工件的表面在原点的水平面上以上全都是用绝对座标精修次数：刀具环绕外形精修的次数精修量：刀具切削工件外形量是多少粗铣外形次数：刀具环绕外形切削的次数粗铣外形进刀间距：两刀之间的距离精修外形的次数：刀具环绕外形切削的次数精修外形进刀间距：两刀之间的距离刀路情况见以下图 如图（27）图（27）进行模拟加工，结果如图：如图（28）图（28）b) 曲面平行铣削第2次粗加工加工选择刀具种类 如图（29）图（29）选择适当刀具 如图（30）图（30）选择刀具参数 如图（31）图（31）选择曲面粗加工曲面参数 如图（32）图（32）选择曲面等高外行加工参数 如图（33）图（33）选择曲面插削粗加工参数如图（34）图（34）它的刀具参数意义如上刀路情况见以下图：如图（35）图（35）进行模拟加工，结果如图：如图（36）图（36）2)曲面平行铣削半精加工.c) 第一次半精加工选择刀具种类 如图（37） 图（37）选择适当刀具：如图（38）图（38）选择半精加工刀具参数如图（39）图（39）选择曲面半精加工曲面参数 如图（40）图（40）选择加工路径 如图（41）图（41）它的刀具参数意义如上刀路情况见以下图：如图（42）图（42）进行模拟加工，结果如图: 如图（43）如图如图图（43）b)第二次半精加工选择刀具种类 如图（44）图（44）选择适当刀具 如图（45）图（45）选择刀具参数 如图（46）图（46）选择加工曲面参数 如图（47）图（47）曲面半精加工参数选择如图（48）图（48）选择刀具路径 如图（49）图（49）刀路情况见以下图：如图（50）图（50）模拟结果如图: 如图（51）图（51）3)曲面精加工选择刀具种类 如图（52）图（52）选择适当刀具 如图（53）图（53）选择刀具参数 如图（54）图（54）选择精加工曲面参数 如图（55）图（55）选择精加工切削深度 如图（56）图（56）选择消除残余精加工材料参数 如图（57）如图（57）刀路情况见以下图：如图（58）图（58）进行模拟加工,结果如图: 如图（59）图（59）4）外形铣削加工刀具参数如下表：它的参数含义：不提刀刀具切削时不提刀最后切深度：刀具切削工件的深度最大粗切量：刀具最大切削量是3，其它的参数都如上七.后处理与修改程序1) 后处理：是将刀具路径资料转化为NC程序，得到机床能够进行加工的程序。 T刀具路径O操作管理后处理 修改程序%O0000(PROGRAM NAME - 贺伟11222)(DATE=DD-MM-YY - 10-06-06 TIME=HH:MM - 16:51)N100G20N102G0G17G40G49G80G90(TOOL - 1 DIA. OFF. - 1 LEN. - 1 DIA. - 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