【正文】 金屬缸體的三維造型及模具設(shè)計(jì)摘 要：為了解決壓鑄模具，在設(shè)計(jì)和制造中存在的一些不足，如模具的熱平衡分析、冷卻系統(tǒng)設(shè)置、零件的快捷安裝和更換及模具的質(zhì)量和精度等。本文主要闡述了基于Pro/ENGINEER Wildfire 軟件的煙灰缸實(shí)體三維建模、模具設(shè)計(jì)和模擬開模過程、模架設(shè)計(jì)及煙灰缸上下模的數(shù)控加工過程，為解決上述問題提供了一定依據(jù)。關(guān)鍵詞：Pro/E 壓鑄模 三維建模 模具設(shè)計(jì) 數(shù)控加工畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 第一章 序言 4 4 5 5 7 7 7 8 8第二章 煙灰缸三維建模 8 8 10 10 12～P3的圓角 14 15 17 18第三章 煙灰缸模具設(shè)計(jì) 19 19 19 19 20 20 型腔 21 21 22 22 22 23 24 24 24 25 25 26 26 27 27 27 2導(dǎo)套設(shè)計(jì) 28 28 29 29 29 30 30 31 31 31 32 3墊塊及動(dòng)模底板設(shè)計(jì) 34 34 34 35 35 36 36 36 37 38 38 39 40 41 41 43 43 44 44第四章 煙灰缸上下模數(shù)控加工 45 45 45 46 48 50 50 52 53 54 54 55 57 58 60 61 63第五章 總結(jié) 64第一章 序言模具是現(xiàn)代工業(yè)，特別是汽車、摩托車、航空、儀表、儀器、攻關(guān)機(jī)械、電子通訊、兵器、家用電器、五金工業(yè)、日用品等工業(yè)必不可少的工藝裝備。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，利用模具制造的零件數(shù)量，在飛機(jī)、汽車、摩托車、拖來機(jī)、電機(jī)、電器、儀表儀器等機(jī)電產(chǎn)品中占80%以上；在電腦、電視機(jī)、攝像機(jī)、照相機(jī)、錄像機(jī)等電子產(chǎn)品中占85%以上；在電冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)、電風(fēng)扇、自行車、手表等輕工業(yè)產(chǎn)品中占90%以上；兵器產(chǎn)品中占95%以上。目前我國(guó)的模具生產(chǎn)廠約有3萬(wàn)多家，從業(yè)人數(shù)80萬(wàn)人。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%、塑料模具約占33%、壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。隨著我國(guó)壓鑄制造工業(yè)的不斷發(fā)展壯大，壓鑄模具的設(shè)計(jì)與制造也愈來愈受到人們的關(guān)注。在經(jīng)濟(jì)全球化的浪潮中，產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中的國(guó)際分工正在形成，基于成本的壓力，大量外商在我國(guó)采購(gòu)壓鑄件，甚至還在我國(guó)建立壓鑄生產(chǎn)基地，從而使我國(guó)的壓鑄模具制造水平和能力有了很大提高，模具質(zhì)量與先進(jìn)工業(yè)國(guó)的差距逐步縮小，價(jià)格低廉驅(qū)使國(guó)外采購(gòu)量劇增。而海內(nèi)外模具市場(chǎng)的需求對(duì)我國(guó)模具產(chǎn)業(yè)的興旺也起到一定的推動(dòng)作用。同時(shí)，隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展以及國(guó)產(chǎn)化過程的加快，如汽車缸體、儀表盤、啟動(dòng)檔變速箱殼體等大型、精密、復(fù)雜的壓鑄件的需求會(huì)越來也大，從而使大型、精密、復(fù)雜的壓鑄模具的需求會(huì)越來也大。雖然，我國(guó)壓鑄模具的設(shè)計(jì)與制造水平在一定程度上有了很大提高，但是壓鑄模的制造總體來說與國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家相比差距仍然很大，主要表現(xiàn)在： 結(jié)構(gòu)復(fù)雜些的模具以造復(fù)制模為主，缺乏創(chuàng)新能力；在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)模具的熱平衡分析、冷卻系統(tǒng)設(shè)置及零件的快捷安裝和更換等方面考慮欠周全；制造的模具質(zhì)量和精度較差；模具在使用時(shí)穩(wěn)定性不高、故障率大。這些在設(shè)計(jì)和制造上存在的缺陷可能會(huì)導(dǎo)致所生產(chǎn)的模具不滿足使用的要求，造成一定的浪費(fèi)。因而亟需發(fā)展有效、準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)與制造壓鑄模具的方法。模具是制造業(yè)的重要基礎(chǔ)工藝裝備。模具品種繁多，共有大類，其中沖壓模具、塑料模具、鑄造模具、鍛壓模具、橡膠模具、粉末冶金模具、拉絲模具、無(wú)機(jī)材料成形模具等是最主要的八大類，用于制造業(yè)中的幾乎所有產(chǎn)品的生產(chǎn)?，F(xiàn)代模具制造業(yè)已成為技術(shù)密集型和資金密集型的產(chǎn)業(yè)，它與高新技術(shù)已形成相互依托的關(guān)系。一方面，模具是直接為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化服務(wù)的不可缺少的裝備；另一方面，模具生產(chǎn)本身又大量采用高新技術(shù)及裝備，因此，模具制造已成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。模具成形零件時(shí)實(shí)現(xiàn)快速、優(yōu)質(zhì)、低耗是國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求。在我國(guó)，模具生產(chǎn)長(zhǎng)期以來一直被當(dāng)作產(chǎn)品生產(chǎn)的工藝后方，生產(chǎn)的模具也主要是自產(chǎn)自配。改革開放后，我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展十分迅速。國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)模具的需求越來越大，原有的國(guó)有模具企業(yè)有了很大發(fā)展，而三資和鄉(xiāng)鎮(zhèn)、個(gè)體模具企業(yè)的發(fā)展更為迅速。例如廣東省和浙江省，原來模具生產(chǎn)規(guī)模不大，在國(guó)內(nèi)未占重要地位，但目前主要依靠三資企業(yè)的廣東省全省有多家模具生產(chǎn)企業(yè)和主要依靠鄉(xiāng)鎮(zhèn)、個(gè)體企業(yè)的浙江省全省有多家模具生產(chǎn)企業(yè)。據(jù)國(guó)內(nèi)不完全統(tǒng)計(jì)2003—2006年間模具生產(chǎn)及進(jìn)出口的情況見表（一）、表（二）： 表（一）2003－2006年中國(guó)模具生產(chǎn)情況 億元人民幣年份2003200420052006產(chǎn)值450530610*720*注：有*數(shù)值是銷售額表（二）2003－2006年中國(guó)模具進(jìn)出口情況億美元年份2003200420052006進(jìn)口出口從表（一）、表（二）可見，雖然中國(guó)模具工業(yè)發(fā)展迅速，但仍不能滿足我國(guó)制造業(yè)發(fā)展的需求，特別是中高檔模具，在精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命類型的模具仍舊供不應(yīng)求。由于在精度、壽命、制造周期及能力等方面中國(guó)與國(guó)際水平相比尚有較大差距，所以每年尚需大量進(jìn)口。由于中國(guó)模具價(jià)格比較低廉，水平也在不斷提高，因此出口發(fā)展很快。近年來每年出口增長(zhǎng)幅度比行業(yè)增長(zhǎng)幅度大得多。在模具產(chǎn)值產(chǎn)量和進(jìn)出口迅速發(fā)展的同時(shí)，近年來中國(guó)在模具行業(yè)技術(shù)進(jìn)步和模具水平的提高方面也取得了可一定的成績(jī)?，F(xiàn)在，我國(guó)已能生產(chǎn)精度達(dá)到2181。m的多工位級(jí)進(jìn)模，壽命可達(dá)3億沖次以上。個(gè)別企業(yè)生產(chǎn)的多工位級(jí)進(jìn)模已可在2000次/min的高速?zèng)_床上使用，精度可達(dá)1181。m。在大型塑料模具方面，我國(guó)已能生產(chǎn)43英寸(109cm)大屏幕彩電和65英寸(165cm)背投式電視的塑殼模具、10kg大容量洗衣機(jī)全套塑料件模具以及汽車保險(xiǎn)杠、整體儀100t。我國(guó)模具企業(yè)CAD、CAM、CAE、CAPP、PDM、PLM、ERP等數(shù)字化信息化技術(shù)的使用面正在不斷擴(kuò)大，水平也在不斷提高。 自從我國(guó)加入WTO后, 國(guó)內(nèi)模具市場(chǎng)不斷擴(kuò)大，國(guó)際上將模具制造逐漸向我國(guó)轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)和跨國(guó)集團(tuán)到我國(guó)進(jìn)行模具國(guó)際采購(gòu)的趨向十分明顯。因此，展望未來，國(guó)際、國(guó)內(nèi)模具市場(chǎng)總體發(fā)展前景美好。我國(guó)模具工業(yè)將會(huì)有一個(gè)繼續(xù)高速發(fā)展的機(jī)遇期。 目前，我國(guó)生產(chǎn)上所需的壓鑄模具基本上可以做到自給，但一些新產(chǎn)品和零件的壓鑄模，尤其是大型、薄壁、精密模具和技術(shù)含量高、難度大的模具一般還要需引進(jìn)。隨著技術(shù)引進(jìn)的同時(shí)還要購(gòu)買大型的壓鑄機(jī)，從而使壓鑄市場(chǎng)異?；钴S，壓鑄產(chǎn)業(yè)的高速增長(zhǎng)帶來了壓鑄模具制造工業(yè)的一片興旺，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（一）汽車行業(yè)壓鑄模具的生產(chǎn)目前，國(guó)內(nèi)完全有能力自行設(shè)計(jì)和制造汽車行業(yè)使用的中、大型壓鑄模具，如離合器、變速箱、轉(zhuǎn)向器、齒輪箱等。這一類模具一般由汽車企業(yè)模具分廠或有實(shí)力的專業(yè)模具廠制造。隨著技術(shù)合作或技術(shù)轉(zhuǎn)讓的出現(xiàn)，一般從國(guó)外引進(jìn)同一產(chǎn)品的首個(gè)模具，其后補(bǔ)充的模具則在吸收、消化進(jìn)口模具的基礎(chǔ)上研制。如，上海乾通汽車附件有限公司從美國(guó)引進(jìn)在3000KN壓鑄機(jī)上使用的大型模具，該廠也自行生產(chǎn)部分自用大型壓鑄模，尤其是鎂合金模具。除此之外，該廠還委托國(guó)內(nèi)廠家制造適合在18000—25000KN壓鑄機(jī)上使用的F15汽車離合器及油底盤模具。同時(shí)，東風(fēng)汽車公司使用的富康轎車的離合器和變速箱的大型模具也是國(guó)內(nèi)廠家制造的。迄今為止，我國(guó)自行設(shè)計(jì)、制造的最大的汽車零件壓鑄模是一汽鑄造有限公司鑄造模具廠生產(chǎn)的“中間殼體——變速箱”模具。，主見重量29KG，32000KN壓鑄機(jī)成型，制造難度極大。廣州市型腔模具制造有限公司前后為夏利、富康、北吉、長(zhǎng)安、大眾、通用、標(biāo)致、本田、慶鈴等汽車廠制造大型汽車壓鑄模。成都興光壓鑄工業(yè)有限公司為一汽、二汽、長(zhǎng)安廠家提供的模具，黑龍江省模具技術(shù)開發(fā)中心生產(chǎn)的變速箱模具，北侖模具壓鑄有限公司的“雙缸柴油機(jī)箱體”模具都具一定的特色。這些廠家的產(chǎn)品反映出，目前我國(guó)在汽車大、中型壓鑄模開發(fā)與制造上有一定的水平和數(shù)量。（二）摩托車行業(yè)壓鑄模具的生產(chǎn)摩托車行業(yè)使用的壓鑄模已能大量生產(chǎn)，完全可以滿足國(guó)內(nèi)的需求。自從我國(guó)成為摩托車生產(chǎn)大國(guó)以來，每年所需的壓鑄模越來越多，絕大部分都是國(guó)產(chǎn)模具。不少企業(yè)提供的模具在性能與壽命上都比較接近日本同類產(chǎn)品，該類模具制造成熟、周期短、價(jià)格低，如摩托車的左、右曲軸箱。在北侖地區(qū)大約2—3個(gè)月就可制造出這類模具。摩托車模具主要來源于行業(yè)的模具廠及專業(yè)的模具廠，特別是浙江寧波一帶的模具廠。如北侖地區(qū)眾多的模具廠、北京模具廠、成都興光壓鑄工業(yè)有限公司、共立精機(jī)（大連）有限公司及廣州市型腔模具有限公司每年都提供大量這類模具。此外，寧波經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)吉業(yè)汽配模具有限公司和湛江得力化油器廠生產(chǎn)的化油器模具水平較高。（三）電機(jī)、電器行業(yè)壓鑄模具的生產(chǎn)電機(jī)行業(yè)、電風(fēng)扇、洗衣機(jī)、電視機(jī)、熨斗、電熱鍋等行業(yè)所使用的壓鑄模具已基本自給，其制造水平能滿足產(chǎn)品需要。（四）特大型模具壓鑄模具的生產(chǎn)特大型模具如自動(dòng)扶梯梯級(jí)模具，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)可以自行設(shè)計(jì)、制造這類模具。當(dāng)前，我國(guó)電梯行業(yè)中使用的進(jìn)口模具與國(guó)產(chǎn)模具參半。該類模具往往重達(dá)20T、制造精度高，使用壓鑄機(jī)鎖模力大于2500KN，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工難度大，制造風(fēng)險(xiǎn)大。無(wú)錫市曙光模具有限公司最早生產(chǎn)梯級(jí)模具，已提供多副交付使用。廣州市型腔模具制造有限公司自1999年開始生產(chǎn)電梯模具以來，每年都為該行業(yè)提供幾套，模具采用高溫控技術(shù)控制模具工作溫度，液壓抽芯，有時(shí)一套?？蛞惭b3種規(guī)格產(chǎn)品型腔（1000MM、800MM、600MM），甚至9種產(chǎn)品規(guī)格，模具加工精度高，互換性好，為用戶節(jié)省制模費(fèi)用。上述兩廠生產(chǎn)的梯級(jí)模具，曾在中國(guó)國(guó)際（上海）模具技術(shù)和設(shè)備展覽會(huì)模具評(píng)比中獲A類獎(jiǎng)項(xiàng)（接近國(guó)際水平）。（五）其它行業(yè)壓鑄模具的生產(chǎn)熱室壓鑄機(jī)所使用的模具，特別是在制鎖、燃?xì)饩?、水暖設(shè)備、儀表、玩具等行業(yè)大量使用，模具雖不大，但數(shù)目多。此類模具多為企業(yè)自產(chǎn)自用或本地區(qū)協(xié)作制造。西安東方機(jī)械廠制造的高精度小型鋅合金模具，廣東運(yùn)豪機(jī)鑄有限公司生產(chǎn)的仿真汽車壓鑄模，廣東小欖鎮(zhèn)的制鎖模具、燃?xì)饩吣＞呒敖?、廣東一帶的熱室機(jī)使用的模具都頗具特色和規(guī)模?；谀壳皦鸿T模具的市場(chǎng)行情和CAD/CAM在模具設(shè)計(jì)行業(yè)的流行，我的畢業(yè)論文課題選擇了基于大型三維軟件（集造型、加工、制造于一體）的Pro/ENGINEER Wildfire進(jìn)行壓鑄模具的設(shè)計(jì)與加工。Pro/ENGINEER軟件是美國(guó)PTC公司推出的CAD/CAM/CAE軟件產(chǎn)品，Pro/ENGINEER通過一種獨(dú)特的參數(shù)化設(shè)計(jì)及基于特征的實(shí)體造型設(shè)計(jì)制造技術(shù)，為壓鑄模具設(shè)計(jì)和生產(chǎn)提供了前所未有的新局面。本課題設(shè)計(jì)對(duì)象是煙灰缸模具，運(yùn)用Pro/ENGINEER Wildfire較強(qiáng)大的造型和加工功能會(huì)煙灰缸模具進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造。在設(shè)計(jì)過程中，充分考慮模具的熱平衡分析、冷卻系統(tǒng)設(shè)置及零件的快捷安裝和更換等問題。同時(shí)在制造的過程中，根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)條件，設(shè)置合適的切削速度和主軸轉(zhuǎn)速，從而改善了模具的質(zhì)量和精度。壓力鑄造亦稱壓鑄，壓鑄是將液態(tài)或半液態(tài)的金屬，在高壓的作用下，以高速填充模具型腔，在壓力的作用下快速凝固而獲得鑄件的一種方法。壓力鑄造所用的設(shè)備是壓鑄機(jī)，成型所用的模具是壓鑄模具。壓鑄成型過程如圖11所示：圖11（一）定模：固定在壓鑄機(jī)定模安裝板上，有直澆道與噴嘴或壓室聯(lián)接。（二）動(dòng)模：固定在壓鑄機(jī)動(dòng)模安裝板上，并隨動(dòng)模安裝板作開合模移動(dòng)合模時(shí)，閉合構(gòu)成型腔與澆鑄系統(tǒng)，液體金屬在高壓下充滿型腔；開模時(shí)，動(dòng)模與定模分開，借助于設(shè)在動(dòng)模上的推出機(jī)構(gòu)將鑄件推出。(一)型腔：外表面直澆道(澆口套)(二)型芯：內(nèi)表面內(nèi)澆口(三)導(dǎo)準(zhǔn)零件：導(dǎo)柱、導(dǎo)套(四)推出機(jī)構(gòu)：推桿(頂針)、復(fù)位、推桿固定板、推板、推板導(dǎo)柱、推板導(dǎo)套.(五)側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)：凸臺(tái)、孔穴(側(cè)面)、鍥緊塊、限位彈簧、螺桿.(六)排溢系統(tǒng)：溢澆槽、排氣槽.(七)冷卻系統(tǒng)(八)支承零件：定模座板、動(dòng)模座板、墊塊(具有裝配、定位及安裝作用)第二章 煙灰缸三維建模在進(jìn)行煙灰缸模具設(shè)計(jì)與加工前，首先要利用Pro/ENGINEER系統(tǒng)下的【零件】模塊對(duì)煙灰缸進(jìn)行三維造型，效果如圖21所示。圖21煙灰缸三維模型 選擇菜單欄中的【文件】/【新建】命令建立新的文件，系統(tǒng)彈出如圖22所示的新建對(duì)話框，在【類型】欄選擇【零件】模塊，在【子類型】欄選擇【實(shí)體】模塊，在名稱輸入欄輸入文件名“yanhuigang”，并取消【使用缺省模板】復(fù)選框，