cimatron軟件及在模具中的應用及數(shù)控加工設計論文

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p><b>　　前言1</b></p><p><b>　　1. 緒論2</b></p>

2、<p>　　1.1鑄造模具設計與制造現(xiàn)狀與發(fā)展2</p><p>　　1.1.1鑄造模具的應用2</p><p>　　1.1.2鑄造模具的設計與制造技術?2</p><p>　　1.1.3 鑄造模具用材料?3</p><p>　　1.1.4國內外鑄造模具企業(yè)比較?3</p><p>　　1.1.5

3、 中國鑄造模具的發(fā)展前景?4</p><p>　　1.2 CAD/CAM鑄造模具設計與制造中的應用4</p><p>　　1.3Cimatron軟件及在模具中的應用5</p><p>　　1.3.1 Cimatron ??產品設計5</p><p>　　1.3.2 Cimatron模具設計6</p><p>

4、　　1.3.3Cimatron 數(shù)控加工?6</p><p><b>　　1.4本章小結7</b></p><p>　　2.基于 Cimatron的模具設計8</p><p>　　2.1 建立三維實體模型8</p><p>　　2.2. 產品的二維CAD12</p><p>　　2.2.

5、1 建立繪圖文件12</p><p>　　2.2.2 設置圖紙類型12</p><p>　　2.2.3 建立視圖13</p><p>　　2.2.4 保存視圖13</p><p>　　2.2.5 本章小結14</p><p>　　2.3型芯和型腔16</p><p>　　2.3.1快

6、速斷開16</p><p>　　2.3.2創(chuàng)建分模線與分模面17</p><p>　　2.3.3創(chuàng)建新毛坯18</p><p>　　2.3.4 輸出模具部件19</p><p>　　2.3.5 生成型腔和型芯19</p><p>　　2.4 模具冷卻系統(tǒng)設計20</p><p>　　

7、2.5 模具流道設計21</p><p>　　2.6本章小結21</p><p>　　3. 基于Cimatron的模具數(shù)控編程?23</p><p>　　3.1 CAM數(shù)控自動編程工作流程??23</p><p>　　3.2 數(shù)控自動編程23</p><p>　　3.2.1 新建文件23</p>

8、<p>　　3.2.2 調入模型24</p><p>　　3.2.3設置工藝基本環(huán)境24</p><p>　　3.2.4創(chuàng)建加工程序25</p><p>　　3.3數(shù)控加工仿真與校驗30</p><p>　　3.3.1數(shù)控仿真原理與技術30</p><p>　　3.3.2 加工仿真模擬31&l

9、t;/p><p>　　3.4后置處理32</p><p>　　3.4.1后置處理簡介32</p><p>　　3.4.2 Cimatron后置處理程序33</p><p>　　3.5本章小結34</p><p><b>　　4 零件加工35</b></p><p>　

10、　4.1裝加工件35</p><p><b>　　4.2對刀35</b></p><p>　　4.3程序傳輸36</p><p>　　4.4程序校驗37</p><p>　　4.5零件加工37</p><p>　　4.6 本章小結37</p><p>　　5 研

11、究總結與展望37</p><p><b>　　主要參考文獻39</b></p><p><b>　　致謝41</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　近幾年，隨著機械工業(yè)的發(fā)展，鑄造模具技術在國內外得到了快速發(fā)展，鑄造模具產品已在汽車、摩托

12、車制造和家電工業(yè)等領域得到越來越廣泛的應用。同時，人們對鑄造模具設計的快速性與合理性以及產品鑄型質量的要求越來越高。</p><p>　　20世紀90年代，計算機三維造型軟件的發(fā)展，使得各種復雜的三維曲面的加工程序由計算機自動生成，人們得以從繁重模具設計和數(shù)控編程工作中解放出來，把主要精力放到零件在計算機上進行數(shù)字建模。如UG、Cimatron、Pro/E、Mastercam等軟件已在國內有了普遍的應用。<

13、/p><p>　　本文應用Cimatron軟件對鋼管接頭模具進行了設計和制造。以鋼管接頭為實踐目標，基于軟件創(chuàng)建產品三維實體模型，建立工藝模型，生成型芯和型腔，并根據(jù)模座設計模塊的功能，制訂出了相應的制作流程，完成了基于Cimatron軟件鋼管接頭的計算機輔助設計。利用Cimatron強大的自動編程功能編寫程序，對數(shù)控加工程序進行優(yōu)化設計和對加工過程進行了仿真及加工校驗，最后進行了后處理，輸出了NC程序代碼。論述了模

14、具零件在Cimatron軟工藝中銑削加工方式、走刀路線、刀路軌跡的尖角處理和加工參數(shù)的優(yōu)化問題。最后，對模具數(shù)控加工進行仿真模擬，并通過后置處理輸出了NC程序代碼。完成了基于Cimatron軟件鋼管接頭的計算機輔助制造。</p><p>　　關鍵字：Cimatron軟件，鑄造模具，CAD/CAM</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p>

15、<p>　　In recent years, with the development of manufacturing industry, casting mould technology develops fast in the word. Casting products are widely used in the manufacture of automobile and motorcycle as well a

16、s household electric appliance industry. Meanwhile, people have a higher request on the rapidity and the rationality of casting mould design and the quality of mould products.</p><p>　　In the 20th century，Th

17、e development of computer three-dimensional software can make all kinds? of NC process of three-dimensional surface be created automatically. So people can be released from heavy programmer，and concentrate more and more

18、 energy on computer modeling .Some softwares such as UG,PRO/E,CIMATRON，and MASTERCAM? have been applied in our country.</p><p>　　In this paper Pipe joints reducer is used as the object. Based on Cimatron sof

19、tware, he part’3D solid is created, the mathematical model is built, core and cavity. According to the block’s function, the flow of the production is established. And based on Cimatron, the CAD of the reducer’s pattern

20、is accomplished.Then the method of optimizing NC maching process for automobile foure-cylinder-intake-pipe is depicted，and some opmization strategies such as the cutting manner， cutting tool，tool-path a</p><p&

21、gt;　　Key word：Cimatron. casting mould.CAD/CAM.</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　利用模具生產零件的方法已成為工業(yè)上進行成批或大批生產的主要技術手段，它對于保證制品質量縮短試制周期進而爭先占領市場以及產品更新?lián)Q代和新產品開發(fā)都具有決定意義。CAD/CAM/CAE的應用，顯示了用信息技術帶動和提升

22、模具工業(yè)的優(yōu)越性，CAD/CAM/CAE已成為模具企業(yè)普遍應用的技術，已在鑄造模具業(yè)中廣泛使用。Cimatron公司作為世界上著名的CAD/CAM軟件供應商一直致力于為制造行業(yè)提供先進的CAD/CAM系統(tǒng)，而且針對模具制造行業(yè)提供了全面的解決方案。研究Cimatron軟件具有很大的市場前景，對自身的發(fā)展也非常有利。</p><p>　　本次課題的主要內容是運用Cimatron軟件進行產品的CAD三維建模，生成模芯

23、和模腔并進行數(shù)控自動編程,通過聯(lián)機數(shù)控加工中心進行零件加工。重點是數(shù)控自動編程，根據(jù)零件生成型腔和型芯。難點是澆道系統(tǒng)和水道系統(tǒng)的設計。</p><p>　　主要步驟先進行CAD三維模型，生成模芯和模腔，然后運用Cimatron自動編程功能進行數(shù)控編程，最后通過聯(lián)機數(shù)控加工中心進行零件加工并進行分析。</p><p><b>　　1. 緒論</b></p>

24、<p>　　1.1鑄造模具設計與制造現(xiàn)狀與發(fā)展</p><p>　　十五期間中國鑄造巿場呈現(xiàn)良好趨勢，2007年全國鑄件總量達到1800萬噸左右，球墨鑄件在總產量中的比重提高到20%-25%，即320萬-400萬噸；隨著轎車產量的增加，有色鑄造件產量接近200萬噸；今后國際巿場需求也將保持高速增長態(tài)勢，全球對中國鑄件的年需求量約為4000萬噸左右，其中球墨鑄鐵和有色合金鑄件需求量增長迅速，鑄造模具產

25、值將超過百億元人民幣。</p><p>　　1.1.1鑄造模具的應用</p><p>　　利用鑄造模具成型零件的方法，實質上是一種少切削，無切削，多工序重合的生產?方法。采用模具成型的工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的?切削加工工藝，可以提高生產效率，保證零件質量，節(jié)約材料，降低生產成本，從而取得很高的經濟效益，因此模具成型成型方法在現(xiàn)代工業(yè)的主要部門，如機械，電子，輕工交通和國防工業(yè)中得到了極廣泛的應用。例

26、如，70%以上的日用五金及耐用消費品零件?都采用模具成型的方法來生產。由此可見，利用模具生產零件的方法已成為工業(yè)上進行成批或大批生產的主要技術手段?，它對于保證制品質量?縮短試制周期?進而爭先占領市場?以及產品更新?lián)Q代和新產品開發(fā)都具有決定意義。</p><p><b>　　?</b></p><p>　　1.1.2鑄造模具的設計與制造技術?</p>&

27、lt;p>　　20世紀90年代以來，鑄造模具業(yè)在設計和制造方面的主要變化有：?</p><p>　　(1) 模具企業(yè)的生產技術水平提高，高新技術在模具的設計和制造中的應用，已成為快速制造優(yōu)質模具的有力保證。CAD/CAM/CAE的應用，顯示了用信息技術帶動和提升模具工業(yè)的優(yōu)越性，CAD/CAM/CAE已成為模具企業(yè)普遍應用的技術。CAD/CAM/CAE一體化技術已在鑄造模具業(yè)中廣泛使用，目前二維設計使用的軟

28、件主要是AUTOCAD，三維設計使用的軟件比較多，主要有UG、PRO/E、CIMATRON等。?</p><p>　　(2) 銑削加工是型腔模具加工的重要手段。高速加工（High Speed Maching，簡稱HSM）是以高切削速度、高進給速度和高加工質量為主要特徵的加工技術，具有工件溫升低、切削力小、加工平穩(wěn)、加工質量好、加工效率高（為普通銑削加工的5～10倍）及可加工硬材料（可達60HRC）等諸多優(yōu)點，因而

29、在模具加工中日益受到重視。高速加工技術引入模具工業(yè)，提高了模具精度，大大縮短了模具制造時間。研究表明，對于一般復雜程度的模具，HSM加工時間可減少30%以上。?</p><p>　　(3) 電火花加工在鑄造模具制造中是不可缺少的工藝方法。電火花加工對于淬火后的深、小型腔的加工仍是有效的方案。日本沙迪克公司的直線電動機伺服驅動的數(shù)控電火花成型機床具有驅動反應快、傳動及定位精度高、熱變形小等優(yōu)點。瑞士夏米爾公司的電火

30、花成型機具有的P-E3自適應控制系統(tǒng)、PCE能量控制系統(tǒng)及自動編程專家系統(tǒng)，在鑄造模具制造中有其不可替代的作用。?</p><p>　　(4) 精密、復雜、大型模具的發(fā)展，對檢測設備的要求越來越高?，F(xiàn)在精密模具的精度已達2～3微米，鑄造模具的精度要求也達到10～20微米。目前國內廠家使用較多的檢測設備有意大利、美國、德國等具有數(shù)字化掃描功能的三坐標測量機。</p><p>　　(5) 模具

31、毛坯快速制造技術。主要有干砂實型鑄造、負壓實型鑄造、樹脂砂實型鑄造等技術。</p><p>　　(6) 用戶要求模具交付期越來越短、模具價格越來越低。為了保證按期交貨，有效地管理和控制成本已成為模具企業(yè)生存和發(fā)展的主要因素。采用先進的管理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)集成化管理，對于模具企業(yè)，特別是規(guī)模較大的模具企業(yè)，已是一項極待解決的任務。如一汽鑄造模具廠基本上實現(xiàn)了計算機網(wǎng)絡管理，從生產計劃、工藝制定，到質檢、庫存、統(tǒng)計、核

32、算等普遍使用了計算機管理系統(tǒng)，廠內部門通過計算機網(wǎng)絡共享信。</p><p>　　1.1.3 鑄造模具用材料?</p><p>　　鑄鐵模是大批量鑄造生產的首選，并被大量使用。它具有強度高、硬度高、加工性好、成本低、使用壽命長等優(yōu)點。近幾年來，由于鑄造水平的提高，已有越來越多的模樣、模底板、型板框等采用強度和耐磨性更高的球鐵或高強度合金灰鑄鐵制作，而耐熱疲勞性能更好的蠕墨鑄鐵也被用于制作熱

33、芯盒材料。隨著模具加工技術的提高及對鑄模尺寸穩(wěn)定性要求的提高，一些模具鋼、鉻鉬合金鋼，如H13鋼，也開始用于制作熱芯盒和鑄模本體。壓鑄模具其他部分材料有碳鋼、工具鋼，也有一些鑄鐵。</p><p>　　1.1.4國內外鑄造模具企業(yè)比較?</p><p>　　全國鑄造模具生產企業(yè)，大體可以分成以下幾類：第一類為鑄造模具專業(yè)廠（包括合資和獨資企業(yè)），這些企業(yè)設備先進，技術優(yōu)良，是鑄造模具行業(yè)的

34、主力；第二類是鑄造專業(yè)廠的模具車間；第三類是近年來發(fā)展迅速的私營和民營模具廠，這類企業(yè)規(guī)模不大，數(shù)量眾多，各有分工，協(xié)同作戰(zhàn)，分布在江浙、廣東一帶，其中有些廠已經具備了一定的實力；第四類是兼做鑄造模具的其他一些模具廠?？傊?，鑄造模具生產企業(yè)呈多元化，并向高水平發(fā)展，這也是中國經濟發(fā)展帶來的必然趨勢。?</p><p>　　國外發(fā)達國家的模具廠大體分為獨立的模具廠和隸屬于一些大的集團公司的模具廠，一般規(guī)模都不大，但

35、專業(yè)化程度高，技術水平高，生產效率極高。?</p><p>　　國外模具企業(yè)一般不超過100人，多數(shù)在50人以下。在人員結構上，設計、質量控制、營銷人員超過30%，管理人員在5%以下。年人均產值超過100萬元人民幣，最高能達到5000多萬元人民幣。國內模具企業(yè)中一些私營、合資企業(yè)人員結構和國外差不多，但一些國企的人員結構還不盡合理，在年人均產值上差距還很大，多數(shù)在200-300萬元人民幣，少數(shù)能達到1000萬元人

36、民幣。</p><p>　　國外模具企業(yè)對人員素質要求較高，技術人員一專多能，一般能獨立完成從工藝到工裝的設計；操作人員具備多種操作技能；營銷人員對模具的了解和掌握很深。國內模具企業(yè)分工較細，缺乏綜合素質較高的人員。?</p><p>　　國外模具企業(yè)CAD/CAM/CAE技術的應用比較廣泛，逆向工程、快速原型制造鑄造模具使用也比較多。國內模具企業(yè)中一些骨干廠家在這方面和國外差距已經不大，

37、有些已經達到國外水平，但一些中小型模具企業(yè)與國外的差距還是很大。不過在模具材料方面，隨著國外技術的引進和中國自身研發(fā)能力的提高，差距在逐漸縮小。?在模具的價格和制造周期上，國外模具價格一般是國內模具的5-10倍，制造周期是2-3倍。?</p><p>　　1.1.5 中國鑄造模具的發(fā)展前景?</p><p>　　從長期發(fā)展來看，中國經濟保持持續(xù)增長，今后鑄造模具總體需求還會增長。中國模具近

38、年來以平均17%的速度增長，高于中國GDP的平均增值一倍多。鑄造模具也可以保持同步的發(fā)展，因此鑄造模具還有很大的發(fā)展空間。</p><p>　　鑄造模具企業(yè)要轉換機制，發(fā)展專業(yè)化生產，增強巿場意識，促進鑄造模具業(yè)的產業(yè)結構調整。過去，在計劃經濟條件下，大型企業(yè)內部設有模具分廠（車間），制造能力和技術力量較強，占了國內模具產值的相當比例，除少量標準件外購外，大部分工作量均由模具分廠去完成，致使專業(yè)化、標準化程度低。

39、加之受企業(yè)管理體制的約束，模具制造周期長，不能適應巿場要求。進入WTO后，中國鑄造模具業(yè)也在逐步融入世界貿易一體化中。通過徹底的改革將計劃經濟的影響消除，為此，模具的商品化程度也將大幅度提高，國企股份制改造的步伐將加快，私營和個體企業(yè)的發(fā)展，使模具工業(yè)的企業(yè)結構發(fā)生較大變化。</p><p>　　1.2 CAD/CAM鑄造模具設計與制造中的應用</p><p>　　模具CAD/CAM技術的

40、主要特點是設計與制造過程的緊密聯(lián)系????設計制造一體化，其實質是設計和制造的綜合計算機化?是計算機技術在模具生產中綜合應用的一個新的飛躍。模具CAD/CAM是改造傳統(tǒng)模具生產方式的關鍵技術，是一項高科技、高效益的系統(tǒng)工種。它以計算機軟件的形式，為用戶提供一種有效的輔助工具，使工種技術人員能借助于計算機對產品、模具結構、成形工藝、數(shù)控加工及成本等進行設計和優(yōu)化。模具CAD/CAM在技術的迅猛發(fā)展，軟件，硬件水平的進一步完善，為模具工業(yè)提

41、供了強有力的技術支持，為企業(yè)的產品設計，制造和生產水平的發(fā)展帶來了質的飛躍，已經成為現(xiàn)代企業(yè)信息化，集成化、網(wǎng)絡化的最優(yōu)選擇。為極大地縮短產品生產周期，提高產品的質量，面向制造的CAD/CAM軟件成為現(xiàn)今模具制造中核心和關健的技術之一。對模具制造企業(yè)而言，其技術部門的技術水平與層次主要體現(xiàn)在CAD/CAM技術的應用。一個模具加工企業(yè)，其主要的技術工作流程一般是：建立或獲取客戶的數(shù)據(jù)模型，在產品數(shù)據(jù)模型的基礎上進行面向制造的設計，根據(jù)設計

42、的結果，選配合適的模架生成生產所需的圖紙，編程部門根據(jù)模具的設計結果，進行工藝分析，設計必要的電</p><p>　　21世紀模具制造行業(yè)的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網(wǎng)絡化?追求的目標是提高產品質量及生產效率?縮短設計周期及制造周期?降低生產成本?最大限度地提高模具制造業(yè)的應變能力?滿足用戶需求。</p><p>　　1.3Cimatron軟件及在模具中的應用</p>

43、;<p>　　以色列Cimatron軟件有限公司成立于1982年，在世界范圍內擁有35個分支機構和子公司，其股票已經在美國的Cimatron上市。在世界范圍內，Cimatron已擁有8000多個用戶，系統(tǒng)銷量達15000套。用戶廣泛遍布于汽車，航空，計算機，玩具，消費類商品，醫(yī)療，軍事，光學儀器，遠程通訊教育機構和科研院所等。Cimatron公司作為世界上著名的CAD/CAM軟件供應商一直致力于為制造行業(yè)提供先進的CAD/

44、CAM系統(tǒng)，而且針對模具制造行業(yè)提供了全面的解決方案。Cimatron軟件是一個集成的CAD/CAM產品，在統(tǒng)一的系統(tǒng)環(huán)境下，使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，用戶可以完成產品的裝配設計，零件設計及其生成設計圖紙可以根據(jù)零件的三維模型進行手工或自動模具分模，并進行模具的結構設計；分模后形成的凹凸模等模具零件可以直接進行NC加工編程，輸出G加工代碼，并可進行加工過程的模擬仿真及加工校驗。</p><p>　　1.3.1 Cimat

45、ron ??產品設計</p><p>　　(1) 靈活豐富的線框，曲面造型</p><p>　　靈活豐富的線框，曲面造型事Cimatron軟件的一大特色，源于設計開發(fā)噴氣式戰(zhàn)斗機等尖端產品的設計造型技術在wirefrm環(huán)境中得到了很好的體現(xiàn)。通過由點到線，在由線到面的造型方式，可處理非常復雜的自由曲面造型問題。</p><p>　　(2) 簡單易用的參數(shù)化實體造型&

46、lt;/p><p>　　參數(shù)化實體造型功能事當今CAD技術的主流，Cimatron在solid環(huán)境中采用了這種技術，可以很好地支持零件參數(shù)化實體造型，雖然與Pro/E等高端CAD軟件在功能及技術上上有一定差距，但簡介的界面下實現(xiàn)了上90% 以上的常用功能。結合wire-frm模塊下生成的草圖，及wire-frm模塊下模型的實體轉化功能，能很好的解決一般的實體造型問題。</p><p>　　(3

47、) 支持混合造型，充分發(fā)揮曲面及實體造型的優(yōu)勢</p><p>　　Cimatron軟件可支持混合造型，在零件造型過程中可在solid模塊與wire-frm模塊之間自由切換，一個圖形文件中也可同時包含線框，曲面和實體，并支持線框，曲面與實體件的相互轉化。</p><p>　　1.3.2 Cimatron模具設計</p><p>　　在加工以及模具的設計方面，Cima

48、tron E7.1更是有了明顯的進步。MouldDesign是基于三維實體參數(shù)的解決方案，它實現(xiàn)了三維模具設計的自動化，能自動完成所有單個零件、已裝配產品及標準件的設計和裝配用戶可以方便地定義用來把模型分成型心、型腔、嵌件和滑快的方向?；趙indows窗口的界面包含了菜單，工具條，顏色編碼的圖案和對話框?？梢远x分模線，從而使分模面的定義更加方便迅速。組件的動態(tài)移動可形象地說明模具的設計。</p><p>　　

49、Cimatron的電極設計（QuickElectrode）專門針對模具設計過程中電極的設計與制造，使電極的設計、制造以及工藝圖紙和管理信息實現(xiàn)自動化。使用Cimatron的電極設計使得用戶的工作效率與傳統(tǒng)方式相比提高80%。豐富全面的電極設計與加工自動化程序加速了電極分析、電極提取、電極生成和電極文檔的建立，允許多個用戶同時對一零件進行操作。</p><p>　　1.3.3Cimatron 數(shù)控加工?</p

50、><p>　　Cimatron E的數(shù)控加工技術一直處于世界領先的地位，被世界普遍認為是最杰出的數(shù)控編程設計系統(tǒng)之一。它除了提供加工領域中全面的加工應用，如數(shù)控銑削（2.5～5軸）、數(shù)控鉆孔、數(shù)控車、數(shù)控沖裁、數(shù)控線切割和電極設計等，還為用戶提供了代表當今最領先的加工技術－基于知識的加工、自動化NC和基于毛坯殘留知識三大技術為基礎的智能NC。智能NC標志著Cimatron在加工領域的重大技術突破。智能NC方式為用戶實

51、現(xiàn)了單擊一鍵即可完成NC加工。當用戶每次完成了一個特定工作中的加工過程定義時，只要簡單地把該加工過程儲存為技術模板即可。下一次用戶若有加工工藝相似的零件要處理時，刀具軌跡會自動生成。毛坯殘留知識允許用戶在任何時間檢查實際的毛坯余量，用戶還可以針對自己的采用的加工策略和加工目的對加工軌跡進行裁剪。毛坯殘留知識可以對照用戶新的幾何模型，調整刀具軌跡的生成，進行刀具軌跡的優(yōu)化。優(yōu)化包括去除空走刀，自動調整進給率，去除尖角來產生平緩的刀具運動，

52、或在夾頭干涉的情況下，自動分割刀具軌跡以避免干涉，自動建議新的加工刀具來加工未加工到的區(qū)域等。Cimatron提供了可靠而直觀的軌跡校驗和仿真模似，支持每</p><p><b>　　1.4本章小結</b></p><p>　　本章主要介紹了鑄造模具的應用，CAD/CAM在鑄造模具中的應用，Cimatron軟件及在模具中的應用。</p><p>

53、;　　采用模具成型的工藝，可以提高生產效率，保證零件質量，節(jié)約材料，降低生產成本，從而取得很高的經濟效益，因此鑄造模具在工業(yè)生產中得到了極為廣泛的應用。從長期發(fā)展來看，中國經濟保持持續(xù)增長，鑄造模具還有很大的發(fā)展空間。最后還重點講解了Cimatron軟件的產品設計模塊，模具模塊，Cimatron NC模塊。</p><p>　　2.基于 Cimatron的模具設計</p><p>　　2.

54、1 建立三維實體模型 </p><p>　　根據(jù)實際中的產品用途，合理設計產品的外觀造型，然后通過Cimatron軟件構建產品外觀。</p><p>　　(1) 在windows操作界面上雙擊cimatronE7.0圖標，進入cimatronE7.0初始界面，如圖2.1所示。</p><p>　　(2) 在標準工具條中單擊【新建文檔】按鈕，然后單擊確定按鈕進入cim

55、atron零件模組界面，如圖2.2所示。</p><p>　　圖2.1 圖2.2</p><p>　　(3) 在菜單欄中選擇【基準】／【基準面】／【主平面】命令，建立如圖2.3所示的坐標系。</p><p>　　(4) 在【曲線】工具條中單擊【草繪】按鈕，選擇XY基準面作為草繪平面繪制草圖如

56、圖2.4所示。</p><p>　　(5) 在【草圖編輯器】工具條中單擊【退出草圖】按鈕 回到零件模組界面。</p><p>　　(6) 在【曲線】工具條中單擊【草繪】按鈕，選擇XZ基準面作為草繪平面繪制草圖如圖2.5所示。</p><p>　　圖2.3 圖2.4 圖2.5 </p&g

57、t;<p>　　(7) 在【草圖編輯器】工具條中單擊【退出草圖】按鈕 回到零件模組界面。</p><p>　　(8) 在【曲線】工具條中單擊【草繪】按鈕，選擇XZ基準面作為草繪平面繪制草圖如圖2.6所示。</p><p>　　(9) 在【草圖編輯器】工具條中單擊【退出草圖】按鈕 回到零件模組界面。</p><p>　　(10) 在菜單欄中單擊【實體】/

58、【新增】/【導向】，先單擊圖2.4再單擊圖2.5，得到實體如圖2.7所示。</p><p>　　圖2.6 圖2.7</p><p>　　(11) 在【曲線】工具條中單擊【草繪】按鈕 ，選擇XY基準面作為草繪平面繪制草圖如圖2.8所示。</p><p>　　(12) 在【草圖編輯器】工具條中單擊【退出草圖】按

59、鈕 回到零件模組界面。</p><p>　　(13) 在菜單欄中單擊【實體】/【移除】/【導向】，先單擊圖2.6再單擊圖2.8，得到實體如圖2.9所示。</p><p>　　圖2.8 圖2.9</p><p>　　(14) 在【曲線】工具條中單擊【草繪】按鈕 ，選擇XY基準面作為草繪平面在右端繪制如

60、圖2.10草圖。</p><p>　　(15) 在菜單欄中單擊【編輯】/【復制】/【鏡像】，先單擊草圖2.10再單擊平面XY在左端得到與右端相同的圖形。</p><p>　　(16) 在【曲線】工具條中單擊【草繪】按鈕 ，選擇XY基準面作為草繪平面,繪制草圖如圖2.11所示。</p><p>　　圖2.10 圖2.

61、11</p><p>　　(17) 在菜單欄中單擊【編輯】/【拷貝】/【鏡像】，先單擊草圖2.11再單擊平面YZ，在左端得到與右端相同的圖形,如圖2.13所示。</p><p>　　(18) 在菜單欄中單擊【實體】/【移除】/【導向】和【實體】/【附加】/【導向】分別對左右段進行操作得到如圖2.14所示的實體，具體步驟同以上導向。</p><p>　　圖2.12

62、 圖2.13 圖2.14</p><p>　　(19) 在菜單欄中單擊【基準】/【平面】/【平行】建立基準面平行30，如圖2.15所示。</p><p>　　(20) 在【曲線】工具條中單擊【草繪】按鈕 ，選擇基準面平行30作為草繪平面繪制草圖如圖2.16所示。</p><p>　　

63、圖2.15 圖2.16</p><p>　　(21) 在菜單欄中單擊【實體】/【附加】/【拉伸】，選擇草繪圖形設置參數(shù)為到參考并選擇外面，完成退出得到實體，如圖2.17所示。</p><p>　　(22) 在【曲線】工具條中單擊【草繪】按鈕 ，選擇基準面XY作為草繪平面繪制草圖如圖2.18所示。</p><p>

64、;　　圖2.17 圖2.18</p><p>　　(23) 在工具欄中單擊【圓角】按鈕 ，選擇邊界線，所得實體如圖2.19所示。</p><p>　　(24) 按以上20-23步驟完成右端的操作，所得實體如圖2.20所示。</p><p>　　圖2.19

65、 圖2.20</p><p>　　(25) 在【曲線】工具條中單擊【草繪】按鈕 ，選擇基準面XZ作為草繪平面繪制草圖，如圖2.21所示。</p><p>　　(26) 在菜單欄中單擊【實體】/【附加】/【拉伸】，選擇草繪圖形設置參數(shù)為兩邊并設置增量為3，完成后退出得到實體，如圖2.22所示。</p><p>　　圖2.21

66、 圖2.22</p><p>　　(27) 在菜單欄中單擊【編輯】/【拷貝】/【鏡像】，先單擊上圖中的筋再單擊參考面ZY，完成后退出得到實體，如圖2.23所示。</p><p>　　(28) 在工具欄中單擊【圓角】按鈕 ，選擇需要圓角的邊界線圓角，最終三維實體如圖2.24所示。</p><p>　　圖2.23

67、 圖2.24</p><p>　　2.2. 產品的二維CAD</p><p>　　2.2.1 建立繪圖文件</p><p>　　(1) 在windows操作界面上雙擊cimatronE7.0圖標 ，進入cimatronE7.0初始界面如圖4.1所示。</p><p>　　(2

68、) 在標準工具條中單擊【新建文檔】按鈕 ，然后單擊確定按鈕進入Cimatron零件模組界面，如圖4.2所示。</p><p>　　圖4.1 圖4.2</p><p>　　2.2.2 設置圖紙類型</p><p>　　在特征模型樹中雙擊Sheet1選項，出現(xiàn)NONE選項。接著雙擊NON

69、E選項，彈出【圖框設置】對話框，然后根據(jù)制圖要求進行操作，如圖4.3所示。</p><p>　　2.2.3 建立視圖</p><p>　　單擊菜單欄中【圖紙】/【視圖建立】,彈出如圖4.4所示對話框。</p><p>　　圖4.3 圖4.4</p><p>　　彈出如圖所示的參數(shù)框，調入零件，鼠標

70、點擊屏幕的放置三維視圖，編輯相關參數(shù)。如圖4.5所示。</p><p><b>　　圖4.5</b></p><p>　　2.2.4 保存視圖</p><p>　　單擊菜單欄中的按鈕 保存文件。</p><p>　　2.2.5 本章小結</p><p>　　本章主要介紹了Cimatron軟件三維實

71、體建模，工程圖的生成。通過三維建模使我們能夠更加直接的觀察的產品的造型，更利于產品的設計，使產品從構圖到產品能更好的的連接起來，縮短了產品開發(fā)時間，降低了生產成本，為企業(yè)增加了效益。把產品鋼管接頭由三維立體圖通過投影直接生成二維圖，這項功能提高制圖精度，加快制圖速度，在生產中變得越來越重要，特別是為一些復雜零件繪圖提供了方便。</p><p><b>　　2.3型芯和型腔</b></p

72、><p>　　使用此Cimatron E 的分模功能來實現(xiàn)型芯和型腔的設計，其步驟為，快速斷開、設置分模線與分模面、創(chuàng)建毛坯、輸出模具部件、生成型腔和型芯。</p><p><b>　　2.3.1快速斷開</b></p><p><b>　　圖2.27</b></p><p>　　(4) 點擊拆模向導欄

73、中的附加屬性按鈕 ，分別選擇型腔和型芯曲面，然后拖動分模滑動條觀察分模是否合理。合理，單擊特征向導欄中的“確認”按鈕完成分模方向設置，系統(tǒng)將返回到快速斷開特征向導。在浮動菜單上拖動滑動條可以查看斷開的效果，如圖2.28所示。如不合理，進行修改直到合理為止。還可以通過設置秀出原始元件和滑動標示物件來輔助觀察。</p><p>　　(5) 單擊特征向導欄中的“退出”按鈕退出快速斷開，此時在特征樹中將出現(xiàn)一個標簽：分模

74、。單擊分模標簽打開分模特征樹，split-1改為型腔，split-2改為型芯。如圖2.29所示。(6) 通過快速拆模最終得到的拆模如圖2.30所示。</p><p>　　圖2.28 圖2.29 圖2.30</p><p>　　2.3.2創(chuàng)建分模線與分模面</p><

75、p><b>　　(1) 預覽分模線</b></p><p>　　在分模向導條中單擊“分模線”按鈕，打開下級工具按鈕，單擊“分模線預覽”按鈕。系統(tǒng)將自動顯示出當前的分模線。其中內分模線以紅色顯示，外分模線以藍色顯示，如圖2.31所示，可以檢查分模線的情況。</p><p>　　(2) 創(chuàng)建內分模線和內分模面</p><p>　　單擊分模向導

76、條中分模線下的“內分模線”按鈕，系統(tǒng)將彈出內分模線特征向導，并要求輸入連接公差值。接受默認參數(shù)確認，則軟件自動生成模型的內分模線。創(chuàng)建的內分模線如圖2.32所示。</p><p>　　在分模向導條中單擊分模曲面下的“內分模面”按鈕，系統(tǒng)將彈出分模面特征向導，點擊確定，如圖2.33所示。</p><p>　　圖2.31 圖2.32

77、 圖2.33</p><p>　　(3) 創(chuàng)建外分模線和外分模面</p><p>　　在分模向導條中單擊分模曲面下的“外分模面”按鈕，系統(tǒng)將彈出分模面特征向導。</p><p>　　首先進行邊界組合曲線的創(chuàng)建。選擇主菜單上的“曲線”—“組合曲線”，系統(tǒng)彈出組合曲線特征向導欄，在圖形上選擇地面的任何一個邊界，再拾取與箭頭方向相反方向的相

78、鄰邊完成一個封閉的組合曲線，如圖2.34所示。單擊特征向導欄中的“確定”按鈕完成組合曲線的創(chuàng)建，返回到外分模面的創(chuàng)建。</p><p>　　返回外分模面的創(chuàng)建時，可以看到是以剛創(chuàng)建的組合曲線向外延伸一段距離生成一個分模面，如圖2.35所示。在浮動菜單上指定“寬度=50”。單擊特征向導欄中的“確定”按鈕完成外分模面的創(chuàng)建。</p><p>　　圖2.34

79、 圖2.35</p><p>　　2.3.3創(chuàng)建新毛坯</p><p>　　(1) 創(chuàng)建工件坐標系</p><p>　　單擊分模向導條工具下的“工件坐標系”按鈕，則系統(tǒng)將彈出工件坐標特征向導，并在圖形上顯示一個包容盒，如圖2.36所示，在圖形上移動光標拾取坐標系原點位置（即包容盒的底面中心點位置）為工件坐標系原點。單擊特征向導欄中的“確定”按鈕完成工件

80、坐標系的創(chuàng)建，創(chuàng)建的坐標系名稱為WORK-CS。</p><p><b>　　(2) 創(chuàng)建毛坯</b></p><p>　　單擊分模向導條工具下的“新毛坯”按鈕，則系統(tǒng)將彈出拉伸實體特征向導。</p><p>　　首先要建立拉伸實體的草圖。在工具條上選擇草圖功能，再拾取外分模面中任一個面為草圖平面繪制草圖環(huán)境，繪制一個矩形并標注尺寸，如圖2.3

81、7所示。單擊“退出草圖”按鈕退出草圖，返回拉伸實體創(chuàng)建。</p><p>　　進入拉伸實體創(chuàng)建后，在浮動菜單上設置以下參數(shù)：</p><p>　　拉伸方式為“增量”?！旆较驗椤皟蛇叀??！隽?80。→反向增量=20。</p><p>　　系統(tǒng)自動生成拉伸實體的預覽，如圖所示。單擊特征向導欄中的“確定”按鈕，完成拉伸體的創(chuàng)建。</p><p&g

82、t;　　圖2.36 圖2.37</p><p>　　2.3.4 輸出模具部件</p><p>　　單擊分模向導條上的“輸出模具部件”按鈕，進行模具部件的生成。系統(tǒng)將彈出提示信息，如圖2.38所示。系統(tǒng)自動生成型腔和型芯零件的文件，此時，在當前工作的文件夾下將生成新的文件。</p><p><b>　　圖2.38&

83、lt;/b></p><p>　　2.3.5 生成型腔和型芯</p><p>　　(1) 單擊工具條上的打開文件按鈕，系統(tǒng)將打開Cimatrone瀏覽器，在瀏覽器中選擇剛生成的模具型腔文件： 單擊Select按鈕打開該文件，如圖2.39所示。</p><p><b>　　圖2.39</b></p><p><

84、b>　　(2) 分模縫合</b></p><p>　　在分模向導條中單擊“激活工具”按鈕，打開下級工具按鈕，單擊“分?？p合”按鈕，系統(tǒng)將把分模面縫合成一個零件。</p><p><b>　　(3) 切除</b></p><p>　　單擊分模向導條上的激活工具下的“切除”按鈕，選擇毛坯作為被切除物體，單擊鼠標中鍵退出，再選擇分模

85、面縫合成一個零件。</p><p><b>　　(4) 刪除分模面</b></p><p>　　單擊激活工具下的“刪除幾何”按鈕，系統(tǒng)彈出刪除幾何特征向導，移動光標拾取分模面，則所有分模面都將被選中，所得結果如圖2.40所示。</p><p>　　(5) 型芯的制造過程同型腔，最終型芯如圖2.41所示。</p><p>

86、　　圖2.40 圖2.41</p><p>　　2.4 模具冷卻系統(tǒng)設計</p><p>　　冷卻系統(tǒng)設計包含平行平面、傾斜平面、草圖、直線、冷卻水道和增加配件選項。這里面平行平面和傾斜平面就是創(chuàng)建冷卻水道基準平面的兩個命令，草圖命令是在冷卻水道基準平面上繪制水道草圖的指令，直線命令是制作水道骨架的指令，冷卻水道是把草

87、圖和直線生成水道的命令，增加配件是為冷卻水道中增加合適配件的命令。</p><p>　　冷卻水道輪廓或草圖是以草圖或輪廓的直線代表冷卻水道的中心線，注意冷卻水道的草圖也即冷卻水道的骨架輪廓必需是可以被制造的。</p><p>　　(1) 在分模向導條中單擊按鈕 ，選擇水路設計按鈕 ，然后選擇平行平面設置基準平面，如圖2.42所示。</p><p><b>

88、　　圖2.42</b></p><p>　　(2) 單擊水路設計向導欄下的草繪按鈕繪制水道，如圖2.43所示。</p><p>　　(3)點擊水路設計向導欄下的水路按鈕，選擇草繪的水路圖，得到如圖2.44水路。</p><p>　　圖2.43 圖2.44</p><p&

89、gt;　　(4)點擊參數(shù)欄中的“確定”按鈕，退出水路設計。</p><p>　　2.5 模具流道設計</p><p>　　流道是模具中填充物從澆口到模具腔體的通道。Cimatron E7 新增了方便強大的各種類型流道的設計。Cimatron的流道設計是以流道輪廓草圖設計開始，然后創(chuàng)建流道體，最后用所創(chuàng)建的流到體在所需模板上切除出所需流道。</p><p>　　(1)

90、 在模座向導條中單擊按鈕 ，選擇澆道設計中草繪按鈕 ，然后選擇草繪平面XY，如圖所示。</p><p>　　(2) 繪制如圖所示的草繪圖2.46后退出。</p><p>　　圖2.45 圖2.46</p><p>　　(3) 確認選擇，則所選形狀的流道即顯示在繪圖區(qū),如圖2.47所示：</p>&

91、lt;p><b>　　圖2.47</b></p><p><b>　　2.6本章小結</b></p><p>　　本章主要介紹建立模型CAD，根據(jù)模型分模得到型腔和型芯，澆道系統(tǒng)的設計，水道系統(tǒng)的設計。</p><p>　　MouldDesign是基于三維實體參數(shù)的解決方案，它實現(xiàn)了三維模具設計的自動化，能自動完成所

92、有單個零件。用戶可以方便地定義用來把模型分成型心、型腔?；趙indows窗口的界面包含了菜單，工具條，顏色編碼的圖案和對話框，可以定義分模線，從而使分模面的定義更加方便迅速。本軟件在構建澆道時對于澆道位置的選擇，澆道直徑的大小沒有能夠很好的參數(shù)選項，需要人為的輸入，選取，效率低。對于我們不熟悉模具生產的人員來說是個不小的難題，本章介紹的澆道設計在實際生產中不能很有效的進行加工。</p><p>　　3. 基于C

93、imatron的模具數(shù)控編程?</p><p>　　3.1 CAM數(shù)控自動編程工作流程??</p><p>　　模具共分為上模腔、下模芯兩個部分。本次設計工作流程如圖3.1：</p><p><b>　　圖3.1</b></p><p>　　3.2 數(shù)控自動編程</p><p>　　3.2.1 新

94、建文件</p><p>　　打開Cimatron后，在主菜單上選擇【文件】/【新建文件】，在新建文檔中選擇類型為“編程”，單位為“毫米”，如圖3.2所示。單擊“確定”按鈕打開編程工作窗口。</p><p><b>　　圖3.2</b></p><p>　　3.2.2 調入模型</p><p>　　(1) 將型芯零件模型調

95、入到CAM加工環(huán)境中。單擊在屏幕左側的編程向導工具條中的“調入模型?按鈕，選擇Cimatron_Document文件夾下的?，單擊Select按鈕調入該模型，如圖3.3所示。</p><p><b>　　圖3.3</b></p><p>　　3.2.3設置工藝基本環(huán)境</p><p>　　(1)?新建刀具軌跡??單擊在屏幕左側的編程向導工具條中

96、的“新建刀路軌跡?按鈕 ，進入新建刀路軌跡功能，屏幕上會創(chuàng)建刀路軌跡對話框，如圖3.5所示。在窗口內定義新建的刀路軌跡的名稱，并選擇加工類型與工件坐標系UCS及安全平面系數(shù)。</p><p><b>　　圖3.5</b></p><p>　　(2) 創(chuàng)建毛坯????定義毛坯用于做路徑切削仿真。單擊屏幕左側的編程向導工具條中的“創(chuàng)建毛坯”按鈕???????，進入創(chuàng)建毛坯

97、窗口，屏幕上會彈出毛坯對話框，點擊“確定”按鈕，如圖3.6所示。</p><p><b>　　圖3.6</b></p><p>　　3.2.4創(chuàng)建加工程序</p><p><b>　　(1) 粗加工工序</b></p><p>　　首先制定粗加工工藝，刀具設置：采用刀具直徑10，拐角半徑為2的牛鼻刀

98、BN10R2,切削用量參數(shù)設置：機床轉速（spin）：2500r /min，進給率（feed）：1800mm/min，切削深度（downstep）：1mm，側向間距（sidestep）：5mm，加工余量：1mm。</p><p>　　單擊在屏幕左側的編程向導工具條中的“創(chuàng)建程序按鈕”按鈕 ?。彈出程序對話框，如圖3.7所示。在主選項中選擇粗銑，次選項中選擇平行銑削，選擇需要銑削的面，如圖3.8。點擊 計算刀路，

99、如圖3.9所示。</p><p>　　圖3.7 圖3.8</p><p>　　加工的表面質量差等）。而cimatron的VOLUME MILLING的自動層間加工功能自動的對兩層間的臺階實現(xiàn)再加工，解決了上述存在的問題，可以得到原來必須繁瑣的使用傳統(tǒng)方法才能得到的加工效果。</p><p>　　走

100、刀方式一般分為行切法（PARALLEL CUT）和環(huán)切法(SPIRAL CUT)。</p><p>　　行切法路線計算簡單，對簡單平面加工效率高，而在對復雜型腔的加工，由于跳刀次數(shù)多，加工效率反而不如環(huán)切法。而環(huán)切法由于生成的刀路軌跡在同一層內不抬刀，在對復雜型腔加工中顯示出其加工效率高，余量均勻（有利于后續(xù)加工，尤其事后面的精加工）的特點。因此，這里用粗加工行切法。</p><p>　　

101、切削深度（DOWN STEP），在粗加工工序中，一般在刀具和機床允許的情況下，為了提高加工效率應盡量采用較大值。而在實際加工中綜合考慮各方面的因素，如工件材料及力學特性、刀具材料和剛性、機床剛性以及加工預留值等，DOWN STEP一般不應超過刀具直徑55%，而在高速銑削中，此值大約僅為刀具直徑5%，甚至更小。</p><p>　　側向間距（SIDE STEP）在實際加工中應盡量避免或減少全刀寬切削，從而可以提高進

102、給速度，減少刀具磨損。一般情況下，SIDE STEP不超過刀具直徑的60%--80%，而在高速銑削加工中，一般取其不超過刀具直徑的5%--10%。如果刀間距大于刀具半徑，則需要打開去除刀間殘料（CLEAN BETWEEN PASSES）選項，以消除工件上刀間殘料。</p><p>　　對數(shù)控機床而言，絲杠和螺母的間隙基本不存在，所以切削過程的平穩(wěn)性不會破壞，又由于順銑時的平均切削厚度大，切削變形小，刀具的耐用度高

103、，因此，在數(shù)控加工中開粗常用順銑（CLIMB MILLING）。</p><p>　　(2) 半精加工工序</p><p>　　經過上一步整體輪廓粗加工，去除了大量余料后，基本的輪廓雛形已經出現(xiàn)。但是可以看出，輪廓表面還留有較多余量，而且各處的余量還很不均勻，尤其在平緩面上刀紋仍較粗，若直接進行精加工，會影響精加工的表面質量。因此在精加工前，先進行各部分面的半精加工。采用VOLUME MI

104、LLING 3D銑削方式。</p><p>　　半精加工時刀具設置：選用牛鼻刀BN10R2，切削用量參數(shù)設置為：機床轉速（spin）；3500r/min，進給率（feed）：200mm/min，切削深度（downstep）：0.5mm，側向間距（sidestep）：3mm加工余量：0.5mm。</p><p>　　單擊在屏幕左側的編程向導工具條中的“創(chuàng)建程序按鈕”按鈕?? ?。彈出程序對話

105、框，如下圖3.10所示。在主選項中選擇粗銑，次選項中選擇平行銑削，選擇需要銑削的面如圖3.11所示，點擊?? ??計算刀路，如圖3.12所示。</p><p>　　圖3.10 圖3.11</p><p>　　在這里，型腔的精加工將使用SURFACE MILLING精加工銑削方式，它是Cimatron軟件中專門針對曲面的精加工方式。

106、BETWEEN LAYERS 設置為HORIZONTAL,SUBSELECION設置為SPIRAL CUT(環(huán)繞切削)，CUT DIRECTION(切削方向)設置為：INSIDE OUT（由里向外），并采用螺旋下刀方式，如圖3.13所示。刀具設置：直徑為6的 BALL6，其他面選。切削用量參數(shù)設置為：機床轉速（spin）；4500r/min，進給率（feed）：150mm/min，切削深度（downstep）：0.2mm，、側向間距（s

107、idestep）：3mm，如圖3.14。加工路線如圖3.15所示。</p><p>　　圖3.13 圖3.14</p><p><b>　　加工結果優(yōu)良性。</b></p><p>　　刀具設置：直徑為6的 BALL6，如圖3.16。切削用量參數(shù)設置為：機床轉速（spin）；4500r/mi

108、n，進給率（feed）：150mm/min，切削深度（downstep）：0.2mm，、側向間距（sidestep）：3mm，如圖3.17。加工路線如圖3.18所示。</p><p>　　圖3.16 圖3.17</p><p><b>　　圖3.18</b></p><p>　　3.3數(shù)控加

109、工仿真與校驗</p><p>　　3.3.1數(shù)控仿真原理與技術</p><p>　　數(shù)控仿真是指利用計算機圖形仿真技術進行NC代碼的檢驗過程。它分為NC幾何驗證和NC仿真兩部分，NC幾何驗證著重刀位數(shù)據(jù)對零件加工精度的影響，NC仿真則著重毛坯成型過程中余量的切削過程。NC代碼仿真基本原理事利用軟件技術，模擬數(shù)控裝置的基本功能，實現(xiàn)零件加工過程中的直線插補和圓弧插補過程，在計算機屏幕上動態(tài)仿

110、真出零件加工過程中刀具的切削運動軌跡，實現(xiàn)非實際切削狀態(tài)下對數(shù)控加工代碼的驗證。NC仿真可以減少工件試切，提高生產效率。</p><p>　　現(xiàn)在的數(shù)控仿真技術在試切環(huán)境的模型化、仿真計算和圖形顯示等方面取得了重大的進展，并向著提高模型的精度、仿真計算實時化和改善圖形顯示的真實感等方向發(fā)展。</p><p>　　從試切環(huán)境的模型特點來看，目前NC切削過程仿真分幾何仿真和力學仿真兩個方面。幾