1、4.4加工路线的拟定194.5基于MasterCAM油泵壳体下模样的自动编程204.5.1 MasterCAM简介204.5.2油泵壳体下模样加工方案214.5.3刀具路径的生成214.5.4刀具路径的检验224.5.5导出程序23小结24参考文献25致谢26附录27附录28附录2928斯太尔机油泵壳体零件模具CAD/CAM摘要：一辆汽车的性能的好坏，主要取决于发动机的性能的好坏，而一台发动机的性能的好坏，则取决于机油泵的性能的好坏。随着我国经济不断快速增长，对重型卡车的需求量越来越大，斯太尔机油泵是重型卡车发动机的重要组成部分，因此，对其的需求量也越来越大。目前，国内斯太尔机油泵主要是以齿轮
2、式机油泵为主。本次设计首先查阅资料，测绘实物得到斯太尔机油泵外壳的3D造型，然后根据3D造型设计出斯太尔机油泵外壳的砂型铸造模具，最后对其中的下模具进行数控加工编程。关键词：斯太尔机；齿轮式机油泵；砂型铸造模具；数控编程Steyr oil pump shell parts mould CAD/CAMAbstract： A car of the performance, depending on the engine performance is good or bad, and a engine performance is good or bad, depends on the perfor
3、mance of the oil pump. As Chinas economy has been growing fast, heavy trucks to the growing demand, steyr heavy-duty trucks oil pump is an important part of the engine, therefore, its demand too more and more big. At present, the domestic steyr oil pump is mainly by gear type machine oil give priori
4、ty to. This design first check data and surveying and mapping real get oil pump shell steyr 3 D modeling, and then based on the 3 D modeling design steyr oil pump shell casting mould, finally to the mold on the nc programming. Keywords: Steyr machine; gear type oil pump; Sand casting mould; CNC prog
5、ramming 第1章 绪 论机油泵是汽车发动机的关键部件，它的的作用就是把油底壳内的机油输送到发动机每一个需要润滑的部位，如果损坏了，就有可能出现异响，噪音，动力衰减，如不及时处理，甚至拉缸、无法启动，发动机彻底报废！所以说机油泵的性能，特别是制造性能的好坏直接影响发动机的性能。特别是客车和重型卡车的机油泵，转速高、温度高，因此对其制造质量和工作性能要求都非常高。斯太尔机油泵是重型卡车发动机的重要组成部分，因此，对其的需求量也越来越大。我国汽车机油泵的产品制造技术的技术门槛不高，低端产品市场竞争激烈，其研发与制造受制于产品的制造技术，正因如此，国内斯太尔机油泵的研发和制造方面与发达国家相比还
6、有一定的差距。随着我国经济不断快速增长，对重型卡车的需求量越来越大，开发一台斯太尔机油泵，如果采用传统的方法，周期长、成本高，但如果采用UG和MsterCAM，它可以代替传统方法对产品进行创新设计、测试和加工，可以缩短开发周期，降低生产成本，提高工作效率，改进产品设计质量，是当前模具企业优先选择的一种CAD/CAM相结合的产品研发方式。使用UG可以准确创建模具分型面，合理拆分上、下模，快速生成成型零件，其模具设计效率明显优于传统设计方法。而MasterCAM具有简单易学、功能齐全以及所生成数控程序质量好的特点。随着计算机技术、数控加工技术及我国汽车工业的迅速发展，CAD/CAM技术在汽车零部件
7、毛坯设计制造领域被广泛应用，对斯太尔机油泵进行模具设计与加工仿真，可以提前知道自己的设计合不合理，能不能在实体机床上进行加工等，这样能有效缩短斯太尔机油泵体模具的研发周期，提高市场响应速度，增强企业竞争力。第2章铸造技术在斯太尔机油泵外壳中应用2.1现代铸造技术的状况及发展铸造生产通常是指用熔融的合金材料制作产品的方法，将液态合金注入预先制备好的铸型中使其冷却、凝固，而获得毛坯或零件，这种制造过程称为铸造生产，简称铸造，所铸出的产品称为铸件。大多数铸件作为毛坯，需要经过机械加工后才能成为各种机器零件；有的铸件当达到使用的尺寸精度和表面粗糙度要求时，可作为成品或零件直接使用。铸造生产具有适用范围
8、广、能采用的材料广、具有一定的尺寸精度、成本低廉和综合经济性能好等优点。铸件在一般机器中占总质量的40%80%，而制造的成本只占机器总成本的25%30%。铸造是机械制造工业毛坯和零件的主要供应者，在国民经济中占有及其重要的地位。铸件在机械产品中所占的比例大，如内燃机关键零件都是铸件，占总质量的70%90%；汽车中铸件质量占19%23%；机床、拖拉机、液压泵、阀和通用机械中铸件质量占65%80%；农业机械中铸件质量占40%70%。矿冶、能源、海洋和航空航天等工业的的重、大、难装备中铸件都占很大的比重和起重要的作用。我国古代铸造技术居世界先进行列。但由于过长的封建社会影响了科学技术的发展，阻滞了铸
9、造技术前进的步伐。新中国成立以来的50多年中，自20世纪50年代初至今，几乎从零开始，逐步发展到现在这样的规模，成绩是巨大的。现在铸造在我国是一个很大的行业，产量居世界第二位，达年产1000万1200万t，厂点多达2万多个，职工100130万人，其中工程技术人员约占3.5%，已经成为了国家重要的基础工业之一。我国的铸造工业生产规模、铸件的产量品种都已处于世界前列。雄厚的工业基础为众多的行业提供着大量的铸件。改革开放以来，我国开始进出口铸件，近几年来铸件出口增长较快，已占铸件产量的10%，创汇稳步增加，出口品种也由简单件进展到要求较高的形状复杂的铸件。我国铸造行业虽然已经进入厂点多、产量大、门类
10、齐全的世界铸造大国行列，但与美、日、德、法等铸造强国比，还有相当大的差距。我国铸造生产必须走优质、高效、低耗、清洁，可持续发展的道路，才能迅速由大变强。通过不断吸收电子、信息、材料、能源、现代化管理等高新技术成果，与传统铸造技术想结合形成一批先进铸造技术。它们不仅应用与铸件开发及生产，而且也影响到组织管理、营销、售后服务等环节，正显著改变铸造行业的技术面貌，使之以崭新的形象展现在世人面前。2.2铸造方法2.2.1 砂型铸造斯太尔机油泵外壳是采用砂型铸造的方法生产的，砂型铸造是适用面最广的一种凝固成型方法，它几乎适用于所有零部件生产。但由于砂型的导热系数较低，液态金属在砂型中的凝固速度较慢，特别
11、是对一些壁厚较大的铸件，会导致铸件内部晶粒粗大，易于产生组织及成分的偏析等，从而降低了材料的力学性能。另一方面，砂型铸造生产的铸件的表面粗糙度较其他凝固成型方法高。砂型铸造的基本工艺过程如图2.1所示主要工序有制造模样和芯盒、配置型砂和芯砂、造型、造芯、合型、浇注、落砂清理和检验等。其中造型（芯）是砂型铸造的基本工序。、模样芯盒炉料准备金属熔炼合型浇注铸件检验落砂清理型砂配置芯砂配置造芯砂芯干燥型砂干燥造型铸件热处理铸件图2.1 砂型铸造生产工序流程2.2.2手工造型紧砂与起模由手工完成。手工造型的优点是操作灵活，工艺装备简单，生产准备时间短，适应性强，可用于各种大小形状的铸件。手工造型对人工
12、的技术水平要求高，生产率低，劳动强度大，铸件质量不稳定，主要用于单件、小批量的生产。手工造型的方法很多，分别有：（1）整模造型 模样是整体结构，最大截面在模样一端且是平面，分型面多为平面。铸型型腔全部在半个铸型内，操作简单，铸件不会产生错型缺陷。适用于简单形状的铸件；（2）分模造型 将模样外形的最大截面分成两半，型腔位于上下两个砂箱内。分模造型适用于形状较复杂的铸件。（3）活块造型 模样上可拆卸或活动的部分叫活块。为起模方便，将模样方便，将模样上妨碍起模的部分做成活动的。起模时，先起出主体模样，再单独取出活块（4）挖砂造型 模样是整体的，分型面为曲面，为了便于起模，造型时用手工挖去阻碍起模的型
13、砂，每造一型需挖砂一次，生产率低，要求操作技术水平高。适用于形状复杂铸件的单件生产。（5）假箱造型 为克服挖砂造型的挖砂缺点，在造型前预先做个底胎，然后在底胎上制下箱，因底胎不参加浇注，故称假箱。假箱造型比挖砂造型操作简单，且分型面整齐（6）刮板造型 用刮板代替实体模样造型，可以降低模样成本，节约木材，缩短生产周期，但要求操作者技术水平高，适用于有等截面或回转体的铸件。所以斯太尔机油泵外壳采用手工造型里的分模造型。2.2.3 合箱在整个铸造过程中，合箱是最关键的一步，合箱就是将造好的型箱与砂芯组合成一个整体的过程。根据合箱计划，按材质，砂箱大小将砂箱放平稳，摆箱应将水口按天车纵向横走向对齐。大
14、活应在箱底下面开沟排气，或将砂箱垫高。2.3 分型面的选择分型面是指两半铸型互接触的表面。分型面一般在确定浇注位置后再选择。但分析各种分型面方案的优劣之后，可能需要重新调整浇注位置。生产中，浇注位置和分型面有时是同时确定的。选择分型面时，应注意一下原则：（1） 应使铸件全部或大部分置于同一半型内；（2） 应尽量减少分型面的数目；（3） 要尽可能的选择平直分型面以简化工装结构及其制造、加工工序及操作；（4） 选择的分型面要有利于下芯、验型和合型综上所述，斯太尔机油泵外壳的3D造型如图2.2，其分型面如图2.3。图2.2 斯太尔机油泵外壳的3D造型图2.3 油泵壳体零件分型面2.4 模具设计模具是
15、一种技术密集、资金密集型产品，在我国国民经济巾的地位也非常重要。模具工业已被我国正式确定为基础产业，并在“十五”中列为重点扶持产业。由于新技术、新材料、新工艺的不断发展，促使模具技术不断进步，对人才的知识、能力、素质的要求也在不断提高。铸造模具是指为了获得零件的结构外形，预先用其他轻易成型的材料做成零件的结构外形，然后再在砂型中放入模具，于是砂型中就形成了一个和零件结构尺寸一样的空腔，再在该空腔中浇注流动性液体，该液体冷却凝固之后就能形成和模具外形结构完全一样的零件了。砂型铸造工艺装备包括模样、模板、芯盒、砂箱和辅助工艺装备5部分。在铸造生产中，模样是用于形成铸件外表和型腔的必要工艺设备。模样
16、的结构和质量的好坏，直接关系着铸件的几何形状、尺寸精度和表面质量。制芯的作用在于获得铸件的空腔、孔洞等部分，有时为了简化砂型结构，便于起模或局部强化砂型也采用砂芯。在模具设计中，构成模腔的所有零部件统称为成型零部件。为了保证模具具有足够的刚度、强度以及安装方便和正常工作，所需要的其他零部件称为结构零部件。成型零部件和结构零部件装配组合就形成一套完整的模具。在本次设计中，设计的模具有模样、漏板、导向销、底板、以及一些定位用的零部件，由这些组成一套完整的模具。其中下模具装配图的爆炸图如图2.4。图2.4 下模具装配图的爆炸图1圆柱销；2导向销；3下模样；4削边销；5漏板；6底板；7弹簧垫圈；8内六
17、角螺钉；9圆锥销第3章CAD/CAM在斯太尔机油泵外壳设计中的应用3.1 CAD/CAM技术介绍CAD/CAM技术以计算机及周边设备和系统软件为基础，它包括二维绘图设计、三维几何造型设计。是一种设计人员借助于计算机进行设计的方法。其特点是将人的创造能力和计算的高速运算能力、巨大存储能力和逻辑判断能力有机地结合起来。计算机辅助设计/计算机辅助制造，简称CAD/CAM，该技术是以计算机数控技术、计算机图形技术、计算机数据分析技术及计算机网络技术为基础发展起来的，是计算机在工程应用中最有影响的技术之一，推动了几乎一切领域的设计革命，在机械行业的应用中尤以模具制造业的应用成果最为突出。CAD/CAM技
18、术的引入，不仅提高了产品质量，缩短了新产品的开发周期，也为工厂实现由产品设计、生产到管理的一体化，无图纸化奠定了基础。CAD/CAM建模（造型）是CAD/CAM的核心技术和基础，对CAD/CAM的整体技术水平及相关功能的发展至关重要。当今流行的商品化CAD/CAM系统主要基于2D平面或3D线框造型， 3D曲面造型和参数化实体造型三种：（1）2D平面或3D线框造型以AutoCAD等为代表，主要解决计算机绘图初级工作；（2）3D曲面造型。以DUCT/SHAPE为代表，是3D建模技术发展方向之一，在解决复杂形体单一零件的三维建模方面起着不可替代的作用。特别适合于复杂模具、汽车、飞机等复杂曲面产品设计
19、与制造；（3）参数化实体造型。以SOLIDWORKS、SOLIDEDGE为代表的实体造型如实反映了所设计零件的空间结构，参数化设计确保了零件、部件、总装及2D、3D工程图纸修改的相关性，完全符合机械设计过程。3.1.1我国模具CAD/CAM的发展现状由于对模具要求的越来越高，传统的制模方法已经不能满足需要，这就促使了CAD/CAM技术在模具业中的应用。发达国家从20世纪50年代就开始模具CAD/CAM的研究。到20世纪80年代，模具CAD/CAM技术已经广泛应用于冷冲模具、锻造模具、注射模具、压铸模具的设计与制造。我国的计算机技术起步较晚，模具CAD/CAM的开发始于20世纪70年代末，但发展
20、也相当迅速。到目前为止，通过国家有关部门鉴定的有精冲模、普通冲裁模、辊锻模、锤模和注塑模等CAD/CAM系统，它们在生产中发挥着重要的示范作用并产生巨大的经济效益。80年代中、后期，我国的冲模CAD研制工作进入了全面发展阶段，不少企业、科研院所大专院校都开发了面向中国制造的CAD软件，强调软件产品的专业化和本地化。从上世纪90年代开始，华中科技大学、西安交通大学和北京机电研究院等相继开展了级进模CAD/CAM系统的研究和开发。近年来，我国模具标准件库的应用也日益增多。为了减轻重复劳动，提高工作效率，许多研究机构和设计生产部门都在各种CAD平台上利用其提供的二次开发接口进行二次开发。大多数的CA
21、D系统不含有标准件库，尤其是对特定行业的专用标准件库，不能满足设计人员的需求，因此相关的设计部门和科研机构采用不同的方法开发了行业内适用的标准件系统，很大程度上提高了设计效率。但是，我国CAD/CAM的研究应用与工业发达国家相比还有较大差距，主要表现在：（1）CAD/CAM的应用集成化程度较低，很多企业的应用仍停留在绘图、NC编程等单项技术的应用上。（2）CAD/CAM系统的软、硬件均依靠进口，自主版权的软件较。（3）缺少设备和技术力量，有些企业尽管引进CAD/CAM系统，但其功能没能充分发挥。近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，特别是微机的普及应用
22、，更为广大模具企业普及模具CAD/CAM技术创造了良好的条件。随着微机软件的发展和进步，技术培训工作也日趋简化。3.1.2 模具CAD/CAM的发展趋势（1）集成化集成化是CAD/CAM技术发展的一个最为显着的趋势。它是指把CAD、CAE、CAPP、CAM以至PPC（生产计划与控制）等各种功能不同的软件有机地结合起来，用统一的执行控制程序来组织各种信息的提取、交换、共享和处理，保证系统内部信息流的畅通并协调各个系统有效地运行。国内外大量的经验表明，CAD系统的效益往往不是从其本身，而是通过CAM和PPC系统体现出来；反过来，CAM系统假如没有CAD系统的支持，花巨资引进的设备往往很难得到有效地
23、利用；PPC系统假如没有CAD和CAM的支持，既得不到完整、及时和准确的数据作为计划的依据，订出的计划也较难贯彻执行，所谓的生产计划和控制将得不到实际效益。因此，人们着手将CAD、CAE、CAPP、CAM和PPC等系统有机地、统一地集成在一起，从而消除自动化孤岛，取得最佳的效益。CIM是CAD/CAM集成技术发展的必然趋势。CIM的最终目标是以企业为对象，借助于计算机和信息技术，使生产中各部分从经营决策、产品开发、生产准备到生产实施及销售过程中，有关人、技术、经营管理三要素及其形成的信息流、物流和价值流有机集成并优化运行，从而达到产品上市快、高质、低耗、服务好、环境清洁，使企业赢得市场竞争的目
24、的。CIMS是一种基于CIM哲理构成的计算机化、信息化、智能化、集成化的制造系统。它适应多种、小批量市场需求，可有效地缩短生产周期，强化人、生产和经营管理的联系，压缩流动资金，提高企业的整体效益。（2）网络化21世纪网络将全球化，制造业也将全球化，从获取需求信息，到产品分析设计、选购原辅材料和零部件、进行加工制造，直至营销，整个生产过程也将全球化。CAD/CAM系统的网络化能使设计人员对产品方案在费用、流动时间和功能上并行处理的并行化产品设计应用系统；能提供产品、进程和整个企业性能仿真、建模和分析技术的拟实制造系统；能开发自动化系统，产生和优化工作计划和车间级控制，支持灵敏制造的制造计划和控制
25、应用系统；对生产过程中物流，能进行治理的物料治理应用系统等。（3）智能化人工智能在CAD中的应用主要集中在知识工程的引入，发展专家CAD系统。专家系统具有逻辑推理和决策判定能力。它将许多实例和有关专业范围内的经验、准则结合在一起, 给设计者更全面，更可靠的指导。应用这些实例和启发准则，根据设计的目标不断缩小探索的范围，使问题得到解决。（4）并行工程并行工程（Concurrent Ensineering）是随着CAD/CAM、CIMS技术发展提出的一种新哲理、新的系统工程方法。这种方法和思路，就是并行的、集成的设计产品及其开发的过程。它要求产品开发人员在设计的阶段就考虑产品整个生命周期的所有要求
26、，包括质量、成本、进度、用户要求等，以便最大限度地提高产品开发效率及一次成功率。并行工程的关键是用并行设计方法代替串行设计方法。随着市场竞争的日益激烈，并行工程必将引起越来越多的重视。但其实施也决非一朝一夕的事情，目前应为并行工程的实现创造条件和环境。其中，与CAD/CAM技术发展密切相关的有如下几项要求：1）研究特征建模技术，发展新的设计理论的方法；2）开展制造仿真软件及虚拟制造技术的研究，提供支持并行工程运行的工具和条件；3）探索新的工艺过程设计方法，适应可制造性设计（DFM）的要求；4）借助网络及统一DBMS技术，建立并行工程中数据共享的环境；5）提供多学科开发小组的协同工作环境，充分发
27、挥人在并行工程中作用。以上要求将极大地促进CAD/CAPP/CAM技术的变革和发展。3.2 UG软件介绍UG是Unigraphics的缩写，这是一个交互式CAD/CAM（计算机辅助设计与计算机辅助制造）系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。它在诞生之初主要基于工作站，但随着PC硬件的发展和个人用户的迅速增长，在PC上的应用取得了迅猛的增长，目前已经成为模具行业三维设计的一个主流应用。UG的开发始于1990年7月，它是基于C语言开发实现的。UG NX是一个在二和三维空间无结构网络上使用自适应多重网格方法开发的一个灵活的数值求解偏微分方程的软件工具。其设计思想足够灵活地支持多种离散方案。因此软件可对许多不同的应用再利用。一个给定过程的有效模拟需要来自于应用领域（自然科学或工程）、数学（分析和数值数学）及计算机科学的知识。然而，所有这些技术在复杂应用中的使用并不是太容易。这是因为组合所有这些方法需要巨大的复杂性及交叉学科的知识。最终软件的实现变得越来越复杂，以致于超出了一个人能够管理的范围。一些非常成功的解偏微分方程的技术，特别是自适应网络加密（adaptivemeshrefinement）和多重网格方法在过去的十年中已被数学家研究，同时随着
