论文朱显民数控加工在模具制造中的应用

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阜阳职业技术学院毕业论文题目数控加工在模具制造中的应用姓名朱显民所在学院工程科技学院专业班级10级机械制造与自动化学号101030143指导教师张宣升日期2021年5月10日1

1摘要大学三年的学习一晃而过,为具体的检验这三年来的学习效果,综合检测论在实际应用中的能力,除了平时的考试、实验测试外更重要的是理论联系实际都是在以后工作中会用到的?材料加工与成型工艺??机械制造??机械设计根底一?及?工程图学?当然还有一些辅助我们电脑软件?AutoCAD绘图??UG?等。模具设计成形加工是现代工业生产中应用广泛的优质、高效、低耗、适应性很强的生产技术或称成型工具、成型工装产品是技术含量高、附加值高、使用广泛的新技术产品是价值很高的社会财富。模具生产技术的现代化在现代工业生产中模具已广泛应用于电动机和电器产品、电子计算机产品、仪表、家用电器产品与办公设备、汽车、军械、通用机械等产品的生产中。模具技术水平的上下模具设计毕业论文已成为衡量一个国家制造水平上下的重要标志并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力.目前随着汽车及轻工业的迅速开展模具设计制造日益受到人们的广泛关注已。将高新技术应用于模具设计与制造已成为快速制造优质模具的有力保证、CAD/DAE/CAM的广泛应用显示了用信息技术带动和提升模具工业的优越性。在欧美CAD/DAE/CAM已成为模具企业普遍应用的技术。在CAD的应用方面已经超越了图板、二维绘图。目前3D设计已到达了70℅--89℅PRO/E、UG、等软件的应用很普遍。为了缩短制造周期提高市场竞争力普遍采用高速切削加工技术﹑快速成型技术与快速制模技术。有SLA、SLSFDM、LOM等各种类型的快速成型设备。数控技术是现代制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的根底，离开了数控技术，进制造技术就成了无本之木。数控技术的广泛使用给机械制造业生产方式、生产结构、管理方式带来深刻的变化，它的关联效益和辐射能力更是难以估计。数控技术及数控装备已成为关系国家战略和表达国家综合国力水平的重要根底性产业，其水平上下是衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志，实现加工机床及生产过程数控化，已经成为当今制造业的开展方向。本论文主要介绍数控机床的定义，数控机床的分类，机床加工前的准备工作，数控机床的程序指令，数控机床对刀操作方法，数控机床的工作原理和结构，加工特点，数控机床的优点和缺点。关键词：数控技术概念；分类；加工方法；模具制造；数控加工工艺；数控编程；1

2目录摘要2目录3引言5正文6一模具6㈠﹑什么是模具6㈡﹑模具介绍61﹑模具的分类62模具的开展和应用83我国模具开展的特点9二数控模具11㈠﹑数控加工的特点与应用11㈡﹑模具与数控加工的关系13三数控在模具中的开展与前景14㈠﹑数控技术在模具中的作用141﹑数控加工概述152﹑数控加工技术在模具制造中的应用16四以数控车床加工轴类零件为实例17㈠,零件图17㈡﹑零件图工艺分析18㈢﹑设备的选择191﹑机床选择192﹑机床参数20㈣﹑切削顺序211﹑加工方案分析212﹑切削用量的选择21㈤﹑确定零件的定位基准和装夹方式231﹑粗基准选择原那么232﹑精基准选择原那么233﹑定位基准23㈥﹑装夹方式231﹑各类夹具及优点23⑴.机床夹具的分类232﹑车床夹具.24⑴、数控车床夹具分类243﹑夹具的选择254﹑装夹方式26㈦.刀具的选择261﹑各类刀具图片262﹑刀具的选择原那么27⑴﹑数控刀具的选择27⑵﹑刀具选择应考虑的主要因素271

3⑶﹑车削系统〔整体式工具系统〕27⑷﹑刀具材料选择28⑸﹑刀具系统〔模块式工具系统〕28〔6〕、刀柄的选择28⑺﹑总结：283﹑最终选择刀具294﹑刀具卡29五零件的编程30㈠﹑手工编程301﹑加工程序1〔加工右端各外圆〕302﹑加工程序2〔加工左端内孔〕323﹑加工程序3〔车削左端外圆〕33〔二〕﹑数控仿真系统341放置零件362﹑加工零件………………………………………………………………………363﹑精度自检36结论37主要参考文献381

4引言我国模具行业这几年来的开展，我们国内的模具制造业总体开展水平良好，企业加工水平得到很大提高，出口创汇能力大大增强，既在国内市场抵抗住境外厂商的挤压，又在国际市场表现出较强的竞争力。但同时，国内模具企业在开展过程中也曝露出一些问题，一是规模偏小，二是技术偏低，三是涉及领域狭窄，四是对相关行业影响带动能力不大。综合以上因素，国内模具制造业总体效益还没有发挥出最好水平。为了扭转以上情况，国内模具制造要想在国际市场发挥更大影响，必须加强全行业技术和资源的整合。模具工业又是高新技术产业化的重要领域。模具制造技术水平的提高，模具工业的技术升级，离不开同高新技术的嫁接。CAD/CAE/CAM技术在模具工业中的应用，快速原型制造技术的应用，使模具的设计制造技术发生了重大变革，就是一个最好的例证。模具的开发和制造水平的提高，有赖于采用数控精密高效加工设备；逆向工程、并行工程、敏捷制造、虚拟技术等先进制造技术在模具工业中的应用，也要与电子信息等高新技术嫁接，实现高新技术产业化。数控技术是机械加工自动化的根底，是数控机床的核心技术，其水平上下关系到国家战略地位和表达国家综合实力的水平。它随着信息技术、微电子技术、自动化技术和检测技术的开展而开展。同时数控加工在模具方面的重要性也是日见明显，将数控加工和模具有效地结合起来形成产业信息化、智能化，这将大大推动模具的开展，满足客户需求，提高中国模具总体水平，由此可见，模具中应用数控加工是未来模具开展的一种趋势。特别是现在的新型数控加工技术，数控机床已到达5轴甚至更多轴联动，在转速上也有了很大的成就，其次是数控车床就比拟相对国外就比拟落后。在三维造模方面，其软件更是百花齐放，运用三维建模软件，可以更好突出模具或是零件的特点和形状，根据模具和零件本身的特点，三维软件可以自动生成数控机床可识别代码，完全省掉人工编程，，生成的数控代码，也可以运用数控加工仿真软件实现所需的模具，在不需要毛坯件的情况下就可以完全了解所需模具的形状、尺寸要求和外表粗糙度。1

5正文一模具㈠﹑什么是模具模具是工业生产上用以注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成型、冶炼、冲压、拉伸等方法得到所需产品的各种模子和工具。简而言之，模具是用来成型物品的工具，这种工具由各种零件构成，不同的模具由不同的零件构成。它主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工。模具，是工业生产的根底工艺装备，在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯等产品中，60%-80%的零部件都依靠模具成形，模具质量的上下决定着产品质量的上下，因此，模具被称之为“百业之母〞。模具又是“效益放大器〞，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产的工艺水平及科技含量的上下，已成为衡量一个国家科技与产品制造水平的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量、效益、新产品的开发能力，决定着一个国家制造业的国际竞争力。㈡﹑模具介绍1﹑模具的分类(1)一般类别①两板模具②三板模或细水口模成型分类(2)注射成型是先把塑料参加到注射机的加热料筒内，塑料受热熔融，在注射机螺杆或柱塞的推动下，经喷嘴和模具浇注系统进入模具型腔，由于物理及化学作用而硬化定型成为注塑制品。注射成型由具有注射、保压〔冷却〕和塑件脱模过程所构成循环周期，，因而注射成型具有周期性的特点。热塑性塑料注射成型的成型周期短、生产效率高，熔料对模具的磨损小，能大批量地成型形状复杂、外表1

6图案与标记清晰、尺寸精度高的塑件；但是对于壁厚变化大的塑件，难以防止成型缺陷。塑件各向异性也是质量问题之一，应采用一切可能措施，尽量减小。⑶压缩成型俗称压制成型，是最早成型塑件的方法之一。压缩成型是将塑料直接参加到具有一定温度的敞开的模具型腔内，然后闭合模具，在热与压力作用下塑料熔融变成流动状态。由于物理及化学作用，而使塑料硬化成为具有一定形状和尺寸的常温保持不变的塑件。压缩成型主要是用于成型热固性塑料，如酚醛模塑粉、脲醛与三聚氰胺甲醛模塑粉、玻璃纤维增强酚醛塑料、环氧树脂、DAP树脂、有机硅树脂、聚酰亚胺等的模塑料，还可以成型加工不饱和聚酯料团〔DMC〕、片状模塑料〔SMC〕、预制整体模塑料〔BMC〕等。一般情况下，常常按压缩膜上、下模的配合结构，将压缩模分为溢料式、不溢料式、半溢料式三类。⑷挤塑成型是使处于粘流状态的塑料，在高温和一定的压力下，通过具有特定断面形状的口模，然后在较低的温度下，定型成为所需截面形状的连续型材的一种成型方法。挤塑成型的生产过程，是准备成型物料、挤出造型、冷却定型、牵引与切断、挤出品后处理。在挤塑成型过程中，注意调整好挤出机料筒各加热段和机头口模的温度、螺杆转数、牵引速度等工艺参数以便得到合格的挤塑型材。特别要注意调整好聚合物熔体由机头口模中挤出的速率。因为当熔融料挤出的速率较低时，挤出物具有光滑的外表、均匀的断面形状；但是当熔融物料挤出速率到达某一限度时，挤出物外表就会变得粗糙、失去光泽，出现鲨鱼皮、桔皮纹、形状扭曲等现象。当挤出速率进一步增大时，挤出物外表出现畸变，甚至支离和断裂成熔体碎片或圆柱。因此挤出速率的控制至关重要。⑸压注成型亦称铸压成型。是将塑料原料参加预热的加料室内，然后把压柱放入加料室中锁紧模具，通过压柱向塑料施加压力，塑料在高温、高压下熔化为流动状态，并通过浇注系统进入型腔逐渐固化成塑件。此种成型方法，也称传递模塑成型。压注成型适用于各低于固性塑料，原那么上能进行压缩成型的塑料，也可用压注法成型。但要求成型物料在低于固化温度时，熔融状态具有良好的流动性，在高于固化温度时，有较大的固化速率。(6)中空成型1

7是把由挤出或注射制得的、尚处于塑化状态的管状或片状坯材趋势固定于成型模具中，立刻通入压缩空气，迫使坯材膨胀并贴于模具型腔壁面上，待冷却定型后脱模，即得所需中空制品的一种加工方法。适合中空成型的塑料为高压聚乙烯、低压聚乙烯、硬聚氯乙烯、软聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯等。根据型坯成型方法的不同，中空成型主要分为挤出吹塑中空成型和注射吹塑中空成型两种。挤出吹塑中空成型的优点是挤出机与挤出吹塑模的结构简单，缺点是型坯的壁厚不一致，容易造成塑料制品的壁厚不匀。右图是挤出吹塑中空成型原理示意图。注射吹塑中空成型的优点是型坯的壁厚均匀、无飞边，由于注射型坯有底面，因此中空制品的底部不会产生拼和缝，不仅美观而且强度高。缺点是所用的成型设备和模具价格贵，故这种成型方法多用于小型中空制品的大批量生产上，在使用上没有挤出吹塑中空成型方法广泛。2模具的开展和应用(1)、随着世界经济飞速开展，模具的重要性日显突出，模具的主要应用范围是汽车行业、摩托车行业、电机、电器行业其他行业。(2)、模具行业开展趋势分析①、模具市场全球化，模具生产周期进一步缩短模具市场全球化是当今模具工业最主要的特征之一，模具的购置者和生产商遍布全世界，模具工业的全球化开展使生产工艺简单、精度低的模具加工企业向技术相对落后、生产率较低的国家迁移，兴旺国家的模具生产企业那么定位在生产高水准的模具上，模具生产企业必须面对全球化的市场竞争，同时模具生产厂家不得不千方百计地加快生产进度，努力简化和废除不必要的生产工序，模具的生产周期将进一步缩短。②、模具CAD/CAM向集成化、智能化和网络化开展软件的功能模块越来越齐全，同时各功能模块采用同一数据模型，实现信息的综合管理与共享，支持模具设计、制造、装配、检验、测试及生产管理的全过程。有的系列化软件包括了曲面/实体几何造型、复杂形体工程制图、工业设计高级渲染、模具设计专家系统、复杂形体CAM、艺术造型及雕刻自动编程系统、逆向工程系统及复杂形体在线测量系统等；模具设计、分析、制造的三维化、无纸化使新一代模具软件以立体的、直观的感觉来设计模具，所采用的三维数字化模型能方便地用于产品结构的CAE分析、模具可制造性评价和数控加工、成形过程模拟及信息的管理与共享；罗百辉表示，随着竞争、合作、生产和管理等方面的全球化、国际化，以及计算机软硬件技术的迅速开展，网络使得在模具行业应用虚拟设计、敏捷制造技术成为新的开展趋势。③、模具产品将向大型、精密、标准化方向开展1

8一方面模具成型零件日渐大型化和为提高生产效率开发的“一模多腔〞造成了模具日趋大型化，另一方面电子信息产业、医学的迅猛开展带来了零件微型化及精密化，有些模具的加工精度公差就要求在１μｍ以下。另外多功能复合模具将得到进一步开展，新型多功能复合模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，生产效率进一步提高。国外兴旺国家模具标准件使用覆盖率一般为80％左右，随着我国模具工业的开展，模具标准化工作必将加强，模具标准化程度将进一步提高，模具标准件的应用和生产在“十二五〞期间必将得到较大的开展。④、优质模具材料及先进外表处理技术将进一步受到重视因选材和用材不当，致使模具过早失效，大约占失效模具的45％以上，因此选用优质钢材和应用相应的外表处，理技术来提高模具的寿命显得十分重要，提高钢的纯洁度、等向性、致密度和均匀性及研制更高性能或具特殊，性能的模具钢，开发模具钢品种规格，扩大其他优质模具材料如硬质合金、陶瓷材料、复合材料等的应用范围，是主要研究热点；用铝合金作模具材料以缩短制模周期、降低模具本钱，将在快速经济模具中得到较快开展。模具外表处理的主要趋势是：由渗入单一元素向多元素共渗、复合渗开展，由一般扩散向CVD、PVD、PCVD、离子渗入、离子注入等方向开展，可采用的镀膜有：TiC、TiN、TiCN、TiAlN、CrN、Cr7C3、W2C等，同时热处理，手段由大气热处理向真空热处理开展。目前激光强化、辉光离子氮化及电镀〔刷镀〕防腐强化等技术也日益受到重视。3我国模具开展的特点改革开放以来，我国模具工业开展迅猛。1996至2021年间，我国模具工业的产值年平均增长15%左右。目前，全国共有模具生产厂点1.7万个，从业人员60多万人。2021年全国模具工业总产值达300亿元人民币，我国模具年产值已位居世界第三。我国大局部模具是企业自产自用，真正作为商品流通的模具仅占1/3。所产模具根本上以中低档为主，一些大型、精密、复杂和长寿命的高档模具，在技术上无法与兴旺国家相比，生产能力也远远不能满足国民经济开展的需要。近五年来，我国平均每年进口模具8.14亿美元，2001年进口模具11.12亿美元(出口模具仅1.88亿美元)，这还不包括随进口设备和生产线作为附件带来的模具。根据海关统计，近几年进出口相抵，我国已成为世界上最大的模具进口国。1

9国内外模具的质量水平不可同日而语，开发能力和经济效益仍有差距。兴旺国家一个模具职工平均创造产值15万-20万美元，我国只有4万-5万元人民币。国外企业大都有一定利润，而我国模具企业大多是微利甚至亏损。据统计，2001年我国大陆制造工业对模具的市场需求量约为400亿元，今后几年仍将以每年10%以上的速度增长。大型、精密、复杂、长寿命模具需求的增长还将远远超过每年10%的增幅。另外，从国际市场来看，目前世界模具市场仍然是供不应求。近几年，世界模具市场总量一直保持在600亿-650亿美元之间。美、日、法、瑞等国每年出口模具约占其本国模具总产值的1/3，我国模具的出口量还不到总产值的5%，我国模具出口可以开展的空间非常广阔。根据国内和国际模具市场的开展状况，有关专家预测，未来我国的模具经过行业结构调整后，将呈现十大开展趋势：一是模具日趋大型化；二是模具的精度将越来越高；三是多功能复合模具将进一步开展；四是热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高；五是气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将有较大开展；六是模具标准化和模具标准件的应用将日渐广泛；七是快速经济模具的前景十分广阔；八是压铸模的比例将不断提高，同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求；九是塑料模具的比例将不断增大；十是模具技术含量将不断提高，中高档模具比例将不断增大，这也是产品结构调整所导致的模具市场未来走势的变化。1

10二数控模具㈠﹑数控加工的特点与应用数字技术是制造业信息化工程的关键技术之一，数控加工是现代制造重要的组成局部。自1952年在美国出现了世界上第一台数控铣床，按控制器的技术开展至今已经历了5代，同时，数控编程技术也从手工编程开展到自动编程。早期的数控程序由手工编写，只能针对点位加工或几何形状不太复杂的零件。自动编程是用计算机来协助完成数控加工编程编制，又从APT〔AutomaticallyProgrammedTool〕语言编程开展到如今的图像编程。20世纪70年代，由于贝塞尔〔Bezier〕曲线算法、B样条曲线算法的提出，达索〔DASSAULT〕飞机制造公司推出了含有三维曲面功能的造型系统CATIA软件，推动了CAD和CAM向一体化的方向开展。近年来，在CAD/CAE/CAM一体化概念的根底上，又逐步形成了计算机集成制造〔CIMS〕的概念，向着集成化、智能化、可视化、虚拟化的方向跃进。在加工制造方面，近年有资料显示，在欧美日等兴旺国家中，现代制造业的数控化率达35-70％，而我国只有不到1％。参加WTO以后，国内制造业开始了前所未有的开展，并快速成为全球重要的制造基地，2000年以来每年新增各类数控设备在5万台套以上，并以35％的速度持续增长。随着急速跟进的跨跃式的技术升级，业内对掌握数控编程、加工等现代制造技术的新型人才也形成了巨大的需求。数控加工是指在数控机床上进行自动加工零件的一种工艺方法。数控机床加工零件时，将编制好的零件加工数控程序，输入到数控装置中，再由数控装置控制机床主运动的变速、启停、进给运动的方向、速度和位移大小，以及其他诸如刀具选择交换、工件夹紧松开和冷却润滑的启、停等动作，使刀具与工件及其他辅助装置严格地按照数控程序规定的顺序、路程和参数进行工作，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件。数控加工是一种现代化的加工手段。同时数控加工技术也成为一个国家制造业开展1

11的标志。利用数控加工技术可以完成很多以前不能完成的曲面零件的加工,而且加工的准确性和精度都可以得到很好的保证。总体上说,和传统的机械加工手段相比数控加工技术具有以下优点:1、加工效率高利用数字化的控制手段可以加工复杂的曲面。而加工过程是由计算机控制,所以零件的互换性强,加工的速度快。2、加工精度高同传统的加工设备相比,数控系统优化了传动装置,提高分辨率,减少了人为误差,因此加工的效率可以得到很大的提高。3、劳动强度低由于采用了自动控制方式,也就是说加工的全部过程是由数控系统完成,不象传统加工手段那样烦琐,操作者在数控机床工作时,只需要监视设备的运行状态。所以劳动强度很低。4、适应能力强数控加工系统就象计算机一样,可以通过调整局部参数到达修改或改变其运作方式,因此加工的范围可以得到很大的扩展。5、工作环境好数控加工机床是机械控制、强电控制、弱电控制为一体高科技产物,对机床的运行温度、湿度及环境都有较高的要求。6、就业容易、待遇高由于我国处于数控加工技术的大力开展阶段,大量的数控机床和先进的加工手段的快速引进,却没有大量熟练数控技术操作的人员参与,因此造成该行业严重缺乏人才。㈡﹑模具与数控加工的关系数控技术是用于加工模具的一种方式。在制造模具的众多工序中，进行模具的加工是最主要环节，模具的精度决定了加工出来的产品的精度，而在传统的机械加工中，其技术性能远远落后于数控加工，在数控加工中，不仅可以提高加工产品的效率，也可以提高产品的质量，在未来的数控加工系统中，其开展趋势为智能化和数字化，由原来的一人一台机床转向到一人多台机床，大大降低了人工本钱。数控机床作为一种高效率的设备,欲充分发挥其高性能、高精度和高自动化的特点,除了必须掌握机床的性能、特点及操作方法外,还应在编程前进行详细的工艺分析和确定合理的加工工艺,以得到最优的加工方案。1

12Mastercam软件是世界上应用最普遍最富竞争力的CAD/CAE/CAM软件之一，在制造业的各个领域，在模具制造等有着日益广泛的应用，已成为这些行业中不可缺少的加工技术。Mastercam软件中的制造模块在模具制造中发挥着它独有的优势，其中的数控编程又是一项实用性很强的技术。随着计算机技术的高速开展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业兴旺国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式开展。在集成化根底上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化根底上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化根底上，CAD/CAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。1

13三数控在模具中的开展与前景㈠﹑数控技术在模具中的作用数控加工的方式很多，包括数控铣加工、数控电火花加工、数控电火花线切割、数控车削加工、数控磨削加工以及其他一些数控加工方式，这些加工方式，为模具提供了丰富的生产手段。根据其特点，可以将模具分为许多类，每一类模具，都有其最适宜的加工方式。因此，在实际生产中，必须合理分类，找到最适合的加工方式，以降低本钱，提高生产率。对于旋转类模具，一般采用数控车削加工，如车外圆、车孔、车平面、车锥面等。酒瓶、酒杯、保龄球、方向盘等模具，都可以采用数控车削加工。对于复杂的外形轮廓或带曲面模具，电火花成型加工用电极，一般采用数控铣加工，如注塑模、压铸模等，都可以采用数铣加工。对于微细复杂形状、特殊材料模具、塑料镶拼型腔及嵌件、带异形槽的模具，都可以采用数控电火花线切割加工。模具的型腔、型孔，可以采用数控电火花成型加工，包括各种塑料模，橡胶模、锻模、压铸模、压延拉深模等。对精度要求较高的解析几何曲面，可以采用数控磨削加工。在制造模具模板是的工艺分析，根具其特点，确定模板的加工方式和加工工序，必要时可以采用特殊的加工方式，采用数控车床或加工中心，可以到达一人操作几台或多台机床，只要完成对刀工作后就可以自动加工，利用数控加工可以到达非规那么曲面加工，有的数控机床可以到达多轴联动，与传统的机械加工相比拟，数控加工有着不可卓越的优点，当然，凡事有利必有弊，数控加工需要专业的数控编程人员，需要专业的三维建模软件，培养专业的技术人才可以有效地开展数控技术，提高公司的生产质量和产量。模具在成型之后，其尺寸未能到达技术要求，根据其三维模型软件生成的数控代码，将成形模具固定到数控机床上进行精确的数控加工已到达要求尺寸和外表粗糙度，零件运用数控机床加工可以快速的实现准确的定位和精准的切削，同时还可以实现提高效率。1﹑数控加工概述1

14数字控制简称数控，是近代开展起来的一种自动控制技术，是用数字化信息实现机械设备控制的一种方法，在数控加工技术方面得到了广泛的应用。随着科学技术的不断开展，社会对产品多样化的要求日益强烈，产品更新换代越来越快，多品种、中小批量生产的比重明显增加，复杂形状的零件越来越多，精度要求也越来越高。另外，剧烈的市场竞争要求产品研制生产周期越来越短，传统的加工设备和制造方法已难于适应这种多样化、柔性化与复杂形状零件的高效、高质量加工要求。因此.近几十年来，能有效解决复杂、精密、小批多变零件加工问题的数控加工技术得到了迅速开展和广泛运用，使制造技术发生了根本性的变化。一般来说，数控加工技术涉及数控机床加工工艺和数控编程技术2个方面。数控机床是数控加工的硬件根底，其性能对加工效率、精度等方面具有决定性的影响。高速、高效和高精度是数控机床技术开展的目标。零件加工程序的编制是实现数控加工的重要环节，对于产品质量的控制有着重要的作用。特别是对于复杂零件加工，其编程工作的重要性甚至超过数控机床本身。数控编程所追求的目标是如何更有效地获得满足各种零件加工要求的高质量数控加工程序，以便充分发挥数控机床的性能，获得更高的加工效率和质量。传统机床与数控机床比拟如图1所示，数控机床加工具有如下特点：⑴﹑加工精度高。加工质量稳定数控机床的核心装置是数控装置，由印刷电路板、纸带阅读机、键盒、CRT显示器等硬件以及很多软件组成，还有零件程序可输入数字，可完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能正是由于有这样的核心数控装置，因其精度远高于传统机床，所以加品的质量也就高于传统机床加工的产品，且质量稳定。⑵﹑可进行多坐标的联动，加工复杂零件驱动装置是数控机床执行机构的驱动部件，这个驱动装置由主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机组成。通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动且是在数控装置的控制下。几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。⑶﹑生产效率高加工零件通过数字化控制，从而使生产加工工具一体化，其全由数字化流程控制。相对于传统加工机床，大大减少了生产单位产品的工作时间，从而提高数字机床加工产品的工作效率，以加工中心为例，加工中心是带有刀库和自动换刀装置的～种高度自动化的多功能数控机床。工件在加工中心上经一次装夹后，能对2个以上的外表完成多种工序的加工，并且有多种换刀或选刀功能，从而使生产效率大大提高。1

15⑷﹑自动化程度高，减轻劳动强度数控自动化机床是机械加工制作，且是数字化控制。操作工人的劳动强度那么会减轻，有利于提高数控机床加工工具的效率，也有利于提高品的质量，更有利于提升数控机床企业的生产效益，从而壮大企业。⑸﹑对操作人员的素质和技术要求高数控机床不同于传统机床，数字化控制不仅要懂计算机操作，而且还要懂数控加工语言。数控加工语言分为ATL语言和NC语言。ATL语言由CAM软件产生，用来描述刀具运行轨迹的一种说明性语言，并且可在CAM软件里逐行进行加工仿真模拟。NC语言由后置处理器产生，是实际输入机床的加工语言。NC程序也可以直接在数控机床上编写。主要有加工代码、辅助功能代码、刀具代码、主轴转速和切屑速度代码。这些都是高技术的专业知识，只有具备高技能的专业人员才能对数控机床进行操作。2﹑数控加工技术在模具制造中的应用数控加工的方式很多，包括数控铣加工、数控电火花加工、数控电火花线切割、数控车削加工、数控磨削加工以及其他一些数控加工方式，这些加工方式，为模具提供了丰富的生产手段。根据其特点，可以将模具分为许多类，每一类模具，都有其最适宜的加工方式。因此，实际生产中，必须合理分类，找到最适合的加工方式，以降低本钱，提高生产率。对于旋转类模具，一般采用数控车削加工，如车外圆、车孔、车平面、车锥面等。酒瓶、酒杯、保龄球、方向盘等模具，都可以采用数控车削加工。对于复杂的外形轮廓或带曲面模具，电火花成型加工用电极，一般采用数控铣加工，如注塑模、压铸模等，都可以采用数控铣加工。对于微细复杂形状、特殊材料模具、塑料镶拼型腔及嵌件、带异形槽的模具，都可以采用数控电火花线切割加工。模具的型腔、型孔，可以采用数控电火花成型加工，包括各种塑料模，橡胶模、锻模、压铸模、压延拉深模等。对精度要求较高的解析几何曲面，可以采用数控磨削加工.1

16四以数控车床加工轴类零件为实例㈠,零件图有如下零件图，其毛坯为轴类。因其结构有外螺纹、内螺纹、圆角、斜倒角、圆弧、退刀槽、其结构复杂，用普通加工方式难以加工，加工精度低并且难以保证其加工精度，因此选择数控加工。㈡﹑零件图工艺分析1﹑该零件包括有槽、螺纹、圆弧、内孔、内螺纹、键槽、圆柱，其多个直径尺寸有较严的尺寸公差要求，但对于粗糙度并没有太严的要求外表粗糙度Ra值较大。为此这些外表的加工顺序为：夹左端→车削右端外圆→车槽→车右端螺纹→工件掉头并校正→钻中心孔→车孔→车内槽→加工内螺纹2﹑确定定位基面。该轴的几个主要配合外表和台阶面对基准轴线均有径向圆跳动和端面圆跳动要求，应在轴的两端加工B型中心孔作为定位基准面，此左端中心孔要在粗车之前加工好。1

173﹑选择毛坯的类型。该传动轴材料为45钢，各外圆直径相差不大，故毛坯选择直径60的45圆钢料。4﹑拟订工艺过程。该轴的工艺过程中，在考虑主要外表加工的同时，还要考虑次要外表的加工和热处理要求，要求不高的外圆在精车时就可加工到规定尺寸，槽、倒角和螺纹应在精车后加工，键槽在精车后进行划线和车削，调质处理安排安排在粗车之后，调质后一定要修研中心孔，以消除热处理变形和氧化皮，磨之前，还要修研中心孔以提高定位精度。确定零件毛坯尺寸根据零件材料、性能以及学校现有的设备要求选择零件的材料为45#铁铸件，并根据情况尽量使各个外表上的余量均匀，综上所选毛坯尺寸为160mm×60m㈢﹑设备的选择1﹑机床选择结合零件图分析，该零件构成复杂，以致加工工序复杂。数控车床易于加工复杂零件，易于保证加工精度，可实现软件精度补偿，加工效率高零件，加工周期短。结合我院机床的实际，采用数控车床进行加工。数控车床CAK-6140VA主要参数如下表、实图如图；数控车床CAK-6140VA采用FNAUC系统.据该零件的外形是轴类零件，比拟适合在车床上加工，由于零件上既有切槽尺寸精度又有圆弧数值精度,在普通车床上是难以保证其技术要求。所以要想保证技术要求,只有在数控车床上加工才能保证其加工的尺寸精度和外表质量。机床我们选用HNC-CK6140数控系,实物图如下;1

182﹑机床参数机型CAK6140主轴最大孔径52mm工作最大回转直径400mm最大工作长度750mm/1500mm主轴最大转速主轴转速级数无极调速主轴电机功率尾座套筒锥度莫氏4#横向最小设定值纵向最小设定值刀架工位数4-8横向快速移动速度3000mm/min纵向快速移动速度6000mm/min微机全中文液精显示1

19尾座套筒移动量120mm机床外形尺寸〔长×宽×高〕1890×1150×1630机床重量2250kg㈣﹑切削顺序根据零件图样，制定以下工艺方案，方案：夹左端→粗车外圆→精车外圆→切槽→车螺纹→夹右端→手动钻孔→镗孔→加工内螺纹→车个台阶工序1:备料工序2:热处理:正火工序3平端面工序4粗车右端外圆工序5精车右端外圆工序6切槽工序7车螺纹工序8工件掉头并校正同时螺纹加螺纹套工序9平端面1

20工序10用钻头钻孔工序11:镗¢200孔工序12加工内槽工序13车内螺纹工序14检验1﹑加工方案分析以上方案是合理的,是通过仔细考虑(零件加工的技术要求,装夹次数,加工先后)以及可能采取的加工手段之后,开加工的,符合先粗后精的原那么,集中表达工序集中的原那么.由于零件的加工精度要求较高,减少了装夹次数,能够减少装夹误差,使加工精度大大提高。2﹑切削用量的选择⑴﹑平端面ap=,f=/r,vc=25m/minn=1000vc/π因此选择n=500r/minp=p额×η=6kwp需=kc·ap·f·vc≤p故机床功率足够.⑵﹑粗车查≤机械工程师简明手册≥表4-2-1ap=2mm,f=/r,vc=90m/minn=1000vc/π因此选择n=650r/minp=p额×η=6kwp需=k·ap·f·vc≤p故机床功率足够.⑶﹑半精车查≤机械工程师简明手册≥表4-2-2ap=,f=/r,vc=120m/minn=1000vc/π因此选择n=800r/min1

21p=p额×η=6kwp需=k·ap·f·vc≤p故机床功率足够.⑷﹑精车查≤机械工程师简明手册≥表4-2-10ap=1mm,f=/r,vc=130m/minn=1000vc/π因此选择n=1000r/minp=p额×η=6kwp需=k·ap·f·vc/1000≤p故机床功率足够.⑸﹑切槽ap=1mm,f=/r,vc=80m/minn=1000vc/π因此选择n=500r/minp=p额×η=6kwp需=F·vc×10=k·ap·f·vc≤p故机床功率足够.㈤﹑确定零件的定位基准和装夹方式1﹑粗基准选择原那么为了保证不加工外表与加工外表之间的位置要求，应选不加工外表作粗基准。合理分配各加工外表的余量，应选择毛坯外圆作粗基准。粗基准应防止重复使用。选择粗基准的外表应平整，没有浇口、冒口或飞边等缺陷。以便定位可靠。2﹑精基准选择原那么基准重合原那么：选择加工外表的设计基准为定位基准；基准统一原那么：自为基准原那么，互为基准原那么。3﹑定位基准1

22综合上述，粗、精基准选择原那么，由于是轴类零件，在车床上用三爪卡盘装夹定位，定位基准应选在零件的轴线上，以毛坯ф58mm的棒料的轴线和左端面作为定位基准。㈥﹑装夹方式1﹑各类夹具及优点⑴.机床夹具的分类机床夹具的种类很多，按使用机床的类型可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、加工中心夹具和其他机床夹具等；按驱动夹具工作的动力源可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具和自夹紧夹具等；按其专门化程度，机床夹具一般分为以下5种类型。①通用夹具通用夹具的结构、尺寸已规格化，且具有一定的通用性，它无需调整或稍加调整就可用于装夹不同的工件。如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、机床用平口虎钳、万能分度头、顶尖、中心架、电磁吸盘等，一般以作为通用机床的附件，由专业厂生产。采用这类夹具可缩短生产准备周期，减少夹具品种，从而降低生产本钱。其缺点是定位与夹紧费时，生产率较低，故主要适用于单件、小批量的生产。②专用夹具专用夹具是针对某一工件的某一工序而专门设计和制造的.因为不需要考虑通用性，所以夹具可设计得结构紧凑、操作方便。由于这类夹具设计与制造周期较长，产品变更后无法利用，因此适用于大批量生产。采用专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。③可调夹具可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而开展起来的。它是在加工完某种工件后，经过调整或更换个别定位元件和夹紧元件，既可加工另外一种工件的夹具。它按成组原理设计，用于加工现状相似和尺寸相近的一组工件，故在多品种，中、小批量生产中使用有较好的经济效果。④组合夹具组合夹具是按一定的工艺要求，由一套通用标准元、部件组合而成的夹具。这类夹具使用结束后可拆卸或重新组装。组合夹具能有效1

23缩短生产周期，减少专用夹具的品种和数量，适用于中、小批量生产和新产品的调制。⑤随行夹具随行夹具是在自动加工线中针对某一工件所采用的一种夹具。此类夹具除了担负一般夹具的装夹任务外，还担负着自动加工线输送工件的任务。2﹑车床夹具.⑴、数控车床夹具分类①三爪自定心卡盘如右图所示，三爪自定心卡盘是车床上最常用的自定心夹具。它夹持工件时一般不需要找正，装夹速度较快。把它略加改良，还可以方便地装夹方料，其他形状的材料;同时还可以装夹小直径的圆棒。②四爪单动卡盘四爪单动卡盘如右图所示，是车床上最常用的夹具，适用于装夹形状不规那么或大型的工件，夹紧力较大，装夹精度较高，不受卡爪磨损的影响，但装夹不如三爪自定心卡盘方便。装夹圆棒料时，如在四爪单动卡盘内放上一块V行架，装夹就快捷多了。(四爪单动卡盘1-卡盘体2-卡爪3-丝杆)③﹑四爪单动卡盘装夹操作须知：应根据被装夹处的尺寸调节卡爪，使其相对两爪的距离略大于工件直径即可。工件被夹持局部不宜过长，一般以10-15mm为宜。为了防止工件外表被夹伤和找正工件时方便，装夹位置应垫0、5mm以上的铜皮。在装夹大型、不规那么工件时，应在工件与导轨面之间垫放防护木板，以防工件掉下，损坏机床外表。④花盘、角铁和常用附件花盘花盘是铸铁材料，用螺纹或定位孔形式直接装在车床主轴上。它的工作平面与主轴轴线垂直，平面度误差小，外表粗糙度Ra<1.6um。外表上开有长短不等的T行槽〔或通槽〕1

24，用于安装螺栓紧固工作和其它附件以及装夹不对称和形状复杂的工件，装夹工件时需反复校正和平衡。为了适应大小工件的要求，花盘也有各种规格，常用的有直径250mm、300mm、420mm等。角铁角铁又叫弯板，是铸铁材料。它有两个相互垂直的平面，外表粗糙度Ra<1.6um，并有较高的垂直度精度。V行架V行架的工作外表是V形面，一般做成90`或120`,它的两个面之间都有较高的形位精度，主要用作工件以圆弧面为基准的定位。平垫铁它装在花盘或角铁上，作为工件定位的基准平面或导向平面。平衡铁平衡铁材料一般是钢或铸铁，有时为了减小体积，也可用铅制作。3﹑夹具的选择根据该零件形状规那么、加工特点及加工精度较高，所以选择三爪自定心卡盘。之所以选择三爪自定心卡盘是因为三爪自定心卡盘，是因为它是常用的车床通用夹具，它可以自定中心，夹持范围大，装夹工件的效率高，适用于装夹中小型以外圆定位的零件。附夹具图如下列图所示4﹑装夹方式1

25㈦.刀具的选择1﹑各类刀具图片2﹑刀具的选择原那么⑴﹑数控刀具的选择控刀具〔分两大系统：车削系统和铣镗削系统〕的特点与要求数控刀具要求精度高、刚性好、装夹调整方便，切削性能强、耐用度高。合理选用既能提高加工效率又能提高产品质量。⑵﹑刀具选择应考虑的主要因素被加工工件的材料、性能：金属、非金属，其硬度、刚度、塑性、韧性及耐磨性等。加工工艺类别；车削、钻削、铣削、镗削或粗加工、半精加工、精加工和超精加工等。工件的几何形状、加工余量、零件的技术经济指标。刀具能承受的切削用量。辅助因数：操作间断时间、振动、电力波动或突然中断等。1

26⑶﹑车削系统〔整体式工具系统〕组成：由刀片〔刀具〕、刀体、接柄〔或柄体〕、刀盘等可转位刀片的代码及参数可转位刀片的断屑槽槽型：断屑自如、排屑流畅可转位刀片的夹紧方式：楔块上压式、杠杆式、螺钉上压式要求：夹紧可靠、定位准确、排屑流畅、结构简单、操作方便⑷﹑刀具材料选择①、刀片材料选择：高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、立方碳化硼或金刚石②、刀片尺寸选择：有效切削韧长度、被吃刀量、主偏角等③、刀片形状选择：依据外表形状、切削方式、刀具寿命、转位次数等④、刀片的刀尖半径选择：粗加工、工件直径大、要求刀刃强度高、机床刚度大时选大刀尖圆弧精加工、切深小、细长轴加工、机床刚度小选小刀尖圆弧⑸﹑刀具系统〔模块式工具系统〕组成；刀片〔刀具〕、刀杆〔或柄体〕、主轴或刀片〔刀具〕、工作头、连接杆、主柄、主轴所组成数控铣削刀具的选择,铣刀类型的选择：加工较大平面选择面铣刀，加工凸台、凹槽、小平面立铣刀，加工毛坯面和粗加工孔选择镶硬质合金玉米铣刀，曲面加工选择球头铣刀，加工空间曲面模具型腔与凸模外表选择模具铣刀，加工封闭键槽选键槽铣刀，等等〔6〕、刀柄的选择依据被加工零件的工艺选择刀柄刀柄配备的数量：与被加工零件品种、规格、数量、难易程度、机床负荷有关正确选择刀柄柄部形式坚持选择加工效率高的刀柄综合考虑合理选用模块式和复合式刀柄⑺﹑总结：数控刀具要求精度高、刚性好、装夹调整方便，切削性能强、耐用度高。合理选用既能提高加工效率又能提高产品质量。刀具选择应考虑的主要因素。工具系统向着柔性制造系统和模块化组合结构开展3﹑最终选择刀具1

274﹑刀具卡刀具调整卡型别零件图号JXTM01-001零件名称轴套类零件设备名称数控车床设备型号CK6140程序号01/02/03材料名称牌号45＃钢硬度HRC18-22工序名称数控车削加工工序号序号刀具序号刀具名称刀具参数刀补地址加工部位直径刀杆规格半径长度1

281T01麻花钻¢5mmBT40ER32钻孔2T02外圆车刀90度外圆车刀BT40ER32D2H2车削工件外圆3T03切槽刀4mm〔刀宽〕BT40ER32D3H切4mm宽的槽4T04外螺纹刀60度外螺纹刀BT40ER32D4H4加工螺纹5T05内螺纹刀60度内螺纹刀BT40ER32D5H5车孔内螺纹6T06内孔车刀93º硬质合金BT40ER32D6H6车内孔五零件的编程㈠﹑手工编程1﹑加工程序1〔加工右端各外圆〕顺序号程序O0001N10M03S800T0101〔外圓車刀)主轴正传、切换刀具到1号1

29N20G00X67Z2刀具快速定位到点N30G71U1.5R1粗加工每刀进到量和退刀量N40G71P50Q150U0.8W0F粗加工循环加工指令N50G00X32加工外圆N60G01Z0FN70G01X36Z-2N90Z-20N100X40N110X50Z-24N120X56N130X60Z-26N140Z-35N150G02X60Z-85R45车削圆弧N160G01Z-105直线切削外圆至Z-105N170X65直线插补到X65N190M00程序暂停N200M03S1100T0101〔外圆车刀〕变换主轴转速N210G00X67Z2定位N220G70P50Q150精车循环指令N230G00X100快速定位X100N240Z100快速定位Z100N250M03S450T0303(切槽刀)换转速、换刀N260G00X38Z-20快速定位至X38Z-20N270G01X32F切槽N280G01X38退刀N290G00X100Z100快速定位点X100Z100N300M03S600T0404〔螺纹刀〕切换转速、换刀N310G00X38Z2快速定位N320G92X35.1Z-17F2螺纹循环切削1

30N330N340X34N350N360N370G00X100快速定位X100N380Z100Z100N390M05主轴停止N400M30程序停止并返回2﹑加工程序2〔加工左端内孔〕顺序号程序号手动换麻花钻手动钻中心孔手动退刀到换刀点O0002N10M03S500T0101(内控车刀)N20G00X18Z2快速定位N30粗加工每次进刀与退刀量N40G71P50Q110U0.5W0.1F粗加工循环指令N50G00X20快速定位N60G01G43Z0F直线插补并参加长度正补偿N70G01X20Z-2倒角N80Z-25车内孔G01Z-18退刀N90G01X28开始切槽N100Z-22切槽N110G01G49X18退刀N120G00Z100快速定位到Z100N140M00程序暂停1

31N150M03S1100T0101〔内孔车刀〕换转速N160G00X18Z2快速定位N170G70P50Q110精加工N180G00Z100退刀N190X100退刀N200M00程序暂停N210MO3S600T0202〔内螺纹刀〕换转速、换刀N220G00X18Z2定位N230G92X22.8Z-25F螺纹车削加工循环N240N250N260N270G01X18退刀N280G00Z100退刀N290M05主軸停止N300M30程序結束并返回3﹑加工程序3〔车削左端外圆〕顺序号程序O0003N10M03S500T0101〔90°外圓车刀)主轴正转、换刀N20G94X0Z0F端面循环车削N30G00X67Z2快速定位N50G71U2R1粗车进刀量N60G71P70Q140U0.8W0F粗车循环指令N70G00X65快速定位到X65N80G01Z0F直线插补到Z01

32N90X40Z-19切削圆柱N100G02X56Z-25R6切半径为6的圆弧N110G01X60Z-27倒角N120Z-43切到Z-43N130G00X100快速定位N160M00程序暂停N170M03S1100T0101调换转速N190G70P70Q120精加工循环N210Z100返回换刀点N220M05主轴停止N230M30程序停止并返回〔二〕﹑数控仿真系统数控加工程序编制好后将其输入数控车床，然后对刀，在将机床锁住进行程序校验，仔细观察其模拟加工路线是否有干预、过切、出错等现象，假设有应及时对程序错误处进行修改，修改后保存，再次调出修改后的程序进行校验，直到程序万无一失，没有任何错误的情况下方可进行自动加工。注：这个环节是必不可少的，否那么会发生打刀等损坏机床其它部件的情况，直接影响机床的加工精度及寿命，更严重的是存在人身平安隐患。操作面板如图4-13所示:1

33车床零件测量1

341放置零件2﹑零件加工装夹好毛坯，调出编制好的程序，直接进行自动加工直至程序结束。3﹑精度自检将加工好的零件卸下，用游标卡尺、千分尺对零件的尺寸精度及粗糙度进行检测。看是否到达零件的技术要求即可。1

35结论通过我这几年的数控专业的学习，了解了我国的机械工业开展取得的辉煌的成就。但和兴旺国家相比还有一段距离，我在大学四年的系统我已经根本掌握了数控专业技能，能过自己独立操作，工艺分析和工艺编程。也可以对机床电器做最根本的电路分析和机床的故障排查等，一个高职大学生应具备的专业技能素质，系统学习了机械制造、机械制图、电子电工、机械CAD、数控原理与结构，数控编程等专业课程。我希望自己在以后的工作中锻炼自己，检验自己的掌握程度。这次设计就到达了这样的目的，使自己更了解数控机床，对它的结构系统等有了更进一步的掌握，使自己的理论水平和实际操作水平更上一层楼。在本次设计过程中，我也遇到了自己解决不了的问题，还好有位不辞辛苦的指导老师精心的指导，如果没有老师指导，我也是无法完成设计的。在此，还要同时感谢一下帮助过我解决设计过程中解决了我解决不了问题的同学，感谢学校多年来对我们的教导，让我们能在以后的工作中有了一定的根底。不至于像那些没有进过学习的人一样。使我在人生路上有上升了一个台阶。真心的谢谢帮住过我的同学及老师以及帮我阅卷的学校各领导。1

36主要参考文献2．魏康明。?机械加工技术?.—5．罗学科。?数控机床编程与操作实例?.--北京：化学工业出版社。2001.78.文怀心、夏田。?数控机床系统设计?—1

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