机械5

目录 前言..（I） 1概论 1.1本课题的来源、目的及意义(1) 1.2课题背景及国内外研究现状(1) 1.3本课题研究的主要内容(3) 2数控加工技术 2.1数控技术发展前景(3) 2.2数控加工的适应性(4) 2.3数控加工的特点(5) 2.4数控工艺制定的主要内容(6) 3 CAD/CAM技术在模具中的应用 3.1 CAD/CAM概念(6) 3.2常用软件的介绍(7) 3.3 MasterCAM加工应用介绍(8) 4高速加工技术与刀具材料 4.1高速切削技术概述(8) 4.2高速切削技术应用(8) 5茶杯模具设计与加工 5.1茶杯模具设计流程(9) 5.2茶杯加工工艺分析(11) 5.3茶杯加工工艺制订(17) 5.4自动编程与仿真模拟操作(20) 5.5加工程序(21) 6设计总结 6.1本文总结(29) 致谢(30) 参考文献(31) 1.概论 1.1模具制造的发展趋势 先进制造技术的出现正急剧改变着制造业的产品机构和生产过程，对模具行业也是如此。质量成本和时间已成为现代工程设计和产品开发的核心因素，现代企业大都以高质量、低价格、短周期为宗旨来参与市场竞争。模具行业必须在技术、制造工业和生产模式等方面加以调整以适应着这种要求。模具制造现代化正成为国内外行业发展的一种趋势。 模具是现代工业生产的主要工艺设备之一。无论是工业制品的生产，还是新产品的开发，都离不开模具。现代工业的发展和技术水平的提高，很大程度上取决于模具工业的发展水平。许多新技术和新设备的生产与应用往往源于模具工业。从某种意义上说，模具制造技术代表了一个国家的工业制造的发展水平。 模具型腔一般是形状复杂的自由区曲面，材料硬度高。常规的加工方法是粗切削加工后进行热处理，然后进行磨削或电火花精加工，最后手工打磨、抛光，这样使得加工周期很长。高速切削加工可以达到模具加工的精度要求，减少甚至取消了手工加工，而且采用新新型的刀具材料，高速切削可以加工硬度达到60HRC甚至硬度更高的工件材料，可以加工淬火后的模具。高速铣削加工技术在模具技术引进模具加工将会提高模具的生产效率和生产成本，提高模具的质量。由于高速切削技术具有很高的加工效率，可以使由模具型腔的三维的实体模型到满足设计要求的模具快速转化，真正的实现快速制模。 1.3本课题研究的主要内容 1.模具技术 2.高速切削技术 3.CAD/CAM技术 4.模具材料 5.数控加工技术 把这几项技术综合在本设计上的应用 2.数控加工技术 2.1数控技术的发展前景 1）高速、高精加工技术及装备的新趋势 效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（CIRP）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。 在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01μm)。 在可靠性方面，国外数控装置的MTBF值已达6 000h以上，伺服系统的MTBF值达到30000h以上，表现出非常高的可靠性。 2）智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势 21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。 网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如在EMO2001展中，日本山崎马扎克（Mazak)公司展出的“CyberProductio
n Ce
nter”（智能生产控制中心，简称CPC)；日本大隈（Okuma）机床公司展出“IT plaza”（信息技术广场，简称IT广场)；德国西门子(Sieme
ns)公司展出的Ope
n Ma
nufacturi
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nviro
nme
nt（开放制造环境，简称OME）等，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。 2.2数控加工的适应性 数控机床是一种高自动化的机床，有一般机床所具备的许多优点，所以数控机床加工技术的应用范围在不断的扩大，但数控机床是高精度机电一体化产品，技术含量高，成本高，因此对使用与维修都有较高的要求。根据数控加工的优缺点及国内外大量应用实践，其最适应数控加工零件： 形状复杂，加工精度要求高，通用机床很难加工或虽能加工但很难保证加工质量的零件。 用数学模型描述的复杂的曲线或曲面零件。 具有难测量，难控制进给，难控制尺寸的不开敞内腔的壳体或盒形零件。 必须在一次装夹中完成铣、镗、锪、铰或攻螺纹等多工序的零件。 2.3数控加工的特点 控制机床实现自动运转。数控加工经历了半个世纪的发展已成为应用于当代各个制造领域的先进制造技术。数控加工的最大特征有两点：一是可以极大地提高精度，包括加工质量精度及加工时间误差精度；二是加工质量的重复性，可以稳定加工质量，保持加工零件质量的一致。也就是说加工零件的质量及加工时间是由数控程序决定而不是由机床操作人员决定的。数控加工具有如下优点： 1.提高生产效率； 2.不需熟练的机床操作人员； 3.提高加工精度并且保持加工质量； 4.可以减少工装卡具； 5.可以减少各工序间的周转，原来需要用多道工序完成的工件，用数控加工可以一次装卡完成，缩短加工周期，提高生产效率。 6.容易进行加工过程管理； 7.可以减少检查工作量； 8.可以降低废、次品率； 9.便于制订变更，加工设定柔性； 10.容易实现操作过程的自动化，一个人可以操作多台机床；操作容易，极大减轻体力劳动强度 随着制造设备的数控化率不断提高，数控加工技术在我国得到日益广泛的使用，在模具行业，掌握数控技术与否及加工过程中的数控化率的高低已成为企业是否具有竞争力的象征。数控加工技术应用的关键在于计算机辅助制订和制造（CAD/CAM）系统的质量。 如何进行数控加工程序的编制是影响数控加工效率及质量的关键，传统的手工编程方法复杂、烦琐，易于出错，难于检查，难以充分发挥数控机床的功能。在模具加工中，经常遇到形状复杂的零件，其形状用自由曲面来描述，采用手式编程方法基本上无法编制数控加工程序。近年来，由于计算机技术的迅速发展，计算机的图形处理功能有了很大增强，基于CAD/CAM技术进行图形交互的自动编程方法日趋成熟，这种方法速度快、精度高、直观、使用简便和便于检查。CAD/CAM技术在工业发达国家已得到广泛使用。近年来在国内的应用也越来越普及，成为实现制造业技术进步的一种必然趋势。 2.4数控工艺制定的主要内容 加工方案主要由工件表面轮廓而定。例如，单纯铣削或铣槽的简单小型零件，选择数控铣床要比加工中心好；相反对于大型非圆曲线齿廓齿轮齿形的加工，在规格小的数控铣床上加工，往往受X和Y坐标行程的限制，无法一次加工全部齿形，必须配备分度夹具。这样，就不如选择规格大些的数控铣镗床加工中心，以节省昂贵夹具的设计制造费用。