三軸聯動數控銑床模具型面精加工工藝改進

摘要

　　本論文在對模具加工生產進行充分調研之后進行了基礎應用研究,分析影響模具制品的各種工藝、工裝因素;并依據生產實例提煉出工藝方案原則、編制NC加工程序并進行了虛擬加工驗證。

　　本論文完成的主要工作:

　　1.通過企業調研,分析了模具加工生產的工藝需求。

　　2.通過作圖推導提出了銑刀在模具型面加工中的的數學算法,可用于刀具的定量工藝分析,對于優化切削參數有幫助。

　　3.總結了型面加工中工藝方案原則。

　　4.通過"礦泉水瓶瓶底"模具加工實例,驗證上述原則、方、法的可行性。

　　綜上所述,本文對固定軸加工時刀具刀路的數學處理方法進行了基礎性的研究探索;提出并驗證了部分模具加工工藝方案原則;解決了實際生產的部分工藝問題,對實際加工生產具有一定的理論指導作用。

　　關鍵詞:模具;數控銑床(加工中心);插補;CAD/CAM; CNC

ABSTRACT

　　The paper has carried out flmdamental application research after full investigation and survey about mould machining and production. It has also involved the analysis of various technological and tooling factors that affect mould products. Principles of technical scenario have been put forward according to production cases. NC machining programming and virtual processing verification has been realized.

　　In this paper, the major works are as follows:

　　1.Analysis of technical requirements of mould processing and production, by enterprise survey.

　　2.Through mapping inferential reasoning, put forward the mathematical algorithms about milling cutters during the mould type surface processing. Can be used for the quantitative analysis of the technology tools . It's helpful to optimize the cutting parameters.

　　3.Summarized the principles of the type surface machining process schemes.

　　4.Confirmed the feasibilities of above-mentioned principles and methods by way of the mould processing example of the "bottom of a beverage bottle".

　　In summary, this paper provided the basic studies on the mathematical treatment of the cutter during the fixed axis processing; Moreover, it puts forward and proved part of the principles of mold machining process schemes; and solved part of the technique issues in the actual production. Therefore, this paper has certain theoretical guidance to the actual processing production..

　　Keywords:   Mold; CNC Milling Machine (Machining Center) ; Interpolation;CAD/CAM; CNC;

　　模具產業對國民經濟的發展至關重要,模具產業水平的高低代表了一個國家制造業水平的高低。利用模具成型生產零件的方法,是一種少切削、無切削、多工序重合的生產方法。利用模具成型代替傳統切削加工工藝,可以提高生產效率、保證產品質量、節約材料、降低生產成本。利用模具工藝生產零件的方法已成為工業生產的重要手段。70%以上的汽車、拖拉機、電器、儀表零部件以及塑料制品中80%以上都是采用模具成型的方法生產。因此德國把模具稱為"金屬加工中的帝王",把模具工業視為"關鍵工業";美國把模具稱為"美國工業的基石",把模具工業視為"不可估量其力量的工業";R本把模具說成是"促進社會富裕繁榮的動力",把模具工業視為"整個工業發展的秘密"。我國則將模具工業視為整個制造業的"加速器"。

　　模具是制造業的重要基礎工藝裝備,工業產品大批量生產和新產品開發都離不開模具,用模具生產制件所達到的四高二低(高精度、高復雜程度、高一致性、高生產率和低耗能、低耗材)使模具工業在制造業中的地位越來越重要。通過模具成形零件的快速、優質、低耗、環保體現了國家可持續發展的戰略和科學發展觀。

　　國外統計資料顯示,模具行業的發展可帶動其相關產業發展的比例大約是1:100,即模具發展1億元,可帶動相關產業100億元。而2005年,我國模具企業的模具銷售總額約610億元。因此,模具產業的發展對國民經濟的貢獻是巨大的。

　　早在1989年,在國務院頌布的《關于當前產業政策要點的決定》中,模具被列為機械工業技術改造序列的首位。1997年以來,又相繼把模具及其加工技術和設備列入《當前國家重點鼓勵發展的產業、產品和技術目錄》和《鼓勵外商投資產業目錄》。經國務院批準,從1997年開始對部分模具企業實行了增值稅返還70%的優惠政策。所有這些國家對模具工業采取的優惠政策也將對其發展提供有力支持。

　　我國模具制造業行業發展很快,占據世界模具市場50%以上的市場份額。同時我國模具制造業技術水平參差不齊,既有比較先進的生產加工設備,同時又存在大量性能指標相對滯后的生產設備。數控銑床尤其是傳統的三軸聯動數控銑床在我國模具行業有著龐大的裝備數量。如何充分利用好現有的生產制造設備、挖掘生產工藝潛力,具有很大的現實意義和經濟效益。

　　模具從設計、加工、合模到試模涉及諸多軟件和硬件技術環節,數控機床在模具型面加工中又受模具毛坯材質、機床剛性、數控系統、刀具、工裝……等各種工藝因素的影響,上述各項因素相互制約又互相影響,使得影響模具制造的工藝要素紛繁復雜。因而國內模具行業素有"模具是修出來的而不是造出來的。"之說。

三軸聯動數控銑床模具型面精加工工藝改進：

四軸聯動數控銑床示意圖

聯動數控銑床原理圖

 "單擺頭單擺臺式"五軸聯動數控銑床示意圖

"雙擺頭式"五軸聯動數控銑床示意圖

常用工業材料的Salomon曲線

常工業材料的高速加工性

目錄

　　摘要
　　ABSTRACT
　　1 序論
　　　　1.1 國內外模具產業的發展狀況
　　　　1.2 本課題的選題背景
　　　　1.3 本課題的主要研究內容
　　　　1.4 模具產業對生產制造設備的需求
　　2 數控銑床在模具型面加工中的應用分析
　　　　2.1 影響模具型面質量的因素分析
　　　　　　2.1.1 模具型面對表面粗糙度的要求
　　　　　　2.1.2 表面粗糙度對模具質量的影響
　　　　　　2.1.3 電加工對模具表面粗糙度的影響
　　　　　　2.1.4 模具型面質量控制的基本原則
　　　　2.2 模具型面加工中數控機床選取分析
　　　　　　2.2.1 數控機床的聯動軸
　　　　　　2.2.2 數控機床的"多軸聯動"
　　　　　　2.2.3 模具加工對數控機床的新要求
　　　　　　2.2.4 模具加工選取數控機床的基本原則
　　　　2.3 模具型面加工中數控系統選取分析
　　　　　　2.3.1 插補技術
　　　　　　2.3.2 NURBS插補技術
　　　　　　2.3.3 插補周期
　　　　　　2.3.4 前瞻控制能力
　　　　　　2.3.5 開放的數控系統
　　　　　　2.3.6 模具加工選取數控系統的基本原則
　　　　2.4 模具型而加工中CAD/CAM的應用分析
　　　　　　2.4.1 常用模具設計軟件選擇
　　　　　　2.4.2 CAM中曲面加工方法選取分析
　　　　2.5 模具型面加工中刀具應用研究
　　　　　　2.5.1 立銑刀(端銑刀)在模具型面加工中刀位計算分析
　　　　　　2.5.2 環形銑刀(圓鼻刀、牛鼻刀)在模具型面加工中刀位計算分析
　　　　　　2.5.3 球頭銑刀在模具型面加工中刀位計算分析
　　　　　　2.5.4 球頭銑刀在模具型面加工中工藝性分析
　　3 模具加工工藝分析
　　　　3.1 模具型面加工中提高加工精度的措施
　　　　3.2 模具型面加工工藝總結
　　4 數控銑床在模具型面加工中的實際加工應用分析
　　　　4.1 "礦泉水瓶瓶底凸模模型"建模
　　　　4.2 義NC程序
　　　　4.3 虛擬加工驗證
　　5 結論
　　　　5.1 課題結論
　　　　5.2 課題總結
　　參考文獻
　　已發表的論文及研究成果
　　致謝