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目 录摘要IAbstractII第一章 绪论11.1数控系统的发展及趋势11.2数控铣床加工的基本原理21.3数控加工工艺设计31.4机床数控化改造的必要性41.4.1微观看改造的必要性41.4.2宏观看改造的必要性5第二章 设计方案的确定62.1 设计任务62.2 总体设计方案的确定62.2.1 动力的选定62.2.2 控制部分的设计7第三章 数控系统硬件电路设计83.1数控系统基本硬件组成83.2 单板机控制系统的设计93.3步进电机控制程序设计9第四章 机械部分改造与计算114.1 原始数据分析114.2 滚珠丝杠螺母副的选用设计（X向）114.2.1滚珠丝杠副的传动原理124.2.2滚珠丝杠副的传动特点124.2.3滚珠丝杠副的结构与调整124.2.4轴向间隙的调整和加预紧力的方法144.2.5 铣削力的计算164.2.6 强度计算164.2.7刚度验算174.2.8 效率计算174.2.9 稳定性验算184.3锥形夹紧机构的设计计算（X向）184.4 齿轮间隙消除弹簧的计算（X轴）204.5 运动部分转动惯量计算（X轴）214.6 伺服电机的选择（X向）22第五章 零件的设计与计算235.1齿轮的设计与校核235.1.1 Z、Z齿轮的强度校核245.1.2其他齿轮对的强度校核295.2轴系零部件的强度校核与寿命计算31第六章 经济分析33第七章 数控加工与典型零件加工程序设计347.1数控加工工艺特点347.1.1数控加工工艺的内容347.1.2数控加工工艺的特点347.2数控加工工艺分析与设计357.2.1数控加工的合理性分析357.2.2零件的工艺性分析367.2.3确定工艺过程和工艺路线377.2.4选择刀具和切削用量377.3零件加工程序设计列举387.3.1数控铣床的加工对象387.3.2零件加工程序设计举例39结 论42致谢43参考文献44专题 塑料模具的设计45附录165附录271摘要20世纪中叶数控技术和数控机床的诞生标志着生产和控制领域的一个崭新时代的到来。科学技术和社会生产力的迅速发展，对机械产品的质量和生产率提出了越来越高的要求。机械加工工艺过程的自动化成为实现上述要求的最重要的措施之一。它不仅能够提高产品的质量、提高生产率、降低生产成本，还能够极大地改善生产者的劳动条件。数控机床的工作过程是将加工零件的几何信息和工艺信息进行数字化处理，即对所有的操作步骤和刀具与工件之间的相对位移，以及进给速度等都用数字化的代码表示。而经济型的数控改造则对数控机床有了更新的要求。即在不改变原来功能的前提条件下，还要特别讲究经济性、可靠性、性能优越等。所以，在改造的同时，尽量不要改变原来的结构。关键词：生产率 经济型 可靠性AbstractNaissance that 20 century middle period few technique is with the few machine the bed scribe to produce with control coming of a brand-new ages of realm. The science technique bring upped with rate of production to the quantity of the machine product with the quick development of the social productivity more and more high request.The automation that machine process the craft process one of the most important measure of becoming to realizes the above requests.It can not only increase the product quantity,increase the rate of production ,lower the production cost ,and can be still biggest ameliorative production of labor term.Work process that few machine the bed will process the spare parts several why the information proceedswith the craft informations the arithmetic figure handle,then operation allly the step have with knife with of the work piece the code for of opposite moving,and entering giving the speed waiting all using the arithmetic figure mean.But few of the economic types then reform the logarithms achine bed contain new request.Namely still want the superior etc.of particular about and economic,dependable,function under not changes originally the functions prior condition.Therefore,at reform at the same time ,and as far as possible dont change original construction.Key words: Rate of production Economic type Dependable86第1章 绪 论1.1数控系统的发展及趋势1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。6年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。从此，传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。1数控NC阶段（1952年-1970年）早期计算机的运算速度低，对当时的科学计算和数据处理影响还不大，但不能适应机床实时控制的要求。人们不得不采用数字逻辑电路搭成一台机床专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控（HARD-WIRED NC），简称为数控（NC）。随着元器件的发展，这个阶段经历了三代，即1952年的第一代电子管；1959年的第二代晶体管；1965年的第三代小规模集成电路。 2计算机数控（CNC）阶段（1970年-现在）到1970年，通用小型计算机业已出现并成批生产。于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控（CNC）阶段（把计算机前面应有的“通用”两个字省略了）。到1971年，美国INTEL公司在世界上第一次将计算机的两个最核心的部件运算器和控制器，采用大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之为微处理器（MICROPROCESSOR），又可称为中央处理单元（简称CPU）。到1974年微处理器被应用于数控系统。这是因为小型计算机功能太强，控制一台机床能力有富裕（故当时曾用于控制多台机床，称之为群控），不如采用微处理器经济合理。而且当时的小型机可靠性也不理想。早期的微处理器速度和功能虽还不够高，但可以通过多处理器结构来解决。由于微处理器是通用计算机的核心部件，故仍称为计算机数控。到了1990年，PC机（个人计算机，国内习惯称微机）的性能已发展到很高的阶段，可以满足作为数控系统核心部件的要求。数控系统从此进入了基于PC的阶段。总之，计算机数控阶段也经历了三代。即1970年的第四代小型计算机；1974年的第五代微处理器和1990年的第六代基于PC（国外称为PC-BASED）。还要指出的是，虽然国外早已改称为计算机数控（即CNC）了，而我国仍习惯称数控（NC）。所以我们日常讲的数控，实质上已是指计算机数控了。3.数控未来发展的趋势 (1) 继续向开放式、基于PC的第六代方向发展基于PC所具有的开放性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点，更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采用PC机作为它的前端机，来处理人机界面、编程、联网通信等问题，由原有的系统承担数控的任务。PC机所具有的友好的人机界面，将普及到所有的数控系统。远程通讯，远程诊断和维修将更加普遍。(2) 向高速化和高精度化发展这是适应机床向高速和高精度方向发展的需要。 (3) 向智能化方向发展随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度将不断提高。1.2数控铣床加工的基本原理数控控制（Numerical Control）是用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的一种控制方法。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，是现代化工业生产中的一门新型的，发展十分迅速的高新技术。数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围所覆盖的领域又：机械制造技术；微电子技术；信息处理加工传输技术；自动控制技术；伺服驱动技术；检验监控技术；传感技术；软件技术等。数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的是能技术和最基本的装备。在提高生产率，降低成本，保证加工质量及改善工人劳动强度等方面，都有突出的优点；特别是在适应机械产品迅速更新换代，小批量，多品种生产方面，各类数控装备是实现先进制造技术的关键。 数控机床是采用了数控技术的机床，或者说是装备了数控系统的机床。国际信息处联盟（International Federation of Information Processing,IEIP）第五技术委员会，对数控机床作了如下的定义：数控机床是一种装了程序控制系统的机床。该系统能逻辑的处理具有使用码或其他符号编码指令规定的程序。数控铣床是发展最早的一种数控机床，以主轴位于垂直方向的立式铣床居多。铣床的主轴只作旋转运动，工作台带动工件作纵，横，垂直三个方向的进给运动，称为升降台式铣床。为了提高刚度，目前多采用主轴既作旋转主运动，又随主轴箱升降台作垂直进给运动，工作台只作纵横2个方向的进给运动的不升降类型铣床。立式数控铣床加工平面凸轮零件，只需要工作台沿横纵2个坐标协调运动，即可以同时到达平面曲面的某一点这种加工轨迹的控制，称为两坐标联动控制（两轴联动）。当加工圆锥台零件时，依靠工作台纵横两坐标协调运动完成圆周加工，加工完一圈后，再沿锥台高度方向提升一个高度，接着改变圆的直径（X,Y的合成值）加工另一圆周，如此下去，直至加工出整个锥台，这称为两轴半控制。如果在圆锥上加工一条螺旋槽曲线，则要求3个坐标进给每时每刻都必须协调运动，即同时到达空间的某一点，这称为三坐标联动控制即三轴联动。三轴联动即可加工复杂的空间曲面。从机床数控系统控制的坐标数量来看，目前3坐标数控立式铣床仍占大多数。一般可进行3坐标联动加工，但也有部分机床只能进行3坐标中的任意两坐标联动加工。此外，还有机床主轴可以绕X、Y、Z坐标轴中其中一个或两个轴作数控摆角运动的4坐标和5坐标数控立式铣床。一般来说，机床控制的坐标轴越多，特别是要求联动的坐标轴越多，机床的功能、加工范围及可选择的加工对象也越多。但随之而来的是机床的结构更复杂，对数控系统的要求更高，编程难度更大，设备的价格也更高。数控立式铣床可以附加数控转盘、采用自动交换台、增加靠模装置等来扩大数控立式铣床的功能，加工范围和加工对象，进一步提高生产效率。1.3数控加工工艺设计与普通加工相比，数控加工的工艺过程设计并不是从毛坯到成品的整个工艺过程，而是仅有几道数控加工工序工艺过程的具体描述。许多在通用机床加工时由工人自行决定的工艺问题，在工艺设计时必须认真考虑，并将正确的选择编入程序中。这就要求编程人员要有多方面的知识基础，不仅仅是懂得计算机编程或了解某种软件的使用与操作。合格的编程员首先应是一个很好的数控加工工艺人员，应对所编程的数控机床的性能、特点、切削范围、标准刀具系统有全面的了解。一般来说，数控加工主要包括以下几个方面的内容：（1）选择并确定进行数控加工的零件及内容；（2）对零件图纸进行数控加工的工艺分析；（3）数控加工的工艺设计；（4）对零件图形的数学处理；（5）编写加工程序单；（6）按程序单制作控制介质；（7）程序的校验与修改；（8）首件试加工与现场处理；（9）数控加工工艺技术文件的定型与归档。1.4机床数控化改造的必要性1.4.1微观看改造的必要性从微观上看，数控机床比传统机床有以下突出的优越性，而且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。 1.可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。由于计算机有高超的运算能力，可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以复合成复杂的曲线或曲面。 2.可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高 3 7 倍。由于计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记住和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。数控机床只要更换一个程序，就可实现另一工件加工的自动化，从而使单件和小批生产得以自动化，故被称为实现了 “ 柔性自动化 ” 。 3.加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要 “ 修配 ” 。 4.可实现多工序的集中，减少零件 在机床间的频繁搬运。拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时间无人看管加工。 5.由以上五条派生的好处。 如：降低了工人的劳动强度，节省了劳动力（一个人可以看管多台机床），减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应等等。以上这些优越性是前人想象不到的，是一个极为重大的突破。此外，机床数控化还是推行 FMC （柔性制造单元）、 FMS （柔性制造系统）以及 CIMS （计算机集成制造系统）等企业信息化改造的基础。数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。 1.4.2宏观看改造的必要性 从宏观上看，工业发达国家的军、民机械工业，在 70 年代末、 80 年代初已开始大规模应用数控机床。其本质是，采用信息技术对传统产业（包括军、民机械工业）进行技术改造。除在制造过程中采用数控机床、 FMC 、 FMS 外，还包括在产品开发中推行 CAD 、 CAE 、 CAM 、虚拟制造以及在生产管理中推行 MIS （管理信息系统）、 CIMS 等等。以及在其生产的产品中增加信息技术，包括人工智能等的含量。由于采用信息技术对国外军、民机械工业进行深入改造（称之为信息化），最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增强。而我们在信息技术改造传统产业方面比发达国家约落后 20 年。如我国机床拥有量中，数控机床的比重（数控化率）到 1995 年只有 1.9% ，而日本在 1994 年已达 20.8% ，因此每年都有大量机电产品进口。这也就从宏观上说明了机床数控化改造的必要性。第2章 设计方案的确定2.1 设计任务 将一台XA5032普通立式升降台铣床，由于长期使用严重磨损，故障频繁，既费时又费力，急需改造。用微电子技术改造机械设备是当前世界新技术发展的潮流，是提高产品质量，生产效率和经济效益的重要手段。改造成三坐标数控铣床。改造后的数控铣床主要用于加工不同品种的制动凸轮轴，轴最长为650mm，该制动轮轴所需加工的轮廓外形含有直线、圆弧和渐开线；要求的轮廓公差为0.1mm，对称度公差为0.1mm，表面粗糙度为=1.6；工件材料为40Cr锻件，调质；设计生产节拍为7件/每分钟。2.2 总体设计方案的确定2.2.1 动力的选定 经济型数控机床的改造，为了保证改造后的性能不低于原铣床，选X、Z坐标快进速度不低于2.4m/min，水平拖动力按15KN计算。则要求的功率为P=FV=152.4/60=0.6W，如果采用步进电机作为伺服驱动元件，步进电机达不到功率要求。例如，200BF001反应式步进电机，最大静转距16.8N.m最高运行频率为11000step/s，步距角为1/6度，若取最高频率下的工作扭距为静扭距的1/4，则高速下的功率为因此，如果选用步进电机，必须相应的降低机床的某些性能，主要是快速性，另一方面由于步进电机在低速工作时有明显的冲动，易自激震荡，而且激震频率很可能落如洗削加工所用的进给速度范围内，这对加工极为不利，造成工件超差。此外，由于步进电机没有过载能力，高速时扭距下降很多，容易丢步，大功率步进电机的驱动较困难等，选用步进电机驱动是不合适的。 若采用直流或交流伺服电机的闭环控制方案，结构复杂，技术难度较大，调试和维修困难很多，造价也高，闭环控制可达到很好的机床精度，能补偿机械传动系统中的各种误差，消除间隙，干扰等对加工精度的影响，一般用于要求高的数控设备中，由于所改造的数控铣床工件的加工精度不十分高，采用闭环系统的必要性不大。 若直流或交流伺服电机的半闭环控制，其性能介于开环和闭环控制之间，由于调速范围宽，过载能力强，又采用反馈控制，因此性能远优于步进电机的开环控制；反馈环节不包括大部分机械元件，调试比闭环简单，系统的稳定性较易保证，所以闭环容易实现。但是采用闭环控制，调试要比开环控制的步进电机要困难些设计上也有自身的特点。在直流和交流伺服电机之间进行比较时，交流调速逐渐扩大了其使用范围，似乎有取代直流伺服电机的优势。但交流伺服的控制结构复杂，技术难度高，普及不广，而且价格高，直流伺服电机原理接近于直流电机，控制系统技术也较成熟，普及广。2.2.2 控制部分的设计 要能控制三个坐标轴的运动，根据工件加工要求，至少要控制两轴联动完成圆弧插补，为了在加工中使用不同尺寸的刀具，数控装置应具有刀具的半径和长度的补偿功能，以便数控加工中按轮廓编制程序而能适应刀具尺寸的变化。综上所述 整个改造方案如下图所示第3章 数控系统硬件电路设计3.1数控系统基本硬件组成任何一个数控系统都由硬件和软件两部分组成。硬件是数控系统的基础，其性能的好坏，直接影响整个系统的工作性能。有了硬件，软件才能有效地运行机床数控系统的硬件电路概括起来由以下四部分组成。(1)中央处理单元CPU(2)总线。包括数据总线（DB）、地址总线（AB）和控制总线（CB）。(3)存贮器。包括只读可编程存贮器和随机读写存贮器。(4)I/O输入/输出接口电路。其中CPU是数控系统的核心，作用是进行数据运算处理和控制各部分电路直协调工作。存贮器用于存放系统软件，应用程序和运行中所需要的各种数据。I/O接口是系统与外界进行信息交换的桥梁。总线则是CPU与存贮器、接口以及其它转换电路联接的纽带，是CPU与部分电路进行信息交换和通讯的必由之路。数控系统硬件框图如31所示。由于MCS51系列单片机在我国机床数控改造方面应用较普遍，其配套芯片价廉，普及性、通用性强，制造和维修方便，完全能够满足经济型数控车床改造的需要。C6140数控改造以8031CPU组成的单板机为数控控制系统。也可直接购买国内较好的数控系统系列产品做为数控装置，如南京大方数控设备公司生产的JWK系列数控产品。3.2 单板机控制系统的设计1. 硬件配置存贮器选用1片4K8的2732EPROM和1片8K8位的6234RAM。监控程序固化在2732EPROM内，各功能模块程序及常用零件的的加工存放在2732EPROM内。1片6234RAM做为调试程序存放和运行程序的中间数据存放用。I/O接口芯片选用8155可编程I/O扩展接口，它的A口做为X、Y进给系统步进脉冲的输出口，其中PA0PA2为X向的输出口，PA3PA5为Y向输出口。B口为为位控方式，其中PB4PB7为-Y、+Y、-X、+X的行程越位信号输入。显示由8位LED构成，具有24键的键盘。2. 存贮器空间分配单板机可寻址范围是64K字节，板上提供的插座占16K，已插入的芯片占10K，其余以备扩展使用。其存贮空间分配如下。0000H07FFH 2KB EPROM 放监控程序0800H0FFFH 2KB EPROM 放零件加工程序1000H17FFH 2KB RAM 调试程序2000H27FFH 2KB RAM 测试程序等3. I/O口地址分配单板机设置I/O口地址为809FH共32个口地址，分配如下。80H83H MCS51 803184H87H 字形锁存88H8BH 字位锁存8CH8FH 读键值90H9FH 用户使用4. 光电隔离电路在步进电机驱动电路中，脉冲信号经功率放大器后控制步进电机励磁绕组。由于步进电机需要的驱动电压较高，电流较大，如果将输出信号与功率放大器直接相联，将会引起强电干扰。轻则影响计算机程序的正常工作，重则导致计算机和接口电路损坏。所以一般在接口电路功率放大器之间都要接上隔离电路。3.3步进电机控制程序设计MCS-51单片机数控系统的步进电机驱动系统，可以用软件来代替可变频率脉冲源和环形分配器等硬件，对步进电机进行控制。用软件完成环形分配的优点是线路简单，成本低，可以灵活的改变步进电机的控制方案，驱动功率放大功能仍由硬件完成。环形分配器逻辑序列的产生可用循环移动和查表法实现，本次数控改造采用JBF系列三相六拍步进电动机，因此，脉冲分配采用三相六拍分配方式。1.步进电机的转向控制 以X 向步进电机为例，其环形分配器的输出状态表如下：环形分配器的输出状态 节拍序号 地址 代码 C相 B相 A相 通电顺序 0 0700H 01H 0 0 1 001 1 0701H 03H 0 1 1 011 2 0702H 02H 0 1 0 010 3 0703H 06H 1 1 0 110 4 0704H 04H 1 0 0 100 5 0705H 05H 1 0 1 101 将上述步进电机所需的环形分配器输出状态表存入EPROM中，根据加工程序的需要，依次取出表地址至PA口，驱动X向步进电机。按以上顺序进行通电，电机正传，反之电机反转。X向电机与X向相同，其脉冲输出状态表略。2.步进电机速度控制 控制步进电机的速度，实际上是改变输出状态码之间的间隔时间，通过调用软件延时子程序，或者用微机定时器，通过设定时间常数加以控制，数控系统发出不同频率的时钟脉冲，实现不同的电机转速。本系统，采取调用软件延时子程序的方法。3.软件环形分配器的设计在数控系统中，专门将一些寄存器作为步进电机的控制寄存器。控制字FCW用来控制电机转动，通过控制寄存器中的状态，使步进电机按确定的运行方式工作。在FCW控制字中，对步进电机的方向控制位，转动控制位以及停止控制位。分别进行定义。FCW中各个控制位含义如下：D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0，且D0-X向转停控制位（1-转动；0-停止）；D1-X向方向位（1-正转；0-反转）；D2-Y向转停控制位（1-转动；0-停止）；D3-Y向方向位（1-正转；0-反转）。第4章 机械部分改造与计算4.1 原始数据分析 1. 原XA5032铣床的数据进给电机1.5KW，1400r/min，最大水平拖动力1500kg=1500N，进给最大速度纵、横向2.3m/min，工件最大重量，500Kg=5000N，机动范围 纵向680mm、横向240mm 2. 工艺数据 工件加工余粮：最大铣削宽度7mm，最大铣削深度40mm。 刀具数据：高速钢圆柱铣刀，直径-mm，斜刀齿数3-4。 工艺数据：主轴转速150-190r/min，走刀速度40-60mm/min，每齿切厚为0.05-0.2mm，取0.1mm计算。3. 机床进给部件重量估计 轴向（X轴）工作台，长1.335m，约重220kg=2200N 纵向（Z轴）工作台约为450kg=4500N 为防止升降台自行下划，原机床设置有单向超越离合器及摩擦片制动器，而且为了保证工件可靠，将摩擦阻力调到略大于升降台的重力，在数控改造后仍要保留此功能，这样在实际运动时下降的阻力最大，按12KN计算。4.2 滚珠丝杠螺母副的选用设计（X向）铣床工作台的进给运动，由进电机的转动，然后带动铣床丝杠传动。在数控铣床上的丝杠传动，可以用普通的丝杠传动，也还有应用滚珠丝杠来转动。原因是普通丝杠传动摩擦系数大，效率低，传动中有间隙。虽然传动中的间隙可以用一些办法来补偿，修正，但总是不太稳定。 所以，在数控铣床上要采用滚珠丝杠传动。滚珠丝杠传动有一系列的优点，但制造工艺较为复杂，成本高，在某些应用上受到一定的限制，但随着数控机床的发展，它的使用将会更加广泛。 滚珠丝杠传动都使用防护罩，以防止空气中的尘土和其它杂物等进入。 滚珠丝杠和滚珠螺母组成滚珠丝杠螺母副，它是把步进电机的转动角位移，变换成数控车床工作台的的直线位移。 滚珠丝杠螺母副，也简称为滚珠丝杠副，是一种新的传动机构，它是在丝杠和螺母的螺旋槽之间装有滚珠，以此作为中间元件的一种传动机构。4.2.1滚珠丝杠副的传动原理丝杠和螺母上都有圆弧形的螺旋槽,这两个圆弧形的螺旋槽对合起来就形成螺旋线的滚道,在滚道内装有许多滚珠.当丝杠旋转时,滚珠相对于螺母上的滚道滚动,因此丝杠与螺母之间滚道的摩擦为滚动摩擦.为防止滚珠从螺母中吊出来,在螺母的螺旋槽两端应用挡住器挡住,并设有回路滚道是他的两端连接起来.使滚珠从滚道的一端滚出后,沿着这个回路滚道从新返回到滚道的另一端,可以循环进行不断地滚动.4.2.2滚珠丝杠副的传动特点滚珠丝杠副的优点是:传动效率高,因为它是滚动摩擦,传动效率可达0.92-0.96,比普通的丝杠传动提高3-4倍.由此带来了一系列的优点,如功率损耗小,传动平稳,磨损小,无爬行现象等等.除此而外还有两个特点,一是:一般的丝杠传动总是有间隙,而滚珠丝杠可以消除间隙,所以当丝杠转动反向时,可以没有空程,提高了反向的定位精度,也增强了传动刚度.二是:一般的丝杠传动只能使旋转运动转变为直线运动,而滚小,所以既能把旋转运动转变为直线运动,也可以从直线运动转变为螺旋运动,珠丝杠副由于传动的摩擦系数具有传动的可逆性,因此可以作为主动件,也可以作为从动件.它也有缺点,主要是元件的精度要求高,光洁度要求也高,所以制造工艺很复杂,成本也高.对于丝杠和螺母上的螺旋槽,一般要求磨削成型,因而制造困难,也限制了使用.又由于传动的可逆性,所以不能自锁,当应用在垂直传动装置时,由于自重和惯性的关系,在下降过程中不能立刻停止,因此还需要备有制动装置.4.2.3滚珠丝杠副的结构与调整滚珠丝杠副的结构尽管在形式上有很多类型，但其主要区别是在螺纹滚道的型面形状，滚珠循环的方式，轴向间隙的调整和加预紧力的方法等三个方面。(1)螺纹滚道型面的形状螺纹滚道型面的形状有很多种，目前国内正式投产的，仅有单圆弧型面和双圆弧型面两种，如图41所示。滚珠与滚道型面接触点法线与丝杠轴线的垂线之间的夹角，称为接触角（）。（a） (b)图41 滚珠丝杠副螺纹滚道型面的截形（a）单圆弧； （b）双圆弧（2） 单圆弧型面 一般滚道的圆弧半径要比滚柱的半径稍大一些。对于单圆弧型面的螺纹滚道，接触角是随着轴向负载大小而变化的，当轴向负载为零时，接触角也为零；当负载逐渐增大，接触角也逐渐增大。实验证明：当接触角增大时，传动效率，轴向刚度，承载能力都随之增大。（3）双圆弧型面 双圆弧型面螺纹滚道的接触角是不变的。在偏心距（e）决定后，滚珠与滚道的圆弧角接处，会有很小的空隙。这些空隙虽然能容纳一些脏物，但不至于堵塞，反而对滚柱的滚动有利。从传动效率，轴向刚度，承载能力等要求出发，接触角大一些好，但接触角过大制造就会困难。一般接触角为，滚道的圆弧半径也同样比滚柱的半径稍大一些。滚珠的循环方式目前国内常用的滚珠循环方式由外循环和内循环两种。（1）外循环方式 如图所示为外循环方式，滚柱在循环过程中与丝杠脱离接触，通过外面的循环回路称为外循环（W系列）。这种外循环是直接在螺母的外圆上铣出螺旋槽，用挡珠器从螺母内部切断螺纹滚道，挡珠滚珠的去路，迫使滚珠导入通向外圆螺旋槽中，构成了外面的旋环回路。外循环的结构和制造较为简单容易，因此应用较广，他可以制成单列或式双列两种的结构形式。（2）内循环方式 滚柱在循环过程中与丝杠始终保持接触的称为内循环（N系列），如图所示。这种内循环是在螺母外侧孔中装了一个接通相邻滚道的反向器，借助这个反向器迫使滚珠翻过丝杠的牙顶，而进入相邻的滚道。内循环滚珠丝杠副回路短，工作滚珠数目少，结构尺寸紧凑，流畅性好，摩擦磨损小，传动效率高，轴向刚度和承载能力都较高，具有一系列优点，但制造困难，结构复杂，所以不及外循环方式应用的广泛。图42外循环的滚珠丝杠 图43内循环的滚珠丝杠4.2.4轴向间隙的调整和加预紧力的方法对于滚珠丝杠副，除了单一方向的进给传动精度有一定的要求外，对它的轴向间隙也有严格的要求，以保证反向传动的精度。要把轴向间隙完全消除，也是相当困难的。通常采用双螺母，并加预紧力的方法来消除其轴向间隙。双螺母经加预紧力调整后，能基本上消除轴向间隙。单螺母的滚珠丝杠副是不能调整轴向间隙和预紧力的，其轴向间隙只能依靠滚珠丝杠副本的精度和安装时丝杠和螺母的连接精度来保证。双螺母加预紧力消除轴向间隙必须注意两点，一是：通过预紧后产生的力，可促使预拉变形，以减少弹性变形所引起的位移。但预紧力不能太大，否则会使驱动力矩增大，传动效率反而降低，使用寿命也随之缩短。二是：轴向间隙的消除，不能忽视丝杠的安装部分和驱动部分的轴向间隙，应同时调整是它减少到最小。目前常用的双螺母预紧力调整方法有下面三种。（1）垫片调隙式如图所示为垫片调隙式，一般用螺钉来连接滚珠丝杠上的两个螺母的凸缘处，在中间加垫片。垫片的厚度是螺母间产生轴向位移，以达到消除间隙和产生预紧力的目的。 这种结构特点是结构简单，可靠，装拆方便。但缺点是调整很费时，在工作状态下不能随意调整，因为要更换不同厚度的垫片才能消除间隙，所以是用于一般精度的机构中使用。（2）螺纹调隙式 如图所示为螺纹调隙式。它是一个螺母的外端有凸缘，而另一个螺母的外端没有凸缘，车有螺纹，它伸出在套筒外，并用两个圆螺母调整好间隙后，再用一圆螺母锁紧螺母锁紧就可以了。 这种结构的特点是结构紧凑，调整方便，所以应用广泛，但调整的位移量不太精确。图44垫片调隙式 图45螺纹调隙式（3）齿差调隙式 如图所示为齿差调隙式。它是在两个螺母的凸缘上各有圆齿轮2，两者的齿数值相差一个齿，装入内齿圆3中，内齿圆3是用螺钉1和定位销4固定在套筒5上的。调整是先取下内齿圆3，转动圆柱齿轮2，在两个滚柱螺母相对于滚筒5转动时，可以使两个螺母相互产生角位移，这样滚柱螺母对于滚珠丝杠的螺旋滚道也相对移动是两个螺母中的滚柱分别贴近在螺旋滚到的两个相反的侧面上。消除间隙并产生预紧力后，把内齿圆3套上用定位销4固定。 这种结构的特点是调整精确可靠，定位精度高，但结构复杂，仅在高精度的数控机床有所应用。图46齿差调隙式1螺钉； 2圆柱齿轮； 3内齿圆；4定位销； 5套筒。4.2.5 铣削力的计算 根据机床设计手册，对高速钢圆柱铣刀 其参数按实际加工过程中平均铣削条件为准则选取：工件为碳钢，取 Z=4所以 对圆柱铣刀逆铣加工 取P=1.1 取 取则： 4.2.6 强度计算 对于燕尾型导轨工作时的轴向力为： 所以：寿命值取=1.2 =1.1则最大动负载 Q=3根据最大动负载Q的值，可查表选取滚珠丝杠的型号。如选取CD406，其动负载为为差、年感 ，远大于Q值，所以强度足够用。4.2.7刚度验算 滚珠丝杠受工作负载引起的导程变化量： 滚珠丝杠受扭矩引起的导程变化量很小，可忽略。即：，所以导程变形总误差为 查表知选用F级精度丝杠允许的螺距误差为30，故刚度足够。4.2.8 效率计算 则传动效率 4.2.9 稳定性验算 由于采用两端固定，稳定性足够，不再验算。4.3锥形夹紧机构的设计计算（X向）伺服电机的轴伸为光轴，采用锥形夹紧环与齿轮相连的方式比较方便。根据机床设计手册选用电机轴直径为，锥形环尺寸为d=35mm ，D=40mm ，L=7mm ,l=6mm。计算过程如下： 基本参数：克服间隙所需轴向力为： 单位接触压力所能传递的扭矩为： 单位压力所需的轴向力为： 摩擦系数为 所能传递的扭矩M=CM P式中 额定扭矩； 动载荷系数 P为许用接触压力，P=1015取为100500MP C为系数 C= 为电机扭矩 取K=6则 P 所需轴向力 P=用螺栓拉紧套产生轴向力时，螺栓强度计算如下： 螺栓强度计算公式 取=0.4； n=6 则 由于安装位置有限，若采用M61的螺栓则要求 查表知，只能采用40Cr调质处理才满足要求。通过以上计算可知：（1）锥形夹紧环联轴机构必须进行计算，否则如果轴向压紧力太大，可能超过许用接触应力，造成零件的损坏，但如果轴向压紧力太小，则可能造成联轴的不可靠，使用中当扭矩过大时发生“丢步”。（2） 在考虑压紧套时，要产生压紧力的接触面积并不大，因此压紧套也应该选用交好的材料制作，否则会因接触压力造成损坏。（3）为保证合适的轴向力，在禁锢压紧套时，应控制对螺栓施加的拧紧力矩。（4）也可采用带螺纹的压紧套，其强度比较容易满足但制造困难。4.4 齿轮间隙消除弹簧的计算（X轴） 数控机床进给系统由于经常处于自动变向状态，反向时如果驱动链中的齿轮存在间隙，就会使进给运动的反向滞后于指令信号，从而影响其驱动精度，因此必须采取措施消除齿轮传动中的间隙，提高加工精度，本例中采用双片薄齿轮消隙法。双片薄齿轮错齿消隙法关键是计算弹簧的拉力，一方面，使它能够克服最大扭矩，否则将失去消除间隙的作用；另一方面，扭矩又不能太大，其目的是减少齿面的摩擦和磨损，减少传动消耗。 弹簧材料选用碳素弹簧钢丝二组每根弹簧的拉力为150160N取力臂值为30毫米，则4根弹簧产生总扭矩值为： 可抵抗的轴向力为13.5714.48KN，能满足加工中的需要。 根据每根弹簧拉力，可选用，D=12B型5.5圈拉伸弹簧，其 为最大工作载荷及螺距。 未拉伸时弹簧的工作部分长度H=13毫米，拉持点距离，挂钩孔中心距为 安装尺寸计算： 以弹簧单圈变形量为1毫米，工作圈数为5.5时总的变形量为5.5毫米。 则工作中的，安装中采用仿弹簧吊环螺钉作为支撑和一端挂钩，另一端用螺母调节，两支撑所需距离为拉簧工作长度加上结构尺寸，共约为。4.5 运动部分转动惯量计算（X轴） 惯量对运动特性有很大的影响，不但对加速度能力，加速度时驱动力矩及动态的快速反应有关，在闭环或者半闭环系统中还往往影响系统的稳定性，因此核算转动惯量很有必要。仍以 X轴计算为例：对实心圆柱体，转动惯量的计算公式为 J=Md2/8。D为圆柱体直径；m为质量；m=D2L/4；L 柱体为长度；为材料密度，对钢铁体可取=7.8103kgm2,因此可得式 J=7.8D2L/3210-12kgm2。 当D和L的单位取为mm时，J=7.8D2L/3210-12kgm2。对于外径D，内径d的圆环，J=7.8(D4d4 ) L/3210-12kgm2。J = J=则折算到电机轴上的总惯量为： J=与电机转子转动惯量相比， 根据经验公式： 可见，转动惯量匹配合适。4.6 伺服电机的选择（X向） 根据设计计算和整个改造方案，伺服电机110BF-003的参数选择如下： 输出功率1.4KW，零速额定转矩17.6N；最大转矩153.6-188.1N；最高转速为1500；转子转动惯量0.0186，重量36千克，静摩擦力矩0.86N，反电视常数为0.57，转矩常数为0.57，理论角加速度为，电器时间常数为3.5，机械时间常数为15.2ms。热时间常数为70min，计算电阻值为0.2655，实恻包括引线、接线端子和接触电阻约为0.5，计算电感为0.93nH. 说明（1）本设计计算只是计算X轴、其他轴类似。（2）本机床在改造过程中，尽量减少对机床结构的改动，充分利用原有的结构零件，以减少改造的费用和工作量。（3）本设计采用固定丝杠，转动螺母传递运动的方案第5章 零件的设计与计算5.1齿轮的设计与校核 根据齿轮的一般设计原则，为了有利于提高精度，尽量减少传动级数，并且尽可能采用升速的传动比。 本机床由于原机构中丝杠安装在工作台滑鞍上，如果将直流伺服电机直接与丝杠连接，将简化传动结构，有利于精度的提高，减少转动惯量，摩擦，磨损，损耗；但是由于电机很重，为了避免产生大的倾斜力，有为了使改造后的机床外观造型协调和均衡，本设计不将X轴伺服电机直接装在工作台的滑鞍上，所以需要增加变速箱及相应的传动级。 由于滚珠丝杠随工作台运动，而伺服电机不随该工作台运动，这样，给运动的传递造成了困难。如果X轴运动是丝杠运动，螺母不动，则传动齿轮与丝杠之间也需要相对运动，会增加传动齿轮与丝杠之间的传动间隙，且不利于消除其间隙。本设计采用固定丝杠，旋转螺母传递运动的方案。由于伺服电机大，再加上支架等的影响，使一级传动难以实现，为此在设计中采用二级传动。为了使丝杠的螺距值与数控装置中可选择的参数相匹配，并使传动性能较好，选择了总减速比i=1.5. 本机床改造中取i1=z2/z1=50/24,i2=z3/z2=36/50,i=i1i2=(50/24)（36/50）=1.5得以满足。工作台内各齿轮的主要参数及材料列于表5-1中。 齿轮齿数模数齿宽毫米变位系数材料硬度顶高系 数压力角253.5430.1640CrRC45-50120313.5280.1340CrRC45-50120183.5280.1940CrRC45-50120383.5250.140CrRC45-50120263.5280.1640CrRC45-50120303.5280.1640CrRC45-50120463200.1640CrRC45-50120213300.4540CrRC45-50120表5-1 齿轮材料5.1.1 Z、Z齿轮的强度校核1 齿根弯曲疲劳强度验算： （1） 计算齿轮的弯曲疲劳极限应力 式中：被校核齿轮的弯曲疲劳极限应力 实验齿轮的弯曲疲劳极限应力，由机械设计手册图813查得： 弯曲寿命系数，因两齿轮得应力循环次数为： 次 次 （机械设计手册图814查得）尺寸系数 （机械设计手册图815查得）有效应力集中系数，由机械设计手册图816知： ，所以 （2） 比较弯曲强度由图机械设计手册86查得齿形系数： ， 则有：因此齿轮弯曲强度弱。（3） 计算弯曲工作应力 式中； 计算圆周力，而 其中： 工作圆周力N工作状况系数，由设计手册87 查知 动载荷系数，因为，由设计手册图84知 载荷分配系数，时所以 载荷分布系数，因，故由图85查得则； N 载荷作用系数 螺旋角系数 齿宽 mm 模数 所以 （4）计算齿轮的弯曲疲劳安全系数 可靠。2. 齿面接触疲劳强度验算（1） 计算齿轮的接触疲劳极限应力 式中： 实验齿轮的接触疲劳极限应力，由机械设计手册 查得： 寿命系数，由手册818图查知 ， 硬化系数 取所以 （2） 计算接触工作应力 式中： 材料系数，由机械设计手册表89查得：节点系数， （图810） 重合度系数 （图89） 齿数比 则： （3） 计算安全系数 安全可靠.3 短期过载强度校验计算取最大短期尖峰载荷是额定工作载荷得1.5倍.短期过载弯曲极限应力,可知： 最大得弯曲工作应力为： 短期过载弯曲强度安全系数； （安全）短期过载接触极限应力，根据机械设计手册表812知 而最大接触应力为： 短期过载接触强度的安全系数为： （安全）5.1.2其他齿轮对的强度校核按上面的方法和步骤，对工作台中的其他齿轮对可进行类似的计算，现将其计算结果列于表5-2中供以参考。校核、齿轮对时。只计算短期过载时的安全系数，不计算疲劳强度，这是因为使用的时间很多。表5-2 齿轮校核 齿对数 项目 1弯曲疲劳极限应力298.73002接触疲劳极限应力110011003弯曲工作应力141.22114接触工作应力628886.85短期过载弯曲强度极限应力8109608106短期过载接触强度极限应力1858198218587最大弯曲应力212.5253.53458最大接触应力768.597016109弯曲疲劳强度安全系数2.041.4210接触疲劳强度安全系数1.751.2411短期过载弯曲强度安全系数3.813.782.3412短期过载接触强度安全系数2.412.041.155.2轴系零部件的强度校核与寿命计算已知下列条件：轴的材料为40Cr，经调质处理HB=220-250，各齿轮的分度圆直径分别为：（mm）（mm），（mm）。 1 轴的疲劳强度校核校核轴的强度时，应取低速运转时的受力状态。计算、两截面的安全系数。截面的弯矩：水平面的弯矩： =199NM垂直面的弯矩： =542 NM合成的弯矩：截面的弯矩：水平面的弯矩： 垂直面的弯矩： 合成的弯矩： 两截面的扭矩： 下面按当量弯矩计算及两截面的安全系数，现将计算的程序和结果列于表53。名 称符 号 与公 式截 面截 面说 明扭 矩356356弯 矩575223当量力矩652380轴 径36、4236、42工作应力13176.92W由设计手册表132计算疲劳极限350350表131尺寸系数 0.770.77图131表 面 质量 系 数0.850.85由设计手册图132有效应力集中系数1.571.57表131安全系数2.293.91许 用 安全 系 数2.292.29安全表53第6章 经济分析我国目前机床总量 380 余万台，而其中数控机床总数只有 11.34 万台，即我国机床数控化率不到 3% 。近 10 年来，我国数控机床年产量约为 0.6 0.8 万台，年产值约为 18 亿元。机床的年产量数控化率为 6% 。我国机床役龄 10 年以上的占 60% 以上； 10 年以下的机床中，自动 / 半自动机床不到 20% ， FMC/FMS 等自动化生产线更屈指可数（美国和日本自动和半自动机床占 60% 以上）。可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床，而且半数以上是役龄在 10 年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展。所以必须大力提高机床的数控化率。 国自改革开放以来，很多企业从国外引进技术、设备和生产线进行技术改造。据不完全统计，从 1979 1988 年 10 年间，全国引进技术改造项目就有 18446 项，大约 165.8 亿美元。这些项目中，大部分项目为我国的经济建设发挥了应有的作用。但是有的引进项目由于种种原因，设备或生产线不能正常运转，甚至瘫痪，使企业的效益受到影响，严重的使企业陷入困境。一些设备、生产线从国外引进以后，有的消化吸收不好，备件不全，维护不当，结果运转不良；有的引进时只注意引进设备、仪器、生产线，忽视软件、工艺、管理等，造成项目不完整，设备潜力不能发挥；有的甚至不能启动运行，没有发挥应有的作用；有的生产线的产品销路很好，但是因为设备故障不能达产达标；有的因为能耗高、产品合格率低而造成亏损；有的已引进较长时间，需要进行技术更新。种种原因使有的设备不仅没有创造财富，反而消耗着财富。 这些不能使用的设备、生产线是个包袱，也是一批很大的存量资产，修好了就是财富。只要找出主要的技术难点，解决关键技术问题，就可以最小的投资盘活最大的存量资产，争取到最大的经济效益和社会效益。这也是一个极大的改造市场。第7章 数控加工与典型零件加工程序设计7.1数控加工工艺特点数控技术的应用使机械加工的过程产生了很大的变化。它不仅涉及加工设备，还包括数控加工工艺、工装和加工过程的自动控制等。其中，拟定数控加工工艺是进行数控加工的基础。7.1.1数控加工工艺的内容数控加工工艺主要包括以下几个方面：1）通过数控加工的适应性分析，选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容。2）分析被加工零件图样，明确加工内容及技术要求，并结合数控设备的功能，确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线。3）设计数控加工工序。如工步的划分，零件的定位，选择夹具、刀具及切削用量等。4）设计和调整数控加工工序的程序，选择对刀点、换刀点，确定刀具补偿量。5）分配数控加工中的容差。6）处理数控机床上部分工艺指令。7.1.2数控加工工艺的特点数控加工与普通机床加工相比较，所遵循的原则基本相同。但由于数控加工的整个过程是自动进行的，因此又有以下特点：（1）数控加工工艺内容更具体，更复杂，普通机床加工时，许多具体的工艺问题，可以由操作工人根据实践经验自行考虑和决定。例如工艺中各工步的划分与安排，刀具的几何角度，走刀路线及切削用量等。而在数控加工时，上述的工艺问题，不仅成为数控工艺设计时必须认真考虑的内容，而且还必须作出准确的选择，并编入加工程序中。也就是说，在数控加工时，许多具体的工艺问题和细节，都成为了编程人员必须事先设计和安排的内容。（2）数控加工工艺设计更严密，数控机床的自动化程度虽然高，但自适应性较差。它不同于普通机床，加工时可以根据加工过程中出现的问题，适时地进行人为调整。因此，在数控加工的工艺设计中必须注意加工过程中的每一个细节。例如，是否需要清理切屑后再走刀，换刀点选在何处等。同时，在对图形进行数学处理、计算和编程时，都要力求准确无误，以使数控加工顺利进行。（3）数控加工更注重加工的适应性，要根据数控加工的特点，正确选择加工对象和加工方法。数控加工自动化程序高，质量稳定，便于工序集中，但设备通常价格昂贵。为了充分发挥数控加工的优势，达到较好的经济效益，在选择加工对象和加工方法时要特别慎重，以免造成经济损失。7.2数控加工工艺分析与设计7.2.1数控加工的合理性分析数控机床虽然具有明显的优势，但在实际加工时也应合理选用。数控加工的合理性包括：哪些零件适合于数控加工；适合于在哪一类数控机床上加工，即数控机床的选择。通常合理性考虑的因素极：零件的技术要求能否保证；对提高生产率是否有利；经济上是否合算等。1.适合数控加工的零件根据数控控加工的特点及国内外大量应用实践，一般可按工艺适应程度将零件分为以下三类：（1）适应类 最适应数控加工的零件有：形状复杂，加工精度要求高，用普通加工设备无法加工或虽然能加工但很难保证加工精度的零件；用数学模型描述的复杂曲线或曲面轮廓零件；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型零件；必须在一次装夹中完成铣、镗、铰等多道工序的零件。 （2）较适应类 较适应数控加工的零件有：在普通机床加工必须制造复杂的专用工装的零件；在普通机床上加工需要作长时间调整的零件；需要多次更改设计后才能定型的零件；用普通机床加工时，生产率很低的或体力劳动强度很大的零件 （3）不适应类 不适应数控加工的零件一般是指：经过数控加工后，在生产率与经济性方面无明显改善，甚至可能弄巧能拙或得不偿失。这类零件大致有以下几种：生产批量大的零件（当然不排除其中个别工序用数控机床加工）；装夹困难或完全靠找正定位来保证精度的零件；加工余量很不稳定，且数控机床上无在线检测系统可自动调整零件坐标位置的；必须用特定的工艺装备协调加工的零件。 2.数控机床的选择在实际加工中，要根据机床性能的不同和对零件的要求不同，对数控加工零件进行分类，不同类别的零件分配在不同类别的数控机床上加工，以获得较高的生产率和经济效益。（1）旋转零件的加工 这类零件用数控车床或数控磨床来加工。（2）平面与曲面轮廓零件的加工 平面轮廓零件的轮廓多由直线和圆弧组成，一般在两坐标联动的铣床上加工。具有曲面轮廓的零件，多采用三个或三个以上坐标联动的铣床或加工中心加工。为了保证加工质量和刀具受力状况良好，加工中尽量使刀具回转中心线与加工表面处于垂直或相切。（3）孔系零件的加工 这类零件孔数较多，孔间位置精度要求较高，宜用点位直线控制的数控钻床或镗床加工。这样不仅可以减轻工人的劳动强度，提高生产率，而且还易于保证精度。 （4）模具型腔的加工 这类零件型腔表面复杂、不规则，表面质量及尺寸要求高，且常采用硬、韧的难加工材料，因此可考虑选用粗铣后数控电火花成形加工。7.2.2零件的工艺性分析零件的工艺性涉及的问题很多，这里主要从编程的角度进行分析，主要考虑编程的可能性与方便性。一般说来，编程方便与否，常常是衡量零件数控加工工艺好坏的一个指标。通常从以下两个方面来考虑：1.零件图样上的尺寸标注应便于数值计算，符合编程的可能性与方便性的原则首先，零件图上尺寸标注的方法应适应数控加工的特点。即在零件图上，应以同一基准引注尺寸，或直接给出坐标尺寸。这样既方便编程，也便于尺寸之间的相互协调，有利于保持设计基准、工艺基准、检测基准和编程原点设置的一致性。其次，构成零件轮廓几何元素的条件要充分。这样才能在手工编程时计算各个节点的坐标；在自动编程时顺利地定义各几何元素。2.零件加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点零件的内外形状尽量采用统一的几何类型或尺寸。这样不但能够减少换刀次数，还有可能应用零件轮廓加工的专用程序。其次，零件内槽圆角半径不宜过小，因为工件圆角的大小决定着刀具直径的大小。如果刀具直径过小，在加工平面时，进给次数会相应增多，这样不仅影响生产率，还会影响表面加工质量。有的数控机床具有镜像加工的能力，对于一些对称性的零件，只需编制其半边的程序即可；对于具有几个相同几何形状的零件，只需编制某一个几何形状的加工程序即可。7.2.3确定工艺过程和工艺路线 在数控机床上加工零件时，应先根据零件图样对零件的结构形状、尺寸和技术要求进行全面分析，以此确定零件加工的工艺过程和工艺路线。制订零件的工艺过程，就是确定零件需要进行数控加工的表面、加工工序、所需机床的类型和刀具的类型。1.工序的划分 在数控机床上加工零件常见的工序划分方法有如下几种：（1）按粗、精加工划分工序 根据零件的形状、尺寸精度以及刚度和变形等因素，按粗、精加工分开原则划分工序，即先粗加工，后精加工，以保证零件的加工精度和表面粗糙度。（2）按先面后孔原则划分工序 当零件上既有面加工，又有孔加工时，应先加工面，后加工孔。这样可以提高孔的加工精度。 （3）按所用的刀具划分工序 使用一把刀加工完相应各部位，再换另一把刀加工其他部位。以减少空行程的时间和换刀次数，消除不必要的定位误差。 2.工艺路线的确定 零件的加工工艺路线是指切削加工过程中刀具刀位点相对于被加工零件的运动轨迹和运动方向。编程时，加工路线的确定原则是： 1)保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率较高。 2)使数值计算简单，以减少编程工作量。 3）应使加工路线最短，这样既可以减少程序段，又能减少空行程时间。7.2.4选择刀具和切削用量 1.刀具的选择数控加工所用刀具应满足安装调整方便、刚性好、精度高和耐用度好的要求。这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，同时优选刀具参数。 （1）车削用刀具 通常有尖形车刀（以直线形切削刃为），如各种外圆偏刀、端面车刀、切槽刀等；圆弧形车刀（由圆弧构成主切削刃），主要用于车削各种光滑连接的成型面；还有成形车刀（刀刃的形状与被加工零件的轮廓形状相同），如螺纹车刀。 （2）铣削用刀具 通常，铣削平面时，选择硬质合金刀片铣刀；铣削凸台和凹槽时，选择高速钢立铣刀；如果加工余量小，并且要求表面粗糙度值较小时，常采用镶立方氮化硼刀片或镶陶瓷刀片的端面铣刀；铣削毛坯表面或进行孔的粗加工时，可选用镶硬质合金的玉米铣刀进行强力切削。 在加工中心上，各种刀具分别装在刀库上，按程序规定进行选刀和换刀。因此必须有一套连接刀具的接杆，以便使各工序用的标准刀具迅速、准确地装到机床主轴或刀库上去。编程人员应了解机床上所用刀杆的结构尺寸及其调整方法、调整范围，以便在编程时确定刀具的径向尺寸和轴向尺寸。 2.切削用量选择 切削用量包括主轴转速（切削速度）、背吃刀量（旧称切削深度）、进给速度（进给量）。对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量，并编入程序中。具体数值应根据机床说明书中的要求和刀具耐用度，结合实际经验采用类比的方法来确定。 （1）背吃刀量（mm） 在机床、夹具、刀具和零件等的刚度允许条件下，尽可能选较大的背吃刀量，以减少走刀次数，提高生产率。对于表面粗糙度和精度要求较高的零件，要留有足够的精加工余量。一般0.2-0.5mm。（2）主轴转速n(r/min) 根据最佳的切削速度v选取式中，D为零件或刀具的直径（mm）；v是切削速度（m/min），由刀具和加工对象决定。主轴转速n应根据计算值在机床说明书中选取标准值，编入程序中。（3）进给速度（进给量）f（mm/min或mm/r） 主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件的材料性质来选择。当加工精度和表面粗糙度要求高时，进给速度（进给量）数值应选小些，一般选取20-50mm/min。最大进给速度则受机床刚度和进给系统的性能限制，并与脉冲当量有关。7.3零件加工程序设计列举 7.3.1数控铣床的加工对象数控铣床与普通铣床一样，可以进行平面轮廓、槽、曲面等的铣削加工以及钻孔、镗孔及攻螺纹等加工，加工面的形成靠刀具的旋转与工件的移动。数控铣床与普通铣床的不同之处在于零件的切削过程是由程序控制的。从铣削加工的角度考虑，数控铣床的主要加工对象有以下三类：（1）平面类零件 加工面平行、垂直于水平面或其加工面与水平面的夹角为定角的零件称为平面类零件。目前，在数控铣床上加工的绝大多数零件属于平面类零件。平面类零件的特点是，各个加工单元面是平面，或可以展开成为平面。（2）变斜角类零件 加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件称为变斜角类零件。这类零件多数为飞机零件，如飞机上的整体梁、框、缘条与肋等，此外还有检验夹具与装配型架等。变斜角类零件 的变斜角加工面不能展开为平面，但在加工中，加工面与铣床刀圆周接触的瞬间为一直线。最好采用4坐标和5坐标数控铣床摆角加工，在没有上述机床时，也可在3坐标数控铣床上进行2.5坐标近似加工。（3）曲面类（立体类）零件 加工面为空间曲面的零件称为曲面类零件。零件的特点一是加工面不能展开为平面，二是加工面与铣刀始终为点接触。此类零件的加工一般采用3坐标以上数控机床。7.3.2零件加工程序设计举例例：如图7.2.2所示，毛坯为120mm*60mm*10mm铝质板材，5mm深的外轮廓已粗加工过，周边留有余地2mm余量，要求加工外轮廓及20mm的孔。1.确定方案根据图样要求、毛坯及前道工序加工情况，确定工艺方案及加工路线如下：1）以底面为定位基准，两侧用压板压紧，固定于铣床工作台上。2）工步顺序为：钻20mm孔；按OABCDEFG路线铣削轮廓。2.选择机床设备根据零件图样要求，选用经济型数控铣床即可达到要求。3.选择刀具现采用5mm的平底铣刀，定义为T01，并把该项刀具的直径输入到刀具参数表中；采用20mm的钻头，定义为T02。4.确定切削用量切削用量的具体数值应根据该机床性能、相关的手册并结合实际经验确定，详见加工程序。5.确定工件坐标系和对刀点在XOY平面内确定以O点为工件原点，Z方向以工件表面为工件原点，建立工件坐标系，如图7.2.2所示。采用手动对刀方法把O点作为对点。6.编写程序 按该机床规定的指令代码和程序段格式，把加工零件的全部工艺过程编写成程序清单如下：（1）加工12mm孔的程序N00010 G92 X5.0 Y5.0 Z5.0N0020 G90 S500 M03 N0030 G17 G00 X40.0 Y30.0N0040 G99 G81 X40.0 Y30.0 Z-5.0 R15.0 F150 N0050 G00 X5.0 Y5.0 Z50.0 N0060 M05N0070 M02（2）铣轮廓程序（手工安装好5mm立铣刀，不考虑刀具长度补偿）N0010 G92 X5.0 Y5.0 Z50.0 S1000 M03N0020 G90 G41 G00 X-20.0 Y-10.0 Z-5.0 D01N0030 G01 X5.0 Y-10.0 F150N0040 G01 Y35.0 F150N0050 G91 G01 X10.0 Y10.0 F150N0060 G01 X11.8 Y0.0N0070 G02 X30.5 Y-5.0 R20.0N0080 G03 X17.3 Y-10.0 R20.0N0090 G01 X10.4 Y0.0N0100 G01 X0.0 Y-25.0N0110 G01 X-90.0 Y0.0N0120 G90 G40 G00 X5.0 Y5.0 Z50.0N0130 M05N0140 M30图7.2.2数控铣床编程实例结 论 在这三个月的毕业设计的过程中，我认真分析了指导老师提供的基本设计数据和要求，之后在查阅了大量工具书和期刊资料；对现在我国的铣床的数控化改造的总体趋势进行分析，在网上和图书馆搜集了大量的第一手的资料，首先初步确定了本次数控改造的基本方案，然后设计出了具体的改造方案，本着经济化数控改造的总体思想的指导，尽量保持原来铣床的结构。改造后的铣床铣削精度大大提高，可靠性好，抗干扰能力强，操作方便，反应速度快，性能稳定，提高了表面光洁度和铣床的自动化程度。我们通过修改R参数及NC程序，使该铣床可以加工复杂的零提高了加工的效率，从而降低了成本，具有很高的经济价值。体现了当今的柔性制造的理念。而且本次MCS-51单片机数控系统在机床改造领域的应用将越来越广泛，越来越完美。对广大中小企业的数控改造又有一定的现实意义。致谢大学时光是弥足珍贵的，大学的四年学习生活时光是丰富多彩的，是充实而有意义，在大学四年里我一直学着自己从小有着极大兴趣的机械专业，在专业课方面有了很大的提高，在设计中掌握了大量有关机械设计制造方面的理论知识，毕业实习中又将大量的理论知识运用于实践，为毕业设计打下了实践基础，使我又强化了专业了知识的实际运用能力，收获颇丰。在本次毕业设计中也得到了院领导、各位机制教研室的老师们、以及校办工厂等的大力支持和帮助，特别是我的指导老师孙洪江老师和牛曙光老师的大力帮助。没有所有辛勤培育我的老师们就没有我今天所取得的一切成绩。所以在此向各位领导、老师、工人师傅及在此次毕业设计中给予我帮助的所有同学表示衷心的感谢。愿我最敬爱的老师们工作顺利，身体健康，合家欢乐，心想事成。参考文献1 碧承恩. 现代数控机床. 北京: 机械工业出版社, 19992 李文. 普通铣床的数控改造. 机械工程师. 2004, 6(3): 11-123 宋丹. 普通铣床的数控改造设计. 水利电力机械. 2003, 25(3):40-444 王翠兰. 凸轮数控铣削加工的普通铣床改造. 新技术新工艺. 2004, 7(4):26-283 刘兴国. 铣床数控改造及技术. 山东轻工学院学报. 1998, 4(12): 15-204 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要塑料注射成形所用的模具称为注射成形模具，简称注射模。塑料的注射成形过程，是借助于注射机内的螺杆或柱塞的推力，将已塑化的塑料熔体以一定的压力和速率注射到闭合的模具型腔内，经冷却、固化、定型后开模而获得制品。注射成形在整个塑料制品生产中占有十分重要的地位。除少数几种塑料外，几乎所有的塑料都可以采用注射成形的方法来生产制品。据估计，注射成形的制品约占所有模塑制品总产量的三分之一；注射模约占塑料成形模具数量的二分之一以上。本文论述了活动圈零件的注射模具设计，该零件采用的材料为POM（聚甲醛），该材料的综合性能良好，强度、刚度高，抗冲击、疲劳、蠕变性能较好，减摩耐磨性好，吸水性小，尺寸稳定性好，但热稳定性差，易燃烧，长期在大气中曝晒会老化。关键字：注射模 聚甲醛 浇注AbstractThe plastics injects to take shape the molding tool use to be called to inject to take shape a molding tool, the brief name injects a mold.The plastics injects to take shape process, is ask for help from to inject machine inside of the pole or pillar fill of push dint, will already the plastics body of the petrochemistry is inject with the certain pressure and the velocity to shut to match of the molding tool type inside, after cool off, solidly turn, already set opens a mold but acquires ware.Inject to take shape in the whole plastics the ware the production to occupy a very important position.In addition to a handful of few plasticses, almost all plasticses can adopt to inject to take shape of the method future life produce ware.According to the estimate of, the ware that injects to take shape shares all 1/3s that the molds product a total yield about;Inject a mold to share 1/2 that the plastics takes shape the molding tool quantity about above.This text discussed a movable turn spare parts to inject the molding tool design, the material of that spare parts adoption for POM(gather a formaldehyde), the comprehensive function of that material is good, strength,just the degree was high, the anti- pound at,tired,the changed function better, reduced to bear to whet sex good, absorb water sex small, the size stability good, but the hot stability was bad, easily burnable, the long-term insolate and will be aging in the atmosphere.Key word:Inject a mold gather a formaldehyde sprinkle to note前 言塑料模是模具的一种，它却站据非常重要的位置。众知，当今社会正处于第五次工业革命浪潮，人们正步入信息时代、塑料工业正是这一时代的生力军，是这个时代最有代表性的特征之一。1塑料模功能现代塑料制品生产中，合理的加工工艺、高效率的设备和先进的模具，被誉为塑料制品成形技术的“三大支柱”。尤其是塑料模对实现塑件加工工艺要求、塑件使用要求和塑件外观造型要求，起着无可替代的作用。高效全自动化设备，也只有装上能自动化生产的模具，才能发挥其应有的效能。此外，塑件生产与产品更新均以模具制造和更新为前提。塑料模是塑料制品生产的基础之深刻含意，正日益为人们理解和掌握。当塑料制品及其成形设备被确定之后，塑件质量的优劣及生产效率的高低，模具因素约占80。由此可知，推动模具技术的进步应是刻不容缓的策略。尤其大型塑料模的设计技术与制造水平，常可标志一个国家工业化的发展程度。2塑料模现状我国塑料模的发展极其迅速。塑料模的设计技术、制造技术、CAD技术、CAPP技术，已有相当规模的开发和应用。我国在塑料模设计技术和制造技术上与发达国家和地区的差距，参见表1和表2。在模具材料方面，专用塑料模具钢品种少、规格不全，质量尚不稳定。国内外塑料模行业特点参见表3。表1 塑料模设计技术技术名称发 达 国 家中 国美国日本德国香港台湾大陆CAD应用757570504020CAE应用505050405010Flow应用普及普及普及7050有应用Cool软件普及普及普及7050有应用表2 塑料模加工技术技 术 名 称发 达 国 家中 国 大 陆CAM及NCP4轴及5轴联动NCP软件加工周期缩短60模具成本降低30生产效率提高60已在部分工厂开展研究或列入“九五”技改项目模具标准零件及标准模架已普及，并实现了系列化和商品化已有国家标准，但系列化与商品化，尚待规模化热流道技术与热管技术大量使用，已形成了系列和标准70年代开始研究，迄今尚无标准专用模具钢材（H13/P20）视塑料模的不同类型专用模具钢系列化国家“八五”期间，已有部分研究成果 表3 塑料模行业特点发 达 国 家 及 地 区中 国 大 陆1向小而专的方面发展（1）日本11656家工厂（30人者占95。6）（2）韩国1570家工厂（50人者占91。0）（3）新加坡460家工厂（50人者占97。0）（4）香港650家工厂（50人者占99。5）独立的模具工厂少2向技术密集方向发展多属劳动密集型企业3高技术与高技艺相结合有忽视高技艺的倾向4生产规模以专、小见长大而全居多5专业化与柔性化相结合尚无此规划3注射模的概念、组成、发展一、注射模的概念塑料注射成形所用的模具称为注射成形模具，简称注射模。塑料的注射成形过程，是借助于注射机内的螺杆或柱塞的推力，将已塑化的塑料熔体以一定的压力和速率注射到闭合的模具型腔内，经冷却、固化、定型后开模而获得制品。当塑料原材料、注射机和注射成形工艺参数确定以后，制品的质量和注射成形的生产率就基本上取决于注射模的结构类型和工作特性。注射成形在整个塑料制品生产中占有十分重要的地位。除少数几种塑料外，几乎所有的塑料都可以采用注射成形的方法来生产制品。据估计，注射成形的制品约占所有模塑制品总产量的三分之一；注射模约占塑料成形模具数量的二分之一以上。二、注射模的组成注射模由动模和定模两部分组成。动模安装在注射机的移动工作台面上，定模安装在注射机的固定工作台面上。动模与定模闭合后已塑料化的塑料通过浇注系统注入到模具型腔中冷却、固化与定型。通常要求注射模分开后，制品滞留在动模一侧，由设置在动模内的脱模机构将制品从模内推出。图1为典型的单分型面注射模。根据模具中各个零件的不同功能，注射模可由以下7个系统或机构组成：图1 单分型面注射模a)闭合充模 b）开模取制品1定位圈 2浇口套 3凹模 4型芯 5推杆 6拉料杆7推杆固定板 8推板 9动模座板 10复位杆 11动模垫板12模板 13导柱 14导套 15冷却通道 16定模板 17定模座板（1）成形零部件系指构成模具型腔、直接与塑料熔体相接触并成形制品的模具零件或部件。通常有凸模、型芯、成形杆、凹模、镶件等零件或部件。在动模与定模闭合后，成形零部件便确定了制品的内、外轮廓和尺寸。如图1所示模具中，模具闭合后所形成的型腔是由凹模3、型芯4和动模板12构成的。（2）浇注系统由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道称为浇注系统。通常由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。（3）导向与定位机构 为确保动模和定模闭合时能准确导向和定位对中，需要分别在动模和定模上设置导柱和导套。深腔注射模还应在主分型面上设有锥面定位装置。此外，为了保证脱模机构的运动与定们，通常在推板和动模板之间也设置导向机构。（4）脱模机构 脱模机构指开模过程的后期，将制品从模具中脱出的机构。图1中脱机构由推杆5、拉料杆6、推杆固定板7、推板8及复位杆10组成。（5）侧向分型抽芯机构 带有侧凹或侧孔的制品，在被脱出模具之前，必须先进行侧向分型将侧向型芯抽出。（6）温度调节系统 为了满足注射成形工艺对模具温度的要求，模具应设有冷却或加热的温度调节系统。模具的冷却主要采用循环水冷却方式，模具的加热有通入热水、蒸汽、热油和置入加热元件等，有的注射模还必须配备模温自动调节装置。（7）排气系统 为了在注射成形过程中将型腔内原有空气和塑料熔体中逸出的气体排出，在模具分型面上常开设排气槽。当型腔内的排气量不大时，可直接利用分型面之间的间隙自然排气，也可利用模具的推杆与配合孔之间的活动间隙排气。大型注射模则应预先设置排气槽。三、注射模的发展注塑成型在我国也得到了飞速发展 ，80年代以来，由于我国采取了正确的对外开放政策，使我国的塑料工业同其它行业一样，也得到了迅猛发展，注塑工艺水平和机械设计与制造水平有显著的提高，各塑料加工厂不仅能生产小型电子元件，而且能生产家用电器等大型注塑制品，各注塑机专用厂不仅能生产604000g的中小型通用注塑机，而且能制造小到2.54g的微型注塑机，大到600030000g的大型注塑机，更值得高兴的是近几年来，一批新的行业伙伴参加塑料加工机械业，他们是液压电子行业，正热心于塑料加工机械行业。给塑料加工机械配套为提高注塑机的控制水平做出贡献。以上说到这样多，总之，我们必须把模具水平提高道一定水平，才能更好地利用塑料工业。现在模具虽然取得一定成绩，但还有许多不足之处，因此，我们必须提高模具工艺及制造技术的研究，模具今后生产和科研的发展应从以下几方面考虑：(1)、模具的设计结构应与成型工业的高速、自动、精密化相适应，即要发展高效率、高寿命、高精度的模具。(2)、积极开展模具标准化工作，扩大模具标准化范围。(3)、发展和采用CAD/CAM生产技术,提高模具设计与制造质量,努力缩短模具生产周期。(4)、尽量减少模具制造中的手工操作,提高模具生产自动化程度,如发展模具电加工设备及改善电加工技术,发展和研制自动化较高的专用设备和技术。(5)、发展经济,快速的简易模具制造工艺技术。(6)、建立专为模具服务的计算机中心,发展计算机辅助设计和制造(CAD/CAM)的模具生产系。(7)、研究模具新材料,使其具有高强度、高寿命。(8)、研究和发展精密模具加工技术。(9)、研究模具表面研磨抛光的新技术和新设备。(10)、发展模具表面强化处理技术,提高模具的耐用度及寿命的方法。(11)、研究模具成本的合理的运算方法及科学的管理方法和技术。(12)、总结实现模具标准件商品化,提高模具标准件覆盖率的途经和方法。注塑模应用很广,除了生产基本的塑料制品外，现已广泛应用电器行业方面，随着社会的不断进步，注塑模将更广泛的应用于我们的生活。第1章 设计任务该设计任务为活动圈零件，表面光滑，材料为POM（取甲醛），颜色为灰白色，形状较为简单，零件图如图1-1所示。材料为POM（聚甲醛）图1-1第2章 材料的特性分析POM（聚甲醛）是没有侧链、高密度、高结晶性的线型聚合物，性能比尼龙好。该材料是典型结晶型塑料，熔融范围很窄，熔融或凝固速度快，结晶化速度快，料温稍低于熔融温度即发生结晶，流动性下降。热敏性强，极易分解（但比聚氯乙烯稍弱，共聚比均聚稍弱），分解温度为240摄氏度，但200摄氏度时滞留30min以上也即发生分解，分解时产生有刺激性、腐蚀性气体。结晶度高，结晶时体积变化大、成形收缩范围大，收缩率大。其塑料性能见表2-1表2-1塑料性能聚甲醛化学性能日光及气候影响长期暴露于紫外线国辐射下，冲击韧度显著下降，表面粉化、龟裂，机械强度下降耐酸性及对盐溶液的稳定性有机酸、盐溶液和水无影响，对强酸、强氧化剂的耐蚀性较差耐碱性强和弱碱对它均无影响，长期作用后微有侵蚀耐油性耐各种油类、酯类、性能稳定耐有机溶剂性耐醛、酯、醚、烃，仅酚类有影响该材料吸湿性低，水分对成形影响极小，一般可不干燥处理，但为了防止树脂表面吸附水分，不利成形，加工前必须进行干燥并起预热作用，特别对大面积薄壁塑件，改善塑件表面光泽有较好效果，干燥条件一般用烘箱加热，温度为90100度，时间4h，料层厚度3cm。聚甲醛按分子链化学结构不同分为均聚甲醛和共聚甲醛。它们的性能见表2-2。表2-2名称均聚甲醛共聚甲醛相对密度1.431.41结晶度,75857075熔点,175165抗拉强度,Mpa7062弹性模量,Mpa29002800延伸率, 1512抗压强度,Mpa125110抗弯强度Mpa980910吸水率，%24h0.250.22聚甲醛性能较好，广泛应用于汽车、机床、化工、电气仪表、农机等。它的耐候性较差，室外使用必须加稳定剂。第3章 模具设计注射模是安装在注射机上使用的工艺设备，在生产塑件时模具与机床是一个不可分割的整体。因此，在生产模具时，除了了解注射成型的工艺外，还应对所选用的注射机的有关技术规范和性能参数有全面的了解。只有这样，才能使设计出的模具便于在机床上和使用。且在设计模具前还应对有关的参数进行校核。3.1 初选注射机 根据体积、投影面积及质量可选择注塑机。3.1.1 制件体积 v1 = m /其中 v 塑料件体积 (cm3) m 塑料件质量 ( g ) POM密度 (g/cm3) v1 = 195 / 1.4=139.333.1.2 选用注射机由体积选注射机，再考虑到公司现有设备和其它因素,所选注射机为G54-S200/400,其注射机有关参数如下： 额定注射量 2004003 螺杆直径 55 注射压力 109 注射行程 160 注射时间 螺杆转数 16、28、48（r/min） 注射方式 螺杆式 合模力 540Kn 最大成型面积 6452 最大开模行程 260 模具最大厚度 406 模具最小厚度 165 动，定模固定板尺寸 532x634 拉杆空间 290x68 合模方式 液压机械 电机功率 18.5kw 螺杆驱动功率 5.5kw 加热功率 10kw 机器外形尺寸 4700x1400x18003.2 注射机参数的校核3.2.1 最大注射量的校核 理论注射量 vc2004003最大注射量 va vc 注射系数 0.70.9，可取为0.7 v0.7 400 280 3由于塑料件的形状和一些技术方面的要求，所以，设计为一模一件。 V实152.53 2803 符 合 要 求。3.2.2 注射压力的校核PE的流动比为240200时，注射压力为68.6mpa，小于注射机的最大注射压力。该注塑机满足要求。3.2.3开模行程的校核 开模行程也叫做合模行程，指模具开合过程中动模固定板的移动距离，用符号s表示。当模具厚度确定以后，开模行程的大小直接模具所能成形制品高度。即s太小时，模具不能成型高度较大的制品，否则，成形后的制品无法从动、定模之间拖出。注射机最大开模行程与厚度无关，再考虑侧向抽心距离时的最大开模行程时，当模具需要利用开模动作完成侧向抽芯时，若设完成侧抽芯动作的开模距离为h0，制件高度h1，需保证h0 h1+610 ，注射机最大开模行程为160，制件高度为50所以满足该注射机要求。3.3选模架图4-1该模架为三板式结构。根据制件投影面积，选择点浇口。3.4浇注系统的设计浇注系统设计是注射模具设计中最重要的问题之一。浇注系统是引导塑料熔从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传质、传压和传热的功能，对制品质量影响很大。它的设计合理与否，直接影响着模具的整体结构及其工艺操作的难易。3.4.1主流道设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。由于主流道要与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，所以在注射模中主流道部分常设计成可拆卸更换的浇口套。如图4-2所示。图4-2 浇口套设计为了使凝料顺利拔出，主流道的小端直径D应稍大于注射机喷嘴直径d，通常为: D=d+(0.51)mm主流道入口的凹坑球面半径R2也应大于注射机喷嘴球头半径R1，通常为： R2=R1+（12）mm主流道的半锥角通常为12度。过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气。过小的锥角使凝料脱模困难，还会使充模时熔体的流动阻力过大。主流道内壁的表面粗糙度应在Ra0.8m以下，抛光时沿轴向进行。主流道的长度L，一般按模板厚度确定。为了减少熔体充模时的压力损失和物料损耗，就尽可能缩短主流道的长度，L一般控制在60mm以内。在主流道过长时，可在浇口套上挖出深凹坑，让喷嘴伸入到模具内。主流道的出口端应有较大的圆角，其半径r约为1/8D。3.4.2浇口设计浇口是连接流道与型腔之间的一段短通道。它是浇注系统的关键部位。浇口的形状、位置和尺寸对制品的质量影响很大。浇口的主要作用有如下几点：1）熔体充模后，首先在浇口处凝固，当注射机螺杆抽回时可防止熔体向流道回流。2）熔体在流经狭窄的浇口时会产生磨擦热，使熔体升温，有助于充模。3）易于切除浇口尾料。4）对于多型腔模具，浇口能用来平衡进料。对于多浇口的单型腔模具，浇口除了能用来平衡进料外，还能用以控制熔接痕在制品中的位置。浇口的理想尺寸很难准确地计算。具体浇口截面尺寸应根据不同的浇口类型来确定。在实际中浇口往往先取较小的尺寸值，以便在试模时逐步加以修正。点浇口的截面一般为圆形，其直径约为0.32，在浇口与模腔的接合处还应采取倒角或圆弧以免浇口在开模拉断时损坏制品。3.5脱模机构的设计3.5.1脱模机构注射成形每一循环中，塑料制品必须准确无误地从模具的凹模中或型芯上脱出，完成脱出制品的装置称为脱模机构，也常称为推出机构。脱模机构的设计一般应遵循如下原则：1）尽可能使制品滞留在动模的一侧，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作。2）防止制品变形或损坏，正确分析制品对型腔的粘附力大小及其所在部位，有针对性地选择合适地脱模机构，使推出重心与脱模阻力中心相重合。由于制品在收缩时包紧型芯，因此推出力作用点应尽量靠近型芯，同时推出力应施于制品刚度和强度最大的部位，推顶面积也应尽可能大一些，以防制品变形或损坏。3）力求良好的制品外观，在选择推出位置时，应尽量选择制品的内部或对制品外观影响不大的部位。4）结构合理可靠，运动灵活，制造方便，更换容易，推杆应具有足够的强度和刚度。凡在动模一侧施加一次推出力，就可实现制品脱模的机构称为简单脱模机构。推杆脱模机构、推管脱模机构、推件板脱模机构、多元件联合脱模机构和气动脱模机构均属于简单脱模机构。本模具采用的推杆脱模机构。即简单脱模机构。3.5.2推杆稳定性计算注射模细长推杆破损是常见的事故。除了工作端面的破损直接影响制品的质量外，推杆的变形甚至弯折断裂还会损伤模具。成型过程中推杆柱体变形断裂现象，属于细长杆的稳定性问题，应该采用欧拉公式进行校核计算。影响压杆的稳定性的因素有：压杆截面形状、压杆长度、约束条件和材料性能。保持压杆稳定的临界压力计算式为： 式中 Pj保持压杆稳定的推杆顶端处临界压力（N） E-压杆钢材的弹性模量，210000Mpa l-压杆的长度（mm） j-压杆截面的轴惯性矩 u-压杆的长度系数，取决于压杆的约束条件。3.6注射模温度调节系统在塑料注射成形中，注射模具不仅是塑料熔体的成形设备，还起着热交换器的作用。模具温度调节系统直接影响到制品的质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成形工艺要求不同，对模具温度的要求也不同。对于大多数要求较低模温的塑料，仅设置模具的冷却系统即可。但对于要求模温超过80度的塑料以及大型注射模具，均需要设置加热装置。该制件属薄壁制品，体积较小，且为一普通零件，对制件的要不高，材料为POM，冷却较快 ，故可以不采用冷却，装置模温也正常，为5070。3.7导向与定位机构设计注射模的导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。定位机构分模外定位和模内定位。模外定位是通过定位圈使模具易于在注射机上安装以及模具的浇口套能与注射机喷嘴精确定位。而模内定位则通过锥面定位机构用于动、定模之间的精密对中定位。在注射模中，引导动模和定模之间按一定方向闭合或开启的装置，称为导向机构。此外，用于卧式注射机的注射模，其脱模机构也需要设置导向机构。导向机构由导柱和导套组成，分别安装在动、定模两边。导向机构的功能是：1）导向作用在动模与定模闭合过程中，导向机构应首先接触，引导动、定模准确配合，避免型芯与凹模发生碰撞。2）定位作用保证动、定模按一定的方位合模，避免模具在装配时，因方向弄反而损坏成形零件，合模后保持型腔的正确形状。3）承受一定的侧压力高压塑料熔体在充模过程中会产生单向侧压力，须由导向机构承担。当单向侧压力过大时，除导向机构承担外，还需增设锥面定位机构来承担。4） 承载作用当采用推件板脱模或双分型面模具结构时，导柱有承受推板和型腔板重量的作用。5）保持机构运动平稳对于大、中型模具的脱模机构，导向机构有使机构运动灵活平稳的作用。导柱的基本结构形式有两种。一种是带有轴向定位台阶，固定段与导向段具有同一公称尺寸、不同公差带的导柱，称为带头导柱，另一种是带动有轴向定位台阶，固定段公称尺寸大于导向段的导柱，即带肩导柱。本模具采用的是带肩导柱。导套是与安装在另一半模上的导柱相配合，用以确定动、定模的相对位置，保证模具运动导向精度的圆套形零件。导套常用的结构形式有两种，一种是不带轴向定位台阶的导套，称为直导套。另一种是带有轴向定位台阶的导套，称为带头导套。本模具采用的是带头导套。导柱和导套的配合还要注意以下问题：1）为了使导柱能顺利进入导套，导套口要做成圆角。2）导套最好为通孔，这样能使孔内的空气在导柱插入导套之后逸出。3）导柱与导套制件的配合采用间隙配合h7/f7.4）导套的表面硬度应低于导柱工作面硬度。这样可以改善两者制件的摩擦情况，防止导柱或导套被拉毛。5）导柱与导套应尽量保持较高的同轴度。3.8模具材料选择用作注射模成形零件的钢材，应具备如下性能：（1）机械加工性能良好所选钢材应易于切削，加工后能得到高精度零件的钢种。据此要求，以中碳钢与中碳合金钢最为常用。（2）抛光性能优良注射模成形零件工作表面多需抛光达到镜面，要求钢材硬度的范围在3540HRC之间为宜。过硬表面会使抛光困难。钢材的显微组织应均匀致密，极少杂质，无疵斑和针点。（3）耐磨性和抗疲劳性能好注射模型腔不仅受高压塑料熔体冲刷，而且还受冷热交变的应力作用。一般的高碳合金钢，可经热处理获得高硬度，但韧性差，易形成表面裂纹，不宜选作注射模的成形零件。所选钢种应能减少抛光次数，以便长期保持工作部位的尺寸精度，达到批量生产的使用期限。（4）具有耐腐蚀性能对有些塑料品种，如聚氯烯和阻燃必塑料，必须考虑选用有耐腐蚀性能的钢种。综合上述要求，本模具采用了装配图中所采用的材料。第4章 参考文献1.李德群，唐志玉 中国模具设计大典 江西：科学技术出版社2李秦蕊.塑料模具设计（修订本）.西安：西北工业大学出版社3宋玉恒.塑料注射模具设计实用手册.北京：航空工业出版社4马金骏.塑料模具设计（第2版）.北京：轻工业出版社5申开智，叶淑静.塑料成型模具.北京：轻工业出版社6宋铭柱，徐鸿生.塑料成型加工工艺.杭州：浙江科学技术出版社附录1现代集成制造技术信息技术的发展引起的革命使我们进入了信息时代. 信息革命不仅引起思想和生活方式的变化,从而导致生产和制造哲理的巨大变化 可以说,过去十年来新的制造理念都离不开它提供支持的信息技术制造先进制造技术是重要的生产历史转变时期. 多年来,中国综合国力的不断增强,即将到来,市场极具竞争力,从卖方国内市场变为买方中国市场,并迅速成为国际市场的同时,许多大中型企业处于劣势的竞争,甚至破产、关闭. 结合中国中国的国情,通过分析现代集成制造系统、先进制造技术与现代集成制造系统技术发展战略和道路做些有益的制造业发展探索. 含义与定位现代集成制造系统 现代集成制造系统(当代集成制造系统)是计算机集成制造系统新的发展阶段,计算机集成制造系统在继承优秀成果的基础上不断吸收先进制造技术与本质的思考,从信息整合、过程整合与企业整合的方向迅速发展先进制造技术为核心. 具体而言,将带来传统技术与现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术有机结合,通过计算机技术产品的企业在整个生命周期的组织、经营、管理和技术的有机结合,优化经营整个企业的产品生命周期,情报,整合优化 达到产品上市快、服务好、质量好、低成本的目的,提高企业的软、敏捷性和简装性。企业在激烈的市场竞争中立于不败之地. 从整合角度看,早期的计算机集成制造系统侧重于信息一体化、现代集成制造系统集成概念在广度和深度上的一大扩展,除了信息一体化,还实现企业全产品生命周期的整体业务流程优化、过程整合和开发辅助企业与企业之间的整合阶段. 现代集成制造系统应该是国与国之间的研究范围之间的国家科技攻关计划、攀登计划. 攀登计划研究项目相比,它更注重成果的应用,将技术产业化,促进中国的现代化的生产过程; 国家科技攻关计划相比,将更加重视制造业发展的关键问题,我们共同来解决,而具前瞻性问题的模式之一. 现代集成制造系统技术 先进制造技术(举办先进制造技术)为专有名词,尚不明确、一致的定义. 通过其内容和特点的研究,目前共同的体会:先进制造技术是传统制造技术不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理等方面的成果,其综合产品的设计、制造、测试、管理、销售、使用、服务的制造过程,以高质量、高效率、低、清洁、灵活生产 预期效果及经济技术创造三项技术总称. 它具有以下特点: 从技术为中心向以人为中心的转变,科技的发展更符合人类社会的需要; 模糊专业分工专业化压力、一专多能转变职工的智慧得到充分发挥; 由多层金字塔结构,网络管理面临着结构性变化,减少了中间环节和层次; 从传统的以平行方式转变工作方法,减少工作周期,提高工作质量; 从形式固定职能部门自主管理小组的工作方法,以动态变化. 通过先进制造技术的定义和分析的特点,我们发现,现代集成制造系统拥有最先进的制造技术特点先进制造技术,是不是涉及的范围,现代集成制造系统等先进制造技术,通过全面检查,我们提出了一个现代集成制造系统的技术构成模式. 图1表明,在先进制造技术、现代集成制造系统在吸收计算机集成制造系统优秀成果的基础上继续并行工程、虚拟制造,并成功地建立了动态联盟的深入研究,并不断吸收先进制造技术和成功经验,先进思想,将推广应用, 现代集成制造系统为核心的先进制造技术,具体如下: 1、并行工程: 并行工程相结合,同时进行相关程序的设计和产品(包括制造过程和支持过程)系统. 它要求产品开发人员在一开始就考虑整个产品生命周期概念产品用各种因素,包括质量、成本、时间和用户需求. 为达到目的,同时主楼高度一体化模式,实现各部门通过共同努力; 设计成功的产品,减少重复,许多地方的模拟技术; 模型,模拟部分包括应用虚拟制造技术 可以说并行工程的发展,是要建立一个虚拟制造技术条件,虚拟制造技术将根据并行工程、并行工程的进一步发展虚拟制造技术. 同时,并行工程处、计算机辅助生产、CAPP、技术支持,分别对原有工作在时间和空间上交叉、重叠,充分利用现有技术和吸收当前迅速发展的计算机技术、网络技术和优秀成果,为先进制造技术的基础. 虽然并行工程在实际工作中,研究的热点,也取得了一些成果,但是目前仍有一些问题: (一)研究的广度和深度:尽管是平行进行了广泛的研究著作,但在研究内容的角度看,还是从研究的水平,差距明显. 如:并行工程在成本和质量的应用刚刚起步,还没有统一供应的议程. (二)工程技术的同时还与实际:在实用技术研究、商品化软件尚未出生,而外国公司已推出的商业软件(如:亲工程首,随CADDS5). (三)实施并行工程充分:研究薄弱研究并不完全开花,并行工程实施将是困难的. 此外,目前国内机械行业在激烈的市场竞争中,好、计算机辅助设计/计算机辅助生产工艺术尚待普及,全面实施并行工程还缺乏基本的物质基础. 由于并行工程和我国的基础研究工作不足状况,决定要为现代集成制造系统的基础深入的研究工作已经展开. 2、虚拟制造(船民-虚拟制造): 虚拟制造利用信息技术、仿真技术、计算机技术对现实制造活动的人、物、信息及制造过程进行全面的仿真,以发现制造中可能出现的问题,产品在实际生产之前,采取预防措施,从而创造了一次性产品的成功,达到降低成本、缩短产品开发周期, 其目的是为了提高产品竞争力-四. 目前,虚拟制造技术已被国外,如:设计一家美国公司boneingVS-X虚拟飞机数据手套和头盔监测观察控制,飞机设计师身临其境观察结果设计飞机,其外观、内部结构及使用性能的检验; 日本的松下公司开发的虚拟厨房设备制造系统,允许消费者在购买商品前,在虚拟环境中体验不同的厨房设备功能于自己的喜好评价、选择和重组这些设备,他们的选择将储存并送往生产部门通过网络生产; 考文垂艺术与设计学院美国开发的虚拟原型系统设计者在设计初期建造的电脑虚拟原型和评价原型的这6. 国内的研究刚刚起步,主要集中在三个方面: (1)产品虚拟设计技术: 包括虚拟产品开发平台、虚拟测试、虚拟装配以及机床、虚拟设计工具实现. 清华大学利用美国国家仪器公司LabVIEW开发平台实现虚拟suoxiang电路、机械学用C程式语言、OpenGL初步实现了三维虚拟在车库的参数设计,可以进行停车场的视觉设计、设计、分析和运动模拟. (2)产品虚拟制造技术 主要材料热加工工艺模拟、加工仿真模拟盘形状,塑造制造业仿真. 法奥在运动发展局Optris材料模拟软件已基本形成类似于中门复杂汽车复盖羊和其他羊形件造型过程; 沉阳广播学院仿真软件开发电渣熔铸工艺已经应用于水轮发电机esrd3d流量变化曲面部件的生产, 其产品数量和中西部、建筑、服务等七个电站和平利用; 合肥工业大学与双刀架车床数码处理软件仿真马铁鞍山钢铁公司采用车轮厂Lungu数码手续,缩短调试时间由几个班几个小时,确保了试成功; 北京机床研究所、机械科学院、东北大学、上海交通大学、长沙铁路学院等单位还制定了一系列的仿真软件. (3)虚拟制造系统 虚拟制造技术包括建筑、技术支持、开发策略. 这就出现了比较成熟的思想并可能上海同济大学教授张苏分散的生产体系和网络十一警示交大院士组成一个网研究中心. 从上面的讨论,我们可以看到有很大区别国内和国际标准,因为它是虚拟制造技术工程平行的方向是能创造的核心,这意味着我们要为中心的现代集成制造系统技术,以推动相关技术的研究,他们一致顺利. 3、敏捷制造(实时-灵活制造): 竞争能力和创造一个具公信力的基础上组成的虚拟企业合作伙伴选择工作,共同为同一目标,以提高整体竞争力,快速响应用户需求,以满足用户的需要. 建立快速反应能力,建立一个虚拟企业的关键技术,其核心是虚拟制造技术,快速形成虚拟制造技术为基础. 创造能力的现代集成制造系统纳入企业信息一体化的道路,这是发展水平的现代集成制造系统的发展方向现代集成制造系统. 自1991年美国研制成功的思维,美国政府就赞助许多研究发展强大的基础设施和生产工具的单位,鼓励应用示范不同行业,已经取得了一些进展. 例如:崛起于制造业生产装置遥测示范工程,联合加州圣亚国家实验室、联合信号公司、美国堪萨斯市科新墨西哥州的国家实验室和圣地亚机械主要箱、印刷电路板供应商. 通过联合企业资源单一脆弱,时间会比单一企业的生产时间减少了50%的生产,大大提高工作效率. 现在美国许多大公司都参加了这一研究计划,欧洲和日本的发展已建立相关机构,研究和实施. 我国专家从1993年开始回升创造了跟踪研究,包括:快速实施的制造技术基础; 建立虚拟公司架构和运作模式的步骤; 虚拟公司和组织实施. 与国外相比,这些研究只能原则性的研究,距离实际需要还有很长的路要走. 因此,在中国的企业也迅速创造不可能,但从科学研究,我们认为有必要采取适当的条件下建立一个研究虚拟企业,加深虚拟企业在实际应用方面遇到的困难的理解,在实践中学习有益的经验教训,将来的发展一定的技术储备. 4、绿色制造(基因-绿色制造): 绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式,其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、利用废整个产品生命周期,对环境的影响(负作用)最小、最有效地利用资源. 绿色制造越来越重视环保的选择,而不是牺牲发展环境污染、国际实践表明,制造业的生产工序改进减少废物排放超过污水处理厂已处理大量节省. 绿色制造可以通过计算机仿真来达到目的,即它是虚拟制造的一部分. 从可持续发展战略,绿色制造是必然选择,它将成为现代集成制造系统的一个重要组成部分. 从以上的分析,我们可以看到:各种先进制造技术是相互关联、交叉、先进制造技术、建立现代集成制造系统为核心、先进制造技术的不断发展和发展现代集成制造系统是一个动态的概念. 我国现代集成制造系统的发展策略 在市场上的竞争驱动、先进制造技术发展十分迅速,新思想、新观念是通过现代集成制造系统、先进制造技术关系的分析,我们认为,在发展我国现代集成制造系统的发展战略,我们应把重点放在以人为本的思想、采用并行工程的理念、衔接的各种先进制造技术、协调发展, 并不断吸收先进制造技术的成熟成果,为先进制造技术的国家,以推动社会各界更广泛应用的作用.目前,并行工程在美国,推广使用阶段,而且在商业化虚拟制造软件投入市场,在这方面存在着巨大的差距,主要是:从研究、科研经费投入不足,研究力量分散,难以推广使用的研究成果,严重浪费; 从企业方面,企业整体素质、管理落后、软弱研究能力面对国际竞争,大多硬,很难在现代集成制造系统花费太多,而是由素质企业人员的限制,一些先进的技术还不易立即实际效果,这些企业都受应用先进制造技术的热情; 从国家政策,而国家的高度重视制造业,而是因为我们目前的状况在改革过程中,很多机制同时运作,难以协调各利益集团利用资金往往,国家的财政困难,而且还以金钱支持现代集成制造系统的研究. 针对这种情况,我们提出以下办法: (1)企业需求为出发点,甩图板工程为契机,传播民航技术、人员培训等,以帮助企业提高质量的企业(包括技术标准、劳动态度、道德水平等),不断提高企业的管理水平,计算机集成制造系统的成功示范企业推广并行工程,并适当宣传虚拟制造、 快速制造技术思想提供了坚实的基础,为企业的进一步发展. (2)在政府方面,政府应发挥协调职能,组织企业和科研部门的多方面、多层次的合作,加强科学研究,推广和应用要组织多学科、跨地区的研究力量的共同问题; 从加强宏观指导下的现代集成制造系统 我们集中智慧,制定符合中国发展计划国情和实施这一计划的实施. (3)在这方面的先进技术,导致过度追求世界,就应该根据实际业务需要,解决实际问题,努力创造有效,从而获取资本和商业支持,以帮助建立一个良性循环,推动进一步的研究. 同时,应该参与国际合作,跟踪发展国际研究,当然也可以适当引进一些关键的、有发展潜力的技术消化和创新,缩短我国与世界先进水平的差距,保持领先的技术. (4)对我们的科学力量分散的弱点,以及分散生产网络思想,利用计算机网络开展合作研究,建立分布式网络研究中心,研究协调. 分布式网络所谓研究室就是利用信息技术、网络技术、计算机技术、研究活动,真正的人、物、信息及研究进行全面一体化进程在某一时间内对共同目标的最佳组合的人员和单位进行科学研究. 调动各方面的积极性,共同努力,通过研究工作进行了广泛、深入、缩短周期的研究,以提高科技竞争力,可以说分布网络研究室是现实的功能研究机构网络映射是一种虚拟工作模式. 基于上述原因,中国的发展现代集成制造系统应该以需求为驱动力的企业,通过政府的政策和计划的协调,继续进行类似的工程,虚拟制造能力和制造绿色制造的研究和应用 分布式网络和利用研究中心组织各地区的现代科研力量集中突破与集成制造系统密切相关的应用标准等措施,CORBA标准扩建,改革过程企业理论研究的战略意义的理论研究工作,并逐步向现代集成制造系统成为我国制造业的灵魂.附录2Modern integration manufacturing techniqueArising from the development of information technology revolution has enabled us to enter the information age. The information revolution is not only a source of ideas and lifestyle changes, and led to the production and manufacture of the huge philosophical change, it can be said that over the past decade the new manufacturing philosophy can not be separated from the provision of it support to information technology for the manufacture of advanced manufacturing technology is important for manufacturing in the period of historic change. Over the years, Chinas comprehensive national strength has been continually enhanced, and the approaching, the market is extremely competitive, from a sellers domestic market into a buyers market, and is rapidly becoming part of the international market, many large and medium-sized enterprises at a disadvantage in the competition, and even bankruptcy, closure. The combination of Chinas national conditions, through the analysis of modern integrated manufacturing systems and advanced manufacturing technology relationship with our modern integrated manufacturing systems technology and development strategy and a way to do something useful for the development of our manufacturing exploration. With the meaning of modern integrated manufacturing system positioning Modern integrated manufacturing systems (Contemporary Integrated Manufacturing System) is a computer integrated manufacturing system, a new stage of development, and computer integrated manufacturing systems in succession outstanding on the basis of the outcome of its ongoing absorption of advanced manufacturing technology related to the essence of thinking, From information integration, process integration to the enterprise integration direction rapid development in advanced manufacturing technology at the core. Specifically, it would create the traditional technology and modern information technology, management technology, automation technology, systems engineering technology for organic integration through computer technology products to enterprises throughout the life cycle of the organization, management, administration and technical organic integration and optimization of the operation in the entire enterprise product life cycle of it, intelligence, and integration optimization, reached products listed fast and good service, good quality, low-cost end, and to improve enterprise soft, Jianzhuangxing and nimble nature of the enterprise in the fierce market competition invincible. From the integration perspective, the early computer integrated manufacturing system, focusing on information integration, and modern integrated manufacturing system integration concept in the breadth and depth of a great expansion, in addition to information integration, also achieved enterprise-wide product life cycle of the overall business process optimization, process integration, and the development of complementary businesses to enterprise integration between the stages. Modern integrated manufacturing systems between countries should be the scope of the study plan and climbing between national research programmes. Compared with climbing planned research projects, it more results-oriented application, as will technology industrialization, and to promote the modernization of Chinas manufacturing process; Compared with the national research plan, it will pay more attention to the development of the manufacturing industry to address our common key issues, and forward-looking issues to one of the model. A modern integrated manufacturing systems technology Advanced manufacturing technologies (AMT-Advanced Manufacturing Technology) as a proper noun, is not yet a clear, consistent definition. Through its content and features research, the current common understanding : advanced manufacturing technology is a traditional manufacturing technology constantly absorbing mechanical, electronic, information, materials, energy and modern management, and other aspects of the results, and its integrated products for the design, manufacture, testing, management, sales, use, service manufacturing process, in order to achieve high quality, efficient, low, clean, flexible production, and the desired economic effects technology to create three-technology call the shopping strip. It has the following features : From a technology-centred to people-centred change, the development of technology more responsive to human needs of the community; To blur the division of professional specialization from stress, multi-skill changes to the intelligence of workers can be brought into full play; From the multi-storey pyramid management structure of the network to face structural changes to reduce the levels and the intermediate links; from the traditional approach in order to parallel changes in working methods, reducing work cycle, and enhance the quality of work; from the functional sector fixed form autonomous management teams to dynamic changes in the working methods. Through advanced manufacturing technology definition and analysis of the characteristics we found that modern integrated manufacturing system with the most advanced manufacturing technology features advanced manufacturing technology is involved than the scope of modern integrated manufacturing systems and so on advanced manufacturing technology through comprehensive inspection, We have made a modern integrated manufacturing systems technology constitute model. As figure 1 shows that, in advanced manufacturing technology, the modern integrated manufacturing system in absorbing computer integrated manufacturing system, the outstanding achievements on the basis of the continuation of parallel projects, virtual manufacture, and successfully create a dynamic Union-depth research, and continually absorb advanced manufacturing technologies and successful experiences of advanced ideas, they will promote the use, This modern integrated manufacturing system for the advanced manufacturing technologies into the core, specify the following : 1, parallel works (CE-Concurrent Engineering) : Parallel projects to be integrated, concurrent design of products and related processes (including manufacturing processes and support processes) system. It requires product development staff at the outset to consider the entire life cycle of products from conceptualization to product spent all factors, including quality, cost, schedule and user requirements. To achieve the purpose parallel to the main building highly integrated model through which to achieve the different sectors to work together; To design a successful product, reducing repeated it in many parts of the simulation technology; The modelling, simulation applications were included in the partial virtual manufacturing technology, It can be said that the parallel development of the project was to create a virtual manufacturing technologies conditions, virtual manufacturing technology will be based on concurrent engineering, parallel project is the further development of virtual manufacturing technologies. At the same time, in parallel engineering CAD, CAM, CAPP, technical support, respectively, for the original work in time and space overlapping and duplication, and make full use of existing technology and to absorb the current rapid development of computer technology, network technology and outstanding results, as advanced manufacturing technology base. Although parallel projects in our work to study hot and have achieved some results, but there are still a number of current issues : (1) The breadth and depth of study : Although parallel studies have been carried out extensive works, but in terms of research content perspective, or from the level of research that are obviously gaps. Such as : cost and quality of parallel projects in the application has just started, and suppliers have not been integrated agenda. (2) the technology works in parallel with the practical enough : in practical technology research, commercialization software are not yet born, and foreign companies have already introduced commercial software (such as : the Pro-Engineering initials, the CADDS5 cv). (3) the implementation of concurrent engineering enough : As weak research in the research are not fully flowering, parallel project implementation will be difficult. Moreover, the current domestic machinery industry in the fierce market competition-well, CAD/CAM remains to be universal, comprehensive implementation of a parallel project also lack basic physical infrastructure. Works are due to the parallel position and our basic research inadequate, a decision must be as basic modern integrated manufacturing system in-depth research work has been carried out. 2, virtual manufacturing (VM-Virtual Manufacturing) : Virtual manufacturing use of information technology, simulation technology, computer technology to the reality of the manufacturing activities of people, goods, information and manufacturing process for a comprehensive simulation to detect manufacturing problems that might appear during the product in actual production before the adoption of preventive measures, thus creating a one-time product success, to achieve lower costs and shorten product development cycles, The purpose is to enhance the competitiveness of products - 4. Currently, virtual manufacturing technology has been used abroad, such as : the design of an American company Boneing VS-X virtual aircraft available data gloves and helmets monitors to observe and control, aircraft designers to experience personally observe the outcome of the design of aircraft, and its exterior, the internal structure and the use of performance of the inspection; Japans Matsushita companies develop virtual kitchen equipment manufacturing systems, allowing consumers to purchase goods in the former, in a virtual environment experience different kitchen equipment functions at its own preferences evaluation, selection and reorganization of the equipment, their choices will be stored and sent to the production sector through the network of production; Coventry School of Art and Design American Development virtual prototype system designers in the design of the initial phase of construction in the computer virtual prototype and evaluate this prototype of the 6. Domestic research has just begun, mainly concentrated in three areas : (1) virtual product design technologies : Include virtual product development platform, and virtual testing, virtual assembly and machine tools, the virtual instrument designed to achieve. Qinghua University, which uses U.S. national equipment companies Labview development platforms achieved Suoxiang virtual circuits, machinery Sciences used C programming language and OpenGL initially achieved a three-dimensional virtual reality Garage under the parameters of the design, we can carry out the garage visual layout, design, analysis and simulation campaign. (2) Virtual manufacturing technology products Mainly hot material machining simulation, processing simulation, plate shaped simulation, molding manufacturing simulation. Campaign with Faw in Optris development board material shaped simulation software has been basically similar to the middle doors complexity of the vehicle and other coverage of the ram ram shaped pieces shaped process; Shenyang Institute of casting simulation software package developed electroslag have molded processes have been applied to water turbogenerator ESRD3D change toroidal flow components of the production, its products in volume and the Lijiaxia, construction, service and other peaceful use of seven power stations; Hefei Industrial University and the double-tool carrier digital lathe processing simulation software Maanshan Iron and Steel Company in the application of wheel Lungu plant to digital procedures to shorten the debugging time by several classes of a few hours, and to ensure a ban is successful; Beijing Machine Tool Research Institute, machinery Sciences, Northeastern University, Shanghai Jiaotong University and Changsha Railway College, and other units also developed a number of the simulation software. (3) virtual manufacturing system Include virtual manufacturing technology architecture, technical support, development strategies. Which raised more mature ideas and possible by the Shanghai Tongji University Professor Zhang Shu decentralized network of production systems and Xian Jiaotong University warns Bo academicians formed another network research center. From the above discussion, we can see there is a big difference between domestic and international research standards, and because it is virtual manufacturing technology works in parallel direction is the ability to create core, which meant that we have to it as the center of modern integrated manufacturing systems technology to drive relevant technology research, and their concerted smoothly. 3, nimble manufacturing (AM-Agile Manufacturing) : Competitiveness and ability to create a degree of credibility based on the composition of virtual companies choose partners, work, work together for the same goal to enhance overall competitiveness, a rapid response to user demand to meet user needs. To achieve a rapid response capability, the establishment of a virtual enterprise is the key technology, the core of which is virtual manufacturing technology that is quickly creating a virtual manufacturing technology-based. Ability to create a modern integrated manufacturing system is integrated into the enterprise integration of information from the road, which represent the level of development of the level of development of modern integrated manufacturing system is the direction of development of modern integrated manufacturing systems. Since 1991 the United States successfully manufactured thinking, the U.S. government sponsored numerous studies on the development of strong manufacturing units infrastructure and tools, and encourages the application of the model in different sectors of the economy, has now made some progress. For example : the rise in manufacturing production telemetry devices demonstration projects, which the California Joint sacred Asian National Laboratory, the Joint Signal Company Kansas City Division and New Mexicos national laboratories and mechanical main holy Asia boxes, printed circuit boards suppliers. Through joint enterprise resources for a single vulnerability, the Union of time than a single production enterprises to reduce production time by 50%, significantly improving productivity. Now many large U.S. companies have participated in this research project, developed in Europe and Japan have established relevant institutions, research and implementation accordingly. Our experts began to rise from 1993 to create a follow-up study, including : quick implementation of the manufacturing technology base; The establishment of virtual companies and the structure and operation mode steps; Virtual companies and organizations applied. In comparison with foreign countries, these studies can only be principled research, practical distance needed has a long way to go. Therefore, in Chinas enterprises are also quick to create impossible, but from the perspective of scientific research, we believe that the need for appropriate conditions to establish a research virtual enterprise, deepen our virtual enterprises in the practical application of the difficulties encountered in the understanding that, in practice, learn useful lessons for the future development of a certain technology reserves. 4, green manufacturing (GM-Green Manufacturing) : Green manufacturing is a comprehensive consideration of environmental impacts and resource efficiency of modern manufacturing model, with the goal of making products from the design, manufacture, packaging, transport, use to spent the entire product life cycle, the environmental impact (negative effects) the smallest, most efficient use of resources. Green manufacturing is growing attention to environmental protection by choice, not by development at the cost of environmental pollution, international practice shows that the manufacturing sector, by improving the manufacturing processes to reduce waste, emissions than waste treatment plants have been dealt with significant savings. Green manufacturing can achieve throug