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机械毕业设计全套
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JX04-262@骨轮零件的注射模设计,机械毕业设计全套
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南京理工大学泰州科技学院 毕业设计 (论文 )外文资料翻译 系 部： 机械工程系 专 业： 机械工程及自动化 姓 名： 李薇薇 学 号： 05010201 外文出处： Int J Adv Manuf Technol (2006) 28: 61-66 附 件： 1.外文资料翻译译文； 2.外文 原 文。 指导教师评语： 译文 基本符合翻译原文 ,个别词汇不符合语境。 语句较为通顺 ， 条理比较清楚 ，专业用语翻译 基本恰当 ， 符合中文语法 ，整体翻译质量较好 。 签名： 年 月 日 nts 附件 1：外文资料翻译译文 基于注塑模具钢研磨和抛光工序的自动化表面处理 摘要 本 文 研究 了 注塑模具钢自动 球面 研磨与抛光加工工序 的 可能性 ，这种 注塑模具钢 PDS5 的 塑 性 曲面 是在 数控加工中心 完成的。 这项研究已经完成了磨削刀架 的 设计 与 制造 。 最佳表面研磨参数 是在 钢 PDS5 的 加工中心测定 的。 对于PDS5 注塑模具钢 的最佳研磨参数是以下一系列的组合：研磨 材料的磨料 为 氧化铝 ，进给量 50毫米 /分钟 ， 磨削深度 20微米，磨削转速为 18000rpm。 用优化 的参数 进行 表面研磨 ， 表面粗糙度 Ra 值 可由大约 1.60 微米改善至 0.35 微米 。 用抛光 工艺和 参数化抛光 ， 可以进一步改善表面粗糙度 Ra值 从 0.343 微米至 0.06微米 。对 模具 内部 曲面的测试 ， 用最佳参数 的 表面研磨、抛光 ， 曲面表面粗糙度就 从 2.15微米可以提高到约 为 0.07微米 。 关键词 自动化表面处理 抛光 磨削加工 表面粗糙度 田口方法 1 引言 塑胶工程材料由于其重要特点 ,如耐化学腐蚀性 、 低密度、易于制造 ,并已日渐取代金属部件 在 工业 中广泛 应用 。 注塑成型 对于 塑料制品 是 一个重要 工艺。 注塑模具的表面质量是 设计 的本质要求 ,因为它直接影响了塑胶产品的外观 和其性能。 加工工 艺 如 球面 研磨、抛光常用 于 改善表面光洁 度 。 研磨工具 (轮子 )的安装已广泛用于传统模具 的制造 产业 。 自动化表面研磨加工工具 的 几何模型 将在 1中 介绍 。 自动化表面处理 的球磨 研磨工具 将在 2中得到 示范 和 开发 。 磨 削速度 ， 磨 削 深度 ，进给速率和 砂轮 尺寸 、研磨材料特性 （ 如磨料粒度 大小） 是球形研磨 工艺 中 主要的 参数 ，如图 1（ 球面研磨过程示意图 ）所示。 注塑模具钢的球面研磨 最 优化参数 目前 尚未在文献 得到确切的 依据 。 近年来 ， 已 经 进行了一些研究 ， 确定 了 球 面 抛光工艺 的 最优参数 (图 2， 球面 抛光过程示意图 ）。 比如 ， 人们 发现 , 用碳化钨球滚 压的方法可以使 工件表面nts的 塑性变形减少 ,从而改善表面粗糙度、表面硬度、抗疲劳 强度 3,4,5,6。 抛光的 工艺 的过程 是由 加工中心 3,4和 车床 5,6共同完成的。对 表面粗糙度有重大影响 的 抛光 工艺 主要 参数，主要是 球或滚子材料抛光 力 、 进给速率 、 抛光速度 、润滑、抛光 率及其他因素等。 注塑模具钢 PDS5 的 表面抛光的参数优化 ， 分别结合 了 油脂润滑剂 、 碳化钨球 、 抛光速度 200 毫米 /分钟 、 抛光力 300 牛 、 40微米的进给量 7。 采用最佳参数 进行表面研磨和球面抛光的深度 为 2.5 微米 。 通过抛光 工艺， 表面粗糙度 可以 改善大致为 40%至 90%3 7。 此项 目 研究的 目的是 ， 发展 注塑 模具 钢的 球形研磨 和 球面抛光工序 ，这种 注塑模具 钢的 曲面 实在 加工中心完成 的。 表面光洁度 的 球研磨与球抛光 的 自动化流程工序 ，如图 3所示。 我们开始自行设计和制造的球面研磨工具及加工中心 的 对刀 装置 。 利用田口正交法 ， 确定了表面球研磨最佳参数 。 选择 为 田口 L18型矩阵实验相应 的 四个因素和三个层次 。用 最佳参数进行表面球研磨则适用于一个曲面表面光洁度 要求较高的 注塑模具 。 为 了 改善表面粗糙 , 利用最佳球 面 抛光 工艺 参数，再进行对表层 打磨 。 PDS 试样的设计与制造 选择最佳矩阵实验因子 确定最佳参数 实施实验 分析并确定最佳因子 进行表面抛光 应用最佳参数加工曲面 测量试样的表面粗糙度 球研磨和抛光装置的设计与制造 nts图 3 自动球面研磨 与 抛 光工序 的 流程图 2 球研磨的设计和对准装置 实施过程中可能出现的曲面 的 球研磨 ,研磨球 的中心应和 加工中心 的 Z轴 相一致。 球面研磨工具的安装及调整装置 的 设计 ，如 图 4（ 球 面 研磨工具及其调整装置 ） 所示 。 电动磨床展开 了 两个 具有 可调支撑螺丝 的 刀架 。 磨床 中心正好与具有辅助作用 的圆锥槽线配合 。 拥有磨床 的 球接轨 ,当 两个可调支撑螺丝被收紧 时，其后的 对准部件 就 可以拆除 。研磨 球中心坐标偏差约 为 5微米 , 这是衡量一个数控坐标测量机 性能的重要标准。机床的 机械振动 力 是 被 螺旋弹簧 所 吸收 。 球形研磨球 和 抛光工具 的安装，如图 5（ a.球面研磨工具 的图片 ； b.球抛光工具 的 图片 ）所示 。为使 球面磨削加工和抛光加工 的进行， 主轴 通过 球锁机制 而被 锁 定。 3 矩阵实验的规划 3.1 田口正交表： 利用矩阵实验田口正交 法，可以 确定参数 的有影响程度 8。 为了配合上述球面研磨参数 ， 该材料磨料 的研磨 球 (直径 10毫米 )、 进给速率 、 研磨 深度 ， 在次研究中 电气磨床被 假定为 四个因素 (参数 )， 指定为 从 A到 D（ 见表 1实验因素和水平 ）。 三个层次 (程度 )的因素 涵盖了不同的范围特征 ， 并用 了数字 1、 2、 3标明。挑选三类磨料 ， 即碳化硅 (SiC)， 白色氧化铝 (Al2O3,WA)， 粉红氧化铝 (Al2O3,PA)来 研究 。 这 三个数值的 大小取决于 每个因素 实验结果。 选定 L18型正交矩阵进行实验 ，进而研究 四 三级因素的球形研磨过程 。 3.2 数据分析的界定 ： 工程设计问题 ， 可以分为较小 而好的 类型 ， 象征性最好类型 ， 大 而好 类型 ，目标 取向 类型等 8。 信噪比 (S/N)的 比值 ，常 作为目标函数 来 优化产品或 者 工艺设计 。 被加工面的 表面粗糙度值经 过 适当 地 组合磨削参数 ， 应小于原来的 未加工表面 。 因此 ,球面研磨过程 属于工程问题中的 小 而好类型。这里的 信噪比 （ S/N） 、, 按下列公式定义 8: =10 log10（ 平方等于质量特性 ) =10 log10 ni iyn121 nts这里， yi 不同噪声条件下 所 观察 的 质量特性 n 实验 次数 从每 个 L18型正交实验 得到的 信噪比 （ S/N） 数据 ，经 计算 后， 运用差异分析技术 (变异 )和 歼比检验 来测定 每一个 主要的 因素 8。 优化 小而好类型的工程问题 问题更是尽量 使 最大而 定 。 各级 选择 的 最大化将 对最终的 因素有重大影响 。 最优条件可 视 研磨球 而 待定 。 4 实验工作和结果 这项研究使用的材料是 PDS5工具钢 (相当于艾西塑胶模具 )9， 它 常用 于 大型注塑模具产品在国内汽车零件 领域和国内设备。 该材料的硬 约 HRC33(HS46) 9。 具体好处之一是 ， 由于 其 特殊的热处理前处理 ， 模具可直接用于未经进一步加工工序 而对 这一材料 进行 加工 。式样 的设计和制造 ,应 使 它 们可以安装在底盘 ，来 测 量相应的反力。 PDS5试样的加工 完毕 后 ， 装在大底盘 上在 三 坐标 加工中心进行了铣 削，这种加工中心是由杨 *钢铁公司 所生产 (中压型三号 )， 配备 了FANUC-18M公司 的 数控控制器 (0.99型 )10。用 hommelwerket 4000 设备 来 测量前 机 加工 前 表面 的 粗糙度 ， 使其 可达到 1.6 微米 。 图 6试验 显示了 球面磨削加工工艺的 设置 。 一个由 Renishaw公司 生产的 视频触摸触发探头 ，安装在 加工中心上，来 测量 和 确定和原 始式样的 协调 。 数控代码所需要的磨球路径 由 PowerMILL软件产 。 这些代码经 过 RS232串口界面 ， 可以传送到 装有 控制器的数控加工中心上。 完成了 L18型 矩阵实验后， 表 2（ PDS5 试样 光滑 表 层的 粗糙度 ） 总结了 光滑表面 的 粗糙度 RA值 ， 计算 了每一个 L18型 矩阵实验的信噪比（ S/N） ,从而 用 于方程 1。通过表 2提供的各个数值，可以得到 4中不同程度因子的平均信噪比（ S/N），在图 7中已用图表显示。 球面研磨工艺的目标，就是通过确定每一种因子的最佳优化程度值，来使试样光滑表层的表面粗糙度值达到最小。因为 log是一个减函数，我们应当使 信噪比（ S/N）达到最大。因此，我们能够确定每一种因子的最优程度使得 的值达到最大。因此基于这个点阵式实验的最优转速应该是 18000RPM， 如表 4（ 优化组合球面研磨参数 ） 所示。 nts通过使用数据 方差分析 的 技术和 F比检验 方法 ， 进一步 确定了每一种因子有什么主要的影响，从而确定了它们的影响程度 (见表 5信噪比和 表面粗糙度 )。F0.1， 2， 13的 F比的比值是 2.76，相当于 10%的影响程度（或者置信水平为 90%） 。这个因子的自由度是 2，自由度误差是 13， 根据 F分布表 11。如果 F比值大于2.76，就可以认为对表面粗糙度有显著影响。结果，进给量和磨削深度都对表面粗糙度有显著影响。 为了观察使用最优磨削组合参数的重复性能，进行了 5种不同类别的实验，如表 6所示。获得被测试样的表面粗糙度值 RA大约是 0.35微米。使用球研磨组合参数，可使表面粗糙度提 高了 78%。使用球面抛光的优化参数，光滑表面进一步被抛光。经过球面抛光可获得粗糙度 RA值为 0.06微米的表面 。 被改善了的抛光表面，可以在 30x光学显微镜观察 下进行观察，如图 8（未 加工表面、 光滑面和 抛光 面的测试样品的显微镜 象 (30x)的 比较 ）所示。经过抛光工艺 ， 工件机加工前的表面粗糙度改善了近 95%。 从田口矩阵实验 获得的球面研磨优化参数，适用于曲面光滑的模具，从而改善表面的粗糙度。选择 香水瓶为一个测试载体 。对于被测物体的模具数控加工中心，由 PowerMILL软件 来 模拟测试 。经过精铣，通过使用从 田口矩阵实验 获 得的球面研磨优化参数，模具表面进一步光滑。 紧接着 ,使用 打磨抛光的最佳参数 ，来对光滑曲面进行抛光工艺，进一步改善了被测物体的表面粗糙度 (见图 9)。模具 内部的 表面粗糙度 用 hommelwerket4000 设备 来测量 ， 模具 内部的 表面粗糙度 RA的平均值为 2.15 微米，光滑表面 粗糙度 RA的平均值为 0.45微米，抛光表面 粗糙度 RA的平均值为 0.07微米。被测物体的光滑表面的粗糙度改善了：(2.15-0.45)/2.15=79.1%，抛光表面的粗糙度改善了： (2.15-0.07)/2.15=96.7%。 5 结论 在 这项工作中 ， 对 注塑模具的曲面 进行了 自动球 面 研磨与球面抛光加工 ， 并将其工艺 最佳参数成功 地运用到 加工中心 上。设计和制造了 球 面 研磨 装置 (及其对准组件 )。通过实施 田口 L18 型矩阵进行实验 ， 确定了球面研磨的最佳参数。对于 PDS5 注塑模具钢 的最佳球面研磨参数是以下一系列的组合： 材料的磨料 为粉红氧化铝 ，进给量 料 500 毫米 /分钟 ， 磨削深度 20 微米，转速为 18000RPM。通过使用最佳球面研磨参数， 试样 的 表面粗糙度 RA值从 约 1.6微米提高到 0.35nts微米 。应用最优化表面磨削参数和最佳抛光参数，来加工模具的内部光滑曲面，可使模具 内部的光滑表面改善 79.1%，抛光表面改善 96.7%。 鸣谢： 作者感谢 中国 国 家 科 学理事 会 对本次研究 的支持 ， NSC 89-2212-E-011-059。 参考文献： 1 国家评估陈严，安装粉磨几何模型工具自动化表面加工工艺，台北：第六届国际自动化技术会议议事录， 2000.5.9-11,43-47. 2 国家评估陈严，达菲那，球形研磨工具的表面自动化处理系统，国际科技 Manuf产物 1期（第 1版） J， 1997， 17-26. 3 蕙新罕布什尔州，谭资深大律师 ， 影响球表面光洁度的参数 文献调查和讨论，大意工程 10期（第 4版）， 1988,215-220. 4 蕙新罕布什尔州，谭资深大律师，宫泽喜一，产生球表面上粗糙度的调研 J，国际工具 Manuf产物 31期（第 1版）， 1991， 75-81. 5 玉十，王岚，不同参数对带有金刚石工具的铝合金球形凸出面表面粗糙度的影响 J，国际工具 Manuf产物 39期， 1999， 459-
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