毕业设计（论文）-数控加工在模具制造中的应用、

1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指导教师日期2013年5月10日2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基础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。模具技术水平的高低模具设计毕业论文已成为衡量一个国家制造水平高低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发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设计已达到了7089PRO/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、集成化生产的基础，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体现国家综合国力水平的重要基础性产业，其水平高低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发展方向。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；3目录摘要2目录3引言5正文6一模具6什么是模具6模具介绍61模具的分类62模具的发展和应用83我国模具发展的特点9二数控模具11数控加工的特点与应用11模具与数控加工的关系13三数控在模具中的发展与前景14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17,零件图17零件图工艺分析18设备的选择191机床选择192机床参数20切削顺序211加工方案分析212切削用量的选择21确定零件的定位基准和装夹方式231粗基准选择原则232精基准选择原则233定位基准23装夹方式231各类夹具及优点23机床夹具的分类232车床夹具24、数控车床夹具分类243夹具的选择254装夹方式26刀具的选择2641各类刀具图片262刀具的选择原则27数控刀具的选择27刀具选择应考虑的主要因素27车削系统（整体式工具系统）27刀具材料选择28刀具系统（模块式工具系统）28（6）、刀柄的选择28总结283最终选择刀具294刀具卡29五零件的编程30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385引言我国模具行业这几年来的发展，我们国内的模具制造业总体发展水平良好，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，国内模具企业在发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基础，是数控机床的核心技术，其水平高低关系到国家战略地位和体现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发展而发展。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发展，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发展的一种趋势。特别是现在的新型数控加工技术，数控机床已达到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较相对国外就比较落后。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、尺寸要求和表面粗糙度。6正文一模具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，是工业生产的基础工艺装备，在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯等产品中，6080的零部件都依靠模具成形，模具质量的高低决定着产品质量的高低，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高低，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。模具介绍1模具的分类1一般类别两板模具三板模或细水口模成型分类2注射成型是先把塑料加入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7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、表面图案与标记清晰、尺寸精度高的塑件；但是对于壁厚变化大的塑件，难以避免成型缺陷。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。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加入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。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，挤出物具有光滑的表面、均匀的断面形状；但是当熔融物料挤出速率达到某一限度时，挤出物表面就会变得粗糙、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，挤出物表面出现畸变，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。压注成型亦称铸压成型。是将塑料原料加入预热的加料室内，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，原则上能进行压缩成型的塑料，也可用压注法成型。但要求成型8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模具的发展和应用1、随着世界经济飞速发展，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、模具行业发展趋势分析、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，模具的购买者和生产商遍布全世界，模具工业的全球化发展使生产工艺简单、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，发达国家的模具生产企业则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。、模具CAD/CAM向集成化、智能化和网络化发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9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发展，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发展趋势。、模具产品将向大型、精密、标准化方向发展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、医学的迅猛发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以下。另外多功能复合模具将得到进一步发展，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。国外发达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发展，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发展。、优质模具材料及先进表面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表面处，理技术来提高模具的寿命显得十分重要，提高钢的纯净度、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、降低模具成本，将在快速经济模具中得到较快发展。模具表面处理的主要趋势是由渗入单一元素向多元素共渗、复合渗发展，由一般扩散向CVD、PVD、PCVD、离子渗入、离子注入等方向发展，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发展。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我国模具发展的特点改革开放以来，我国模具工业发展迅猛。1996至2011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17万个，从业人员60多万人。102010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。我国大部分模具是企业自产自用，真正作为商品流通的模具仅占1/3。所产模具基本上以中低档为主，一些大型、精密、复杂和长寿命的高档模具，在技术上无法与发达国家相比，生产能力也远远不能满足国民经济发展的需要。近五年来，我国平均每年进口模具814亿美元，2001年进口模具1112亿美元出口模具仅188亿美元，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。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。发达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，我国模具出口可以发展的空间非常广阔。根据国内和国际模具市场的发展状况，有关专家预测，未来我国的模具经过行业结构调整后，将呈现十大发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发展；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发展；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。11二数控模具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部分。自1952年在美国出现了世界上第一台数控铣床，按控制器的技术发展至今已经历了5代，同时，数控编程技术也从手工编程发展到自动编程。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）语言编程发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向一体化的方向发展。近年来，在CAD/CAE/CAM一体化概念的基础上，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，在欧美日等发达国家中，现代制造业的数控化率达3570，而我国只有不到1。加入WTO以后，国内制造业开始了前所未有的发展，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。12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发展的标志。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,可以通过调整部分参数达到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发展阶段,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。13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，其发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，大大降低了人工成本。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。MASTERCAM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发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，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发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，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；在网络化基础上，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。14三数控在模具中的发展与前景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，都有其最合适的加工方式。因此，在实际生产中，必须合理分类，找到最适合的加工方式，以降低成本，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。15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，可以达到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，利用数控加工可以达到非规则曲面加工，有的数控机床可以达到多轴联动，与传统的机械加工相比较，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发展数控技术，提高公司的生产质量和产量。模具在成型之后，其尺寸未能达到技术要求，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达到要求尺寸和表面粗糙度，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数控加工概述数字控制简称数控，是近代发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发展，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，激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发展和广泛运用，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基础，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发展的目标。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较如图1所示，数控机床加工具有如下特点加工精度高。加工质量稳定16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。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。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个以上的表面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。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则会减轻，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。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17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，都有其最合适的加工方式。因此，实际生产中，必须合理分类，找到最适合的加工方式，以降低成本，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四以数控车床加工轴类零件为实例,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。18零件图工艺分析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表面粗糙度RA值较大。为此这些表面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表面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。3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，在考虑主要表面加工的同时，还要考虑次要表面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表面上的余量均匀，综上所选毛坯尺寸为160MM60M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CAK6140VA主要参数如下表、实图如图；数控车床CAK6140VA采用FNAUC系统据该零件的外形是轴类零件，比较适合在车床上加工，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表面质量。机床我们选用HNCCK6140数控系,实物图如下192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2000RPM主轴转速级数无极调速主轴电机功率55KW/75KW尾座套筒锥度莫氏4横向最小设定值00005MM20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平端面纵向最小设定值0001MM刀架工位数48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尾座套筒移动量120MM机床外形尺寸（长宽高）189011501630机床重量2250KG21工序10用钻头钻孔工序11镗200004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,符合先粗后精的原则,集中体现工序集中的原则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切削用量的选择平端面AP35MM,F02MM/R,VC25M/MINN1000VC/D46323R/S因此选择N500R/MINPP额6KWP需KCAPFVC/100024525KWP故机床功率足够粗车查机械工程师简明手册表421AP2MM,F03MM/R,VC90M/MINN1000VC/D57903R/MIN因此选择N650R/MINPP额6KWP需KAPFVC/1000353KWP故机床功率足够半精车查机械工程师简明手册表422AP15MM,F02MM/R,VC120M/MINN1000VC/D69484R/MIN22因此选择N800R/MINPP额6KWP需KAPFVC/1000235KWP故机床功率足够精车查机械工程师简明手册表4210AP1MM,F01MM/R,VC130M/MINN1000VC/D86855R/MIN因此选择N1000R/MINPP额6KWP需KAPFVC/1000P故机床功率足够切槽AP1MM,F04MM/R,VC80M/MINN1000VC/D46323R/MIN因此选择N500R/MINPP额6KWP需FVC10KAPFVC/100013KWP故机床功率足够确定零件的定位基准和装夹方式1粗基准选择原则为了保证不加工表面与加工表面之间的位置要求，应选不加工表面作粗基准。合理分配各加工表面的余量，应选择毛坯外圆作粗基准。粗基准应避免重复使用。选择粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口或飞边等缺陷。以便定位可靠。2精基准选择原则基准重合原则选择加工表面的设计基准为定位基准；基准统一原则自为基准原则，互为基准原则。233定位基准综合上述，粗、精基准选择原则，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58MM的棒料的轴线和左端面作为定位基准。装夹方式1各类夹具及优点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。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，从而降低生产成本。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。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。可调夹具可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的。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。组合夹具24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。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、数控车床夹具分类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。把它略加改进，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。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则或大型的工件，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。工件被夹持部分不宜过长，一般以1015MM为宜。为了防止工件表面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、不规则工件时，应在工件与导轨面之间垫放防护木板，以防工件掉下，损坏机床表面。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，表面粗糙度RA16UM。表面上开有长短不等25的T行槽（或通槽），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，表面粗糙度RA16UM，并有较高的垂直度精度。V行架V行架的工作表面是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则、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。附夹具图如下图所示4装夹方式26刀具的选择1各类刀具图片2刀具的选择原则数控刀具的选择27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。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。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、操作方便刀具材料选择、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、刀片尺寸选择有效切削韧长度、被吃刀量、主偏角等、刀片形状选择依据表面形状、切削方式、刀具寿命、转位次数等、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表面选择模具铣刀，加工封闭键槽选键槽铣刀，等等（6）、刀柄的选择28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发展3最终选择刀具4刀具卡29刀具调整卡型别零件图号JXTM01001零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HRC1822工序名称数控车削加工工序号刀具参数刀补地址序号刀具序号刀具名称直径刀杆规格半径长度加工部位1T01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93硬质合金BT40ER32D6H6车内孔30五零件的编程手工编程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N20G00X67Z2刀具快速定位到点N30G71U15R1粗加工每刀进到量和退刀量N40G71P50Q150U08W0F02粗加工循环加工指令N50G00X32N60G01Z0F01N70G01X36Z2N90Z20N100X40N110X50Z24N120X56N130X60Z26N140Z35加工外圆N150G02X60Z85R45车削圆弧N160G01Z105直线切削外圆至Z105N170X65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31N230G00X100快速定位X100N240Z100快速定位Z100N250M03S450T0303切槽刀换转速、换刀N260G00X38Z20快速定位至X38Z20N270G01X32F008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N320G92X351Z17F2N330X345N340X34N350X336N360X334螺纹循环切削N370G00X100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