剃須刀刀頭注塑模具的設(shè)計(jì)與數(shù)控加工研究畢業(yè)設(shè)計(jì)

曾慶鴻：剃須刀刀頭注塑模具的設(shè)計(jì)和數(shù)控加工研究XXXXX=0.61*104m3/min由上述計(jì)算可知，決定采用水冷的方式冷卻。3.4.2冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)冷卻澆注系統(tǒng)的冷卻一般采用不對(duì)稱的形式，下面簡(jiǎn)單介紹常采用的結(jié)構(gòu)形式。(1)型腔冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：常常采用環(huán)形冷卻水槽的形式，這種結(jié)構(gòu)有很好的密封性。(2)型芯的冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：其根據(jù)塑件的深度和寬度不同而異，一般采用噴射式循環(huán)水路。其冷卻水通過(guò)模具帶走熱量，是高效的、最常用的方法。當(dāng)模具溫度升高時(shí)可對(duì)模具進(jìn)行冷卻，從而提高塑件品質(zhì).延長(zhǎng)模具使用壽命冷卻系統(tǒng)是直接影響注塑制品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的重要因素。模具冷卻裝置的設(shè)計(jì)與使用冷卻介質(zhì)、冷卻方法有關(guān)。本模具設(shè)計(jì)是用純水來(lái)冷卻，純水冷卻最為普遍。因?yàn)樗臒崛萘看?、傳熱系?shù)大、成本低廉。水冷就是在模具型腔周圍和型芯內(nèi)開(kāi)設(shè)冷卻水回路，使純水或者冷凝水在其中循環(huán)帶走熱量，維持所需的溫度。冷卻回路的設(shè)計(jì)應(yīng)做到回路系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)能充分吸收成型塑件所傳導(dǎo)的熱量，使模具成型表面的溫度穩(wěn)定地保持在所需的溫度范圍內(nèi)。而且要做到使冷卻介質(zhì)在回路系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)暢通，無(wú)滯流位。但在冷卻水回路開(kāi)設(shè)時(shí)，受到模具上各種孔(頂桿孔、型芯孔、鑲件接縫等)的限制。所以要按理想情況進(jìn)行設(shè)計(jì)較困難，必須根據(jù)模具的具體特點(diǎn)靈活地設(shè)置冷卻回路，本模具的冷卻水路圖如圖3-10所示。圖3-103.4.3模具溫度對(duì)制品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的影響(1)變形模具溫度穩(wěn)定，冷卻速度均衡，可以減小塑件的變形。對(duì)于壁厚不一致和形狀復(fù)雜的塑件，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)因收縮不均勻而產(chǎn)生翹曲變形的情況。因此，必須采用合適的冷卻系統(tǒng)，使模具凹模與型芯的各個(gè)溫度基本上保持均勻，以便型腔里的塑料熔體能同時(shí)凝固。(2)尺寸精度，利用溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)保持模具溫度的恒定，能減少制件成型時(shí)收縮率的波動(dòng)，提高塑件尺寸精度的穩(wěn)定性。在可能的情況下采用較低的模溫能有助于減小塑件的成型收縮率。例如，對(duì)與結(jié)晶型塑料，因?yàn)槟剌^低，制件的結(jié)晶度低，較低的結(jié)晶度可以降低收縮率。但是，結(jié)晶度不利于制件的穩(wěn)定性，從尺寸的穩(wěn)定性出發(fā)，又需要適當(dāng)?shù)奶岣吣＞邷囟?，使塑件結(jié)晶均勻。(3)力學(xué)性能，對(duì)于結(jié)晶形塑料，結(jié)晶度越高，塑件的應(yīng)力開(kāi)裂傾向越大，故從減小應(yīng)力開(kāi)裂的角度出發(fā)，降低模溫是有利的。但對(duì)于聚碳酸酯一類的高黏度無(wú)定形塑料，其應(yīng)力開(kāi)裂傾向與塑件中的內(nèi)應(yīng)力的大小有關(guān)，提高模溫有利于減小制件中的內(nèi)應(yīng)力，也就減小了其應(yīng)力開(kāi)裂傾向。(4)表面質(zhì)量，提高模具溫度能改善制件的表面質(zhì)量，過(guò)低的模具溫度會(huì)使制件輪廓不清晰并產(chǎn)生明顯的熔接痕，導(dǎo)致制件表面粗糙度提高。3.5推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)的作用是推出留在型腔內(nèi)或型芯上的制品。推出機(jī)構(gòu)又稱脫模機(jī)構(gòu)。3.5.1對(duì)推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求(1)盡量使塑料制品留在動(dòng)模上。因?yàn)橐米⑸錂C(jī)頂出裝置來(lái)推出制品，必須在開(kāi)模過(guò)程中保證制品留在動(dòng)模上，這樣，模具的推出機(jī)構(gòu)較為簡(jiǎn)單。(2)保證塑料制品不變形不損壞。為此，必須正確的分析制品與型腔各部位的附著力的大小，以便選擇適當(dāng)?shù)耐瞥龇绞胶屯瞥霾课?，使脫模力合理分布?3)保證制品外觀良好。這就要求推出制品的位置盡量選在制品內(nèi)部或制品外觀影響不大的部位，尤其在使用推桿推出時(shí)更要注意這個(gè)問(wèn)題，以免損傷制品的外觀(4)結(jié)構(gòu)可靠。即推出機(jī)構(gòu)應(yīng)工作可靠，運(yùn)動(dòng)靈活，具有足夠的強(qiáng)度和剛度。3.5.2推出機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)推出機(jī)構(gòu)主要包括：推件柱、推件桿、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、推件板、復(fù)位彈簧和推件板。其中：(1)推件板：為這個(gè)機(jī)構(gòu)中的其它零部件提供一個(gè)支撐的平臺(tái)。(2)推件柱：作用是對(duì)推件板施加力的作用使推件板能夠動(dòng)作，起到推件的作用。(3)推件桿：主要是為了將成型的塑件從型腔中推出。(4)導(dǎo)柱：使推件板在其上滑動(dòng)，起到引導(dǎo)方向的作用。(5)復(fù)位彈簧：在推件完成后起到自動(dòng)彈性復(fù)位的作用。本設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)如下圖3-11所示圖3-113.6總體裝配三維圖模具裝配零件主要包括有上底板、澆注系統(tǒng)、隔熱板、上模(凹模)、下模(凸模)、頂針板、下底板等等。(1)澆注系統(tǒng)：該模具的澆注系統(tǒng)采用熱流道技術(shù)，該技術(shù)是一種熱塑性塑料注射成型的新技能。澆注系統(tǒng)如圖3-12所示。圖3-12(2)隔熱板：隔熱板在控制溫度和能量保存上有很重要的角色。這里用于分隔部件的隔熱，避免模具過(guò)熱損壞，以減少不必要的損失。(3)凹模(型腔板)：凹模是成型制品上表面的零部件，按其結(jié)構(gòu)可分為整體式和組合式兩大類。=1\*GB3①整體式凹模由一塊金屬加工而成。特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、牢固、不易變形，制品無(wú)拼縫痕跡，適用于形狀較簡(jiǎn)單的制品。=2\*GB3②組合式當(dāng)制品外形較復(fù)雜時(shí)，采用整體凹模加工工藝差，若采用組合式凹模可改善加工工藝性，減少熱處理變形，節(jié)省優(yōu)質(zhì)鋼材。(4)凸模(型芯板)：凸模與凹模一樣也分為整體式和組合式。起總體結(jié)構(gòu)如圖3-13所示圖3-13模具總體裝配三維圖如圖3-14所示。 圖3-143.7模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作原理模具零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要應(yīng)在保證制品質(zhì)量要求的前提下，從便于加工、裝配、使用、模等角度加以考慮。其工作原理如模具整體結(jié)構(gòu)如圖3-15所示，模具工作過(guò)程如下：在模具合模過(guò)程中，型腔16帶動(dòng)推板17運(yùn)動(dòng)，當(dāng)模具完全閉合后，這時(shí)模具各工作零件均準(zhǔn)確到位，塑料熔體在注塑機(jī)螺桿的作用下，從噴嘴通過(guò)熱流道系統(tǒng)14，再通過(guò)分流道澆口充滿型腔；當(dāng)注塑機(jī)的注塑、保壓過(guò)程完成，模具開(kāi)啟時(shí)，當(dāng)導(dǎo)柱與行位導(dǎo)套完全脫開(kāi)，實(shí)現(xiàn)斜導(dǎo)柱的外側(cè)抽芯運(yùn)動(dòng)，順利完成動(dòng)、定模部分的分離；頂出時(shí)，注塑機(jī)頂桿推動(dòng)頂出固定板19、20，帶動(dòng)推桿2和斜頂機(jī)構(gòu)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行頂出，直到到達(dá)注塑機(jī)和模具設(shè)定的頂出距離，機(jī)械手取出產(chǎn)品，至此一個(gè)工作循環(huán)完成。然后，頂桿后退，復(fù)位彈簧推動(dòng)頂針固定板回到指定位置；斜導(dǎo)柱驅(qū)動(dòng)行位滑塊回位，繼續(xù)動(dòng)作，完成合模過(guò)程。圖3-151、M20沉頭螺釘2、推桿3、定位釘4、M8沉頭螺釘5、動(dòng)模座板6、墊塊7、固定板8、導(dǎo)柱9、套筒10、帶頭套筒11、定模座板12、定位圈13、M6沉頭螺釘14、澆注套15、M12沉頭螺釘16、定模板、17推板18、型芯19、頂出固定板20、頂板。3.8本章小結(jié)本章主要結(jié)合模具支架來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，其主要的內(nèi)容包含了選用原則、鎖模力的校核、開(kāi)?？臻g的計(jì)算、注塑量的選用等技術(shù)條件。通過(guò)這些技術(shù)條件應(yīng)用在剃須刀刀頭注塑中確定注塑機(jī)的類型，繪制出裝配圖從總體上介紹了模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并主要敘述整體設(shè)計(jì)思路。為后續(xù)的軟件技術(shù)分析奠定基礎(chǔ)。第四章剃須刀刀頭注塑模具的數(shù)控加工一個(gè)成品的試制成功后，要進(jìn)行批量的生產(chǎn)，首先程序是進(jìn)行成品的模具的設(shè)計(jì)與制造，而這個(gè)程序也決定了生成出來(lái)的成品是否符合客戶、設(shè)計(jì)人員的初始設(shè)想。4.1模具零件加工的工藝分析制定機(jī)械加工工藝規(guī)程的原則；在一定的生產(chǎn)條件下，以最少勞動(dòng)的消耗和最低的費(fèi)用，按計(jì)劃規(guī)定的進(jìn)度，可靠的加工出符合圖樣上所提出的各項(xiàng)技術(shù)要求的零件如表4.1所示。在剃須刀刀頭模具數(shù)控加工中，正確合理地選擇加工工藝參數(shù)對(duì)確保加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本起著十分重要的作用。在剃須刀刀頭模具粗加工時(shí)，通常以提高加工效率為目標(biāo)。而在精加工過(guò)程中，通常以保證模具表面的加工質(zhì)量為目標(biāo)。由此可見(jiàn)，剃須刀刀頭模具各個(gè)加工階段的目標(biāo)不同，因此，需要采用一定的方法，對(duì)其不同加工階段的工藝進(jìn)行合理的選擇與優(yōu)化。表4.1機(jī)械加工工藝卡（廠名）機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片產(chǎn)品型號(hào)零件圖號(hào)產(chǎn)品名稱剃須刀刀頭型腔零件名稱共頁(yè)第頁(yè)材料牌號(hào)炭素鋼（20Cr）毛坯種類鍛件毛坯外型尺寸每臺(tái)件數(shù)備注工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容車間工段設(shè)備工藝裝備1下料炭素鋼（20Cr）鋸床游標(biāo)卡尺2熱處理調(diào)質(zhì)處理170—217HB3銑平口虎鉗裝夾工件，粗銑四周，上表面，達(dá)到圖紙要求；銑工XA6132銑刀，深度游標(biāo)卡尺4銑銑型腔凹槽及凹槽底面，達(dá)到圖紙要求；銑工XA6132銑刀，深度游標(biāo)卡尺5銑銑凹槽底面的曲面，達(dá)到圖紙要求；銑工XA6132銑刀，深度游標(biāo)卡尺6銑鉆澆注孔，達(dá)到圖紙要求；銑工CA6140銑刀，深度游標(biāo)卡尺7銑銑分流道曲面，達(dá)到圖紙要求；銑工CA6140銑刀，深度游標(biāo)卡尺12鉗去毛刺鉗工鉗工臺(tái)麻花鉆13熱處理淬火，低溫回火14清洗清洗清洗機(jī)15檢查終檢校驗(yàn)設(shè)計(jì)審核描圖描校底圖號(hào)裝訂號(hào)4.1.1機(jī)械加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)的內(nèi)容及步驟機(jī)械加工過(guò)程中首先需要對(duì)加工件進(jìn)行工藝分析，他是保證零件準(zhǔn)確加工的基礎(chǔ)。在進(jìn)行工藝分析中主要有以下幾個(gè)步驟：(1)分析被加工零件的工藝性、產(chǎn)品的裝配圖和零件圖，審查零件的結(jié)構(gòu)工藝性；(2)由零件生產(chǎn)綱領(lǐng)確定零件生產(chǎn)類型；(3)選擇毛坯的種類和制造方法；(4)擬訂零件加工工藝過(guò)程；(5)確定各工序所要的機(jī)床設(shè)備和工藝設(shè)備（含刀具、夾具、量具、輔具等）；(6)確定各工序加工余量，計(jì)算工序尺寸及公差；(7)確定各工序的技術(shù)要求和檢驗(yàn)方法；(8)確定各工序的切削用量和工時(shí)定額；(9)編織工藝文件。4.1.2零件的工藝性分析在模具中針對(duì)型芯和型腔進(jìn)行加工，是模具生產(chǎn)的重要過(guò)程，將關(guān)系到整個(gè)模具的生產(chǎn)和使用。由于塑件表面光滑，模具結(jié)構(gòu)是一個(gè)曲面形狀的深腔，表面粗糙度在IT7-IT8之間；因此加工型芯和型腔時(shí)，要進(jìn)行半精加工。型芯和型腔形狀和尺寸是已知的，結(jié)合實(shí)際設(shè)備和材料進(jìn)行加工驗(yàn)證工作。定位基準(zhǔn)和夾緊方案的選擇：選精基準(zhǔn)時(shí)，要遵循“基準(zhǔn)統(tǒng)一”、“基準(zhǔn)重合”、“互為基準(zhǔn)”、“自為基準(zhǔn)”的原則。選粗基準(zhǔn)時(shí)，首先保證工件上加工表面與不加工表面之間的位置精度要求，應(yīng)以不加工表面作為粗基準(zhǔn)，其次作粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)盡量平整光潔，不應(yīng)有飛邊、澆口、冒口等缺陷，粗基準(zhǔn)一般只用一次。加工順序的安排，按照“先面后孔”、“先粗后精”等基本原則。由于加工精度和表面粗糙度高，需要合理安排粗、半精、精加工過(guò)程。粗加工結(jié)束后預(yù)留半精加工余量0.5，精加工留余量0.1~0.2。以此作為CAM的設(shè)定參數(shù)，在建模時(shí)就要把公差算到零件尺寸中。4.1.3切削用量的選擇原則切削用量包括切削深度、進(jìn)給量和切削速度。對(duì)粗加工、精加工、鉆孔、攻螺紋、尖角部位加工等，需要選用不同的切削用量，這些都應(yīng)編寫在程序清單內(nèi)。確定具體切削工序的切削用量時(shí)，是以一定的刀具耐用度為前提的。由金屬切削原理可知，對(duì)刀具耐用度影響最大的是切削速度，其次是進(jìn)給量，影響最小的是切削深度。因此從刀具耐用度出發(fā)，在選擇切削用量時(shí)，應(yīng)首先采用最大的切削深度，再選用大的進(jìn)給量，然后根據(jù)確定的刀具耐用度選擇切削速度。對(duì)于數(shù)控加工，刀具耐用度至少應(yīng)大于加工完一個(gè)零件，或最少不低于半個(gè)工作班。切削用量的選擇原則是：粗加工時(shí)，應(yīng)盡量保證較高的金屬切除率和必要的刀具耐用度，故一般優(yōu)先選擇盡可能大的切削深度，其次選擇較大的進(jìn)給量f，最后根據(jù)刀具耐用度要求，確定合適的切削速度。精加工時(shí)，首先應(yīng)保證工件的加工精度和表面質(zhì)量要求，故一般選用較小的進(jìn)給量f和切削深度，而盡可能選用較高的切削速度。切削深度應(yīng)根據(jù)工件的加工余量來(lái)確定。中等功率的機(jī)床上，粗加工時(shí)的切削深度可達(dá)到8~10mm，半精加工時(shí)，切削深度為0.5~2mm，精加工時(shí)，切削深度取為0.1~0.4mm。切削深度選定后，就應(yīng)盡可能選用較大的進(jìn)給量f。粗加工時(shí)，由于切削力較大，進(jìn)給量的選取受到下列因素限制：機(jī)床、刀具、工件系統(tǒng)的剛度，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度，機(jī)床有效功率與轉(zhuǎn)速，以及斷續(xù)切削時(shí)刀片的強(qiáng)度。半精加工和精加工時(shí)，最大進(jìn)給量主要受工件表面粗糙度的限制。在有條件的情況下，可通過(guò)對(duì)切削數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索和優(yōu)化。在保證刀具合理耐用度的條件下，用計(jì)算的方法或查表確定切削速度的值。在具體確定值時(shí)，一般應(yīng)遵循下述原則：粗加工時(shí)，切削深度和進(jìn)給量均較大，故選擇較低的切削速度，精加工時(shí)，則選擇較高的切削速度。工件材料的加工性較差時(shí)，應(yīng)選較低的切削速度。刀具材料的切削性能越好時(shí)，切削速度也可選得越高。因此硬質(zhì)合金刀具的切削速度可選得比高速鋼高好幾倍。此外，在確定精加工，半精加工的切削速度時(shí)，應(yīng)避開(kāi)積屑瘤和毛刺產(chǎn)生的區(qū)域；在易發(fā)生振動(dòng)的情況下，切削速度應(yīng)避開(kāi)自激振動(dòng)的臨界速度；在加工帶硬皮的鑄件、大件、細(xì)長(zhǎng)件和薄壁件時(shí)，以及斷續(xù)切削時(shí)，應(yīng)選取較低的切削速度。4.2刀具的選型在Mastercam軟件中刀具參考點(diǎn)都在刀具底部的中心位置處，通過(guò)運(yùn)算分析所生成的刀軌就是刀具參考點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。刀具的選擇和刀具參數(shù)的設(shè)置時(shí)數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容，合理地選擇用刀具和設(shè)置刀具參數(shù)不僅可以影響數(shù)控機(jī)床的加工效率，而且可以直接影響加工質(zhì)量。4.2.1數(shù)控銑削加工常用刀具銑削用刀具通常稱為銑刀，普通銑床上的刀具可以用于數(shù)控銑床和加工中心上。一般立式數(shù)控加工用銑刀的種類可以有很多種劃分方法，既可以從刀具的材料上劃分，也可以從刀具的外形上劃分，還可以從刀具的用途等方面來(lái)劃分。在此采用外形分類的方法劃分。數(shù)控加工常用的刀具有平刀、圓鼻刀(飛刀)、球刀三種。平刀：平刀底面是平面，平刀是一種以側(cè)刃切削的工具，所以使用平刀加工時(shí)應(yīng)盡量避免切入底面的工件表面，一般平刀用作開(kāi)粗和加工平面。常用平刀大小有D1、D2、D4、D6、D8、D10、D12、D16、D20等。圓鼻刀(飛刀)：圓鼻刀底面是平面，每刃都帶有圓角，因?yàn)榈酌媸瞧矫?，所以加工時(shí)也避免切入底面的工件表面，一般圓鼻刀用作開(kāi)粗，圓鼻刀開(kāi)粗效果比平刀好。常用圓鼻刀(飛刀)大小有D25R5、D30R5等。球刀：球刀的切削刃有180°，所以球刀一般用于精加工，球刀切削時(shí)較穩(wěn)定，但球刀不能用于開(kāi)粗。常用球刀大小有R1、R2、R3、R4、R5、R6、R8等。設(shè)置刀具詳細(xì)的外形數(shù)據(jù)的方法是選擇下拉菜單【刀具路徑】/【刀具管理器】命令，系統(tǒng)彈出【刀具管理器】對(duì)話框，在加工群組的空白位置右擊，在彈出的快捷菜單中選擇【新建刀具】命令，如圖4.1所示系統(tǒng)彈出【定義刀具】對(duì)話框，如圖4.2所示，選擇相應(yīng)的刀具來(lái)定義，也可以直接在【刀具管理器】對(duì)話框中指定已選用過(guò)的刀具。效果如圖4.3和圖4.4所示。圖4.1刀具管理器對(duì)話框圖4.2定義刀具對(duì)話框圖4.3平刀外形圖圖4.4圓鼻刀外形圖4.2.2數(shù)控加工刀具的選擇一般情況下，刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機(jī)交互狀態(tài)下進(jìn)行的。應(yīng)根據(jù)機(jī)床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關(guān)因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調(diào)整方便，剛性好，耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。數(shù)控刀具與普通機(jī)床上所用的刀具相比，有許多不同的要求，主要有以下特點(diǎn)：(1)剛性好(尤其是粗加工刀具)，精度高，抗振及熱變形??；(2)互換性好，便于快速換刀；(3)壽命高，切削性能穩(wěn)定、可靠；(4)刀具的尺寸便于調(diào)整，以減少換刀調(diào)整時(shí)間；(5)刀具應(yīng)能可靠地?cái)嘈蓟蚓硇迹岳谇行嫉呐懦?6)系列化，標(biāo)準(zhǔn)化，以利于編程和刀具管理。選取刀具時(shí)，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng)。生產(chǎn)中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀：銑削平面時(shí)，應(yīng)選硬質(zhì)合金刀片銑刀：加工凸臺(tái)、凹槽時(shí)，選鋼立銑刀;加工毛坯表面或粗加工孔時(shí)，可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀：對(duì)一些立體型面和變斜角輪廓外形的加丁，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。在進(jìn)行自由曲面加工時(shí)，由于球頭刀具的端部切削速度為零，而平頭刀具在表面加工質(zhì)量和切削效率方面都優(yōu)于球頭刀，因此，只要在保證不過(guò)切的前提下，無(wú)論是曲面的粗加工還是精加工，都應(yīng)優(yōu)先選擇平頭刀。另外，刀具的耐用度和精度與刀具價(jià)格關(guān)系極大，必須引起注意的是，在大多數(shù)情況下，選擇好的刀具雖然增加了刀具成本，但由此帶來(lái)的加工質(zhì)量和加工效率的提高，則可以使整個(gè)加工成本大大降低。4.2.3粗加工刀具的直徑選擇選擇刀具直徑時(shí)應(yīng)考慮的因素有：(1)待加工幾何體的最小半徑，這是選擇精加工的刀具最大直徑的主要因素，也是選擇粗加工的刀具最大直徑的重要參考因素；(2)粗加工—半精加工—精加工刀具之間的搭刀量關(guān)系；(3)為了提高加工效率，應(yīng)該盡量選擇大直徑刀具；(4)現(xiàn)場(chǎng)的刀具庫(kù)存情況。根據(jù)以上因素，選擇刀具直徑時(shí)主要按以下方式進(jìn)行：(1)利用產(chǎn)品的幾何數(shù)學(xué)模型，求出幾何體最小曲率半徑和平均曲率半徑如果二者相差不大，則選擇用同一直徑的刀具完成精加工：并使精加工刀具直徑小于或等于加工區(qū)域的最小曲率半徑，當(dāng)Rmin≥12mm，考慮到小半徑區(qū)域的離散精度，建議取R精=0.5~0.75Rmin；當(dāng)Rmin<12mm，考慮到刀具的剛度，建議取R精=0.75~1Rmin。(2)根據(jù)工藝方案所確定的加工某一特定位置所需要的工步數(shù)，由最終精加工的刀具直徑大小，并考慮兩個(gè)工步之間的搭刀量和現(xiàn)場(chǎng)的刀具庫(kù)存情況，反向推出半精加工和粗加工的刀具直徑。當(dāng)凹邊界之間的夾角0°<a<180°，可以根據(jù)允許最大加工余量、允許最小搭刀量、加工余量和精加工刀具直徑，求出粗加工刀具的最大直徑。(4.1)其中允許最大加工余量為(4.2)如果選擇更大的粗銑刀，則精銑時(shí)在拐角處將存在未清除材料。允許最小搭刀量的取值范圍是。對(duì)于較復(fù)雜的邊界計(jì)算最小邊界夾角比較繁瑣。實(shí)際上刀具選擇也不要求這么精確，所以我們?nèi)讉€(gè)有代表性的a值以簡(jiǎn)化這一過(guò)程，工藝人員可根據(jù)工件的幾何模型，選擇較接近的a值，估算出刀具直徑的大小，其流程如圖4.5所示。圖4.5選擇刀具直徑流程圖剃須刀刀頭外殼分模后的型腔加工工藝卡如表4.2所示。表4.2型腔加工工藝卡工序號(hào)工序名稱工序刀具名稱刀軌說(shuō)明轉(zhuǎn)速分進(jìn)給每刀局部深度下刀方向1型腔外形輪廓粗加工D20高速鋼平底刀CAM生成刀軌N=500F=2005螺旋下刀2型腔凹槽半精加工D20高速鋼平底刀CAM生成刀軌N=550F=2006沿外形3型腔凹槽精加工R5高速鋼球刀CAM生成刀軌N=1000F=4000.3沿外形4分流道加工R4高速鋼手工編程N(yùn)=1200F=1500.5沿外形5澆口加工D5高速鋼手工編程N(yùn)=2000F=1000.3沿外形6鉆水道孔5毫米磚頭手輪N=10004.2.4加工參數(shù)的選擇隨著模具制造技術(shù)的高速發(fā)展，刀具的加工參數(shù)的設(shè)置對(duì)加工的效率和加工質(zhì)量的影響越來(lái)越大。熟練掌握刀具加工參數(shù)的設(shè)置有利于提高加工的效率和加工質(zhì)量。刀具加工參數(shù)包括切削速度、進(jìn)給量、背吃刀量(切削深度)和切削寬度。(1)切削速度ｖ切削速度是指銑刀刀齒切削處的線速度。介紹如下。 v=(4.3)式中v——切削速度(m/min)；D——銑刀直徑(mm)，周銑時(shí)為圓柱銑刀外圓直徑；——主軸轉(zhuǎn)速(r/min)；(2)進(jìn)給量、、EQ銑削進(jìn)給量有三種形式：銑刀沒(méi)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)刀齒相對(duì)工件移動(dòng)的距離稱為每齒進(jìn)給量，其大小決定著一個(gè)刀齒的負(fù)載，越大，切削力越大，刀齒的負(fù)載也越大。銑刀每轉(zhuǎn)相對(duì)工件移動(dòng)的距離稱為每轉(zhuǎn)進(jìn)給量.每分鐘相對(duì)于銑刀移動(dòng)的距離，為每分鐘進(jìn)給量或進(jìn)給速度EQ.三種進(jìn)給量的關(guān)系為：EQ=ｎ=ｎz(4.4)式中：——每分鐘進(jìn)給量或進(jìn)給速度(mm/min)；——每齒進(jìn)給量(mm/z)；——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量(mm/r)；——主軸轉(zhuǎn)速(r/min)；z——銑刀齒數(shù)。一般銑床銘牌上所列的是每分鐘進(jìn)給量。(3)背吃刀量(切削深度)背吃刀量是指在平行于銑刀軸線方向測(cè)得的被切削層的尺寸，對(duì)于周銑，背吃刀量是被加工表面寬度。(4)切削寬度切削寬度是指垂直于銑刀軸線測(cè)得的被切削層尺寸，對(duì)于周銑則為被切削層的深度。4.2.5刀具進(jìn)退刀刀具的進(jìn)退刀方式不僅影響加工質(zhì)量，同時(shí)也直接關(guān)系到加工的安全。刀具以高進(jìn)給速度切入工件將會(huì)縮短刀具壽命。通過(guò)較平緩地增加切削載荷，并保持續(xù)的切削載荷，可以達(dá)到保護(hù)刀具的目的。在數(shù)控銑削機(jī)床上加工一個(gè)封閉的型腔零件，常見(jiàn)的導(dǎo)入方式有如下幾種：(1)垂直進(jìn)刀。這種導(dǎo)入方式首先需要用鉆頭在工件上鉆一個(gè)孔，然后再垂直進(jìn)刀。垂直導(dǎo)入方式直接明了，不需要太多的計(jì)算。雖然先在工件上鉆一個(gè)孔可以避免產(chǎn)生極大的沖擊力，但這種導(dǎo)入方式不容易排屑，產(chǎn)生大量的切削熱不容易散發(fā)，使得刀具和工件的變形量加大。(2)步進(jìn)進(jìn)刀。步進(jìn)進(jìn)刀是對(duì)垂直進(jìn)刀方式的改進(jìn)，就是少量多次進(jìn)刀，也就是說(shuō)垂直進(jìn)刀一大步，然后回退一小步，接著再前進(jìn)一大步。這種方法有利于機(jī)加工的排屑，帶走垂直加工時(shí)產(chǎn)生的大量的熱，因此可以在一定程度上保護(hù)刀具和工件，減少工件變形，但是要耗費(fèi)較多的加工時(shí)間，而且精度不容易保證。(3)斜線進(jìn)刀。這種方式是令刀具與工件保持一定斜角進(jìn)刀，直接銑削到一定的深度，然后在平面內(nèi)進(jìn)行來(lái)回銑削。因?yàn)椴扇?cè)刃加工，加工時(shí)需要設(shè)定刀具切入加工面的角度。這個(gè)角度如果選取得太小，加工路線加長(zhǎng)，反之，如果選取得太大，又會(huì)產(chǎn)生端刃切削的情況。此外，由于斜線進(jìn)刀的速度變化不連續(xù)，因此不適合加工。(4)折線進(jìn)刀。這種方式是刀具以折線下降的方式進(jìn)刀，到達(dá)一定深度后，水平銑削平面。折線進(jìn)刀是斜線進(jìn)刀的改進(jìn)方式。同樣也存在速度變化不連續(xù)，不適合加工的問(wèn)題。隨著切入角度的減小，無(wú)論是刀具的最大等效應(yīng)力值SMX，還是最大應(yīng)變量DMX的值都是呈減小的趨勢(shì)的，在切入角28°~60°，SMX和DMX達(dá)到了最?。?1)有一定切入角度的進(jìn)刀方式對(duì)刀具載荷的影響比一次垂直進(jìn)刀方式對(duì)刀具載荷的影響要小。但如果銑刀采用“步進(jìn)式”進(jìn)刀方式可使銑削載荷減少很多。(2)在銑削中如果進(jìn)刀的方向和刀齒的旋向一致時(shí)，最宜采用Z字形進(jìn)刀和斜向進(jìn)刀。(3)螺旋切向進(jìn)刀對(duì)銑刀軸向載荷的減少最大，所以在加工薄壁零件等對(duì)軸向載荷敏感的零件，還是以螺旋切向進(jìn)刀為好。4.3機(jī)床夾具為了在工件的某一部位上加工出符合規(guī)定技術(shù)要求的表面，必須在加工前將工件安裝在機(jī)床上或夾具中。下面介紹幾種典型機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)要求。4.3.1鉆床夾具鉆床夾具又稱鉆模，一般都有刀具導(dǎo)向裝置，即鉆套，鉆套安裝在鉆模板上。(1)鉆模的結(jié)構(gòu)形式eq\o\ac(○,1)固定式鉆模：加工中夾具相對(duì)于工件大的位置保持不變，常用于立鉆上加工單孔，或者搖臂鉆、組合鉆床上加工平行孔系。eq\o\ac(○,2)回轉(zhuǎn)式鉆模：這類夾具有分度、回轉(zhuǎn)裝置，能夠繞一固定軸線回轉(zhuǎn)，主要用于以加工軸線為中心分布的軸向或徑向孔系。eq\o\ac(○,3)翻轉(zhuǎn)式鉆模：可以做90°不同方位的翻轉(zhuǎn)，連同工件一起手工操作。eq\o\ac(○,4)蓋板式鉆模：這是最原始的一種夾具。它沒(méi)有夾具體，鉆套、定位和夾緊元件都固定在鉆模板上。使用時(shí)將其蓋在工件上，定位夾緊后即可加工。eq\o\ac(○,5)滑柱式鉆模：這是一種通用可調(diào)夾具，其定位元件、夾緊元件和鉆套可根據(jù)工件不同來(lái)更換，而鉆模板、滑柱、夾具體，及傳動(dòng)、鎖緊等可保持不變。它適用于小型零件的不同類型生產(chǎn)。(2)鉆模板形式鉆模板與夾具題的連接，考慮到工件的大小，操作空間和工件裝卸，一般有固定式、鉸鏈?zhǔn)健覓焓胶涂烧{(diào)式等。4.3.2鏜床夾具鏜床夾具都具有鏜桿導(dǎo)向的鏜套，一般稱為鏜模。(1)鏜模導(dǎo)向支架的布置主要依據(jù)鏜孔的長(zhǎng)徑比L/D的大小來(lái)選取，一般有如下四種形式。eq\o\ac(○,1)單面前導(dǎo)向：適用于D>60mm,L/D<1的通孔，或小型箱體上同軸線的幾個(gè)通孔。eq\o\ac(○,2)單面后導(dǎo)向：廣泛適用于D<60mm的不通孔，活通孔但無(wú)法無(wú)法設(shè)置前導(dǎo)向的場(chǎng)合。主軸與鏜桿剛性連接。eq\o\ac(○,3)單面雙導(dǎo)向：鏜桿與主軸浮動(dòng)連接，導(dǎo)向精度和回轉(zhuǎn)精度取決于梁鏜套的的精度和支撐長(zhǎng)度L,一般L=(1.5~5)d。伸出長(zhǎng)度一般不超過(guò)5d。eq\o\ac(○,4)雙面單導(dǎo)向：鏜桿與主軸浮動(dòng)連接，孔的精度由鏜套保證。適用于加工L>1.5D的通孔，同軸線的幾個(gè)短孔、有較高同軸度或中心距要求的孔系。當(dāng)L>10d時(shí)，還應(yīng)在中間加導(dǎo)向鏜套或支架。(2)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)eq\o\ac(○,1)若鏜刀調(diào)整好后，伸入鏜模進(jìn)行加工，需注意鏜刀從鏜套中穿過(guò)時(shí)的刀具引入問(wèn)題。若鏜桿上是多刀加工工件上同軸線的多孔，必須注意刀具從未加工毛孔中穿過(guò)問(wèn)題。一般處理方法是刀尖都對(duì)準(zhǔn)停在刀桿上部，將工件先抬高，刀具進(jìn)入到加工位置后，工件再落下，夾緊固定。eq\o\ac(○,2)鏜模導(dǎo)向支架上不允許安裝夾緊機(jī)構(gòu)及元件，以防受力變形，影響孔的加工精度和孔系位置精度。4.3.3銑床夾具(1)銑床夾具的類型因夾具大都與工作臺(tái)一起做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，其結(jié)構(gòu)廠取決于銑削的進(jìn)給方式。eq\o\ac(○,1)直線進(jìn)給式：大部分的銑床夾具都是直線進(jìn)給式，其中有單工件、多工件之分，或單工位、多工位之分。多用于中小批生產(chǎn)。eq\o\ac(○,2)圓周進(jìn)給式：通常用在具有回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的立式銑床上，工作臺(tái)同時(shí)安裝多臺(tái)相同夾具，或多套粗、精兩種夾具，工件承連續(xù)圓周進(jìn)給方式，工件經(jīng)切削區(qū)加工，在非切削區(qū)裝卸。一般用于大批量生產(chǎn)。eq\o\ac(○,3)仿行進(jìn)給式：用于加工曲線輪廓的工件，常用于立式銑床。俺進(jìn)給方式又可分為直線進(jìn)給仿行和圓周進(jìn)給仿行銑床夾具。(2)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)eq\o\ac(○,1)夾具受力元件及夾具體要有足夠的強(qiáng)度和剛度，因?yàn)殂娤骷庸r(shí)斷續(xù)切削，夾緊力大且易產(chǎn)生切削振動(dòng)。eq\o\ac(○,2)一般均設(shè)置對(duì)刀裝置和定向建，保證工件與刀具、工件與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之間的位置精度。eq\o\ac(○,3)銑床夾具一般要在工作臺(tái)上對(duì)定后固定。對(duì)于矩形工作臺(tái)，一般是通過(guò)兩側(cè)T形槽用T形螺釘來(lái)固定夾具，因此夾具底板兩側(cè)平臺(tái)上應(yīng)開(kāi)有兩個(gè)U形口，U形口中心和定向建中心距必須與選用工作臺(tái)上T形槽的尺寸相符。4.3.4車床夾具車床夾具與外援磨床夾具類似，特點(diǎn)是夾具裝在機(jī)床主軸上并帶動(dòng)工件回轉(zhuǎn)。以外圓定位的車床夾具入卡盤、卡頭；以內(nèi)孔定位的車床夾具入各類心軸；以中心孔定位的車床夾具如各類頂尖、撥盤，此類夾具較簡(jiǎn)單，有些已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化了。對(duì)于非回轉(zhuǎn)體工件，在設(shè)計(jì)車床夾具時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：(1)夾具與主軸的連接，定心精度要高，連接方式要與選用機(jī)床主軸端部結(jié)構(gòu)相符，定心后要壓緊或拉緊，保證可靠與安全。(2)因車床夾具帶動(dòng)工件高速回轉(zhuǎn)，受切削力、離心力等作用，因此夾緊力應(yīng)足夠大，且需有可靠的自鎖。(3)結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、緊湊，減輕質(zhì)量，提高剛度。(4)機(jī)構(gòu)非對(duì)稱布置時(shí)，應(yīng)注意動(dòng)平衡，設(shè)置必要的配重并能調(diào)節(jié)，以免破壞主軸回轉(zhuǎn)精度。(5)因夾具高速回轉(zhuǎn)，必須注意安全。各部分不得有突出夾具體轉(zhuǎn)盤外徑的部分，工作中不能松懈。4.3.5工件的裝夾方式工件的裝夾方式對(duì)加工質(zhì)量、加工效率、加工過(guò)程的安全性等都有很大的影響。尤其在無(wú)人值守加工過(guò)程中，安全性顯得尤為重要。一般來(lái)說(shuō)，確定工件的裝夾方式有以下幾個(gè)方面應(yīng)當(dāng)注意:(1)注意減少裝夾次數(shù)，亦即要求在一次裝夾中盡可能多地完成各個(gè)工序工步。(2)盡可能使用夾具加快零件的定位和夾緊過(guò)程，減少輔助時(shí)間。(3)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化通用夾具，批量大時(shí)采用專用夾具，提高加工效率和經(jīng)濟(jì)效益。(4)注意避免刀具和夾具之間可能發(fā)生的干涉。4.4模具型芯型腔的三維造型設(shè)計(jì)4.4.1Mastercam介紹及功能特點(diǎn)Mastercam軟件的造型功能，使用戶在制作三維模型時(shí)，充分體會(huì)到它的魅力。對(duì)目前常見(jiàn)的數(shù)控機(jī)床，Mastercam幾乎都有后置處理程序，因此這些機(jī)床都可以使用此軟件來(lái)編程。Mastercam由Designs(造型)、Mill(銑削加工)、Lather(車削加工)和Wire(數(shù)控加工模擬)4個(gè)模塊組成。而Design(造型)模塊是基礎(chǔ)，它也包含在Mill(銑削加工)模塊中[30]。Mastercam是美國(guó)CNCSoftwareInc.公司開(kāi)發(fā)的基于PC平臺(tái)的CAD/CAM軟件。它集二維繪圖、三維實(shí)體造型、曲面設(shè)計(jì)、體素拼合、數(shù)控編程、刀具路徑摸擬[32]及真實(shí)感摸擬等到功能于一身。它具有方便直觀的幾何造型Mastercam提供了設(shè)計(jì)零件外形所需的理想環(huán)境，其強(qiáng)大穩(wěn)定的造型功能可設(shè)計(jì)出復(fù)雜的曲線、曲面零件。Mastercam不但具有強(qiáng)大穩(wěn)定的造型功能，可設(shè)計(jì)出復(fù)雜的曲線、曲面零件，而且具有強(qiáng)大的曲面粗加工及靈活的曲面精加工功能。其可靠刀具路徑效驗(yàn)功能使Mastercam可模擬零件加工的整個(gè)過(guò)程，模擬中不但能顯示刀具和夾具，還能檢查出刀具和夾具與被加工零件的干涉、碰撞情況，真實(shí)反映加工過(guò)程中的實(shí)際情況，不愧為一優(yōu)秀的CAD/CAM軟件。同時(shí)Mastercam對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境要求較低，使用戶無(wú)論是在造型設(shè)計(jì)、CNC銑床、CNC車床或CNC線切割等加工操作中，都能獲得最佳效果。Mastercam軟件已被廣泛的應(yīng)用于通用機(jī)械、航空、船舶、軍工等行業(yè)的設(shè)計(jì)與NC加工，從80年代末起，我國(guó)就引進(jìn)了這一款著名的CAD/CAM軟件，為我國(guó)的制造業(yè)迅速崛起作出了巨大貢獻(xiàn)。它具有強(qiáng)勁的曲面粗加工及靈活的曲面精加工功能。Mastercam提供了多種先進(jìn)的粗加工技術(shù)，以提高零件加工的效率和質(zhì)量。Mastercam還具有豐富的曲面精加工功能，可以從中選擇最好的方法，加工最復(fù)雜的零件。Mastercam的多軸加工功能，為零件的加工提供了更多的靈活性?？煽康牡毒呗窂叫ｒ?yàn)功能Mastercam可模擬零件加工的整個(gè)過(guò)程，模擬中不但能顯示刀具和夾具，還能檢查刀具和夾具與被加工零件的干涉、碰撞情況。Mastercam提供400種以上的后置處理文件以適用于各種類型的數(shù)控系統(tǒng)，比如常用的FANUC系統(tǒng)，根據(jù)機(jī)床的實(shí)際結(jié)構(gòu)，編制專門的后置處理文件，編譯NCI文件經(jīng)后置處理后便可生成加工程序。4.4.2三維實(shí)體設(shè)計(jì)零件的調(diào)用如圖4.6，在調(diào)用的零件基礎(chǔ)上創(chuàng)建毛坯。點(diǎn)擊起始菜單項(xiàng)，選擇后，打開(kāi)零件模型，開(kāi)始創(chuàng)建毛坯體通過(guò)如圖點(diǎn)擊菜單欄S實(shí)體，選擇U由曲面生成實(shí)體。然后選取模型底平面的四條邊，就可以把毛坯體以拉伸的方式建立起來(lái)，把它放到另外一個(gè)圖層上，就可以進(jìn)入加工模塊。圖4.6零件的調(diào)用等高線粗加工方式生成等高線粗加工軌跡。加工效率的高低，很大程度上取決于粗加工中去除余量的快慢。等高線粗加工，它把整個(gè)型腔根據(jù)編程者給定的參數(shù)，自動(dòng)分為多層，每一層相當(dāng)于一個(gè)平面區(qū)域。它適應(yīng)于平刀、球刀和帶圓角的平刀，因此可以高效、可靠地去除型腔內(nèi)余量，并可以根據(jù)精加工的要求留出余量，為精加工打好基礎(chǔ)，該加工方式是較通用的粗加工方式，適用范圍廣，可以指定加工區(qū)域，優(yōu)化空切軌跡。軌跡拐角可以設(shè)定圓弧或S形過(guò)渡，生成光滑軌跡，支持高速加工設(shè)備。在高速加工中，要求使用圓弧或S形的行間連接方式，若行間距離較大時(shí)，為避免干涉，推薦使用S形移刀方式，等高線粗加工法是數(shù)控加工中應(yīng)用最多的粗加工方法，它是利用假想水平面與零件面和毛坯邊界截交得到一系列二維切削層，然后再進(jìn)行分層加工。對(duì)于型腔等邊界受約束的情況，還要根據(jù)具體加工條件考慮垂直進(jìn)刀及相鄰切削層的走刀軌跡過(guò)渡問(wèn)題。4.4.3坐標(biāo)系的設(shè)定加工坐標(biāo)系(MCS)是零件加工的所有刀具軌跡輸出點(diǎn)的定位基準(zhǔn)。加工坐標(biāo)系用OM一XM一YM一ZM表示。有了加工坐標(biāo)系，在編程時(shí)，無(wú)需考慮工件在機(jī)床上的安裝位置，只要根據(jù)工件的特點(diǎn)及尺寸來(lái)編程即可。加工坐標(biāo)系的原點(diǎn)即為工件加工零點(diǎn)。工件加工零點(diǎn)的位置是任意的，是由編程人員在編制數(shù)控加工程序時(shí)根據(jù)零件的特點(diǎn)選定。工件零點(diǎn)可以設(shè)置在加工工件上，也可以設(shè)置在夾具上或機(jī)床上。軟件的加工環(huán)境中，加工坐標(biāo)系(MCS)是刀軌的參考坐標(biāo)，如圖4.8在機(jī)床上相對(duì)機(jī)床的移動(dòng)軸的方向安裝毛坯，然后將刀具的參考點(diǎn)，設(shè)定為Mastercam加工環(huán)境中的MC原點(diǎn)，在機(jī)床控制器中此時(shí)的刀具位置設(shè)定為坐標(biāo)原點(diǎn)，此建立的坐標(biāo)系成為機(jī)床上的加工坐標(biāo)系。圖4.8加工坐標(biāo)原點(diǎn)4.5模具數(shù)控加工試驗(yàn)與分析4.5.1數(shù)控加工的實(shí)現(xiàn)過(guò)程數(shù)控加工過(guò)程是指從零件圖紙到實(shí)際零件成型的過(guò)程，其包括工藝分析、程序編制、零件加工等環(huán)節(jié)。4.5.2工藝處理階段工藝處理的內(nèi)容是：分析被加工零件的圖紙，明確加工內(nèi)容及技術(shù)要求，在此基礎(chǔ)上確定加工方式、走刀路線和加工用量等。在對(duì)零件圖紙進(jìn)行分析及確定出工藝參數(shù)的基礎(chǔ)上，以實(shí)現(xiàn)零件圖紙上的尺寸精度、位置精度、表面粗糙度等技術(shù)要求為目標(biāo)，制定出零件的定位、夾緊方案，確定對(duì)刀點(diǎn)的位置，編零件的加工工藝過(guò)程。根據(jù)數(shù)控加工的特點(diǎn)和零件的具體要求，對(duì)刀具、夾具進(jìn)行選用和設(shè)計(jì)。4.5.3零件程序的編制把零件圖中給出的數(shù)據(jù)或給定的表達(dá)式轉(zhuǎn)換成相應(yīng)數(shù)控機(jī)床加工時(shí)所用的點(diǎn)坐標(biāo)或方程，為編制零件的加工程序做準(zhǔn)備。根據(jù)工藝處理和數(shù)學(xué)處理的結(jié)果，按所選數(shù)控機(jī)床要求的數(shù)據(jù)格式，編制出包含啟動(dòng)軸、開(kāi)停冷卻液、換刀等輔助功能的程序單。進(jìn)行必要的程序驗(yàn)證工作，在具有圖形顯示功能的數(shù)控機(jī)床上，可通過(guò)顯示走刀軌跡或模擬刀具對(duì)零件的切削過(guò)程進(jìn)行程序檢查。在工業(yè)生產(chǎn)中概括來(lái)說(shuō)常用的編程方法有兩種，即手工編程和自動(dòng)編程。手工編程主要指編制零件加工程序的各個(gè)步驟中，從零件圖紙分析、工藝處理、數(shù)學(xué)處理、書(shū)寫程序單、制備介質(zhì)到程序檢驗(yàn)，均由人工完成，即完全用手工編制程序的過(guò)程。自動(dòng)編程主要使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)控機(jī)床程序的編制工作，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)地進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，編寫零件加工程序單，自動(dòng)輸出打印并將加工程序制成控制介質(zhì)，即數(shù)控機(jī)床編程工作的大部分或全部由計(jì)算機(jī)完成的過(guò)程。加工程序是由一系列指令代碼組成的。加工程序中使用的字符有字母、數(shù)字及小數(shù)點(diǎn)、符號(hào)(正負(fù)號(hào))和功能字符(程序開(kāi)始、結(jié)束等)。在程序編制中，通過(guò)工藝指令是用來(lái)描述工藝過(guò)程的各種操作和運(yùn)動(dòng)特征的，它有準(zhǔn)備功能G指令和輔助功能M指令。4.5.4零件試驗(yàn)設(shè)計(jì)思想數(shù)控銑削加工時(shí)，實(shí)際加工出的工件形狀、尺寸與理論形狀和尺寸必然會(huì)存在一定偏差，這是正常的。但偏差的大小、偏差是否能控制在允許的公差范圍之內(nèi)，則與銑削用量、銑削條件和具體工藝等多種因素有關(guān)，其中銑刀懸伸長(zhǎng)度就是一個(gè)重要的影響因素。另外，當(dāng)進(jìn)行銑削加工時(shí)，某些場(chǎng)合必須要求銑刀有較大的懸長(zhǎng)，比如深槽加工、零件結(jié)構(gòu)干涉等情況[34]。但不同的銑刀懸長(zhǎng)對(duì)加工結(jié)果有何影響？銑刀懸長(zhǎng)與加工精度有何關(guān)系？需要在加工前就應(yīng)有比較清楚地了解和認(rèn)識(shí)，以便有針對(duì)性的進(jìn)行加工補(bǔ)償[35]。鑒于此，通過(guò)進(jìn)行數(shù)控加工中不同銑刀懸長(zhǎng)對(duì)加工結(jié)果的影響試驗(yàn)，為實(shí)際加工中銑刀懸長(zhǎng)不同時(shí)如何進(jìn)行補(bǔ)償、減小。試驗(yàn)一主要是用同一把螺旋立銑刀，通過(guò)改變懸長(zhǎng)銑削多個(gè)同尺寸槽的槽壁(其它銑削參數(shù)和加工條件相同)，銑刀在加工過(guò)程中會(huì)受銑削力的作用而產(chǎn)生彎曲變形，顯然此變形會(huì)影響加工出的槽的尺寸，通過(guò)測(cè)量不同懸長(zhǎng)下加工出的槽的實(shí)際尺寸，研究在不同懸長(zhǎng)時(shí)銑刀變形對(duì)加工誤差的影響。試驗(yàn)二主要是用同一把螺旋立銑刀，通過(guò)改變懸長(zhǎng)銑削多個(gè)同尺寸圓柱型腔的腔壁(其它銑削參數(shù)和加工條件相同)，銑刀在加工過(guò)程中會(huì)受銑削力的作用而產(chǎn)生彎曲變形，此變形會(huì)影響加工出的型腔的尺寸和圓度，通過(guò)測(cè)量不同懸長(zhǎng)下加工出的圓柱型腔的尺寸和圓度，研究在不同懸長(zhǎng)時(shí)銑刀變形對(duì)加工誤差的影響。試驗(yàn)三主要是用同一把螺旋立銑刀，通過(guò)改變其懸長(zhǎng)銑削多個(gè)斜面(其它銑削參數(shù)和加工條件相同)，銑刀在加工過(guò)程中會(huì)受銑削力的作用而產(chǎn)生彎曲變形，此變形會(huì)使加工出的斜面產(chǎn)生誤差，通過(guò)測(cè)量銑刀不同懸長(zhǎng)下加工出的斜面相對(duì)于同一平行平面的距離的不同，研究銑刀不同懸長(zhǎng)下加工斜面時(shí)銑刀變形對(duì)加工誤差的影響。4.5.5數(shù)控型腔零件加工(1)實(shí)體挖槽粗加工刀具路徑eq\o\ac(○,1)選擇菜單欄中的【刀具路徑】/【p挖槽刀具路徑】挖槽加工命令。eq\o\ac(○,2)系統(tǒng)提示選擇的外形，點(diǎn)擊如圖4.11所示箭頭，箭頭產(chǎn)生，點(diǎn)擊確定按鈕，結(jié)束串連外形選擇。圖4.11選擇刀具路徑eq\o\ac(○,3)刀具選擇：從刀具庫(kù)中選擇φ20平底刀進(jìn)行銑削，并設(shè)置如圖4.12所示的刀具參數(shù)。圖4.12設(shè)置刀具參數(shù)eq\o\ac(○,4)選擇如圖4.13所示挖槽參數(shù)選項(xiàng)卡【Pocketingparameters】設(shè)置相關(guān)參數(shù)。圖4.13設(shè)置曲面參數(shù)eq\o\ac(○,5)單擊深粗切/精修的參數(shù)按鈕，設(shè)置如圖4.14所示粗切/精修參數(shù)，單擊確定按鈕。圖4.14設(shè)置粗切/精修參數(shù)eq\o\ac(○,6)在【刀具路徑】對(duì)話框如圖4.15中點(diǎn)擊“選取所有的操作”按鈕，然后是“驗(yàn)證指定的操作”按鈕，出現(xiàn)如圖4.16所示對(duì)話框，最后是“后處理指定的操作”按鈕，點(diǎn)擊保存程序按鈕及會(huì)自動(dòng)生成程序如圖4.18所示。數(shù)控仿真加工走刀路線圖如圖4.17所示。圖4.15啟動(dòng)工件設(shè)置命令圖4.16快速走刀模擬顯示參數(shù)圖4.17型腔數(shù)控仿真加工走刀路線圖導(dǎo)出程序：(日期=12-05-12時(shí)間=10:49)(程式名=____________________________3.NC)(刀具名稱=21.FLATENDMILL刀具號(hào)碼=230刀徑補(bǔ)正=45刀長(zhǎng)補(bǔ)正=45刀具直徑=21.刀角半徑=0.)(加工余量:XY方向=0.Z方向=0.)(工件坐標(biāo)=G54)N100G0G17G40G49G80G90N102G91G28Z0.N104S0M5N106G0G90G54X-40.022Y17.5N108Z20.N110G1Z10.F0.N112X-19.978F.3N114G3X-17.5Y20.R2.5N116G1X-42.5N118G2X-40.022Y22.5R2.5N120G1X-19.978N122Z20.F0.N124G0X-20.Y25.N126G1Z10.N128X-40.F.3N130G3Y15.R5.N132G1X-20.N134G3Y25.R5.N136G1Z20.F0.N138G0Y27.5N140G1Z10.N142X-40.F.3N144G3Y12.5R7.5N146G1X-20.N148G3Y27.5R7.5N150G1Z20.F0.………………N1398X604.724Y-870.94Z616.869N1400G3X590.948Y-854.346R20.999N1402G91G0G28Z0.N1404M05N1406M30%圖4.18NC程序文件編輯器4.6本章小結(jié)本章對(duì)成型零件的CAM過(guò)程進(jìn)行了分析和討論，分析了行腔加工的加工坐標(biāo)系的創(chuàng)建，集合體的創(chuàng)建，刀具的設(shè)置等。分析指出了型腔加工與型芯加工不同的下刀方式，型腔加工常選用螺旋下刀和斜線下刀，型芯加工常選用直線下刀和沿外形下刀，得到了成型零件的加工工藝方案，完成了零件數(shù)控加工過(guò)程中的程序編制，得到了加工程序，為零件后續(xù)的加工制造打下了基礎(chǔ)。第五章總結(jié)與展望5.1總結(jié)正是CAD/CAM在模具設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用，才改變了以鉗工技術(shù)為主導(dǎo)的傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式，這一項(xiàng)高效益的系統(tǒng)工程能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期、降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)與組織管理的高度自動(dòng)化，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，加速新產(chǎn)品對(duì)市場(chǎng)需求的響應(yīng)，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)企業(yè)來(lái)講如何不斷發(fā)揮計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制造技術(shù)的作用，是一個(gè)隨著生產(chǎn)能力提高而不斷被關(guān)注的命題。論文的研究工作歸納如下：(1)用SolidWorks軟件的CAD功能對(duì)該剃須刀刀頭的塑件進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)塑件的材料進(jìn)行選型和工藝分析；(2)對(duì)刀頭的注塑模的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，注塑模結(jié)構(gòu)包括：澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、型芯和型腔的設(shè)計(jì)、抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和推出與復(fù)位機(jī)構(gòu)等的設(shè)計(jì)，并用pro/E軟件的CAD功能對(duì)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維實(shí)體設(shè)計(jì)和總體裝配；(3)用MasterCAM軟件的CAM功能對(duì)注塑模的型芯和型腔進(jìn)行數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)，并仿真加工。5.2展望雖然注塑模CAD/CAE技術(shù)從理論研究到實(shí)際應(yīng)用都取得了飛速進(jìn)步，但注塑模商品化軟件無(wú)論在功能上還是在精度上都有待再進(jìn)一步的發(fā)展。今后的研究和發(fā)展主要是在于精確的數(shù)字化技術(shù)，如要完善注塑模CAD/CAE軟件對(duì)注塑全過(guò)程的模擬，對(duì)復(fù)雜形狀的產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。另一個(gè)就是通過(guò)信息網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)技術(shù)價(jià)值、技術(shù)服務(wù)和技術(shù)轉(zhuǎn)讓，從而顯示出先進(jìn)信息傳輸工具的優(yōu)越性。形成一套完整的、最科學(xué)的、最現(xiàn)代化的塑料模CAD/CAE/CAM的生產(chǎn)組織方式，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程能夠環(huán)環(huán)相扣，上下照應(yīng)，能充分體現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)組織上的科學(xué)嚴(yán)密性，從整個(gè)生產(chǎn)組織系統(tǒng)上保證模具的生產(chǎn)質(zhì)量。由于本課題涉及到多種技術(shù)，且個(gè)人能力和精力有限，還有很多內(nèi)容值得深入研究。如本文只是對(duì)模具CAD設(shè)計(jì)較詳細(xì)的說(shuō)明和分析，對(duì)其在實(shí)際機(jī)床上進(jìn)行加工和CAE工藝分析等一系列的操作機(jī)可能遇見(jiàn)的問(wèn)題的分析尚顯不足。數(shù)控加工作為逆向工程的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，也是產(chǎn)品輸出的必經(jīng)環(huán)節(jié)，必然是我們下一步所關(guān)注的重點(diǎn)之一。致謝本文是在XXX老師的悉心指導(dǎo)下完成的。在本文完成之際，首先我要衷心地感謝XXX老師。X老師在論文的選題、開(kāi)題報(bào)告到初稿的完成提出了許多具有針對(duì)性的建議，提供了很有參考價(jià)值的資料。修改定稿又承老師多次斧正，犧牲了自己大量的休息時(shí)間輔導(dǎo)我。對(duì)導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度和高尚的師德，我謹(jǐn)表崇高的敬意!今后唯有不斷努力，才是對(duì)X老師最好的回報(bào)。同時(shí)，在本文的撰寫過(guò)程中，XX、XX、XX、XX也給予了特別的幫助，我們大家一起同心協(xié)力，迎難而上戰(zhàn)勝困難，在此過(guò)程中我更深的體會(huì)了團(tuán)體合作的力量。所有的這些都會(huì)讓我受益終生。真誠(chéng)的感謝XX學(xué)院為我提供了這樣一個(gè)繼續(xù)學(xué)習(xí)與深造的環(huán)境!感謝機(jī)電工程系各位老師大學(xué)四年來(lái)對(duì)我的教導(dǎo)與幫助。感謝相伴學(xué)習(xí)生活的同學(xué)們，正是在大家的鼓勵(lì)和幫助下，才能順利完成學(xué)業(yè)，和你們共同度過(guò)的歲月將成為我珍貴的記憶。參考文獻(xiàn)[1]劉國(guó)宏.模具制造技術(shù)[M].南京：東南大學(xué)出版社，1997.[2]許政倉(cāng).中國(guó)塑料機(jī)械制造業(yè)[J].國(guó)外塑料，2007,(10)；30~36.[3]張克惠.注塑模設(shè)計(jì)[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，1997.[4]周成.塑料模具設(shè)計(jì)與制造[M].北京：高等教育出版社，2008.[5]張信群.塑料模具設(shè)計(jì)與制造[M].北京：人民郵電出版社，2007.[6]M.R.Alam，K.s.Lee，M.Rahjman，YEzhang.Manuraeturtingproeessplanoptimizationforthemanufaetureofinjeetionmouldsusingagenetiealgorithm[J].Int.J.ComputerIntegratedManufaeturing，2003，3(16)：181~191.[7]GaoF.ZhaoC．Melttemperatureprofilepredictionforthermoplasticinjectionmolding.PolymerEngineeringandScience，1999，39(9)：187~191.[8]田學(xué)軍.注塑過(guò)程分析及工藝參數(shù)設(shè)定[J].機(jī)械工程師，2005，(8)：109~111.[9]王曉梅，程曉宇.塑料模具材料選擇的模糊綜合評(píng)判[J].陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，（1）.[10]劉曉飛，關(guān)連峰.冷沖壓模具材料的合理選擇[J].裝備制造技術(shù),2009，（06）：153~154.[11]張克惠，馮少如，寇開(kāi)昌.注射工藝參數(shù)對(duì)塑料拉伸性能的影響[J].工程塑料應(yīng)用，1985,(10)：25~27.[12]宋書(shū)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Numericalcontroltechnologyisthetechnologycontrolledtomechanicalmovementandworkingcoursewithdigitalinformation,integratedproductsofelectromechanicsthatthenumericalcontrolequipmentisthenewtechnologyrepresentedbynumericalcontroltechnologyformstothemanufactureindustryofthetraditionandinfiltrationofthenewdevelopingmanufacturingindustry,namelytheso-calleddigitizationisequipped,itstechnologicalrangecoversalotoffields:(1)Mechanicalmanufacturingtechnology;(2)Informationprocessing,processing,transmissiontechnology;(3)Automaticcontroltechnology;(4)Servodrivetechnology;(5)Technologyofthesensor;(6)Softwareengineering,etc.

DevelopmenttrendofanumericalcontroltechnologyTheapplicationofnumericalcontroltechnologyhasnotonlybroughttherevolutionarychangetomanufacturingindustryofthetradition,makethemanufacturingindustrybecometheindustrializedsymbol,andwiththeconstantdevelopmentofnumericalcontroltechnologyandenlargementoftheapplication,thedevelopmentofsomeimportanttrades(IT,automobile,lightindustry,medicaltreatment,etc.)tothenationaleconomyandthepeople'slivelihoodofhisplaysamoreandmoreimportantrole,becausethedigitizationthatthesetradesneededtoequiphasalreadybeenthemaintrendofmoderndevelopment.Numericalcontroltechnologyintheworldatpresentandequippingthedevelopmenttrendtosee,thereisthefollowingseveralrespectinitsmainresearchfocus.1.1NCtechnology1.1.1Ahigh-speed,highfinishmachiningtechnologyandnewtrendequippedTheefficiency,qualityaresubjavanufacturingtechnology.High-speed,highfinishmachiningtechnologycanraisetheefficiencygreatly,improvethequalityandgradeoftheproducts,shortenproductioncycleandimprovethemarketcompetitivepower.Japancarriesthetechnologicalresearchassociationfirsttoclassifyitasoneofthe5greatmodernmanufacturingtechnologiesforthis,learn(CIRP)toconfirmitasthecentreinthe21stcenturyandstudyoneofthedirectionsininternationalproductionengineering.

Inthefieldofcarindustry,produceonesecondwhenbeatsuchasproductionof300,000/vehicleperyear,andmanyvarietyprocessitiscarthatequipkeyproblemthatmustbesolvedoneof;Inthefieldsofaviationandaerospaceindustry,sparepartsofitsprocessingaremostlythethinwallandthinmuscle,rigidityisverybad,thematerialisaluminiumoraluminiumalloy,onlyinasituationthatcutthespeedandcutstrengthverysmallhigh,couldprocessthesemuscles,walls.Adoptlarge-scalewholealuminiumalloymethodthatblank"payempty"makethewingrecently,suchlarge-scalepartsasthefuselage,etosubstitutealotofpartstoassemblethroughnumerousrivet,screwandotherconnectionway,maketheintensity,rigidityanddependabilityofthecomponentimproved.Allthese,toprocessingandequippingthedemandwhichhasproposedhigh-speed,highpreciseandhighflexibility.

AccordingtoEMO2001exhibitionsituation,high-speedmachiningcenterisitgivespeedcanreach80m/minisevenhigh,airtransportcompetentspeedcanupto100m/mintobeabouttoenter.Alotofautomobilefactoriesintheworldatpresent,includingShanghaiGeneralMotorsCorporationofourcountry,havealreadyadoptedandsubstitutedandmadethelatheupwiththeproductionlinepartthatthehigh-speedmachiningcentermakesup.HyperMachlatheofU.S.A.CINCINNATICompanyenterstonearlybiggest60m/minofspeed,itis100m/mintobefast,theaccelerationreaches2g,therotationalspeedofthemainshafthasalreadyreached60000r/min.Processingathinwallofplaneparts,spend30minonly,andsamepartgeneralatahighspeedmillingmachineprocessandtake3h,theordinarymillingmachineisbeingprocessedtoneed8h;ThespeedandaccelerationofmainshaftofdualmainshaftlathesofGermanyDMGCompanyareupto120000r/mmand1g.

Inmachiningaccuracy,thepast10years,ordinaryprogressionaccuseofmachiningaccuracyoflathebring5μmuptofrom10μmalready,accurategradesofmachiningcenterfrom3～5μm,riseto1～1.5μm,andultraprecisionmachiningaccuracyisitenternanometergradetobeginalready(0.01μm).

Independability,MTBFvalueoftheforeignnumericalcontroldevicehasalreadyreachedabove6000h,MTBFvalueoftheservosystemreachesabove30000h,demonstrateveryhighdependability.

Inordertorealizehigh-speed,highfinishmachining,ifthepartoffunctionrelatedtoitiselectricmainshaft,straightlineelectricalmachinerygetfastdevelopment,theapplicationisexpandedfurther.1.1.2Linkandprocessandcompoundtoprocessthefastdevelopmentofthelathein5axesAdopt5axlestolinktheprocessingofthethree-dimensionalcurvedsurfacepart.cancutwiththebestgeometryformofthecutter,notonlyhighlypolished,butalsoefficiencyimprovesbyalargemargin.Itisgenerallyacknowledged,theefficiencyofan5axlegearbedscanequal23axlegearbeds,isitwaitfortousethecubicnitrogenboronthemillingcutterofultrahardmaterialismilledandparedatahighspeedwhilequenchingthehardsteelpart,5axleslinkandprocess3constantaxlestolinkandprocessandgiveplaytohigherbenefit.Becausesuchreasonsascomplicatedthat5axleslinkthenumericalcontrolsystem,hostcomputerstructurethatbutgoover,itisseveraltimeshigherthatitspricelinksthenumericalcontrollathethan3axles,inadditionthetechnologicaldegreeofdifficultyofprogrammingisrelativelygreat,haverestrictedthedevelopmentof5axlegearbeds.

Atpresentbecauseofelectricappearanceofmainshaft,isitrealize5axlecomplexmainshafthairstructureprocessedtolinkgreatlysimplifytomake,itmakesdegreeofdifficultyandreducingbyalargemarginofthecost,thepricedisparityofthenumericalcontrolsystemshrinks.Sopromoted5axlegearbedsofheadofcomplexmainshaftandcompoundtoprocessthedevelopmentofthelathe(processthelatheincluding5).

AtEMO2001exhibition,newJapanese5ofworkermachineprocesslatheadoptcomplexmainshafthair,canrealizetheprocessingof4verticalplanesandprocessingofthewantonangle,make5timesprocessand5axlesareprocessedandcanberealizedonthesamelathe,canalsorealizetheinclinedplaneandpourtheprocessingoftheholeofawls.GermanyDMGCompanyexhibitstheDMUVoutionseriesmachiningcenter,butputandinsertandputprocessingand5axles5timestolinkandprocessinonce,canbecontrolledbyCNCsystemorCAD/CAMiscontrolleddirectlyorindirectly.

1.1.3Becomethemaintrendofsystematicdevelopmentofcontemporarynumericalcontrolintelligently,openly,networkedly.

Thenumericalcontrolequipmentinthe21stcenturywillbesuretheintelligentsystem,theintelligentcontentincludesallrespectsinthenumericalcontrolsystem:Itisintelligentinordertopursuetheefficiencyofprocessingandprocessquality,controlsuchastheself-adaptationoftheprocessingcourse,thecraftparameterisproducedautomatically;Jointheconvenientoneinordertoimprovetheperformanceofurginganduseintelligently,iffeedforwa