模具制造中高速加工技术的应用浅析
摘要:目前国内模具型腔一般都釆用电火花加工成型,电加工模具的质量和数量在现代化生产的背景下,已经远远不能满足要求。高速加工技术的出现使模具制造技术登上了一个新台阶,本文在介绍高速加工技术在模具制造中的优越性的基础上,对采用的面向高速加工的加工机床特点和NCP系统工艺措施展开讨论,希望对行业发展有所帮助。
关键词:高速模具优越工艺编程系统
1 模具高速加工的优越性
与常规切削加工相比,高速加工不论在速度还是质量上都具有不可比拟的优势,主要表现在以下几个方面。
(1)由于采用高的切削速度和高的进给速度,这就使得单位时间内处理的金属材料增多,大大提高了生产效率。此外,“一次过”技术真正实现了模具加工过程的精简化,用高速加工中心或高速铣床加工模具,可以一次作业完成型腔的粗、精加工和模具零件其它部位的机械加工,这就有效的减少了反复作业的时间,比传统的方法效率提高了好几倍。而且,高速加工过程不需要传统机床中的电极,也不需要后续的手工研磨与抛光程序,因此,使得模具的生产和开发效率都大大提高。
(2)在高速加工作业中,要达到提高零件表面质量的目的只需要采
高速加工技术现状及发展趋势 1引言 对于机械零件而言，高速加工即是以较快的生产节拍进行加工。一个生产节拍：零件送进--定位夹紧--刀具快进--刀具工进(在线检测)--刀具快退--工具松开、卸下--质量检测等七个基本生产环节。而高速切削是指刀具切削刃相对与零件表面的切削运动(或移动)速度超过普通切削5～10倍，主要体现在刀具快进、工进及快退三个环节上，是高速加工系统技术中的一个子系统；对于整条生产自动线而言，高速加工技术表征是以较简捷的工艺流程、较短、较快的生产节拍的生产线进行生产加工。这就要突破机械加工传统观念，在确保产品质量的前提下，改革原有加工工艺(方式)：或采用一工位多工序、一刀多刃，或以车、铰、铣削替代磨削，或以拉削、搓、挤、滚压加工工艺(方式)替代滚、插、铣削加工…等工艺(方式)，尽可能地缩短整条生产线的工艺流程；对于某一产品而言，高速加工技术也意味着企业要以较短的生产周期，完成研发产品的各类信息采集与处理、设计开发、加工制造、市场营销及反馈信息。这与敏捷制造工程技术理念有相同之处。 高速加工技术产生于近代动态多变的全球化市场经济环境。在激烈的市场竞争中，要求企业产品质量高、成本低、上市快、服务好、环境清洁和产品创新换代及时，由此牵引高速加工技术不断发展。自二十世纪八十年代，高速加工技术基于金属(非金属)传统切削加工技术、自动控制技术、信息技术和现代管理技术，逐步发展成为综合性系统工程技术。现已广泛实用于生产工艺流程型制造企业(如现代轿(汽)车生产企业)；随着个性化产品的社会需求增加，其生产条件为多品种、
单件小批制造加工(机械制造业中，这种生产模式将占到总产值的70%)，高速加工技术必将在生产工艺离散型或混和型企业中(如模具、能源设备、船舶、航天航空…等制造企业)得到进一步应用和发展。 二十世纪末期，我国变革计划经济体制，改革开放，建成有中国特色社会主义市场经济体制。实用的高速加工技术跟随引进的先进数控自动生产线、刀具(工具)、数控机床(设备)，在机械制造业得到广泛应用，相应的管理模式、技术、理念随之融入企业。企业家们对现代信息技术和企业制度、机制在未来可持续发展、市场竞争中的重要地位和作用，认识日益深刻。社会主义市场经济环境，不仅促进企业转制、调整产业、产品结构和技改，还给企业展现出应用和发展高速加工技术良好而广阔的前景。 2我国引进数控轿车自动生产线中的高速加工技术 二十世纪八十年代以来，我国相继从德国、美国、法国、日本…等国引进了多条较先进的轿车数控生产自动线，使我国轿车制造工业得到空前发展。其中较典型的是来自德国的一汽--大众捷达轿车和上海大众桑塔纳轿车自动生产线，其处于国际二十世纪九十年代中期水平。其中应用了较多较实用的高速加工技术。从中可部分了解到世界高速加工技术的现状与发展趋势。本文重点介绍一汽--大众捷达轿车传、发生产线。 引进的捷达数控轿车自动生产线概况 一汽--大众捷达轿车自动生产线由冲压、焊接、涂装、总装、发动机及传动器等高速生产线组成。同步引进德国大众汽车公司并行工程管理模式与管理技术，
高速加工技术及其应用 摘要：高速切削加工作为模具制造中最为重要的一项先进制造技术，与传统加工技术相比 是质的飞越，具有高生产效率、小切削力、高加工精度、低能耗等特点。可以解决在模具常规切削加工中备受困扰的一系列问题，有着强大的生命力和广阔的应用前景…… 关键字：高速加工技术、生产效率、模具、工序、应用、趋势…… 高速加工技术是指采用特殊材料的刀具，通过极大地提高切削速度和进给速度，来提 高被加工件的切除率，同时，加工精度和质量也显著提高的新型加工技术。高速切削加工技术是21世纪的一种先进制造技术，有着强大的生命力和广阔的应用前景。通过高速切削加工技术,可以解决在模具常规切削加工中备受困扰的一系列问题。近几年来，在美国、德国、日本等工业发达国家高速切削加工技术在大部分的模具公司都得到了广泛应用，85%左右的模具电火花成形加工工序已被高速加工所替代。高速加工技术集高效、优质、低耗于一身，已成为国际模具制造工艺中的主流。本文主要介绍高速切削加工技术的特点、优势、应用及发展趋势。 技术特点 一、生产效率有效提高。 高速切削加工允许使用较大的进给率，比常规切削加工提高5～10倍，单位时间材料切除率可提高3～6倍。当加工需要大量切除金属的零件时，可使加工时间大大减少。 二、至少降低30%的切削力。 由于高速切削采用极浅的切削深度和窄的切削宽度，因此切削力较小，与常规切削相比，切削力至少可降低30%，这对于加工刚性较差的零件来说可减少加工变形，使一些薄壁类精细工件的切削加工成为可能。 三、加工质量得到提高。 因为高速旋转时刀具切削的激励频率远离工艺系统的固有频率，不会造成工艺系统的受迫振动，保证了较好的加工状态。由于切削深度、切削宽度和切削力都很小，使得刀具、工件变形小，保持了尺寸的精确性，也使得切削破坏层变薄，残余应力小，实现了高精度、低粗糙度加工。 从动力学角度分析频率的形成可知，切削力的降低将减小由于切削力产生的振动（即强迫振动）的振幅；转速的提高使切削系统的工作频率远离机床的固有频率，避免共振的发生；因此高速切削可大大降低加工表面粗糙度，提高加工质量。 四、降低加工能耗，节省制造资源。 由于单位功率的金属切除率高、能耗低以及工件的在制时间短，从而提高了能源和设备的利用率，降低了切削加工在制造系统资源总量中的比例，符合可持续发展的要求。 五、简化了加工工艺流程。 常规切削加工不能加工淬火后的材料，淬火变形必须进行人工修整或通过放电加工解决。
数控高速切削加工技术在机械制造中的应用 数控高速切削加工技术能够大幅度提升机械加工质量与加工效率，已成为当前机械制造业发展的必然趋势，尤其是在汽车制造工业、航空航天工业、模具工业等领域已得到广泛应用，且成效相当显著。文章主要围绕数控高速切削加工技术在机械制造中的技术应用展开分析论述。 标签：数控高速切削加工技术；机械制造；编程策略；刀具；模具 现如今，数控高速切削加工技术已经逐渐取代组合机床，它的效率更高，技术功能性更强，已成为高科技技术背景下柔性生产线的主力加工设备之一，进一步推动了机械制造生产的柔性化过程。同时，也极大缩短了各类机械产品的开发周期。 1 数控高速切削加工技术的优势分析 数控高速切削加工技术具有优质、高效、低耗、先进等特点，是现代化机械自动化制造技术。所能提供的进给速度、切削速度都是传统切削工艺所无法比拟的。同时它的切削机理也有了质的改变，整体切削加工质量呈持续稳步上升发展趋势。数控高速切削加工的技术优势主要体现在以下四点。 1.1 切削速度上升 数控高速切削加工技术具有较高的切削速度，比传统常规切削速度高出3～8倍。且机床的空程速度也有提升，减少了设备非切削的空行程时间，对汽车模具等机械设备的加工效率有大幅度提升。 1.2 高速精密加工 由于数控高速切削加工技術具有相当可观的切削速度，所以它的切削力会相应平均下降30%左右，特别是径向切削力下降幅度更大，有利于提高该技术针对薄壁类或刚性较差零件的技术加工。总体而言，数控高速切削加工技术系统整体精度较高，包括系统定位夹持精度与刀具重复定位精度都有良好的精度保持性，所以说该系统中的刀具系统精度要求也相对较高，能够保持高速切削加工过程中系统整体的动态与静态稳定性，进而满足高速、高精度加工技术要求。 1.3 热变形零件加工 在高速切削技术实施过程中，一般95%～98%甚至以上的切削热都无法及时传递给工件，而被切屑带走，所以工件会在大部分时间内保持冷态状态。因此该技术对那些容易产生热变形的零件更加有效。当然，也要考虑热变形误差问题，能够影响高速高精密数控切削加工技术，特别是对机床等机械设备切削加工过程的影响，所以应该选择误差补偿技术来消除机床的热变形误差问题，该技术具有
为满足模具高速加工的需要，高速加工机床的驱动系统应具有下列特性： (1)高的进给速度。研究表明，对于小直径刀具，提高转速和每齿进给量有利于降低刀具磨损。目前常用的进给速度范围为20m/min~30m/min ，如采用大导程滚珠丝杠传动，进给速度可达60m/min ；采用直线电机则可使进给速度达到120m/min 。 (2)高的加速度。对三维复杂曲面廓形的高速加工要求驱动系统具有良好的加速度特性，要求提供高速进给的驱动器(快进速度约40m/min ，3D 轮廓加工速度为10m/min)，能够提供0.4m/s2到10m/s2的加速度和减速度。 机床制造商大多采用全闭环位置伺服控制的小导程、大尺寸、高质量的滚珠丝杠或大导程多头丝杠。随着电机技术的发展，先进的直线电动机已经问世，并成功应用于CNC 机床。先进的直线电动机驱动使CNC 机床不再有质量惯性、超前、滞后和振动等问题，加快了伺服响应速度，提高了伺服控制精度和机床加工精度。 4．数控系统 先进的数控系统是保证模具复杂曲面高速加工质量和效率的关键因素，模具高速切削加工对数控系统的基本要求为： (1) 高速的数字控制回路(Digital control loop)，包括：32位或64位并行处理器及1.5Gb 以上的硬盘；极短的直线电机采样时间。 (2)速度和加速度的前馈控制(Feed forward control)；数字驱动系统的爬行控制(Jerk control)。 (3) 先进的插补方法( 基于NURBS 的样条插补)，以获得良好的表面质量、精确的尺寸和高的几何精度。 (4)预处理(Look-ahead)功能。要求具有大容量缓冲寄存器，可预先阅读和检查多个程序段(如DMG 机床可多达500个程序段，Simens 系统可达1000个~2000个程序段)，以便在被加工表面形状(曲率)发生变化时可及时采取改变进给速度等措施以避免过切等。 (5)误差补偿功能，包括因直线电机、主轴等发热导致的热误差补偿、象限误差补偿、测量系统误差补偿等功能。 此外，模具高速切削加工对数据传输速度的要求也很高。 (6) 传统的数据接口，如RS232串行口的传输速度为19.2kb ，而许多先进的加工中心均已采用以太局域网(E thernet)进行数据传输，速度可达200kb 。 四、模具高速加工工艺及策略
高速加工技术论文高速加工论文 高速加工技术在模具加工中的应用初探 摘要：文章在概述高速加工的技术优势的基础上，探讨模具高速加工工艺技术与策略，并论述模具高速加工对加工系统的要求。 关键词：高速加工技术模具加工应用 随着数控加工设备和高性能加工刀具技术的发展而日益成熟，模具加工的速度也大大提高，加工工序也随之减少，缩短甚至消除了耗时的钳工修复工作，从而大大的缩短了模具的生产周期。高速加工技术在模具加工中的使用逐渐成为模具工业技术改造最主要的内容之一。 1 高速加工的技术优势 与传统加工方式相比，在常规切削加工中备受困扰的一系列问题，通过高速切削加工的应用得到了解决。高速加工时间短，产品精度高，可以获得十分光滑的加工表面，能有效地加工高硬度材料和淬硬钢，避免了电极的制造和费时的电加工 (EDM)时间，大幅度减少了钳工的打磨与抛光量。同时，模具表面因电加工 (EDM)产生白硬层消失了，提高了模具的寿命，减少了返修。因为电极的制造工作不需要了，所以模具改型只需通过CAD／CAM，使改型加快。一些市场上越来越需要的薄壁模具工件，高速加工可又快又好地完成。而且在高速铣削CNC加工中心上模具一次装夹可完成多工步加工。
大量生产实践表明，应用高速切削技术可节省模具后续加工中约80％的手工研磨时间，节约加工成本费用近30％，模具表面加工精度可达1μm，刀具切削效率可提高一倍。 2 模具高速加工工艺技术与策略 2．1 粗加工时采用的加工策略 模具粗加工的主要目标是追求单位时间内材料的去除率，并为半精加工准备工件的几何轮廓。在切削过程中因切削层金属面积发生变化，导致刀具承受的载荷发生变化，使切削过程不稳定，刀具磨损速度不均匀，加工表面质量下降。可通过以下措施保持切削条件恒定，从而获得良好的加工质量： (1)通过计算获得恒定的切削层面积和材料去除率，使切削载荷与刀具磨损速率保持均衡，以提高刀具寿命和加工质量。 (2)应避免刀具轨迹中走刀方向的突然变化，以免因局部过切而造成刀具或设备的损坏。 (3)应保持刀具轨迹的平稳，避免突然加速或减速。 (4)下刀或行间过渡部分最好采用斜式下刀或圆弧下刀，避免垂直下刀直接接近工件材料。 (5)采用攀爬式切削可降低切削热，减小刀具受力和加工硬化程度，提高加工质量。 2．2 半精加工采用的加工策略
高速干式切削加工技术及其应用 来源：慧聪网 1.引言 随着“21世纪绿色制造工程”的提出和实施，高速干式切削加工技术日益成为人们关注的焦点和热点。迄今，大多数金属切削加工仍是以使用切削液的湿式加工方式来进行。 切削液具有冷却、润滑、排屑、清洗、防锈等功能，并对延长刀具使用寿命、保证加工表面质量起着重要作用。但是，在切削过程中使用切削液，一方面造成了资源和能源的巨大浪费（据德国公司的统计资料，切削液使用费用占总制造成本的16%，而切削刀具费用仅占总制造成本的3%～4%）。另一方面，切削液会对环境产生较严重的污染，甚至会危害工人健康。随着全球环境保护意识的不断增强和环境保护立法的日益严格，对环境无污染的“绿色制造”被认为是可持续发展的现代制造业模式。为使金属切削加工尽可能达到绿色制造的要求，可减少环境污染、节省资源和能源的高速干式切削技术越来越多地受到人们的关注。 所谓高速干式切削加工，是指在高速机械加工中，为保护环境、降低成本而有意识地减少或完全停止使用切削液。高速切削加工具有以下优越性： （1）随着切削速度的提高，单位时间内的材料切除率（切削速度、进给量和切削深度的乘积，v×f×ap）增加，切削加工时间减少，从而可大幅度提高加工效率，降低加工成本。 （2）在高速切削加工范围内，切削力随着切削速度的提高而减小，根据切削速度的提高幅度，切削力平均可减少30%以上，有利于对刚性较差的零件和薄壁零件的切削加工。 （3）高速切削加工时，切屑以很高的速度排出，可带走大量切削热。切削速度愈高，带走的热量愈多（约90%以上），传给工件的热量大幅度减少，有利于减小加工零件的内应力和热变形，提高加工精度。 （4）从动力学的角度，在高速切削加工过程中，切削力随切削速度的提高而降低，而切削力正是切削过程中产生振动的主要激励源。转速的提高使切削系统的工作频率远离机床的低阶固有频率，而工件的加工表面粗糙度对低阶固有频率最敏感，因此高速切削加工可大大降低加工表面粗糙度。 （5）高速切削可加工硬度45～65HRC的淬硬钢铁件，如采用高速切削加工淬硬后的模具，可减少甚至取代放电加工和磨削加工，满足加工质量的要求。 2.实现高速干式切削加工的关键技术 在高速干式切削加工中，由于切削过程缺少切削液的润滑、冷却、排屑等作用，相应地会出现以下问题： （1）由于缺少切削液的润滑作用，高速干式切削加工中的切削力会大大增加，刀具与工件之间的振动会加剧，从而导致工件加工表面质量变差，刀具磨损加快，刀具使用寿命缩短。 （2）由于缺少切削液的冷却作用，高速干式切削加工会在加工瞬间产生大量热量，这些热量主要集中在切屑中，会影响切屑的成型，过热的高温环境会导致形成带状和缠结状切屑并缠绕在刀具上，影响后续切削，加剧刀具磨损。如不及时将热量从机床的主体结构中排出，同样会使机床产生严重的热变形，影响加工精度和降低工件表面质量。 （3）在高速干式切削加工某些材料（如石墨电极等）时，会产生大量粉尘，如不能及时清除，会严重损害操作工人的身体健康，同时细微颗粒也会侵入丝杠、轴承等机床关键部件，加大机床的磨损，影响机床的加工精度和稳定性。 （4）由于高速干式切削加工与高速湿式切削加工的切削过程有所不同，为使机床能够稳定地完成切削过程，需要对原来高速湿式切削加工选用的切削参数作相应修改和调整，才能应用于高速干式切削加工。 为了解决以上问题，使高速干式切削加工在规定时间内达到与高速湿式切削加工相当（甚至更高）的加工质量和刀具耐用度，就必须对包括机床、刀具、工件以及切削参数在内的整个工艺系统进行全面的考虑权衡，并采取相应的工艺措施，以弥补高速干式切削加工的不足。
编号：AQ-JS-04990 ( 安全技术) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 探究分析高速加工中心与应用Research and analysis of high speed machining center and its application
探究分析高速加工中心与应用 使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科 学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。 随着数控技术的进一步发展，具有高效率的加工中心随之产生。与传统的生产加工车间相比，它具备多方面的优势，可以显著提高产品生产加工的效率。本文首先分析了高速加工中心的含义以及优势，然后对其在不同行业中的实际运用进行了阐述。 高速加工中心是在数控技术发展的基础上产生的，近年来，随着工业和微电子技术的发展，数控系统的速度和精准度更高，可操作性更强，高速加工中心的制造技术也日趋走向成熟。目前，高速加工中心在我国机床领域中占有重要地位。 高速加工中心概述 1.1什么是加工中心 加工中心是由机械设备和数控系统共同组成的，用来加工形状较复杂工件的自动化机床，它是高度机电一体化的产品。与普通的的数控机床相比，加工中心具有以下优点：第一，它具有多工序功
能，对除基面外的全部工序，它都能实现一次性完成；第二，加工中心配置了自动换刀程序，极大加快了每个工序之间的转换与连接；第三，它不采用经济型的数控系统，而是用三坐标以上的数控系统进行全数字控制；第四，许多加工中心还配有自动更换的双工作台，可以自动更换上、下料。通过加工中心进行工件加工极大的缩短了加工时间，提高了生产效率。 1.2高速加工技术的含义 一般情况下，高速加工是指是指切削速度和进给速度高于常规值5~10倍以上的加工方法，目前，在生产中进行高速切削工作的加工中心的主轴转速基本都大于10000r/min，有的性能更高的加工中心的转速可达到每分钟6万到10万圈。在不同的行业中，对加工中心进给量和行程速度有不同的要求。除此之外，加工中心还具备很强的加速能力，其工作主轴从启动加速至最高转速通常所需的时间不到2秒，工作台的加、减速也可达到（1~10）g（g=9.81m/s2 ）。最近几年，高速加工技术在我国的航天工程、汽车工业和模具加工工业中的使用日益普及，高速加工中心产品的种类也日渐
探析现代快速模具制造技术及其应用 发表时间：2018-01-30T14:22:58.020Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第25期作者：卓永安 [导读] 快速形成与制造技术的飞速发展推动了以快速形成与制造技术为基础的快速模具制造技术的发展。 摘要：快速成形与制造是一个复合型的技术，其涵盖范围十分广泛，包含激光学、计算机控制技术等许多目前先进的科学技术。目前已应用于我国制造行业的方方面面，为实现国内制造业的产品快速规模化生产提供基础。快速形成与制造技术的飞速发展推动了以快速形成与制造技术为基础的快速模具制造技术的发展。 关键词：现代快速模具；制造技术；应用 引言 现代产业竞争越来越激烈，产品的生命周期也越来越短，现代产品的发展趋势已向轻、薄、短、小、高精度、多功能、人性化的方面发展，使产商背负的研发更新压力越来越沉重。加之顾客不但要求产品具有良好的性价比，更期望自己的需要能得到时效上的满足。而快速模具技术的特色就是“快”，能加速新产品的开发上市，因此，本文就快速模具技术的应用进行研究。 一、快速模具制造技术产生的背景 模具是制造业必不可少的手段，其中用得最多的有铸模、注塑模、冲压模和锻模等。传统制作模具的方法是：对木材或金属毛坯进行车、铣、刨、钻、磨、电蚀等加工，得到所需模具的形状和尺寸。这种方法既费时又费钱，特别是汽车、摩托车和家电所需的一些大型模具，往往造价数十万元以上，制作周期长达数月甚至一年。基于RPM技术的RT直接或间接制作模具，使模具制造时间大大缩短而成本却大大降低。由于产品开发与制造技术的进步，及不断追求新颖、奇特、多变的市场消费导向，使产品的寿命周期越来越短已成为不争事实。 二、快速制模技术的发展简况 2.1间接制模法 在直接制模法尚不成熟的情况下，目前具有竞争力的RMT技术主要是粉末烧结、电铸、铸造和熔射等间接制模法。但铸造法和粉末烧结法尺寸变化大，制模精度不高。电铸复制精度虽高，但制模时间长、受电铸材料种类限制且需处理废液污染。熔射法具有模具材料种类和制模尺寸规格限制小、复制精度高等优点。 2.2直接制模法 直接法尤其是直接快速制造金属模具（DRMT）方法在缩短制造周期、节能省资源、发挥材料性能、提高精度、降低成本方面具有很大潜力，从而受到高度关注。目前的DRMT技术研究和应用的关键在于如何提高模具的表面精度和制造效率以及保证其综合性能质量，直接快速制造耐久、高精度和表面质量能满足工业化批量生产条件的金属模具。目前已出现的DRMT方法主要有：以激光为热源的选择性激光烧结法（SLS）和激光生成法（LG）；以等离子电弧等为热源的熔积法（PDM或PPW）；喷射成形的三维打印法（3DP）。 等离子熔积法（PDM）具有使用材料范围广、能获得满密度金属零件的特点。起源于前德国Kruoo和Thvssen公司的埋弧焊接，能够实现大型或特大型容器的成形焊，其机械性能、组织优于铸锻组织，通过适当选择工艺参数可以减少残余应力和裂纹发生，提高堆焊高度。此外，薄钢板的LOM技术也可制造金属模具，但叠层间需焊接等紧固处理，且材料利用率低，薄板热变形也影响成形精度和粗糙度。 三、快速模具制造技术的应用领域 3.1在汽车工业领域的应用 在汽车工业领域，汽车覆盖件的材料较薄，尺寸较大，形状特殊，对表面质量的要求较高。将快速模具制造技术应用其中，可对覆盖件进行特别的设计，传统的通过数控铣进行的机加工制造不但投资较大、风险更高，并且其生产周期相对较长。而基于快速模具制造的熔射高熔点合金的快速制造模具技术，不但制模的精度更高，表面质量更好，所生产出来的产品还可以形成批量生产的能力，对占领市场具有较强的竞争力。 3.2在军事领域中的应用 快速成型和制造技术的优点十分明显，其不但适用面广且制造柔性较高。在军事领域中，在经过一段时间的加工后，其经济性与加工设备方面的优越性能够体现出来。例如，依照瓦片的快速原型能够翻制出石墨电极研磨研具用砂轮，还可以通过砂轮在石墨电极研磨机上研磨出瓦片的石墨电极，或通过瓦片石墨电极加工瓦片精铸模具等。因此，从整个瓦片的快速制造过程来讲，研具用砂轮制造、石墨电极成型及研磨等是能达到基本要求。 3.3 在航空航天领域中的应用 在航空航天领域中，快速模具制造技术得到充分运用。例如在新型火箭发动机泵壳原型件的制造过程中，通过传统机加工的方法是难以完成加工工作的，而通过快速模具成型技术后，能按照要求制作相关的塑料样件，模具母模可通过翻制硅胶模定型，在把母模固定在铝标准模框中后，再浇入事先配好的硅橡胶，通过12-20h的静置后，再把母模取出。经过两个月的制造后，一件合格的泵壳铸件就会产生并进行装机运行。 四、快速模具制造技术的发展瓶颈与发展趋势 4.1 快速模具制造的发展瓶颈 （1）直接法进行比较后发现，以快速原型与铸造、喷涂等工艺相结合的间接模具快速制造方法在实用方面具有明显优势，但由于工序的增加，精度变得难以控制，使得快速模具制造的优势无法得到充分体现。 （2）在采用电铸和喷涂法等方法进行原型表面壳型制造工艺的过程中，导热性与界面相结合的问题会对模具的寿命与生产过程造成负面影响。 （3）直接快速模具制造方法具有一定的发展瓶颈，例如在表面和尺寸精度方面，或在力学性能、模具种类和模具成本及模具大小等方面，无法全面满足模具的工艺要求。 4.2 快速模具制造的发展趋势 （1）金属壳体与树脂或者陶瓷背衬等相结合的间接快速模具的使用范围与性能在使用的过程中往往会受到一定限制，因此，可以选
本文介绍高速加工技术的主要特点，论述用于模具工业的高速机床、高速刀具和高速cad/cam系统等关键技术，列举一些应用实例和使用效果，指出高速加工技术在模具工业中广阔的应用前景。 模具是制造业中使用量大、影响面广的工具产品。没有型腔模、压铸模、铸模、深拉模和冲压模，就无法生产出被广泛应用和具有竞争价格的塑料件、合金压铸件、钢板件和锻件。在现代批量生产中，没有高水平的模具，就没有高质量的产品，它对企业提高生产效率、降低生产成本也有重要的作用。据国外最新统计分析，金属零件粗加工的75%、精加工的50%和塑料零件的90%是用模具加工完成的。因此，模具工业也被称为“皇冠工业”。如模具制造已成为先进制造技术的一个重要组成部分。 制造模具的材料通常是一类难加工材料，目前国内模具型腔一般都釆用电火花加工（edm）成型。但电加工的生产效率很低，不论在模具开发速度方面还是模具制造质量方面，都不能满足现代批量生产的要求。 高速加工技术的出现，为模具制造技术开辟了一条崭新的道路。尽可能用高速加工来代替电加工，是加快模具开发速度、提高模具制造质量的必然趋势。 模具高速加工的优越性 不论是冲压模具还是塑料模具（包括注射模、挤压模、吹塑模等），为了提高其使用寿命，构成模具型腔的有关零件一般都用高强度的耐磨材料制造（如各种牌号的合金结构钢、合金工具钢和不锈钢等），这些材料经过热处理後硬度很高，很难用常规的机械加工方法进行加工。几十年来，对付这类难加工材料的最好办法就是釆用特种加工。 在中国，模具的型腔加工至今仍然是电火花加工一统天下，电火花加工（包括成形加工和线切割）在模具制造中一直起着十分重要的作用。 生产的发展和产品更新换代速度的加快，对模具的生产效率和制造质量提出了越来越高的要求，于是电火花加工存在的问题就逐渐暴露出来。从物理本质上说，电火花加工是一种*放电烧蚀的“微切削”工艺，加工过程非常之缓慢；在电火花对工件表面进行局部高温放电烧蚀过程中，工件材料表面的物理-机械性能会受到一定程度的损伤，常常会在型腔表面产生微细裂纹，表面粗糙度也达不到模具的要求，
基于快速成形技术的快速模具制造技术 一、引言 近10年来,制造业市场环境发生了巨大的变化，迅速将产品推向市场已成为制造商把握市场先机的重要保障。因此，产品的快速开发技术将成为赢得２1世纪制造业市场的关键 快速成形技术(以下简称RP)是一种集计算机辅助设计、精密机械、数控激光技术和材料学为一体的新兴技术，它采用离散堆积原理,将所设计物体的ＣＡD模型转化成实物样件。由于RＰ技术采用将三维形体转化为二维平面分层制造的原理，对物体构成复杂性不敏感，因此物体越复杂越能体现它的优越性。 以RP为技术支撑的快速模具制造RT(Rapid Tｏoling)也正是为了缩短新产品开发周期,早日向市场推出适销对路的、按客户意图定制的多品种、小批量产品而发展起来的新型制造技术。由于产品开发与制造技术的进步，以及不断追求新颖、奇特、多变的市场消费导向,使得产品(尤其是消费品)的寿命周期越来越短已成为不争的事实。例如,汽车、家电、计算机等产品，采用快速模具制造技术制模,制作周期为传统模具制造的１/３~1/1０,生产成本仅为1/3~1/５。所以,工业发达国家已将ＲP/RT作为缩短产品开发时间及模具制作周期的重要研究课题和制造业核心技术之一，我国也已开始了快速制造业的研究与开发应用工作。 二、基于RPM的快速模具制造方法 模具是制造业必不可少的手段，其中用得最多的有铸模、注塑模、冲压模和锻模等。传统制作模具的方法是:对木材或金属毛坯进行车、铣、刨、钻、磨、电蚀等加工,得到所需模具的形状和尺寸。这种方法既费时又费钱,特别是汽车、摩托车和家电所需的一些大型模具,往往造价数十万元以上，制作周期长达数月甚至一年。而基于RＰＭ技术的RT 直接或间接制作模具,使模具的制造时间大大缩短而成本却大大降低。 1. 用快速成形机直接制作模具 由于一些快速成形机制作的工件有较好的机械强度和稳定性，因此快速成形件可直接用作模具。例如，Ｓtｒａtａｓyｓ公司TITAN快速成形机的ＰPＳF制件坚如硬木,可承受300℃高温,经表面处理(如喷涂清漆,高分子材料或金属)后可用作砂型铸造木模、低熔点合金铸造模、试制用注塑模以及熔模铸造的压型。当用作砂形铸造的木模时,它可用来重复制作50~100件砂型。作为蜡模的成型模时,它可用来重复注射10０件以上的蜡模。用ＦDM快速成形机的ABS工件能选择性地融合包裹热塑性粘结剂的金属粉，构成模具的半成品，烧结金属粉并在孔隙渗入第二种金属（铝）从而制作成金属模。
数控高速加工技术分析 21世纪我国社会进入了超速的发展时期，无论是经济方面还是科学技术方面都得到了较高的发展水平，神舟9号的成功发射说明了我国的科学技术水平在不断的增强，社会也在不断的进步，在我国现代化建设的快速进程中，由于数控高速加工具有高效率、高精度、自动化程度高等特点，数控技术的高速加工是将来机械制造行业的重要基础和关键技术。随着科学技术的不断发展与进步，人类的生活水平与日俱增，对机械产品的质量和生产率的要求也越来越高，开发高速加工设备和研究高速加工技术，是提高产品质量，缩短产品周期，降低加工成本，从而提高企业竞争力的重要途径。接下来将着重介绍数控高数加工技术的应用和分析高速加工技术的特点。 标签：数控；高速加工技术；分析 1 数控高速加工技术应用 1.1 高速切削加工技术 高速切削加工技术是一项先进的切削加工技术，由于其切削速度、进给速度相对于传统的切削加工大幅度提高，切削机理也发生了根本的变化，所以常规切削加工中倍受困扰的一系列问题，通过高速切削可得以解决。与常规切削加工相比，高速切削具有它的特点：（1）加工效率高，随着切削速度的大幅度提高，进给速度也相应提高，单位时间内的材料切除率可达到常规切削的3-6倍，甚至更高。此外，高速切削机床快速空行程速度的提高缩短了零件加工辅助时间，也极大地提高了切削加工效率。（2）切削力降低，切削热对工件的影响小：高速切削中在切削速度达到一定值后，切削力可降低30%以上，尤其是径向切削力降低更明显。同时，95%-98%以上的切削热被切屑飞速带走，仅有少量切削热传给了工件，工件基本上保持冷态。因此特别适合加工薄壁类、细长等刚性差的零件和易于变形的零件。（3）加工精度高，高速加工刀具激振频率远离工艺系统固有频率，不易产生振动；自由切削力小，热变形小，残余应力小易于保证加工精度和表面加工质量，因此采用高速切削常可省去车、铣削后的精加工工序。（4）可切削钛合金、高温合金等各种难加工的材料：航空航天等尖端部门的零件制造大量采用难加工的材料。例如钛合金，这种材料化学活性大，导热系数小，弹性模量小，因此刚性差，加工时易变性，而且切削温度高，单位面积的切削力大，零件表面的冷硬现象严重，刀具后刀面磨损剧烈。若采用涂层整体硬质合金刀具高速切削钛合金，切削速度可达200m/min以上（比传统切削加工速度高10倍左右），加工效率和零件表面加工质量都能获得大幅度的提高。 1.2 数控车床加工技术 数控加工是指在数控机床上对零件进行加工的工艺方法。一般来说，数控车床加工技术主要涉及数控机床加工工艺和数控编程技术两大方面，数控加工中地刀具、夹具等工装也在其涉及的范围内。数控机床运动的可控性为数控加工提供
精密复杂模具高速加工技术 模具被称作“工业之母”，是衡量一个国家制造业是否发达的标准之一。随着现代越来越完美的产品功能机构，以及人类不断对美感的追求，产品内部结构设计越来越复杂，模具外形轮廓设计也日趋多样，自由曲面所占比例不断增加。为此，对精密、复杂模具加工提出更高要求，不仅应保证高制造精度和表面质量，而且还要以模具加工先进技术去促进产品、模具机构设计更完美。 随着20世纪90年代初HSM（高速加工技术）开始工程运用，尤其近十几年我国对高速加工技术研究的不断深入，对高速加工机床、高速加工刀具与刀柄、高速加工工艺、CAD/CAM 软件等的持续研究，高速加工技术已越来越多地应用于精密、复杂模具加工与制造中，正不断地创新模具制造工艺，不断地提高模具现代智造水平。 1高速加工技术广泛运用于现代模具智造的优势 模具的几何形状复杂，属单件小批量产品。特别是精密、复杂模具，其精度要求更高、几何形状特别复杂。在传统模具加工工艺中，加工周期长、生产效率低，精加工淬硬模具通常采用电火花和钳工抛光。为缩短模具制造周期，提高模具质量，高速加工技术在模具制造过程中引人注目，其利用机床高转速和高进给速度，为精密、复杂模具制造的技术、工艺革新带来正面效果，且得到迅速推广。 （1）高速加工技术运用于模具粗加工和半精加工，大大提高了金属切除率。 （2）模具制造时，选用高速切削机床、高速加工刀具和工艺，可进行淬火淬硬加工。对于小型模具，在热处理后，可一次装夹进行粗、精加工；对于大中型模具，可在热处理前进行粗加工和半精加工，可在热处理后进行淬硬精加工。 （3）高速高精度淬硬加工可取代传统模具制造时常用的电加工、钳工抛光等工序，可比传统电火花加工提高50%以上的效率。 （4）运用高速加工技术，采用淬硬加工工艺，可明显提高表面质量、形状精度，实现加工的表面光洁度，表面特别光亮。可以说，一定程度上实现了以铣代磨、以车代磨，对于复杂曲面的模具，其优势得到明显展现。 （5）采用高速加工技术，可杜绝传统电火花、磨削产生的脱碳、烧伤和微裂纹现象，大大减少了模具精加工后的表面损伤，可提高20%以上的模具寿命。 （6）高速加工时，工件发热少、切削力小，热变形小，模具质量稳定且明显提高。即时还需要局部电火花，也可采用高速加工技术与CAD/CAM技术，提高电极的精度，制造形状复杂、薄壁类易变形的高精度电极，改变传统电火花质量不精的特点。 模具行业高速加工机床特点及期望 基于模具机构的特殊性，以及产品质量的高要求，虽然模具行业与其他行业都在广泛运用高速加工机床，但适宜模具行业的高速加工机床与其他行业有着不同的特点以及发展方向。（1）大承重和高刚性。由于模具正在向大型化方向发展，如矿泉水瓶盖多腔热流道模具（16腔－96腔）、轿车侧围模具、汽车前后保险杠模具等，都是轮廓尺寸较大的，其加工设备必须具有足够大的台面尺寸和工作行程。这些模具，重量由几吨到几十吨，而且15t以上的大吨位模具非常普遍，加之质量的高要求，为此要求适合模具加工的高速加工机床工作台面能承受大重量，结构刚性要高。 （2）高转速和大功率。近几年来，高速铣削在模具加工中已显示了极大优越性。为避免在加工过程中刀具与工件发生“干涉”，刀具悬长可能比传统要长，刀具直径也会比传统要小，因此要求主轴转速非常高，以此来提高加工的可行性。国外高速加工机床主轴转速已达到40 000~100 000r/min（还有更高），快速进给速度可达30 000~60 000min。型腔和模具零件其他
快速模具制造技术的现状及其发展趋势 发表时间：2019-07-02T16:34:38.163Z 来源：《基层建设》2019年第9期作者：区礼炳[导读] 摘要：快速模具制造技术作为一项系统工程技术，有效融合了信息与控制技术、材料学以及激光技术等，其发展速度可见一斑。 佛山市尊朗机械设备有限公司广东佛山 528000摘要：快速模具制造技术作为一项系统工程技术，有效融合了信息与控制技术、材料学以及激光技术等，其发展速度可见一斑。自快速模具制造技术诞生以来，已经被广泛应用到航空航天、医疗、汽车以及加点分制造行业之中。快速模具制造技术的飞跃式发展，特别是在快速制造金属模具的广泛应用，使得产品的质量更加优质，价格更加低廉，帮助企业获得更大经济效益，这也是国内外学者、企业关注 的重点。对于此，本文对快速模具制造技术的现状及其发展趋势展开探讨。 关键词：快速模具制造技术；现状分析；发展趋势 1快速模具制造技术概述快速成型技术是自20世纪末开始发展出的一项具有非常重要意义的制造技术，该技术主要是由激光技术、驱动技术、CAD/CAM技术、数控技术、新型材料所构成，该技术自应用以来，在机械制造企业的产品创新、产品开发等方面都起着非常关键性的作用，虽然工作人员在使用该技术时所采用的制作原材料之间会存在着一定的差异性，但是技术应用中所体现出的主要工作原理均是由分层制作、逐层叠加的方式来完成的，从数学的层面上来说，该技术原理与数据的积分过程有着异曲同工之处，从宏观的角度上来说，该技术的应用形式与3D打印技术相似。该技术在实际应用中的特征主要体现在成型快、适用性强、制作周期短、操作简便、集成性高等等。快速模具制造作为新型制造技术，对制造行业具有极大促进作用。该技术应用范围较为广泛，既能用于汽车制造业，又能生产家电器材。模具制造技术，能提高制造效率，创造企业价值。 2快速模具制造技术模具制作 2.1软质模具 软质模具主要是由一些软性材料制作而成，适用于产品数量为50-5000左右的生产企业，市场上常见的软性材料有环氧树脂、锌合金、硅橡胶、低熔点合金、铝金属等等，该类型的模具在使用过程中具有成本低廉、周期短等优势，而工作人员在使用快速成型技术来制作软质模型时主要会使用以下方法：第一，硅橡胶法，通过该方法所制造的硅橡胶模具不仅有良好的弹性，同时还可以在模具上制作一些非常精美的纹路，但是该类模具的适用性不强；第二，树脂法，当模具的需求量非常大时，工作人员可以使用树脂材料作为模具的制作原材料，并且通过合理地使用快速成型技术中原型压铸的方式来高效率地完成该类型模具的批量制作；第三，金属法，工作人员使用该方法进行模具制作时，通常以RP8d为原型，并且在此基础上将金属合金均匀地喷涂于模型的外表面，并且将模具的制作原材料快速地填入模具内，完成金属模具的制作，该方法的优势在于操作简便、一次成型、制作周期短、耐磨性强等等；第四，电铸法，该模具制作法与上述我们所提到的金属喷涂法相类似，电铸法主要是利用电化学的基本原理，将PR8d圆形的外表面通过电解沉淀的方式进行模具的制作，通过该方法制作而成的模具具有均匀性强、精度高等优势。 2.2硬质模具 与软质模具相对应的则是硬质模具，适用于产品数量规模较大的产品生产企业，市场上常见的硬质模具通常为钢模具，工作人员在使用快速成型技术进行硬质模具的生产制造时，通常会使用以下方法：第一，电火花法，该方法主要是指工作人员将BPM作为模具的圆形，同时将EDM作为连接模具的电源，通过电火花的方式对模具进行加工制造，然后再合理地使用三维砂轮以及石墨电极的方式对该模具进行细节上的处理，最终完成整个钢模具的制作；第二，熔模法，该方法主要适用于钢模具的批量制造，以RPM原型作为母版通过软蜡熔模的方式实现钢模具的精密复制；第三，陶瓷法，对于一些数量较少的模具批量铸造生产企业，工作人员便可以使用陶瓷法进行模具的制作生产，依然以RPM为模板原型，将陶瓷砂浆作为模板制作的原材料，通过焙烧的方式对陶瓷砂浆进行固化处理，以此来完成模板的制作。 3我国快速制模技术发展趋势快速制模技术与传统模具制造相比，优势在于快速制模技术能够提高产品的开发速度和生产的柔性化程度，快捷、方便地制作模具，缩短模具制造的周期，降低生产成本，经济效益优。某模具制造公司传统研发和快速研发过程对比如表1所示。 表1某模具制造公司传统研发和快速研发过程对比 3.1快速成型模具制造应用 快速成型模具制造技术主要分为直接法和间接法两种类型。根据所制造模具的产品特性，不同的快速成型模具制造方法也被应用到不同场景中，而相对应的制造工艺也是不尽相同，但最终所制造的产品质量同样能得到保证。直接制模技术主要是通过选择性激光烧结的方式来实现，由此生产出的模具，使用时限较长。但其缺陷是在对模具工件进行烧结时，由于温度的影响，模具工件会产生不同程度的收缩现象，这种收缩现象至今未能得到有效解决，继而造成生产出的模具工件精确度不高。对于软质模具而言，由于所采用的软质材料的特殊性，有别于以往使用的钢制材料，其具有制作周期短、造价成本低的特性，在新产品的开发初期，常常被应用到市场试运行以及功能检测等方面，特别是对于所生产的工件品种多、批量小以及改性快等制造模式中。现今，软质模具制造方法主要以树脂浇注法、硅橡胶浇注法等方法为代表。
长春汽车工业高等专科学校 继续教育学院 毕业论文（设计）中文题目：高速切削加工技术及其应用的研究 英文题目：High speed cutting technology and its application 毕业专业：汽车机械制造技术 学生姓名：高越 准考证号：290414100432 指导教师：穆春燕 二零一五年八月 独创性声明
本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得长春汽车工业高等专科学校或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 论文作者签名：签字日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本论文作者完全了解长春汽车工业高等专科学校有关保留、使用论文的规定。特授权长春汽车工业高等专科学校可以将论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。 （保密的论文在解密后适用本授权说明） 论文作者签名：导师签名： 签字日期：年月日签字日期：年月日
目录 前言 (05) 1．高速切削概念、内容及特点 (06) 1．1高速切削概念 (06) 1．2高速切削的研究内容 (06) 1．3高速切削特点 (07) 2.高速切削的技术体系 (08) 3．高速切削的技术关键及目前解决方案 (08) 3．1高速切削的技术关键 (08) 3．2高速切削关键技术解决方案 (09) （1）高速切削机床 (09) （2）高速切削刀具 (11) （3）C A D／C A M (11) （4）高速切削的数控编程 (11) 4．高速切削加工技术的应用 (12) 4.1高速切削在航空航天工业中的应用 (12) 4.2 高速切削在纤维增强塑料中的应用 (12) 4.3高速切削在模具制造业中的应用 (12) 4.4 高速切削在汽车制造业中的应用 (12) 5.高速切削加工技术的发展前景与展望 (12) 6.答谢辞 (14) 7.参考文献 (14)
专题部分 高速切削的数控加工工艺 数控铣削加工工艺的制订 一．零件图工艺分析 针对数控铣削加工的特点，下面列举出一些经常遇到的工艺性问题作为对零件图进行工艺性分析的要点来加以分析与考虑。 （1）图纸尺寸的标注方法是否方便编程？构成工件轮廓图形的各种几何元素的条件是否充要？各几何元素的相互关系（如相切、相交、垂直和平行等）是否明确？有无引起矛盾的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸？等等。 （2）零件尺寸所要求的加工精度、尺寸公差是否都可以得到保证？不要以为数控机床加工精度高而放弃这种分析。特别要注意过薄的腹板与缘板的厚度公差，“铣工怕铣薄”，数控铣削也是一样，因为加工时产生的切削拉力及薄板的弹性退让。极易产生切削面的振动，使薄板厚度尺寸公差难以保证，其表面粗糙度也将恶化或变坏。根据实践经验，当面积较大的薄板厚度小于3㎜时就应充分重视这一问题。 （3）内槽及缘板之间的内转接圆弧是否过小? （4）零件铣削面的槽底圆角或腹板与缘板相交处的圆角半径r是否太大？ （5）零件图中各加工面的凹圆弧(R与r)是否过于零乱，是否可以统一？因为在数控铣床上多换一次刀要增加不少新问题，如增加铣刀规格，计划停车次数和对刀次数等，不但给编程带来许多麻烦，增加生产准备时间而降低生产效率，而且也会因频繁换刀增加了工件加工面上的接刀阶差而降低了表面质量。所以，在一个零件上的这种凹圆弧半径在数值上的一致性问题对数控铣削的工艺性显得相当重要。一般来说，即使不能寻求完全统一，也要力求将数值相近的圆弧半径分组靠拢，达到局部统一，以尽量减少铣刀规格与换刀次数。 （6）零件上有无统一基准以保证两次装夹加工后其相对位置的正确性？有些工件需要在铣完一面后再重新安装铣削另一面]。由于数控铣削时不能使用通用铣床加工时常用的试削方法来接刀，往往会因为工件的重新安装而接不好刀(即与上道工序加工的面接不齐或造成本来要求一致的两对应面上的轮廓错位)。为了避免上述问题的产生，减小两次装夹误差，最好采用统一基准定位，因此零件上最好有合适的孔作为定位基准孔。如果零件上没有基准孔，也可以专门设置工艺孔作为定位基准（如在毛坯上增加工艺凸耳或在后续工序要铣去的余量上设基准孔）。如实在无法制出基准孔，起码也要用经过精加工的面作为统一基准。如果连这也办不到，则最好只加工其中一个最复杂的面，另一面放弃数控铣削而改由通用铣床加工。 (7）分析零件的形状及原材料的热处理状态，会不会在加工过程中变形？哪些部位最容易变形？因为数控铣削最忌讳工件在加工时变形，这种变形不但无法保证加工的质量，而且经常造成加工不能继续进行下去，“中途而废”，这时就