基于Cimatron模具高速加工编程及应用研究
摘要本文从高速加工的工艺要求出发,阐述了采用Cimatron进行模具高速加工编程的策略,主要包括合适的高速加工方法的选择、走刀方式的控制等,并以旋钮零件模具作为加工对象,制定合理的加工策略和切削参数,完成高速加工编程。
关键词Cimatron;型腔模;高速加工
Cimatron是一套面向式模具制造业的优秀CAD/CAM软件,不仅提供了完整的造型设计、制图、分析及加工编程功能,而且对型腔模具的整个制造过程,可提供一个理想的解决方案,尤其是其应用了原创的基于知识的加工、自动化NC和基于毛坯残留知识三大技术为基础的智能NC,使其成为当今最为理想的型腔模高速编程软件之一。以下结合Cimatron在实际加工中的应用介绍其编程过程及对型腔模高速加工方法和策略。
高速切削具有高的切削速度、高的进给速度、高的进给加速度和高的数控指令处理速度,对整个加工系统要求极高。具有不同于普通数控加工的特殊工艺要求,如何选择合适的加工方法来较为合理、有效地进行高速加工的数控编程,需要考虑以下几方面的问题:
1)保持刀具负荷的稳定,延长刀具的使用寿命
由于高速加工中,刀具的运动速度很高,而高速加工中采用的刀具通常又很小,这就要求在加工过程中保持固定的刀具载荷,避免刀具过载。因为刀具载荷的均匀与否会直接影响刀具的寿命、机床主轴等,在刀具载荷过大的情况下还会导致断刀。
2)减少切削方向的突然变化,避免切削速度的降低
在使用CAM进行数控编程时,要尽一切可能保证刀具运动轨迹的光滑,减少刀具切入切出的次数,避免走刀方向和加速度的突然变化,保持稳定的进给运动,使进给速度损失降低到最小。否则会影响零件表面精度,导致刀具过切、破损甚至损坏主轴。
1 Cimatron高速加工模块剖析及走刀策略
高速加工中心具有预览功能,在刀具需要急速转弯时加工中心会提前预减速,在完成转弯后再提高运动速度。机床的这一功能主要是为了避免惯性冲击过大,从而导致惯性过切或机床主轴而设置的。在使用Cimatron的CAM系统进行数控编程时,要尽一切可能保证刀具运动轨迹的光滑与平稳。另外,在高速加工中,刀具
模具制造技术试题（ A 卷） 班级，姓名，学号 一、填空题：（每空 1 分，共20 分） 1、工艺规程是指规定产品和零件制造工艺过程和操作方法的工艺文件。 2、型腔的冷挤压加工分为封闭式冷挤压和敞开式冷挤压两种形式。 3、研磨导柱常出现的缺陷是“喇叭口”（孔的尺寸两端大中间小）。 4、模座的加工主要是平面和孔的加工。为了使加工 方便和容易保证加工要求，在个工艺阶段应先加工平面，后加工孔。 5、修整成型砂轮的方法有两种：即用挤压轮修整成型砂轮，用金刚石修整。 6、装配好的推杆及复位杆，当模具处于闭合状态时，推杆顶面应高出型面 0.5-0.10 mm，复位杆端面应低于分型面0.02-0.05 mm。 7、电火花线切割加工是通过工具电极和工件电极之间脉冲放电时电腐蚀作 用，对工件进行加工。常用钼丝作为电极，且接在脉冲电源的正极。 8、铰孔适用于中小尺寸的孔的精加工，而镗孔适用大尺寸的孔 的加工。 二、判断题：（每题 2 分，共10 分） 1、精细车特别适合有色金属的精加工。（√） 2、铰孔是对淬硬的孔进行精加工的一种方法。（╳） 3、在工艺尺寸链中，间接得到的尺寸称为封闭环。（√） 4、按立体模型仿形铣时，仿形销的锥度应小于型腔的斜度。（√） 5、用成形砂轮磨削法一次可磨削的表面宽度不能太大。 （√） 三、选择题（每题 2 分，共20 分） 1、轴类零件在一台车床上车端面、外圆和切断。此时工序为 （ A ）。 A 一个 B 两个 C 三个 D 四个 2、下列不属于型腔加工方法的是（ B ）
A 电火花成形 B 线切割 C 普通铣削 D 数控铣削 3 、下列不属于平面加工方法的是（ D ） A 刨削 B 磨削 C 铣削 D 铰削 4、某导柱的材料为40 钢，外圆表面要达到IT6 级精度，Ra.8um则加工方案可选（ A ） A 粗车—半精车—粗磨—精磨 B 粗车—半精车—精车 C 粗车—半精车—粗磨 5、简要说明零件加工所经过的工艺路线的卡片是（ A ） A 机械加工工艺过程卡 B 机械加工工艺卡 C 机械加工工序卡 6、铰孔主要用于加工（ C ） A 大尺寸孔 B 盲孔、深孔 C 中小尺寸未淬硬孔 D 中小尺寸已淬硬孔 7、但电极平动法的特点是（ B ） A 只需工作台平动 B 只需一个电极 C 较轻易加工高精度的型腔 D 可加工具有清角、清棱的型腔 8、关于ISO 代码中G00 的功能说法正确的是（ C ） A 是直线插补指令 B 是快速移动且加工指令 C 是快速移动但不加工指令 9、对于非圆型孔的凹模加工，正确的加工方法是：（ B ） A 可以用铣削加工铸件型孔 B 可以用铣削作半精加工 C 可用成型磨削作精加工 10、对于非圆凸模加工，不正确的加工方法是：（ B ） A 可用刨削作粗加工 B 淬火后，可用精刨作精加工 C 可用成型磨削作精加工 四、简答题（共20分） 1、拉深模试模时出现制件起皱的缺陷，找出其产生的原因以及调整方法。（5 分）答：产生的原因：（1）压边力太小或不均。（2）凸、凹模间隙太大。（3）凹模圆角半径太大。（4）板料太薄或塑性差。 调整方法：（1）增加压边力或调整顶件杆长度、弹簧位置。（2）减小拉深间隙。（3）减小凹模圆角半径。（4）更换材料。
冷冲压模具设计制造技术规范 1.目的 提高五金件冷冲压模具质量；建立模具标准化；统一模具的设计标准及制造技术规范。 2.适用范围 本标准适用于本公司模具车间设计、制造的冷冲压模具，也适用于委外设计、制造的冷冲压模具。 3.引用标准 GB1298 《碳素工具钢技术条件》 GB1299 《合金工具钢技术条件》 GB699 《优质碳素结构钢号和一般技术条件》 GBT2854 《冲模模架技术条件》 GB2870 《冷冲模零件技术条件》 GB2867.5 《冷冲模卸料装置,圆柱头卸料螺钉》 GB2867.6 《冷冲模卸料装置,圆柱头内角卸料螺钉》 4．技术要求 4.1 模具设计要点： 4.1.1模具工艺编排应保证: ①模具加工之产品所有尺寸及技术要求符合 图纸且品质有保障: ②模具结构合理且强度足够; ③模具制造及维 修难度中等; ④模具设计寿命与预计生产订单相适应; ⑤产品及模 具加工费用均最经济合理. 4.1.2整体结构设计应保证: ①操作简便、安全; ②适应批量生产且效率 高; ③定位可靠; ④工作精度的稳定与持久性; ⑤维护及维修方便;
⑥封闭高度与所安装机床匹配; ⑦模具结构标准化. 4.1.3 零件设计基本规范： 4.1.3.1模架选用原则: ①原则上必须设置导向结构，对于成形类模具若 在结构上可以保证质量和使用寿命及效率时可以不设置，但此必须征得模具部工艺工程师同意,冲裁模架的导向件结构设置应方便工作刃口的刃磨；②在工作中导柱导套尽可能不脱离导向，导柱长度以合模后短于闭合高度10mm为宜；③外导柱、导套的结构采用独立导柱，普通导向精度要求的模架采用滑动独立导柱(TUB)，高导向精度要求的模架采用滚动独立导柱(TUR)加内导柱, 内导柱、导套的结构采用压入结构;④模架有效面积大于400X300mm的模具不得使用铸件模架，对于选用的铸件模架应符合GB2854《冷冲模模架技术条件》规定,导柱直径和数量的设置应考虑导柱的刚度和模架面积大小，模架面积大于400X300mm应选取导柱直径大于φ25mm。 4.1.3.2 模板设计规范： ①凹模: ⑴厚度(B)：零件尺寸300*300以下,材料厚度(T)小于1.6MM 时, 凹模板厚不小于24MM;材料厚度大于1.6MM小于5MM时, 凹模板厚不小于34MM; 材料厚度大于5MM,凹模板厚不小于45MM;零件尺寸大于300*300,材料厚度小于1.6MM时, 凹模板厚不小于34MM;材料厚度大于1.6MM小于5MM时, 凹模板厚不小于44MM; 材料厚度大于5MM,凹模板厚不小于55MM. ⑵凹模工作刃口至边距(A):最小边距(A min)为凹模厚度(B)的1.5倍以上,但应大于30MM; 材料厚度大于1.6MM时, 边距(A)为凹模厚度(B)的2倍以上. ②上下模座:⑴外形尺寸应稍大于凹模外形尺寸;⑵模座厚(H):尽可能
3 加工中心工具系统 3.1 概述 1.数控刀具的分类 数控机床加工时都必须采用数控刀具，数控刀具主要是指数控车床、数控铣床、加工中心等机床上所使用的刀具。数控刀具按不同的分类方式可分成几类。 (1)按数控刀具的结构可分为： 1)整体式由整块材料磨制而成，使用时根据不同用途将切削部分修磨成所需要形状。 2)镶嵌式分为焊接式和机夹式。机夹式又可分为不转位和可转位两种。 3)减振式当刀具的工作臂长度与直径比大于4时，为了减少刀具的振动，提高加工精度，所采用一种特殊结构的刀具，主要用于镗孔。 4)内冷式刀具的切削冷却液通过机床主轴或刀盘传递到刀体内部由喷孔喷射到切削刃部位。 5)特殊形式包括强力夹紧、可逆攻丝、复合刀具等。目前数控刀具主要采用机夹可转位刀具。 (2)根据制造刀具所用的材料可分为：高速钢刀具、硬质合金刀具、金刚石刀具和其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。目前数控机床用的最多最普遍的是硬质合金刀具。 (3)从切削工艺上可分为：①车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种； ②钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等；③镗削刀具；④铣削刀具等。为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用，在数量上达到整个数控刀具的30%～40%，金属切除量占总数的80%～90%。
从现实情况看，应从广义上来理解“数控机床刀具”的含义。随着数控机床结构、
功能的发展，现在数控机床所使用的刀具，不是普通机床所采用的那样“一机一刀”的模式，而是多种不同类型的刀具按加工需要在同一台加工中心的主轴上轮换使用。又由于加工中心加工内容的多样性，其配备的刀具和装夹工具种类很多，并且要求刀具更换迅速。因此，刀辅具的标准化和系列化十分重要。把通用性较强的刀具和配套装夹工具系列化、标准化，就成为通常所说的工具系统。 工具系统是针对数控机床要求与之配套的刀具必须可快换和高效切削而发展起来的，是刀具与机床的接口。它除了刀具本身外，还包括实现刀具快换所必需的定位、夹紧、抓拿及刀具保护等机构。 3.2 加工中心工具系统 3.2.1 概述 采用工具系统进行加工，虽然工具成本较高，但它能保证加工质量，最大限度地提高加工质量和生产率，使加工中心的效能得到充分发挥。 1.工具系统的分类 目前数控机床采用的工具系统有车削类工具系统、镗铣类工具系统两类。镗铣类工具系统一般由工具柄部、刀具装夹部分及刀具组成。它们经组合后可以完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻螺纹等加工工艺。 2.加工中心对工具系统的要求 (1) 工具系统的高度安全性； (2) 工具系统优异的动平衡性； (3) 高的系统刚性； (4) 高的系统精度； (5) 高的互换性； (6) 高效性； (7) 高适应性。 3.刀具选择原则 刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便，刚性好，耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。 3.2.2 加工中心工具系统分类 镗铣类工具系统分为整体式结构和模块式结构两大类。 1.整体式结构 我国TSG工具系统就属于整体式结构的工具系统。它的特点是将锥柄和接杆连成一体，不同品种和规格的工作部分都必须带有与机床相连的柄部。其优点是结构简单，使用方便、可靠，更换迅速等。缺点是锥柄的品种和数量较多。图3-1所示是整体式工
模具制造技术试题（A 卷） 班级 ______________ ，姓名 ______________ ，学号_____________ 一、填空题：（每空1分，共20分） 1、工艺规程是指规定产品和零件制造工艺过程和操作方法的工艺文件。 2、型腔的冷挤压加工分为封闭式冷挤压和敞开式冷挤压？两种形式。 3、研磨导柱常出现的缺陷是“喇叭口” （孔的尺寸两端大中间小）。 4、模座的加工主要是平面和孔的加工。为了使加工方便和容易保证加工要求，在个工艺阶段应先加工平面，后加工______ 孔。 5、修整成型砂轮的方法有两种：即用挤压轮修整成型砂轮，用金刚石修整。 6、装配好的推杆及复位杆，当模具处于闭合状态时，推杆顶面应高出？型面 ，复位杆端面应低于分型面mm。 7、电火花线切割加工是通过工具电极和工件电极之间脉冲放电时电腐蚀作用，对 工件进行加工。常用钼丝作为电极，且接在脉冲电源的正极。 8 铰孔适用于中小尺寸的孔的精加工，而镗孔适用_大尺寸的孔的加 工。 二、判断题：（每题2分，共10分） 1、精细车特别适合有色金属的精加工。（V ） 2、铰孔是对淬硬的孔进行精加工的一种方法。（X ） 3、在工艺尺寸链中，间接得到的尺寸称为圭寸闭环。（V ） 4、按立体模型仿形铣时，仿形销的锥度应小于型腔的斜度。（V ） 5、用成形砂轮磨削法一次可磨削的表面宽度不能太大。（V ） 三、选择题（每题2分，共20分） 1、轴类零件在一台车床上车端面、外圆和切断。此时工序为 （A ）。 A 一个B两个C三个D四个
2、下列不属于型腔加工方法的是(B) A电火花成形B线切割C普通铣削D数控铣削 3 、下列不属于平面加工方法的是 A 刨削 B 磨削 C 铣削 D 铰削 4、某导柱的材料为40钢，外圆表面要达到IT6 级精度，则加工方案可选 A ） A 粗车—半精车—粗磨—精磨 B 粗车—半精车—精车 C 粗车—半精车—粗磨 5、简要说明零件加工所经过的工艺路线的卡片是（A ） A 机械加工工艺过程卡 B 机械加工工艺卡 C 机械加工工序卡 6、铰孔主要用于加工（C ） A 大尺寸孔 B 盲孔、深孔 C 中小尺寸未淬硬孔 D 中小尺寸已淬硬孔 7、但电极平动法的特点是（ B ） A 只需工作台平动 B 只需一个电极 C 较轻易加工高精度的型腔 D 可加工具有清角、清棱的型腔 8、关于ISO代码中G00的功能说法正确的是（C ） A 是直线插补指令 B 是快速移动且加工指令 C 是快速移动但不加工指令 9、对于非圆型孔的凹模加工，正确的加工方法是：（ B ） A 可以用铣削加工铸件型孔 B 可以用铣削作半精加工 C 可用成型磨削作精加工 10、对于非圆凸模加工，不正确的加工方法是：（ B ） A 可用刨削作粗加工 B 淬火后，可用精刨作精加工 C 可用成型磨削作精加工 四、简答题（共20分） 1、拉深模试模时出现制件起皱的缺陷，找出其产生的原因以及调整方法。（ 5 分）答：产生的原因：（1）压边力太小或不均。（2）凸、凹模间隙太大。（3）凹模圆角半径太大。（4）板料太薄或塑性差。 调整方法：（1）增加压边力或调整顶件杆长度、弹簧位置。（2）减小拉深间隙。（3）减小凹模圆角半径。（4）更换材料。
模具加工工艺标准文件编码（GHTU-UITID-GGBKT-POIU-WUUI-8968）
模具加工工艺标准1．目的和适用范围 为保证模具制作加工工艺的合理性、一致性，优化加工工艺，提高模具制作的进度，特制定本标准。 2．模具加工工艺标准 工艺员编工艺卡时要在工艺卡中详细注明加工预留量、预留量的方位、粗糙度要求及注意事项。加工工艺流程卡编写原则：在能保证精度、质量的前提下，优先采用加工效率高的设备。铣床、CNC、磨床的加工效率比线切割、电脉冲要快，尤其是电脉冲加工效率最慢。图纸上的尺寸不能随意更改（只有技术员能改）， 加工预留量原则：需要热处理加工的工件，热处理前外形备料尺寸单边加0.25mm的磨床余量，模仁、镶件需要CNC粗加工的部分，单边预留余量0.2mm，钳工铣床粗铣外形单边预留余量-0.5mm,线割后需要磨床加工的工件，成型部位单边预留0.05mm，外形开粗单边预留0.1mm的磨削余量； CNC精加工、电脉冲后要镜面抛光，单边留0.03mm的抛光余量。 加工精度要求：模具尺寸的制造精度应在～0.02mm范围内；垂直度要求在～0.02mm范围内；同轴度要求在～0.03mm范围内；动、定模分型面的上、下两平面的平行度要求在～0.03mm范围内。合模后，分型面之间的间隙小于所成型塑料的溢边值。其余模板配合面的平行度要求在～0.02mm范围内；固定部分的配合精度一般选用～0.02mm范围内；小芯子如果无对插要求或对尺寸影响不大可取双边～0.02mm的间隙配合；滑动部分的配合精度一般选用H7/e6、H7/f7、H7/g6三种。注意：镜面上如有做了挂靠台阶的镶件，配合不能太紧，否则在镶件从正面往后退敲打时，用来敲打的工具易碰坏镜面，如不影响产品尺寸，可取双边～0.02mm的间隙配合。
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，
新版模具主要零件加工工艺规程模板
毕业设计( 论文) 论文( 设计) 题目冷冲压模具设计 专业名称模具设计与制造 班级名称 学生姓名 指导教师 完成时间 施加压力, 使其产生分离或塑 冲压所使用的模具称为冲压模具, 简称冲模。冲模是将材料
( 金属或非金属) 批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要, 没有符合要求的冲模, 批量冲压生产与自动化。 ( 2) 冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度, 且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,因此冲压的质量稳定,互换性好,具有”一模一样”的特征。 ( 3) 冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件, 如小到钟表的秒表, 大到汽车纵梁、覆盖件等, 加上冲压时材料的冷变形硬化效应, 冲压的强度和刚度均较高。 ( 4) 冲压一般没有切屑碎料生成, 材料的消耗较少, 且不需其它加热设备, 因而是一种省料, 节能的加工方法, 冲压件的成本较低。 由于冲压加工的零件种类繁多, 各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同, 因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来, 可分为分离工序和成形工序两大类; 分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压( 俗称冲裁件) 的工序; 成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。 上述两类工序, 按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序, 每种基本工序还包含有多种单一工序。 在实际生产中, 当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时, 若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方案, 即把两种或两种以上的单一
模具加工与制造 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 模具制造工业 摘要：学习了模具课程之后让我进一步了解到了，模具是工业生产的基础工艺装备,模具技术水平的高低，直接影响到产品质量、产量、成本、新产品的投产及老产品更新换代的周期以及企业在市场中的竞争力。模具生产工艺的发展也会直接影响国民经济的发展，因此建设节约型，环境友好型的模具加工制造企业至关重要。 关键字：模具；发展状况；可持续发展； 引言：模具是工业生产的基础工艺装备。振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，60～80%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的，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。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，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。 1. 模具工业在国民经济中的重要地位与作用 模具工业是高新技术产业的一个组成部分。例如：属于高新技术领域的集成电路的设计与制造，不能没有做引线框架的精密级进冲模和精密的集成电路塑封模；计算机的机壳、接插件和许多元器件的制造，也必须有精密塑料模具和精密冲压模具；数字化电子产品(包括通讯产品)的发展，没有精密模具也不行。不仅电子产品如此，在航天航空领域也离不开精密模具。因此可以说，许多高精度模具本身就是高新技术产业的一部分。有些生产高精度模具的企业，已经被命名为“高新技术企业”。 模具工业又是高新技术产业化的重要领域。用信息技术带动和提升模具工业的制造技术水平，是推动模具工业技术进步的关键环节。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。模具的开发和制造水平的提高，还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。 模具工业是装备工业的一个组成部分。1998年11月召开的中央经济工作会议，首次明确提出了加大装备工业的开发力度，推进关键设备的国产化。将机械工业作为装备工业，把它同一般的加工工业区别开来，是对机械工业在国民经济中的地位与作用的重新定位。模具作为基础工艺装备，在装备工业中自然有其重要地位。因为国民经济各产业部门需要的装备，其零部件有很大一部分是用模具做出来的。 模具工业地位之重要，还在于国民经济的五大支柱产业——机械、电子、汽车、石化、建筑，都要求模具工业的发展与之相适应。机械、电子、汽车工业需要大量的模具特别是轿车大型覆盖件模具、电子产品的精密塑料模具和冲压模具，目前在质与量上都远不能满足这些支柱产业发展的需要。生产建筑业用的地砖、墙砖和卫生洁具，需要大量的陶瓷模具;生产塑料管件和塑钢门窗，也需要大量的塑料模具成形。从五大支柱产业对模具的需求当中，也可以看到模具工业地位之重要。 2. 模具制造业发展现状及其发展前景展望
现代模具制造技术 （桂瑞峰2009003G105 工程硕士） 一、概述 振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经取得了共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%～80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。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。目前全世界模具年产值约为600亿美元，日、美等工业发达国家的模具工业产值已超过机床工业，从2007年开始，我国模具工业产值也超过了机床工业产值。 模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具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。鉴于模具工业的重要性，在1999年3月国务院颁布的《关于当前产业政策要点的决定》中，把模具列为机械工业技术改造序列的第一位、生产和基本建设序列的第二位。2007年以来，又相继把模具及其加工技术和设备列入了《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录》和《鼓励外商投资产业目录》。经国务院批准，从2007年到2010年，对180多家国有专业模具厂实行增值税返还70%的优惠政策，以扶植模具工业的发展。所有这些，都充分体现了国务院和国家有关部门对发展模具工业的重视和支持。 二、模具工业现状 由于历史原因形成的封闭式、“大而全”的企业特征，我国大部分企业均设有模具车间，处于本厂的配套地位，自70年代末才有了模具工业化和生产专业化这个概念。模具工业主要生产能力分散在各部门主要产品厂内的工模具车间，所生产的模具基本自产自用。据粗略估计，产品厂的模具生产能力占全国模具生产能力的75％，他们的装备水平较好，技术力量较强，生产潜力较大，但主要为本厂产品服务，与市场联系较少，经营机制不灵活，不能发挥人力物力的潜力。模具专业厂全国只有二百家左右，商品模具只占总数的20％左右，模具标准件的商品率也不到20％。由于受旧管理体制的影响较深，缺乏统筹规划和组织协调，存在着“中而全”，“小而全”的结构缺陷，生产效率不高，经济效益较差。 1、模具工业产品结构的现状 按照中国模具工业协会的划分，我国模具基本分为10大类，其中，冲压模和塑料成型模两大类占主要部分。按产值计算，目前我国冲压模占50％左右，塑料成形模约占20％，拉丝模（工具）约占10％，而世界上发达工业国家和地区的塑料成形模比例一般占全部模具产值的40％以上。 2、模具工业技术结构现状 我国模具工业目前技术水平参差不齐，悬殊较大。从总体上来讲，与发达工业国家及港台地区先进水平相比，还有较大的差距。 在采用CAD/CAM/CAE/CAPP等技术设计与制造模具方面，无论是应用的广泛性，还是技术水平上都存在很大的差距。在应用CAD技术设计模具方面，仅有约10%的模具在设计中采用了CAD，距抛开绘图板还有漫长的一段路要走；在应用CAE
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，
模具用叶轮的加工工艺分析 摘要：文章对模具用叶轮进行了五轴数控加工工艺分析，并从加工工艺方面为该叶轮的加工设置了加工工艺路线，然后从实际加工和使用HYPERMILL 软件对叶轮的叶片及流道面的加工过程中所遇到的实际问题进行分析。详细介绍了加工工艺路线中半精加工部分存在的问题和该部分问题的重要性。为叶轮加工工艺路线的实用性提供了实际加工依据。 关键词：叶轮；HYPERMILL；工艺分析 目前整体叶轮加工一般多使用电火花加工、铸造加工、电解加工及数控机床铣削等加工方法，铸造加工出整体叶轮的成本较低，更适合少品种大批量的生产。本文中所用于加工的叶轮是为生产叶轮的模具而制造的叶轮母轮。该母轮被加工完成后，用于加工出硅胶模叶轮，进而再制造出生产产品叶轮的石膏注塑模具，最后使用模具生产出产品叶轮。 1 整体叶轮结构的工艺分析 在本所用实例中，需要对整体叶轮的流道部分、叶片表面和过渡圆角位置主要曲面进行加工，如图1所示。 并且，在叶片之间的流道部分有大量的多余材料需要去除。为了使叶轮满足气动性的要求，叶片常采用大扭角、根部变圆角的结构，这给叶轮的加工提出了更高的要求。根据本例具体情况下面介绍其加工难点。 ①要加工的流道变窄，叶片相对较薄且较长，刚度不高，属于薄壁类零件，加工过程中容易发生变形。 ②流道最窄处叶片深度尺寸超过刀具直径的8倍以上，而相邻叶片切削空间极小，在加工过渡圆弧时刀具直径较小，容易使刀具折断，切削深度的设置也是加工中的关键技术。 ③本文中整体叶轮叶片曲面为自由曲面，流道较窄，叶片扭曲严重，并且有后仰趋势，加工时易产生刀具干涉，加工难度大。此叶轮由于有分流叶片，为了避免刀具干涉，要分段对曲面加工，因此，保证加工表面精度一致性也是难点。 2 叶轮的加工阶段划分的工艺分析 2.1 对毛坯进行基准面的车削加工 由于用于整体叶轮加工的材料多为圆柱棒料，由棒料加工到叶轮外形毛坯会有大量余量需要切除。而粗加工是为了是最快速的切除整体叶轮各个表面的大量多余的材料，加工出叶轮的过渡毛坯和叶轮基本形状。如果直接使用五轴机床和球头刀来铣削需要大量的时间，加工效率极低。所以使用普通数控车床可以轻松
1,模具制造的特点 答：1、制造质量要求高2、形状复杂3、材料硬度高4、单件生产 2、模具制造适应满足的基本要求是什么？ 答：1、制造精度高2、使用寿命长3、制造周期短4、模具成本低 3、将金属材料加工成模具的方法主要有？ 答：1、机械加工2、特种加工3、塑性加工4、铸造和焊接 4、模具制造技术发展趋势如何 答：1、开发、发展精密，复杂、大型、长寿命模具 2、加速模具标准化和商业化，以提高质量缩短制造周期 3、大力开发和推广应用CAD/CAM以提高模具制造过程的自动化程度 4、开发新技术，新品种，新材料，新工艺 5、发展模具加工成型设备 5、模具制造的基本工艺路线是什么？ 答：1、估算分析2、模具设计3、模具制图4、零件加工5、装备调整 6、试模 6、特种加工相对于传统机械加工有何优异性？ 答：1、加工情况与工件硬度无关2、工具与工件一般不接触 3、可加工多种复杂形状的零件 1、牛头刨床主要用于平面和斜面的表面加工。 2、仿形加工中，机械式仿形机床仿形加工的方法仿形精度较低，不适合加工精度要求高的模具。 3、对坐标孔进行加工，使孔距精度高的机床是坐标镗床，坐标镗床主要用于加工有精确孔距要求的孔。 4、用来指定圆弧插补的平面和刀具补偿平面为XY是G18，XZ是G19 ，YZ是G17。 5、成型磨削时根据工艺要求，不一定要计算的工艺尺寸是各圆弧中心之间的坐标尺寸。 6、用正弦分中夹具进行成型磨削时主要适用于磨削具有同一个回转中心的凸圆柱面和斜面。 7、成形磨削可在成形磨床或平面磨床上进行，用于成形磨削的夹具有，精密平口钳，正弦磁力台，正弦分中夹具，万能夹具。 8、靠模可分为平面靠模和立体靠模。平面靠模用于平面轮廓的仿形，他指的是放大图样样板等。在模具形腔的加工中主要使用立体靠模。
1、冷冲模架的三项技术指标是上模座上平面对下模座下平面的、 导柱轴心线对下模座下平面的和导套孔轴心线对上模座上平面的垂直度。2、电火花加工是在一定介质中,通过和工件之间脉冲放电时的高温、 高压作用对工件进行加工的一种工艺方法。 3、模具化学加工是利用模具金属材料与酸、碱、盐等化学溶液产生反 应,使金属被的加工方法。 6、冷冲模上、下模座的相关孔洞的加工方法有法和法。 7、模具在装配后必须通过或才能确定是否合格。 8、划分工序的依据是设备、工件是否以及加工是否。 9、成形磨削主要有和两种方法。 10、光整加工就是指以减小零件,提高零件为 主要任务的研磨和抛光加工。 11、毛坯经过车、铣、刨、磨、钳、热处理和钳工等机械加工加工后,被改变了和材料性能,成为符合图样要求的零件的过程,称为。 12、目前应用于生产中的特种加工有、、电解加工、 电铸加工、电化学抛光、化学加工、超声波加工等。 13、我国用的线切割机床按走丝速度分为走丝和走丝线切 割机床。 14、超声波加工广泛应用于模具工作表面的加工,特别是深窄沟
槽表面的。 15、调整冲裁间隙的方法有法、法和凸模镀铜法等。 16、加工经济精度指在正常的下(采用符合质量标准的设 备、工艺装备和标准技术等级工人、不延长加工时间所能保证的精度。 17、电火花线切割加工也是通过和工件之间脉冲放电时的 高温、高压作用对工件进行加工的一种工艺方法。 18、(rapid prototyping mannufacturing是新近出现的 一种用材料堆积出制件的制造方法。 19、线切割程序格式有、、ISO、ETA等。 20、万能夹具主要由工件装夹部分、回转部分、和 组成。 21、线切割时工件的装夹方法有。 22、在模具制造中主要是用来加工模型腔表面的花纹、图案和文字等。A电解加工 B 化学腐蚀 C电铸加工 D超声加工 23、超声波抛光的余量一般控制在内。 A 0.02~0.04mm B 0.1~0.4mm C 0.5~1mm D 1~2mm
标准零件加工工艺1、目的： 有效地控制异常，提高效率，提高品质。 2、范围： 适用标准零件的加工。 3、职责： 无 4、定义： 无 5、内容： 5.1 油板(耐磨板)：(如图) 5.1.1工艺路线：铣床组→磨床组→锯床→铣床组→磨床组→铣床组→热处理→磨床组 →铣床组→品检； 5.1.2 铣床加工零件长宽方向的正四面体，单边留余量0.5mm； 5.1.3 磨床见光零件长宽方向的正四面体，加工直角后送铣床； 5.1.4 锯床加工零件Z方向的厚度，留余量1mm-2mm； 5.1.5 铣床用飞刀加工零件Z方向的厚度，留余量0.5mm-0.6mm； 5.1.6 送磨床加工Z方向的平面，留余量0.3mm-0.4mm； 5.1.7 铣床加工平头螺丝扩孔及杯头； 5.1.8 铣床倒角，去毛刺后送品检检测； 5.1.9 送热处理加硬，硬度 52℃±2°； 5.1.10 磨床精磨至图纸尺寸；
5.1.11 铣床加工油槽； 5.1.12 送品检检测； 5.2 压块(斜顶座耐磨板)； 5.2.1工艺路线：铣床组→磨床组→锯床→铣床组→磨床组→铣床组→品管组→热处理 →磨床组→铣床组→品检 5.2.2 铣床加工零件长宽方向的正四面体，单边留余量0.5mm； 5.2.3 磨床见光零件长宽方向的正四面体，加工直角后送铣床； 5.2.4 锯床加工零件Z方向的厚度，留余量1mm-2mm； 5.2.5 铣床用飞刀加工零件Z方向的厚度，留余量0.5mm-0.6mm； 5.2.6 送磨床加工Z方向的平面，留余量0.3mm-0.4mm； 5.2.7 铣床加工螺丝底孔，并倒角攻牙； 5.2.8 品检检测后送热处理，HRC52℃±2°； 5.2.9 磨床精磨至图纸要求尺寸； 5.2.10 铣床加工油槽； 5.2.11送品检检测； 5.3 斜顶座： 5.3.1工艺路线：磨床→铣床→磨床组→线切割→品检 5.3.2 磨床开料Z、宽方向的正四面体并精磨到图纸要求尺寸； 5.3.3 铣床开粗T形台阶，A、B尺寸留余量0.15mm-0.25mm； 5.3.4 磨床精磨T形台阶B尺寸，尺寸公差为±0.01mm； 5.3.5 磨床精磨A尺寸，尺寸公差为±0.02mm； 5.3.6 送慢走丝加工长方向的尺寸及导向槽，导向槽尺寸公差要求+0.015mm至+0.01mm； 5.3.7 送品检检测； 5.4 运输板：
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