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                        模具型腔數控銑削技術

                        添加時間:2019/04/20 來源:山東大學 作者:徐冬
                        本課題以模具型腔為研究對象,結合數控加工工藝和CAM軟件的特點,重點研究了模具型腔數控加工工藝的優化問題,為模具工藝人員進行工藝優化設計、編制較高質量的數控程序提供指導和參考。
                        以下為本篇論文正文:

                        摘要

                          數控加工中心己經廣泛的應用于模具型腔的銑削加工中,UG NX,MasetCrAM Cimatron等軟件的CAM功能也在不斷發展和增強。但目前即使最先進的數控編程軟件,也需要技術人員制定工藝,選擇合適的刀具、切削參數等。

                          數控機床加工的效率、加工質量,很大程度上取決于工藝編程人員水平的高低。

                          同時,模具型腔幾何形狀雖然千變萬化,但其構成特征的種類是有限的。對每一類加工特征,對應著UG的一種或多種有限的加工方法。通過分析對比研究、總結規律,可用來指導UGCAM#編程,提高加工效率和加工質量。

                          本文以模具型腔為研究對象,重點研究了數控加工工藝的優化問題,旨在提高模具型腔數控加工效率、加工質量,減少對工藝編程人員的依賴程度,為工藝人員進行工藝優化設計、編制較高質量的數控程序提供指導和參考。

                          論文介紹了數控銑削刀具與切削用量:分析了模具型腔加工特征組合,并進行特征分解,確定了各種典型特征的加工方法和刀具;提出了模具型腔粗銑加工刀具組合方法,進行了粗銑加工走刀方式對比分析。在此基礎上,進行了氣缸蓋凹模數控加工工藝分析,確定其加工工藝方案,合理選擇刀具組合,進行編程與加工仿真。針對數控加工中因刀具變形產生的加工誤差問題,通過試驗討論了加工槽、圓柱型腔和斜面時,刀桿懸長不同對零件加工質量的影響,并進行了定性和定量分析,為工藝人員提供了編程參考和依據。

                          關鍵詞:模具型腔;數控加工工藝;刀具組合:刀具懸長

                        Abstract

                          CNC machine tools, especially CNC machine-center, have been widely used in the milling machining of the mold cavities.  The CAM functions of a lot of software, such as UG NX, MasterCAM,Cimatron, etc. have been gradually developed and increased. However, at present, even if the most advanced CNC programming software needs the technicians to make technique and to select suitable tools and cutting parameters. The efficiency and machining quality has been decided by the level of the programming technicians to some extent. At the same time, although the geometrical shapes are various, the varieties of its characteristic are finite and every machining characteristic has one or many finite machining method of UG By analyzing, contrasting, researching and concluding these methods, they can guide the program in UG CAM and enhance the machining efficiency and quality.

                          The paper mainly researched the optimization of the CNC machining technique for the mold cavities, aiming to reduce the degree of the efficiency and processing quality of the CNC machining which are depended by the technicians. Also, this paper offers the guides and references for the technicians to optimize the technique design and to write the better CNC machining programs.

                          The paper researched the technique optimization of CNC machining of mold cavity. At first, it introduced the CNC milling tools and the cutting amount. After analyzing the characteristic combination of mold cavity machining and making the characteristic decomposition, the machining methods and tools of various typical characteristics were decided. The paper offered the coarse milling machining combination methods of mold cavities, and contrasted and analyzed them. Then, the paper analyzed the CNC machining technique of cavity mold of cylinder cap, made the machining technique scheme, rationally selected the tools combination, wrote the program and made simulation. At last, aiming at machining error generated by tools deformation in the field CNC machining, the paper discussed the influence of machining quality to the parts because of various extended length of milling tool when processing the slot, column cavity and slope. Also it analyzed them in quantity and quality and offered the references and gist for the programming technicians.

                          Key Words   Mold Cavities;CNC machining technique;Tools Combination;Extended Length of Milling Tool

                          為了保證產品的質量,除了設計合理的模具結構外,還必須采用先進的模具制造技術制造模具。在制造模具時,應滿足以下幾個基本要求:

                          (1)制造精度高為了能生產出合格的產品和發揮模具的效能,所設計、制造的模具必須具有較高的精度‘模具的精度主要是由制品精度和模具結構要求決定的,為了保證制品精度,模具的工作部分精度通常要比制品精度高2一4級,因此模具的零部件必須有足夠高的制造精度。否則,將不可能生產出合格的制品。

                          (2)使用壽命長模具是比較昂貴的工藝裝備,目前模具的制造費用約占產品成本的10%一30%,其使用壽命長短將直接影響產品的成本高低。因此,除了小批量生產和新產品試制等外,一般都要求模具具有較長的使用壽命,在大批量生產中,模具的使用壽命更加重要。

                          (3)制造周期短模具制造周期的長短主要決定于制模技術和生產管理水平的高低。為了滿足生產的需要,提高產品的競爭能力,必須在保證質量的前提下,盡量縮短模具制造周期。

                          (4)模具成本低模具成本與模具結構、模具材料、制造精度要求和加工方法等有關。模具技術人員必須根據制品的要求合理設計和制訂其加工工藝。在設計和制造模具時,應根據實際情況作全面考慮,在保證制品質量的前提下,選擇合適模具結構和制造方法,使模具的成本降到最低。

                          機械加工(即傳統的切削與磨削加工)是模具制造不可缺少的一種重要的加工方法。機械加工的特點是加工精度高、生產效率高。但加工復雜的形狀時,加工速度慢,硬材料也難加工,材料利用率不高。

                          特種加工是指直接利用電能、化學能、聲能、光能等來去除工件上多余的材料,以達到一定形狀、尺寸和表面粗糙度的加工方法,其中包括電火花成形加工、線切割加工、電解加工、電化學拋光、電鑄、化學刻蝕、超聲波加工、激光加工等。特種加工與工件的硬度無關,可以實現以柔克剛,并可加工各種復雜形狀的零件。特種加工在模具制造中得到了越來越廣泛的應用。

                          塑性加工主要指冷擠壓制模法,即將淬火過的成形模強力壓入未進行硬化處理的模坯中,使成形模的形狀復印在被壓的模坯上,制成所需要的模具。這種成形方法不需要型面精加工,制模速度快,可以制成各種復雜型面的模具。

                          對于一些精度和使用壽命要求不高的模具,可以采用簡單方便的鑄造法快速成形。例如:鋅基合金模具,用低熔點材料鋅基合金鑄造模具,也稱快速制模法,其制模速度快,容易制成形狀復雜的模具。但模具材質較軟,耐熱性差,所以模具壽命短,多用于試制和小批量生產的場合。

                          焊接法制模是將加工好的模塊焊接在一起,形成所需的模具。這種方法與整體加工相比,加工簡單、尺寸大小不受限制,但精度難于保證,易殘留熱應變及內部應力,主要用于精度要求不高的大型模具的制造。

                          數控加工是利用數控機床和數控技術完成模具零件的加工,根據零件圖樣及工藝要求等原始條件編制數控加工程序,輸入數控系統,然后控制數控機床中刀具與工件的相對運動,以完成零件的加工。數控機床范圍很廣,在機械加工中有數控車加工、數控銑加工、數控鉆加工、數控磨加工、加工中心加工;在塑性加工中有數控沖床加工、彎管機加工等;在特種成形中則有數控電火花加工、數控線切割加工、數控激光加工等。

                          模具型腔數控銑削技術:

                        試件一示意圖
                        試件一示意圖

                        試件二示意圖
                        試件二示意圖

                        試件三示意圖
                        試件三示意圖

                        試驗一
                        試驗一

                        試驗二
                        試驗二

                        試驗三
                        試驗三

                        銑槽時銑刀受力及變形示意圖
                        銑槽時銑刀受力及變形示意圖

                        目錄

                          摘要
                          ABSTRAT
                          第1章 緒論
                            1.1 模具數控加工技術
                              1.1.1 模具制造的基本要求和特點
                              1.1.2 模具制造的主要加工方法
                              1.1.3 數控機床技術
                              1.1.4 模具CADC/AM技術
                            1.2 課題背景
                            1.3 研究現狀
                            1.4 本文的內容和結構
                          第2章 模具型腔數控銑削加工工藝優化
                            2.1 銑削參數與銑削刀具
                              2.1.1 數控加工的銑削參數
                              2.1.2 銑削方式
                              2.1.3 數控銑削刀具及選擇
                            2.2 模具型腔加工特征與加工方法
                            2.3 模具型腔粗銑的工藝優化
                              2.3.1 粗銑加工刀具組合
                              2.3.2 粗加工的走刀方式
                            本章小結
                          第3章 模具型腔數控銑削加工應用
                            3.1 工藝方案
                              3.1.1 零件工藝分析
                              3.1.2 加工方案確定
                            3.2 數控編程與仿真
                            本章小結
                          第4章 數控銑削加工中的銑刀懸長與加工精度
                            4.1 試驗設計思想
                              4.1.1 試驗一
                              4.1.2 試驗二
                              4.1.3 試驗三
                            4.2 試驗方案的具體設計
                              4.2.1 槽的加工誤差試驗
                              4.2.2 圓柱型腔加工誤差試驗
                              4.2.3 斜面加工誤差試驗
                            4.3 試驗方案的實施
                              4.3.1 試驗一
                              4.3.2 試驗二
                              4.3.3 試驗三
                            4.4 銑削力計算與力學分析
                              4.4.1 銑削力的計算
                              4.4.2 銑刀受力變形力學模型的建立與分析
                            4.5 試驗結果實測數據分析及結論
                              4.5.1 試件一的測量、數據處理及分析
                              4.5.2 試件二的測量、數據處理及分析
                              4.5.3 試件三的測量、數據處理及分析
                          本章小結
                          課題總結
                          參考文獻
                          致謝

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