三轴并联数控铣床在模具加工中运用分析

发布时间:2015-07-02 10:27:29 论文编辑:lgg

1序论


1.1国内外模具产业的发展状况
模具产业对国民经济的发展至关重要,模具产业水平的高低代表了一个国家制造业水平的高低。利用模具成型生产零件的方法,是一种少切削、无切削、多工序重合的生产方法。利用模具成型代替传统切削加工工艺,可以提高生产效率、保证产品质量、节约材料、降低生产成本。利用模具工艺生产零件的方法已成为工业生产的重要手段。70%以上的汽车、拖拉机、电器、仪表零部件以及塑料制品中80%以上都是采用模具成型的方法生产。因此德国把模具称为"金属加工中的帝王",把模具工业视为"关键工业";美国把模具称为"美国工业的基石",把模具工业视为"不可估量其力量的工业";日本把模具说成是"促进社会富裕繁荣的动力",把模具工业视为"整个工业发展的秘密"。我国则将模具工业视为整个制造业的"加速器"。模具是制造业的重要基础工艺装备,工业产品大批量生产和新产品开发都离不开模具,用模具生产制件所达到的四高二低(高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低耗能、低耗材)使模具工业在制造业中的地位越来越重要。通过模具成形零件的快速、优质、低耗、环保体现了国家可持续发展的战略和科学发展观。
国外统计资料显示,模具行业的发展可带动其相关产业发展的比例大约是1:100,即模具发展1亿元,可带动相关产业100亿元。而2005年,我国模具企业的模具销售总额约610亿元。因此,模具产业的发展对国民经济的贡献是巨大的。早在1989年,在国务院颂布的《关于当前产业政策要点的决定》中,模具被列为机械工业技术改造序列的首位。1997年以来,又相继把模具及其加工技术和设备列入《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1997年开始对部分模具企业实行了增值税返还70%的优惠政策。所有这些国家对模具工业采取的优惠政策也将对其发展提供有力支持。


1.2本课题的选题背景
我国模具制造业行业发展很快,占据世界模具市场50%以上的市场份额。同时我国模具制造业技术水平参差不齐,既有比较先进的生产加工设备,同时又存在大量性能指标相对滞后的生产设备。数控铣床尤其是传统的三轴联动数控铣床在我国模具行业有着庞大的装备数量。如何充分利用好现有的生产制造设备、挖掘生产工艺潜力,具有很大的现实意义和经济效益。


1.3本课题的主要研究内容
模具从设计、加工、合模到试模涉及诸多软件和硬件技术环节,数控机床在模具型面加工中又受模具毛坯材质、机床刚性、数控系统、刀具、工装……等各种工艺因素的影响,上述各项因素相互制约又互相影响,使得影响模具制造的工艺要素纷繁复杂。因而国内模具行业素有"模具是修出来的而不是造出来的。"之说。


2数控铣床在模具型面加工中的应用分析


2. 1影响模具型面质量的因素分析
采用电加工工艺时,其表面粗槌度将随电参数而异。如脉冲能量大时,表面局部将产生高温,产生电热冲击,形成"小坑",表面局部留下硬化层。加工时,形成的密集"小坑",则使加工面形成表面变质层,从而影响模具工作表面的耐磨性。影响电加工表面粗糙度Ra值大小的主要参数为电脉冲能量,冲蚀成"小坑"的深度和直径。影响电火花线切割加工表面粗糙度Ra值大小的另一因素是电极丝移动的平稳性及其张力大小、损耗和进给速度等。
由上所述可知,模具对制造精度和表面粗糙度要求较高同时影响其因素又很多,很难定性、定量描述。实际生产中要依据模具产品的质量要求结合生产设备的技术条件综合技术人员的经验试生产中找出最佳生产参数。在满足模具产品最终要求的前提下尽量选择较低的表面粗結度以降低生产难度和成本。
从需求分析、模具设计、模具加工制造到模具应用于生产需许多步骤,如图2.1所示。而一副模具的加工工艺过程一般可分为:毛坯外形的加工;模具工作型面的加工;模具零部件的再加工;模具修配等。
传统数控机床的运动部分(工件、夹具、丝杠和工作台等)的总质量比较大,再上多重导轨所产生的阻力较大,因而要使数控机床达到所要求的高进给速度、高加速度、高动态相应就必须要求进给系统驱动电动机具有很大的功率,这既提高了机床成本又增加了加工时数控机床自身的发热量,对数控机床自身的运动精度、对产品的加工精度也会造成不利影响。另一个问题是,传统数控机床结构是一种串联开链结构,组成环节多、结构复杂,并且由于存在悬臂部件和各机构之间的连接间隙,不容易获得高的总体刚度,因此难以满足发展迅猛的高速数控机床的要求。


3 模具加工工艺分析.................. 43-46
    3.1 模具型面加工中提高加工精度的措施.................. 43-45
    3.2 模具型面加工工艺总结.................. 45-46
4 数控铣床在模具型面加工中的实际加工.................. 46-59
    4.1 “矿泉水瓶瓶底凸模模型”建模.................. 46-55
    4.2 编制NC程序.................. 55-58
4.3 虚拟加工验证.................. 58-59


结论


从虚拟加工效果可以看出轮廓形状与CAD模型吻合,表面粗糙度基本符合模具要求(前文并未明确提出粗糙度要求,实际生产中可以运用本文所论述的工艺原则,通过调整切削参数、切削歩长等方法改进模具型面表面粗糙度)说明本文所分析论述的工艺原则、方法可行,生成的NC代码可以应用于实际生产。
通过使用三轴联动数控机床,运用得当的工艺安排成功对具有较复杂曲面特征的零件加工,可知,传统三轴联动数控机床只要工艺得当、切削参数合理就能,满足模具生产的需求,加工出合格的模具制品,而且,经过工艺优化处理后,可以发挥更大的潜能,在不购置高端、高精尖新设备情况下,能够满足企业多数情况下的生产需求,使企业获得较好的经济效益。


参考文献
[I]李松江.模具制造技术与发展趋势.模具制造,2006年7期:45-48.
[2]李海萍.模具数控加工技术的研究与发展.机械设计与制造,2008年6期:118-120
[3]黄翔,曾荣,岳伏军,廖文和.NURBS插补技术在高速加工中的应用研究.南京航空航天大学学报,2002, 1 (8) : 21-25.
[4]郑金兴,张铭钧,孟庆鑫.适于高速加工的五次参数样条曲线插补及其速度生成算法的研究.哈尔滨工程大学学报,2007, 7 (4) : 82-84.
[5]赖锡煌,殷际英,侯彦丽,李余江.基于.NET技术的PDM系统的研究与实现.第3届制造业自动化与信息化学术交流会暨制造业自动化与网络化制造系统集成学术交流会.
[6]林宋.浅析e-Manufacturing解决方案.CAD/CAM与制造业信息化,2002年1期.
[7]王黎明,欧阳林子,罗学科.基于MasterCAM平台的数控加工.科学技术与工程,2008年15期:32-34.
[8]李德群,张华禹,张孝民,张顺福,李中举,陈德忠.专家谈我国模具制造技术的水平及发展.电加工与模具,2004年1期:12?-14.
[9]周永泰.模具制造技术的发展方向.世界制造技术与装备市场,2004年4期:8-11
.[10]邓明,杜丽伟,赵伟霖现代模具制造技术的现状及其发展.模具制造,2004年5期14-16.