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1、河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 茶杯模具造型与数控加工班 级：姓 名：专 业：指导教师：答辩日期：II河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文摘 要本毕业设计较系统的介绍了数控技术的各方面知识,既总结了现代的加工技术现状,又介绍了数控技术未来的发展前景及目标。现代生产中，模具已成为大批量生常各种工业产品和日用生活的重要工艺设备。应用模具的目的在于保证产品的质量，提高生产效率和降低制造成本。因此不但要有合理、正确的模具设计技术，还必须有高效、高质量的模具制造技术作为保证。MasterCAM 集CAD与CAM于一体，使用方便，容易掌握，被广泛用于机械制造业和模
2、具行业中的零件二维绘图三维制订、数控自动编程与加工。用户还可以将AutoCAD、MDT、Pro/E是参数化设计，能够用最短的时间实现产品的设计与制造，灵活性比较高、更新快。本设计就是以Pro/E和MasterCAM软件为基础，采用Pro/E绘图以及进行实体造型，然后用Pro/E的数据接口将三维图形调入MasterCAM中，进行自动加工，生成程序，实现CAD/CAM一体化。本设计加入了高速切削技术，高速切削加工是面向21世纪的一项高新技术，它是一种不同于传统加工的加工方式。与之相比，高速切削加工主轴转速高、切削进给速度高、切削量小，但单位时间内的材料切除量却增加36倍。它以高效率、高精度和高表面
3、质量为基本特征，在汽车工业、航空航天、模具制造和仪器仪表等行业中获得了愈来愈广泛的应用，并已取得了重大的技术经济效益，是当代先进制造技术的重要组成部分。因此采用高速切削工艺，缩短工艺路线，进而大大提高加工生产率。关键词：工艺规程 工艺路线 Pro/E MasterCAM 切削用量 数控程序目 录前 言.（I）1 概论1.1 本课题的来源、目的及意义(1)1.2 课题背景及国内外研究现状(1)1.3 本课题研究的主要内容(3)2 数控加工技术2.1数控技术发展前景(3)2.2数控加工的适应性(4)2.3数控加工的特点(5)2.4数控工艺制定的主要内容(6)3 CAD/CAM技术在模具中的应用3.
4、1 CAD/CAM概念(6)3.2 常用软件的介绍(7)3.3 MasterCAM加工应用介绍(8)4 高速加工技术与刀具材料4.1高速切削技术概述(8)4.2高速切削技术应用(9)5 茶杯模具设计与加工5.1茶杯模具设计流程(10)5.2茶杯加工工艺分析(16)5.3茶杯加工工艺制订(17)5.4自动编程与仿真模拟操作(21)5.5加工程序(22)6 设计总结6.1 本文总结(31)致 谢(32)参考文献(33)III1. 概 论1.1模具制造的发展趋势先进制造技术的出现正急剧改变着制造业的产品机构和生产过程，对模具行业也是如此。质量成本和时间已成为现代工程设计和产品开发的核心因素，现代企业
5、大都以高质量、低价格、短周期为宗旨来参与市场竞争。模具行业必须在技术、制造工业和生产模式等方面加以调整以适应着这种要求。模具制造现代化正成为国内外行业发展的一种趋势。模具是现代工业生产的主要工艺设备之一。无论是工业制品的生产，还是新产品的开发，都离不开模具。现代工业的发展和技术水平的提高，很大程度上取决于模具工业的发展水平。许多新技术和新设备的生产与应用往往源于模具工业。从某种意义上说，模具制造技术代表了一个国家的工业制造的发展水平。模具型腔一般是形状复杂的自由区曲面，材料硬度高。常规的加工方法是粗切削加工后进行热处理，然后进行磨削或电火花精加工，最后手工打磨、抛光，这样使得加工周期很长。高速
6、切削加工可以达到模具加工的精度要求，减少甚至取消了手工加工，而且采用新新型的刀具材料，高速切削可以加工硬度达到60HRC甚至硬度更高的工件材料，可以加工淬火后的模具。高速铣削加工技术在模具技术引进模具加工将会提高模具的生产效率和生产成本，提高模具的质量。由于高速切削技术具有很高的加工效率，可以使由模具型腔的三维的实体模型到满足设计要求的模具快速转化，真正的实现快速制模。1.2 课题背景及国内外研究现状目前，我国的模具技术有了很大发展，模具的精密度、复杂程度和寿命都有很大提高。如，主要的汽车模具企业已能生产大型、精密的轿车覆盖件模具；体现高水平制造技术的多工位级进模的覆盖面增加；塑料模热流道技术
7、日渐成熟，气体辅助注射技术开始采用；压铸工艺得到发展。此外，CAD/CAM技术得到广泛应用，高速加工、复合加工等先进的加工技术也得到进一步推广；快速原型进展很快；模具的标准化程度也有一定提高。但是，由于我国的模具行业起步较晚，与国外相比，仍存在不小的差距，主要体现在： 产需矛盾：随着工业发展水平的不断提高，工业产品更新速度的加快，对模具的需求越来越大。无论是数量还是质量都无法满足国内市场的需要，只达到70左右。造成矛盾突出的原因是模具企业的专业化、标准化程度低，生产周期长。另外，设计和制造工艺水平还不能完全适应发展的需要。 企业结构不合理：我国很多模具生产能力集中在各主机厂的模具分厂或车间内，
8、模具的商品化程度低，而国外70以上都是专业模具厂，且走的是“小而精”的道路，因此生产效率和经济效益俱佳。 产品水平：衡量模具的产品水平，主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度，加工模具的复杂程度，以及模具的制造周期和使用寿命。而这几项指标与国外相比的差距都十分明显。 针对不足和模具市场巨大的潜力，国家制定了模具行业的“十五”发展规划。一方面要继续推广新技术的应用，提高大型、精密、复杂模具的制造水平；另一方面要针对不同模具市场的需求，有针对性的发展。希望在模具企业的整体实力有进一步提升，重点、骨干企业可以达到50%。2003年是“十五”关键的一年，如果做不到60%任务的完成，那么计划就会失败，而模
9、具失败了，对整个工业都会有影响。 近年来，外企进入中国加剧了竞争，也出现一些价格方面的恶性竞争。为了避免因为暂时的利益而损失长远和整体的发展，未来一年中，行业协会也将加强模具企业间的组织和协调，制定合理的价格水平。同时，研究国际模具价格水平，以对行业进行指导和信息沟通。加入世贸组织后，受影响最大的是汽车制造业，而汽车制造业是模具的一大用户。到2006年，进口轿车的关税要由目前的80%降到25%，进口零部件关税要降到10%。我国的汽车工业规模小，厂点多，人力、资金、技术分散，100多个整车厂家只生产200多万辆汽车，仅为美国、日本等国家汽车产量的一个零头。“入世”后，我国汽车工业面临的巨大压力和
10、挑战，是显而易见的。目前我国在农用车、微型车、载货卡车、摩托车等方面有比较优势。这几种车辆所需要的模具，大部分是国内模具企业提供的。所以“入世”后对这类模具的影响不会太大。轿车覆盖件模具，目前大部分都是进口的，一汽、东风、天汽等汽车模具制造厂家，现在只能生产部分轿车覆盖件模具。所以轿车模具面临的形势十分严峻。我们必须狠抓产品结构和技术结构调整，加大技术改造的力度，通过今后五六年的努力，使轿车覆盖件模具的设计制造技术和生产能力再上一个台阶，替代一部分轿车模具的进口，增强国产轿车的市场竞争力。1.3 本课题研究的主要内容1.模具技术2.高速切削技术3.CAD/CAM技术4.模具材料5.数控加工技术
11、把这几项技术综合在本设计上的应用2. 数控加工技术2.1 数控技术的发展前景1） 高速、高精加工技术及装备的新趋势 效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（CIRP）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。 在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10m提高到5m，精密级加工中心则从35m，提高到11.5m，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01m)。 在可靠性方面，国外数控装置的MTBF值已达6 000h以上，伺服系统的M
12、TBF值达到30000h以上，表现出非常高的可靠性。2） 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势 21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。 网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生
13、产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如在EMO2001展中，日本山崎马扎克（Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”（智能生产控制中心，简称CPC)；日本大隈（Okuma）机床公司展出“IT plaza”（信息技术广场，简称IT广场)；德国西门子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment（开放制造环境，简称OME）等，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。2.2数控加工的适
14、应性数控机床是一种高自动化的机床，有一般机床所具备的许多优点，所以数控机床加工技术的应用范围在不断的扩大，但数控机床是高精度机电一体化产品，技术含量高，成本高，因此对使用与维修都有较高的要求。根据数控加工的优缺点及国内外大量应用实践，其最适应数控加工零件：形状复杂，加工精度要求高，通用机床很难加工或虽能加工但很难保证加工质量的零件。用数学模型描述的复杂的曲线或曲面零件。具有难测量，难控制进给，难控制尺寸的不开敞内腔的壳体或盒形零件。必须在一次装夹中完成铣、镗、锪、铰或攻螺纹等多工序的零件。2.3 数控加工的特点控制机床实现自动运转。数控加工经历了半个世纪的发展已成为应用于当代各个制造领域的先进
15、制造技术。数控加工的最大特征有两点：一是可以极大地提高精度，包括加工质量精度及加工时间误差精度；二是加工质量的重复性，可以稳定加工质量，保持加工零件质量的一致。也就是说加工零件的质量及加工时间是由数控程序决定而不是由机床操作人员决定的。数控加工具有如下优点：1.提高生产效率； 2.不需熟练的机床操作人员； 3.提高加工精度并且保持加工质量； 4. 可以减少工装卡具； 5.可以减少各工序间的周转，原来需要用多道工序完成的工件，用数控加工可以一次装卡完成，缩短加工周期，提高生产效率。 6.容易进行加工过程管理； 7.可以减少检查工作量； 8.可以降低废、次品率； 9.便于制订变更，加工设定柔性； 10.容易实现操作过程的自动化，一个人可以操作多台机床；操作容易，极大减轻体力劳动强度 随着制造设备的数控化率不断提高，数控加工技术在我国得到日益广泛的使用，在模具行业，掌握数控技术与否及加工过程中的数控化率的高低已成为企业是否具有竞争力的象征。数控加工技术应用的关键在于计算机辅助制订和制造（CAD/CAM）系统的质量。如何进行
