數(shù)控加工在模具制造中的應用與地位1

1、畢 業(yè) 論 文數(shù)控加工在模具制造中的應用與地位 學 號 姓 名 班 級 專 業(yè) 系 部 指導老師 完成時間: 2012年12月01號到2013年05月02日題目:數(shù)控加工在模具制作中的應用與地位摘要：針對目前市場需求，模具的需求量越來越來大，質(zhì)量要求也越來越高，而模具的制 造難度比較大，與一般的機械加工相比有很多特殊性：模具的制造要求比較高，不僅要 求加工質(zhì)量好，表面要求也很高形狀復雜，材料硬度要求很高，很多時候是單件生產(chǎn)。 對這一現(xiàn)狀，將數(shù)控技術與模具制造相結合，將推動模具的精度和效率。數(shù)控加工的 特點是：加工效率高、加工精度高、并且可以實現(xiàn)生產(chǎn)的網(wǎng)絡化和智能化。而這將大大 的彌補了模具本身

2、的缺點。數(shù)控加工在模具制造中起著重要的作用和不可替代的位置， 數(shù)控加工將大大提高產(chǎn)品的競爭力。 關鍵詞：模具制造、數(shù)控技術、效率高、高速加工、智能化Summary： For market demand, the demand for molds become more and more increasingly high quality requirements, and mold manufacturing more difficult, compared with the general machining a lot of particularity: the manufacturing

3、 requirements of the mold is relatively high,requires not only the processing of good quality, surface high requirements of complex shape, hardness demanding, often single-piece production. For this situation, numerical control technology and mold manufacturing the combination will promote the accur

4、acy and efficiency of the mold. CNC machining is characterized by: high processing efficiency, high precision machining, and production of networking and intelligent. This will greatly compensate for the shortcomings of the mold itself. Plays an important role in mold manufacturing and irreplaceable

5、 position of CNC machining, CNC machining will greatly enhance the competitiveness of their products. Keywords: Mold manufacturing, numerical control technology, high efficiency, high-speed processing, intelligent目錄引言4第 1 章模具 51.1 什么是模具 51.2 模具的發(fā)展和應用 61.3 我國模具發(fā)展的特點 8 第 2 章數(shù)控模具 102.1 數(shù)控加工的特點與應用 102.2

6、 模具與數(shù)控加工的關系 11第 3 章數(shù)控在模具中的發(fā)展與前景 133.1 數(shù)控技術在模具中的作用 133.2 新型數(shù)控技術在模具中的發(fā)展與應用 13 3.3 常用數(shù)控造模的軟件介紹 14第 4 章展望未來的數(shù)控造模 16 4.1 數(shù)字化造模 16結束語 18參考文獻 19 引言我國模具行業(yè)這幾年來的發(fā)展，我們國內(nèi)的模具制造業(yè)總體發(fā)展水平良好，企業(yè)加 工水平得到很大提高，出口創(chuàng)匯能力大大增強，既在國內(nèi)市場抵抗住境外廠商的擠壓， 又在國際市場表現(xiàn)出較強的競爭力。但同時，國內(nèi)模具企業(yè)在發(fā)展過程中也曝露出一些 問題，一是規(guī)模偏小，二是技術偏低，三是涉及領域狹窄，四是對相關行業(yè)影響帶動能 力不大。綜合

7、以上因素，國內(nèi)模具制造業(yè)總體效益還沒有發(fā)揮出最好水平。為了扭轉以 上情況，國內(nèi)模具制造要想在國際市場發(fā)揮更大影響，必須加強全行業(yè)技術和資源的整 合。模具工業(yè)又是高新技術產(chǎn)業(yè)化的重要領域。模具制造技術水平的提高，模具工業(yè)的 技術升級，離不開同高新技術的嫁接。CAD/CAE/CAM 技術在模具工業(yè)中的應用，快速 原型制造技術的應用，使模具的設計制造技術發(fā)生了重大變革，就是一個最好的例證。 模具的開發(fā)和制造水平的提高，有賴采用數(shù)控精密高效加工設備；逆向工程、并行工 程、敏捷制造、虛擬技術等先進制造技術在模具工業(yè)中的應用，也要與電子信息等高新 技術嫁接，實現(xiàn)高新技術產(chǎn)業(yè)化。 數(shù)控技術是機械加工自動化的

8、基礎，是數(shù)控機床的核心技術，其水平高低關系到國 家戰(zhàn)略和體現(xiàn)國家綜合實力的水平。它隨著信息技術、微電子技術、自動化技術和 檢測技術的發(fā)展而發(fā)展。 同時數(shù)控加工在模具方面的重要性也是日見明顯，將數(shù)控加 工和模具有效地結合起來形成產(chǎn)業(yè)信息化、智能化，這將大大推動模具的發(fā)展，滿足客 戶需求，提高中國模具總體水平，由此可見，模具中應用數(shù)控加工是未來模具發(fā)展的一 種趨勢。特別是現(xiàn)在的新型數(shù)控加工技術，數(shù)控機床已達到 5 軸甚至更多軸聯(lián)動，在轉 速上也有了很大的成就，其次是數(shù)控車床就比較相對國外就比較落后。 在三維造模方面，其軟件更是百花齊放，運用三維建模軟件，可以更好突出模具或 是零件的特點和形狀，根據(jù)

9、模具和零件本身的特點，三維軟件可以自動生成數(shù)控機床可 識別代碼，完全省掉人工編程，生成的數(shù)控代碼，也可以運用數(shù)控加工仿真軟件實現(xiàn) 所需的模具，在不需要毛坯件的情況下就可以完全了解所需模具的形狀、尺寸要求和表 面粗糙度。第 1 章 模具1.1什么是模具 模具是工業(yè)生產(chǎn)上用以注塑、吹塑、擠出、壓鑄或鍛壓成型、冶煉、沖壓、拉伸等 方法得到所需產(chǎn)品的各種模子和工具。 簡而言之，模具是用來成型物品的工具，這種 工具由各種零件構成，不同的模具由不同的零件構成。它主要通過所成型材料物理狀態(tài) 的改變來實現(xiàn)物品外形的加工。 模具，是工業(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備，在電子、汽車、電機、電器、儀表、家電和通 訊等產(chǎn)品中，6

10、0%-80%的零部件都依靠模具成形，模具質(zhì)量的高低決定著產(chǎn)品質(zhì)量的高 低，因此，模具被稱之為“百業(yè)之母”。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終 產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。模具生產(chǎn)的工藝水平及科技含量 的高低，已成為衡量一個國家科技與產(chǎn)品制造水平的重要標志，它在很大程度上決定著 產(chǎn)品的質(zhì)量、效益、新產(chǎn)品的開發(fā)能力，決定著一個國家制造業(yè)的國際競爭力。模具的分類（1） 一般類別 1）兩板模具 2)三板?；蚣毸谀＃?） 注射成型是先把塑料加入到注射機的加熱料筒內(nèi)，塑料受熱熔融，在注射機螺桿或柱塞的推 動下，經(jīng)噴嘴和模具澆注系統(tǒng)進入模具型腔，由物理及化學作用而硬化定型成為注塑

11、 制品。注射成型由具有注射、保壓（冷卻）和塑件脫模過程所構成循環(huán)周期，因而注 射成型具有周期性的特點。熱塑性塑料注射成型的成型周期短、生產(chǎn)效率高，熔料對模 具的磨損小，能大批量地成型形狀復雜、表面圖案與標記清晰、尺寸精度高的塑件；但 是對壁厚變化大的塑件，難以避免成型缺陷。塑件各向異性也是質(zhì)量問題之 一，應 采用一切可能措施，盡量減小。 1)壓縮成型 俗稱壓制成型，是最早成型塑件的方法之一。壓縮成型是將塑料直接加入到具有一 定溫度的敞開的模具型腔內(nèi)， 然后閉合模具， 在熱與壓力作用下塑料熔融變成流動狀態(tài)。 由物理及化學作用，而使塑料硬化成為具有一定形狀和尺寸的常溫保持不變的塑件。 壓縮成型主要

12、是用成型熱固性塑料，如酚醛模塑粉、脲醛與三聚氰胺甲醛模塑粉、玻 璃纖維增強酚醛塑料、環(huán)氧樹脂、DAP 樹脂、有機硅樹脂、聚酰亞胺等的模塑料，還可以成型加工不飽和聚酯料團（DMC） 、片狀模塑料（SMC） 、預制整體模塑料（BMC）等。 一般情況下，常常按壓縮膜上、下模的配合結構，將壓縮模分為溢料式、不溢料式、半 溢料式三類。 2)擠塑成型 是使處粘流狀態(tài)的塑料， 在高溫和一定的壓力下， 通過具有特定斷面形狀的口模， 然后在較低的溫度下，定型成為所需截面形狀的連續(xù)型材的一種成型方法。擠塑成型的 生產(chǎn)過程，是準備成型物料、擠出造型、冷卻定型、牽引與切斷、擠出品后處理。在擠 塑成型過程中，注意調(diào)整好

13、擠出機料筒各加熱段和機頭口模的溫度、螺桿轉數(shù)、牽引速 度等工藝參數(shù)以便得到合格的擠塑型材。特別要注意調(diào)整好聚合物熔體由 機頭口模中 擠出的速率。因為當熔融料擠出的速率較低時，擠出物具有光滑的表面、均勻的斷面形 狀；但是當熔融物料擠出速率達到某一限度時，擠出物表面就會變 得粗糙、失去光澤， 出現(xiàn)鯊魚皮、桔皮紋、形狀扭曲等現(xiàn)象。當擠出速率進一步增大時，擠出物表面出現(xiàn)畸 變，甚至支離和斷裂成熔體碎片或圓柱。因此擠出速率的控制至關重要。 3)壓注成型 亦稱鑄壓成型。是將塑料原料加入預熱的加料室內(nèi)，然后把壓柱放入加料室中鎖緊 模具，通過壓柱向塑料施加壓力，塑料在高溫、高壓下熔化為流動狀態(tài)，并通過澆注系

14、統(tǒng)進入型腔逐漸固化成塑件。此種成型方法，也稱傳遞模塑成型。壓注成型適用各低 固性塑料，原則上能進行壓縮成型的塑料，也可用壓注法成型。但要求成型物料在低 固化溫度時，熔融狀態(tài)具有良好的流動性，在高固化溫度時，有較大的固化速率。 4)中空成型 是把由擠出或注射制得的、 尚處塑化狀態(tài)的管狀或片狀坯材趨勢固定成型模具 中，立刻通入壓縮空氣，迫使坯材膨脹并貼模具型腔壁面上，待冷卻定型后脫模，即 得所需中空制品的一種加工方法。適合中空成型的塑料為高壓聚乙烯、低壓聚乙烯、硬 聚氯乙烯、軟聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯等。根據(jù)型坯成型方法的不同， 中空成型主要分為擠出吹塑中空成型和注射吹塑中空成型兩種。

15、 擠出吹塑中空成型的優(yōu) 點是擠出機與擠出吹塑模的結構簡單，缺點是型坯的壁厚不一致，容易造成塑料制品的 壁厚不勻。右圖是擠出吹塑中空成型原理示意圖。注射吹 塑中空成型的優(yōu)點是型坯的 壁厚均勻、無飛邊，由注射型坯有底面，因此中空制品的底部不會產(chǎn)生拼和縫，不僅 美觀而且強度高。缺點是所用的成型設備和模具價格貴，故這種成型方法多用小型中 空制品的大批量生產(chǎn)上，在使用上沒有擠出吹塑中空成型方法廣泛。1.2模具的發(fā)展和應用(1)、 隨著世界經(jīng)濟飛速發(fā)展， 模具的重要性日顯突出， 模具的主要應用范圍是汽車行業(yè)、 摩托車行業(yè)、電機、電器行業(yè)其他行業(yè)。 (2)、模具行業(yè)發(fā)展趨勢分析 1)、模具市場全球化，模具生

16、產(chǎn)周期進一步縮短 模具市場全球化是當今模具工業(yè)最主要的特征之一， 模具的購買者和生產(chǎn)商遍布全 世界， 模具工業(yè)的全球化發(fā)展使生產(chǎn)工藝簡單、 精度低的模具加工企業(yè)向技術相對落后、 生產(chǎn)率較低的國家遷移，發(fā)達國家的模具生產(chǎn)企業(yè)則定位在生產(chǎn)高水準的模具上，模具 生產(chǎn)企業(yè)必須面對全球化的市場競爭， 同時模具生產(chǎn)廠家不得不千方百計地加快生產(chǎn)進 度，努力簡化和廢除不必要的生產(chǎn)工序，模具的生產(chǎn)周期將進一步縮短。 2)、模具 CAD/CAM 向集成化、智能化和網(wǎng)絡化發(fā)展 軟件的功能模塊越來越齊全，同時各功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)信息的綜合 管理與共享，支持模具設計、制造、裝配、檢驗、測試及生產(chǎn)管理的全過程

17、。有的系列 化軟件包括了曲面/實體幾何造型、復雜形體工程制圖、工業(yè)設計高級渲染、模具設計專 家系統(tǒng)、復雜形體 CAM、藝術造型及雕刻自動編程系統(tǒng)、逆向工程系統(tǒng)及復雜形體在 線測量系統(tǒng)等；模具設計、分析、制造的三維化、無紙化使新一代模具軟件以立體的、 直觀的感覺來設計模具， 所采用的三維數(shù)字化模型能方便地用產(chǎn)品結構的 CAE 分析、 模具可制造性評價和數(shù)控加工、成形過程模擬及信息的管理與共享；羅百輝表示，隨著 競爭、合作、生產(chǎn)和管理等方面的全球化、國際化，以及計算機軟硬件技術的迅速發(fā)展， 網(wǎng)絡使得在模具行業(yè)應用虛擬設計、敏捷制造技術成為新的發(fā)展趨勢。 3)、模具產(chǎn)品將向大型、精密、標準化方向發(fā)展

18、 一方面模具成型零件日漸大型化和為提高生產(chǎn)效率開發(fā)的“一模多腔”造成了模具 日趨大型化，另一方面電子信息產(chǎn)業(yè)、醫(yī)學的迅猛發(fā)展帶來了零件微型化及精密化，有 些模具的加工精度公差就要求在?以下。另外多功能復合模具將得到進一步發(fā)展， 新型多功能復合模具除了沖壓成型零件外， 還擔負疊壓、 攻絲、 鉚接和鎖緊等組裝任務， 生產(chǎn)效率進一步提高。 國外發(fā)達國家模具標準件使用覆蓋率一般為 80左右， 隨著我國模具工業(yè)的發(fā)展， 模具標準化工作必將加強，模具標準化程度將進一步提高，模具標準件的應用和生產(chǎn)在 “十二五”期間必將得到較大的發(fā)展。4)、優(yōu)質(zhì)模具材料及先進表面處理技術將進一步受到重視 因選材和用材不當，致

19、使模具過早失效，大約占失效模具的 45以上，因此選用優(yōu) 質(zhì)鋼材和應用相應的表面處， 理技術來提高模具的壽命顯得十分重要， 提高鋼的純凈度、 等向性、致密度和均勻性及研制更高性能或具特殊，性能的模具鋼，開發(fā)模具鋼品種規(guī) 格，擴大其他優(yōu)質(zhì)模具材料如硬質(zhì)合金、陶瓷材料、復合材料等的應用范圍，是主要研 究熱點；用鋁合金作模具材料以縮短制模周期、降低模具成本，將在快速經(jīng)濟模具中得 到較快發(fā)展。 模具表面處理的主要趨勢是：由滲入單一元素向多元素共滲、復合滲發(fā)展，由一般 擴散向 CVD、PVD、PCVD、離子滲入、離子注入等方向發(fā)展，可采用的鍍膜有：TiC、 TiN、TiCN、TiAlN、CrN、Cr7C3

20、、W2C 等，同時熱處理，手段由大氣熱處理向真空熱 處理發(fā)展。目前激光強化、輝光離子氮化及電鍍（鍍）防腐強化等技術也日益受到重視。1.3我國模具發(fā)展的特點改革開放以來，我國模具工業(yè)發(fā)展迅猛。1996 至 2011 年間，我國模具工業(yè)的產(chǎn)值 年平均增長 15%左右。 目前， 全國共有模具生產(chǎn)廠點 1.7 萬個， 從業(yè)人員 60 多萬人。 2010 年全國模具工業(yè)總產(chǎn)值達 300 億元人民幣，我國模具年產(chǎn)值已位居世界第三。 我國大部分模具是企業(yè)自產(chǎn)自用，真正作為商品流通的模具僅占 1/3。所產(chǎn)模具基 本上以中低檔為主，一些大型、精密、復雜和長壽命的高檔模具，在技術上無法與發(fā)達 國家相比，生產(chǎn)能力也

21、遠遠不能滿足國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。近五年來，我國平均每年進 口模具 8.14 億美元， 2001 年進口模具 11.12 億美元(出口模具僅 1.88 億美元)， 這還不 包括隨進口設備和生產(chǎn)線作為附件帶來的模具。根據(jù)海關統(tǒng)計，近幾年進出口相抵，我 國已成為世界上最大的模具進口國。 國內(nèi)外模具的質(zhì)量水平不可同日而語，開發(fā)能力和經(jīng)濟效益仍有差距。發(fā)達國家一 個模具職工平均創(chuàng)造產(chǎn)值 15 萬-20 萬美元，我國只有 4 萬-5 萬元人民幣。國外企業(yè)大 都有一定利潤，而我國模具企業(yè)大多是微利甚至虧損。據(jù)統(tǒng)計，2001 年我國大陸制造工 業(yè)對模具的市場需求量約為 400 億元， 今后幾年仍將以每年 10

22、%以上的速度增長。 大型、 精密、復雜、長壽命模具需求的增長還將遠遠超過每年 10%的增幅。 另外，從國際市場來看，目前世界模具市場仍然是供不應求。近幾年，世界模具市 場總量一直保持在 600 億-650 億美元之間。美、日、法、瑞等國每年出口模具約占其本 國模具總產(chǎn)值的 1/3，我國模具的出口量還不到總產(chǎn)值的 5%，我國模具出口可以發(fā)展的 空間非常廣闊。根據(jù)國內(nèi)和國際模具市場的發(fā)展狀況，有關專家預測，未來我國的模具 經(jīng)過行業(yè)結構調(diào)整后，將呈現(xiàn)十大發(fā)展趨勢：一是模具日趨大型化；二是模具的精度將 越來越高；三是多功能復合模具將進一步發(fā)展；四是熱流道模具在塑料模具中的比重將 逐漸提高；五是氣輔模具

23、及適應高壓注射成型等工藝的模具將有較大發(fā)展；六是模具標 準化和模具標準件的應用將日漸廣泛；七是快速經(jīng)濟模具的前景十分廣闊；八是壓鑄模 的比例將不斷提高，同時對壓鑄模的壽命和復雜程度也將提出越來越高的要求；九是塑 料模具的比例將不斷增大； 十是模具技術含量將不斷提高， 中高檔模具比例將不斷大， 這也是產(chǎn)品結構調(diào)整所導致的模具市場未來走勢的變化。第 2 章 數(shù)控模具2.1 數(shù)控加工的特點與應用 數(shù)字技術是制造業(yè)信息化工程的關鍵技術之一， 數(shù)控加工是現(xiàn)代制造重要的組成部 分。自 1952 年在美國出現(xiàn)了世界上第一臺數(shù)控銑床，按控制器的技術發(fā)展至今已經(jīng)歷 了 5 代，同時，數(shù)控編程技術也從手工編程發(fā)展

24、到自動編程。早期的數(shù)控程序由手工編 寫，只能針對點位加工或幾何形狀不太復雜的零件。自動編程是用計算機來協(xié)助完成數(shù) 控加工編程編制，又從 APT（Automatically Programmed Tool）語言編程發(fā)展到如今的 圖像編程。20 世紀 70 年代，由貝塞爾（Bezier）曲線算法、B 樣條曲線算法的提出， 達索（DASSAULT）飛機制造公司推出了含有三維曲面功能的造型系統(tǒng) CATIA 軟件，推動 了 CAD 和 CAM 向一體化的方向發(fā)展。近年來，在 CAD/CAE/CAM 一體化概念的基礎上，又 逐步形成了計算機集成制造（CIMS）的概念，向著集成化、智能化、可視化、虛擬化的

25、方向躍進。 在加工制造方面，近年有資料顯示，在歐美日等發(fā)達國家中，現(xiàn)代制造業(yè)的數(shù)控化 率達 35-70，而我國只有不到 1 。加入 WTO 以后，國內(nèi)制造業(yè)開始了前所未有的發(fā) 展， 并快速成為全球重要的制造基地， 2000 年以來每年新增各類數(shù)控設備在 5 萬臺套以 上，并以 35的速度持續(xù)增長。隨著急速跟進的跨躍式的技術升級，業(yè)內(nèi)對掌握數(shù)控編 程、加工等現(xiàn)代制造技術的新型人才也形成了巨大的需求。 數(shù)控加工是指在數(shù)控機床上進行自動加工零件的一種工藝方法。 數(shù)控機床加工零件 時，將編制好的零件加工數(shù)控程序，輸入到數(shù)控裝置中，再由數(shù)控裝置控制機床主運動 的變速、啟停、進給運動的方向、速度和位移大小

26、，以及其他諸如刀具選擇交換、工件 夾緊松開和冷卻潤滑的啟、停等動作，使刀具與工件及其他輔助裝置嚴格地按照數(shù)控程 序規(guī)定的順序、路程和參數(shù)進行工作，從而加工出形狀、尺寸與精度符合要求的零件。 數(shù)控加工是一種現(xiàn)代化的加工手段。 同時數(shù)控加工技術也成為一個國家制造業(yè)發(fā)展 的標志。利用數(shù)控加工技術可以完成很多以前不能完成的曲面零件的加工,而且加工的 準確性和精度都可以得到很好的保證?？傮w上說,和傳統(tǒng)的機械加工手段相比數(shù)控加工 技術具有以下優(yōu)點: 1、加工效率高利用數(shù)字化的控制手段可以加工復雜的曲面。而加工過程是由計算機控制,所以零件的 互換性強,加工的速度快。 2、加工精度高 同傳統(tǒng)的加工設備相比,數(shù)

27、控系統(tǒng)優(yōu)化了傳動裝置,提高分辨率,減少了人為誤差,因此 加工的效率可以得到很大的提高。 3、勞動強度低 由采用了自動控制方式,也就是說加工的全部過程是由數(shù)控系統(tǒng)完成,不象傳統(tǒng)加工 手段那樣煩瑣,操作者在數(shù)控機床工作時,只需要監(jiān)視設備的運行狀態(tài)。 所以勞動強度很 低。 4、適應能力強 數(shù)控加工系統(tǒng)就象計算機一樣,可以通過調(diào)整部分參數(shù)達到修改或改變其運作方式,因 此加工的范圍可以得到很大的擴展。 5、工作環(huán)境好 數(shù)控加工機床是機械控制、強電控制、弱電控制為一體高科技產(chǎn)物,對機床的運行溫度、 濕度及環(huán)境都有較高的要求。 6、就業(yè)容易、待遇高 由我國處數(shù)控加工技術的大力發(fā)展階段,大量的數(shù)控機床和先進的

28、加工手段的快速 引進,卻沒有大量熟練數(shù)控技術操作的人員參與,因此造成該行業(yè)嚴重缺乏人才。2.2 模具與數(shù)控加工的關系 數(shù)控技術是用加工模具的一種方式。 在制造模具的眾多工序中，進行模具的加工是最主要環(huán)節(jié)，模具的精度決定了加工 出來的產(chǎn)品的精度，而在傳統(tǒng)的機械加工中，其技術性能遠遠落后數(shù)控加工，在數(shù)控 加工中，不僅可以提高加工產(chǎn)品的效率，也可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量，在未來的數(shù)控加工系 統(tǒng)中，其發(fā)展趨勢為智能化和數(shù)字化，由原來的一人一臺機床轉向到一人多臺機床，大 大降低了人工成本。 數(shù)控機床作為一種高效率的設備,欲充分發(fā)揮其高性能、 高精度和高自動化的特點, 除了必須掌握機床的性能、特點及操作方法外,還

29、應在編程前進行詳細的工藝分析和確 定合理的加工工藝,以得到最優(yōu)的加工方案。 Mastercam 軟件是世界上應用最普遍最富競爭力的 CAD/CAE/CAM 軟件之一， 在制造 業(yè)的各個領域，在模具制造等有著日益廣泛的應用，已成為這些行業(yè)中不可缺少的加工 技術。Mastercam 軟件中的制造模塊在模具制造中發(fā)揮著它獨有的優(yōu)勢，其中的數(shù)控編 程又是一項實用性很強的技術。 隨著計算機技術的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達國家投 入巨資，對現(xiàn)代制造技術進行研究開發(fā)，提出了全新的制造模式。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中， 數(shù)控技術是關鍵技術，它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技

30、 術一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業(yè)實現(xiàn)柔性自動化、集成 化、智能化起著舉足輕重的作用。目前，數(shù)控技術正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉 式開環(huán)控制模式向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎上，數(shù)控 系統(tǒng)實現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、 神經(jīng)網(wǎng)絡等多學科技術，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動 修正、調(diào)節(jié)與補償各項參數(shù)，實現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡化基礎上， CAD/CAM 與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機床聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。第 3 章 數(shù)控在模具中的發(fā)展與前景3.1 數(shù)控技術在模

31、具中的作用 數(shù)控加工的方式很多，包括數(shù)控銑加工、數(shù)控電火花加工、數(shù)控電火花線切割、數(shù) 控車削加工、數(shù)控磨削加工以及其他一些數(shù)控加工方式，這些加工方式，為模具提供了 豐富的生產(chǎn)手段。根據(jù)其特點，可以將模具分為許多類，每一類模具，都有其最合適的 加工方式。因此，在實際生產(chǎn)中，必須合理分類，找到最適合的加工方式，以降低成本， 提高生產(chǎn)率。 對旋轉類模具，一般采用數(shù)控車削加工，如車外圓、車孔、車平面、車錐面等。 酒瓶、酒杯、保齡球、方向盤等模具，都可以采用數(shù)控車削加工。對復雜的外形輪廓 或帶曲面模具，電火花成型加工用電極，一般采用數(shù)控銑加工，如注塑模、壓鑄模等， 都可以采用數(shù)銑加工。對微細復雜形狀、特

32、殊材料模具、塑料鑲拼型腔及嵌件、帶異 形槽的模具，都可以采用數(shù)控電火花線切割加工。模具的型腔、型孔，可以采用數(shù)控電 火花成型加工，包括各種塑料模，橡膠模、鍛模、壓鑄模、壓延拉深模等。對精度要求 較高的解析幾何曲面，可以采用數(shù)控磨削加工。 在制造模具模板是的工藝分析，根具其特點，確定模板的加工方式和加工工序，必 要時可以采用特殊的加工方式，采用數(shù)控車床或加工中心，可以達到一人操作幾臺或多 臺機床， 只要完成對刀工作后就可以自動加工， 利用數(shù)控加工可以達到非規(guī)則曲面加工， 有的數(shù)控機床可以達到多軸聯(lián)動，與傳統(tǒng)的機械加工相比較，數(shù)控加工有著不可卓越的 優(yōu)點，當然，凡事有利必有弊，數(shù)控加工需要專業(yè)的數(shù)

33、控編程人員，需要專業(yè)的三維建 模軟件，培養(yǎng)專業(yè)的技術人才可以有效地發(fā)展數(shù)控技術，提高公司的生產(chǎn)質(zhì)量和產(chǎn)量。 模具在成型之后， 其尺寸未能達到技術要求， 根據(jù)其三維模型軟件生成的數(shù)控代碼， 將成形模具固定到數(shù)控機床上進行精確的數(shù)控加工已達到要求尺寸和表面粗糙度， 零件 運用數(shù)控機床加工可以快速的實現(xiàn)準確的定位和精準的切削，同時還可以實現(xiàn)提高效率。3.2 新型數(shù)控技術在模具中的發(fā)展與應用 高速切削加工主軸轉速高、切削進給速度高、切削量小，但單位時間內(nèi)的材料切除 量卻增加 36 倍。 它以高效率、高精度和高表面質(zhì)量為基本特征，在汽車工業(yè)、航空航天、模具制造 和儀器儀表等行業(yè)中獲得了愈來愈廣泛的應用，

34、已取得了重大的技術經(jīng)濟效益，是當代 先進制造技術的重要組成部分。高速切削中主軸轉速和進給速度的提高，可提高材料去除率。對復雜型面加工也可 直接達到零件表面質(zhì)量要求，高速切削工藝往往可省卻電火花加工、手工磨修模具等工 序，縮短工藝路線，進而大大提高加工生產(chǎn)率。 高速機床必須具備高剛性和高精度等性能，同時由切削力低，工件熱變形減少， 刀具變形小，高速切削的加工精度很高。切削深度較小，而進給速度較快，加工表面粗 糙度很小，切削鋁合金時可達 Ra0.40.6，切削鋼模具時可達 Ra0.20.4。 因為高速切削加工是淺切削，同時進給速度很快，刀刃和工件的接觸長度和接觸時 間非常短，減少了刀刃和工件的熱傳

35、導，避免了傳統(tǒng)加工時在刀具和工件接觸處產(chǎn)生大 量熱的缺點，保證刀具在溫度不高的條件下工作，延長了刀具的使用壽命。 高速切削時的切削力小，有較高的穩(wěn)定性，可高質(zhì)量地加工出薄壁零件。 采用高速切削加工后，由狹小區(qū)域加工的實現(xiàn)和高質(zhì)量的表面結果，讓電極的使 用率大大降低。 可部分替代某些工藝，如電火花加工、磨削加工等簡化了加工工藝和投資成本。3.3 常用數(shù)控造模的軟件介紹 數(shù)模即圖像編程中加工零件的計算機三維造型，是數(shù)控加工程序的母體，重卡工具 廠近幾年大部分模具、 全部電極的數(shù)控加工都需要自己創(chuàng)建數(shù)模。 目前國內(nèi)用工業(yè) CAD 三維設計的軟件大多數(shù)來自歐、美等國，較熱門的有 PTC 公司的 Pro

36、/Engineer；EDS 公 司的 Unigraphics、 I-Deas、 SolidEdge； IBM/DASSAULT 公司的 Catia； 還有 SolidWorks、 Cimatron 以及 Autodesk 公司的 MDT、Inventor 等等，其中多為交互式 CAD/CAE/CAM 系 統(tǒng)。常用的數(shù)控加工軟件一般分為兩類，一為大型 CAD 軟件的一體化 CAM 模塊，如 UG、 CATIA 等，其編程功能強大，但要用好也有一定的難度；還有一類是 CAD 功能相對較弱 而 CAM 模塊比較出名的中型軟件，主要特點是功能實用又相對較容易掌握，可謂高手新 手都能用的，如以色列的 C

37、imatron；CNC 公司的 MasterCAM； DelCAM 公司的 PowerMill 等。作者使用過 PRO/E、Catia、UG、Cimatron 等軟件，感覺綜合應用還是 UG 較為理想， 它的混合建模給予了用戶很大的個性化空間，加工編程模塊功能強大，提供的后處理編 譯器可為不同的機床系統(tǒng)作出適合的后處理文件。 下文所談及的編程實例， 均為使用 UG 軟件。 Pro/e 全 名 為 Pro/Engineer 操 作 軟 件 是 美 國 參 數(shù) 技 術 公 司 （ PTC) 旗 下 的 CAD/CAM/CAE 一體化的三維軟件。Pro/Engineer 軟件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技

38、術的 最早應用者，在目前的三維造型軟件領域中占有著重要，Pro/Engineer 作為當今世 界 機 械 CAD/CAE/CAM 領 域 的 新 標 準 而 得 到 業(yè) 界 的 認 可 和 推 廣 。 是 現(xiàn) 今 主 流 的 CAD/CAM/CAE 軟件之一，特別是在國內(nèi)產(chǎn)品設計領域占據(jù)重要位置。 UG （Unigraphics NX） Siemens PLM Software 公司出品的一個產(chǎn)品工程解決方案， 是 它為用戶的產(chǎn)品設計及加工過程提供了數(shù)字化造型和驗證手段。Unigraphics NX 針對用 戶的虛擬產(chǎn)品設計和工藝設計的需求，提供了經(jīng)過實踐驗證的解決方案。在 DOTA 中也 被

39、稱為幽鬼。 SolidWorks 為達索系統(tǒng)（Dassault Systemes S.A）下的子公司，專門負責研發(fā)與銷 售機械設計軟件的視窗產(chǎn)品。達索公司是負責系統(tǒng)性的軟件供應，并為制造廠商提供具 有 Internet 整合能力的支援服務。該集團提供涵蓋整個產(chǎn)品生命周期的系統(tǒng)，包括設計、 工程、制造和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等各個領域中的最佳軟件系統(tǒng)，著名的 CATIAV5 就出自該 公司之手，目前達索的 CAD 產(chǎn)品市場占有率居世界前列。 CATIA 是大型工廠用的，多用汽車火車飛機制造業(yè)。 SolidWorks 如果是機械零配件得設計，可以使用。第 4 章 展望未來的數(shù)控造模4.1 數(shù)字化造模 前不久

40、在上海新國際博覽中心舉辦的 “2011 中國國際模具、 模具裝備及相關工業(yè)展 覽會”期間，再次聽到模具行業(yè)某知名企業(yè)老總提起有關模具的數(shù)字化制造這一話題， 并談到模具的數(shù)字化制造對現(xiàn)代模具制造企業(yè)的發(fā)展而言是如何的不可或缺等等。 從廣義上講，所謂數(shù)字化制造是指“將數(shù)字化技術應用產(chǎn)品的工藝規(guī)則和實際的 制造過程中，通信信息建模、仿真分析和信息處理來改進制造工藝，提高制造效率和產(chǎn) 品質(zhì)量，降低制造成本以及所涉及的一系列活動的總稱。 ” 而在模具行業(yè)，數(shù)字化制造則主要是通過 CAD/CAE/CAM 等各類工程軟件集成模 具的設計、制造和相關的解決方案，并旨在為模具行業(yè)的整個工作流程提供完整、全面 的

41、解決方案。而且隨著國內(nèi)工業(yè)的快速發(fā)展，相關領域?qū)Ξa(chǎn)品質(zhì)量的要求普遍提高，促 使模具制造業(yè)有了進一步突飛猛進地發(fā)展，而與之密切相關的模具的數(shù)字化設計、數(shù)字 化制造、數(shù)字化管理、數(shù)字化生產(chǎn)流程等更發(fā)展成為現(xiàn)代模具制造必不可少的技術手段 和方法。 眾所屬知，模具是國民經(jīng)濟的基礎裝備，利用模具生產(chǎn)具有節(jié)能、節(jié)材、生 產(chǎn)效率高、 制造成本低匣產(chǎn)品的一致性好等顯著的特點， 因而艘廣泛應用汽車、 電子， 家用電器建筑，機械、五金、農(nóng)業(yè)及航空航天等幾乎各個領域批量零部件的生產(chǎn)。而且， 作為典型的單位生產(chǎn)的技術型產(chǎn)品和非定型產(chǎn)品，模具本身有具有小批量、多品種、周 期短等特點，而且沒套模具都要進行創(chuàng)造性設計和加工

42、，增加了企業(yè)生產(chǎn)管理的復雜性 和難度。在現(xiàn)代充滿個性，高速變化的市場環(huán)境中，對縮短模具開發(fā)周期、提高模具一 次成形的效率等問題提出了越來越高的要求，實踐表明實現(xiàn)，模具的數(shù)字化制造是滿足 這種要求的惟一有效的途徑。 CAD/CAM 技術在國內(nèi)起步上世紀八十年代。早在其發(fā)展初期，就已經(jīng)被一些模 具制造企業(yè)競相吸收應用，而且與之相關的 CAD/CAM/CAE 技術也從那時起成為研究 開發(fā)、教育培訓和推廣應用的熱點。 但是早期的 CAD/CAM 技術多是通用類系統(tǒng)，如今，隨著其在模具制造領域的廣泛 應用，一批專業(yè)用模具行業(yè)的 CAD/CAM 軟件應運而生，并且得到了快速發(fā)展。這些 模具行業(yè)專用的軟件更能滿足模具行業(yè)制造的要求，并且多數(shù)系統(tǒng)都在向著宜人化，集 成化和智能化的方向發(fā)展，進一步推動了模具制造水平的提高。例如 Cimatron 公司推