車輛工程畢業(yè)設(shè)計(jì)21汽車前機(jī)蓋修邊模的數(shù)控加工

1 目 錄 第一章 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生 .4 第二章 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn) .8 第三章 汽車前機(jī)蓋修邊模的加工 .11 第 一節(jié) 數(shù)控機(jī)床在汽車模具加工中的加工工藝 .15 第 二節(jié) 修邊模的加工 步驟 .21 第四章 結(jié)束語 .28 第五章 致謝 .28 第六章 參考文獻(xiàn) .29 2 前 言 在世界飛速發(fā)展的 21 世紀(jì) 1，制造業(yè)已在工業(yè)生產(chǎn)中具有決定性的地位與作用。它對一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)地位和政治地位具有至關(guān)重要的影響。制造業(yè)一方面為社會生產(chǎn)日用消費(fèi)品，創(chuàng)造價(jià)值，另一方面為國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門提供生產(chǎn)資料和裝備。 隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對制造業(yè)的要求不斷提高，以及科學(xué)技術(shù)特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)已經(jīng)發(fā)生了根本性的變革。一數(shù)控技術(shù)為主的現(xiàn)代制造業(yè)技術(shù)占據(jù)了重要地位，數(shù)控技術(shù)及微電子、計(jì)算機(jī)、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術(shù)于一體，是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)柔性化、自動、集成化、智能化的重要基礎(chǔ)。這個(gè)基礎(chǔ)是否牢固直接 影響到一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合國力，關(guān)系到一個(gè)國家的戰(zhàn)略地位。因此，世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家均采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)。在我國，數(shù)控技術(shù)與發(fā)展亦得到了高度重視，今年來取得了相當(dāng)大的進(jìn)步，特別是在通用微機(jī)數(shù)控領(lǐng)域，基于 PC 平臺的國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，已經(jīng)走在了世界前列。 數(shù)控技術(shù)在模具加工中更是起著尤為重要的作用。我有幸在天津汽模實(shí)習(xí)，使我接觸到了先進(jìn)的加工中心，也學(xué)到了一些模具知識，這次我做的課題就是汽車前機(jī)蓋修邊模具的加工。使我在生產(chǎn)過程中學(xué)到了很多東西，也提高了自己的動手與邏輯思維能力。其 中有不足之處還請各位老師提出寶貴意見！ 3 文章摘要 ： 數(shù)控技術(shù)是實(shí)現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用是提高制造業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率必不可少的重要手段。隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，制造業(yè)一成為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)！而數(shù)控技術(shù)的發(fā)展則是重中之重！ 關(guān)鍵詞 ： 數(shù)控技術(shù) 數(shù)控技術(shù) 修邊模 數(shù)控技術(shù) ：數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字化信息對某一對象進(jìn)行控制的技術(shù)。 數(shù)控加工 ：數(shù)控加工是指采 用數(shù)字信息對零件加工過程進(jìn)行定義，并控制機(jī)床進(jìn)行自動運(yùn)行的一種自動化加工方法。 修邊模 ： 修邊模是指帶有鋒利的刃口用來切除多余廢料的摸具。 4 課 題 汽車前機(jī)蓋修邊模的加工 第一章 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生 當(dāng)今世界，工業(yè)發(fā)達(dá)國家對機(jī)床工業(yè)高度重視，競相發(fā)展機(jī)電一體化、高精、高效、高自動化先進(jìn)機(jī)床，以加速工業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。長期以來，歐、美、亞在國際市場上相互展開激烈競爭，已形成一條無形戰(zhàn)線，特別是隨微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床在 20 世紀(jì) 80 年代以后加速 發(fā)展，各方用戶提出更多需求。 早已成為四大國際機(jī)床展上各國機(jī)床制造商競相展示先進(jìn)技術(shù)、爭奪用戶、擴(kuò)大市場的焦點(diǎn)。中國加入 WTO 后，正式參與世界市場激烈競爭，今后如何加強(qiáng)機(jī)床工業(yè)實(shí)力、加速數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實(shí)是緊迫而又艱巨的任務(wù)。 數(shù)控機(jī)床的技術(shù)特點(diǎn)及其發(fā)展條件 1948 年美國空軍部門為制造飛機(jī)雜零件，提供設(shè)備研經(jīng)費(fèi)，由 G&L 公司與 MIT合作研究四年，于 1952 年試制出世界第一臺數(shù)控銑床，立即生產(chǎn) 100 臺交付軍工使用。在成果上顯示了它是社會需求、科技水平、人員素質(zhì)三者的結(jié)晶；在技術(shù)上則 顯示出機(jī)電一體化機(jī)床在控制方面的巨大創(chuàng)新。 數(shù)控機(jī)床的技術(shù)特點(diǎn) 數(shù)控機(jī)床具有以下三大突出的特點(diǎn)： 利用二進(jìn)制數(shù)學(xué)方式輸入，加工過程可任意編程，主軸及進(jìn)給速度可按加工工藝需要變化，且能實(shí)現(xiàn)多座標(biāo)聯(lián)動，易加工雜曲面。對于加工對象具有 “易變、多變、善變 ”的特點(diǎn)，換批調(diào)整方便，可實(shí)現(xiàn)雜件多品種中小批柔性生產(chǎn)，適應(yīng)社會對產(chǎn)品多樣化的需求。但價(jià)格較昂貴，需要正確分析其使用的經(jīng)濟(jì)合理性； 利用硬件和軟件相組合，能實(shí)現(xiàn)信息反饋、補(bǔ)償、自動加減速等功能，可進(jìn)一步提高機(jī)床的加工精度、效率 、自動化程度； 是以電子控制為主的機(jī)電一體化機(jī)床，充分發(fā)揮了微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)特有的優(yōu)點(diǎn)，易于實(shí)現(xiàn)信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化，可較易地組成各種先進(jìn)制造系統(tǒng)，如 FMS、 FTL、FA，甚至將來的 CIMS，能最大限度地提高工業(yè)的生產(chǎn)率、勞動生產(chǎn)率。 數(shù)控機(jī)床發(fā)展的條件 任何事物都有其特點(diǎn)與發(fā)展條件，人們掌握后才能加速其發(fā)展。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展條件主要包括： 它是由機(jī)、電、液、氣、光等多學(xué)科各種高科技的綜合性組合，特別是以電子、計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)為基石，必須具有鞏固的技術(shù)基礎(chǔ)，互相配套 ，缺一不可。如不齊備，則數(shù)控機(jī)床難以順利發(fā)展； 數(shù)控機(jī)床是由主機(jī)、各種元部件 (功能部件 )和數(shù)控系統(tǒng)三大部分組成，還需要先進(jìn)的自動化刀具配合，才能實(shí)現(xiàn)加工，各個(gè)環(huán)節(jié)在技術(shù)上、質(zhì)量上必須切實(shí)過關(guān)，確保工作可靠、穩(wěn)定，才能保數(shù)控機(jī)床工作的精度、效率和自動化，否則，難以在生產(chǎn)實(shí)際中使用；它是社會需求、科技水平和人員素質(zhì)三者的結(jié)合，缺一不可。 如果人員素質(zhì)差、科技水平達(dá)不到，則難以滿足社會需求。人是一切活動的主體，需要各種精通業(yè)務(wù)的專家、人才和熟練技術(shù)工人，互相配合，共同完成。否則，數(shù)控機(jī)床難以順利 發(fā)展。 工業(yè)發(fā)達(dá)國家發(fā)展數(shù)控機(jī)床的主要經(jīng)驗(yàn) 數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)至今的 50 年，隨著科技、特別是微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步而不斷發(fā)展。美、德、日三國是當(dāng)今世上在數(shù)控機(jī)床科研、設(shè)計(jì)、制造和使用上，技術(shù)最先進(jìn)、 5 經(jīng)驗(yàn)最多的國家。因其社會條件不同，各有特點(diǎn)。 美國的特點(diǎn)是，政府重視機(jī)床工業(yè)，美國國防部等部門不斷提出機(jī)床的發(fā)展方向、科研任務(wù)和提供充足的經(jīng)費(fèi)，且網(wǎng)羅世界人才，特別講究 “效率 ”和 “創(chuàng)新 ”，注重基礎(chǔ)科研。 因而在機(jī)床技術(shù)上不斷創(chuàng)新，如 1952 年研制出世界第一臺數(shù)控機(jī)床、 1958 年創(chuàng)制 出加工中心、 70 年代初研制成 FMS、 1987 年首創(chuàng)開放式數(shù)控系統(tǒng)等。由于美國首先結(jié)合汽車、軸承生產(chǎn)需求，充分發(fā)展了大量大批生產(chǎn)自動化所需的自動線，而且電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)在世界上領(lǐng)先，因此其數(shù)控機(jī)床的主機(jī)設(shè)計(jì)、制造及數(shù)控系統(tǒng)基礎(chǔ)扎實(shí)，且一貫重視科研和創(chuàng)新，故其高性能數(shù)控機(jī)床技術(shù)在世界也一直領(lǐng)先。 當(dāng)今美國不僅生產(chǎn)宇航等使用的高性能數(shù)控機(jī)床，也為中小企業(yè)生產(chǎn)廉價(jià)實(shí)用的數(shù)控機(jī)床 (如 Haas、 Fadal 公司等 )。其存在的教訓(xùn)是，偏重于基礎(chǔ)科研，忽視應(yīng)用技術(shù)，且在上世紀(jì) 80 代政府一度放松了引導(dǎo)，致使數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量 增加緩慢，于 1982 年被后進(jìn)的日本超過，并大量進(jìn)口。從 90 年代起，糾正過去偏向，數(shù)控機(jī)床技術(shù)上轉(zhuǎn)向?qū)嵱?，產(chǎn)量又逐漸上升。 德國政府一貫重視機(jī)床工業(yè)的重要戰(zhàn)略地位，在多方面大力扶植。特別講究 “實(shí)際 ”與 “實(shí)效 ”，堅(jiān)持 “以人為本 ”，師徒相傳，不斷提高人員素質(zhì)。在發(fā)展大量大批生產(chǎn)自動化的基礎(chǔ)上，于 1956 年研制出第一臺數(shù)控機(jī)床后，一直堅(jiān)持實(shí)事求是，講求科學(xué)精神，不斷穩(wěn)步前進(jìn)。 德國特別注重科學(xué)試驗(yàn)，理論與實(shí)際相結(jié)合，基礎(chǔ)科研與應(yīng)用技術(shù)科研并重。企業(yè)與大學(xué)科研部門緊密合作，對用戶產(chǎn)品、加工工藝、機(jī)床 布局結(jié)構(gòu)、數(shù)控機(jī)床的共性和特性問題進(jìn)行深入的研究，在質(zhì)量上精益求精。德國的數(shù)控機(jī)床質(zhì)量及性能良好、先進(jìn)實(shí)用、貨真價(jià)實(shí)，出口遍及世界。 尤其是大型、重型、精密數(shù)控機(jī)床。德國特別重視數(shù)控機(jī)床主機(jī)及配套件之先進(jìn)實(shí)用，其機(jī)、電、液、氣、光、刀具、測量、數(shù)控系統(tǒng)、各種功能部件，在質(zhì)量、性能上居世界前列。如西門子公司之?dāng)?shù)控系統(tǒng)和 Heidenhain 公司之精密光柵，均為世界聞名，競相采用。 日本政府對機(jī)床工業(yè)之發(fā)展異常重視，通過規(guī)劃、法規(guī) (如 “機(jī)振法 ”、 “機(jī)電法 ”、 “機(jī)信法 ”等 )引導(dǎo)發(fā)展。在重視人才及機(jī) 床元部件配套上學(xué)習(xí)德國，在質(zhì)量管理及數(shù)控機(jī)床技術(shù)上學(xué)習(xí)美國，甚至青出于藍(lán)而勝于藍(lán)。 日本也和美、德兩國相似，充分發(fā)展大量大批生產(chǎn)自動化，繼而全力發(fā)展中小批柔性生產(chǎn)自動化的數(shù)控機(jī)床。自 1958 年研制出第一臺數(shù)控機(jī)床后， 1978 年產(chǎn)量 (7,342臺 )超過美國 (5,688 臺 )，至今產(chǎn)量、出口量一直居世界首位 (2001 年產(chǎn)量 46,604 臺，出口 27,409 臺，占 59%)。戰(zhàn)略上先仿后創(chuàng)，先生產(chǎn)量大而廣的中檔數(shù)控機(jī)床，大量出口，占去世界廣大市場。 在上世紀(jì) 80 年代開始進(jìn)一步加強(qiáng)科研，向高性能數(shù)控機(jī)床發(fā) 展。在策略上，首先通過學(xué)習(xí)美國全面質(zhì)量管理 (TQC)，變?yōu)槁毠ぷ杂X群體活動，保證產(chǎn)品質(zhì)量。進(jìn)而加速發(fā)展電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)，進(jìn)入世界前列，為發(fā)展機(jī)電一體化的數(shù)控機(jī)床開道。日本在發(fā)展數(shù)控機(jī)床的過程中，狠抓關(guān)鍵，突出發(fā)展數(shù)控系統(tǒng)。 日本 FANUC 公司戰(zhàn)略正確，仿創(chuàng)結(jié)合，針對性地發(fā)展市場所需各種低中高檔數(shù)控系統(tǒng)，在技術(shù)上領(lǐng)先，在產(chǎn)量上居世界第一。該公司現(xiàn)有職工 3,674 人，科研人員超過 600 人，月產(chǎn)能力 7,000 套，銷售額在世界市場上占 50%，在國內(nèi)約占 70%，對加速日本和世界數(shù)控機(jī)床的發(fā)展起了重大促進(jìn)作用。 中國數(shù)控機(jī)床現(xiàn)狀及發(fā)展中的主要問題 數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)狀 6 目前，中國機(jī)床工業(yè)廠多人眾。 2000 年，金切機(jī)床制造廠約為 358 家 (20.6 萬人 )，成形機(jī)床制造廠 191 家 (約 6.5 萬人 )，共計(jì) 549 家 (27.1 萬人 )。其中生產(chǎn)數(shù)控金切機(jī)床的約 150 家，生產(chǎn)數(shù)控成形機(jī)床的約 30 家，共計(jì)約 180 家，占廠家總數(shù)的 1/3。2001 年金切機(jī)床產(chǎn)量 19.2 萬臺，內(nèi)數(shù)控金切機(jī)床 17,521 臺，約占 9%。 總的來說：數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量不斷增長， 2001 年為 1991 年的 3.6 倍；進(jìn)口量增長較快，達(dá) 29 倍，出口量有所增加，但數(shù)目較小，為 4.8 倍；數(shù)控機(jī)床消費(fèi)量增加較快，達(dá) 7.9 倍。產(chǎn)量滿足不了社會發(fā)展的需求。 從金額上看， 2001 年數(shù)控機(jī)床進(jìn)口 17,679 臺，計(jì) 14.1 億美元，出口 2,509 臺，計(jì) 0.44 億美元，進(jìn)口額為出口額之 32 倍。進(jìn)口大、出口小。 中國發(fā)展數(shù)控機(jī)床存在的主要問題 中國于 1958 年研制出第一臺數(shù)控機(jī)床，發(fā)展過程大致可分為兩大階段。在 19581979 年間為第一階段，從 1979 年至今為第二階段。第一階段中對數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)、發(fā)展條件缺乏認(rèn)識，在人員素質(zhì)差、基礎(chǔ)薄 弱、配套件不過關(guān)的情況下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、終因表現(xiàn)欠佳，無法用于生產(chǎn)而停頓。 主要存在的問題是盲目性大，缺乏實(shí)事求是的科學(xué)精神。在第二階段從日、德、美、西班牙先后引進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)，從日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奧、韓國、臺灣省共 11 國 (地區(qū) )引進(jìn)數(shù)控機(jī)床先進(jìn)技術(shù)和合作、合資生產(chǎn)，解決了可靠性、穩(wěn)定性問題，數(shù)控機(jī)床開始正式生產(chǎn)和使用，并逐步向前發(fā)展。 在 20 余年間，數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)有較大提高，主要表現(xiàn)在三大方面：培訓(xùn)一批設(shè)計(jì)、制造、使用和維護(hù)的人才；通過合作生產(chǎn)先 進(jìn)數(shù)控機(jī)床，使設(shè)計(jì)、制造、使用水平大大提高，縮小了與世界先進(jìn)技術(shù)的差距；通過利用國外先進(jìn)元部件、數(shù)控系統(tǒng)配套，開始能自行設(shè)計(jì)及制造高速、高性能、五面或五軸聯(lián)動加工的數(shù)控機(jī)床，供應(yīng)國內(nèi)市場的需求，但對關(guān)鍵技術(shù)的試驗(yàn)、消化、掌握及創(chuàng)新卻較差。 至今許多重要功能部件、自動化刀具、數(shù)控系統(tǒng)依靠國外技術(shù)支撐，不能獨(dú)立發(fā)展，基本上處于從仿制走向自行開發(fā)階段，與日本數(shù)控機(jī)床的水平差距很大。存在的主要問題包括：缺乏像日本 “機(jī)電法 ”、 “機(jī)信法 ”那樣的指引；嚴(yán)重缺乏各方面專家人才和熟練技術(shù)工人；缺少深入系統(tǒng)的科研工作； 元部件和數(shù)控系統(tǒng)不配套；企業(yè)和專業(yè)間缺乏合作，基本上孤軍作戰(zhàn)，雖然廠多人眾，但形成不了合力。 中國加速數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展之路 中國今后要加速發(fā)展數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)，既要深入總結(jié)過往的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，切實(shí)改善存在的問題，又要認(rèn)真學(xué)習(xí)國外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，向正確的道路前進(jìn)。建議切實(shí)做好以下幾點(diǎn)： 中國廠多人眾，極需正確的方針、政策對數(shù)控機(jī)床的發(fā)展進(jìn)行有力的指引。應(yīng)學(xué)習(xí)美、德、日經(jīng)驗(yàn)，政府高度重視、正確決策、大力扶植。在方針政策上，應(yīng)講究科學(xué)精神、經(jīng)濟(jì)實(shí)效，以切實(shí)提高生產(chǎn)率、勞動生產(chǎn)率為原則。在方法上，深入 用戶，精通工藝，低中高檔并舉，學(xué)習(xí)日本，首先解決量大而廣的中檔數(shù)控機(jī)床，批量生產(chǎn)，占領(lǐng)市場，減少進(jìn)口，擴(kuò)大出口。 在步驟措施上，必須使國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)先進(jìn)、可靠，狠抓產(chǎn)品質(zhì)量與配套件過關(guān)，打好技術(shù)基礎(chǔ)。近期重在打基礎(chǔ)，建立信譽(yù)，擴(kuò)大國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的國內(nèi)市場份額，遠(yuǎn)期謀求趕超世界先進(jìn)水平，大步走向世界市場； 必須狠抓根本，堅(jiān)持 “以人為本 ”，加速提高人員素質(zhì)、培養(yǎng)各種專家人才，從根本上改變目前低效、落后的狀態(tài)。人是一切事業(yè)成敗的根本，層層都要重視 “培才、選才、用才 ”，建立學(xué)習(xí)型企業(yè)，樹立企業(yè)文化，加 速培育新人，培訓(xùn)在職人員，建立師徒相傳制度，舉辦各種技術(shù)講座、訓(xùn)練班和專題討論會，甚至聘請外國專家、顧問等，盡力提高數(shù)控。 7 根國家計(jì)委投資研究所預(yù)測： “十五 ”期間，我國固定資產(chǎn)總投資額達(dá)到 22 萬個(gè)億元，年平均增長幅度為 37%。按以往固定資產(chǎn)投資與機(jī)械市場消費(fèi)之間的互動關(guān)系推斷， “十五 ”期間，我國機(jī)械市場所孕育的商機(jī)高達(dá) 320 400 億元。 據(jù)預(yù)測，至 2010 年： 300 家機(jī)械廠商將進(jìn)行技改，求購數(shù)控機(jī)床數(shù)量十分可觀； 目前，國內(nèi)有模具廠 1.7 萬家，年產(chǎn)值約 220 億元，預(yù)計(jì) 到 2005 年產(chǎn)值將達(dá)到460 億元，所需的機(jī)械偏向于高精度、高效率、高速化銑削設(shè)備、虛擬軸機(jī)床、復(fù)合加工機(jī)及慢走絲切割機(jī)等。 國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床市場占有率下滑即將有轉(zhuǎn)機(jī)。 隨著世界科技進(jìn)步和機(jī)床工業(yè)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床作為機(jī)床工業(yè)的主流產(chǎn)品，已成為實(shí)現(xiàn)裝備制造業(yè)現(xiàn)代化的關(guān)鍵設(shè)備，是國防軍工裝備發(fā)展的戰(zhàn)略物資。數(shù)控機(jī)床的擁有量及其性能水平的高低，是衡量一個(gè)國家綜合實(shí)力的重要標(biāo)志。加快發(fā)展數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)也是我國裝備制造業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)要求。 根據(jù)中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會組織用戶調(diào)查表明，航天航空、國防軍工制造業(yè) 需要大型、高速、精密、多軸、高效數(shù)控機(jī)床；汽車、摩托車、家電制造業(yè)需求高效、高可靠性、高自動化的數(shù)控機(jī)床和成套柔性生產(chǎn)線；電站設(shè)備、造船、冶金石化設(shè)備、軌道交通設(shè)備制造業(yè)需求高精度、重型為特征的數(shù)控機(jī)床； IT 業(yè)、生物工程等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)需求納米級亞微米級超精密加工數(shù)控機(jī)床；工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械等傳統(tǒng)制造行業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級，特別是民營企業(yè)的蓬勃發(fā)展，需要大量數(shù)控機(jī)床進(jìn)行裝備。 目前我國數(shù)控機(jī)床的數(shù)量和品種，尚不能完全滿足國內(nèi)市場需求。據(jù)中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會總干事長吳柏林 (右圖 )近日透露，國家數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展專 項(xiàng)規(guī)劃草案已經(jīng)制訂完成，目前正由國家發(fā)改委修改，修改完成后，將報(bào)國務(wù)院領(lǐng)導(dǎo)審閱批準(zhǔn)，然后正式施行。 據(jù)了解，規(guī)劃施行以后，困擾我國機(jī)床工具業(yè)發(fā)展的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化和自主開發(fā)能力偏低的問題將得到一定程度的解決，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床國內(nèi)市場占有率連年下滑的局面將被扭轉(zhuǎn)。 國家政策扶持?jǐn)?shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化基地建設(shè)按照規(guī)劃，未來 5 年機(jī)床工具行業(yè)將營造 20 個(gè)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化基地和為之配套的 10 個(gè)基礎(chǔ)功能零部件產(chǎn)業(yè)基地，基地企業(yè)將享受國家政策和資金上的支持。 第二章 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn) 數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)的突飛猛進(jìn)為 數(shù)控機(jī)床 的技術(shù)進(jìn)步提供了條件。為了滿足市場的需要，達(dá)到現(xiàn)代制造技術(shù)對數(shù)控技術(shù)提出的更高的要求，當(dāng)前，世界數(shù)控技術(shù)及其裝備的發(fā)展主要體現(xiàn)為以下幾方面技術(shù)特征： 2.1 高速、高效 機(jī) 床向高速化方向發(fā)展，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且還可提高零件的表面加工質(zhì)量和精度。超高速加工技術(shù)對制造業(yè)實(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低成本生產(chǎn)有廣泛的適用性。 20 世紀(jì) 90 年代以來 ，歐、美、日各國爭相開發(fā)應(yīng)用新一代高速 數(shù)控機(jī)床 ，加快機(jī)床高速化發(fā)展步伐。高速主軸單元 (電主軸，轉(zhuǎn)速 15000 100000r/min)、高速且高加 /減速度的進(jìn)給運(yùn)動部件 (快移速度 60120m/min，切削進(jìn)給速度高達(dá) 60m/min)、高性能數(shù)控和伺服系統(tǒng)以及數(shù)控工具系統(tǒng)都出現(xiàn)了新的突破，達(dá)到了新的技術(shù)水平。隨著超高速切削機(jī)理、超硬耐磨長壽命刀具材料和 磨料 磨具，大功率高速電主軸、高加 /減速度直線電機(jī)驅(qū)動進(jìn)給部件以及高性能控制系統(tǒng) (含監(jiān)控系統(tǒng) )和防護(hù)裝置等一系列技術(shù)領(lǐng) 8 域中關(guān)鍵技術(shù)的解決，為開發(fā)應(yīng)用新一代高速 數(shù)控機(jī)床 提供了技術(shù)基礎(chǔ)。 目前，在超高速加工中，車削和銑削的切削速度已達(dá)到 50008000m/min 以上；主軸轉(zhuǎn)數(shù)在 30000 轉(zhuǎn) /分 (有的高達(dá) 10 萬 r/min)以上；工作臺的移動速度 (進(jìn)給速度 )：在分辨率為 1 微米時(shí)，在 100m/min(有的到 200m/min)以上，在分辨率為 0.1 微米時(shí)，在24m/min以上；自動換刀速度在 1秒以內(nèi)；小線段插補(bǔ)進(jìn)給速度達(dá)到 12m/min。 2.2 高精度 從精密加工發(fā)展到超精密加工，是世界各工業(yè)強(qiáng)國致力發(fā)展的方向。其精度從微米級到亞微米級，乃至納米級 (10nm)，其應(yīng)用范圍日趨廣泛。 當(dāng)前，在機(jī)械加工高精度的要求下，普通級 數(shù)控機(jī)床 的加工精度已由 10m 提高到 5m ；精密級 加工中心 的加工精度則從 35m ，提高到 11.5m ，甚至更高；超精密加工精度進(jìn)入納米級 (0.001 微米 )，主軸回轉(zhuǎn)精度要求達(dá)到 0.010.05 微米，加工圓度為 0.1 微米，加工表面粗糙度 Ra=0.003 微米等。這些機(jī)床一般都采用矢量控制的變頻驅(qū)動電主軸 (電機(jī)與主軸一體化 )，主軸徑向跳動小于 2m，軸向竄動小于 1m，軸系不平衡度達(dá)到 G0.4 級。 高速高精加工機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動，主要有 “ 回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)加精密高速滾珠絲杠 ” 和“ 直線電機(jī)直接驅(qū)動 ” 兩種類型。此外，新興的并聯(lián)機(jī)床也易于實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給。 滾珠絲杠由于工藝成熟，應(yīng)用廣泛，不僅精度能達(dá)到較高 (ISO3408 1 級 )，而且實(shí)現(xiàn)高速化的成本也相對較低，所以迄今仍為許多高速加工機(jī)床所采用。當(dāng)前使用滾珠絲杠驅(qū)動的高速加工機(jī)床最大移動速度 90m/min，加速度 1.5g。 滾珠絲杠屬機(jī)械傳動，在傳動過程中不可避免存在彈性變形、摩擦和反向間隙，相應(yīng)地造成運(yùn)動滯后和其它非線性誤差，為了排除這些誤差對加工精度的影響， 1993年開始在機(jī)床上應(yīng)用直線電機(jī)直接驅(qū)動，由于是沒有中間環(huán)節(jié)的 “ 零傳動 ” ，不僅運(yùn)動慣量小、系統(tǒng)剛度大、響應(yīng)快，可以達(dá)到很高的速度和加速度，而且其行程長度理論上不受限制，定位精度在高精度位置反饋系統(tǒng)的作用下也易達(dá)到較高水平，是高速高精加工機(jī)床特別是中、大型機(jī)床較理想的驅(qū)動方式。目前使用直線電機(jī)的高速高精加工機(jī)床最大快移速度已 達(dá) 208 m/min，加速度 2g，并且還有發(fā)展余地。 2.3 高可靠性 隨著 數(shù)控機(jī)床 網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用的發(fā)展， 數(shù)控機(jī)床 的高可靠性已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)制造商和數(shù)控機(jī)床 制造商追求的目標(biāo)。對于每天工作兩班的無人工廠而言，如果要求在 16 小時(shí)內(nèi)連續(xù)正常工作，無故障率在 P(t) 99%以上，則 數(shù)控機(jī)床 的平均無故障運(yùn)行時(shí)間 MTBF就必須大于 3000 小時(shí)。我們只對一臺 數(shù)控機(jī)床 而言，如主機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)的失效率之比為 10:1(數(shù)控的可靠比主機(jī)高一個(gè)數(shù)量級 )。此時(shí)數(shù)控系統(tǒng)的 MTBF 就要大于 33333.3 小時(shí)，而其中的數(shù)控裝置、主軸及驅(qū)動等的 MTBF 就必須大于 10萬小時(shí)。 當(dāng)前國外數(shù)控裝置的 MTBF值已達(dá) 6000 小時(shí)以上，驅(qū)動裝置達(dá) 30000 小時(shí)以上，但是，可以看到距理想的目標(biāo)還有差距。 2.4 復(fù)合化 在零件加工過程中有大量的無用時(shí)間消耗在工件搬運(yùn)、上下料、安裝調(diào)整、換刀和主軸的升、降速上，為了盡可能降低這些無用時(shí)間，人們希望將不同的加工 功能整合在同一臺機(jī)床上，因此，復(fù)合功能的機(jī)床成為近年來發(fā)展很快的機(jī)種。 柔性制造范疇的機(jī)床復(fù)合加工概念是指將工件一次裝夾后，機(jī)床便能按照數(shù)控加工程 9 序，自動進(jìn)行同一類工藝方法或不同類工藝方法的多工序加工，以完成一個(gè)復(fù)雜形狀零件的主要乃至全部車、銑、鉆、鏜、磨、攻絲、鉸孔和擴(kuò)孔等多種加工工序。就棱體類零件而言， 加工中心 便是最典型的進(jìn)行同一類工藝方法多工序復(fù)合加工的機(jī)床。事實(shí)證明，機(jī)床復(fù)合加工能提高加工精度和加工效率，節(jié)省占地面積特別是能縮短零件的加工周期。 2.5 多軸化 隨著 5 軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)和編程軟件的普及， 5 軸聯(lián)動控制的 加工中心 和數(shù)控 銑床 已經(jīng)成為當(dāng)前的一個(gè)開發(fā)熱點(diǎn)，由于在加工自由曲面時(shí)， 5 軸 聯(lián)動控制對球頭 銑刀 的數(shù)控編程比較簡單，并且能使球頭 銑刀 在銑削 3 維曲面的過程中始終保持合理的切速，從而顯著改善加工表面的粗糙度和大幅度提高加工效率，而在 3軸聯(lián)動控制的機(jī)床無法避免切速接近于零的球頭 銑刀 端部參予切削，因此， 5 軸聯(lián)動機(jī)床以其無可替代的性能優(yōu)勢已經(jīng)成為各大機(jī)床廠家積極開發(fā)和競爭的焦點(diǎn)。 最近，國外還在研究 6軸聯(lián)動控制使用非旋轉(zhuǎn)刀具的 加工中心 ，雖然其加工形狀不受限制且切深可以很薄，但加工效率太低一時(shí)尚難實(shí)用化。 2.6 智能化 智能 化是 21世紀(jì)制造技術(shù)發(fā)展的一個(gè)大方向。智能加工是一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和理論的加工，它是要在加工過程中模擬人類專家的智能活動，以解決加工過程許多不確定性的、要由人工干預(yù)才能解決的問題。智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面： 為追求加工效率和加工質(zhì)量的智能化，如自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動生成； 為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動識別負(fù)載自動選定模型、自整定等； 簡化編程、簡化操作的智能化，如智能化的自動編程，智能化 的人機(jī)界面等； 智能診斷、智能監(jiān)控，方便系統(tǒng)的診斷及維修等。 世界上正在進(jìn)行研究的智能化切削加工系統(tǒng)很多，其中日本智能化數(shù)控裝置研究會針對鉆削的智能加工方案具有代表性。 2.7 網(wǎng)絡(luò)化 數(shù)控機(jī)床 的網(wǎng)絡(luò)化，主要指機(jī)床通過所配裝的數(shù)控系統(tǒng)與外部的其它控制系統(tǒng)或上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接和網(wǎng)絡(luò)控制。 數(shù)控機(jī)床 一般首先面向生產(chǎn)現(xiàn)場和企業(yè)內(nèi)部的局域網(wǎng)，然后再經(jīng)由因特網(wǎng)通向企業(yè)外部，這就是所謂 Internet/Intranet 技術(shù)。 隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟和發(fā)展，最近業(yè)界又提出了數(shù)字制造的概念。數(shù)字制造，又稱“e -制造 ” ，是機(jī)械制造企業(yè)現(xiàn)代化的標(biāo)志之一，也是國際先進(jìn)機(jī)床制造商當(dāng)今標(biāo)準(zhǔn)配置的供貨方式。隨著信息化技術(shù)的大量采用，越來越多的國內(nèi)用戶在進(jìn)口 數(shù)控機(jī)床 時(shí)要求具有遠(yuǎn)程通訊服務(wù)等功能。機(jī)械制造企業(yè)在普遍采用 CAD/CAM的基礎(chǔ)上，越加廣泛地使用數(shù)控加工設(shè)備。數(shù)控應(yīng)用軟件日趨豐富和具有 “ 人性化 ” 。虛擬設(shè)計(jì)、虛擬制造等高端技術(shù)也越來越多地為工程技術(shù)人員所追求。通過軟件智能替代復(fù)雜的硬件，正在成為當(dāng)代機(jī)床發(fā)展的重要趨勢。在數(shù)字制造的目標(biāo)下，通過流程再造和信息化改造， ERP等一批先進(jìn)企業(yè)管理軟件已經(jīng)脫穎而出，為企業(yè)創(chuàng)造出更高的經(jīng)濟(jì)效益。軸的升、降速上，為了盡可能降低這些無用時(shí)間，人們希望將不同的加工功能整合在同一臺機(jī)床上，因此，復(fù)合功能的機(jī)床成為近年來發(fā)展很快的機(jī)種。 10 柔性制造范疇的機(jī)床復(fù)合加工概念是指將工件一次裝夾后，機(jī)床便能按照數(shù)控加工程序，自動進(jìn)行同一類工藝方法或不同類工藝方法的多工序加工，以完成一個(gè)復(fù)雜形狀零件的主要乃至全部車、銑、鉆、鏜、磨、攻絲、鉸孔和擴(kuò)孔等多種加工工序。就棱體類零件而言， 加工中心 便是最典型的進(jìn)行同一類工藝方法多工序復(fù)合加工的機(jī)床。事實(shí)證明，機(jī)床復(fù)合加工能提高加工精度和加工效率，節(jié)省占地面積特別是能縮短零件的加工周期。 第三章 汽車前機(jī)蓋修邊模的加工 選用機(jī)床 FANUC 機(jī)床類型 加工中心 模具材料 鑄鐵 第一節(jié) 加工中心的概述 一 加工中心的選用 3.1.1被加工對象的選定 確定選購對象之前，首先要明確準(zhǔn)備加工的對象。一般來說：具備下列 特點(diǎn)的零件適合在加工中心加工： 多工序集約型工件 指在一個(gè)工件上需要用許多把刀具進(jìn)行加工。 定位繁瑣的工件 例如有一定位孔距精度要求的多孔加工， 利用機(jī)床定位精度高的特點(diǎn)，很方便實(shí)施。 重復(fù)生產(chǎn)型的工件 適合加工單件小批量生產(chǎn)。小批量指在 1-100 件，每批數(shù)量不多，但又需要重復(fù)生產(chǎn)。另外，即使工件形狀尺寸不同，但又是相似工件， 易于實(shí)現(xiàn)成組加工（ GT）工藝的零件。 復(fù)雜形狀的零件 模具、航空零件等復(fù)雜形狀工件，能借助自動程序編制技術(shù)在加工中心上加工各種異形零件。 箱體類、板類零 件 在臥式加工中心上利用回轉(zhuǎn)工作臺，對箱體零件進(jìn)行多面加工，如主軸箱體、泵體、閥體、內(nèi)燃機(jī)缸體等。如果連頂面也要一次裝夾中加工，可選用五面體加工中心。立式加工中心適合加工箱蓋缸蓋、平面凸輪等。龍門加工中心用于加工大型箱體、板類零件，如內(nèi)燃機(jī)車缸體、加工中心立柱、床身、印刷墻板機(jī)等。 3.1.2 機(jī)床規(guī)格的選定 根據(jù)確定的加工工件的大小尺寸，相應(yīng)確定所需機(jī)床的工作臺尺寸和三個(gè)直線坐標(biāo)系的行程。工作臺尺寸應(yīng)保證工件在其上面能順利裝夾工件，加工尺寸則必須在各坐標(biāo)行程內(nèi)，此外還要考慮換刀空間和各坐標(biāo)干涉區(qū)的限制。 3.1.3 機(jī)床精度的選定 加工中心的精度分類為普通型和精密型，其主要精度項(xiàng)目見下表： 精度項(xiàng)目 普通型（ mm） 精密型（ mm） 直線定位精度 0.01/全程 0.005/全程 重復(fù)定位精度 0.006 0.002 11 銑圓精度 0.03-0.04 0.015 用戶根據(jù)工件的加工精度要求，選用相應(yīng)精度等級的機(jī)床，批量生產(chǎn)的零件，實(shí)際加工出的精度數(shù)值可能是定位精度的 1.5-2 倍。普通型機(jī)床批量加工 8 級精度工件，精密機(jī)床加工精度可達(dá) 5-6 級，但要有恒溫等工藝條件，所以精密型機(jī)床使用嚴(yán)格，價(jià)格高。 3.1.4 刀庫容量的選定 加工中心的制造廠家對同一種規(guī)格的機(jī)床，通常都設(shè) 2-3 種不同容量刀庫，例如臥式加工中心刀庫容量有 30、 60、 80 等，立式加工中心有 16、 24、 32 把容量的刀庫。 用戶在選定時(shí)，可以根據(jù)被加工工件的工藝分析結(jié)果來確定所需數(shù)量，通常以需要一個(gè)零件在一次裝夾中所需刀具數(shù)來確定刀庫的容量，因?yàn)閾Q另一零件加工時(shí)，需要重新安排刀具，否則刀具管理復(fù)雜并容易出錯(cuò)。 從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看立式加工中心選用 20 把刀左右的刀庫，臥式加工中心則選用 40 把刀左右的刀庫為宜。當(dāng)然要根據(jù)實(shí)際需要最后確定 。用于柔性制造單元（ FMC）或柔性制造系統(tǒng)（ FMS）的加工中心機(jī)床，其刀庫容量應(yīng)選大容量刀庫，甚至配置可交換刀庫。 3.1.5 機(jī)床選擇功能及附件的選定 選定加工中心機(jī)床時(shí)，除了基本功能和基本件以外，還有提供用戶根據(jù)自身要求選用的功能和附件，選擇功能、選擇附件（任選附件）。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，可供選擇的內(nèi)容越來越多，其構(gòu)成價(jià)格在主機(jī)中所占的比例也越來越大，所以不明確目的大量選用附件也是不經(jīng)濟(jì)的，所謂“有備無患”的訂購指導(dǎo)思想實(shí)質(zhì)上是浪費(fèi)。因此選訂時(shí)要全面分析，還要適當(dāng)考慮長遠(yuǎn)因素。 選擇功能主要對于數(shù) 控系統(tǒng)而言，對那種價(jià)格增加不多，但對使用帶來許多方便的功能，應(yīng)適當(dāng)配置齊全一點(diǎn)，而對可以多臺機(jī)床公用的附件，就可以考慮一機(jī)多用，但必須考慮接口是通用的。 3.1.6 加工節(jié)拍與機(jī)床臺數(shù)估算 根據(jù)已經(jīng)選定的工件，然后分析工藝路線，在這個(gè)工藝路線中選出準(zhǔn)備在加工中心上加工的工序，對這些工序作工時(shí)節(jié)拍估算。 根據(jù)現(xiàn)用工藝參數(shù)，估算每道工序的切削時(shí)間，而輔助時(shí)間通常取切削時(shí)間的 10% 20%。另外中小型加工中心的每次換刀時(shí)間約需 10-20 秒，這樣單工序時(shí)間為： t 單序 =t 切 +t 輔 +（ 10-20s） =t 切 +（ 10%-20%） t 切 +（ 10-20s） 有了單工序時(shí)間就不難計(jì)算出年產(chǎn)量。一年 300個(gè)工作日，機(jī)床開動率按 75%-85%計(jì)算，如果計(jì)算結(jié)果產(chǎn)量達(dá)不到目標(biāo)值，但相差不多、修改工藝參數(shù)；如果差距很大，應(yīng)考慮增加機(jī)床臺數(shù)配置。 12 二 加工中心的安裝 3.2.1 加工中心的調(diào)試 機(jī)床調(diào)試的目的是考核機(jī)床安裝是否穩(wěn)固，各傳動、操縱、控制等系統(tǒng)是否正常和靈敏可靠。 調(diào)試試運(yùn)行工作依以下步驟進(jìn)行： 按說明書的要求給個(gè)潤滑點(diǎn)加油，給液壓油箱灌入合乎要求的液壓油，接通氣源。 通電，各部件分 別供電或各部件一次通電試驗(yàn)后，再全面供電。觀察各部件有無報(bào)警、手動各部件觀察是否正常，各安全裝置是否起作用。即使機(jī)床的各個(gè)環(huán)節(jié)都能操作和運(yùn)動起來。 灌漿，機(jī)床初步運(yùn)轉(zhuǎn)后，粗調(diào)機(jī)床的幾何精度，調(diào)整經(jīng)過拆裝的主要運(yùn)動部件和主機(jī)的相對位置。將機(jī)械手、刀庫、交換工作臺、位置找正等。這些工作做好后，即可用快干水泥灌死主機(jī)和各附件的地腳螺栓，將各地腳螺栓預(yù)留孔灌平。 調(diào)試，準(zhǔn)備好各種檢測工具，如精密水平儀、標(biāo)準(zhǔn)方尺、平行方管等。 精調(diào)機(jī)床的水平，使機(jī)床的幾何精度達(dá)到允許誤差的范圍內(nèi)，采用多點(diǎn)墊支 撐，在自由狀態(tài)下將床身調(diào)成水平，保證床身調(diào)整后的穩(wěn)定性。 用手動操縱方式調(diào)整機(jī)械手相對于主軸的位置，使用調(diào)整心棒。安裝最大重量刀柄時(shí)，要進(jìn)行多次刀庫到主軸位置的自動交換，做到準(zhǔn)確無誤，不撞擊。 將工作臺運(yùn)動到交換位置，調(diào)整托盤站與交換工作臺的相對位置，達(dá)到工作臺自動交換動作平穩(wěn)，并安裝工作臺最大負(fù)載，進(jìn)行多次交換。 檢查數(shù)控系統(tǒng)和可編程控制器 PLC 裝置的設(shè)定參數(shù)是否符合隨機(jī)資料中的規(guī)定 數(shù)據(jù)，然后試驗(yàn)各主要操作功能、安全措施、常用指令的執(zhí)行情況等。 檢查附件的工作狀況，如機(jī)床 的照明、冷卻防護(hù)罩、各種護(hù)板等。 一臺加工中心安裝調(diào)試完畢后，由于其功能繁多，在安裝后，可在一定負(fù)載下經(jīng)過長時(shí)間的自動運(yùn)行，比較全面的檢查機(jī)床的功能是否齊全和穩(wěn)定。運(yùn)行的時(shí)間可每天 8小時(shí)連續(xù)運(yùn)行 2 到 3 天或每 24 小時(shí)連續(xù)運(yùn)行 1 到 2 天。連續(xù)運(yùn)行可運(yùn)用考機(jī)程序。 3.2.2 加工中心的驗(yàn)收 加工中心的驗(yàn)收是一項(xiàng)復(fù)雜的檢測技術(shù)工作。它包括對機(jī)床的機(jī)、電、液、氣等各部分的綜合性能檢測及機(jī)床靜、動態(tài)精度的檢測。在我國有專門的機(jī)構(gòu)，即國家機(jī)床產(chǎn)品質(zhì)量檢測中心。用戶的驗(yàn)收工作可依照該機(jī)構(gòu)的驗(yàn)收方法進(jìn)行，也可 請上述機(jī)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)收。主要集中在兩個(gè)方面： (1)加工中心幾何精度檢查 加工中心的幾何精度是組裝后幾何形狀誤差，其檢查內(nèi)容如下： 工作臺的平面度 各坐標(biāo)方向移動的相互垂直度 X 軸方向移動到工作臺面的平行度 Y 軸方向移動到工作臺面的平行度 X 軸方向移動對工作臺上下型槽側(cè)面的平行度 主軸的軸向竄動 主軸孔的徑向跳動 主軸箱沿 Z 坐標(biāo)方向移動對主軸軸心線的平行度 主軸回轉(zhuǎn)軸心線對工作臺面的垂直度 13 主軸箱在 Z 坐標(biāo)方向移動的直線度 常用的檢測工具有：精密水平儀、直角尺、精密方箱、平尺、平行光 管、千分表或測微儀、高精度主軸心棒及剛性好的千分表?xiàng)U。每項(xiàng)幾何精度按照加工中心的驗(yàn)收條件的規(guī)定進(jìn)行檢測。注意：檢測工具的等級必須比所測的幾何精度高一等級。同時(shí)，必須在機(jī)床稍有預(yù)熱的狀態(tài)下進(jìn)行，在機(jī)床通電后，主軸按中等轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn) 15 分鐘以后再進(jìn)行檢驗(yàn)。 (2)機(jī)床性能驗(yàn)收 根據(jù)金屬切削機(jī)床實(shí)驗(yàn)規(guī)范總則規(guī)定的試驗(yàn)項(xiàng)目如下： 可靠性 空運(yùn)轉(zhuǎn)振動 熱變形 靜剛度 抗振性切削 噪聲 激振 定位精度 做全面性能試驗(yàn)必須高精度的檢測儀器。在具體的機(jī)床驗(yàn)收時(shí)，各驗(yàn)收內(nèi)容可按照機(jī)床廠標(biāo)準(zhǔn) 主軸回轉(zhuǎn)精度 直 線運(yùn)動不均勻性 加工精度 對機(jī)床和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。 加工中心操作要點(diǎn) 作為一個(gè)熟練的操作人員，必須在了解加工零件的要求、工藝路線、機(jī)床特性后，方可操縱機(jī)床完成各項(xiàng)加工任務(wù)。因此，整理幾項(xiàng)操作要點(diǎn)供參考： 為了簡化定位與安，夾具的每個(gè)定位面相對加工中心的加工原點(diǎn)，都應(yīng)有精確的坐標(biāo)尺寸。 為保證零件安裝方位與編程中所選定的工件坐標(biāo)系及機(jī)床坐標(biāo)系方向一致性，及定向安裝。 能縮短時(shí)間的拆卸，改成適合新工件的夾具。由于加工中心的輔助時(shí)間已經(jīng)壓縮得很短，配套夾具的裝卸不能占 用太多時(shí)間。 夾具應(yīng)具有盡可能少的元件和較高的剛度。 夾具要盡量敞開，夾緊元件的空間位置能低則低，安裝夾具不能與工步刀具軌跡發(fā)生干涉。 保證在主軸的行程范圍內(nèi)使工件的加工內(nèi)容全部完成。 對于有交互工作臺的加工中心，由于工作臺的移動、上托、下托和旋轉(zhuǎn)等動作，夾具設(shè)計(jì)必須防止夾具和機(jī)床的空間干涉。 盡量在一次裝夾中完成所有的加工內(nèi)容。當(dāng)非要更換夾緊點(diǎn)時(shí)，要特別注意不能因更換夾緊點(diǎn)而破壞定位精度，必要時(shí)在工藝文件中說明。 夾具底面與工作臺的接觸，夾具的底面平面度必須保證在 0.01 0.02mm 以內(nèi)，表面粗糙度不大于 Ra3.2um。 14 加工中心的生產(chǎn)管理技術(shù) 加工中心的使用是一項(xiàng)具有一定規(guī)模的復(fù)雜的技術(shù)工程。它涉及到生產(chǎn)管理、技術(shù)管理、人才培訓(xùn)等一系列工作。各項(xiàng)工作都應(yīng)遵行一定的原則運(yùn)行。這個(gè)原則就是充分發(fā)揮加工中心效益的保證系統(tǒng)。因此，重視使用技術(shù)是一方面，重視管理技術(shù)又是必不可少的另一方面。 我國各機(jī)械制造廠中已把加工中心作為高效率自動化裝備，作為重點(diǎn)設(shè)備。但在設(shè)備管理上卻參差不齊。在加工中心的管理上，必須提倡加工 中心的生產(chǎn)特點(diǎn)和它所需配合的各環(huán)節(jié)的生產(chǎn)節(jié)拍。不能將普通機(jī)床的管理方法移到數(shù)控機(jī)床上，在管理上應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 充分發(fā)揮機(jī)床的全部功能 在機(jī)床投入使用時(shí)，為了充分發(fā)揮機(jī)床具有的全部功能，應(yīng)認(rèn)真閱讀使用說明書，深刻理解機(jī)床的各種功能及其能力。根據(jù)本廠加工零件的性質(zhì)，合理安排加工的對象、工序，選擇相應(yīng)的配套件和附件。對易損件準(zhǔn)備好備件。 設(shè)置數(shù)控工段 將數(shù)控機(jī)床集中在一個(gè)專門的部門，工藝技術(shù)準(zhǔn)備、生產(chǎn)管理準(zhǔn)備由工廠技術(shù)部門統(tǒng)一進(jìn)行。生產(chǎn)車間設(shè)有專門的技術(shù)人員。避免單臺數(shù)控機(jī)床分散在個(gè)車間，只加 工少量關(guān)鍵零件，造成大量生產(chǎn)時(shí)間閑置的局面。設(shè)置專門的工段，便于維修的管理。 合理安排生產(chǎn)節(jié)拍、技術(shù)準(zhǔn)備周期 在向加工中心安排生產(chǎn)任務(wù)時(shí)，應(yīng)先將工藝部門的工藝文件、加工工序、工具卡片準(zhǔn)備齊全，再送加工零件到加工位置上。 以免操作者停機(jī)去找工具、修改程序、組裝夾具而造成長時(shí)間停機(jī)。 選擇合適的規(guī)章制度如數(shù)控機(jī)床管理制度、安全操作規(guī)程、數(shù)控機(jī)床使用規(guī)定、數(shù)控機(jī)床保養(yǎng)、點(diǎn)檢等制度。同時(shí)，要及時(shí)向制造和設(shè)計(jì)部門反饋信息。 重視技術(shù)隊(duì)伍的建設(shè) 對一臺包括多種技術(shù)成果的復(fù)雜設(shè)備，完全掌握使用需要一個(gè)訓(xùn)練 有素的技術(shù)班子，包括工藝、操作、機(jī)電維修等，人員的培養(yǎng)要有一個(gè)過程，領(lǐng)導(dǎo)管理設(shè)備的部門對此要有全面認(rèn)識。 三 工裝夾具的應(yīng)用 在多品種小批量的生產(chǎn)過程中，工件的安裝、拆卸和清洗、托板的自動交換、切屑的排出等在整個(gè)制造過程中是頻繁發(fā)生的。為了提高加工中心的加工效率，在加工設(shè)備上搞高速化和高性能化是一方面，縮短安裝時(shí)間，降低消耗是另一重要方面。夾具在制造廠來說屬于工裝部分，它是保證零件準(zhǔn)確定位、有效加工的必要手段。對于加工中心來說，要求夾具定位精度高、裝卸方便，適于粗加工、精加工和各種多工序復(fù)合加工的形式 。 國內(nèi)加工中心的使用尚處于初期階段，夾具設(shè)計(jì)采用手工設(shè)計(jì)方式較多，備有CAD/CAM 系統(tǒng)的還較少。下面僅就加工中心常見的裝夾定位的使用方式作一介紹： 3.3.1 加工中心加工定位基準(zhǔn)的選擇 在確定工藝方案之前，合理地選擇定位基準(zhǔn)對保證加工中心的加工精度，提高加工中心的應(yīng)用效率有著決定性的意義。在選擇定位基準(zhǔn)時(shí)要全面考慮各個(gè)工位的加工情況，達(dá)到下面三個(gè)目的： 所選基準(zhǔn)應(yīng)能保證工件定位準(zhǔn)確，裝卸方便、迅速，夾緊可靠，且夾具結(jié)構(gòu)簡單。 所選定的基準(zhǔn)與加工部位的各個(gè)尺寸計(jì)算簡單。 保證各項(xiàng)加工精度。 15 3.3.2 確定零件夾具 在加工中心上，夾具的任務(wù)不僅是夾緊工件，而且還要以各個(gè)方向的定位面為參考基準(zhǔn)，確定工件編程的原點(diǎn)。加工中心的高柔性要求其夾具比普通機(jī)床結(jié)構(gòu)更緊湊、簡單，夾緊動作更迅速、準(zhǔn)確，盡量減少輔助時(shí)間。在加工機(jī)床上，要想合理應(yīng)用好夾具，首先要對加工中心的加工特點(diǎn)有比較深刻的理解和掌握，同時(shí)還要考慮加工零件的精度、批量大小、制造周期和制造成本。 根據(jù)加工中心機(jī)床特點(diǎn)和加工需要，目前常用的夾具類型有專用夾具、組合夾具、可調(diào)夾具和成組夾具。一般的選擇順序是單件生產(chǎn)中盡量用虎鉗、壓板螺釘?shù)韧ㄓ脢A具，批量生產(chǎn) 時(shí)優(yōu)先考慮組合夾具，其次考慮可調(diào)夾具，最后選用專用夾具和成組夾具。在選擇時(shí)要綜合考慮各種因素，選擇最經(jīng)濟(jì)的、最合理的夾具形式。 3.3.3 加工中心夾具設(shè)計(jì)及組裝時(shí)應(yīng)注意的問題 為了簡化定位與安，夾具的每個(gè)定位面相對加工中心的加工原點(diǎn)，都應(yīng)有精確的坐標(biāo)尺寸。 為保證零件安裝方位與編程中所選定的工件坐標(biāo)系及機(jī)床坐標(biāo)系方向一致性，及定向安裝。 能縮短時(shí)間的拆卸，改成適合新工件的夾具。由于加工中心的輔助時(shí)間已經(jīng)壓縮的很短，配套夾具的裝卸不能占用太多時(shí)間。 夾具應(yīng)具有盡可能少的元件和較高的剛度 。 夾具要盡量敞開，夾緊元件的空間位置能低則低，安裝夾具不能與工步刀具軌跡發(fā)生干涉。 保證在主軸的行程范圍內(nèi)使工件的加工內(nèi)容全部完成。 對于有交互工作臺的加工中心，由于工作臺的移動、上托、下托和旋轉(zhuǎn)等動作，夾具設(shè)計(jì)必須防止夾具和機(jī)床的空間干涉。 盡量在一次裝夾中完成所有的加工內(nèi)容。當(dāng)非要更換夾緊點(diǎn)時(shí)，要特別注意不能因更換夾緊點(diǎn)而破壞定位精度，必要時(shí)在工藝文件中說明。 夾具底面與工作臺的接觸，夾具的底面平面度必須保證在 0.01 0.02mm 以內(nèi)，表面粗糙度不大于 Ra3.2um。 16 第 二節(jié) 數(shù)控機(jī)床在汽車模具加工中的加工工藝 數(shù)字 技術(shù)是制造業(yè)信息化工程的關(guān)鍵技術(shù)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(shù)發(fā)展至今已經(jīng)歷了 5代，同時(shí)，數(shù)控編程技術(shù)也從手工編程發(fā)展到自動編程。早期的數(shù)控程序由手工編寫，只能針對點(diǎn)位加工或幾何形狀不太復(fù)雜的零件。自動編程是用計(jì)算機(jī)來協(xié)助完成數(shù)控加工編程編制，又從 APT（ Automatically Pro 上，并以 35的速度持續(xù)增長。隨著急速跟進(jìn)的跨躍式的技術(shù)升級，業(yè)內(nèi)對掌握數(shù)控編程、加工 等現(xiàn)代制造技術(shù)的新型人才也形成了巨大的需求。 中國重汽集團(tuán)濟(jì)南卡車股份有限公司工具廠自 1987 年開始引進(jìn)大型仿形 /數(shù)控銑床，在一段時(shí)期內(nèi)只能用于靠模仿形加工， 1995 年購買了三維造型軟件，基于數(shù)模的數(shù)控加工工藝才開始在制造中逐漸發(fā)展起來。 2001 年中國重汽集團(tuán)公司重組，重組后的工具廠開始對沖模、大型鍛模、電極的制造全面改為數(shù)控加工，并形成一定規(guī)模。 2002年工具廠在人員比 1997 年減少 52的情況下，模具工裝產(chǎn)值卻增長了 131； 2003 年人員較上一年又減少 16，預(yù)計(jì)年產(chǎn)值將增長 27左右。如 此的高速跨步，其中與CAD/CAM 技術(shù)的應(yīng)用與興旺有著必然的聯(lián)系。今天，數(shù)字技術(shù)作為一種巨大的生產(chǎn)力，在制造業(yè)已經(jīng)被越來越多的人認(rèn)識到了。 數(shù)控加工編程及 CAM 軟件的工藝特點(diǎn) 數(shù)模與 CAD/CAM軟件 數(shù)模即圖像編程中加工零件的計(jì)算機(jī)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)用于工業(yè) CAD三維設(shè)計(jì)的軟件大多數(shù)來自歐、美等國，較熱門的有 PTC公司的 Pro/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(qiáng)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(diǎn)是功能實(shí)用又相對較容易掌握，可謂高手新手都能用的，如以色列的 Cimatron； 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(yīng)用還是 UG較為理想，它的混合建模給予了用戶很大的個(gè)性化空間，加工編程模塊功能強(qiáng)大，提供的后處理編譯器可為不同的機(jī)床系統(tǒng)作出適合的后處理文件。下文所談及的編程實(shí)例，均為使用 UG軟件。 數(shù)控加工工藝。 數(shù)控加工一般的粗框架工藝路線是：粗加工 -清根 -半精加工 -清根 -精加工 -清根。 粗加工 17 粗加工的目的，是以較快的速度大面積地去除材料余 量，使殘留的毛坯接近零件形狀，同時(shí)要做到安全、經(jīng)濟(jì)。粗加工的對象一般有兩種情況，一種是方料毛坯，即從平面開始加工；再一種是鑄鋼件、鋼板焊接件等帶有一定零件形狀的坯料，這是汽車車身模具中使用較多的。數(shù)控程序的原則是盡量保持連續(xù)切削，刀具頻繁出入切削材料容易被損壞，同時(shí)增加了機(jī)床操作難度。對方料毛坯進(jìn)行粗加工多采用分層切削的方法，每層環(huán)形走刀或平行走刀，層間螺旋下刀。切削層間下刀的角度取值一般小于 15 ，深度取刀直徑的 12 25為宜，每層的步距根據(jù)模具材料不同一般不大于刀具直徑的 30。我們的干法是： 少拉快 跑，活好刀好 ，即取較小的切削量、較快的進(jìn)給速度，保證了工件的加工質(zhì)量和效益，保護(hù)了刀具。對于復(fù)雜的型腔，可以采用大、小幾把刀具分別開粗，把上一道工序加工完的幾何體作為下一道工序的毛坯來使用，以提高加工效率和連續(xù)進(jìn)刀率。圖 2是用 UG軟件做粗加工時(shí)，參考毛坯與不參考毛坯生成的刀軌的比較。 鑄造、鋼焊毛坯的粗加工是數(shù)控編程的難點(diǎn)之一，由于不是從平面開始，初始毛坯不易確定，如果簡單地用分層加工的方法會有許多空跑刀，大大降低了效率。 這時(shí)要仔細(xì)分析加工量，可先用投影線在型腔的典型部位分別拉幾 刀，測得實(shí)際加工量以后再酌情確定加工工藝。 UG軟件的粗加工可以對零件的不同范圍分別設(shè)置不同的毛坯厚度及參數(shù)，自動計(jì)算加工層數(shù)，程序一次完成。 特別需要注意的是粗加工中出現(xiàn)的材料過切問題。在排除程序錯(cuò)誤的前提下產(chǎn)生過切