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_第1頁
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文檔簡介

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

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