机械数控毕业论文1

第一篇：机械数控毕业论文1

浅谈我国机械自动化未来发展方向

姓 名: 学 号: 1***9 班

级: 2011指导老师: 职 称: 完成时间: 2013

赵占文

级秋季机械制造 年 月 日

提纲 机械自动化的定义

二、机械自动化的优点

（一）改善生产的劳动条件

（二）使用安全性提高

（三）具有复合功能，适用面广

（四）节约能源，减少耗材

三、发达国家机械自动化的现状

（一）管理方面

（二）设计方面

（三）制造工艺方面

（四）自动化工艺方面

四、我国机械自动化的现状

五、我国机械自动化的发展之路

六、结论

浅谈我国机械自动化未来发展方向

赵占文

摘要：本文结合我国机械的现状，提出了我国机械行业目前所面临的主要问题，并分别从机械产品自身发展及行业出发，指出了未来工程机械行业的发展趋势，并根据我国行业自身发展特点，提出了相应的发展和改进措施，为机械的行业发展提供了一定的理论看法同时对机械自动化的产生及在我国的现状做了概述，在此基础上探索了我国机械自动化的发展之路。

关键词：机械设计;自动化;发展

制造业特别是机械制造业是国民经济的支柱产业，现代制造业正在改变着人们的生产方式、生活方式、经营管理模式乃至社会的组织结构和文化。由于中国潜在的巨大市场和丰富的劳动力资源，世界的制造业正在向中国转移，中国正在成为世界的制造大国。随着人们对于自动化的使用来代替人类手动操作的迫切需要，机械自动化朝着一个很好的方向发展，但对于机械自动化的使用过程以及发展方向，对于发展中的中国来说也是一个探索的方向。

一、机械自动化的定义

机械自动化, 主要指在机械制造业中应用自动化技术, 实现加工对象的连续自动生产, 实现优化有效的自动生产过程,加快生产投入物的加工变换和流动速度。机械自动化技术的应用与发展, 是机械制造业技术改造、技术进步的主要手段和技术发展的主要方向。

机械自动化的技术水准,不仅影响整个机械制造业的发展,而且对国民经济各部门的技术进步有很大的直接影响。如何发展我国的机械自动化技术,应实事求是一切从我国的国情出发, 做好各项基础工作, 走中国的机械自动化技术发展之路。

二、机械自动化的优点

（一）改善生产的劳动条件

机械自动化技术使工业自动化程度增高，不但改善了劳动条件，还改善了劳动强度，优化了员工的配置，提高了生产效率。

（二）使用安全性提高

机械自动化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。在工作过程中，遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时，能自动采取保护措施，避免和减少人身与设备事故，显著提高设备的使用安全性，机械自动化产品由于采用电子元器件，减少了机械产品中的可动构件和磨损部件，从而使其具有较高的灵敏度和可靠性。故障率降低，寿命得到了延长。

（三）具有复合功能，适用面广

机械自动化产品跳出机电产品单技术、单功能限制，具有复合技术和复合功能，使产品的功能水平和自动化程度大大提高。机械自动化产品一般具有自动化控制、自动补偿、自动校验、自动调节、自动保护和智能化等多种功能，能应用于不同的场合和不同领域，满足用户需求，应变能力较强。

（四）节约能源，减少耗材

节约一次和二次能源是国家的战略目标，也是用户十分关心的问题，机械自动化产品通过采用低能耗驱动机构，最佳的调节控制，以提高设备的能源利用率，可达到明显的节能效果。同时，由于多种学科的交叉融合，机械自动化系统的许多功能一方面从机械系统转移到微电子、计算机系统，另一方面从硬件系统转移到软件系统，从而使得机械自动化产品系统朝着轻小型方向发展，减少了材料消耗。

三、发达国家机械自动化的现状

（一）管理方面

工业发达国家广泛采用计算机管理,重视组织和管理体制、生产模式的更新发展,推出了准时生产(JIT)、敏捷制造(AM)、精益生产(LP)、并行工程(CE)等新的管理思想和技术。我国只有少数大型企业局部采用了计算机辅助管理,多数小型企业仍处于经验管理阶段。

（二）设计方面

工业发达国家不断更新设计数据和准则,采用新的设计方法,广泛采用计算机辅助设计技术(CAD),大型企业开始无图纸的设计和生产。我国采用CAD技术的比例比较低。

（三）制造工艺方面

工业发达国家较广泛的采用高精密加工、精细加工、微细加工、微型机械和微米、纳米技术、激光加工技术、电磁加工技术、超塑加工技术以及复合加工技术等新型加工方法。我国普及率不高,尚在开发、掌握之中。

（四）自动化技术方面

工业发达国家普遍采用数控机床、加工中心及柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS),实现了柔性自动化、只是智能化、集成化。我国尚处在单机自动化、刚性自动化阶段,柔性制造单元和系统仅在少数企业可见。

四、我国机械自动化的现状

我国的产业结构层次低。我国机械制造业目前有1.4万个企业，发展很不平衡，有大量落后于现代水准的产业，大部分企业还比较落后，手工劳动占有相当的比重，我国能独立开

发现代机械自动化技术的企业可以说没有；我国机械制造业企业中自动化装备少、水准低，不仅在数量上同世界先进国家有较大差距，而且在品种上、质量上、使用上，同世界先进水准也存在阶段性差距。实现我国机械自动化技术是一个长期的过程，不可能一蹴而就。需要循序渐进，不断努力，创造条件，向自动化的高级理想阶段迈进。当前，我国还处在社会主义初级阶段，经济、财力、生产力水准、国民素质等，与世界主要国家的差距是很大的；我国有丰富的劳动力资源，每年城镇新增就业人口达两千多万，且今后每年的就业人数还会增加。机械自动化最大限度地提高劳动生产率，劳动力的过剩和分工的转移就是一个现实问题。具体来讲主要包括以下几个方面：

（一）CAD应用的基本普及与capp技术之应用.应用了CAD技术之后，就能起到提高企业设计效率与优化设计方案的功效，同时还能减轻技术人员的劳动压力、缩短技术人员设计的周期、强化其设计的标准化等多方面的作用。机械制造已经被广泛地应用于CAD技术领域，而重点骨干企业绝大部分已经应用了CAD技术。但是，在全行业当中，CAD运用的深度依然存在较大的局限，还有很多的企业还停留在出图上，而三维CAD、CAD/CAM及仿真设计等方面的应用会很少。而capp技术在应用之后，大大降低了机械自动化设计人员的劳动强度，提高了工艺设计的效率，规范了工艺设计的思想，实现了工艺资源与数据的共享，并为整合企业的资源和重组业务流程，提高设计的质量提供了很好的互动性基础技术平台。

(二）“人机一体化”思想得到体现.有学者预测人机一体化系统与技术将是21世纪机械科学的重要发展方向。近些年来，提出的“人机一体化”新思想，现代企业modernenterpriseeducation涵就是发挥人的核心作用，将人作为系统结构中有机组成部分，使生产制造企业不断提高生产效率，降低其成本，减少消耗，并满足环保要求，保证产品质量，在激烈的市场竞争中立于不败之地。

(三）生产管理与过程控制自动化程度的提高.柔性生产线、自动化生产线、自动检测线、现代物流系统及立体仓库等制造过程自动化，在基础条件强的企业已有一定的应用，提高了企业生产过程的自动化和快速响应能力，但投入产出的不理想，没有发挥应有的作用。

（四）cims在部分企业应用.在现代的机械制造企业中，制造的动化系统是由不同生产车间组成的，车间是制造自动化的核心，制造自动化系统又称为车间制造自动化系统，机械自动化分系统是cims的重要组成部分之一，是cims信息流和物料流的汇聚点，它既是自上而下信息传输的末端，又是自下而上信息采集的源头，机械制造企业采用车间自动化分系统，在新的生产模式下，各车间控制可根据所处的环境自行决策，但在总体上又与企业其它部门相互协调，相互适应，形成一种最合理的结构和最优化的运行方法通过计算机软、硬件技术、网络技术、数据库技术以及计算机在制造系统中的各种应用技术为企业赢得竞争提供

良好的技术保障。

以上情况说明，我国机械制造企业的自动化进程已经开始启动，并已显示出一定效果，但其应用规模、范围、深度与发达国家相比还有较大差距。为了使我国机械制造业尽快实现产业与产品的调整和升级换代，提高企业的竞争力，必须加快和加大实施企业自动化的力度，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。

五、我国机械自动化的发展之路

（一）结合中国生产实际进行发展机械自动化技术。先进制造技术的全部真谛在于应用。发展机械自动化技术,应以企业的生产和技术发展的实际需要及具体条件为导向。我国发展机械自动化技术,应结合实际,注重实用,即对国民经济产生实际效益。所以我国应结合具体生产实际,逐步实现我国机械自动化发展的全球化,一方面由于国际和国内市场上的竞争越来越激烈,例如在机械制造业中,国内外已有不少企业,甚至是知名度很高的企业,在这种无情的竞争汇总纷纷落败,有的倒闭,有的被兼并。不少暂时还在国内市场上占有份额的企业,不得不扩展新的市场;另一方面,网络通讯技术的快速发展推动了企业向着既竞争又合作的方向发展,这种发展进一步激化了国际间市场的竞争。这两个原因的相互作用,已成为全球化制造业发展的动力,全球化制造的第一个技术基础是网络化,网络通讯技术是制造的全球化得以实现。

（二）发展投资少、见效快的低成本自动化技术。发展低成本自动化技术,潜力大,前景广,投资省,见效快,提高自动化程度,可以收到事半功倍的经济效果,适合我国现阶段的而发展需要和国情。这需要我国机械自动化技术向网络化和虚拟化方向发展。网络通讯技术的迅速发展和普及,给企业的生产和经营带来了革命性的变革。产品设计、物料选择、零件制造、市场开拓与产品小勺都可以异地或跨越国界进行。此外,网络通讯技术的快速发展,加速技术信息的额交流、加强产品开发的合作和经营管理的学习,优化产品的制造工艺、保证产品质量、生产周期和最低成本为目标,进行生产过程计划、组织管理、车间跳读、供应链及物流设计的建模和仿真,推动企业向着既竞争又合作的方向发展。

（三）我国在发展机械自动化的同时还应结合我国的具体国情进行分析。在发展机械自动化的同时注意到发展的环境,实现发展机械自动化的绿色化。绿色制造通过绿色生产过程、绿色设计、绿色材料、绿的设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理等生产绿色产品,产品使用网以后再通过绿色处理后加以回收利用。采用绿色制作能最大限度地减少制造对环境的负面影响,同时是原材料和能源的利用率达到最高。

（四）注重配套发展机械自动化技术

现代自动化技术在机械制造中的应用就是在控制理论的指导下，对生产的物流和人的作

用进行综合的研究，涉及到机械技术、微电子技术、自动控制理论和计算机技术等。发展机械自动化技术，必须主要地关注电子学、电子计算机技术、零件检测和机床装料自动化，广泛采用程序数控机床，以及研制高效的和可靠的自动化生产线、计算机应用于生产的信息系统和自动化控制系统等。发展应用机械自动化技术，要扎扎实实地抓好自动化技术应用项目的基础工作和从实际出发的推广应用工作，既要发展主机，也要配套发展自动化元件及控制系统。可编程控制器、微处理机、各种传感器、新型刀具、控制系统及系统软件、电子计算机等，这些都将是今后机械自动化的主要技术基础。

六、结论

通过对我国目前制造业的发展状况和发展趋势的了解。在新的世纪里,科学技术必将以更快的速度发展，更快更紧密得融合到各个领域中,而这一切都将大大拓宽机械制造业的发展方向。它的发展趋势可以归结为“四个化”：柔性化、灵捷化、智能化、信息化.即使工艺装备与工艺路线能适用于生产各种产品的需要，能适用于迅速更换工艺、更换产品的需要,使其与环境协调的柔性,使生产推向市场的时间最短且使得企业生产制造灵活多变的灵捷化,还有使制造过程物耗,人耗大大降低,高自动化生产,追求人的智能于机器只能高度结合的智能化以及主要使信息借助于物质和能量的力量生产出价值的信息化。当然机械制造业的四个发展趋势不是单独的，它们是有机的结合在一起的，是相互依赖，相互促进的。同时由于科学技术的不断进步，也将会使它出现新的发展方向。前面我们看到的是机械制造行业其自身线上的发展。然而，作为社会发展的一个部分，它也将和其它的行业更广泛的结合。21世纪机械制造业的重要性表现在它的全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造等。它将使人类不仅要摆脱繁重的体力劳动，而且要从繁琐的计算、分析等脑力劳动中解放出来，以便有更多的精力从事高层次的创造性劳动，智能化促进柔性化，它使生产系统具有更完善的判断与适应能力。当然这一切还需要我们大家进一步的努力。相信我国的机械制造业和自动化技术在不久的将来会走向更远。

参考文献

[1]马志平.机械自动化的未来与现状[M].北京:机械工业出版社,2003.5.[2]张世昌.先进制造技术[M].天津:天津大学出版社,2004.[3]马晓春.我国现代机械制造技术的发展趋势[J].森林工程,2002.[4]王世敬,温钧.现代机械制造技术及其发展趋势[J].石油机械,2002.国尚处在单机自动化、刚性自动化阶段,柔性制造单元和系统仅在少数企业可见。

第二篇：数控毕业论文1

目 录

第1章 管理信息化在模具制造业的应用和实践.................3 1.1 信息化是企业与客户信息交流沟通的桥梁...................3 1.2 信息化系统可以帮助企业监控模具进度.....................5 1.3 有效的模具成本控制离不开信息化.........................6 1.4 信息化有助于车间监控和管理.............................7 1.5 信息化管理系统促进CAD工程数据在企业内部共享...........8 1.6 信息化在促进信息共享方面的其他作用.....................9 1.7 结束语................................................10 第2章 冲压模具设计中对机械运动的控制和运用..............11 2.1 冲压过程中机械运动的概述..............................11 2.2 冲裁模具中机械运动的控制和运用........................12 2.3 弯曲模具中机械运动的控制和运用........................13 2.4 拉深模具中机械运动的控制和运用........................14 2.5 连续模具中机械运动的控制和运用........................14 2.6 结束语................................................15 第3章 直接原型熔身射快速制造金属模具技术................17 3.1 前言..................................................17 3.2 DPST方法概述..........................................18 3.3 机器人原型制造........................................19

3.4 机器人熔射成形........................................19 3.5 补强和后处理..........................................20 3.6 结论..................................................21 第4章 模具数控加工CAM编程中工艺参数的确定..............22 4.1 引言..................................................22 4.2 刀具的选择............................................22 4.3 走刀方式和切削方式的确定..............................24 4.4 刀具的切入与切出......................................25 4.5 切削参数的控制........................................26 4.6 其他参数..............................................28 参考文献...................................................29

第一章 管理信息化在模具制造业的应用和实践

第1章 管理信息化在模具制造业的应用和实践

一般说来，模具企业都是中小企业，大都是从作坊式的企业成长起来，甚至目前仍有许多模具企业是作坊式的的管理，在模具交货期、成本、质量的控制方面问题层出不断。面对激烈的市场竞争，落后的管理手段和水平，使模具企业中的管理和技术人员只有疲于奔命，企业投巨资引进的CAD/CAM系统和高档数控加工设备也难以发挥出应有的效率和水平，企业缺乏活力和竞争力。这些问题已经引起了许多有志向国际先进水平看齐的模具企业经营者的高度重视，怎样提高企业管理水平，增强企业的竞争力已成为我国模具制造行业参与国际市场竞争迫切需要解决的问题。

因此，模具制造企业要提高管理水平，具备快速反应和及时调整的能力，没有一套先进的管理系统实现管理的信息化是很难做到的。通过信息化建设，实现模具制造企业的集成化管理，是促进企业提高经营管理水平的一个有效途径。

本文通过模具企业实际的案例，讨论分析了信息化对提高模具企业管理水平的重要性和必要性，并结合深圳市伟博思网络技术开发有限公司开发的专业化模具企业管理系统iM3(inteMoldMakingManagement)，给出了信息化解决方案。

1.1 信息化是企业与客户信息交流沟通的桥梁

模具是典型的按定单单件生产的行业，每一个定单都要与客户进行详细的业务和技术方面的沟通，否则将会产生严重的后果。下面是模具企业与客户信息沟通不充分的两个实例：

第一章 管理信息化在模具制造业的应用和实践

案例1.某大型模具厂承接了一个日本新客户的模具定单，这个日本客户习惯定单下达后，就与模具厂的设计人员进行详细的技术沟通，对模具提出很细致的设计要求，模具厂按此要求进行设计就可以了，不需要再确认设计图纸。而模具厂设计人员完成设计后，却仍按以往接美国客户定单的习惯，等待客户确认设计后再订购模架和材料，一直等了10天，才知道客户不需要确认图纸。结果，该套模具延期10天，客户很不满意，从此不再下定单，为此失去了一个非常有潜力的客户。

案例2.某模具工厂承接了一个新客户的模具定单，该客户的注塑工厂有一套严格的生产安全标准——多少吨的模具必须使用多大的吊环。由于缺乏详细的技术沟通，这个问题被忽略了。模具设计人员按照本工厂的习惯选用吊环，结果比客户的标准小了一个规格，致使模具交付客户后，才发现不符合要求，只能把模具运回，重新加工吊环孔，整个过程的费用就超过万元，同时还影响了客户的生产。

由此可见，在与客户及企业内部的信息沟通方面即便是一个小小纰漏，都会对企业造成巨大损失。因此，解决好沟通问题，具有如下重要意义：尽量一次把客户业务与技术方面的要求了解全面，避免多次反复，从而节省费用和时间。详细了解客户的模具技术要求，避免在试模后修改和返工。对每一次沟通的内容进行记录和总结，针对每个客户逐步建立客户业务和技术资料知识库，在公司内部共享，以便提高客户服务水平，减少错误。信息化的管理系统将能够帮助模具企业更好地与客户进行信息沟通。例如，在iM3系统中，提供了详细的模具技术沟通模板，模板整合了国内外多家优秀模具企业的经验，完全与国际模具行业接轨。通过该模板，方便与客户进行详细的技术沟通，减少模具的修改工作。而且通过系统记录的与客户沟通信息，可以总结客户业务和技术方面的习惯，分享给公司内部相关人员，避免犯重复的错误。

第一章 管理信息化在模具制造业的应用和实践

1.2 信息化系统可以帮助企业监控模具进度

客户非常关注模具的试模及交付日期，往往根据模具的试模时间安排试产及生产计划，尤其是海外客户，往往把模具的交付期的重要性放在首位。因此，控制模具的生产制作工期是企业在市场竞争中取胜的一个重要指标。下面的案例可能是许多模具厂都出现过的问题。案例.某大型模具工厂承接了美国客户的模具定单，由于缺乏有效的模具生产进度监控和管理手段，不能按期试模。生产部门也把这一情况反馈给海外的市场人员，但市场人员由于不能了解生产的实际情况，担心不按期试模客户会不高兴，于是抱着侥幸的心态，认为生产部门能够加班加点抢回时间，仍然承诺客户的既定试模日期。当客户从万里之外来看试模时，发现模具在一周内根本不能试模。客户非常失望，从此不再下定单。对模具进程监控不力的根源在于：缺乏有效的模具生产进度监控手段，不能及时发现模具生产过程中出现的问题，及早发现、及早解决。

模具生产过程的状况不能得到有效反馈和记录，往往凭感觉来判断模具的进程，习惯用“差不多、差很远、很快做完”等模糊概念来说明进度，数据不准确及时，往往产生侥幸心理。

公司内部缺乏信息共享的环境与平台。由于每个人的工作性质的不同，对每套模具的实际生产进程的了解程度有很大的差异，而且，通过台阶式的层层信息反馈往往会造成信息失真，再加上人为的因素，问题就出来了。人们往往比较注意重要和难的问题，忽视小问题，尤其是当企业同时有数十或上百套处于不同阶段的在制模具时，管理人员很难坚持每天不厌其烦地检查每一套模具的每一个任务进程是否在计划之内。

信息化的管理系统将为企业提供共享的、一致的、忠实的进程监控平台。例如，在iM3系统中，通过项目计划与进程控制，可以对模具的 第一章 管理信息化在模具制造业的应用和实践

整个生命周期（定单确定—设计—采购—生产—首次试模—模具修改—交付）进行管理。生产一线管理人员直接在系统中反馈模具实际进度，系统忠实地监控项目进程的每一个任务，当某一控制点出现延期时，系统会自动发出报警邮件给相关人员，以便及早发现、及早解决。而且，对于一些关键任务，还可以让系统提前预警，以使有关人员及早准备和安排。

1.3 有效的模具成本控制离不开信息化

成本控制是模具企业管理上的一个难点，模具企业的成本控制能力越来越突出地体现了企业的核心竞争力。目前，模具行业面临着模具价格越来越低的沉重压力，模具增加几次修改，模具利润就消耗干净，甚至要赔本。企业如果不能从根本上解决这个问题，将面临淘汰出局的危险。在专业化的模具企业管理系统iM3中，将通过如下途径帮助企业控制成本：在公司内部下达定单时，以报价的成本估算为基础，为模具制定计划成本；系统中设置成本预警，对模具生产中的成本要素进行监控，从而有效控制各项费用，确保利润目标的顺利达成。

在模具BOM下达时，比较设计物料总成本与计划材料成本的差异，决定是否下达。在采购材料收货时，比较交货价格与计划价格的差异，决定是否收货，从而有效控制采购成本。

系统记录和统计每一工件在每个加工工序中产生的加工工时，自动比较实际加工费用与计划费用的差异，监控制造费用。当实际费用超过计划费用时，系统会自动报警，通知相关管理人员。

案例.某模具厂在设计某客户的电视机前壳模具时，采用四块价格昂贵的铍铜。供应商供货时，将四块铍铜的边角料也一起计价，送货价格超出

第一章 管理信息化在模具制造业的应用和实践

计划价格6000多元，仓库管理人员在为该物料收货入库时，模具公司采用的iM3管理系统警告此物料入库价格严重超出计划费用，拒绝入库。经过采购主管与供应商交涉后，剔除不合理的6000元费用后，才收货。

1.4 信息化有助于车间监控和管理

实时车间监控可以帮助生产主管监控每台设备的生产情况及模具的加工进程，提高设备的利用率，控制工件的生产进度。

例如，当公司管理人员需要检查生产车间情况时，可以通过iM3系统查看各加工设备和工作组的的实时生产情况，系统通过不同的颜色标记，清晰反映各设备及加工组正在加工的工件和待加工工件的状态，包括每台机床正在干什么，机床目前的负荷情况，正在加工的工件是否延期，待加工工件是否已移交本工序，上道工序是否延期，物料是否到位等，大大减轻了管理人员的工作强度。

当管理人员需要检查某套模具的生产情况时，可以查看以甘特图形式展示出来的模具加工进度，并通过各工序的计划时间和实际的进程的对比，帮助管理人员跟踪模具的生产进度。而以往生产管理人员在检查模具进度时，要到车间一个工位一个工位去看，而且只能看到主要的部件，小零件完成情况可能根本无法了解，甚至连车间的班组长也不知道小零件在哪里。或者召开生产会议，把各班组长全部召集起来，花费很长的时间一一汇报模具的进度。由于班组长还不是第一线的加工人员，只能以自己的感觉和经验来判断模具的进度，具有很大误差。对于经验丰富的工人来说，可能判断准确点，但一个工厂没有办法保证每个工人都是很有经验、每时每刻都很有责任心。而只要一个定单中有一套模具不能按期完成，整个定单的交付就有问题，这也是许多模具厂在试模前

第一章 管理信息化在模具制造业的应用和实践

经常要加班加点，甚至通宵加班赶制模具的一个主要原因。

1.5 信息化管理系统促进CAD工程数据在企业内部共享

由于工期短，模具企业的设计图纸很难象批量生产模式的企业一样做得很精细，而且由于更改频繁、图纸量大，也不可能把图纸发给许多非生产部门，这为企业内部的设计信息共享带来了障碍。生产或其他业务部门有时希望能够测量一下图纸中未标注的尺寸，有时需要查看一下3D模型以便对复杂的结构有更清楚地了解，这些需求都没必要为此购买昂贵的CAD设计软件，而且对非设计部门的人员来说，使用专业化的CAD软件在操作和查找相关文件方面也很不方便。如果把管理系统与CAD工程数据链接，则会极大地方便生产或其他业务部门，使设计信息真正在全企业共享。

在iM3系统中，根据模具企业的运作特点，集成了设计模型浏览工具，可以在系统中方便浏览2D/3D文档（包括AutoCAD、Pro/E、UG等）。这样，可以在公司内部任何一台电脑中查看CAD模型。例如，工艺人员制订某个工件的生产工艺路线时，可以直接点击查看3D图形按钮，借助浏览工具可以旋转、检查尺寸、做各种剖切面等操作，方便工艺人员制订合理完整的工艺流程；车间工人在加工某一工件时，借助车间生产终端，可以方便浏览正在加工零件的3D图形，通过对比加工工件与3D图形，检查是否加工正确，判断加工是否完全，避免返工和报废。而以往数控和电火花加工操作人员只看2D图形，很难判别工件的最终形状，经常由于CNC程序遗漏或电极漏做而造成工件的返工，既浪费资源，又影响模具工期。此外，这一功能对于市场报价、采购等部门的工作人员也都是非常有用的。

第一章 管理信息化在模具制造业的应用和实践

1.6 信息化在促进信息共享方面的其他作用

通过信息化管理系统提供的信息共享平台，将为企业内部的管理工作提供前所未有的便利，减轻管理人员的工作压力，避免出错，有效的保证模具质量和工期。

案例1.某厂模具装配前，装配钳工经常因外购顶针到货不及时，需要电话询问仓库和采购部门，甚至打电话给供应商，才能确认交付时间，非常麻烦。如果中间某个环节信息出现断路，就无法确定准确的交付日期，那么模具试模时间则因此不能确定。

案例2.某大型模具企业，每天晚上7：30—9：00要召开生产管理骨干人员会议，会议的主要议具的生产情况（进度、质量），当某套模具出现问题时，再研讨如何改进。管理规范的模具企业都会定期组织类似的会议，但这需要很多人员花费大量的精力和时间去了解模具的生产状况，查询和记录全部模具的生产信息，从中筛选出非正常的模具。这样做，无疑将增加管理人员的压力，把宝贵的时间和精力浪费在信息的统计和收集方面，且往往因收集的信息不准确而影响决策。

在一个具有信息化管理系统的模具企业，通过系统与管理流程密切结合，将会为企业的各级管理和工作人员带来信息查询和统计的方便，使其准确的掌握最及时、最准确的各种信息。例如，在iM3系统中，生产管理人员可以通过系统查询生产或采购物料目前所处的实际状态，不必一个一个部门电话查询；当需要了解模具的进度时，除了系统可以自动为异常发出警告外，管理人员也可以主动进入系统，统计其关注的异常问题，如，统计截止目前设计拖期的模具或采购拖期的物料、统计计划下周试模的模具、统计尚未按期付款的客户、统计本月某供应商的应付帐等，这不但可以极大地减轻模具管理人员的工作压力，而且能够帮

第一章 管理信息化在模具制造业的应用和实践

助管理者正确决策。

1.7 结束语

通过管理信息化与管理改进紧密结合，可以促进企业的管理规范化，提高企业的运作效率和市场竞争力，把企业的管理人员从繁杂的、重复性的劳动中解放出来，使高层管理人员可以有更多的时间关注企业的发展方向，加强与客户的沟通，开拓更广泛的市场，市场人员也可以进一步加强客户关系的管理，寻找新的客户资源，技术主管可以有时间关注模具新技术的发展，加强行业内技术的交流，不断提升企业的技术水平，生产主管可以有更多的时间考虑如何进一步提高工效，提升质量和降低成本，做到不断改善。因此，模具企业应该把握住信息化时代带来的机遇，为企业的长远可持续性发展打好坚实的基础。第2章 冲压模具设计中对机械运动的控制和运用

第2章 冲压模具设计中对机械运动的控制和运用

本文是以冲压工艺学基本理论为依据，通过对各种冲压工艺基本运动的分析，提出了对冲压模具设计的要求。首先阐述冲压过程中，机械运动的基本概念，然后逐项分析了冲裁、弯曲、拉深工艺的基本运动机理，指出模具设计中应着重控制到的内容，并介绍了在模具设计中对机械运动灵活运用的方法和一些实例。最后总结了根据具体情况进行产品工艺运动分析的方法，并强调在模具设计中，对机械运动的控制和灵活运用对提高设计水平和保证冲压件品质的重要意义。

2.1 冲压过程中机械运动的概述

冷冲压就是将各种不同规格的板料或坯料，利用模具和冲压设备（压力机，又名冲床）对其施加压力，使之产生变形或分离，获得一定形状、尺寸和性能的零件。一般生产都是采用立式冲床，因而决定了冲压过程的主运动是上下运动，另外，还有模具与板料和模具中各结构件之间的各种相互运动。

机械运动可分为滑动、转动和滚动等三种基本运动形式，在冲压过程中都存在，但是各种运动形式的特点不同，对冲压的影响也各不相同。既然冲压过程存在如此多样的运动，在冲压模具设计中就应该对各种运动进行严格控制，以达到模具设计的要求；同时，在设计中还应当根据具体情况，灵活运用各种机械运动，以达到产品的要求。

冲压过程的主运动是上下运动，但是在模具中设计斜楔结构、转销结构、滚轴结构和旋切结构等，可以相应把主运动转化为水平运动、模第2章 冲压模具设计中对机械运动的控制和运用

具中的转动和模具中的滚动。在模具设计中这些特殊结构是比较复杂和困难，成本也较高，但是为了达到产品的形状、尺寸要求，却不失为一种有效的解决方法。

2.2 冲裁模具中机械运动的控制和运用

冲裁工艺的基本运动是卸料板先与板料接触并压牢，凸模下降至与板料接触并继续下降进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动导致板料分离，然后凸、凹模分开，卸料板把工件或废料从凸模上推落，完成冲裁运动。卸料板的运动是非常关键的，为了保证冲裁的质量，必须控制卸料板的运动，一定要让它先于凸模与板料接触，并且压料力要足够，否则冲裁件切断面质量差，尺寸精度低，平面度不良，甚至模具寿命减少。

按通常的方法设计落料冲孔模具，往往冲压后工件与废料边难以分开。在不影响工件质量的前提下，可以采用在凸凹模卸料板上增加一些凸出的限位块，以使落料冲孔运动完成后，凹模卸料板先把工件从凹模中推出，然后凸凹模卸料板再把废料也从凸凹模上推落，这样一来，工件与废料也就自然分开了。

对于一些有局部凸起的较大的冲压件，可以在落料冲孔模的凹模卸料板上增加压型凸模，同时施加足够的弹簧力，以保证卸料板上压型凸模与板料接触时先使材料变形达到压型目的，再继续落料冲孔运动，往往可以减少一个工步的模具，降低成本。

有些冲孔模具的冲孔数量很多，需要很大冲压力，对冲压生产不利，甚至无足够吨位的冲床，有一个简单的方法，是采用不同长度的2～4批冲头，在冲压时让冲孔运动分时进行，可以有效地减小冲裁力。对那些第2章 冲压模具设计中对机械运动的控制和运用

在弯曲面上有位置精度要求高的孔（例如对侧弯曲上两孔的同心度等）的冲压件，如果先冲孔再弯曲是很难达到孔位要求的，必须设计斜楔结构，在弯曲后再冲孔，利用水平方向的冲孔运动可以达到目的。对那些翻边、拉深高度要求较严需要做修边工序的，也可以采用类似的结构设计。

2.3 弯曲模具中机械运动的控制和运用

弯曲工艺的基本运动是卸料板先与板料接触并压死，凸模下降至与板料接触，并继续下降进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动，导致板料变形折弯，然后凸、凹模分开，弯曲凹模上的顶杆（或滑块）把弯曲边推出，完成弯曲运动。卸料板及顶杆的运动是非常关键的，为了保证弯曲的质量或生产效率，必须首先控制卸料板的运动，让它先于凸模与板料接触，并且压料力一定要足够，否则弯曲件尺寸精度差，平面度不良；其次，应确保顶杆力足够，以使它顺利地把弯曲件推出，否则弯曲件变形，生产效率低。对于精度要求较高的弯曲件，应特别注意一点，最好在弯曲运动中，要有一个运动死点，即所有相关结构件能够碰死。

有些工件弯曲形状较奇特，或弯曲后不能按正常方式从凹模上脱落，这时，往往需要用到斜楔结构或转销结构，例如，采用斜楔结构，可以完成小于90度或回钩式弯曲，采用转销结构可以实现圆筒件一次成型。

值得一提的是，对于有些外壳件，如电脑软驱外壳，因其弯曲边较长，弯头与板料间的滑动，在弯曲时，很容易擦出毛屑，材料镀锌层脱落，频繁抛光弯曲冲头效果也不理想。通常的做法是把弯曲冲头镀钛，提高其光洁度和耐磨性；或者在弯曲冲头R角处嵌入滚轴，把弯头与板料的弯曲滑动转化为滚动，由于滚动比滑动的摩擦力小得多，所以不容第2章 冲压模具设计中对机械运动的控制和运用

易擦伤工件。

2.4 拉深模具中机械运动的控制和运用

拉深工艺的基本运动是，卸料板先与板料接触并压牢，凸模下降至与板料接触，并继续下降，进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动，导致板料体积成形，然后凸、凹模分开，凹模滑块把工件推出，完成拉深运动。

卸料板和滑块的运动非常关键，为了保证拉深件的质量，必须控制卸料板的运动，让它先于凸模与板料接触，并且压料力要足够，否则拉深件容易起皱，甚至裂开；其次应确保凹模滑块压力足够，以保证拉深件底面的平面度。拉深复合模设计合理，可以很好地控制结构件的运动过程，达到多工序组合的目的。例如典型的落料拉深切边冲孔复合模具的设计。

另外，有些装饰品和日用品的拉深件需要有卷边（或滚边）工序，模具设计中也用到了滚轴结构，所以在卷边过程中滚动的摩擦力非常小，不容易擦伤工件表面。

对那些需要在马达中旋转的拉深结构件,切边的高度、跳动度等要求相当高，需要在模具中设计特别的旋切结构，利用旋转（切）运动修边，不仅能保证切边的尺寸精度高，甚至切边的毛刺及冲切纹路亦相当美观。值得一提的是，此旋切结构在实际设计改良后，已经非常易于模具加工制作，并且已运用于连续拉深模具当中。

2.5 连续模具中机械运动的控制和运用

连续模具中常常同时包括了冲裁、弯曲和拉深等冲压工艺，因而其第2章 冲压模具设计中对机械运动的控制和运用

冲压过程中的机械运动也包括了这三种工艺的基本运动模式，对连续模具中运动的控制，应分成各基本工艺分别进行控制。

通常连续模具要求不断加快冲压速度，提高生产效率，有些形状较复杂、较特别的冲压件，其冲压运动较费时，在连续模具设计中可以分解成效率较高的冲压运动。例如，工程膨胀螺钉圆筒件在连续模具设计中即可将其圆筒成型运动分解为两侧90度圆弧弯曲～中间60度圆弧弯曲～整体抱圆～圆度校正四个工序，不仅提高效率，亦能保证冲压件圆度需要特别指出的是，连续模具因为在实际生产中还牵涉到送料机、吹风装置等，在设计中应充分考虑到这些因素，让冲床、模具、送料机和吹风装置的运动在时间上配合好，连续模具才能真正顺利生产。

2.6 结束语

尽管各种工艺的基本运动原理是不同的，但是也有共同点，就是卸料板（或滑块）的运动是重要的控制因素。实际上，在模具设计当中，产品的冲压工艺不可能都象各种工艺的基本运动那样简单，应当要根据具体情况对产品工艺作好运动分析，再据此作进一步的设计。

在对产品工艺运动作分析时，应主要考虑其必要性、时间性、可行性，还应具有创造性。必要性是指运用基本运动原理判断需要那些运动来实现产品工艺；时间性是指所需各项运动的先后顺序；可行性是指能否通过结构设计和力学设计来实现所需运动；创造性是指在前述运动无法被实现或运动无法完全实现产品工艺的情况下，要善于大胆采用新方法去努力实现产品工艺，也就是前面所说的对机械运动的灵活运用。

冲压过程存在多种多样的机械运动，而各种机械运动对冲压工艺实现与冲压件品质的影响也各不相同，因而在冲压模具设计中对机械运动第2章 冲压模具设计中对机械运动的控制和运用 的控制和灵活运用对提高设计水平和保证冲压件品质具有重要意义。第3章 直接原型熔身射快速制造金属模具技术

第3章 直接原型熔身射快速制造金属模具技术

快速制造模具尤其是金属模具技术是由新产品设计迅速形成高效、低成本、优质的批量生产并抢占市场的关键，近年来受到极大关注。然而，目前的耐久金属模具尤其是大中型模具的快速制造技术尚不成熟，成为快速制模技术进一步发展并取得更大经济效益需要解决的关键课题。

3.1 前言

快速制造模具尤其是金属模具技术是由新产品设计迅速形成高效、低成本、优质的批量生产并抢占市场的关键。近年来可用于实际生产的中大批量成形耐久金属模具的快速制造技术受到极大关注。然而，目前的耐久金属模具尤其是大中型模具的快速制造技术尚不成熟，成为快速制模技术进一步发展并取得更大经济效益需要解决的关键课题。

快速制模技术可分为由RP系统制作的快速原型或产品原型复制模具的间接法(1RT)，以及由RP系统无模直接制造模具的直接法(DRT)两大类。间接法实际上在RP技术诞生之前就已出现：随着RP技术延生而发展起来的直接法尤其是直接快速制造金属模具DRMT方法虽然受到高度关注，但目前由于可成形尺寸范围、精度和材料性能控制方面尚存在困难，实用化程度远低于间接法。

熔射快速制造耐久金属模具技术，因其几乎不受制模材料和尺寸大小限制，尺寸及表面精度高于铸造和烧结法、制模时间和成本远少于和低于电铸法而受到关注。其基本工艺是由原型→硅胶模→被熔射原型→第3章 直接原型熔身射快速制造金属模具技术

耐磨合金熔射→加衬补强→原型分离→后处理→熔射模具，工序多，控制精度难度大。尤其是其技术关键-耐高熔点合金熔射的被熔射原型制造须经过原型→硅胶模→被熔射原型三道工序，致使制模时间和成本增加，控制制模精度难度大，从而限制了该技术实用化的进程。因此，能否直接制造耐热且可分离的被熔射原型，是拓宽该技术的应用范围，提高与其它快速制模和机械加工制模技术竞争能力的关键。为此，本文提出直接制造原型快速熔射制模技术(DPST-Direct Proto-type Spray Tooling)。该技术以新开发的机器人柔性数字化制造系统为平台，可直接由CAD模型制造耐热、可分离、高精度的被熔射原型，从而省去以往的RP原型和硅胶模复制两个工序，可显著缩短制模周期、降低成本、提高精度，从而大大拓展熔射制模技术的应用范围。为快速、低成本、高质量地制造多品种、变批量的产品成形用金属模具开辟新的有效途径。

3.2 DPST方法概述

直接原型机器人熔射快速制模(DPST)方法的基本工艺主要包括机器人加工原型、机器人熔射成形、机器人表面后处理等三大模块。此加工系统由一个工业机器人、等离子熔射机、研磨机、数控转台等组成。工业机器人选用日本YAS—KAWA的六轴工业机器人，与数控转台构成七轴机器人成形加工系统。该系统可通过在其末端连接不同的执行器，便可在一台机器人上实现多种加工功能，从而使得整个工艺过程变得极为简洁、柔性，可加工范围广、工件复杂度高，并大幅度地减少了大型数控机床等设备的投资和空间，是一种极具应用前景的新型零件与模具制造技术。第3章 直接原型熔身射快速制造金属模具技术

3.3 机器人原型制造

采用工业机器人高速铣削直接加工成形原型和零件，是近年来兴起的一个新的研究方向，国内外的学者对其进行了相关的研究。荷兰代夫特技术大学的Jotis S．M．Vergeest开发了一种雕刻机器人系统，用来铣削制造轻金属和聚亚安酯材料的零件；香港大学的W.C.Tse等Matsuoka采用机器人高速铣削来加工铝合金薄壁件。与数控机床相比较，工业机器人 具有自由度多(六自由度)，加工范围广，灵活的特点，能够加工复杂的三维形状的零件．但其缺点是刚度相对较差，加工精度不高，所能加工的材料主要集中在泡沫材料、蜡、聚亚安酯以及铝等轻金属材料．对于陶瓷材料的机器人铣削加工目前还未见相关文献报道。

陶瓷材料由于在烧结前强度很低，很难对其进行精细加工，而烧结后，材料硬度增大，常采用特种加工方法如电火花加工技术、激光加工以及超声旋转加工等方法来进行加工。本文的实验研究结果表明采用陶瓷与金属复合材料，在一定的工艺条件下，其坯料具有较好的机加工特性，经过处理后能满足耐高熔点合金熔射的要求。

机器人直接制造耐高温熔射陶瓷原型工艺是根据CAD模型文件直接铣削制造陶瓷模具型腔。首先通过三维造型软件如UG—NX直接生成模具型腔的NC加工文件，然后再经过转换处理得到机器人可执行的铣削加工文件。将文件导入机器人控制柜中即可对浇注成型的陶瓷坯料进行高速铣削加工，成型后再进行热处理，即得到耐高温的熔射原型。

3.4 机器人熔射成形 第3章 直接原型熔身射快速制造金属模具技术

在获得了耐高温的陶瓷原型后，就可在其基础上进行机器人熔射即机器人等离子喷涂成形。将工业机器人用于喷涂作业，国内外已有相关应用和研究。但主要应用于喷漆和喷釉作业。而等离子喷涂过程由于具有高温、高速和高应力状态的特点，因此必须对机器人的熔射路径进行合理的规划。由本项研究开发的软件，可从被熔射原型基体的CAD文件传换得到的STL文件，然后通过切片分层，从而得到表面的点的轴迹和方向矢量，再根据熔射工艺的要求，将这些点按照一定的顺序连接起来，即得到机器人的喷涂路径。

机器人的喷涂路径，一般为Z字形的光栅路径。为了克服由喷涂过程中由于温度不均匀导致的高残余应力所造成的皮膜的翘曲和开裂，我们设计了一种旋转叠加的光栅路径。在每一层的喷涂过程中，仍然采用Z字形的光栅路径，但在第n＋1层与第n层光栅轨迹之间存在一个夹角θ。为了确定一个最优的夹角，我们分别先取了0°、45°、60°、90°等几四种方案分别进行实验。实验结果表明，在θ＝90°时皮膜具有最低的残余应力分布。这主要是因为随着角度的增加，每层涂层间的热变形均匀性增加，从而使涂层整体的应力分布更加均匀。而随着残余应力的降低，能减少喷涂过程中皮膜的翘曲现象，增强皮膜的成型性。

3.5 补强和后处理

对熔射所获得的金属皮膜，采用金属或者金属与树脂复合的材料进行补强后，再与被熔射原型分离，即得到工艺所需要的模具型腔。对模具型腔进行后续精整加工后，进行装配就得到了试制或批量成形用金属模具。此项技术尤其适用于大中型、复杂形状、耐磨金属模具的低成本快速制造，制模周期短(约数天可得大型模具型腔)、成本比机械加工减第3章 直接原型熔身射快速制造金属模具技术

少30—50％、表面硬度可达HRc55—60、精度<0.05％；可取代数控机床加工，极大地减少大型数控机床的昂贵投资，已申请国家发明和国际发明专利。去年8月作为最新模具制造新技术在日本[型技术]杂志上发表。目前本工艺已应用于汽车、摩托车车身模具的塑料模和冲压模的制造。

3.6 结论

通过本文研究开发得到了如下结论：

l、采用本文开发的机器人原型制造技术，可直接制造耐热、可分离、精度高的被熔射原型。

2、在此基础上开发的机器人直接原型熔射快速制模技术，显著缩短了制模周期、降低了制模成本、提高了制模精度。

3、此项技术尤其适合于大中型、复杂形状的多品种、变批量成形用金属模具的快速低成本制造，在汽车、家电、通讯、轻工等诸多行业的金属模具制造方面极具应用前景。第4章 模具数控加工CAM编程中工艺参数的确定

第4章 模具数控加工CAM编程中工艺参数的确定

众所周知，在借助CAM软件进行数控编程的过程中，工艺参数的选择十分重要，它不仅对被加工零件的质量影响巨大，甚至可以决定着机床功效的发挥和安全生产的顺利进行。本文作者针对模具零件的特点，分析了模具零件数控铣削加工编程中工艺参数的选择对加工质量的影响，并结合实际介绍了模具数控加工中CAM编程时工艺参数的设定方法和原则。

4.1 引言

数控加工技术已广泛应用于模具制造业，如数控铣削、镗削、车削、线切割、电火花加工等，其中数控铣削是复杂模具零件的主要加工方法。数控设备为精密复杂零件的加工提供了基本条件，但要达到预期的加工效果，编制高质量的数控程序是必不可少的，这是因为数控加工程序不仅包括零件的工艺过程，而且还包括刀具的形状和尺寸、切削用量、走刀路径等工艺信息。对于简单的模具零件，通常采用手工编程的方法，对于复杂的模具零件，往往需要借助于CAM软件编制加工程序，如Pro/ENGINEER、UG、Cimatron、MasterCAM等。无论是手工编程或计算机辅助编程，在编制加工程序时，选择合理的工艺参数，是编制高质量加工程序的前提。

4.2 刀具的选择

在模具型腔数控铣削加工中，刀具的选择直接影响着模具零件的加第4章 模具数控加工CAM编程中工艺参数的确定

工质量、加工效率和加工成本，因此正确选择刀具有着十分重要的意义。在模具铣削加工中，常用的刀具有平端立铣刀、圆角立铣刀、球头刀和锥度铣刀等。

在模具型腔加工时刀具的选择应遵循以下原则：

1.根据被加工型面形状选择刀具类型

对于凹形表面，在半精加工和精加工时，应选择球头刀，以得到好的表面质量，但在粗加工时宜选择平端立铣刀或圆角立铣刀，这是因为球头刀切削条件较差；对凸形表面，粗加工时一般选择平端立铣刀或圆角立铣刀，但在精加工时宜选择圆角立铣刀，这是因为圆角铣刀的几何条件比平端立铣刀好；对带脱模斜度的侧面，宜选用锥度铣刀，虽然采用平端立铣刀通过插值也可以加工斜面，但会使加工路径变长而影响加工效率，同时会加大刀具的磨损而影响加工的精度。

2.根据从大到小的原则选择刀具

模具型腔一般包含有多个类型的曲面，因此在加工时一般不能选择一把刀具完成整个零件的加工。

无论是粗加工还是精加工，应尽可能选择大直径的刀具，因为刀具直径越小，加工路径越长，造成加工效率降低，同时刀具的磨损会造成加工质量的明显差异。

3.根据型面曲率的大小选择刀具

在精加工时，所用最小刀具的半径应小于或等于被加工零件上的内第4章 模具数控加工CAM编程中工艺参数的确定

轮廓圆角半径，尤其是在拐角加工时，应选用半径小于拐角处圆角半径的刀具并以圆弧插补的方式进行加工，这样可以避免采用直线插补而出现过切现象；在粗加工时，考虑到尽可能采用大直径刀具的原则，一般选择的刀具半径较大，这时需要考虑的是粗加工后所留余量是否会给半精加工或精加工刀具造成过大的切削负荷，因为较大直径的刀具在零件轮廓拐角处会留下更多的余量，这往往是精加工过程中出现切削力的急剧变化而使刀具损坏或栽刀的直接原因。

4.粗加工时尽可能选择圆角铣刀

一方面圆角铣刀在切削中可以在刀刃与工件接触的0-90°范围内给出比较连续的切削力变化，这不仅对加工质量有利，而且会使刀具寿命大大延长；另一方面，在粗加工时选用圆角铣刀，与球头刀相比具有良好的切削条件，与平端立铣刀相比可以留下较为均匀的精加工余量，这对后续加工是十分有利的。

4.3 走刀方式和切削方式的确定

走刀方式是指加工过程中刀具轨迹的分布形式。切削方式是指加工时刀具相对工件的运动方式。在数控加工中，切削方式和走刀方式的选择直接影响着模具零件的加工质量和加工效率。其选择原则是根据被加工零件表面的几何特征，在保证加工精度的前提下，使切削时间尽可能短，切削过程中刀具受力平稳。

1.走刀方式 第4章 模具数控加工CAM编程中工艺参数的确定

在模具加工中，常用的走刀方式包括单向走刀、往复走刀和环切走刀三种形式。其中，单向走刀方式，在加工中切削方式保持不变，这样可以保证顺铣或逆铣的一致性，但由于增加了提刀和空走刀，切削效率较低。粗加工中，由于切削量较大，一般选用单向走刀，以保证刀具受力均匀和切削过程的稳定性。二是往复走刀方式，在加工过程中不提刀进行连续切削，加工效率较高，但逆铣和顺铣交替进行，加工质量较差。一般在粗加工时由于切削量大不宜采用往复走刀，而在半精加工和表面质量要求不高的精加工时可选用往复走刀。三是环切走刀方式，其刀具路径由一组封闭的环形曲线组成，加工过程中不提刀，采用顺铣或逆铣切削方式，是型腔加工常用的一种走刀方式。

2.铣削方式

铣削方式的选择直接影响到加工表面质量、刀具耐用度和加工过程的平稳性。在采用圆周铣削时，根据加工余量的大小和表面质量的要求，要合理选用顺铣和逆铣，一般地，粗加工过程中余量较大，应选用逆铣加工方式，以减小机床的震动；精加工时，为达到精度和表面粗糙度的要求，应选择顺铣加工方式。在采用端面铣削时，应根据所加工材料的不同，选用不同的铣削方式，一般地，在加工高硬度的材料时应选用对称铣削；在加工普通碳钢和高强度低合金钢时，应选用不对称逆铣，可以延长刀具的使用寿命，得到较好的工件表面质量；在加工高塑形材料时应选用不对称顺铣，以提高刀具的耐用度。

4.4 刀具的切入与切出 第4章 模具数控加工CAM编程中工艺参数的确定

在模具型腔数控铣削中，由于模具型腔的复杂性，往往需要多次更换不同的刀具才能完成对模具零件的加工。在粗加工时，每次加工后残留余量形成的几何形状是在变化的，在下次进刀时如果切入方式选择不当，很容易造成栽刀事故。在精加工时，切入和切出时切削条件的变化往往会造成加工表面质量的差异。因此，合理选择刀具切入、切出方式具有非常重要的意义。一般的CAM软件提供的切入切出方式有刀具垂直切入切出工件(Plunge)、刀具以斜线切入工件(Ramp)、刀具以螺旋轨迹下降切入工件(Spiral)、刀具通过预加工工艺孔切入工件(Entry Hole)以及圆弧切入切出工件(ARC_TANGENT)。

其中刀具垂直切入切出工件是最简单、最常用的方式，适用于可以从工件外部切入的凸模类工件的粗加工和精加工以及模具型腔侧壁的精加工；刀具以斜线或螺旋线切入工件常用于较软材料的粗加工；通过预加工工艺孔切入工件是凹模粗加工常用的下刀方式；圆弧切入切出工件由于可以消除接刀痕而常用于曲面的精加工。需要说明的是在粗加工型腔时，如果采用单向走刀(Zig)方式，一般CAD/CAM系统提供的切入方式是一个加工操作开始时的切入方式，并不定义在加工过程中每次的切入方式，这个问题有时是造成刀具或工件损坏的主要原因，解决这一问题的一种方法是采用环切走刀方式或双向走刀方式，另一种方法是减小加工的步距(Step-over)，使背吃刀量小于铣刀半径。

4.5 切削参数的控制

切削参数的选择对加工质量、加工效率以及刀具耐用度有着直接的影响。在CAM软件中与切削相关的参数主要有主轴转速(Spindle speed)、进给速率(Cut feed)、刀具切入时的进给速率(Lead in feed rate)、步第4章 模具数控加工CAM编程中工艺参数的确定

距宽度（Step-over）和切削深度（Step depth）等。

1.主轴转速

主轴转速一般根据切削速度来计算，其计算公式为：n=1000Vc /πd，式中d为刀具直径（mm），Vc为切削速度(m/min)。切削速度的选择与刀具的耐用度密切相关，当工件材料、刀具材料和结构确定后，切削速度就成为影响刀具耐用度的最主要因素，过低或过高的切削速度都会使刀具耐用度急剧下降。在模具加工，尤其是模具的精加工时，应尽量避免中途换刀，以得到较高的加工质量，因此应结合刀具耐用度认真选择切削速度。

2.进给速度与刀具切入进给速度

进给速度的选择直接影响着模具零件的加工精度和表面粗糙度，其计算公式为F=nzf，式中n为主轴转速（r/min），z为铣刀齿数，f为每齿进给量(mm/齿)。每齿进给量的选取取决于工件材料的力学性能、刀具材料和铣刀结构。工件的硬度和强度越高，每齿进给量越小；硬质合金铣刀比同类高速钢铣刀每齿进给量要高；当加工精度和表面粗糙度要求较高时，应选择较低的进给量；刀具切入进给速度应小于切削进给速度。

3.吃刀量

吃刀量的大小主要受机床、工件和刀具刚度的限制，其选择原则是在满足工艺要求和工艺系统刚度许可的条件下，选用尽可能大的吃刀量，以提高加工效率。为保证加工精度和表面粗糙度，应留0.2-0.5mm的精加工余量。在粗加工时，余量的切除往往采用层切的方法，在CAM编程第4章 模具数控加工CAM编程中工艺参数的确定

时，需要设置每层切削深度和最大步距宽度，而实际步距往往与工件形状有关。

在精加工时，吃刀量的选择与表面粗糙度有关，CAM软件中通常提供有两种参数控制表面粗糙度：步距宽度（Stepover）和残留高度(Scallop)。采用步距宽度控制表面粗糙度时，步距宽度越小，表面粗糙度越小，但加工路径和加工时间会大大延长，因此步距宽度不宜设置得太小，在实践中可以通过改变半精加工和精加工走刀路径的方法（二者成正交关系）改善表面质量；采用残留高度控制表面粗糙度时，步距宽度会依据工件形状自动调整。

4.6 其他参数

在模具数控加工编程中，除以上参数的设定外，还有诸如工件坐标系（Work Coordinate）、刀具快速运动平面（Rapid Plane）、加工安全平面（Clearance Plane）、加工余量参数（Allowance）以及后置处理参数等的设定。工件坐标系的设定一般应与工件的工艺基准相重合；刀具快速运动平面和加工安全平面的选择应结合工件形状和夹具结构，在保证安全的情况下，尽量减小空刀行程；加工余量的选择不宜过小或过大，过小容易造成粗加工时的过切，过大则会影响精加工质量；后置处理参数应结合数控机床控制系统的特点来设定。总之，模具零件数控编程具有很大的灵活性，只有正确理解以上工艺参数，在实践中不断进行总结，才能编制出高质量的加工程序，加工出高质量的模具零件。参考文献

参考文献

[I]李发致.模具先进制造技术[M].北京:机械工业出版社，2003 [2]万战胜.冲压工艺与模具设计.铁道出版社，1985 [3]李天佑.冲模图册.北京:机械工业出版社，1996 [4]冯炳尧等.模具设计与制造简明手册[M].上海:上海科学出版社,1985 [5]郑大中等.模具结构图册[M].北京:机械工业出版社,1995 [6] 陈玉祥.中国机械工程, 1998，9(5):1～4 [7] 周延佑.中国机械工程,1998，9(5): 5～24 [8]张宝林.数控技术.北京:机械工业出版社，1997

第三篇：数控毕业论文

毕业论文

题目 浅析数控机床故障诊断与维修 专业 班级 学生 指导教师

数控加工与维护工程 王海波

摘

要

本文简要介绍了数控机床在日常工作中常出现的故障及其解决方法！还有在平日的工作中如何更好的去维护我们的机床！数控机床是一种价格昂贵的精密设备，这影响到我们加工出来的工件的精度和工件是否合格！所以，对于机床的维护也是很重要的！

科学技术的发展，对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求，而且产品的更新换代也在加快，这对机床设备不仅提出了精度和效率的要求，而且也对其提出了通用性和灵活性的要求。数控机床就是针对这种要求而产生的一种新型自动化机床。数控机床集微电子技术、计算机技术、自动控制技术及伺服驱动技术、精密机械技术于一体，是高度机电一体化的典型产品。它本身又是机电一体化的重要组成部分，是现代机床技术水平的重要标志。数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流，是衡量机械制造工艺水平的重要指标，在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起着重要的基础核心作用。因此，如何更好的使用数控机床是一个很重要的问题。由于数控机床是一种价格昂贵的精密设备，因此，其维护更是不容忽视。

关键词：数控故障、检测、维护、解决方法

目 录

第一章数控机床

1.1 数控机床的概述 1.2 数控机床的特点

1.3数控机床使用中应注意的事项

第二章 数控机床各部故障分析及维修

1.1数控机床主轴伺服系统故障检查及维修 1.2机床PLC初始故障的诊断 1.3数控设备检测元件故障及维修

第三章 数控机床的维护 总结 致谢 参考文献

第一章 数控机床

1.数控加工的概念

首先，要知道数控机床一般的故障出现在什么地方或者是如何去解决问题，我们就必须得熟练的了解数控机床的工作原理及特点等相关的一些知识！这样我们才能在遇到这些问题的时候得心应手。数控机床的工作原理就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、工件的松开与夹紧、进刀与退刀、开车与停车、自动关停冷却液）和步骤以及工件的形状尺寸用数字化的代码表示，通过控制介质（如穿孔纸带或磁盘等）将数字信息送入数控装置，数控装置对输入的信息进行处理与运算，发出各种控制信号，控制机床的伺服系统或其他驱动元件，使机床自动加工出所需要的工件。所以，数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取，即数控编程。数控加工一般包括以下几个内容：(1)对图纸进行分析，确定需要数控加工的部分；

(2)利用图形软件（如CAXA制造工程师）对需要数控加工的部分造型；

(3)根据加工条件，选择合适的加工参数，生成加工轨迹（包括粗加工、半精加工、精加工轨迹）；(4)轨迹的仿真检验；(5)生成G代码；(6)传给机床加工。2.数控机床的特点(1)具有高度柔性

在数控机床上加工零件，主要取决于加工程序，它与普通机床不同，不必制造、更换许多工具、夹具，不需要经常调整机床。因此，数控机床适用于零件频繁更换的场合。也就是适合单件、小批生产及新产品的开发，缩短了生产准备周期，节省了大量工艺设备的费用。(2)加工精度高

数控机床的加工精度，一般可达到0.005～0.1mm，数控机床是按数字信号形式控制的，数控装置每输出一个脉冲信号，则机床移动部件移动一个脉冲当量（一般为0.001mm），而且机床进给传动链的反向间隙与丝杠螺距平均误差可由数控装置进行补偿，因此，数控机床定位精度比较高。(3)加工质量稳定、可靠

加工同一批零件，在同一机床，在相同加工条件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀轨迹完全相同，零件的一致性好，质量稳定。(4)生产率高

数控机床可有效地减少零件的加工时间和辅助时间，数控机床的主轴转速和进给量的范围大，允许机床进行大切削量的强力切削，数控机床目前正进入高速加工时代，数控机床移动部件的快速移动和定位及高速切削加工，减少了半成品的工序间周转时间，提高了生产效率。(5)改善劳动条件

数控机床加工前经调整好后，输入程序并启动，机床就能自动连续的进行加工，直至加工结束。操作者主要是程序的输入、编辑、装卸零件、刀具准备、加工状态的观测，零件的检验等工作，劳动强度极大

降低，机床操作者的劳动趋于智力型工作。另外，机床一般是封闭式加工，即清洁，又安全。(6)利于生产管理现代化

数控机床的加工，可预先精确估计加工时间，所使用的刀具、夹具可进行规范化、现代化管理。数控机床使用数字信号与标准代码为控制信息，易于实现加工信息的标准化，目前已与计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）有机地结合起来，是现代集成制造技术的基础。3.数控机床使用中应注意的事项

使用数控机床之前，应仔细阅读机床使用说明书以及其他有关资料，以便正确操作使用机床，并注意以下几点：

(1)机床操作、维修人员必须是掌握相应机床专业知识的专业人员或经过技术培训的人员，且必须按安全操作规程及安全操作规定操作机床；

(2)非专业人员不得打开电柜门，打开电柜门前必须确认已经关掉了机床总电源开关。只有专业维修人员才允许打开电柜门，进行通电检修；

(3)除一些供用户使用并可以改动的参数外，其它系统参数、主轴参数、伺服参数等，用户不能私自修改，否则将给操作者带来设备、工件、人身等伤害；

(4)修改参数后，进行第一次加工时，机床在不装刀具和工件的情况下用机床锁住、单程序段等方式进行试运行，确认机床正常后再使用机床；

(5)机床的PLC程序是机床制造商按机床需要设计的，不需要修改。不正确的修改，操作机床可能造成机床的损坏，甚至伤害操作者；(6)建议机床连续运行最多24小时，如果连续运行时间太长会影响电气系统和部分机械器件的寿命，从而会影响机床的精度；(7)机床全部连接器、接头等，不允许带电拔、插操作，否则将引起严重的后果。

第二章 数控机床各部故障分析及维修

1.数控机床主轴伺服系统故障检查及维修

在维修主回路采用错位选触无环流可逆调速驱动系统的数控车床中所遇到的部分故障及处理方法。

①.故障现象：1.8m卧车在点动时，花盘来回摆动。

检查：测量驱动控制系统中的±20V直流稳压电源的纹波为4V峰峰值，大大超过了规定的范围。

分析：在控制系统的放大电路中，高、低通滤波器可以滤掉，如：测速机反馈，电流反馈，电压反馈中的各次谐波干扰信号，但无法滤除系统本身直流电源电路中的谐波分量，因它存在于整个系统中，这些谐波进入放大器就会使放大器阻塞，使系统产生各种不正常的现象。在点动状态下，因电机的转速较低，这些谐波已超过了点动时的电压值，造成了系统的振荡，使主轴花盘来回摆动，而且一旦去除谐波信号，故障马上消失。

处理：将电压板中的100MF和1000MF滤波电容换下焊上新电容，并测量纹波只有几个毫伏后将电源板安装好，开机试运行，故障消除。

②.故障现象：5m立车在运行加工中发出哐哐声后，烧保险。

检查：发现5FC5FG、5RG5RQ正反组全无脉冲输出(线路见图2)，测量结果，IC7反相器损坏，又发现1FG1FC输出波形较其他波形幅值低得多。

分析：5m立车主驱动直流电机的驱动电压由晶闸管全控桥反并联整流电路提供。12路触发脉冲中，有两路消失，另一路触发脉冲的幅值较其它正常触发脉冲要短三分之一，当出现哐哐的齿轮撞击声时，误以为液压马达联轴节处出现了问题，但过了一会儿两路保险丝烧坏，实际上，在这次故障的前一段时间里已烧过两次保险，当时只认为是偶然的电网不稳造成，因换上保险丝后，故障就消除了。由于5m立车加工运行时的转速较低，虽然可控硅整流电路是桥式整流，但是线路中触发脉冲丢失和幅值小同时存在时，也会造成电流不连续，输出的电压不稳，从而使电机的转速不稳。一开始出现的哐哐声，实际就是转速不稳的表现。由于电流断续而引起的烧保险故障能发生在运行后停车和正常运行的任何时刻。

处理：将放大管T1(另一组触发电路中的放大管，功能如图2中的T7)及反相器IC7换下，故障消除。

2． 机床PLC初始故障的诊断

机床PLC初始故障的诊断为了保护机床和维修方便，PLC有显示和检测机床故障的能力。一旦发生故障，维修人员就能根据机床的故障显示号去确定故障类别，予以排除。但在实际加工过程中，我们发现有时PLC同时显示几个故障，它们是由某一个故障引起的连锁故障，排除了初始的引发故障，其它故障报警就消失了。可是从机床PLC显示的所有报警故障中，维修人员并不知道哪个故障是初始引发故障，维修人员只能逐个故障去查，这就增加了维修难度。机床PLC初始故障诊断功能，通过PLC程序，准确判断出初始故障的报警号。维修中，首先排除初始故障，其它引发故障自行消失，这样就极大地方便了机床的维修，提高了机床维修的快速性和准确性。2 初

始故障诊断原理设计的PLC程序不单单是把各个故障都能检测和显示出来，还能把最关键的初始故障自动判断出来。

初始故障诊断原理：以3个故障为例，其中设置了3个故障检测位，分别为R500.0、R510.0、R520.0；3个初始故障检测位为R500.2、R510.2、R520.2；F149.1为系统复位信号。初始状态时，无报警出现，故障检测位都为“0”，初始故障检测位也都为“0”，复位信号F149.1为“0”。在3个故障中假设首先发生第二个故障。在程序扫描的第一个周期内，其对应的故障检测位R510.0变为“1”，R500.2、R520.2、F149.1初始值为“0”，初始故障检测位R510.2变为“1”，通过自锁保持为“1”，直到故障被排除，系统复位信号发出后“1”状态才被解除。在程序扫描的第二个周期内，R510.2保持为“1”，实现了对R500.1、R520.1的封锁，即使此时另外某一个故障检测位为“1”，也不能导致其初始故障检测位变为“1”。通过此PLC程序的控制，就能从同时发生的众多故障里准确地判断出初始故障。在JCS018数控机床中，遇到了多个故障同时发生的问题，如换刀报警和液压报警同时出现。维修时，先检查液压控制部分，然后才能确认故障出在换刀过程中。检查后我们才知道换刀的动力由液压驱动来提供。PLC控制程序设计中，当遇到换刀故障时，为防止更大的意外发生，在报警的同时也断开了液压控制，因此换刀故障发生时出现了两个报警信息。为遵循原机床的设计思路，而又能准确地发出报警信息，给JCS018数控机床增加了对初始故障的检查功能。按照前面的程序分析，换刀和液压故障检测位分别为R500.0和R510.0，初始故障可从初始故障检测位

R500.2和R510.2读出。当该机床再发生类似故障时，就能很快地判断出初始故障。

3．数控设备检测元件故障及维修

检测元件是数控机床伺服系统的重要组成部分，它起着检测各控制轴的位移和速度的作用，它把检测到的信号反馈回去，构成闭环系统。测量方式可分为直接测量和间接测量：直接测量就是对机床的直线位移采用直线型检测元件测量，直接测量常用的检测元件一般包括：直线感应同步器、计量光栅、磁尺激光干涉仪。间接测量就是对机床的直线位移采用回转型检测元件测量，间接测量常用的检测元件一般包括：脉冲编码器、旋转变压器、圆感应同步器、圆光栅和圆磁栅。

当机床出现如下故障现象时，应考虑是否是由检测元件的故障引起的：

①.机械振荡（加／减速时）：

(1)脉冲编码器出现故障，此时检查速度单元上的反馈线端子电压是否在某几点电压下降，如有下降表明脉冲编码器不良，更换编码器。

(2)脉冲编码器十字联轴节可能损坏，导致轴转速与检测到的速度不同步，更换联轴节。

(3)测速发电机出现故障，修复，更换测速机。

②.机械暴走（飞车）：

在检查位置控制单元和速度控制单元的情况下，应检查：

(1)脉冲编码器接线是否错误，检查编码器接线是否为正反馈，A相和B相是否接反。

(2)脉冲编码器联轴节是否损坏，更换联轴节。

(3)检查测速发电机端子是否接反和励磁信号线是否接错。

③.主轴不能定向或定向不到位：

在检查定向控制电路设置和调整，检查定向板，主轴控制印刷电路板调整的同时，应检查位置检测器（编码器）是否不良，此时测编码器输出波形。

④.坐标轴振动进给：

在检查电动机线圈是否短路，机械进给丝杠同电机的连接是否良好，检查整个伺服系统是否稳定的情况下，检查脉冲编码是否良好、联轴节联接是否平稳可靠、测速机是否可靠。

检测元件是一种极其精密和容易受损的器件，一定要从下面几个方面注意，进行正确的使用和维护保养。

(1)．不能受到强烈振动和摩擦以免损伤代码板，不能受到灰尘油污的污染，以免影响正常信号的输出。

(2)．工作环境周围温度不能超标，额定电源电压一定要满足，以便于集成电路片子的正常工作。

(3)．要保证反馈线电阻，电容的正常，保证正常信号的传输。

(4)．防止外部电源、噪声干扰，要保证屏蔽良好，以免影响反馈信号。

(5)．安装方式要正确，如编码器联接轴要同心对正，防止轴超出允许的载重量，以保证其性能的正常。

总之，在数控设备的故障中，检测元件的故障比例是比较高的，只要正确的使用并加强维护保养，对出现的问题进行深入分析，就一定能降低故障率，并能迅速解决故障，保证设备的正常运行。

第三章 数控机床的维护

数控系统是数控机床的核心部件，因此，数控机床的维护主要是数控系统的维护。数控系统经过一段较长时间的使用，电子元器件性能要老化甚至损坏，有些机械部件更是如此，为了尽量地延长元器件的寿命和零部件的磨损周期，防止各种故障，特别是恶性事故的发生，就必须对数控系统进行日常的维护。概括起来，要注意以下几个方面。1.制订数控系统日常维护的规章制度

根据各种部件特点，确定各自保养条例。如明文规定哪些地方需要天天清理（如CNC系统的输入／输出单元——光电阅读机的清洁，检查机械结构部分是否润滑良好等），哪些部件要定期检查或更换（如直流伺服电动机电刷和换向器应每月检查一次）。2.应尽量少开数控柜和强电柜的门

因为在机加工车间的空气中一般都含有油雾、灰尘甚至金属粉末。一旦它们落在数控系统内的印制线路或电器件上，容易引起元器件间绝缘电阻下降，甚至导致元器件及印制线路的损坏。有的用户在夏天为了使数控系统超负荷长期工作，打开数控柜的门来散热，这是种绝不可取的方法，最终会导致数控系统的加速损坏。正确的方法是降低数控系统的外部环境温度。因此，应该有一种严格的规定，除非进行必要的调整和维修，不允许随便开启柜门，更不允许在使用时敞开柜门。3.定时清扫数控柜的散热通风系统

应每天检查数控系统柜上各个冷却风扇工作是否正常，应视工作环境状况，每半年或每季度检查一次风道过滤器是否有堵塞现象。如果过

滤网上灰尘积聚过多，需及时清理，否则将会引起数控系统柜内温度高（一般不允许超过55℃），造成过热报警或数控系统工作不可靠。4.经常监视数控系统用的电网电压

FANUC公司生产的数控系统，允许电网电压在额定值的85%～110%的范围内波动。如果超出此范围，就会造成系统不能正常工作，甚至会引起数控系统内部电子部件损坏。5.定期更换存储器用电池

FANUC公司所生产的数控系统内的存储器有两种：(1)不需电池保持的磁泡存储器。

(2)需要用电池保持的CMOS RAM器件，为了在数控系统不通电期间能保持存储的内容，内部设有可充电电池维持电路，在数控系统通电时，由+5V电源经一个二极管向CMOS RAM供电，并对可充电电池进行充电；当数控系统切断电源时，则改为由电池供电来维持CMOS RAM内的信息，在一般情况下，即使电池尚未失效，也应每年更换一次电池，以便确保系统能正常工作。另外，一定要注意，电池的更换应在数控系统供电状态下进行。6.数控系统长期不用时的维护

为提高数控系统的利用率和减少数控系统的故障，数控机床应满负荷使用，而不要长期闲置不用，由于某种原因，造成数控系统长期闲置不用时，为了避免数控系统损坏，需注意以下两点：

(1)要经常给数控系统通电，特别是在环境湿度较大的梅雨季节更应如此，在机床锁住不动的情况下（即伺服电动机不转时），让数控系

统空运行。利用电器元件本身的发热来驱散数控系统内的潮气，保证电子器件性能稳定可靠，实践证明，在空气湿度较大的地区，经常通电是降低故障率的一个有效措施。

(2)数控机床采用直流进给伺服驱动和直流主轴伺服驱动的，应将电刷从直流电动机中取出，以免由于化学腐蚀作用，使换向器表面腐蚀，造成换向性能变坏，甚至使整台电动机损坏。

总

结

进入21世纪，随着数控技术的飞速发展，数控设备已遍布全世界，不仅工业发达国家已广泛采用，就是发展中国家也大量使用。我国自改革开放以来也引进了不少先进的设备，这些设备的特点是以大规模集成电路为主的数控设备，这些设备功能强，生产效率高，但是复杂，它涉及机械、电器、液压、气动、光学、与计算机技术等许多领域，尤其在故障论断、状态检测方面涉及数字测试技术与计算机网络技术。

在数控机床维修中推广应用新技术、新工艺、新材料，做好数控的技术改造和局部改装设计管理工作，搞好数控机床维修用工、检、量具的管理，搞好数控设备维修的质量管理等工作。只有这样，才能做好数控机床的维修工作，保障数控机床的正常运行，从而保障企业生产的顺利运行。所以，无论是CNC系统，机床强电，还是机械、液压、气路等，只要有可能引起该故障的原因，都要尽可能全面地列出来，进行综合判断和筛选，然后通过必要的实验达到确诊和最终排除故障的目的。

致

谢

经过半年的忙碌和工作，本次毕业论文已经接近尾声，作为一个本科生的毕业论文，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。

在论文写作过程中，得到了

老师的亲切关怀和耐心的指导，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，老师都始终给了我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，她不仅在学业上给我以为精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向

老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！最后我还要感谢真培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们！

最后我还要感谢

年来对质我的栽培。

参考文献

【1】

张超英，谢富春编.《数控编程技术.》

【2】

张超英，罗学科编.《数控加工技术综合实训》

【3】

数控技术培训系列教程.《世纪星数控系统编程操作说明书》

【4】 全国数控培训网络天津分中心编.《数控编程》

第四篇：数控毕业论文

[日期：2009-11-29]

模具毕业论文

[字体：大 中 小]

来源：河南郑州长城学校 作者：未知

模具设计毕业论文

模具设计毕业论文成形加工是现代工业生产中应用广泛的优质、高效、低耗、适应性很强的生产技术，或称成型工具、成型工装产品，是技术含量高、附加值高、使用广泛的新技术产品，是价值很高的社会财富。模具设计毕业论文由于模具生产技术的现代化，在现代工业生产中，模具已广泛应用于电动机和电器产品、电子计算机产品、仪表、家用电器产品与办公设备、汽车、军械、通用机械等产品的生产中。模具技术水平的高低，模具设计毕业论文已成为衡量一个国家制造水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。

模具设计毕业论文

一、目前，随着汽车及轻工业的迅速发展，模具设计制造日益受到人们的广泛关注，已成为一个行业。将高新技术应用于模具设计与制造，已成为快速制造优质模具的有力保证：1）、CAD/DAE/CAM的广泛应用，显示了用信息技术带动和提升模具工业的优越性。在欧美，CAD/DAE/CAM已成为模具企业普遍应用的技术。在CAD的应用方面，已经超越了甩掉图板、二维绘图的初级阶段，目前3D设计已达到了70℅--89℅，PRO/E、UG、CIMATRON等软件的应用很普遍。2）、为了缩短制造周期，提高市场竞争力，普遍采用高速切削加工技术。3）、快速成型技术与快速制模技术获得普遍应用。有SLA、SLS、FDM、LOM等各种类型的快速成型设备。

模具设计毕业论文

二、国外工业先进国家都拥有上万个模具企业与支持模具企业或为模具企业提供生产装备的企业相组成的强大的产业基础。这是为适应社会产品工业化规模生产的重要条件和特点。如汽车的工业化规模生产需要一大批专业性模具企业为其提供模具，同时根据汽车零件的生产技术要求，这些模具企业还配有相应的先进技术装备，包括数控和计算机数控机床、CAD/CAM系统，以及各种工艺装备。

模具设计毕业论文

三、成形加工的社会效益很高，是高技术含量的社会产品，其价值和价格主要取决于模具材料、加工、外购件的劳动与消耗三项直接发生的费用和模具设计与试模等技术费用，后者，是模具价值和市场价格的主要组成部分，其中一部分技术价值计入了市场价格，而更大一部分价值，则是模具用户和产品用户受惠变为社会效益。如电视机用模，其模具费用仅为电视机产品价格的1/3000～1/5000，尽管模具的一次投资较大，但在大批量生产的每台电视机的成本中仅占极小的部分，甚至可以忽略不计，而实际上，很高的模具价值为社会所拥有，变成了社会财富。所以本模具设计具有非常重要的现实意义。

模具设计毕业论文

四、本模具设计是为成形加工某车型中一个支柱端头上的封闭板，该零件左、右对称，生产中要求左、右件数量相等。而且该零件本身属不对称的异形件，存在双向的弯曲（翻边）成形，单件冲压时存在着横向不平衡力，影响模具寿命和冲压质量，将左、右件合在一套模具上一次冲压成形，就能消除横向不平衡力，同时，也提高了冲件质量和生产效率。据此，拟定该零件的冲压工艺为“落料——双向弯曲（翻边）成形，并设计了落料和成形两套模具。在使用AutoCAD进行模具设计时，可以方便、快捷地调用工艺资料，达到了提高产品质量，缩短周期，降低成本，增加经济效益的目的，具有非常重要的现实意义。因此，成形加工广泛应用于汽车制造业，有助于推动我国汽车行业的发展。

第五篇：数控毕业论文

江苏省徐州机电工程高等职业学校2011届毕业论文

基于Master CAM的自动编程与加工

06高职数控2班

摘要：通过典型零件分析MasterCAM在零件造型，设计方法和编辑技巧。讨论二维轮廓刀具路径的生成方法。MasterCAM作为高端CAD/CAM软件在实际加工中有着广泛应用。

关键词：MasterCAM 刀具路径

数控加工

自动编程

加工工艺

一、自动编程的特点

使用Mastercam 实现DNC加工, DNC（直接数控）是指用一台计算机直接控制多台数控机床，其技术是实现CAD/CAM的关键技术之一。由于本工件较大，处理的数据多，所生成的程序长，数控机床的磁泡存储器已不能满足程序量的要求，这样就必须采用DNC加工方式，利用RS-232串行接口，将计算机和数控机床连接起来。利用Mastercam的Communic功能进行通讯，而不必考虑机床的内存不足问题,经大量的实践，用Mastercam软件编制复杂零件的加工程序极为方便，而且能对加工过程进行实时仿真，真实反映加工过程中的实际情况。

1.基本特点：(1)数学处理能力强

对轮廓形状不是由简单的直线、圆弧组成的复杂零件，特别是空间曲面零件，以及几何要素虽不复杂，但程序量很大的零件，计算工作相当繁琐，采用手工编制程序的方法是难以完成的。例如，对一般二次曲线廓形，手工编程必须采取直线或圆弧逼近的方法，算出各节点的坐标值，其中列算式、解方程，虽说能借助计算器进行计算，但工作量之大是难以想象的。而自动编程借助于系统软件强大的数学处理能力，计算机能自动计算出加工该曲线的刀具轨迹，快速而又准确。自动编程系统还能处理手工编程难以胜任的二次曲面和特殊曲面。

(2)快速、自动生成数控程序

对非圆曲线的轮廓加工，手工编程即使解决了节点坐标的计算，也往往因为节点数过多，程序段很大而使编程工作又慢又容易出错。自动编程的优点之一，就是在完成计算刀具运动轨迹之后，后置处理程序能在极短的时间内自动生成数控加工程序，且该数控加工程序不会出现语法错误。当然自动生成数控加工程序的速度还取决于计算机硬件的档次，档次越高，速度越快。

(3)后置处理程序灵活多变

江苏省徐州机电工程高等职业学校2011届毕业论文

由于数控系统的指令形式不尽相同，机床的辅助功能也不一样，伺服系统的特性也有差别。因此，同一个零件在不同的数控机床上加工，数控加工程序也应该是不一样的。但在前置处理过程中，大量的数学处理，轨迹计算却是一致的。这就是说，前置处理可以通用化，只要稍微改变一下后置处理程序，就能自动生成适用于不同数控机床的数控程序来。后置处理相比前置处理，工作量要小得多，程序简单得多，因而它灵活多变。对于不同的数控机床，取用不同的后置处理程序，等于完成了一个新的自动编程系统，极大地扩展了自动编程系统的使用范围。

(4)程序自检、纠错能力强、复杂零件的数控加工程序往往很长，要一次编程成功，不出一点错误是不现实的。手工编程时，可能出现书写有错误，算式有问题，也可能程序格式出错，靠人工检查一个个的错误是困难的，费时又费力。采用自动编程，程序有错主要是原始数据不正确而导致刀具运动轨迹有误，或刀具与工件干涉，或刀具与机床相撞，等等。自动编程能够通过系统先进的、完善的诊断功能，在计算机屏幕上对数控加工程序进行动态模拟，连续、逼真地显示刀具加工轨迹和零件加工轮廓，发现问题能及时对数控加工程序中产生错误的位置及类型进行修改，快速又方便。现在，往往在前置处理阶段计算出刀具运动轨迹以后立即进行动态模拟检查，确定无误以后再进入后置处理阶段，生成正确的数控加工程序来。

(5)便于实现与数控系统的通讯

二、自动编程的应用场合

1.自动编程特点：编程工作的大部分或全部由计算机完成的过程称自动编程。编程人员只要根据零件图纸和工艺要求，用规定的语言编写一个源程序或者将图形信息输入到计算机中，由计算机自动地进行处理，计算出刀具中心的轨迹，编写出加工程序清单，并自动制成所需控制介质。由于走刀轨迹可由计算机自动绘出，所以可方便地对编程错误及时修正。

2.适用场合：但对于形状复杂或轮廓不是由直线、圆弧组成非圆曲线零件;或者是空但程序量很大，因计算相当繁琐，手工编程困难且易出错，必须采用自动编程的方法。

三、手动编程的应用场合

1.手动编程特点：从零件图样分析及工艺处理、数值计算、书写程序单、制穿孔纸带直至程序的校验等各个步骤，均由人工完成，则属手工编程。

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2.适用场合：对于点位加工或几何形状不太复杂的零件来说，编程计算较简单，程序量不大，手工编程即可实现。但对于形状复杂或轮廓不是由直线、圆弧组成非圆曲线零件

3.自动编程和手动编程相比较

1）手动编程没有自动编程应用广泛、手动编程只适合零件比较简单、程序单比较短的工件。而自动编程对轮廓形状不是由简单的直线、圆弧组成的复杂零件，特别是空间曲面零件，以及几何要素虽不复杂，但数控机床程序量很大的零件，计算则相当繁琐，采用手工程序编制是难以完成的工件。

2）手动编程没有自动编程效率高、准确度高

3）手动编程容易出错数字容易出错

四、常见的自动编程方法

数控编程有很多软件最常用的有常见自动编程的方法主要有ug，pro-E，mastercam，caxa等，ug应用最广。自动编程实际上是进行一系列设置后进行刀具模拟，然后在把刀位数据用某一处理器生成G代码。它有不同的加工类型，比如说轮廓铣削，曲面铣削，刻模.....，主要用在加工中心，线切割等，车床基本不用，除非是不规则曲线，加工中心上也主要是加工不规则曲面，或者是复杂的轮廓

（1）PRO / E软件

1）铸造模具厂金属模具和压铸模具的加工企业现在使用PRO/E软件进行设计，利用其实体参数化的功能。PRO/E的开发比较早目前在机加工和模具制造方面使用比较多（特别是日企和台企），其特点在于参数化设计和曲面建模方面的专长，但缺点是其操作不怎么人性化

（2）UG软件

1）UG的功能比较强大，既有强大的绘图功能，又有很强的编程后处理功能，还有电极拆分，分模等扩展模块，所以被很多人用到。

（3）CIMATRON/DELCAM等软件

1）而数控编程软件则使用CIMATRON和DELCAM,在实际工作中使用的效果比较好。

（4）Mastercam软件

五、国内外Master CAM技术发展状况

CAD/CAM(计算机辅助设计及制造)技术产生于19世纪50年代后期发达国家的航空和军事工业中，随着计算机软硬件技术和计算机图形学技术的发展而迅

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速成长起来。1989年美国国家工学院将CAD/CAM技术评为当代（1964~1989）十项最杰出的工程技术成就之一。30多年来CAD技术和系统有了飞速的发展，CAD/CAM技术的应用已迅速成军事工业向民用工业扩展，由大型企业向中型小企业推广，由高技术领域的应用向日用家电、轻工产品的设计和制造中普及，对设计和制造业产生了革命性的影响，而且这一技术正在从发达国家“流向”发展中国家。

六、选择Mastercam作为课题的原因

Mastercam具有强劲的曲面粗加工及灵活的曲面精加工功能。

Mastercam提供了多种先进的粗加工技术，以提高零件加工的效率和质量。Mastercam还具有丰富的曲面精加工功能，可以从中选择最好的方法，加工最复杂的零件。Mastercam的多轴加工功能，为零件的加工提供了更多的灵活性。可靠的刀具路径校验功能 Mastercam可模拟零件加工的整个过程，模拟中不但能显示刀具和夹具，还能检查刀具和夹具与被加工零件的干涉、碰撞情况。它提供400种以上的后置处理文件以适用于各种类型的数控系统，我厂采用的是FANUC系统，机床为四轴联动卧式铣床。根据机床的实际结构，我们编制了专门的后置处理文件，绳槽曲面加工刀具路径NCI文件经后置处理后生成加工程序。

七、利用Mastercam仿真加工

1.主要分为五个步骤：

（1）零件模型建立，首先在Solidworks环境下建立零件CAD三维模型，利用IGES、STEP、STL等文件格式输出到MasterCAM环境中，或者在MasterCAM系统的零件模型建模模块中直接建立零件三维模型；

（2）零件工艺规划，在MasterCAM的ToolPath菜单下的JobSetup模块设置毛坯尺寸、边界、刀具尺寸、刀具基准点、进给率、快进路径和切削加工方式等内容；前两项工作为图形化数控编程的前置处理；

（3）刀位轨迹的计算与生成，选择刀位轨迹生成命令，系统自动计算节点数据，并将其转换为刀位文件；

（4）刀位轨迹的仿真验证，验证刀位轨迹的成形正确性和刀具工件间的干涉情况，保证加工零件形状的正确性和避免刀具运动碰撞；如果发现程序错误，则重新设置工艺规划参数；

（5）后置处理，将刀位文件转换具体加工中心能支持的数控程序代码。2.所选零件图及分析

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该零件比较简单，主要部分为铣削，四个等直径通孔为钻削。由于毛坯余量较小，无需进行粗加工，直接精加工。

3.实验报告

（1）给出在数控编程全过程的详细流程，表达出关键环节、参数。1）铣削上表面：铣削深度3mm。

2）铣削外平面：铣削深度2mm。

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3）铣中心孔：铣削深度2mm。

4）钻角上四个孔：通孔。

（2）给出零件CAD模型三维图界面，说明零件结构要求。如果是在江苏省徐州机电工程高等职业学校2011届毕业论文

Solidworks下建立的模型，给出模型转换文件格式及其特点。

在Solidworks中，将零件图保存为IGS的格式，然后在Mastercam中打开。打开以后，以曲面的形式出现，还要用solid from surfaces命令将面转化为实体。Slidworks软件建模效率高且简单易学，导入Mastercam接口技术成熟，很方便。

（3）给出工艺规划界面，说明刀具、材料、加工参数。

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选用直径6.0mm的铣刀。

选用直径为4.0mm的钻头。材料选为45号钢。

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（4）截取部分刀位文件、数控文件（文件头、部分主体、文件尾）； 文件头： % O0000(PROGRAM NAME25-11-10 TIME=HH:MM1 DIA.OFF.1 DIA.0 DIA.OFF.0 DIA.-4.)N2640 T0 M6 N2642 G0 G90 G54 X-20.Y-20.A0.S5729 M3 N2644 G43 H0 Z30.N2646 G99 G83 Z-2.R30.Q2.F1375.N2648 X20.N2650 Y20.N2652 X-20.N2654 G80 N2656 M5 N2658 G91 G28 Z0.N2660 G28 X0.Y0.A0.N2662 M30 % 加工，迅速生成NC代码。特别对一些造型复杂的零件，更是大大地缩短了编程时间，提高了程序的正确性和安全性，降低了生产成本，提高了工作、生产效率。

注意：

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1、根据数控设备系统的不同，应选择不同的系统作后处理，或将后处理的NC代码做人为修改后再应用到对应的数控设备。

2、以上程序完全由MasterCAM软件后处理编辑器生成，论文中对其格式未作修改。

八、结束语

使用MasterCAM软件可以方便快捷地设计出各种零件、模具的几何模型，并进行模拟

九、参考文献

[1]刘立.数控车床编程与操作.北京：北京理工大学出版社.2006.8 [3] 胡素云，孙中柏《MasterCAMX2数控加工实例精解》 机械工业出版社，2008年

[4] 翟肖墨《数控机床加工技术》 机械工业出版社，2002年