数控技术在模具钢材制造中的应用

第一篇：数控技术在模具钢材制造中的应用

模具作为一种高附加值的技术密集产品，它的技术水平已经成为衡量一个国家制造业水平的重要评价指标之一，而要提高模具技术水平不仅要有技术水平，更基础的是要有先进的制造设备及制造和控制技术的支持，模具加工采用传统的普通设备已经难以适应高效率，高质量，多样化的加工要求。一方面促使加工的大量前期准备工作与机械加工过程连为一体;另一方面，促使机械的加工的全过程与柔性自动化水平不断提高，即提高了制造系统适应生产条件的能力。

模具专家罗百辉认为，数控技术同时又是柔性制造系统(FMS)，计算机集成制造系统CIMS的技术基础之一，数控加工是模具制造业新的发展方向。对于现代模具制造业，市场要求必须在最短时间内完成新成品的开发和投产，为用户提供精度模具，利用数控加工及模具计算机辅助制造等新技术，从而使模具加工技术进入数控加工和模具计算机辅助制造为主的新阶段。

自动控制技术的飞速发展促进了数控技术由硬件数控到计算机数控的发展，而计算机为更有效地使用数控技术也发挥了巨大的作用。由于钢材模具加工中引入了CAD/CAM等计算机系统，实施自动化加工，在加工过程中，少了人的干预。由数控机床的组成可知，其中任何一个环节都与自动控制技术息息相关。

闭环控制系统是对机床移动位置直接用直线位置推测装置进行检测，再把实际测量的位置反馈到数控装置中去，与输入指令比较是否有差值，然后用这个差值去控制，使运动部件按实际需要值去运动，从而实现准确定位，即数控装置中插补器发出的指令信号与工作台末端测得的实际位置反馈信号进行比较，根据其差值不断控制运动，进行误差修正，直至差值在误差允许的范围内为止。

控制人员根据实际模具要求，CAD,并将技术代码通过现场总线传输到集成的操作系统，有操作人员对加工的初值与技术细节进行设置调节，这一过程在控制面板上实现。

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第二篇：信息技术在制造学科中的应用

信息技术在制造学科中的应用

1信息技术在制造学科的发展历程

信息技术用于制造领域是从20世纪40年代后期，美国的飞机制造企业试图用计算机控制机床来解决具有复杂型面的直升机旋翼零件的加工开始；1952年MIT推出第一台三坐标数控铣床样机，美国一些机床厂从 1954 年起陆续推出了一批大型专用数控机床，用于加工飞机蒙皮壁板和异型梁架，提高了加工质量和生产率，开信息技术成功用于制造业之先河。

为了解决烦琐的数控机床加工程序的编制和校核难题，同一时期，MIT 开发出第一代基于英语的自动编程工具系统（APT）。20世纪70年代起，数控编程逐渐融入CAM(计算机辅助制造)中，目前的CAM商品软件中，一般都具有用户通过人机交互进行自动编程和校核的能力。

20世纪50年代后期，诞生了计算机同时控制加工运动、自动换刀和自动换工位的加工中心。60 年代推出第一代5轴数控加工中心，随着计算机的小型化，专用数控装置逐步转向 CNC，以及用同一台后台计算机控制多台NC或CNC的 DNC 系统。在工艺规划领域提出了基于成组工艺的10 位工件分类编码方法。同一时期又诞生了可编程的自动作业装置:工业机器人，并在此后几十年中在制造业得到广泛应用，显著提高了制造业中的弧焊、点焊、喷漆、涂胶、搬运、码垛、装配等作业的质量和效率。2先进制造技术发展中的关键技术

先进制造技术的发展离不开信息技术的应用，先进制造技术中信息技术的应用有以下几个方面：

2.1并行工程(CE)

并行工程(CE)是对产品及其相关过程(包括制造过程和支持过程)进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式。在传统的串行开发过程中，设计中的问题或不足，要分别在加工、装配或售后服务中才能被发现，然后再修改设计，改进加工、装配或售后服务(包括维修服务)。而并行工程就是将设计、工艺和制造结合在一起，利用计算机互联网并行作业，大大缩短生产周期。

2.2快速成型技术(RPM)

快速成型技术(RPM)是集CAD/CAM技术、激光加工技术、数控技术和新材料等技术领域的最新成果于一体的零件原型制造技术。它不同于传统的用材料去除方式制造零件的方法，而是用材料一层一层积累的方式构造零件模型。它利用所要制造零件的三维CAD模型数据直接生成产品原型，并且可以方便地修改CAD模型后重新制造产品原型。由于该技术不像传统的零件制造方法需要制作木模、塑料模和陶瓷模等，可以把零件原型的制造时间减少为几天、几小时，大大缩短了产品开发周期，减少了开发成本。随着计算机技术的决速发展和三维CAD软件应用的不断推广，越来越多的产品基于三维CAD设计开发，使得快速成型技术的广泛应用成为可能。快速成形技术已广泛应用于宇航、航空、汽车、通讯、医疗、电子、家电、玩具、军事装备、工业造型(雕刻)、建筑模型、机械行业等领域。

2.3虚拟制造技术(VMT)

虚拟制造技术(VMT)以计算机支持的建模、仿真技术为前提，对设计、加工制造、装配等全过程进行统一建模，在产品设计阶段，实时并行模拟出产品未来制造全过程及其对产品设计的影响，预测出产品的性能、产品的制造技术、产品的可制造性与可装配性，从而更有效地、更经济地灵活组织生产，使工厂和车间的设计布局更合理、有效，以达到产品开发周期和成本最小化、产品设计质量的最优化、生产效率的最高化。虚拟

制造技术填补了CAD/ CAM技术与生产全过程、企业管理之间的技术缺口，把产品的工艺设计、作业计划、生产调度、制造过程、库存管理、成本核算、零部件采购等企业生产经营活动在产品投入之前就在计算机上加以显示和评价，使设计人员和工程技术人员在产品真实制造之前，通过计算机虚拟产品来预见可能发生的问题和后果。虚拟制造系统的关键是建模，即将现实环境下的物理系统映射为计算机环境下的虚拟系统。虚拟制造系统生产的产品是虚拟产品，但具有真实产品所具有的一切特征。

2.4智能制造(IM)

智能制造(IM)是制造技术、自动化技术、系统工程与人工智能等学科互相渗透、互相交织而形成的一门综合技术。其具体表现为：智能设计、智能加工、机器人操作、智能控制、智能工艺规划、智能调度与管理、智能装配、智能测量与诊断等。它强调通过“智能设备”和“自治控制”来构造新一代的智能制造系统模式。

智能制造系统具有自律能力、自组织能力、自学习与自我优化能力、自修复能力，因而适应性极强，而且由于采用VR技术，人机界面更加友好。因此，智能制造技术的研究开发对于提高生产效率与产品品质、降低成本，提高制造业市场应变能力、国家经济实力和国民生活水准，具有重要意义。

3信息技术之CAD/CAM

信息技术的发展影响制造科学中设计理论与设计方法，及产品的制造，CAD/CAM技术的发展代表设计理论与设计方法的水平。

CAD是Computer Aided Design的简称，也叫做计算机辅助设计，是指工程技术人员以计算机为工具，运用自身的知识和经验，对产品或工程进行方案构思、总体设计、工程分析、图形编辑和技术文档整理等设计活动的总称，是一门多学科综合应用的新技术。CAD技术是一项产品建模技术，它是将产品的物理模型转化为产品的数据模型，并把建立的数据模型存储在计算机内，供后续的计算机辅助技术所共享，驱动产品生命周期的全过程。

CAM是Computer Aided Manufacturing的简称，也叫做计算机辅助制造，是利用计算机来进行生产设备管理、控制和操作的过程。生产实际的需求是所有技术发展与创新的原动力，CAM在实际应用中取得了明显的经济效益，并且在提高企业市场竞争能力方面发挥着重要作用。

3.1集成化

随着计算机技术的发展，集成化已成为CAD/CAM技术发展的一个最为显着的趋势。CAD/CAM系统已从简单、单

一、相对独立的功能发展成为复杂、综合、紧密联系的功能集成系统。这里所说的集成是指CAD/CAPP/CAM/CAE的集成，它们的集成应是建立一种新的设计、生产、分析以及技术管理的一体化，并不是将孤立的CAD、CAPP、CAM和CAE等系统进行简单的连接，而是从概念设计开始就考虑到集成。国内外大量的经验表明，CAD系统的效益往往不是从其本身，而是通过CAM和PPC系统体现出来；反过来，CAM系统假如没有CAD系统的支持，花巨资引进的设备往往很难得到有效地利用；PPC系统假如没有CAD/CAM的支持，既得不到完整、及时和准确的数据作为计划的依据，订出的计划也较难贯彻执行，所谓的生产计划和控制将得不到实际效益。因此，通过集成，最大限度地实现了企业信息共享，建立新的企业运行方式，提高了生产效率。

3.2网络化

21世纪，网络技术的飞速发展和广泛应用，改变了传统的设计模式，将产品设计及其相关过程集成并行地进行，人们可以突破地域的限制，在广域区间和全球范围内实现协同工作和资源共享。计算机网络已成为计算机发展进入新时代的标志。网络在全球化，制造业也将全球化，从获取需求信息，到产品分析设计、选购原辅材料和零部件、进行加工制造，直至营销，整个生产过程也将全球化。网络技术使CAD/CAM系统实现异地、异构系统在企业间的集成成为现实。CAD/CAM 系统的网络化能使设计人员对产品方案在费用、流动时间和功能上并行处理的并行化产品设计应用系统；能提供产品、进程和整个企业性能仿真、建模和分析技术的拟实制造系统；能开发自动化系统，产生和优化工作计划和车间级控制，支持灵敏制造的制造计划和控制应用系统；对生产过程中物流，能进行治理的物料治理应用系统等。随着Internet的发展，基于网络化的CAD/CAM技术，需要在能够提供基于网络的完善的协同设计环境和提供网上多种CAD应用服务等方面提高水平。

3.3智能化

智能化CAD/CAM设计是含有高度智能的人类创造性活动，是指将人工智能技术、专家系统应用于CAD/CAM系统中，深入研究人类认识和思维的模型，并用信息技术来表达和模拟这种模型，使其具有人类专家的经验和知识，具有学习、推理、联想和判断的功能及智能化的视觉、听觉、语言能力，从而解决以前那些必须由人类专家才能解决的设计、制造难题。智能化CAD/CAM技术涉及新的设计理论与方法(如并行设计理论、大规模定制设计理论、概念设计理论、创新设计理论等)和设计型专家系统的基本理论与技术(如设计知识模型的表示与建模、知识利用中的各种搜索与推理方法、知识获取、工具系统的技术等)等方面。智能化是一个具有巨大潜在意义的发展方向，它可以在更高层次的创造性思维活动基础上，给予技术人员有效的辅助。智能化是CAD/CAM技术发展的必然趋势，将对信息科学的发展产生深刻的影响。

3.4标准化

信息时代如同一百年前工业革命给社会带来的变化一样深刻。它改变和正在改变着人们的工作、生产和生活方式。信息技术的发展冲破了地域的局限，形成了全球市场，把竞争推向了空前激烈的阶段。信息技术对标准化工作产生了巨大影响，引起了标准化工作的重大变革。现代标准含有主要的信息量，标准的开发先于产品的开发，标准能为技术和产品的发展指出方向，能够体现当前世界前沿技术的发展。面对浩瀚的信息、广阔的市场，要使无数的用户和供应商之间的信息交换畅通无阻，制定CAD/CAM系统的信息交换标准十分重要。包括工程图样标准化、零件标准、产品定义数据模型标准以及商务报告标准等；其次是合作运行方法标准化，包括知识产权共享标准、虚拟生产协议等。

【参考文献】

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[2]制造业信息化综合集成技术的开发与应用 沈克《新技术新工艺》数字技术与机械加工工艺装备2010 年第10期

[2]数字化制造是先进制造技术的核心技术 张伯鹏《制造业自动化》2000 年2 月

[3]基于CAD/CAM模具设计与制造的研究.制造业自动化,2011,33(10)

[4]CAD/CAPP/CAM在模具设计制造中的应用.机械设计与制造,2011,(5)

[5]CHEN,Junhua.Practical Method of Conical Cam Outline Expansion.中国机械工程学报,2011,24(1)

第三篇：玻璃钢材料在船舶制造中的应用

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玻璃钢材料在船舶制造中的应用

玻璃钢学名玻璃纤维增强塑料，俗称FRP，即纤维增强复合塑料。根据采用的纤维不同分为玻璃纤维增强复合塑料（GFRP），碳纤维增强复合塑料（CFRP），硼纤维增强复合塑料等。它是以玻璃纤维及其制品（玻璃布、带、毡、纱等）作为增强材料，以合成树脂作基体材料的一种复合材料。

玻璃钢是一种常见的环保设备制作材料。它的全称是玻璃纤维复合树脂。它具有很多新型材料所没有的优点。玻璃钢是将环保树脂与玻璃纤维丝经过加工工艺揉合在一起。在树脂固化了以后，性能开始固定而且不可回溯到固化前的状态。严格来讲，它种树脂是环氧树脂的一种。经过多年的化工方面的改良，在添加适当的固化剂后，它会在一定时间内固化。固化以后的树脂没有毒性析出，同时开始具备一些十分适合环保行业的特性。

玻璃钢是一种新型的造船材料，是近代材料革命的一重要组成部分。玻璃钢应用到造船业中的时间不长，但已突显出其强大的生命力和广阔的发展前景。

玻璃钢舰艇的特点是质轻、高强，对减轻重量有较大潜力，适用于限制重量的高性能船舶和赛艇等；耐腐蚀，抗水生物附着，比传统的造船材料更适合使用；无磁性，因而是扫雷艇，猎雷艇最佳的结构功能材料；介电性和微波穿透性好，适宜于军舰艇；能吸收高能量，冲击韧性好，船舶不易因碰撞，挤压而损坏；热导率低，隔热性好，适合建造耐火救生艇、渔船和冷藏船等；船体表面能达到镜面光滑，并且可具有各种色彩，特别适于建造外形美观的各类游艇；可设计性好，能按船舶结构各部件的不同要求，通过选材、铺层研究和结构造型来实现优化设计；整体性好，船体无接缝和缝隙，可防渗漏；成型简便，比钢质、木质省工，且批量生产特别好，降低造价的潜力很大；维修保养方便，维修费比其他材质的船艇少得多，全寿命期的经济性能好。由于玻璃钢具有传统造船材料无法比拟的上述综合性能，故备受造船界的重视，经多年的开发应用，已成为一种重要的船用材料。但因其弹性模量低和受成型技术等的限制，尚不能建造太大的舰船，加之价格较贵，故在整个造船业中用量比钢材少。

中国的玻璃钢/复合材料船艇工业始于1958年，历经近50年的发展，就其船体材料、设计和制造技 术发展的历史沿革和技术状况，可分为以下三个阶段：初创阶段（1958年～改革开放前）、巩固阶段（改革开放后～20世纪末）和发展阶段2000年起至今）前两个阶段中，船体材料、设计计算和制造工艺等方面，技术进展不明显，表现为：

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1.材料方面：四十年来一直采用由E玻纤（甚至中碱玻纤）纺织而成的传统的无捻粗纱方格布和短切毡及性能一般的不饱和聚酯树脂作为船体原料；

2.设计方面：基本上是沿用金属船舶的设计理念，其船体结构绝大多采用常规的实板加筋结构形式；

3.制造方面：几乎所有船厂均采用传统落后的手糊成型工艺方式，或辅以喷射成型工艺，仅个别船厂曾局部采用过真空袋压成型技术；

在这两个阶段中，从事玻璃钢/复合材料船艇制造的船厂属于原中国船舶工业总公司的只有几家，绝大多数均为地方上的中小型船厂以及90年代后到大陆设厂的台资企业。曾经提出过以玻璃钢渔船为突破口来推进复合材料在我国船艇工业中的发展，但都收效甚微。第三阶段的前几年中，国内有些大的集团公司和欧美澳等外资公司已纷纷涉足我国的游艇行业，因而国内复合材料造船技术发展的步伐已明显加快。特别是2006年，以太阳鸟船艇制造有限公司等为代表的国内复合材料船艇制造商已经在采用先进的材料、设计和制造工艺技术方面迈出了可喜的一大步。如珠海太阳鸟游艇制造有限公司的62英尺机动游艇，采用多轴向缝（经）编织物、PVC泡沫夹层结构和真空辅助成型工艺成功制造了该艇的船体；再加佛山市宝达船舶工程有限公司的13.6米海关超高速摩托艇，采用了含有芳纶纤维的混杂增强材料与乙烯基树脂复合，同样也用真空辅助成型工艺来制造艇体。第三阶段前期国内复合材料造船技术的进展表现在以下几个方面：

1.打破了国内船艇一直沿用的普通方格布作为增强材料和聚酯树脂作为基体的局面，开始采用先进的多轴向缝编织物和乙烯基等高性能树脂，大大提高了艇体的性能；

2.结束了单一的实板加筋结构这种传统艇体设计模式，开始进行夹层结构、硬壳式结构和波形结 构等各种艇体结构形式的设计和建造实践；

3.打破了长期采用陈旧的手糊成型工艺之落后局面，实现了复合材料真空辅助成型工艺在船体制造中的突破。

值得提出的是，国务院不久前审议通过的《船舶工业中长期发展规划》中提出，为适应国内旅游、休闲等行业的发展，要大力开发个性化游艇等产品。为此，中国船舶工业集团公司与上海奉贤区人民政府最近在北京签订了合作开发建设上海中船游艇制造基地的框架协议，拟将该基地建成中国最大的游艇制造基地。这不仅将进一步激活上海及长三角地区的游艇技术，还将有力地推动中国复合材料船艇工业技术的脱胎换骨，在更高的层次和水平上参与国际竞争，从而实现中国船艇工业新的突破。推广玻璃钢渔业船舶玻璃钢自诞生以来，已被广泛应用于各个行业，特别是它特有的性能以及其它造船材料无法比拟的优越性，已成为世界发达国家用于建造中小型渔业船舶和游艇的首选材料。

我国虽然在上世纪60年代已开始用于小型船艇的建造，但在渔业船舶的建造中使用玻璃钢材料始终未形成规模。“六五”、“七五”期间也曾对玻璃钢造船加大了研制开发力度，由于缺乏政策扶持、宣传力度不够、社会购买力差等因素，—直未能得到渔

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民的首恳。最早研制玻璃钢渔船的生产厂相继转产游艇及其它玻璃钢制品，玻璃钢渔船发展至上世纪90年代初，在渔船总量中的占有率尚不足万分之一。而在发达国家玻璃钢渔船的占有率已达90%以上。为改变这一现状，1994年农业部、科技部将玻璃钢渔船的建造及产业化列为“九五”科技攻关项目，并出台了优先发放捕捞许可证，三年减半收取资源费，减半收取船检费，减半收取保险费，优先贷款五项优惠政策。

玻璃钢渔船之所以能在渔船中占绝对优势，是因为玻璃钢这种材料具有钢材、木材无法比拟的优越性。玻璃钢是一种复合材料，上世纪40年代诞生于美国，开始主要用于军事和航空，50年代逐渐转为民用。我国玻璃钢船艇从60年代开始发展，至今已近40年。目前已基本占领了小型船艇市场，并以轻质高强、造型美观、色彩多样而受到经营单位和乘客的欢迎。但长期以来，玻璃钢船艇的维护保养工作未能受到应有的重视。生产单位大都未在产品说明书及用户须知等资料中介绍维护保养常识，很多用户单位对玻璃钢材质、性能等缺乏了解，不少人盲目认为玻璃钢强度高、不会锈蚀，又有胶衣层保护，无需保养。这就造成了很多玻璃钢船艇由于缺乏维护保养而过早失去风采，缩短了使用寿命。玻璃钢是以合成树脂为基体，以玻璃纤维为增强材料复合而成的。它具有与钢相近的强度，有耐水、耐腐蚀的优越性能，表面光洁如镜的美观外表，可整体成型的特点；但它也存在一些不足，如刚度较小、耐磨性较差等。特别是影响质量的因素较多（如原材料优劣、作业人员技术素质、生产条件及环境因素等等），这就使同类产品质量上的差异会很大。与钢质、木质船相比，玻璃钢船具有较少维修的特点，这是玻璃钢本身的优越性能所决定的。但玻璃钢与所有材料一样，也存在着老化问题，只是老化进程较缓而已。即使在船艇表面施加了胶衣树脂形成了保护层，但由于厚度仅0.3-0.5毫米，在经常磨擦和环境侵蚀下也会损伤和减薄。所以，玻璃钢较少维护并非不需维护，适当的维护不仅可以保持漂亮的外观，还可延长玻璃钢船艇的寿命。

在世界范围内，玻璃钢（FRP）渔船从20世纪60年代初开发以来，迄今已有50多年的历史。由于玻璃钢渔船具有快速性好、操纵性优、载重量大、省燃料、易维修保养、利于环境和资源保护等优良的综合性能，获得了迅速的发展。截止20世纪末，美、英、法、日、韩等发达国家，中小型木质和钢制渔船基本被淘汰，玻璃钢渔船市场占有率占90%以上；我国台湾的玻璃钢渔船发展也相当迅速。我国大陆从20世纪70年代开始建造玻璃钢渔船，起步并不算晚，但其发展速度与发达国家相比差距甚大。目前我国拥有渔船约104万艘，木质渔船占约84%，玻璃钢渔船约占2%。玻璃钢渔船的发展与我国国民经济迅速崛起极不相称。一些国家和地区的经验应值得我们学习与借鉴。

我国大多数渔民仍在使用落后的木质渔船作为捕捞生产工具，这与国民经济的高速增长和科学技术的快速发展不相适应。更为让人忧虑的是，我国木质渔船大都老旧不堪，存在耗能高、污染水域环境严重；使用寿命短，维修费用高；安全生产条件差，事故隐患多等诸多问题。这既不符合我国发展低碳、可循环的集约型经济的要求，也影响我国渔业生产的效率和安全。在这种情况下，推广应用玻璃钢渔船，提高渔业装备水平已然

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势在必行。中小型渔船玻璃钢化是我国渔船未来发展方向。玻璃钢具有质轻高强、耐腐蚀、抗老化可设计性强等特性玻璃钢渔船正是充分利用了玻璃钢材料的特性，使其在船舶性能和经济性方面有了优于钢质和木质渔船的特点。

在船舶性能方面，玻璃钢渔船船体为一次成型，船体表面光滑，阻力小，与同功率同尺寸钢质渔船相比，航速可提高0.5-1节左右。玻璃钢比重是钢材的1/4，玻璃钢船压载重心低，在风浪中起浮性好，回复能力强，抗风能力强。

在经济性方面，玻璃钢渔船节能效果好。玻璃钢具有良好的隔热性，导热系数只有钢质的百分之一。玻璃钢渔船航速较快，可缩短航行时间，提高出海率，增加捕鱼航次，达到节油的目的。

玻璃钢渔船使用寿命较长。钢质渔船易锈蚀，使用年限一般在10-15年，还得每年维护保养、去锈涂漆，维修费用高。玻璃钢渔船具有良好的耐腐蚀性，船体永不锈蚀，理论上使用寿命可达50年之久，而且无需像钢质船每年进行维护。年均维修费用只有钢质船的十分之一。

玻璃钢渔船具有节能、使用寿命长、维修费用低等特点，虽然一次性投资高于钢质船，但其中长期经济效益仍高于钢质渔船。据不完全统计，我国现有机动和非机动木质渔船90多万艘，这些木质渔船用料混杂，技术性能差，主机耗油大，年维修费用高，而且大量消耗木材，而我国森林资源贫乏，供需矛盾突出。上世纪90年代全国用以建造和维修船只的木材，每年达200万立方米，如果20年内将90多万艘木质渔船更新为玻璃钢渔船，可节约木材930万立方米(平均每艘用料10立方米)。据1999年统计，我国现有不同尺度钢质渔船5万艘，每两年去锈一次，以每艘船产生污染物250公斤计算，平均每年向海洋倾倒6250吨污锈，严重地破坏了海洋生态环境。玻璃钢渔船则无需去锈和耗用大量木材，这样对保护海洋生态环境和森林资源起到积极的作用，具有良好的社会效益。

近年来玻璃钢船的制造量越来越多，尚供不应求，说明了玻璃钢船很有发展前途。为进一步开拓玻璃钢造船的广阔天地，如下几个方面尚需研究提高。

(1)玻璃钢的设计和实验工作目前还处于初步研究阶段。虽然对玻璃钢材料是实验和各种板架结构的实验，以及玻璃钢的典型分段实验等都做了工作，但是缺少系列化的实验。因此，尚无法为玻璃钢船的结构设计提供完整的资料，使设计的可靠性和正确性达到高度水平。

（2）手糊低压接触成型法是目前制造玻璃钢船采用的主要方法，虽然有不少优点，但是劳动强度大，生产效率低，劳动保护不易解决。因此，提高玻璃钢成型的机械化，是发展应用玻璃钢造船的重要课题。

（3）玻璃钢造船也必须实现标准化、系列化、通用化。这是提高机械化程度，实现高速度、高质量的手段。例如大批量生产的玻璃钢救生艇，经过大量调查和辛勤的工作，编订了部标准，实现了线性一致，减少了大量模具，并使生产设备和备件可以通用、船舶动力装置认知实习论文

互换。

（4）玻璃钢的原材料还需要进一步创新。比如为了克服玻璃钢弹性模量低的缺点，需要研制高弹性模量的玻璃纤维；为了减缓老化现象，需要研究新的化学稳定剂；为降低成本，应生产和使用厚的玻璃毡等新产品作加强材料。此外，在提高树脂的耐燃性方面还有不少课题。

（5）玻璃钢的质量检验方法也需要改进。目前对玻璃钢的厚度测量和内部缺陷的检查等还缺乏精确的方法。

目前，世界上2000多万艘6-20米左右的游艇中，FRP游艇占了90%以上。玻璃钢游艇国内市场需求潜力巨大，国内具有不断升温和扩大的游艇消费需求。我国经济多年持续高速增长，居民生活水平大幅提高，千万、亿万富翁已经大量出现，旅游消费不断升温，以及北京奥运成功、上海世博成功、三峡大坝库区建成、沿海发达城市逐步国际化等有利因素，极大地推动了国内景观水系休闲旅游开发的热潮，也使各类旅游休闲船艇和私家游艇市场蕴涵着巨大的发展潜力。据不完全统计，我国游艇俱乐部近5年来已由一二十个猛增到50多个，深圳、广州、珠海、上海、浙江、大连、青岛等地已有私家游艇1000多艘，国内私家购买的最贵游艇高达9000多万人民币。这一切表明游艇经济在我国已见端倪并呈快速升温之势。

总之，由于玻璃钢（FRP）具有许多传统造船材料无法比拟的优点，故从问世以来倍受造船界的重视。现已成为世界中、小游艇和高速船艇制造的首选材料，且具有良好的发展前景。参考文献

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第四篇：不锈钢在模具制造中的应用

不锈钢在模具制造中的应用

发布时间： 2010-6-5 11:11:38 中国废旧物资网

一、引言

不锈钢市一种特殊材料，其特点是不锈钢、耐热、耐蚀，广泛应用于工业及民用的众多领域。当前我国不锈钢生产正在飞速发展，生产的品种已经从建国初期的几种，到目前已经纳入国家标准的143种（GB/T20878-2007），不锈钢产量也从1988年的21.7万吨发展到2008年的900多万吨。

过去，不锈钢在化工、航天、航空、原子能以及民用工业应用较多，在模具制造中应用较少，但是由于模具工业的发展，模具工作的环境对模具材料的性能要求越来越高，在生产具有化学腐蚀的塑料为原料的塑料制品时，模具必须具有防腐蚀性能；在强磁场中工作的模具不应产生感应；一些耐高温、耐蚀、抗氧化性的热处理模具以及一些精密耐蚀模具需要通过时效来提高模具硬度，以上几类模具都要求模具具有特殊性能。而各类不锈钢正是具有以上性能并能满足以上需要，从而解决了生产中的难题。

根据模具的工作条件，选择了几种不同类型的不锈钢，并简要的介绍了其热处理工艺。

二、马氏体不锈钢的应用

在具有化学腐蚀性环境中工作的模具，必须具有耐腐蚀性，而且还要求具有一定的硬度、强度和耐磨性能等。这类要求高硬度的模具一般选用马氏体不锈钢制造，常用的马氏体不锈钢有：2Cr13、3Cr13、4Cr13、3Cr17Mo、9Cr18、9Cr18Mo、Cr14Mo4V、1Cr17Ni2等。下面根据硬度的要求介绍了几种不锈钢：

（1）中碳高铬耐蚀马氏体不锈钢应用

这类钢要求硬度在50—55HRC左右。典型的不锈钢为4Cr13，该钢为中碳马氏体不锈钢，热处理后有较高的硬度和耐磨性，且抗大气和水蒸汽腐蚀，可用于制造要求具有一定耐蚀性能的塑料模具。该钢的淬火温度一般选择1050℃，该钢淬透性好，对于小型塑料模具，淬火时可用空气冷却，以减少模具的热处理变形；而对于尺寸较大的模具可采用油淬，淬火后的模具一般采用200-300℃回火，回火后硬度为50—53HRC。适宜制造承包商负荷、高耐磨及腐蚀介质作用下的塑料制品的模具。

（2）高碳高铬性不锈钢应用

对于要求较高硬度、较高耐磨性的耐蚀塑料模具可选择高碳高铬型不锈钢，如9Cr18、Cr18MoV、Cr14Mo、Cr14MoV等。以Cr14MoV为例，其含碳量为1.0%—1.15%，该钢具有较好的淬透性，淬火温度一般选择为1100—1120℃油冷，硬度大于或等于58 HRC，回火温度为500℃，保温2h，回火4次，其硬度大于或等于60 HRC。该钢具有高硬度、高耐磨性和良好的耐腐蚀性，高温硬度也较高，适宜制造在腐蚀介质作用下承受高负荷、高耐磨的塑料模具。

（3）低碳铬镍型耐蚀不锈钢的应用

1Cr17Ni2钢属于马氏体型不锈钢耐酸钢，对于氧酸类（一定温度、浓度的硝酸，大部分的有机酸）以及盐类的水溶液有良好的耐蚀性；该钢有较高的强度和适宜的硬度，乃是性能比4Cr13钢好，因此要求耐蚀性能高的塑料模具，仍然有一部分采用该型号的不锈钢制造。

1Cr17Ni2钢淬火温度范围为950—1050℃油冷。淬火后低温回火或高温回火性能均有较好的耐腐蚀，淬火后经200—300℃回火，钢的硬度为38—40HRC，如通过冷处理，可使奥氏体继续转化为马氏体，硬度可提高到42—48HRC，钢的强度、硬度较高，耐磨性好，而且有较高的耐腐蚀性能。回火温度在600—700℃，钢的基本组织为回火索氏体，具有较好的强度和韧度配合，而且也有较高的耐蚀性能。该类钢还可以通过渗氮处理，提高耐磨性、抗咬合能力和模具的使用寿命。

1Cr17Ni2钢主要用于耐腐蚀、高精度的塑料模具。

三、沉淀硬化型不锈钢的应用

马氏体不锈钢模具在热处理过程中会产生变形，这是模具热处理三大难题之一（变形、开裂、淬硬），如何既保持模具的加工精度，又使模具具有较高硬度。对于复杂、精密、长寿命面临的一个重要课题，国内研制和发展了一系列的沉淀硬化不锈钢解决了这道难题，常用的此类不锈钢有：0Cr17Ni4Cu4Nb、0Cr17NiAl、0Cr12Ni4Mn、0Cr15Ni7Mo4Al、1Cr14Co13Mo5V、5Mo3Al等。

例如0Cr17Ni4Cu4Nb是一种马氏体沉淀硬化不锈钢，因含碳量低，耐腐蚀性优于马氏体不锈钢，而接近于奥氏体不锈钢。该钢热处理工艺简单，固溶温度为1040℃，水冷，热处理后可获得单一板条状马氏体，硬度为32—34HRC，具有良好的切削加工性能，便于模具的硬度可达到40HRC，由于温度较低，模具变形较小，硬度和强度皆有提高，同时获得综合的力学性能。为了提高模具的表面硬度和耐磨性，该类钢制模具可采用离子氮化表面处理，表面硬度可达900HV以上，大大延长了模具的使用寿命。

沉淀硬化型不锈钢主要用于制造耐腐蚀、高精度的塑料模具。

四、奥氏体不锈钢在热作模具上的应用

今年来为了满足耐高温、耐蚀、抗氧化要求而引入的奥氏体不锈钢作为热作模具材料已经逐步获得了广泛的应用。这类钢一般都含有Ni、Mn等奥氏体形成元素，同时加入一定量的C、Cr等元素，从而使得奥氏体变形更加稳定，且始终保持奥氏体组织，其中0Cr14Ni25Co2V、4Cr14Ni14W2Mo钢属于铬镍系奥氏体不锈钢，其优点是组织比较稳定，在加热和冷却过程中均不发生相变，具有很高的高温强度和耐热性。缺点是线胀系数大，导热性差，降低了钢的热疲劳性能，不适宜作为强烈水冷的模具材料。

4Cr14Ni14W2Mo钢在650℃以下有良好的机械性能；在600—800℃时，易因强烈的时效而强化；在800℃以下耐热不起皮；在900℃以下耐气体腐蚀能力高。该钢热处理工艺为：固溶温度1000—1100℃水冷，组织为奥氏体；时效处理温度为750℃，空冷，组织为奥氏体。

4Cr14Ni14W2Mo钢抗氧化性好，可以蠕变成形模、强腐蚀性的玻璃成形模以及压铸用型芯等热作模具。

五、奥氏体不锈钢在无磁模具中的应用

为了适应磁性制品的生产，人们用无磁模具钢制造无磁冷作模具和塑料模具，这种模具在强磁场中不会被磁化，保证了磁性制品在生产过程中即使被磁化，但仍然容易脱模，从而有效的保证了生产的正常进行。

无磁模具钢包括奥氏体不锈钢和高猛系钢。1Cr18Ni9Ti钢属于奥氏体型不锈钢，它具有较高的抗晶间腐蚀性能，在各种状态下都能保持稳定的奥氏体组织，在强磁场中不产生磁感应。该钢的冷拉坯料退火温度为970℃，水冷；固溶处理温度为1030—1160℃水冷，组织为奥氏体；时效温度为800℃保温10h或时效温度700℃保温20h，组织为奥氏体+磁化物，时效后强度和其他力学性能均有所提高，但硬度仍然较低（＜200HBW）。为保证其耐磨性，一般还需要进行氮化处理。

1Cr18Ni9Ti钢经固溶后呈单相奥氏体组织，因此在强磁中不产生感应，适宜制造无磁模具和要耐蚀性能的塑料模具。

六、结束语

不锈钢种类较多，有奥氏体不锈钢、奥氏体—铁素体（双相）型不锈钢铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、沉淀硬化不锈钢，其共同特点是不锈、耐蚀。各类模具的服役条件差异较大，因此各类不锈钢的选择和应用应根据模具的生产条件和工作环境的需要，结合不锈钢材料的基本性能和相关因素，选择符合模具的需要、经济上合理、技术上先进的不锈钢材料，从而提高产品的质量和模具的使用水平。随着科学技术的发展，不锈钢材料在模具中的应用也将会达到一个新的水平。

第五篇：数控技术及应用填空题汇总

数控技术及应用

一、填空

1.对于工序多，需要在加工过程中多次换刀的工件，适合于在上加工。

2.段。

3.数控机床加工一定形状的工件时，只能沿坐标轴按一步步地移动。

4.细分电路就是把步进电动机的一步再分得细一些，来减少。

5.由单个码盘组成的绝对编码器所测的角位移范围为。

6.为减少伺服系统的跟随误差，应增大位置控制器的增益kp，但kp的增大受统稳定性的限制。

7.传感器的测量精度是其可以一致的、重复测出的。

8.数控机床主要运动部件沿某一坐标轴方向，向预定的目标位置运动时所达到的实际位置精度称为定位精度。

9.FANUC15系统是为适应高速，高精度和高效率加工而发展起来的位CNC数控系统。

10.一个典型CNC系统一般由三部分组成。

11.在CNC。

12.控制系统控制的是刀具相对于工件的位置，但对移动的途径原则上没有规定。

13.数控机床常用

14.脉冲发生器有两种类型：。

15.旋转变压器是根据

16.在数控机床上以某一进给速度加工圆弧时，当伺服系统两轴的增益相同时，进给速度愈大，则轮廓误差愈大

17.一般的数控机床常采用电气补偿法进行反向间隙和螺距累积误差的补偿，以提高定位精度。

18.FANUC15系统中采用反馈的方法，使电动机在负载发生变动时，以不会影响伺服系统的工作，实现了鲁棒控制。

19.数控系统按照一定的计算方法，将脉冲分配给各个坐标轴，完成规定运动轨迹过程称为插补。

20.按照ISO格式进行数控编码时，取消刀具半径补偿的代码是

21.对于经济型的开环控制中的CNC系统，一般多用作为驱动元件。

22.数控机床导轨的功用是。

23.光栅传感器主要有构成。

24.于位置传感器。

25.在车削螺纹时，必须保证主轴旋转与Z

26.27.28.载发生变化时也不会影响伺服系统的工作。

29.数控机床刀具相对于工件的位置定位，可以通过两种方式完成：一种是

坐标方式、一种是绝对坐标方式。

30.工件坐标系的原点在机床坐标系中称为大尺寸能加工出来。

31.在CNC。

32.加工中心识别所需的刀具通常采用两种方式。

33.当位移传感器以就称为数字式位移传感器。

34.。

35.光栅倍频器是对光栅输出信号进行

36.CNC装置与速度控制单元之间的联系信号有模拟量信号和开关量信号两种。

37.当数控机床沿某一坐标轴进给时，移动速度越大，则跟随误差。

38.随着电子技术和计算机技术的发展，数控系统经历了采用电子管、晶体管、集成电路直到把微型计算机引进数控系统的过程。

39.在CNC

40.加工中心自动选刀的方式分为顺序选刀和任意选刀两种。

41.数字位置测量系统的脉冲是指系统反映的最小位置变化量。

42.43.在FANUC15系统中可以进行主轴的位置控制，其方法是在数控机床的主轴上安装回转编码器。

44.数控机床主要由程序载体、输入装置、CNC装置、伺服系统和机床的机械部件构成。

45.光栅传感器的信号处理技术中，细分电路的作用是提高。

46.加速转矩等于加速度乘以。

47.在空载时，加速度转矩应等于减去。

48.数控加工的编程方法主要有和两大类。

49.CNC系统中常用的插补方法中，步进电动机作为驱动元件的数据系统；数字增量插补法（数据采样插补法）一般用于直流伺服和交流伺服电机作为驱动元件的数控系统。

50.滚珠丝杠螺母副按其中的滚珠循环方式可分为两种。

51.直流主轴电动机的控制系统可分为两部分：和制部分。

52.定位精度的高低用的大小来衡量。

53.步进电动机的频率。

54.PLC功能模块用来对内装的55.CNC。

56.CNC系统控制软件的典型结构有。

57.考虑到电缆线的固定，为保证传感器的稳定工作，一般将直线光栅的安装在机床或设备的动板（工作台）上。

58.FANUC15

59.60.单、成本低。

61.根据伺服系统反馈信息的不同，可分为：开环控制系统、闭环控制系统和半闭环控制系统。

62.63.64.驱动单元，步进电动机就相应地转过一个步距角。通过机床的传动部件，使工作台相应地得到一个位移量，这个位移量称为脉冲当量。

65.半闭环控制系统与闭环控制系统的主要区别在于前者的电动机轴上装有表示其角位移的编码器。这种系统可以控制电动机做精确的角位移，但是不能纠正机床传动部件带来的误差，所以称为半闭环控制系统。

66.开放式数控系统解决了系统通用性差，用户无法改变系统功能、无法自由选择伺服系统等问题。

67.68.69.适应控制与闭环控制的主要区别在于有一。

70.G91每分钟进给（mm/min）G94主轴每转进给（mm/r）G96恒线速度（m/min）G97 每分钟转数（主轴）（r/min）

71.G17——选择xy平面插补 G18——选择xz平面插补 G19——选择yz平面插补

72.在数控编程时，使用（刀具半径补偿）指令后，就可以按工件的轮廓尺寸进行编程，而不需按刀具的中心线运动轨迹来编程。

73.G02顺圆插补、G03逆圆插补

74.对于数控车床，以主轴上夹持的工件最远端面作为z轴的基准点。从此基准点沿床身远离工件的方向作为z轴的正向，反之负向。

75.通常CNC机床的工作加工程序是以工件轮廓轨迹来编程。而使用刀具半径补偿功能时，则其作用是把工件轮廓轨迹转换成刀具的中心轨迹。

76.M00、M01和M02分别为程序停止、可选程序停止和程序结束，G04为暂停指令。M03、M04和M05分别表示主轴的正向（顺时针）旋转、反向（逆时针）旋转和主轴停转。M06为换刀。

77.STD总线基于IEEE961标准，是一个只有56根信号数的总线标准，是当前总线标准中较好的、体积最小的一种。

78.所谓联机诊断，是指数控计算机中的自诊断能力。

79.所谓脱机诊断，是指系统运转条件的诊断。脱机诊断还可以采用远程通信方式进行，即远程诊断。

80.在实用中常常用MTBF表示产品可靠性的一项指标。显然，ＭＴBＦ数值越高，该产品的可靠性越好。

81.现代高档CNC系统中的计算机硬件结构多采用多CPU、模块化结构。

82.逐点比较法插补的特点是运算直观、输出脉冲均匀且速度变化小，其插补误差小于1个脉冲当量。

83.数字增量插补法在每个插补周期输出一个数字量（或称为指令位移增量），数字增量插补是用直线逼近被插补曲线的过程。

84.对于一个维护系统，两次故障之间平均工作时间，称为。

85.在CNC系统的I/O接口电路中，电平转换。

86.ROM：read only memory RAM: random access memory

87.插补运算的任务是确定。

88.逐点比较法的工作顺序是：偏差判别、进给控制、新偏差计算、终点判别

89.90.91.通常CNC装置的工件加工程序是以工件轮廓轨迹来编程。

92.CNC系统中的任务是使电动机精确地按插补计算的结果运转。

93.机床的控制I/O部件通常由一般的I/O接口加上光电隔离和信息转换电路构成。

94.对于CNC系统或者数控机床，可靠性通常用表示。

95.CNC系统控制软件的典型结构有前后台型和中断驱动型。

96.97.98.典型的丝杆支承方式有以下四种：

（1）一端固定、一端自由：这种安装方式结构简单，但轴向刚度较小，只适于丝杆较短的场合以及垂直安装的滚珠丝杆。

（2）两端简支：两端安装的轴承均为向心球轴承。这种安装方式轴向刚度小，只适用于对刚度和位移精度要求不高的场合。同时，对丝杆的热变形较为敏感。

（3）一端固定、一端简支：一端装两个向心推力球轴承固定，另一端装有向心球轴承支承。这种结构稍微复杂，但轴向刚度大，适用于对刚度和位移精度要求较高的场合。

（4）两端固定：两端均安装两个向心推力球轴承固定，并经调整预紧，因而轴向刚度很大。丝杆热变形可转化为轴承的预紧力。它适用于对刚度和位移精度要求高的场合，但是结构复杂。

99.滚动导轨的摩擦系数是u=0.0025--0.005。

100.数控机床上的滚珠丝杠螺母的传动效率n为0.92--0.96。

101.数控机床中采用双导程蜗杆传动的目的是

102.光栅位移检测装置包括三大部分：光栅传感器、光栅倍频器、光栅数显表。103.104.莫尔条纹的特点：莫尔条纹的移动量、移动方向与光栅尺的位移量、位移方向具有对应关系；莫尔条纹的间距对光栅栅距具有放大作用；莫尔条纹对光栅栅距局部误差具有误差平均作用。

105.脉冲发生器分：增量式和绝对式

106.107.直线感应同步器定尺上是上是

108.光栅传感器安装时，油液溅落方向应向着

109.感应同步器信号处理采用鉴幅型时，滑尺上正弦绕组和余弦绕组的励磁信号分别是U1 sinwt和U2 sinwt(U1=/U2)。

110.当感应同步器采用鉴相型工作方式时，滑尺上的两相励磁信号分别为Um sinwt 和Um coswt。

111.光栅利用，使得它能测得比栅距还小的位移量。

112.光栅读书装置由（光源，聚光镜，指示光栅，光电元件）

113.长光栅主要用于；短光栅主要用于

114.磁尺位置检测装置的输出信号是

115.脉冲比较伺服系统中采用的位置反馈器件是光栅传感器。

116.二进制接触式编码盘是一个绝对式编码盘。

117.感应同步器由组成。

118.光栅位移传感器基于将位移信号转变为电信号。119.光栅传感器又可看成由

120.光栅传感器是一种将位移信号转换为相应电信号的装置。

121.采用“高压建流，低压定流”工作方式的步进电动机驱动电源是源驱动电源。

122.气隙磁场按正弦波分布的电动机

123.一般CNC装置与速度控制单元之间的联系信号有两类：一类是模拟量信号；另一类是开关量信号。所谓的模拟量控制信号就是指速度控制命令Vcmd，它是由CNC系统发往速度控制单元的。

124.在需要调速的场合，通常使用直流电动机可以在无极调速时输出足够的功率。为了将交流电转换成直流电并且获得所需的速度，使的晶闸管进行可控整流。125.带有换向器的电动机是。

126.数控机床的进给由伺服电路、伺服驱动装置、机械传动机构及执行部件组成。127.PWM是脉冲宽度调制的缩写，PWM调速单元是指大功率晶体管斩波器速度控制单元。

128.对一台确定的步进电动机而言，其步距角决定于。

129.步进电动机的静态特性主要是指

130.步进电动机是根据反应式同步电动机或励磁式同步电动机的原理制成的。131.步进电动机的最大缺点是容易更容易发生。

132.闭环系统为了测量直线进给运动，沿导轨移动方向安装直线位移传感器，直接测量工作台的位移。

133.半闭环系统则把角位移传感器安装在电机轴或滚珠丝杆端部。

134.开环系统无位置反馈元器件，其驱动动力源将数字脉冲转换为角位移。135.在进给伺服系统的环节中，可等效为惯性环节的是调速单元；位置控制器相当于一个比例环节。

136.在相位比较式进给位置伺服系统的四个环节中，用来计算位置跟随误差的是鉴相器（鉴相器的作用就是计算X1和X2的相位之差，这一相位差就是伺服系统的位置跟随误差。）

137.相位比较伺服系统中，“脉冲/相位变换器”输出的信号反应了 138.在脉冲比较式进给位置伺服系统的四个环节（可逆计数器UDC、位置检测器PT、偏差补偿寄存器AM）中，用来计算位置跟随误差的是可逆计数器UDC。139.脉冲比较伺服系统中，可逆计数器的作用是计算位置指令脉冲个数与位置反馈脉冲个数之差。

140.闭环数控系统中，采样系统的采样周期T应满足

141.斜坡位置指令描述的位置指令称为最有这种位置指令函数的主要缺点是没有对加速度进行限制。这种位置指令函数是没有经过修正的指令函数。对位置指令函数进行修正就是要对加速度进行限制。

142.进给伺服系统的静态性能的优劣主要体现为的大小。

143.若仅采用比例型的位置控制，是无法完全消除的。

144.为了提高轮廓加工精度，在设计数控系统及加工中应

给速度。

145.为了综合性地判别数控机床所能达到的精度，应做的检测试验项目是度。

146.数控机床坐标轴的重复定位误差应为各测点重复定位误差中的 147.闭环控制系统的定位误差主要取决于贝误差。

148.数控机床移动部件的位置偏差x反映了移动部件在该点的 149.数控机床在某位置的定位误差的分布符合正态分布曲线的统计规律，其均方根误差б反映了机床在该位置的重复定位精度。

150.定位误差的离散带宽（分散范围）反映了该系统存在差。

151.对于数控机床，最具有该类机床精度特征的一项指标是 152.数控机床的重复定位误差呈正态分布时，误差离散带宽反映了该机床的性误差。

153.对于配有设计完善的位置伺服系统的数控机床，其定位精度和加工精度主要取决于位置检测元器件的精度。

154.反馈数控机床失动量的精度评定项目是

155.156.数控机床的重复定位精度是控制机床存在的157.在闭环数控机床上铣削外圆的圆度主要反应了该机床的度。

158.定位误差按其出现的规律可分为两大类： 159.定位精度的高低用的大小衡量。

160.FANUC 15系统中的AC伺服电动机带有高分辨率的回转编码器，其最小检测单位为0.1um。

161.在FANUC 15数控系统中，对进给电机实现全闭环或半闭环控制的功能模块是数控伺服功能模块。

162.在FANUC15 数控系统中，实现插补等运算功能的模块是 163.PLC功能模块用来对内装的。

164.CNC系统的工件加工程序必须按照或格式编写。

165.FANUC 株式会社开发的编码器与CNC系统之间采用方式来传送高频信号。

166.所谓意思是即使负载惯量和扭矩干扰等使电动机负载发生变化时，也不会影响伺服系统的工作。

167.在攻螺纹时，主轴一转，z轴的进给量必须和丝锥的一致。

168.169.机床工作时发生的振动有：两种。

170.用于CNC系统的PLC有两种：。