（中职）模具制造技术第五章——模具先进制造技术教学课件.ppt

YCF正版可修改PPT（中职）模具制造技术第五章模具先进制造技术教学课件第五章第五章 模具先进制造技术模具先进制造技术第一节第一节 模具零件的数控加工技术模具零件的数控加工技术第二节第二节 模具零件的计算机辅助设计模具零件的计算机辅助设计（CAD）和制造（）和制造（CAM）技术）技术第三节第三节 快速成型技术快速成型技术第五章第五章 模具先进制造技术模具先进制造技术本章概述本章概述本章简要叙述了三种模具先进制造技术本章简要叙述了三种模具先进制造技术:数控加工技术、模具数控加工技术、模具零件的计算机辅助设计零件的计算机辅助设计(CAD)和制造和制造(CAM)技术以及快速成型技术以及快速成型制造技术的定义、特点、组成及应用。三种新工艺的内容较制造技术的定义、特点、组成及应用。三种新工艺的内容较多，要想系统讲述每一项都可以单独出书。由于篇幅限制，多，要想系统讲述每一项都可以单独出书。由于篇幅限制，本章没有展开讲述，如果同学们感兴趣可以参考其他书籍或本章没有展开讲述，如果同学们感兴趣可以参考其他书籍或者文献。本章的目的旨在让大家对这三项技术有个初步的了者文献。本章的目的旨在让大家对这三项技术有个初步的了解。解。下一页返回第五章第五章 模具先进制造技术模具先进制造技术教学目标教学目标1.了解数控加工机床的特点、原理、组成及分类。了解数控加工机床的特点、原理、组成及分类。2.了解数控程序编制的内容和步骤。了解数控程序编制的内容和步骤。3.了解了解CAD/CAM的基本概念。的基本概念。4.了解了解CAD/CAM系统的作用及信息的处理方式。系统的作用及信息的处理方式。5.了解快速成型技术的原理及应用。了解快速成型技术的原理及应用。6.了解快速成型制造技术工艺的类型及特点。了解快速成型制造技术工艺的类型及特点。上一页返回第一节第一节 模具零件的数控加工技术模具零件的数控加工技术一、数控机床简介一、数控机床简介随着生产和科学技术的飞速发展，社会对机械产品多样化的随着生产和科学技术的飞速发展，社会对机械产品多样化的要求日益强烈，产品更新越来越快，多品种、中小批量生产要求日益强烈，产品更新越来越快，多品种、中小批量生产的比重明显增加，同时随着汽车工业和轻工业消费品的高速的比重明显增加，同时随着汽车工业和轻工业消费品的高速增长，机械产品的结构日趋复杂，其精度日趋提高，性能不增长，机械产品的结构日趋复杂，其精度日趋提高，性能不断改善，激烈的市场竞争要求产品研制生产周期越来越短，断改善，激烈的市场竞争要求产品研制生产周期越来越短，传统的加工设备和制造方法已难以适应这种多样化、柔性化、传统的加工设备和制造方法已难以适应这种多样化、柔性化、高效和高质量复杂零件加工要求。因此，对制造机械产品的高效和高质量复杂零件加工要求。因此，对制造机械产品的生产设备生产设备机床，必然会相应地提出高效率、高精度和高自机床，必然会相应地提出高效率、高精度和高自动化的要求。数控机床就是为了解决单件、小批量，特别是动化的要求。数控机床就是为了解决单件、小批量，特别是高精度、复杂型面零件加工的自动化并保证质量要求而产生高精度、复杂型面零件加工的自动化并保证质量要求而产生的。的。下一页返回第一节第一节 模具零件的数控加工技术模具零件的数控加工技术1.数控机床的定义数控机床的定义国际信息处理联盟国际信息处理联盟IFIP(International Federation of Information Processing)将数控机床定义为将数控机床定义为:数控机床是一种数控机床是一种装有程序控制的机床，机床的运动和动作按照这种程序系统装有程序控制的机床，机床的运动和动作按照这种程序系统发出的特定代码和符号编码组成的指令进行。国标发出的特定代码和符号编码组成的指令进行。国标GB8129-1987将将“数控数控”定义为定义为:用数字化信息对机床运动及其加工过用数字化信息对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法。程进行控制的一种方法。2.数控机床的特点数控机床的特点(1)加工精度数控机床是按数字形式给出的指令进行加工的。加工精度数控机床是按数字形式给出的指令进行加工的。目前数控机床的脉冲当量普遍达到了目前数控机床的脉冲当量普遍达到了0.001 mm，而且进给传，而且进给传动链的反向间隙与丝杠螺距误差等均可由数控装置进行补偿，动链的反向间隙与丝杠螺距误差等均可由数控装置进行补偿，因此，数控机床能达到很高的加工精度。因此，数控机床能达到很高的加工精度。上一页 下一页返回第一节第一节 模具零件的数控加工技术模具零件的数控加工技术(2)对加工对象的适应性强在数控机床上改变加工零件时，只对加工对象的适应性强在数控机床上改变加工零件时，只需重新编制需重新编制(更换更换)程序，输入新的程序就能实现对新的零件程序，输入新的程序就能实现对新的零件的加工，这就为复杂结构的单件、小批量生产以及试制新产的加工，这就为复杂结构的单件、小批量生产以及试制新产品提供了极大的便利。品提供了极大的便利。(3)自动化程度高，劳动强度低数控机床对零件的加工是按事自动化程度高，劳动强度低数控机床对零件的加工是按事先编好的程序自动完成的，操作者除了安放穿孔带或操作键先编好的程序自动完成的，操作者除了安放穿孔带或操作键盘、装卸工件、关键工序的中间检测以及观察机床运行之外，盘、装卸工件、关键工序的中间检测以及观察机床运行之外，不需要进行繁杂的重复性手工操作，劳动强度与紧张程度均不需要进行繁杂的重复性手工操作，劳动强度与紧张程度均可大为减轻，加上数控机床一般都具有较好的安全防护、自可大为减轻，加上数控机床一般都具有较好的安全防护、自动排屑、自动冷却和自动润滑装置，操作者的劳动条件也大动排屑、自动冷却和自动润滑装置，操作者的劳动条件也大为改善。为改善。上一页 下一页返回第一节第一节 模具零件的数控加工技术模具零件的数控加工技术(4)生产效率高数控机床主轴的转速和进给量的变化范围比普生产效率高数控机床主轴的转速和进给量的变化范围比普通机床大，因此，数控机床每一道工序都选用最有利的切削通机床大，因此，数控机床每一道工序都选用最有利的切削用量。由于数控机床的结构刚性好，因此允许进行大切削量用量。由于数控机床的结构刚性好，因此允许进行大切削量的强力切削，这就提高了数控机床的切削功率，节省了机动的强力切削，这就提高了数控机床的切削功率，节省了机动时间。时间。数控机床更换被加工零件时几乎不需要重新调整机床，故节数控机床更换被加工零件时几乎不需要重新调整机床，故节省了零件安装、调整时间。数控机床加工质量稳定，一般只省了零件安装、调整时间。数控机床加工质量稳定，一般只做首件检验和工序间关键尺寸的抽样检验，因此节省了停机做首件检验和工序间关键尺寸的抽样检验，因此节省了停机检验时间。检验时间。上一页 下一页返回第一节第一节 模具零件的数控加工技术模具零件的数控加工技术(5)良好的经济效益在单件、小批量生产的情况下，使用数控良好的经济效益在单件、小批量生产的情况下，使用数控机床加工，可节省划线工时，减少调整、加工和检验时间，机床加工，可节省划线工时，减少调整、加工和检验时间，节省了直接生产费用节省了直接生产费用;使用数控机床加工零件一般不需要制作使用数控机床加工零件一般不需要制作专用夹具，节省了工艺装备费用专用夹具，节省了工艺装备费用;数控机床加工精度稳定，减数控机床加工精度稳定，减少了废品率，使生产成本进一步下降。少了废品率，使生产成本进一步下降。(6)有利于现代化管理采用数控机床加工，能准确地计算出零有利于现代化管理采用数控机床加工，能准确地计算出零件加工工时和费用，并有效地简化了检验夹具、半成品的管件加工工时和费用，并有效地简化了检验夹具、半成品的管理工作，这些特点都有利于现代化的生产管理。理工作，这些特点都有利于现代化的生产管理。上一页 下一页返回第一节第一节 模具零件的数控加工技术模具零件的数控加工技术3.数控机床的组成数控机床的组成数控机床一般由输入输出介质、数控装置、伺服系统和机床数控机床一般由输入输出介质、数控装置、伺服系统和机床本体组成。机床的组成本体组成。机床的组成如图如图5-1所示。所示。(1)输入输出设备完成程序、参数等信息的输入输入输出设备完成程序、参数等信息的输入;完成打印、完成打印、CRT显示等功能。显示等功能。(2)数控装置数控机床的控制核心，其主要功能如下数控装置数控机床的控制核心，其主要功能如下:多坐标多坐标控制控制(多轴联动多轴联动);插补功能插补功能;程序输入、编辑和修改功能程序输入、编辑和修改功能;补偿补偿功能功能;信息转换功能信息转换功能;多种加工方式选择多种加工方式选择;辅助功能辅助功能;显示功能显示功能以及通信和联网等功能。以及通信和联网等功能。(3)伺服系统数控系统的执行机构，包括驱动、执行和反馈装伺服系统数控系统的执行机构，包括驱动、执行和反馈装置。伺服系统接受数控系统的指令信息，并按照指令信息的置。伺服系统接受数控系统的指令信息，并按照指令信息的要求与位置、速度反馈信号相比较后带动机床的移动部件或要求与位置、速度反馈信号相比较后带动机床的移动部件或执行部件动作，加工出符合图样要求的零件。执行部件动作，加工出符合图样要求的零件。上一页 下一页返回第一节第一节 模具零件的数控加工技术模具零件的数控加工技术(4)机床本体数控机床的实体，完成实际切削加工的机械部分，机床本体数控机床的实体，完成实际切削加工的机械部分，它包括床身、底座、工作台、床鞍、主轴等。它包括床身、底座、工作台、床鞍、主轴等。数控机床与普通机床相比较有所改进，具有以下特点数控机床与普通机床相比较有所改进，具有以下特点:数控机数控机床采用了高性能的主轴及伺服系统，机械传动结构简化，传床采用了高性能的主轴及伺服系统，机械传动结构简化，传动链较短。机械结构具有较高的刚度、阻尼精度及耐磨性，动链较短。机械结构具有较高的刚度、阻尼精度及耐磨性，热变形小。更多地采用高效传动部件。热变形小。更多地采用高效传动部件。(5)辅助装置主要包括换刀机构、工件自动交换机构、工件夹辅助装置主要包括换刀机构、工件自动交换机构、工件夹紧机构、润滑装置、冷却装置、照明装置、排屑装置、液压紧机构、润滑装置、冷却装置、照明装置、排屑装置、液压气动系统、过载保护与限位保护装置等。气动系统、过载保护与限位保护装置等。上一页 下一页返回第一节第一节 模具零件的数控加工技术模具零件的数控加工技术4.数控机床的分类数控机床的分类数控机床按控制运动的方式和进给伺服系统有不同的分类方数控机床按控制运动的方式和进给伺服系统有不同的分类方法。法。(1)按控制运动的方式分类按控制运动的方式分类点位控制数控机床这类机床只控制运动部件从一点移动到点位控制数控机床这类机床只控制运动部件从一点移动到另一点的准确位置，在移动过程中不进行加工，对两点间的另一点的准确位置，在移动过程中不进行加工，对两点间的移动速度和运动轨迹没有严格要求，可以沿多个坐标同时移移动速度和运动轨迹没有严格要求，可以沿多个坐标同时移动，也可以沿各个坐标先后移动。动，也可以沿各个坐标先后移动。采用点位控制的机床有数控钻床、数控坐标铿床、数控冲床采用点位控制的机床有数控钻床、数控坐标铿床、数控冲床和数控测量机等。和数控测量机等。直线控制数控机床这类机床不仅要控制点的准确定位，而直线控制数控机床这类机床不仅要控制点的准确定位，而且要控制且要控制(或工作台或工作台)以一定的速度沿与坐标轴平行的方向进以一定的速度沿与坐标轴平行的方向进行切削加工。行切削加工。上一页 下一页返回第一节第一节 模具零件的数控加工技术模具零件的数控加工技术轮廓控制数控机床这类机床能够对两个或两个以上运动坐轮廓控制数控机床这类机床能够对两个或两个以上运动坐标的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的平面或空间标的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的平面或空间运动轨迹能满足零件轮廓的要求。轮廓控制数控机床有数控运动轨迹能满足零件轮廓的要求。轮廓控制数控机床有数控铣床、车床、磨床和加工中心等。铣床、车床、磨床和加工中心等。(2)按所用进给伺服系统的类型分类按所用进给伺服系统的类型分类开环数控机床开环数控机床采用开环进给伺服系统，伺服开环数控机床开环数控机床采用开环进给伺服系统，伺服驱动部件通常为反应式步进电动机或混合式伺服步进电动机。驱动部件通常为反应式步进电动机或混合式伺服步进电动机。闭环数控机床闭环数控机床的进给伺服系统是按闭环原理闭环数控机床闭环数控机床的进给伺服系统是按闭环原理工作的，带有直线位移检测装置，直接对工作台的实际位移工作的，带有直线位移检测装置，直接对工作台的实际位移量进行检测。伺服驱动部件通常采用直流伺服电动机和交流量进行检测。伺服驱动部件通常采用直流伺服电动机和交流伺服电动机。伺服电动机。上一页 下一页返回第一节第一节 模具零件的数控加工技术模具零件的数控加工技术半闭环数控机床这类控制系统与闭环控制系统的区别在于半闭环数控机床这类控制系统与闭环控制系统的区别在于采用角位移检测元件，检测反馈信号不是来自工作台，而是采用角位移检测元件，检测反馈信号不是来自工作台，而是来自与电动机相联系的角位移检测元件。来自与电动机相联系的角位移检测元件。5.数控机床的工作原理数控机床的工作原理根据被加工零件的图样与工艺规程，用规定的代码和程序格根据被加工零件的图样与工艺规程，用规定的代码和程序格式编写加工程序式编写加工程序;将所编程序指令输入机床数控装置将所编程序指令输入机床数控装置;数控装置将程序数控装置将程序(代码代码)进行译码、运算之后，向机床各个坐进行译码、运算之后，向机床各个坐标的伺服机构和辅助控制在发出信号，以驱动机床的各运动标的伺服机构和辅助控制在发出信号，以驱动机床的各运动部件，并控制所需要的辅助动作，最后加工出合格的零件。部件，并控制所需要的辅助动作，最后加工出合格的零件。上一页 下一页返回第一节第一节 模具零件的数控加工技术模具零件的数控加工技术二、数控加工程序的编制二、数控加工程序的编制1.数控程序编制的内容及步骤数控程序编制的内容及步骤数控编程是指从零件图纸到获得数控加工程序的全部工作过数控编程是指从零件图纸到获得数控加工程序的全部工作过程。数控机床和普通机床是不一样的。它是按照事先编制好程。数控机床和普通机床是不一样的。它是按照事先编制好的加工程序，自动地对被加工零件进行加工。我们把零件的的加工程序，自动地对被加工零件进行加工。我们把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数，按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工参数，按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，再把这程序单中的内容记录在控制介质上，然后输程序单，再把这程序单中的内容记录在控制介质上，然后输入到数控机床的数控装置中，从而指挥机床加工零件。入到数控机床的数控装置中，从而指挥机床加工零件。如图如图5-2所示，编程工作主要包括所示，编程工作主要包括:上一页 下一页返回第一节第一节 模具零件的数控加工技术模具零件的数控加工技术(1)分析零件图案和制订工艺方案这项工作的内容包括分析零件图案和制订工艺方案这项工作的内容包括:对零对零件图样进行分析，明确加工的内容和要求件图样进行分析，明确加工的内容和要求;确定加工方案确定加工方案;选选择适合的数控机床择适合的数控机床;选择或设计刀具和夹具选择或设计刀具和夹具;确定合理的走刀确定合理的走刀路线及选择合理的切削用量等。这一工作要求编程人员能够路线及选择合理的切削用量等。这一工作要求编程人员能够对零件图样的技术特性、几何形状、尺寸及工艺要求进行分对零件图样的技术特性、几何形状、尺寸及工艺要求进行分析，并结合数控机床使用的基础知识，如数控机床的规格、析，并结合数控机床使用的基础知识，如数控机床的规格、性能、数控系统的功能等，确定加工方法和加工路线。性能、数控系统的功能等，确定加工方法和加工路线。上一页 下一页返回第一节第一节 模具零件的数控加工技术模具零件的数控加工技术(2)数学处理在确定了工艺方案后，就需要根据零件的几何尺数学处理在确定了工艺方案后，就需要根据零件的几何尺寸、加工路线等，计算刀具中心运动轨迹，以获得刀位数据。寸、加工路线等，计算刀具中心运动轨迹，以获得刀位数据。数控系统一般均具有直线插补与圆弧插补功能，对于加工由数控系统一般均具有直线插补与圆弧插补功能，对于加工由圆弧和直线组成的较简单的平面零件，只需要计算出零件轮圆弧和直线组成的较简单的平面零件，只需要计算出零件轮廓上相邻几何元素交点或切点的坐标值，得出各几何元素的廓上相邻几何元素交点或切点的坐标值，得出各几何元素的起点、终点、圆弧的圆心坐标值等，就能满足编程要求。当起点、终点、圆弧的圆心坐标值等，就能满足编程要求。当零件的几何形状与控制系统的插补功能不一致时，就需要进零件的几何形状与控制系统的插补功能不一致时，就需要进行较复杂的数值计算，一般需要使用计算机辅助计算，否则行较复杂的数值计算，一般需要使用计算机辅助计算，否则难以完成。难以完成。上一页 下一页返回第一节第一节 模具零件的数控加工技术模具零件的数控加工技术(3)编写零件加工程序在完成上述工艺处理及数值计算工作后，编写零件加工程序在完成上述工艺处理及数值计算工作后，即可编写零件加工程序。程序编制人员使用数控系统的程序即可编写零件加工程序。程序编制人员使用数控系统的程序指令，按照规定的程序格式，逐段编写加工程序。程序编制指令，按照规定的程序格式，逐段编写加工程序。程序编制人员应对数控机床的功能、程序指令及代码十分熟悉，才能人员应对数控机床的功能、程序指令及代码十分熟悉，才能编写出正确的加工程序。编写出正确的加工程序。上一页 下一页返回第一节第一节 模具零件的数控加工技术模具零件的数控加工技术(4)程序检验程序检验 将编写好的加工程序输入数控系统，就可控制将编写好的加工程序输入数控系统，就可控制数控机床的加工工作。一般在正式加工之前，要对程序进行数控机床的加工工作。一般在正式加工之前，要对程序进行检验。通常可采用机床空运转的方式，来检查机床动作和运检验。通常可采用机床空运转的方式，来检查机床动作和运动轨迹的正确性，以检验程序。在具有图形模拟显示功能的动轨迹的正确性，以检验程序。在具有图形模拟显示功能的数控机床上，可通过显示走刀轨迹或模拟刀具对工件的切削数控机床上，可通过显示走刀轨迹或模拟刀具对工件的切削过程，对程序进行检查。对于形状复杂和要求高的零件，也过程，对程序进行检查。对于形状复杂和要求高的零件，也可采用铝件、塑料或石蜡等易切材料进行试切来检验程序。可采用铝件、塑料或石蜡等易切材料进行试切来检验程序。通过检查试件，不仅可确认程序是否正确，还可知道加工精通过检查试件，不仅可确认程序是否正确，还可知道加工精度是否符合要求。若能采用与被加工零件材料相同的材料进度是否符合要求。若能采用与被加工零件材料相同的材料进行试切，则更能反映实际加工效果，当发现加工的零件不符行试切，则更能反映实际加工效果，当发现加工的零件不符合加工技术要求时，可修改程序或采取尺寸补偿等措施。合加工技术要求时，可修改程序或采取尺寸补偿等措施。上一页 下一页返回第一节第一节 模具零件的数控加工技术模具零件的数控加工技术2.数控编程的方法数控编程的方法数控加工程序的编制方法主要有两种数控加工程序的编制方法主要有两种:手工编制程序和自动编手工编制程序和自动编制程序。制程序。手工编程指主要由人工来完成数控编程中各个阶段的工作。手工编程指主要由人工来完成数控编程中各个阶段的工作。如图如图5-3所示。一般对几何形状不太复杂的零件，所需的加工所示。一般对几何形状不太复杂的零件，所需的加工程序不长，计算比较简单，用手工编程比较合适。程序不长，计算比较简单，用手工编程比较合适。手工编程的特点手工编程的特点:耗费时间较长，容易出现错误，无法胜任复耗费时间较长，容易出现错误，无法胜任复杂形状零件的编程。据国外资料统计，当采用手工编程时，杂形状零件的编程。据国外资料统计，当采用手工编程时，一段程序的编写时间与其在机床上运行加工的实际时间之比，一段程序的编写时间与其在机床上运行加工的实际时间之比，平均约为平均约为30:1。而数控机床不能开动的原因中有。而数控机床不能开动的原因中有20%30%是由于加工程序编制困难，编程时间较长。是由于加工程序编制困难，编程时间较长。上一页 下一页返回第一节第一节 模具零件的数控加工技术模具零件的数控加工技术自动编程是指在编程过程中，除了分析零件图样和制订工艺自动编程是指在编程过程中，除了分析零件图样和制订工艺方案由人工进行外，其余工作均由计算机辅助完成。方案由人工进行外，其余工作均由计算机辅助完成。采用计算机自动编程时，数学处理、编写程序、检验程序等采用计算机自动编程时，数学处理、编写程序、检验程序等工作是由计算机自动完成的，由于计算机可自动绘制出刀具工作是由计算机自动完成的，由于计算机可自动绘制出刀具中心运动轨迹，使编程人员可及时检查程序是否正确，需要中心运动轨迹，使编程人员可及时检查程序是否正确，需要时可及时修改，以获得正确的程序。又由于计算机自动编程时可及时修改，以获得正确的程序。又由于计算机自动编程代替程序编制人员完成了烦琐的数值计算，可提高编程效率代替程序编制人员完成了烦琐的数值计算，可提高编程效率几十倍乃至上百倍，因此解决了手工编程无法解决的许多复几十倍乃至上百倍，因此解决了手工编程无法解决的许多复杂零件的编程难题。因而，自动编程的特点就在于编程工作杂零件的编程难题。因而，自动编程的特点就在于编程工作效率高，可解决复杂形状零件的编程难题。效率高，可解决复杂形状零件的编程难题。上一页 下一页返回第一节第一节 模具零件的数控加工技术模具零件的数控加工技术根据输入方式的不同，可将自动编程分为图形数控自动编程、根据输入方式的不同，可将自动编程分为图形数控自动编程、语言数控自动编程和语音数控自动编程等。图形数控自动编语言数控自动编程和语音数控自动编程等。图形数控自动编程是指将零件的图形信息直接输入计算机，通过自动编程软程是指将零件的图形信息直接输入计算机，通过自动编程软件的处理，得到数控加工程序。目前，图形数控自动编程是件的处理，得到数控加工程序。目前，图形数控自动编程是使用最为广泛的自动编程方式。语言数控自动编程指将加工使用最为广泛的自动编程方式。语言数控自动编程指将加工零件的几何尺寸、工艺要求、切削参数及辅助信息等用数控零件的几何尺寸、工艺要求、切削参数及辅助信息等用数控语言编写成源程序后，输入到计算机中，再由计算机进一步语言编写成源程序后，输入到计算机中，再由计算机进一步处理得到零件加工程序。语音数控自动编程是采用语音识别处理得到零件加工程序。语音数控自动编程是采用语音识别器，将编程人员发出的加工指令声音转变为加工程序。器，将编程人员发出的加工指令声音转变为加工程序。上一页 下一页返回第一节第一节 模具零件的数控加工技术模具零件的数控加工技术3.数控机床的适用范围数控机床的适用范围数控机床是一种可编程的通用加工设备，但是因设备投资费数控机床是一种可编程的通用加工设备，但是因设备投资费用较高，还不能用数控机床完全替代其他类型的设备，因此，用较高，还不能用数控机床完全替代其他类型的设备，因此，数控机床的选用有其一定的适用范围。数控机床的选用有其一定的适用范围。图图5-4可粗略地表示数可粗略地表示数控机床的适用范围。从图控机床的适用范围。从图5-4(a)可看出，通用机床多适用于零可看出，通用机床多适用于零件结构不太复杂、生产批量较小的场合件结构不太复杂、生产批量较小的场合;专用机床适用于生产专用机床适用于生产批量很大的零件批量很大的零件;数控机床对于形状复杂的零件尽管批量小也数控机床对于形状复杂的零件尽管批量小也同样适用。同样适用。上一页 下一页返回第一节第一节 模具零件的数控加工技术模具零件的数控加工技术随着数控机床的普及，数控机床的适用范围也愈来愈广，对随着数控机床的普及，数控机床的适用范围也愈来愈广，对一些形状不太复杂而重复工作量很大的零件，如印制电路板一些形状不太复杂而重复工作量很大的零件，如印制电路板的钻孔加工等，由于数控机床生产率高，也已大量使用。因的钻孔加工等，由于数控机床生产率高，也已大量使用。因而，数控机床的适用范围已扩展到图而，数控机床的适用范围已扩展到图5-4(a)中阴影所示的范中阴影所示的范围。图围。图5-4(b)表示当采用通用机床、专用机床及数控机床加表示当采用通用机床、专用机床及数控机床加工时，零件生产批量与零件总加工费用之间的关系。据有关工时，零件生产批量与零件总加工费用之间的关系。据有关资料统计，当生产批量在资料统计，当生产批量在100件以下，用数控机床加工具有一件以下，用数控机床加工具有一定复杂程度零件时，加工费用最低，能获得较高的经济效益。定复杂程度零件时，加工费用最低，能获得较高的经济效益。上一页 下一页返回第一节第一节 模具零件的数控加工技术模具零件的数控加工技术由此可见，数控机床最适宜加工以下类型的零件由此可见，数控机床最适宜加工以下类型的零件:生产批量小的零件生产批量小的零件;需要进行多次改型设计的零件需要进行多次改型设计的零件;加工精度要求高、结构形状复杂的零件，如箱体类，曲线、加工精度要求高、结构形状复杂的零件，如箱体类，曲线、曲面类零件曲面类零件;需要精确复制和尺寸一致性要求高的零件需要精确复制和尺寸一致性要求高的零件;价值昂贵的零件，这种零件虽然生产量不大，但是如果加工价值昂贵的零件，这种零件虽然生产量不大，但是如果加工中因出现差错而报废，将产生巨大的经济损失。中因出现差错而报废，将产生巨大的经济损失。上一页返回第二节第二节 模具零件的计算机辅助设计模具零件的计算机辅助设计（CAD）和制造（）和制造（CAM）技术）技术一、一、CAD/CAM概述概述计算机辅助设计计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造和计算机辅助制造(CAM)，是指人们利，是指人们利用计算机处理各种信息，进行从产品设计到产品制造全过程用计算机处理各种信息，进行从产品设计到产品制造全过程的信息集成和信息流自动化。传统的设计与制造是彼此相对的信息集成和信息流自动化。传统的设计与制造是彼此相对独立的工作，而独立的工作，而CAD/CAM技术将其作为一个整体来考虑，技术将其作为一个整体来考虑，实现信息处理的高度一体化。实现信息处理的高度一体化。下一页返回第二节第二节 模具零件的计算机辅助设计模具零件的计算机辅助设计（CAD）和制造（）和制造（CAM）技术）技术CAD是指工程技术人员以计算机为辅助工具，完成产品的数是指工程技术人员以计算机为辅助工具，完成产品的数值计算、产品性能分析、实验数据处理、计算机辅助绘图、值计算、产品性能分析、实验数据处理、计算机辅助绘图、仿真及动态模拟工作，从而提高了设计效率和准确性，缩短仿真及动态模拟工作，从而提高了设计效率和准确性，缩短产品开发周期、提高产品质量、降低生产成本，增强行业竞产品开发周期、提高产品质量、降低生产成本，增强行业竞争能力。争能力。CAM有广义和狭义两种定义。广义的有广义和狭义两种定义。广义的CAM是指利用计算机是指利用计算机辅助完成制造信息处理的全过程，包括工艺过程设计、工装辅助完成制造信息处理的全过程，包括工艺过程设计、工装设计、数控编程、生产作业计划、生产过程控制和质量监控设计、数控编程、生产作业计划、生产过程控制和质量监控等。狭义的等。狭义的CAM是指是指NC程序编制，包括刀具路径规咙组、程序编制，包括刀具路径规咙组、刀位文件的生成、刀具轨迹仿真及数控代码的生成。刀位文件的生成、刀具轨迹仿真及数控代码的生成。上一页 下一页返回第二节第二节 模具零件的计算机辅助设计模具零件的计算机辅助设计（CAD）和制造（）和制造（CAM）技术）技术二、模具二、模具CAD/CAM系统简介系统简介1.模具模具CAD/CAM系统系统CAD/CAM技术应用到模具领域后，出现了模具的技术应用到模具领域后，出现了模具的CAD和和CAM，实现了模具设计和制造的一体化。，实现了模具设计和制造的一体化。模具模具CAD/CAM系统包括型面数字模型的描述和设计方案的系统包括型面数字模型的描述和设计方案的确定，冲压工艺和结构参数的分析计算，模具结构和标准的确定，冲压工艺和结构参数的分析计算，模具结构和标准的选择，自动绘图，数控机床的加工等，这些工作都可以由计选择，自动绘图，数控机床的加工等，这些工作都可以由计算机和计算机数控辅助或自动完成。算机和计算机数控辅助或自动完成。上一页 下一页返回第二节第二节 模具零件的计算机辅助设计模具零件的计算机辅助设计（CAD）和制造（）和制造（CAM）技术）技术2.模具模具CAD/CAM系统的作用系统的作用(1)缩短了模具产品的设计与制造周期模具属于单件、小批量缩短了模具产品的设计与制造周期模具属于单件、小批量产品，传统的模具设计约为模具总工时的产品，传统的模具设计约为模具总工时的20%，模具设计工，模具设计工作量大，周期长。引入模具作量大，周期长。引入模具CAD技术以后，设计工作可以借技术以后，设计工作可以借助计算机完成，并自动绘制模具装配图和零件图，大大缩短助计算机完成，并自动绘制模具装配图和零件图，大大缩短了模具制造周期。了模具制造周期。(2)提高了模具精度和设计质量模具提高了模具精度和设计质量模具CAM技术可以完成形状技术可以完成形状复杂的模具型腔的自动加工、计算机辅助编程、工艺准备和复杂的模具型腔的自动加工、计算机辅助编程、工艺准备和生产准备过程等工作，减少了人为主观因素的影响，提高了生产准备过程等工作，减少了人为主观因素的影响，提高了模具精度和设计质量。模具精度和设计质量。上一页 下一页返回第二节第二节 模具零件的计算机辅助设计模具零件的计算机辅助设计（CAD）和制造（）和制造（CAM）技术）技术(3)可以积累模具设计与制造的经验及便于检索资料使用模具可以积累模具设计与制造的经验及便于检索资料使用模具CAD/CAM系统后，可以将每一种模具设计的图纸、系统后，可以将每一种模具设计的图纸、NC数据、数据、设计数据等资料自动存储起来，以备再次进行类似模具设计设计数据等资料自动存储起来，以备再次进行类似模具设计时使用。时使用。(4)降低了模具成本使用模具降低了模具成本使用模具CAD/CAM系统可以大大降低人系统可以大大降低人力、物力的投入，降低了模具成本，同时也增强了企业竞争力、物力的投入，降低了模具成本，同时也增强了企业竞争能力及应变能力。能力及应变能力。上一页 下一页返回第二节第二节 模具零件的计算机辅助设计模具零件的计算机辅助设计（CAD）和制造（）和制造（CAM）技术）技术3.模具模具CAD/CAM系统处理的信息系统处理的信息模具模具CAD/CAM系统的程序是系统的程序是:产品图形输入产品图形输入零件工艺审核零件工艺审核工艺计算工艺计算排样优化排样优化凸、凹模设计凸、凹模设计结构优化结构优化数据库数据库和图形库和图形库打印和自动绘图打印和自动绘图数控加工。在整个过程中，模数控加工。在整个过程中，模具具CAD/CAM系统都必须进行信息分析、信息处理和信息传系统都必须进行信息分析、信息处理和信息传递。模具递。模具CAD/CAM系统必须处理的信息有三类系统必须处理的信息有三类:数据信息、数据信息、图形信息和设计经验信息，图形信息和设计经验信息，如图如图5-5所示。所示。上一页 下一页返回第二节第二节 模具零件的计算机辅助设计模具零件的计算机辅助设计（CAD）和制造（）和制造（CAM）技术）技术(1)数据信息数据信息是最容易处理的信息，只要将所建立的数据信息数据信息是最容易处理的信息，只要将所建立的数据结构送至中央处理单元数据结构送至中央处理单元(CPU)，进行加工，最后以一定的，进行加工，最后以一定的数据结构形式输出所需的数据。数据结构形式输出所需的数据。(2)图形信息图形信息又称为几何信息，处理这类信息首先必图形信息图形信息又称为几何信息，处理这类信息首先必须解决图须解决图数转换手段数转换手段(即图形输入即图形输入)，并建立适合于图形的，并建立适合于图形的数据结构，送至数据结构，送至CPU进行加工后，再通过数进行加工后，再通过数图转换手段图转换手段(即即图形输出图形输出)，在图形终端或绘图机输出所需的图形。，在图形终端或绘图机输出所需的图形。上一页 下一页返回第二节第二节 模具零件的计算机辅助设计模具零件的计算机辅助设计（CAD）和制造（）和制造（CAM）技术）技术(3)设计经验信息设计经验信息涉及许多人工智能问题，如冲设计经验信息设计经验信息涉及许多人工智能问题，如冲裁工艺分析、冲模类型和典型组合的选定以及修改设计等。裁工艺分析、冲模类型和典型组合的选定以及修改设计等。有些设计经验信息经过处理后可直接送至有些设计经验信息经过处理后可直接送至CPU进行加工，有进行加工，有些甚至不可能数据化，必须通过人为干预，进行人一机对话些甚至不可能数据化，必须通过人为干预，进行人一机对话式的交互设计，使人的智慧和计算机的功能均能充分发挥，式的交互设计，使人的智慧和计算机的功能均能充分发挥，以达到最优化和最佳效率的设计。因此，必须认真总结，积以达到最优化和最佳效率的设计。因此，必须认真总结，积累经验，并尽量使其数据化、标准化和系列化。累经验，并尽量使其数据化、标准化和系列化。我国目前已进行了冲裁模我国目前已进行了冲裁模CAD/CAM、注塑模、注塑模CAD/CAM、精、精冲模冲模CAD/CAM等的研究工作，并且已取得显著成果。等的研究工作，并且已取得显著成果。上一页 下一页返回第二节第二节 模具零件的计算机辅助设计模具零件的计算机辅助设计（CAD）和制造（）和制造（CAM）技术）技术4.CAD/CAM技术集成技术集成集成化是集成化是CAD/CAM技术发展的一个最为显著的趋势。它是技术发展的一个最为显著的趋势。它是指把指把CAD,CAE,CAPP,CAM以至以至PPC(生产计划与控制生产计划与控制)等各等各种功能不同的软件有机地结合起来，用统一的执行控制程序种功能不同的软件有机地结合起来，用统一的执行控制程序来组织各种信息的提取、交换、共享和处理，保证系统内部来组织各种信息的提取、交换、共享和处理，保证系统内部信息流的畅通并协调各个系统有效地运行。信息流的畅通并协调各个系统有效地运行。上一页 下一页返回第二节第二节 模具零件的计算机辅助设计模具零件的计算机辅助设计（CAD）和制造（）和制造（CAM）技术）技术国内外大量的经验表明，国内外大量的经验表明，CAD系统的效益往往不是从其本身，系统的效益往往不是从其本身，而是通过而是通过CAM和和PPC系统体现出来系统体现出来;反过来，反过来，CAM系统如果系统如果没有没有CAD系统的支持，花巨资引进的设备往往很难得到有效系统的支持，花巨资引进的设备往往很难得到有效的利用的利用;PPC系统如果没有系统如果没有CAD和和CAM的支持，既得不到完整、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，人执行，所谓的生产计划和控制将得不到实际效益。因此，人们着手将们着手将CAD,CAE,CAPP,CAM和和PPC等系统有机地、统一等系统有机地、统一地集成在一起，从而消除地集成在一起，从而消除“自动化孤岛自动化孤岛”，取得最佳的效益。，取得最佳的效益。上一页 下一页返回第二节第二节 模具零件的计算机辅助设计模具零件的计算机辅助设计（CAD）和制造（）和制造（CAM）技术）技术建立统一的产品数据交换标准是实现建立统一的产品数据交换标准是实现CAD/CAM技术集成化技术集成化的必要条件。的必要条件。复杂机械产品的生产需要不同企业、部门的分工协作完成。复杂机械产品的生产需要不同企业、部门的分工协作完成。由于产品信息是在不同的地点、不同的计算机和不同的由于产品信息是