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广东机电职业技术学院毕业综合实践报告 毕业综合实践题目: 模具制作与CNC加工 专 业: 数控技术 班 级: 数控0907 学生姓名: 魏玉贵 学 号： 06090739 指导教师: 林 辉 上交时间:2012年5月20日广东机电职业技术学院毕业综合实践报告任务书学 生姓 名魏玉贵学号06090739班级数控0907年级09专业数控技术通信地址广州市沙太路麒麟岗广东机电职业技术学院机械工程学院邮 政编 码510515E-mail地址1093591572电业综合实践报告题目模具制作与CNC加工指导教师姓名职 称工作单位及所从事专业联系方式备 注林辉讲师广东机电职业技术学业综合实践报告要求： 1） 选题要结合实际；2） 要求写明本毕业综合实践所涉及的分析方法或技术手段（如定性、定量分析的方法）；3） 结合自己的工作实践来阐述问题； 4） 要求有学生独立的见解，综合实践内容要详细写明具体步骤。教研室审批意见教研室负责人：年 月 日系部审批意见审核人签字： 年 月 日备注1、任务书由指导教师填写，一式二份。其中学生一份，指导教师一份。2、审批若不能通过，需重新填报此表。不通过的原因如下：（请画标明）A、任务不明确； B、雷同；（同学之间或其它方面雷同）； C、其他原因广东机电职业技术学院毕业综合实践报告目录摘 要1一、前 言2二、模具分类、制作流程以及发展趋势3（一）模具的分类3（二）模具制作流程4（三）我国模具的发展现状与发展趋势5三、CNC雕刻机性能以及CNC加工模具工艺7（一）CNC雕刻机系统组成及功能特点7（二）CNC雕刻机加工模具工艺7（三）CNC雕刻机加工与数控铣床的异同9（四）编制刀具路径9四、实习总结11参考文献12摘 要 本文以模具制作为主旨，通过对模具的分类、制作流程以及发展趋势的介绍，论述了模具的加工的工艺特点与未来模具行业的发展；同时也通过一个实际的例子来阐述在实际模具加工的工艺特点以及模具加工与CNC雕刻机的联系。随着科技的发展，CAD和CAM技术的快速发展,为模具制造提供了更好的技术支持；随着人们生活水平的提高，品质好、美观的产品将会更加受到人们的亲睐，这也将会带动模具产业的转变。其中特别介绍了精雕机的功能特点与加工特点，同时也介绍了CNC雕刻机与数控铣床的异同点，这样让我们更好地了解到CNC雕刻机与模具加工的联系，以便日后模具加工时，如何做到更好地选择与之相匹配的机床来加工。关键词：模具 CNC加工 模具加工 加工工艺12一、前 言在大学的最后一年，我选择一家模具加工企业进行实习。在公司里，我主要的工作是在师傅的教导下，对公司里客户给过来的产品进行设计。其中包括产品的模具的排版，对模具产品进行编程、加工。模具是工业生产的重要装备，它以其自身的特殊形状通过一定的方式使原材料成形。由于模具生产的制品所表现出来的高效率、低消耗、高一致性、高精度和高复杂程度，是其他任何制造方法所不及的，因此模具得到广泛的应用。模具按成形对象和方式大致可以分类三类：一、金属板料成形模具，如冷冲压模具；二、金属体积成形模具，如锻造模、粉末冶金、压铸模等；三、非金属材料成形模具，如塑料模、玻璃模、陶瓷模等。其中使用量最大的是冷冲模和塑料模，约占模具总量的80%左右。模具工业技术水平的高低已经成为衡量国家制造业水平的重要指标之一。模具技术能促进工业产品的发展和质量的提高，并能获得极大的经济效益。模具是“效益放大器”,用模具生产的产品的价值往往是模具价值的几十倍、上百倍。因此美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”,日本把模具誉为“进入富裕社会的原动力”。模具工业在我国已经成为国民发展的重要工业之一。国民的支柱产业如机械、电子、汽车、石油化工和建筑业等都要求模具工业与之相适应。特别汽车、电机、电器、家电和通信等产品中，60%80%的零部件都要依靠模具成形。因此我国非常重视模具工业的发展，重视模具技术的提高。近来年，我国模具行业结构调整取得了较大成绩，模具产业得到了飞速的发展。但目前世界模具总产值为680亿美元，而中国只占8%左右，因此我国的模具产业还有待进一步的发展。二、模具分类、制作流程以及发展趋势（一）模具的分类模具一般可按成型的材料和模具本身材料等方式分类。1.模具按照成型的材料分：（1）金属模具：成型的材料为金属的模具。同时金属模具按成型的方式的不同又分为铸造模具和锻造模具。A、铸造模具：通过铸造成型的金属模具。其中有有色金属压铸和钢铁铸造等B、锻造模具：通过锻造成型的金属模具。（2）非金属模具：非金属模具也分为塑料模具和无机非金属模具。A、塑料模具。塑料模具一般可分为：注射成型模具，挤塑成型模具，气辅成型模具等等（A）注射成型模具：塑料在注塑机加热料筒中塑化后，由柱塞或往复螺杆注射到闭合模具的模腔中形成制品的塑料加工方法。此法能加工外形复杂、尺寸精确或带嵌件的制品，生产效率高。大多数热塑性塑料和某些热固性塑料（如酚醛塑料）均可用此法进行加工。用于注塑的物料须有良好流动性，才能充满模腔以得到制品（B）挤塑成型模具：在挤塑机中对材料进行加热、加压，使之成为熔融流动状态，然后从口模将其连续挤出而成型。此法可制取管、筒、棒、膜、片、异型材、电线；吹塑成型用型坯、单丝、纤维、造粒用条料、布、纸等被覆和贴合用塑料片材等塑料制品。 （C）气辅成型模具：在塑胶充填到型腔适当的时候（90%99%）注入惰性高压氮气，气体推动融熔塑胶继续充填满型腔，用气体保压来代替塑胶保压过程的一种注塑成型技术而利用的模具。.B、无机非金属模具2.模具按照模具本身材料分：（1）砂型模具：铸造生产中用原砂、黏结剂及其他辅料做成的铸件型腔的模具。（2）金属模具：利用金属做成的模具。（3）真空模具：真空模具在模具合模后通过抽气装置抽出型腔里的空气，这样可避免困气，短射发生，缩短成型周期，提高产品质量。（4）石蜡模具：模具本身材料为石蜡的模具。3.其他常见的模具：1、合金模具2、钣金模具3、塑料模具4、冲压模具5、铸造模具6、锻造模具7、挤出模具8、压铸模具9、汽车模具：从狭义上讲就是冲制汽车车身上所有冲压件的模具的总称10、滚丝模具。（二）模具制作流程（1）ESI：此阶段主要是客户与供应商之间进行的关于产品设计和模具开发等方面的技术探讨，主要的目的是为了让供应商清楚地领会到产品设计者的设计意图及精度要求，同时也让产品设计者更好地明白模具生产的能力，产品的工艺性能，从而做出更合理的设计。 （2）报价：包括模具的价格、模具的寿命、周转流程、机器要求吨数以及模具的交货期。（更详细的报价应该包括产品尺寸重量、模具尺寸重量等信息。） （3）订单（Purchase Order）：客户订单、订金的发出以及供应商订单的接受。 （4）模具生产计划及排工安排（Production Planning and Schedule Arrangement）：此阶段需要针对模具的交货的具体日期向客户作出回复。 （5）模具设计：可能使用的设计软件有Pro/Engineer、UG、Solidworks、AutoCAD、CATIA等 （6）采购材料 （7）模具加工：所涉及的工序大致有车、锣（铣）、热处理、磨、电脑锣（CNC）、电火花（EDM）、线切割（WEDM）、座标磨（JIG GRINGING）、激光刻字、抛光等。 （8）模具装配） （9）模具试模（10）样板评估报告 （11）样板评估报告批核（三）我国模具的发展现状与发展趋势模具是工业生产的基础工艺装备，被称为“工业之母”。75的粗加工工业产品零件、50的精加工零件由模具成型，绝大部分塑料制品也由模具成型。作为国民经济的基础行业，模具涉及机械、汽车、轻工、电子、化工、冶金、建筑材料等各个行业，应用范围十分广泛。近10年来，我国模具行业一直以每年15的增长速度快速发展。十五期间，我国模具行业年增长速度达到20。2005年模具销售额达610亿元，同比增长25，排在世界第三位；模具出口大幅增长，表明模具水平和竞争力提高。据海关统计，2005年模具出口74亿美元，同比增长50以上；模具产品结构更趋高档，复杂、精密、长寿命的模具份额提高到30。目前，国内约有模具生产厂商3万余家，从业人员有80多万人，全年模具产值达534亿元人民币。中国经济的高速发展对模具行业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大了的动力。 但是我国模具行业的发展在地域分布上存在不平衡性，东南沿海地区发展快于中西部地区。南方的发展快于北方。模具生产最集中的地区在珠江三角和长江三角地区，其模具产值约占全国产值的三分之二以上。我国非常重视模具工业的发展，重视模具技术的提高。近年来，我国模具行业结构调整取得较大成绩，模具得到了飞速的发展。虽然我国模具行业得到了快速的发展，但是自2002年以来，贸易逆差均在10亿美元以上，致使我国仍为世界上模具进口量较大的国家。因此我国模具行业还需进一步调整。我国模具行业的主要发展趋势主要集中在以下几个方面：（1）模具结构日趋大型、精密、复杂、模具寿命日益提高；（2）CAD/CAE/CAM技术在模具设计制造中广泛应用；（3）快速经济制模技术的推广应用；（4）提高模具标准化水平和模具标准件使用率；（5）开发优质模具填料和先进的表面处理技术；（6）高速铣削在模具加工中的推广应用；（7）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程；（8）新技术在塑料模具中的推广应用。三、CNC雕刻机性能以及CNC加工模具工艺（一）CNC雕刻机系统组成及功能特点1.CNC雕刻系统组成计算机数控雕刻技术（简称CNC雕刻技术）是传统雕刻技术与现代数控技术结合的产物，它秉承了传统雕刻精细轻巧、灵活自如的操作特点，同时利用了传统数控加工中的自动化技术。CNC雕刻机是集计算机辅助设计技术（CAD技术）、计算机辅助制造技术（CAM技术）、数控技术（NC技术）、精密制造技术于一体的先进数控加工设备。2.CNC雕刻的功能特点CNC雕刻具有如下特点：（1）CNC雕刻的加工对象具有尺寸小、形态复杂、成品要求精细等特点；（2）CNC雕刻的工艺特点是使用小刀具进行加工；（3）CNC雕刻产品的尺寸精度高，产品一致性好；（4）CNC雕刻采用的是一种高转速、小进给和快走刀的高速铣削加工方式。（二）CNC雕刻机加工模具工艺1.CNC加工的零件啤酒盖的三维图及技术要求其中图3-1是零件的正面,图3-2是零件的背面。 图3-1 图3-2经过考虑把零件排版成图3-3：（以便适应模具的大量生产）图3-32.加工模具的技术要求（1）所有表面粗糙度要求Ra3.2 ；（2）工件表面无缺陷，圆角部位无残料；（3）凹槽曲面的最小圆角半径为R0.4mm；（4）数字图标要求深6.8mm，宽9.8mm，最小圆角半径为R0.1mm。3.加工模具的工艺分析（1）材料：45号钢。毛坯尺寸：1008030mm。（2）刀具材料：根据加工材料，选择YT15的硬质合金刀具。（3）设备：精雕CNC雕刻机，型号：JDPaint-Carver400v_AL（4）工艺分析及刀具选择：对于这个啤洒盖的模具加工，可能在不同的部位需要不同的走刀方式，对于啤酒盖与浇口两之间的衔接部分，还需要用专门的清根刀路。此外，还要合理选择刀具，优化走刀路径，减少提刀、空刀及不必要的重复路径，在改善加工质量的同时使加工效率有所提高。啤酒盖模具加工的整体思路是先进行三维整体开粗其次三维半精加工，然后三维精加工，具体分析如下：（a）三维粗加工：采用JDPaint软件中曲面雕刻组的“分层区域粗雕刻”进行整体开粗。“分层区域粗雕刻”需要尽可能多地去除残料，要求刀具有足够的强度, 根据精雕机主轴所配夹头情况，因此选择直径为3.175的平底刀进行粗加工。同时由于浇口与流道的尺寸太小,也使用了2的平底刀进行加工。（b）三维精加工：“曲面精雕刻”要求达到产品的尺寸精度和表面精度，同时兼顾效率，选择刀具时要考虑刀具强度及是否会留有残料或过切，因此选择直径为2的平刀半精加工曲面,选择直径为2mm的球头刀精加工曲面。（三）CNC雕刻机加工与数控铣床的异同CNC雕刻机与数控铣床工作原理都是相同的，都是CNC由计算机数字程序控制机床各个部件运行的，同样是由计算机数控系统(CNC)、伺服系统、机械本体、液压系统等各部分组成。但CNC雕刻机又不等同于数控铣床，CNC雕刻机与数控铣床的最大区别在于CNC雕刻机具有自动交换刀具的功能，通过在刀库安装不同用途的刀具，可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实现钻、镗、铰、攻螺纹、切槽等多种加工功能。CNC雕刻机与数控铣床的不同在于加工精度、机床的转速、加工范围。在加工精度方面，CNC雕刻机比数控铣床的加工精度高，因此CNC雕刻机适合加工尺寸小，精度高，形态复杂的产品。而数控铣床则比较适合加工比较大些的产品。例如尺寸比较大的模具产品，尺寸比较大、要求不高的工业产品。在机床的转速方面，CNC雕刻机的转速一般都是几万转以上的，而数控铣床转速则会比较低些，大约一万转。因此CNC雕刻机加工出来的产品比数控铣床加工出来的产品表面光洁度高很多。在加工范围方面，CNC雕刻机精度高，光洁度好；因此在医疗器械行业、工艺品雕刻行业、尺寸小的模具行业都有很好的表现，而数控铣床则在传统的模具行业、产品加工行业的表现比较好些。（四）编制刀具路径模具啤酒上模与下模如图3-3所示，上模的加工刀具路径如下表1：表1 上模加工刀具路径加工方法序号刀路名称加工余量加工深度刀具类型、直径加工说明三维粗加工1分层区域粗雕刻0.16.8平刀3.175整体开粗三维粗加工2分层区域粗雕刻0.13平刀2开粗浇口、流道半精加工3平行截线精加工0.056.75平刀2精加工浇口、流道半精加工4角度分区精加工0.056.75平刀2精加工啤酒盖三维精加工5角度分区精加工06.8球刀精加工整体 （a）啤酒盖的上模 （b）啤酒盖的下模图3-3 啤酒盖模具四、实习总结通过这次在模具产品加工公司的实习工作，我了解了现代机械制造工业的生产流程和模具生产工艺过程。同时我也熟悉工程材料的类型，了解部分工程材料的用途；熟悉了主要机械设备的工作原理和典型结构；明白了各机械设备加工特点；能够正确使用工装夹夹具与量具；操作过CNC雕刻机加工模具；清楚大部分机床的安全操作技术；不断学习机械制造工艺新工艺、新技术；利用不同的设备在机械制造中加工相同的产品。在这次实习工作，让我明白做事要认真负责，工作小心细致，不得有半点马虎。同时也教会我如何在工厂中提高自己的技术能力，如何在紧迫的工作环