【正文】 畢業(yè)設計 (論文 )外文資料翻譯 學 院 ： 機械工程 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 姓 名： 學 號： 3082108330 外文出處： Lecture Notes in Computer science ( 用外文寫 ) 附 件： ； 。 指導教師評語： 簽名： 年 月 日 注： 請將該封 面與附件裝訂成冊。附件 1：外文資料翻譯譯文 高速加工和現(xiàn)代模具制造 一、 概述 1 目前模具制造的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 模具作為重要的工藝裝備，在消費品、電器電子、汽車、飛機制造等工業(yè)部門中 ，占有舉足輕重的地位。工業(yè)產(chǎn)品零件粗加工的 75%， 精加工的 50%及塑料 零件的 90%將由模具完成。 目 前 中 國模具市場需求已達 500 億元之規(guī)模。汽車模具、特別是覆蓋件模具年增長速度將超過 20%；建材模具也迅速發(fā)展，各種異型材模具、墻 面 和地面模具成為模具的新增長點，今后幾年 塑料 門窗和塑料排水管增長將超過30%；家電模具年增長速度將 超過 10%； IT 業(yè)年均增長速度超過 20%， 對模具的需求占模具市場的 20%。 2020 年中 國 機床工具工業(yè)產(chǎn)值將繼續(xù)增長。我國模具制造市場潛力巨大。 根據(jù) 資料統(tǒng) 計 ，近年來，我國模具的年總產(chǎn)值達到 30 億美元，進 口 超過 10 億美元，出 口 超過 1 億美元。增長從 1995 年的 25%增加到 2020 年的 50%。國外專家預言：亞洲在全球模具制造中占據(jù)的份額，將從 1995 年的 25%增加至 2020年的 50%。 中國模具工業(yè)發(fā)展迅速，形成了華東和華南兩人基地，并且逐漸擴大到其他省份。（山東，安徽，四川 ) 1996 年 ~2020 年，模具制造業(yè)產(chǎn) 值年平均增長 14%, 2020年增長 25%。 2020 年我國模具產(chǎn)值為 450 億 人民幣 總產(chǎn)量位居世界第 3， 出 口 模具 億美元，比上年增長 %。但是，我國技術含量低的模具已供過于求，精密、復雜的高檔模具很大 部分依靠進口。每年進 口 模具超過 10 億美元。出 口 超過 1億美元 ， 精密模具精度要求在 2~3u m， 大 型模具需要滿足 8000kN 合模力注塑機的要求 ； 小型模具需滿足直徑 1mm 塑料管的要求。 目 前，采用高速切削生產(chǎn)模具已經(jīng)成為模具制造的 大 趨勢，在國外一些模具生產(chǎn)廠家，高速機床大面積取代電火花機床， 高 速切削 大 大提 高了模具生產(chǎn)效率。 機床 企業(yè)瞄準模具生產(chǎn)企業(yè)，有的加 工中心生產(chǎn) 廠 機床的 60%以上賣給模具加工企業(yè) 。 高速切削逐漸取代電火花精加工模具在國外的模具制造企業(yè)已經(jīng)普遍釆用，高速切削生產(chǎn)模具已經(jīng) 逐漸 成為 模具 制造的大趨勢， 大大 提高了模具生產(chǎn)效率和 質(zhì)量。 釆用高速切削替代電火花生產(chǎn)模具，可以明顯提高效率、提高模具精度、使用籌命長。 2 高速加 工 在模具制造 中 的應用 高速切削的優(yōu)點： 1）刀具的高轉(zhuǎn)速和機床的高進給以及高 速度， 大大 提高金屬切除率； 2）高速切削減小切削力； 3）高速切削熱大部分由切屑帶走，工件發(fā)熱少； 4） 高 速切削減少振動，提高加 工質(zhì)量 ； 高速加工應用于模具加工的效益 1）快速粗加工和半精加工，提高加工效率； 2）高速高精度精加工硬切削代替光整加 工， 表明質(zhì)量 高，形狀精度提高，比EDM 加 工 提高效率 50%, 減少手工修磨； 3）硬切削加工最后成型表面，提 高表面質(zhì)量 、形狀精度，（ 不 僅是表 面 粗糙度低，而且表面光亮度高 )， 用于復雜表面的加工更具優(yōu)勢； 4）避免 EDM 加工產(chǎn)生的表面損傷，提高模具壽命 20%； 3 釆用高速切削加 工 模具需要解決的問題 在國內(nèi)，由于資金、技術等方面的原因，應用高速切削生產(chǎn)模 具還處于初期階段。還存在機床、刀具 、 工藝以及其他方面的一些問題需要逐步解決。缺點是加工成 本 高，對刀具的使用有較高的要求，不能使用過大的刀具， 要有 復雜的計算機編程技術做支持，設備運行成 本 高。 二、加工模具的高速加工機床 模具精加 工 和硬切削加工 需要數(shù)控 高 速機床，模板、模架加 工 需要精密、高效數(shù)控機床等。許多機床企業(yè)瞄準模具生產(chǎn)，有的加 工中 心生產(chǎn) 廠機床的 60%以上賣給模具企業(yè)。模具行業(yè)今后幾年年均有 50 億元的固定 資產(chǎn)投入，其中 80%是購買模具加 工設備 ，也就是說每年有 40 億元人民幣要購買金切機床。 目 前我國數(shù)控機床的平 均利用率大約 20%， 高速機床的利用率 3~5%。模具企業(yè)也有較多 的單位購買高速機床， 機床 轉(zhuǎn)速 從 6000~40000rmp 的都有。 1 高速機床的技術參數(shù)要求 加工中心主軸大功率、高轉(zhuǎn)速，滿足粗精加工；精加工模具要用小直徑刀具，機床一般要達到 15000~20200rmpa， 通常主軸轉(zhuǎn)速在 lOOOOrpm 以下的機床可以進行粗加工 和半精加工，達 不 到精加工的精度；無法達到 400m/min 以上的切削速度。 2 五軸機床的應用增加趨勢 1）加工路線靈活，表面形狀復雜； 2）加工 范圍大 ，適合多種類型模具加工； 3）切削 條件好，減少刀具磨損，提高刀具壽命； 3 購買 CAD/CAM 軟件和高速機床配套 據(jù)統(tǒng)計，每年有幾十億美元用于進 口 機床， 大 部分電加工機床和高速機床需要進 口 。 三、高速切削模具的刀具技術 高速切削加工還需配備適宜高速切削的刀具。高速加工刀具材料的進展促使了高速加工 的發(fā)展。硬質(zhì)合金涂層刀具、聚晶增強陶瓷刀具使得兼顧高硬度的刀刃部分 和高韌性的基體成為可能。聚晶立方氮化硼 (PCBN)刀片，其硬度可達3500~4500HV。聚晶金剛石 (PCD)其硬度可達 6000~10000HV。近年來德國 SCS、 日本 三菱 (神鋼 )及住友、瑞士山特維克、美國 肯納 飛碩等國外著名刀具 公司 都先后推出了各自的高速切削刀具，不僅 有 高速切削普通結構鋼的刀具，還 有 能直接高速切削淬硬鋼的陶瓷刀具等超硬刀具，尤其是涂層刀具異軍突起，在淬硬鋼的半精加工和精加 工中 發(fā)揮著巨大作用。新刀具材料和刀具技術的出現(xiàn)已經(jīng)使高速加工上的瓶頸問題不再會出現(xiàn)在刀具上。 但是，進 口 刀具的昂貴價格也阻礙高速切削模具的重要因素。 一般來說 ,刀具以及刀 架 振動 的加速度達到 3g 以上，刀具的 徑向 跳動要小于，而刀的長度不能 大 于 4 倍的刀具直徑。根據(jù) SANDVIK 公司 的實際統(tǒng)計 ，在使用碳氮化鈦 (TICN)涂層的整體硬質(zhì)合金立銑刀 (58HRC)進行高速銑削時，粗加工 刀具線速度約為 100m/min，而精加 工 和超精加 工 時，其線速度超過了 280m/min.這樣對刀具的材料 (包括 硬度、韌性、紅硬性 )、刀具的形狀 (包拈排屑性能、表面精度、動平衡性等 )以及刀具壽命都 有 很高的要求。根據(jù)國內(nèi)模具高速精加 工 的經(jīng)驗，釆 用 小直徑球頭銑刀進行模具精加工時，線速度超過了 400~800m/min。選擇足夠高速度的機床硬切削模具精加工。 Delcam 采用 直徑的刀具加工 窄 槽，轉(zhuǎn)速 40000rpm, 深度，進給速度 30m/min。 ，如負前角刀具等。刀具要求比普通加工要求抗沖擊韌性更高，還要求抗熱沖擊能 力強； ，降低刀具成本。 ， 目 前應用最多的是 HSK 刀柄，熱壓裝夾刀具。注意刀具裝夾后的整體動平衡； 4．當前的刀具企業(yè)在解決高速切削刀具技術方面已經(jīng)做了很多工作，面 向 加工的刀具服務會幫助解決很多問題，刀具生產(chǎn)廠家成為主體，參考刀具生產(chǎn)廠家提供的技術參數(shù)。 四、提高高速切削模具效率的工藝技術 1） 刀具直徑和長度的選擇 2） HSM 和 EDM 的選擇 3） 干切削和潤滑冷卻 4） 進給選擇：通常進給量 銑刀直徑 10%，進給寬度 銑刀直徑 40%。 根據(jù)材料情況合理選擇加 工 工 藝參數(shù) 國外高速銑削加 工 零件材料質(zhì) 量 較 好 ，材料質(zhì)量 標準相同，加 工 性能比較穩(wěn)定；而國外公司生產(chǎn)的刀具也是以他們的材料標準做試驗；推薦的加工參數(shù)一般比較適合他們的標準，如果使用他們的刀具，與國內(nèi)的零件材質(zhì)有一定的區(qū)別，在高速銑削時 ,這種差別表現(xiàn)得較為明顯，有些參數(shù)可以直接使 用，但有些效果就比較差。而國內(nèi)企業(yè)一般選用零件材質(zhì)有一定的標準，所使用的零件材料，特別是能用 高 速加工的零件材質(zhì)， 一 般會局限在某些零件材料范圍 內(nèi)，這對我們應用高速加 工 技術也提供了有利的條件，會在較少的加 工 材料范圍 內(nèi)應用。這里要強調(diào)的是，一定要在這些材料上選取優(yōu)化出一套適合本企業(yè)的加工工藝參數(shù)，并且納 入企業(yè)標準。選用國產(chǎn)刀具，很少有推薦高速銑削的技術參數(shù)的， 有必要做試驗，取得比較滿意的參數(shù)，最好選用同一 的刀具生產(chǎn)廠家，減少試驗的次數(shù)，形成加 工 技術標準，這樣可以提高 設備 有效利用率，降低生產(chǎn)成 本 ，可以取得較好的經(jīng)濟效益。 五、高速切 削 加工刀具路徑和編程 1）平面進給路徑選擇 2）輪廓加工路徑選擇 3）保持切削載荷平穩(wěn) 4） 保持相對平穩(wěn)的進給量 和進給速度 5）在平面切削中保持圓 拐角 6）合理選擇精加工余量 HSC 精加工 對 CAM 的編程要求： 1)盡量避免拐角的銑削運動； 2)盡量避免工件外的進刀與退刀運動，直接從輪廓進入下一個深度 。 或者采用螺旋線或斜向進給切入； 3) 恒定每刃進給，提高質(zhì) 量 ，延長刀具壽命； 4)輪廓加工保持在水平面上等。高速切削 CAM 軟件： Delcam 公司 幾年前就幵始了高速切削加工編程技術的研究，開發(fā)了高速切削 自 動編程軟件模塊 ； 最近 ， MasterCAM 公司 也 開 發(fā)了高速切削 自 動編程軟件模塊；國內(nèi)北航海爾也在開發(fā)高速切 削 自 動編程軟件模塊； 六、高速機床數(shù)控系統(tǒng)的特點 1）高速數(shù)據(jù)處理 2）拐角預測處理 3） NURBS 非有理樣條插補 曲 線加工 七、高速切削模具的安全問題 1）刀具磨損和破壞的監(jiān)測； 2）刀片連接的強度； 3）和普通機床加工不同，安全防護和 開 機前對機床和刀具的嚴格檢查 非常重要。 八、目前我國在采