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1、 第一章 绪论1.1 模具工业在国民经济中的我重要地位模具是工业生产的基础工艺装备。振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，6080%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，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。鉴于振兴我国模具工业的重要性，在1989年3月国务

2、院颁布的关于当前产业政策要点的决定中，把模具列为机械工业技术改造序列的第一位、生产和基本建设序列的第二位。1997年以来，国家又相继把模具及其加工技术和设备列入了当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录和鼓励外商投资产业目录。经国务院批准，从1997年到2002年，对全国部分重点专业模具厂实行增值税返还70%的优惠政策，以扶植模具工业的发展。1999年7月国家计委和科学技术部发布的当前国家优先发展的高新技术产业化重点领域指南(目录)，把电子专用工模具、塑料成形新技术与新设备、快速原型制造工艺及成套设备、激光加工技术及成套设备、汽车关键零部件等等，都列进去了。1999年8月20日党中央和国务院

3、发布的关于加强技术创新发展高科技实现产业化的决定指出：要在电子信息特别是集成电路设计与制造、网络及通讯、计算机及软件、数字化电子产品等方面，在生物技术及新医药、新技术、新能源、航天航空、海洋等有一定基础的高新技术产业领域，加强技术创新，形成一大批拥有自主知识产权、具有竞争优势的高新技术产业。要加强传统产业的技术升级。注重电子信息等技术与传统产业的嫁接，大幅度提高国产技术装备的水平。所有这些，都充分体现了国务院和国家有关部门对发展模具工业的重视和支持。从以下四个方面，可以看出模具工业在国民经济中的重要地位与作用。第一，模具工业是高新技术产业的一个组成部分。例如：属于高新技术领域的集成电路的设计与

4、制造，不能没有做引线框架的精密级进冲模和精密的集成电路塑封模；计算机的机壳、接插件和许多元器件的制造，也必须有精密塑料模具和精密冲压模具；数字化电子产品(包括通讯产品)的发展，没有精密模具也不行。不仅电子产品如此，在航天航空领域也离不开精密模具。例如：形状误差小于0.10.3的空空导弹红外线接收器的非球面反射镜，就必须用高精度的塑料模具成形。因此可以说，许多高精度模具本身就是高新技术产业的一部分。有些生产高精度模具的企业，已经被命名为“高新技术企业”。第二，模具工业又是高新技术产业化的重要领域。用信息技术带动和提升模具工业的制造技术水平，是推动模具工业技术进步的关键环节。CADCAECAM技术

5、在模具工业中的应用，快速原型制造技术的应用，使模具的设计制造技术发生了重大变革。模具的开发和制造水平的提高，还有赖于采用数控精密高效加工设备。逆向工程、并行工程、敏捷制造、虚拟技术等先进制造技术在模具工业中的应用，也要与电子信息等高新技术嫁接，实现高新技术产业化。第三，模具工业是装备工业的一个组成部分。在1998年以前，许多人把机械工业当作一般的加工工业。1998年11月召开的中央经济工作会议，首次明确提出了加大装备工业的开发力度，推进关键设备的国产化。将机械工业作为装备工业，把它同一般的加工工业区别开来，是对机械工业在国民经济中的地位与作用的重新定位。模具作为基础工艺装备，在装备工业中自然有

6、其重要地位。因为国民经济各产业部门需要的装备，其零部件有很大一部分是用模具做出来的。第四，模具工业地位之重要，还在于国民经济的五大支柱产业机械、电子、汽车、石化、建筑，都要求模具工业的发展与之相适应。机械、电子、汽车工业需要大量的模具，特别是轿车大型覆盖件模具、电子产品的精密塑料模具和冲压模具，目前在质与量上都远不能满足这些支柱产业发展的需要。这几年，我国每年要进口近10亿美元的模具。我国石化工业一年生产500多万吨聚乙烯、聚丙烯和其他合成树脂，很大一部分需要塑料模具成形，做成制品，才能用于生产和生活的消费。生产建筑业用的地砖、墙砖和卫生洁具，需要大量的陶瓷模具；生产塑料管件和塑钢门窗，也需要

7、大量的塑料模具成形。从五大支柱产业对模具的需求当中，也可以看到模具工业地位之重要。模具是工业生产的基础工艺装备。振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，6080%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，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。鉴于振兴我国模具工业的

8、重要性，在1989年3月国务院颁布的关于当前产业政策要点的决定中，把模具列为机械工业技术改造序列的第一位、生产和基本建设序列的第二位。1997年以来，国家又相继把模具及其加工技术和设备列入了当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录和鼓励外商投资产业目录。经国务院批准，从1997年到2002年，对全国部分重点专业模具厂实行增值税返还70%的优惠政策，以扶植模具工业的发展。1999年7月国家计委和科学技术部发布的当前国家优先发展的高新技术产业化重点领域指南(目录)，把电子专用工模具、塑料成形新技术与新设备、快速原型制造工艺及成套设备、激光加工技术及成套设备、汽车关键零部件等等，都列进去了。199

9、9年8月20日党中央和国务院发布的关于加强技术创新发展高科技实现产业化的决定指出：要在电子信息特别是集成电路设计与制造、网络及通讯、计算机及软件、数字化电子产品等方面，在生物技术及新医药、新技术、新能源、航天航空、海洋等有一定基础的高新技术产业领域，加强技术创新，形成一大批拥有自主知识产权、具有竞争优势的高新技术产业。要加强传统产业的技术升级。注重电子信息等技术与传统产业的嫁接，大幅度提高国产技术装备的水平。1.2 注塑模CAD/CAE一体化1.2.1 注塑模CAD/CAE/CAM系统概述考虑到注塑模CAD/CAE/CAM系统要求有较高的几何造型功能，塑件设计和模具设计采用美国PTC公司的Pr

10、o/E软件作为注塑模CAD的开发平台。注塑模CAE采用澳大利亚Moldflow公司的注塑模分析软件Moldflow，该软件具有强大的分析功能，可进行注塑工程的流动、保压、冷却、翘曲等多种分析。通过分析，模拟了塑料在模具中由熔融状态到凝固态的一系列过程，预测塑料充填的效果，如充填不满、有气泡、熔接缝、应力集中。冷却后翘曲变形等各种问题。设计人员根据这些结果，更改不合理的设计，使设计的塑件用料最省，质量最优。通过分析，也得出了塑料充模的最佳工艺条件，保证试模一次成功。注塑模CAM采用MasterCAM软件，MasterCAM是一个功能强大的CAD/CAM应用软件，几乎可以完成所有形状零件的加工。可

11、以接受多种转换格式的文件进行处理。所支持的加工方法包括平面铣削、二轴仿形铣、多坐标铣削、车削、线切割等，后处理的程序能够支持多种类型的数控机，该软件提供较强的模拟加工功能，除可观察刀具加工轨迹外，此软件还提供实体加工功能，即可观察从坯料开始到加工结束过程中实体表面的去除过程。1.注塑模CAD以Solidworks作为注塑模CAD的开发平台，其具有造型能力强，直观方便的优越性，而且可在Solidworks中进行模拟装配和干涉检查。利用Solidworks的模具型腔功能进行塑件三维实体设计,设计浇注系统及冷却系统，生成模具成型零件的三维实体模型，由于软件存在着相关性，当塑料制件的尺寸发生改变时，模

12、具成型零件的尺寸也会发生相关的变化，还可以完成其他零件的设计以及模具开启和干涉检查等。2.注塑模CAE在Solidworks中造型后，产品信息及模具有关信息通过STL格式文件传入Moldfolw，在Moldflow中选择塑料牌号及合格的注射温度，注射压力和注射机后即可进行分析。软件提供了流动分析、冷却分析、翘曲分析等功能。分析结束后，软件可提供修改意见，注塑模CAE的结果反馈到注塑模CAD，为设计者提供工程模拟的结果，指导其检查和更改设计；设计人员提早修改不合理设计，避免后期实际试模、生产时出现不合格产品，保证试模一次成功，节省了模具开发的时间和费用。3.注塑模CAM在Moldflow中分析符

13、合要求后，可开始进行注塑模的CAM。在Solidworks中提取相关的加工信息，通过IGES或DXF传入MasterCAM软件中即可进行模拟加工。MasterCAM是数控加工自动编程常用的软件，它提供刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等功能，设置有关参数，编辑好后处理文件，就可以自动生成加工程序并传输至数控机床完成加工，可提高工作质量和效率。1.2.2 国内外注塑模具CAD/CAE/CAM的研究现状和趋势 1.国内研究现状及发展趋势我国在注塑模CAD技术开发研究与应用方面起步较晚。从20世纪80年代中期开始，国内部分大中型企业先后引进了一些国外知名度较高的注塑模CAD系统。同时，某些高等学校

14、和科研院所也开始了注塑模CAD系统的研制与开发工作，我国注塑模CAD/CAE/CAM研究始于07年代末，发展较为迅速多年来,我国对注塑模设计制造技术及其CAD的开发应用十分重视，在“八五”期间,由北京航空航天大学、华中理工大学、四川联合大学等单位联合进行了国家重点科技攻关课题“注塑模CAD/CAE/CAM集成系统”，并于1996年通过鉴定，部分成果己投入实际应用，使我国的注塑模CAD/CAE/CAM研究和应用水平有了较大提高。我国模具工业起步晚，底子薄，与工业发达国家相比有很大的差距。但改革开发以来，再过家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，尤其是国民经济的高速发展，大大的提

15、高了模具的商品化程度，推动了模具技术和模具工业的迅速发展。.(1) 一些科研院所和高等院校在模具技术的基础理论、模具设计与结构、模具制造加工技术、模具材料及模具加工设备等方面都取得了可喜的实用性成果。并培养了一批高级模具技术人才，使现代模具制造技术中的高科技含量逐渐增加.(2) 模具标准化工作时代表模具工业和模具技术发展的重要标志。到目前为止，已经制定了冲压模、塑料模、压铸模、和模具基础技术等50多项国家标准、近300个标准号。基本满足了国内模具生产技术发展的需要。(3) 一些先进、紧密和高自动化程度的模具加工设备，如数控仿型铣床、数控加工中心、精密坐标磨床、连续轨迹数控坐标磨床、高精度低损耗

16、数控电火花成形加工机床，慢走丝精密电火花线切割机床、精密电解加工机床、三坐标测量仪、挤压研磨机等模具加工和检测用的精密高校设备，由过去依靠进口到逐步自行设计制造，使模具加工工艺手段登上了一个新台阶，同时为先进加工工艺的推广奠定了物质基础。(4) 模具CAD/CAM已得到较广泛的应用，模具计算机仿真技术也应用于模具设计制造中。各院校、研究机构正在开展模具智能制造、并行工 程、虚拟制造、敏捷制造和快速制造等先进制造技术的研究。(5) 研究开发了几十种模具新钢种及硬质合金等新材料，并采用了热处理等新工艺。模具新 材料的应用，以及热处理技术和表面处理技术的开发和应用，使模具寿命大幅度的提高。(6) 快

17、速成型技术在模具制造上的应用。是20世纪80年代以来模具制造技术的又一重大发展。快速成型制造技术是综合了机械工程、CAD、数控技术、激光技术和材料科学技术的一种全新的制造工艺。快速成型技术应用于模具制造，使模具设计和制造更加快速、经济、实用，对多品种、小批量产品的生产具有重要的意义。(7) 我国模具的品种、精度、和产业规模有了很大的发展。据统计，我国现有模具生产厂2万余家，从业人员50多万人，九五期间的年增长率为13%，2000年总产值为270亿元，占世界总量的5%。十五期间，我国模具市场在汽车 、家用电器、电子及通信产品、建材、玩具、仪器仪表等行业有更大的需求。从总体上看，虽然我国模具工业已

18、得到较大的发展，但仍然不能满足国内经济高速发展的需 要。还须花费大量资金向国外进口一些模具，特 别是精密、大型、复杂、长寿命型模具，仍主要依赖进口。目前，就整个模具市场来看，进口模具约占市场总量的20%左右，其中，中高档模具进口比例占到40%以上。2.国外研究现状及发展趋势近二十多年间，国外注塑模CAD/CAE技术发展相当迅速。70年代许多研究者对一维流动进行了大量研究，由最初的CAD技术和CAM技术以图纸为媒介传递信息CAD/CAM一体化方向发展。80年代初开展三维流动与冷却分析并把研究扩展到保压分子取向以及翘曲预测等领域。80年代中期注塑模CAD/CAE进入实用阶段，出现了许多商品化注塑模

19、CAD/CAE软件，比较著名的有:1.澳大利亚MOLDFLOW公司的MOLDFLOW系统；2.美国PTC公司的Pro/Engineer 软件；3.美国UG公司的UGllUNIGRAPHICSl系统等等.这些先进软件的熟练掌握极大地促进了国外模具行业的发展。因此，未来的一段时间内，他们将朝着大型、精密、复杂与长寿命模具的方向发展。1.3 课题研究的内容和意义本课题为吹风机注塑类模具设计，模具作为一种高附加值和技术密集型产品，其技术水平的高低已经一个国家制造业水平的重要标志之一，而本题的研究将涉及一些二维和三维的软件的应用，如AUTO CAD等，以及相关软件的应用。塑料工业是当今世界上增长最快的工

20、业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，在我国由于人才缺乏和工作基础较差，引进的软件未能很好应用及发挥其应有的效益的现象普遍存在，其设计制造水平比国际水平低许多。因此，研究注塑模具首先对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。 根据注塑模具的成型特点，注塑成型是热塑性制件最重要的加工方法，用此方法加工成型的塑料制件，其品种样式之多是其他成型方法无可比拟的。注塑成型技术与其他成型技术相比较有其独特的优势主要表现在成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精准、带有金属或非金属嵌件的塑料制品。其次注塑成型对各种塑料适应性强，生产效率高，易于实现自动化生产。再者，注塑成型所需设备昂贵，模具结构

21、比较复杂，制造成本高，所以比较适合大批量的生产，冲压模具相对就形状简单。有专家预测，在未来的模具市场中，塑料模具在模具总量中的比例将逐步提升，其发展速度将高于其他模具。模具种类向热流道、气辅模具及适应高压注塑成型工艺方向发展成为一大发展趋势。模具工业已成为高新技术产业的一个重要组成部分，研究模具有利于提高模具技术水平，可以提高着产品的质量、效益和新产品的开发能力，满足市场需求。在独立思考、独立工作能力方面获得培养和提高。随着塑料制品在机械、电子、交通、国防、建筑、农业、等各个行业广泛应用，对塑料模具的需求日益增加，塑料模在国民经济中的重要性也日益突出。同时本次毕业设计还涉及到模具注塑模的相关知

22、识。这对我来说是一个新领域，所以通过这次毕业设计对我自学能力的培养是一个很好的机会。随着电吹风的普及,消费者爱好的差异化及需求的多层次化越来越明显,对电吹风外观要求也越来越高，电吹风外型也在不断地变化：最早体积较大携带不方便的，随着人们生活水平的不断提高，外出工作旅行的需要最后演化出体积较小携带比较方便的小型电吹风。随着人们舍美观点发展，在未来市场的竞争中，外观设计的竞争将占相当大的份额，能否贴近生活，能否把握潮流是设计者的根本设计标准，必须通过电吹风形状、尺寸和局部细节表现用户不同职业、兴趣爱好等个性化的特点，让用户产生拥有感才能更好的抓住消费者的消费趋向。例如对称或矩形能显示空间的严谨，有

23、利于营造庄严、宁静、典雅的气氛；圆形和椭圆形能显示包容，有利于营造圆满、明快活泼的气氛；用自由曲面造型有利于营造自由热烈的气氛。因此通过本次学习将对我进一步巩固所学知识及灵活应用所学知识来解决实际问题有着深远的意义。第四章 吹风机外壳注塑模具的数控加工4.1 凹模凸模的工艺分析4.1.1凹模的工艺分析凹模作为模具中重要的一个零件，其孔型（通孔）形状、尺寸由成型件的形状、精度决定。凹模与凸模相比是有所不同的，其加工特点如下：（1）凹模加工一般为内形加工，加工难度大。外形一般呈圆形或方形，内形根据需要有时带有许多工艺结构，如圆角、脱模斜度等。（2）凹模在镗孔时，孔与外形有一定位置精度要求，加工时要

24、求确定基准，并准确确定孔的中心位置，这给加工带来很大难度。（3）在多孔冲裁模或级进模中，凹模上有一系列孔，空系位置精度高，通常要求在（0.01-0.02）以上，这给孔的加工带来了困难。（4）凹模淬火前，其上所有的螺钉孔、销钉孔以及其他非内腔加工部分均应加工好，否则会增加加工成本，甚至无法加工。（5）为了降低加工难度，减少热处理的变形，防止淬火开裂，凹模类零件经常采用镶拼结构。凹模型孔按其形状特点可分为圆形和非圆形两种，其加工方法随其形状而定。1. 圆形型孔凹模的加工（1） 单圆形孔凹模型孔为圆形时，凹模的制造比较简单。毛坯经锻造、退火后进行车削（或铣削）及钻、镗型孔，并在上、下平面和型孔处留适

25、当磨削余量。再由钳工画线、钻所有固定用孔、攻螺纹、铰销孔，然后进行淬火、回火。热处理后磨削顶面、底面及型孔即成。磨削型孔时，可在万能磨床或内圆磨床上进行，磨孔精度可达IT5-IT6级，表面粗糙度为Ra0.20.8um.当凹模型孔直径小于5mm时，应先钻孔、后铰孔，热处理后磨削顶面和底面，用砂布抛光型孔。（2） 多圆形孔凹模冲裁模中的连续模和复合模，凹模有时会出现一系列圆孔，各孔尺寸及相互位置有较高的精度要求，这些孔称为孔系。加工时除保证各型孔的尺寸及精度外，还要保证各型孔之间的相对位置。2. 非圆形型孔凹模的加工非圆形型孔的凹模，机械加工比较困难。在缺少精加工机床的情况下，可采用厝削加工或压印

26、法对型孔进行精加工。目前，较先进的加工方法主要有电火花线切割加工和电火花成型加工。此外，尺寸较大的型孔常用仿形铣床进行平面轮廓仿形加工，而精度要求特别高的型孔，则需要用坐标磨床进行精密磨削。若将凹模设计成镶拼结构的话，还可应用成型磨削方法加工型孔。非圆形型孔凹模通常采用锻件作为毛坯，型孔精加工之前，首先要去除型孔中心的余料。去除方法有用带锯机切除废料气割。去除型孔余料之后，可采用锉削加工、压印锉修、铣削、电火花成型加工型孔、电火花切割加工型孔坐标磨削、镶拼型孔的成型磨削等方法对型孔进行半精加工或精加工。3. 凹模的加工工艺过程，如图4.1.1所示。工序号工序名称工序内容1下料将毛坯锻成平行六面

27、体。尺寸为：2热处理退火3铣平面铣各平面，厚度留磨削余量0.8mm，侧面留磨削余量0.5mm4磨平面磨上下平面，留磨削余量0.30.4mm磨相邻两侧面，保证垂直5钳工划线钻穿丝孔，在程序加工起点处钻出直径为23mm的穿丝孔；钻、攻固定固定卸料板、下模座的螺孔及销钉孔。6热处理淬火回火，保证5862HRC7磨平面磨上下面及基准面达要求8电加工按着图样编制线切割加工程序并进行线切割加工。9研磨型孔钳工研磨型孔达规定技术要求凹模的加工工艺过程 图4.1.14.1.2凸模的工艺分析凸模是冷冲压、压铸模、锻模、塑料膜等模具中重要的成型零件，用于成型制件的内表面。他们的质量直接影响着模具的使用寿命和制件的

28、质量，因此，对该类模具零件有较高的技术质量要求。凸模类零件加工时有以下特点：（1） 凸模加工一般是外形加工。凸模工作表面的加工精度和表面质量要求高，是加工的关键。（2） 凸模一般有两部分组成，即工作部分和安装部分。工作部分主要由成型件形状及尺寸决定，具有较高的尺寸及形位精度;凸模端面要求与轴线垂直，安装部分与固定板一般为H7/m6配合，且要求与工作部分同轴。为了方便装配，安装部分径向尺寸较工作部分稍大，装入固定板以后，与固定板平面配磨平齐，以保证工作部分垂直。（3） 当凸模有较强要求时，其表面不允许出现影响强度的沟槽，个连接部分应采用圆弧过渡。（4） 对于塑料膜，为了使塑件容易从凸模上脱下，凸

29、模往往常有一定的脱模斜度。脱模斜度一般为0.251。由于成型制件的形状各异、尺寸差别较大，所以凸模的品种很多。按凸模工作断面的形状，大致可以分为圆形凸模和非圆形凸模两大类。凸模工作表面的加工方法与其形状有关。凸模的加工工艺过程，如图4.1.2所示。工序号工序名称工序内容1下料尺寸为：2热处理退火3车端面厚度留磨削余量0.8mm，4车外圆留车削余量0.30.4mm5磨外圆留0.5mm余量6热处理淬火回火，保证5862HRC7精磨达到尺寸要求凸模的加工工艺过程 图4.1.24.2 刀具的选型4.2.1 刀具材料应具备的基本性能 高硬度 足够的强度和韧性 高耐磨性和耐热性 良好的导热性 良好的工艺性

30、好和经济性 抗粘接性 化学稳定性4.2.2 刀具材料的种类及其选用 1.高速钢（High Speed Steel，HSS）高速钢是一种含钨（W）、钼（MO）、铬（Cr）、钒（V）等合金元素较多的工具钢，它具有较好的力学性能和良好的工艺性，可以承受较大的切削力和冲击。 普通高速钢 国内外使用最多的普通高速钢是W6Mo5Cr4V2（M2钼系）及W18Cr4V（W18钨系）钢，含碳量为0.7%0.9%，硬度6366HRC，不适于高速和硬材料切削。 高性能高速钢 指在普通高速钢中加入一些合金，如Co、Al等，使其耐热性、耐磨性又有进一步提高，热稳定性高。如W12Mo3Cr4V3Co5Si、W6Mo5C

31、r4V2A1、W10Mo4Cr4V3Al，硬度达6769HRC，可用于制造出口钻头、铰刀、铣刀等。 粉末冶金高速钢 可以避免熔炼钢产生的碳化物偏析。其强度、韧性比熔炼钢有很大提高。可用于加工超高强度钢、不锈钢、钛合金等难加工材料。用于制造大型拉刀和齿轮刀具，特别是切削时受冲击载荷的刀具效果更好。 2.硬质合金（Cemented Carbide）1) 普通硬质合金钨钴类（YG）WC+Co，强度好，硬度和耐磨性较差，用于加工脆性材料、有色金属和非金属材料。常用牌号：YG3、YG6、YG8、YG6X。数字表示Co的百分含量， Co多韧性好，用于粗加工； Co少用于精加工。钨钛钴类（YT）TiC+WC

32、+Co类（YT）：常用牌号有YT5、YT14、YT15、YT30等。此类硬质合金硬度、耐磨性、耐热性都明显提高，但韧性、抗冲击振动性差，主要用于加工钢料,不宜加工脆性材料。含TiC量多，含Co量少，耐磨性好，适合精加工；含TiC量少，含Co量多，承受冲击性能好，适合粗加工。 2)新型硬质合金钨钛钽（铌）钴类（YW）添加 TaC 或 NbC，提高高温硬度、强度、耐磨性。用于加工难切削材料和断续切削。常用牌号：YW1、YW2。碳化钛基类（YN）TiC+Ni+Mo，硬度高、抗粘接、抗月牙洼磨损和抗氧化能力强。用于合金钢、工具钢、淬火钢的连续精加工。牌号：YN05、YN10。3.新型刀具材料 涂层刀具

33、刀具基体材料上涂一薄层耐磨性高的难熔金属化合物而得到的刀具材料.常用涂层材料:TiN、TiC、Al2O3 陶瓷刀具材料（Ceramics）a. Al2O3基陶瓷刀具 主要成分 Al2O3，硬度、耐热性和耐磨性高于硬质合金，不粘刀。脆性大，易蹦刃, 主要用于切削45-55HRC 的工具钢和淬火钢。b. Si3N4基陶瓷刀具主要成分Si3N4，强度、韧性、疲劳强度、切削稳定性高于Al2O3 基陶瓷刀具，主要用于端铣和切有氧化皮的毛坯工件，也可对铸铁、淬硬钢进行精加工和半精加工。c. 塞隆(Sialon)陶瓷Si3N4中加入Al2O3等形成的新材料。迄今陶瓷中强度最高的材料，化学稳定性和抗氧化能力都

34、很好。 超硬刀具材料 金刚石和立方氮化硼的统称，用于超精加工和硬脆材料加工。a.聚晶金刚石（PCD） 硬度高、耐磨性好，但耐热性差、强度低、脆性大，与铁亲和力强，用于高速精细车削、镗削有色金属及其合金和非金属材料，不宜加工黑色金属。b. 立方氮化硼（ CBN） 硬度和耐磨性仅次于金刚石，但热稳定性好，主要用于加工高硬度(64-70HRC)的淬硬钢、冷硬铸铁、高温合金等难加工材料。4.2.3 数控机床刀具种类及特点1. 数控机床的刀具系统 (1)刀柄圆锥刀柄,其特点如下：a.不能自锁，换刀比较方便b.与直柄相比具有较高的定心精度和刚度c.刀柄要配上拉钉才能固定在主轴锥孔上d.刀柄与拉钉都已标准化

35、e.刀柄的选用要和机床的主轴孔相对应f.刀柄型号：JT、BT、ST。HSK刀柄（柄部锥度为1：10），其特点如下： a.定位精度高。其经向和轴向重复定位精度一般在2mm以内，并能长期保持高精度。b.静态、动态刚度高。采用锥度和端面同时定位（过定位）。 c.适合高速加工d.重量轻、尺寸小、结构紧凑。 e.清除污垢方便3.可转位刀片及其代码 （1） 可转位刀具优点: 刀具寿命高 生产效率高 有利于推广新技术、新工艺可转位车刀的组成：如图4.2.1所示：1-刀杆 2-刀垫 3-刀片 4-夹固元件图4.2.14.2.4 数控刀具的选择1）选择刀片（刀具）应考虑的要素： 被加工工件材料的类别 被加工件材

36、料性能的状况 切削工艺的类别 被加工工件的几何形状2）选择镗孔（内孔）刀具的考虑要点: 尽可能选择大的刀杆直径，接近镗孔直径。 尽可能选择短的刀臂 选择主偏角（切入角Kr）接近90，大于75。刀具形状和工件形状的关系如图4.2.2图4.2.23）选用数控铣刀时注意事项:在数控机床上铣削平面时，应采用可转位式硬质合金刀片铣刀。 高速钢立铣刀多用于加工凸台和凹槽，最好不要用于加工毛坯面，因为毛坯面有硬化层和夹砂现象，会加速刀具的磨损。4) 在Mastercam软件中刀具的选择设置刀具的外形数据的方法是选择下拉菜单【刀具路径】/【刀具管理器】命令，系统弹出【刀具管理器】对话框，在加工群组的空白位置右

37、击，在弹出的快捷菜单中选择【新建刀具】命令，如图4.2.3所示系统弹出【定义刀具】对话框，如图4.2.4所示，选择相应的刀具来定义，也可以直接在【刀具管理器】对话框中指定已选用过的刀具。可以根据以下图示选择刀具。又或者是通过加工工件时，通过选择刀具路径里设置各项切削参数，同时选择你所需的刀具的大小，种类，如图4.2.5、4.2.6。 图4.2.3 刀具管理器对话框 图4.2.4 定义刀具对话框 图4.2.5 刀具路径选择对话框 图4.2.6 选择库中刀具对话框4.3 机床夹具在机械制造的机械加工、焊接、热处理、检验、装配等工艺过程中，为了安装加工工件，使之占有正确的位置，以保证零件盒产品的质量

38、，并提高生产，所采用的工艺装备成为夹具。按使用的机床分类，夹具可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床家具、齿轮机床夹具、数控机床夹具等。以下介绍几种比较常用的夹具的设计特点。4.3.1 车床夹具车床主要用于加工零件的内、外圆柱面、圆锥面、回转成形面、螺纹以及端平面等。根据加工特点和夹具在机床上安装的位置，将车床夹具分为两种基本类型，心轴类车床夹具、角铁式车床夹具和花盘式车床夹具。设计车床夹具时应注意以下几点：1 因车床夹具随机床主轴高速回转，所以要求它结构紧凑、轮廓尺寸尽可能小，重量要轻，重心尽可能靠近回转轴线，以减小惯性力和回转力矩。2 应有消除回转中的不平衡现象的平衡措施。3

39、夹具上的定位、夹紧原件及其它装置不应大于夹具体的回转直径，靠近夹具体外缘的元件，应尽可能避免有尖角或凸起部分，必要时回转部分外面可加防护罩。夹紧力要足够大，自锁可靠。4 当主轴有高速旋转、急刹车等情况时，夹具与主轴之间的连接应有防松装置。5 夹具结构应便于对工件进行测量，还应有便于清理和排泄切屑。4.3.2 铣床夹具铣床夹具主要用于加工零件上的平面、沟槽、缺口、花键、直线成形面等。因夹具大都与工作台一起做进给运动，其结构厂取决于铣削的进给方式，主要可分为直线进给夹具、圆周进给夹具、沿曲线进给夹具三类。其设计特点如下：1 由于铣削过程不是连续切削，且加工余量较大，所需的切削力较大而大小及方向随时

40、可能变化，致使在铣削过程中产生振动，因此铣床夹具要有足够的夹紧力，夹具结构要有足够的刚性。 2 为了提高铣床夹具的刚性，工件待加工的表面应尽量不超出工作台，在确保夹具有足够排屑空间的前提下，尽最降低夹具的高度，一般夹具高与宽之比为 11.25。 3 以工件毛坯面定位时为避免毛坯误差应多设置若干个辅助支承。4 正确选用对刀装置和定向建，保证工件与刀具、工件与进给运动之间的位置精度。5 为防止工件在加工过程中因振动而使夹紧松脱，夹紧装置应具有足够的自锁能力。6 从侧面压紧工件的着力点应低于工件侧面的支承点并使其产生作用在支承上的合力。4.3.3 钻床夹具在钻床上进行孔的钻、扩、铰、锪、攻螺纹所用的

41、夹具，称为钻床夹具。钻床夹具是用钻套引导刀具进行加工的，也简称砖模。有利于保证被加工孔对其定位基准和各孔之间的尺寸精度和位置精度，并可显著提高劳动生产率。钻床夹具的种类繁多，根据被加工孔的分布情况和钻模板的的特点分为固定式、回转式、移动式、翻转式、盖板式和滑柱式等六种类型。其设计要点有以下几点：1 钻床夹具的主要特点是都有一个安装钻套的钻模板。钻套和钻模板都是钻床夹具的特殊元件。首先设计钻床夹具要注意钻套的选择和钻模板的设计。2 钻模板上安装钻套的座孔距离定位元件的位置应具有足够的精度。3 钻模板应有一定的强度和刚度，以保证钻套轴线位置的准确性，防止因变形而影响钻套的位置和引导精度。4 被钻孔

42、直径大于10mm以及孔距与孔和基面公差小于0.05mm时，宜采用固定式钻模；翻转式钻模适用于加工包括工件在内的总重量不超过10kg中小件；钻模板和夹具体为焊接式的钻模，因焊接应力不能彻底消除，精度不能长期保持，因此，一般在工件孔距公差要求不高时采用。5 夹具体上应设置支架。为减少夹具底面与机床工作台的接触面积，使夹具放置平稳，一般都在相对钻头送进方向的夹具体上设置四个支角。4.3.4 镗床夹具镗床夹具通常称为镗模。镗模是一种精密夹具，它主要用来加工箱体类零件上的精密孔系。镗模和钻模一样，是依靠专门的导引元件镗套来引导镗杆，从而保证所镗的孔具有很高的位置精度。采用镗模后，镗孔的精度可不受机床精度

43、影响。镗模由定位元件、装夹装置、导引元件、夹具体四个部分组成。设计时注意事项：1 若镗刀调整好后，伸入镗模进行加工，需注意镗刀从镗套中穿过时的刀具引入问题。若镗杆上是多刀加工工件上同轴线的多孔，必须注意刀具从未加工毛孔中穿过问题。一般处理方法是刀尖都对准停在刀杆上部，将工件先抬高，刀具进入到加工位置后，工件再落下，夹紧固定。2 镗模导向支架上不允许安装夹紧机构及元件，以防受力变形，影响孔的加工精度和孔系位置精度。4.3.5 工件的装夹1工件的装夹在机械加工过程中，为了保证加工精度，在加工前，应确定工件在机床上的位置，并固定好，以接受加工或检测。将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程，称为装夹。

44、工件的安装包含了两个方面的内容：定位 ：确定工件在机床上或夹具中正确位置的过程，称为定位。夹紧 ：工件定位后将其固定，使其在加工中保持定位位置不变的操作，称为夹紧。2 装夹的方法工件的装夹方法有找正发装夹和夹具装夹。找正法装夹是以工件的有关表面或专门划出的线痕为找正证据，用划针或指示表进行找正，将工件正确定位，然后将工件夹紧，进行加工。这种方法简单，不需专门设备，但精度不高，生产率低，因此多用于单件、小批量生产。夹具装夹法是依靠夹具将工件定位、夹紧，以保证工件相对于刀具、机床的正确位置。4.4 模具数控加工试验与分析4.4.1 数控加工技术介绍数控技术，简称数控（Numerical Contr

45、ol）。它是利用数字化的信息对机床运动及加工过程进行控制的一种方法。用数控技术实施加工控制的机床，或者说装备了数控系统的机床称为数控(NC)机床。数控系统包括：数控装置、可编程控制器、主轴驱动器及进给装置等部分。现代数控机床是机电一体化的典型产品，是新一代生产技术、计算机集成制造系统等的技术集合。现代数控机床的发展趋向是高速化、高精度化、高可靠性、多功能、复合化、智能化和开放式结构。主要发展动向是研制开发软、硬件都具有开放式结构的智能化全功能通用数控装置。数控技术是机械加工自动化的基础，是数控机床的核心技术，其水平高低关系到国家战略地位和体现国家综合实力的水平。它随着信息技术、微电子技术、自动

46、化技术和检测技术的发展而发展。数控加工中心是一种带有刀库并能自动更换刀具，对工件能够在一定的范围内进行多种加工操作数控机床。在加工中工零件的特点是：被加工零件经过一次装夹后，数控系统能控制机床按不同的工序自动选择和更换刀具；自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其它辅助功能地对工件各加工面自动地进行钻孔锪孔、铰孔、镗孔、攻螺纹、铣削等多工序加工。由于加工中心能集中地、自动地完成多种工序，避免了人为的操作误差、减少了工件装夹、测量和机床的调整时间及工件周转、搬运和存放时间，大大提高了加工效率和加工精度，所以具有良好的经济效益。4.4.2 数控系统加工的基本过程数控系统加工的过程包

47、括了CAD零件的设计、参数的设定、刀具路径的规划和后处理这些环节，其具体表现形式如图4.4.1所示。 图4.4.1 选择库中刀具对话框加工参数的设定包含了两个方面的内容：加工工艺分析规划和加工参数设置。加工工艺分析及规划。加工工艺分析和规划在很大程度上决定了数控程序的质量，主要是确定加工区域、加工性质、走刀方式、使用刀具、主轴转速和切削进给等项目。加工工艺分析和规划主要包括以下内容：1.加工对象的确定：通过对模型的分析，确定工件的哪些部位需要在数控铣床上或者数控加工中心加工。数控铣加工的工艺适应性也是有一定限制的，对于尖角、细小的筋条等部位是不适合加工的，应使用线切割或者电加工来加工；而某些加工内容可能使用普通机床有更好的经济性，如孔的加工可以使用钻床、回转体加工可以用车床来加工。2.加工区域规划：即对