剃須刀刀頭注塑模具的設(shè)計(jì)與數(shù)控加工研究畢業(yè)設(shè)計(jì)（含外文翻譯）

1、<p>　　剃須刀刀頭注塑模具的設(shè)計(jì)與數(shù)控加工研究</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　由于注塑成型方法有其它塑料成型方法無(wú)法取代和比擬的優(yōu)點(diǎn)，己引起人們普遍關(guān)注。注射模設(shè)計(jì)理論及方法，已經(jīng)歷了從經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)到理論設(shè)計(jì)的過(guò)程。結(jié)合塑模設(shè)計(jì)的理論利用相關(guān)CAD/CAM軟件，可大大的提高設(shè)計(jì)、制造的效率和質(zhì)量。</p>

2、<p>　　本課題首先用SolidWorks軟件的CAD功能對(duì)該剃須刀刀頭的塑件進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)塑件的材料進(jìn)行選型和工藝分析；然后對(duì)剃須刀刀頭的注塑模的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，注塑模結(jié)構(gòu)包括：澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、型芯和型腔的設(shè)計(jì)、抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和推出與復(fù)位機(jī)構(gòu)等的設(shè)計(jì)，并用SolidWorks軟件的CAD功能對(duì)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維實(shí)體設(shè)計(jì)和總體裝配。</p><p>　　利用Mastercam軟件完成了模具成型零件的計(jì)算機(jī)

3、輔助加工工藝及NC程序設(shè)計(jì)；數(shù)控加工技術(shù)是現(xiàn)代自動(dòng)化、柔性化及數(shù)字化生產(chǎn)加工技術(shù)的基礎(chǔ)與關(guān)鍵技術(shù)。論文完成了基于SolidWorks的注塑模具設(shè)計(jì)、加工工藝設(shè)計(jì)和數(shù)控加工試驗(yàn)的全過(guò)程。通過(guò)設(shè)計(jì)研究為企業(yè)解決了技術(shù)難題，本文提出的數(shù)控仿真加工方法對(duì)于縮短生產(chǎn)周期、降低產(chǎn)品成本、提高工件加工質(zhì)量具有實(shí)際意義。</p><p>　　關(guān)鍵詞：SolidWorks；注塑模；MasterCam；數(shù)控加工</p>

4、<p>　　Design and NC machining of the injection mold design of the cutter head of the shaver</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Due to the injection molding method has other plas

5、tic molding methods cannot replace and advantages over, it has aroused people's attention. Injection mould design theory and method, it has experienced from experience design to the theoreticaldesign process. Combini

6、ng the design theory of plastc mould using relevant CAD/CAM software, can greatly improve the design, the manufacture efficiency and quality.</p><p>　　First,the paper discussed the development process and t

7、he mould CAM on the developing process and manufacturing technology of the status quo, analyzed the injection mold design and process analysis principle and methods; second,Using SolidWorks studies the typical die design

8、, design completed car of injection mold two-year mirror, completing the parting design, the design of gating system, mold temperature system design and mould assembly; The processing technology of forming parts are anal

9、yzed,</p><p>　　Nc machining technology is the modern automation, flexibility and digital production processing technology foundation and key technology. The paper based on completed complete SolidWorks of in

10、jection mold design and analysis, processing technology design and analysis and numerical control processing experiment process. Through the design research for enterprises to solve the technical problems, this paper put

11、s forward the nc simulation processing methods to shorten the production cycle, reduce t</p><p>　　Nc machining technology is the modern automation, flexibility and digital production processing technology fo

12、undation and key technology. The paper based on completed complete SolidWorks of injection mold design and analysis, processing technology design and analysis and numerical control processing experiment process. Through

13、the design research for enterprises to solve the technical problems, this paper puts forward the nc simulation processing methods to shorten the production cycle, reduce t</p><p>　　Keywords: SolidWorks; Inje

14、ction mould; Mastercam; Nc machining</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 緒 論7</p><p>　　1.1 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展背景7</p><p>　　1.1.1 數(shù)控技術(shù)對(duì)工業(yè)發(fā)展的重要作用7</p><p>　　

15、1.1.2 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展過(guò)程7</p><p>　　1.2 注塑模具的發(fā)展背景8</p><p>　　1.2.1 模具工業(yè)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要作用8</p><p>　　1.2.2 注塑模的發(fā)展背景8</p><p>　　1.3 數(shù)控技術(shù)國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀9</p><p>　　1.3.1 國(guó)內(nèi)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展

16、現(xiàn)狀9</p><p>　　1.3.2 國(guó)外數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)10</p><p>　　1.4 本課題的提出和主要研究?jī)?nèi)容12</p><p>　　1.5 本課題研究的目的和意義12</p><p>　　第二章 塑件結(jié)構(gòu)與工藝分析14</p><p>　　2.1 剃須刀刀頭零件結(jié)構(gòu)的分析14</p&g

17、t;<p>　　2.2 成型零件的尺寸計(jì)算15</p><p>　　2.3 塑件材料性能分析16</p><p>　　2.3.1 塑件材料選擇16</p><p>　　2.3.2 ABS塑料-性能17</p><p>　　2.3.3．ABS塑料涂料17</p><p>　　2.4 塑件結(jié)構(gòu)的設(shè)

18、計(jì)18</p><p>　　2.5注塑材料成型過(guò)程18</p><p>　　2.6 注塑材料成型工藝條件18</p><p>　　2.7 注塑機(jī)的發(fā)展及選用19</p><p>　　2.7.1 注塑機(jī)的發(fā)展19</p><p>　　2.7.2 注塑機(jī)的組成及作用19</p><p>

19、　　2.7.3 設(shè)備分類19</p><p>　　2.8 注塑模的冷卻系統(tǒng)分析20</p><p>　　2.9 本章小結(jié)20</p><p>　　第三章 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)21</p><p>　　3.1 solidworks軟件功能與特點(diǎn)21</p><p>　　3.2 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)21</p&g

20、t;<p>　　3.2.1 分型面選擇22</p><p>　　3.2.2 確定型腔的排列方式22</p><p>　　3.2.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)23</p><p>　　3.2.4 抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)24</p><p>　　3.2.5 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)25</p><p>　　3.3 模具設(shè)計(jì)的有關(guān)

21、計(jì)算26</p><p>　　3.3.1 型腔和型芯工作尺寸計(jì)算26</p><p>　　3.3.2 型腔側(cè)壁厚度和底板厚度計(jì)算26</p><p>　　3.4 模具加熱和冷卻系統(tǒng)計(jì)算與結(jié)構(gòu)28</p><p>　　3.4.1 加熱和冷卻系統(tǒng)計(jì)算28</p><p>　　3.4.2 冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)28<

22、/p><p>　　3.4.3 模具溫度對(duì)制品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的影響29</p><p>　　3.5 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)30</p><p>　　3.5.1 對(duì)推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求30</p><p>　　3.5.2 推出機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)30</p><p>　　3.6 總體裝配三維圖30</p><p>　

23、　3.7 模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作原理32</p><p>　　3.8 本章小結(jié)34</p><p>　　第四章 剃須刀刀頭注塑模具的數(shù)控加工35</p><p>　　4.1 模具零件加工的工藝分析35</p><p>　　4.1.1 機(jī)械加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)的內(nèi)容及步驟36</p><p>　　4.1.2

24、零件的工藝性分析36</p><p>　　4.1.3 切削用量的選擇原則36</p><p>　　4.2 刀具的選型37</p><p>　　4.2.1 數(shù)控銑削加工常用刀具37</p><p>　　4.2.2 數(shù)控加工刀具的選擇38</p><p>　　4.2.3 粗加工刀具的直徑選擇39</p&g

25、t;<p>　　4.2.4 加工參數(shù)的選擇40</p><p>　　4.2.5 刀具進(jìn)退刀41</p><p>　　4.3 機(jī)床夾具42</p><p>　　4.3.1 鉆床夾具42</p><p>　　4.3.2 鏜床夾具43</p><p>　　4.3.3 銑床夾具43</p>

26、<p>　　4.3.4 車床夾具44</p><p>　　4.3.5 工件的裝夾方式44</p><p>　　4.4 模具型芯型腔的三維造型設(shè)計(jì)44</p><p>　　4.4.1 Mastercam 介紹及功能特點(diǎn)44</p><p>　　4.4.2 三維實(shí)體設(shè)計(jì)45</p><p>　　4.

27、4.3 坐標(biāo)系的設(shè)定46</p><p>　　4.5 模具數(shù)控加工試驗(yàn)與分析46</p><p>　　4.5.1 數(shù)控加工的實(shí)現(xiàn)過(guò)程46</p><p>　　4.5.2 工藝處理階段46</p><p>　　4.5.3 零件程序的編制46</p><p>　　4.5.4 零件試驗(yàn)設(shè)計(jì)思想47</p&g

28、t;<p>　　4.5.5 數(shù)控型腔零件加工47</p><p>　　4.6 本章小結(jié)53</p><p>　　第五章 總結(jié)與展望54</p><p>　　5.1 總 結(jié)54</p><p>　　5.2 展 望54</p><p><b>　　致 謝55</b><

29、/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)56</b></p><p><b>　　附錄A：57</b></p><p><b>　　附錄B：62</b></p><p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p>　　1.1

30、 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展背景</p><p>　　1.1.1 數(shù)控技術(shù)對(duì)工業(yè)發(fā)展的重要作用</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，社會(huì)對(duì)產(chǎn)品多樣化的要求日益強(qiáng)烈，產(chǎn)品更新越來(lái)越快，多品種、中小批量生產(chǎn)的比重明顯增加；同時(shí)伴隨著航天工業(yè)、汽車工業(yè)和輕工業(yè)消費(fèi)品生產(chǎn)的高速增長(zhǎng)，復(fù)雜性狀的零件越來(lái)越多，精度要求也越來(lái)越高，此外，激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)要求產(chǎn)品研制生產(chǎn)周期越來(lái)越短，傳統(tǒng)的加工設(shè)備和制造方法已

31、難于適應(yīng)多樣化、柔性化與復(fù)雜形狀的高效高質(zhì)量加工要求。因此近幾十年來(lái)，能有效解決復(fù)雜、精密、小批多變零件加工問(wèn)題的數(shù)控（NC）加工技術(shù)迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，使制造技術(shù)發(fā)生了根本性的變化。努力發(fā)展數(shù)控技術(shù)，并向更高層次的自動(dòng)化、柔性化、敏捷化、網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化制造方向推進(jìn)，是當(dāng)前機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展的方向。</p><p>　　數(shù)控技術(shù)是機(jī)械加工現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)與關(guān)鍵技術(shù)。應(yīng)用數(shù)控加工可大大提高生產(chǎn)效率、穩(wěn)定加工質(zhì)量、縮短

32、加工周期、增加生產(chǎn)柔性、實(shí)現(xiàn)對(duì)各種精密零件的自動(dòng)化加工，易于工廠或車間實(shí)行計(jì)算機(jī)管理，還使車間設(shè)備總數(shù)減少、節(jié)省人力、改善勞動(dòng)條件，有利于加快產(chǎn)品的開發(fā)和更新?lián)Q代，提高企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的適應(yīng)能力并提高企業(yè)綜合經(jīng)濟(jì)效益、數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用，使機(jī)械加工的大量前期準(zhǔn)備工作與機(jī)械加工過(guò)程聯(lián)為一體，使零件的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃（CAPP）、和計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）的一體化成為現(xiàn)實(shí)，使機(jī)械加工的柔性化、自動(dòng)化水平不斷提高。<

33、;/p><p>　　數(shù)控加工技術(shù)也是發(fā)展軍事技術(shù)的重要戰(zhàn)略技術(shù)。美國(guó)與西方各國(guó)在高檔數(shù)控機(jī)床與加工技術(shù)方面，一直對(duì)我國(guó)封鎖限制，因?yàn)樵S多先進(jìn)武器裝備的制造，如飛機(jī)、導(dǎo)彈、坦克等的關(guān)鍵零件，都離不開高性能的數(shù)控機(jī)床加工。我國(guó)的航空、能源、交通等行業(yè)也從西方引進(jìn)了一些五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床等高檔數(shù)控設(shè)備，但其使用受到國(guó)外的監(jiān)控和限制，不準(zhǔn)用于軍事用途零件的加工。這一切都說(shuō)明數(shù)控加工技術(shù)在我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)方面的重要作用。</p&

34、gt;<p>　　1.1.2 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展過(guò)程</p><p>　　數(shù)控研究的歷史始于20世紀(jì)40年代前后，美國(guó)帕森斯公司和麻省理工學(xué)院伺服機(jī)構(gòu)研究所合作，進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的研究工作，在1952年研制成功了世界上第一臺(tái)三坐標(biāo)數(shù)控銑床。從此，傳統(tǒng)機(jī)床產(chǎn)生了質(zhì)的變化。近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了四個(gè)階段、八代的發(fā)展。</p><p>　　(1)數(shù)控(NC)階段</p>

35、<p>　　早期計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度低，這對(duì)當(dāng)時(shí)的科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理影響還不大，但不能適應(yīng)機(jī)床實(shí)時(shí)控制的要求。人們不得不采用數(shù)字邏輯電路“搭”成一臺(tái)機(jī)床專用計(jì)算機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)，被稱為硬件連接數(shù)控，簡(jiǎn)稱為數(shù)控(NC)。隨著元器件的發(fā)展，這個(gè)階段歷經(jīng)了三代，即 1952年第一代一電子管;1959年第二代一晶體管;1965年第三代一小規(guī)模集成電路。</p><p>　　(2)計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)階段 </

36、p><p>　　到1970年，通用小型計(jì)算機(jī)業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn)，其運(yùn)算速度比五、六十年代有了大幅度的提高，這比專門“搭”成的專用計(jì)算機(jī)成本低、可靠性高。于是將它移植過(guò)來(lái)作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進(jìn)入了計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)階段。1970年在美國(guó)芝加哥數(shù)控展覽會(huì)上，首次展出了由小型計(jì)算機(jī)為核心的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，標(biāo)志著數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)入了計(jì)算機(jī)為主體的第四代。至此，原來(lái)由硬件實(shí)現(xiàn)的功能逐步改由軟件完成，從此系統(tǒng)進(jìn)入了軟件數(shù)控時(shí)

37、代。</p><p>　　1974年，首次出現(xiàn)了采用微處理器芯片的軟件CNC系統(tǒng)，象征著數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)入了以微機(jī)為背景的第五代。這一發(fā)展真正實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化，進(jìn)一步縮小了體積，降低了成本，簡(jiǎn)化了編程和操作，使數(shù)控系統(tǒng)達(dá)到了普及的程度。</p><p>　　70年代末、80年代初，隨著超大規(guī)模集成電路、大容量存儲(chǔ)器、CRT的普及應(yīng)用，CNC系統(tǒng)進(jìn)入了第六代。它雖然仍以微處理器為基礎(chǔ)，但控制功能更

38、為完備，達(dá)到了多功能的技術(shù)特征，尤其在軟件技術(shù)方面發(fā)展更快，具有了交互式對(duì)話編程，三維圖形動(dòng)態(tài)顯示/校驗(yàn)，實(shí)時(shí)精度補(bǔ)償?shù)裙δ堋Ｔ谙到y(tǒng)結(jié)構(gòu)上，開始出現(xiàn)了柔性化、模塊化的多處理機(jī)結(jié)構(gòu)。數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品也逐步實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，系列化。</p><p>　　(3)高速高精度CNC的開發(fā)與應(yīng)用階段</p><p>　　進(jìn)入八十年代，為了實(shí)現(xiàn)高速、高精度曲面輪廓精加工，必須提高微輪廓線的解釋處理能力和伺服驅(qū)動(dòng)

39、特性，為保證零件程序的傳送、插補(bǔ)、加工線速度控制等連續(xù)處理，CNC系統(tǒng)應(yīng)具有足夠高的數(shù)據(jù)處理速度和能力。32位CPU以其很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力在CNC中得到了應(yīng)用，使CNC系統(tǒng)進(jìn)入了面向高速、高精度的第七代。1986年，三菱電機(jī)公司率先推出了CPU為68020的32位CNC，掀起了32位CNC的熱潮，并逐漸成為當(dāng)今數(shù)控系統(tǒng)的主流。</p><p>　　(4)基于PC的開放式CNC的開發(fā)與應(yīng)用</p>&

40、lt;p>　　進(jìn)入九十年代，個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer, PC)的性能已發(fā)展到很高的階段，從8位、16位發(fā)展到32位，可以滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求，而且PC機(jī)生產(chǎn)批量很大，價(jià)格便宜，可靠性高。數(shù)控系統(tǒng)從此進(jìn)入基于PC的CNC系統(tǒng)階段。1994年，這種基于PC的CNC控制器在美國(guó)首先亮相市場(chǎng)，并在此后獲得了高速發(fā)展。PC的引入，不僅為CNC提供高性能價(jià)格比的硬件資源和極其豐富的軟件資源，更為CNC的開放化提

41、供了基礎(chǔ)，使之成為數(shù)控歷史最具影響的發(fā)展。人們常稱這種PC-NC結(jié)構(gòu)為第八代數(shù)控系統(tǒng)。</p><p>　　1.2 注塑模具的發(fā)展背景</p><p>　　1.2.1 模具工業(yè)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要作用</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及生活質(zhì)量的不斷提高，人們對(duì)塑料制品 要求也越來(lái)越高。汽車、家電、辦公用品、工業(yè)電器、建筑材料、電子通

42、信等行業(yè)的塑料產(chǎn)品需求量正在逐年增大，其產(chǎn)品也在不斷的創(chuàng)新、變化之中，這種變化促進(jìn)了機(jī)械制造業(yè)的快速發(fā)展，而模具工業(yè)又是機(jī)械制造業(yè)中的一項(xiàng)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，同時(shí)模具工業(yè)又處在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域。所以，模具工業(yè)的發(fā)展是科學(xué)技術(shù)成果新品轉(zhuǎn)化、開發(fā)成功的關(guān)鍵因素之一。</p><p>　　一個(gè)國(guó)家模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量這個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低要標(biāo)志之一。因?yàn)?，模具技術(shù)在很大程度上決定著塑料產(chǎn)品的質(zhì)量、效益以及產(chǎn)

43、品的開發(fā)能力。近年來(lái)，我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展很快，模具水平也在不斷提高。在這種情況下，可以說(shuō)國(guó)內(nèi)模具工業(yè)的發(fā)展挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存。目前，我國(guó)模具工業(yè)在產(chǎn)值上僅次于日本和美國(guó)。我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展同樣也給模具工業(yè)提出了越來(lái)越高的要求，也為其發(fā)展提供了巨大的空間。現(xiàn)今，國(guó)內(nèi)模具生產(chǎn)廠家己超過(guò)2萬(wàn)家，模具制造從業(yè)人員己超過(guò)50萬(wàn)人。近10年來(lái)，國(guó)內(nèi)模具在數(shù)量、質(zhì)量、技術(shù)等方面有了很大的跨躍，現(xiàn)正以每年15%左右的增長(zhǎng)穩(wěn)步發(fā)展。</p>&

44、lt;p>　　我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展，日益受到人們的重視和關(guān)注。在電子、汽車、電機(jī)、儀器、儀表家電和通信等產(chǎn)品中，60%-80%的零部件都要依靠模具成型，模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，它加工制造方法所不能比擬的。用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具本身價(jià)值的幾十倍、上百倍。</p><p>　　1.2.2 注塑模的發(fā)展背景</p><p>　　塑料

45、做為四大工程材料之一，與其它材料相比，塑料具有重量輕、耐腐蝕強(qiáng)度高、電性能優(yōu)異、絕熱、阻燃以及成型容易等特點(diǎn)。當(dāng)前，塑料己成為材工業(yè)中不可缺少的重要組成部分。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程的不斷加快，世界各國(guó)對(duì)機(jī)械、建筑材料、電子等諸多領(lǐng)域的塑料產(chǎn)品的需求量正在逐年增加，這為模具工業(yè)的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。模具工業(yè)既是社會(huì)進(jìn)步、科技發(fā)展的基石，又是人們生活水平不斷提高的基礎(chǔ)，是國(guó)家經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的根本之一，模具工業(yè)被形象地喻為“工業(yè)基石”、“關(guān)鍵

46、工業(yè)”、“促進(jìn)社會(huì)繁榮富裕的動(dòng)力”。這些定義明確地說(shuō)明了模具工業(yè)在國(guó)家的工業(yè)以及經(jīng)濟(jì)中所處的地位，也表明了模具工業(yè)在社會(huì)發(fā)展中的重要位置。據(jù)資料顯示，美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床工業(yè)[2]。模具工業(yè)的發(fā)展己超越了近年來(lái)快速發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)電子工業(yè)近年來(lái)，隨著汽車、航天航空、國(guó)防、電子、家用電器等行業(yè)的不斷發(fā)展使得大型塑件也受到越來(lái)越廣泛的重視和應(yīng)用。由于國(guó)內(nèi)在一些新的成型工藝在模具設(shè)計(jì)等相關(guān)技術(shù)方面的問(wèn)題還不能很好地加以解決，

47、與國(guó)外相比尚有一定的差距。因此，我們應(yīng)加強(qiáng)對(duì)大型塑件以及大型模具的理論研究并提高企業(yè)的實(shí)應(yīng)用水平。</p><p>　　目前，國(guó)內(nèi)對(duì)塑料制品的精度、質(zhì)量及使用性能等的要求也在不斷提高，這些具體要求除了與制件的結(jié)構(gòu)及所選用的注塑材料有關(guān)外，主要還與其成型的方法和模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)。因此，為生產(chǎn)出合格的大型塑料制品，對(duì)注塑模具質(zhì)量也提出了更高的要求。要求塑料注塑模具具有高效的自動(dòng)化、高精度、長(zhǎng)命、成本低以及制造周期短

48、。而國(guó)外CAD/CAE/CAM技術(shù)等新技術(shù)的引入，使傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行塑料模具設(shè)計(jì)與制造的國(guó)內(nèi)模具設(shè)計(jì)行業(yè)面臨更大的挑戰(zhàn)。所以我們應(yīng)該在這個(gè)方面加大人力與技術(shù)投入的力度，并進(jìn)行深入研究。</p><p>　　1.3 數(shù)控技術(shù)國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　1.3.1 國(guó)內(nèi)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，新的技術(shù)革命不斷取得新的進(jìn)展和突破，

49、技術(shù)的飛躍己經(jīng)成為推動(dòng)世界經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要因素。市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，促使工業(yè)產(chǎn)越來(lái)越向多品種、小批量、高質(zhì)量、低成本的方向發(fā)展，為了保持和加強(qiáng)產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力，產(chǎn)品的開發(fā)周期、生產(chǎn)周期越來(lái)越短，相應(yīng)的對(duì)數(shù)控技術(shù)的要求也越來(lái)越高。一方面企業(yè)為追求規(guī)模效益，使得數(shù)控向著高速、精密、長(zhǎng)壽命方面發(fā)展。另一方面企業(yè)為了滿足多品種、小批量、產(chǎn)品更新?lián)Q代快、贏得市場(chǎng)的。計(jì)算機(jī)、激光、電子、新材料、新技術(shù)的發(fā)展，使數(shù)控技術(shù)如虎添翼，所涉及的范圍不斷擴(kuò)

50、大，類型不斷增多，創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益越來(lái)越顯著。高科技新技術(shù)在國(guó)外的機(jī)加工企業(yè)中己得到廣泛應(yīng)用。</p><p>　　我國(guó)數(shù)控技術(shù)起步于20世紀(jì)50年代末期，經(jīng)歷了初期的封閉式開發(fā)階段，“六五”、“七五”期間的消化吸收、引進(jìn)技術(shù)階段，“八五”期間建立國(guó)產(chǎn)化體系階段，“九五”期間產(chǎn)業(yè)化階段，現(xiàn)已基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)，建立了數(shù)控開發(fā)、生產(chǎn)基地，培養(yǎng)了一批數(shù)控專業(yè)人才，初步形成了自己的數(shù)控產(chǎn)業(yè)。目前，較具規(guī)模的

51、企業(yè)有廣州數(shù)控、航天數(shù)控、華中數(shù)控等，生產(chǎn)了具有中國(guó)特色的經(jīng)濟(jì)型、普及型數(shù)控系統(tǒng)。經(jīng)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，產(chǎn)品的性能和可靠性有了較大的提高，逐漸被用戶認(rèn)可，在市場(chǎng)上站穩(wěn)了腳跟。但是由于系統(tǒng)技術(shù)含量低，產(chǎn)生的附加值少，不具備與進(jìn)口系統(tǒng)進(jìn)行全面抗衡的能力，只在低端市場(chǎng)占有一席之地，還不能為我國(guó)數(shù)控產(chǎn)業(yè)起到支撐的作用，與國(guó)外相比，還有不小的差距。主要問(wèn)題有以下幾方面：</p><p>　　(1)技術(shù)創(chuàng)新成分低、消化吸收能力不

52、足目前我國(guó)數(shù)控技術(shù)的研究主要還是依照國(guó)外開發(fā)的一些模式按部就班地進(jìn)行。真正創(chuàng)新的成分不多，對(duì)國(guó)外技術(shù)的依賴度較高，對(duì)所引進(jìn)技術(shù)的消化依舊停留在掌握已有技術(shù)和提高國(guó)產(chǎn)化率上，沒(méi)有完全形成產(chǎn)品自主開發(fā)能力和技術(shù)創(chuàng)新能力。技術(shù)引進(jìn)是加快我國(guó)控技術(shù)發(fā)展的一條重要途徑，但引進(jìn)的技術(shù)要實(shí)現(xiàn)從根本上提高我國(guó)數(shù)控技術(shù)水平，必須進(jìn)行充分的消化吸收。消化吸收的力度不強(qiáng)，不但無(wú)法擺脫對(duì)國(guó)外技術(shù)的依賴，而且還會(huì)造成對(duì)國(guó)外技術(shù)依賴性增強(qiáng)的反作用。</p&g

53、t;<p>　　(2)技術(shù)創(chuàng)新環(huán)境不完善我國(guó)尚未形成有利于企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境。企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的動(dòng)力來(lái)源于對(duì)經(jīng)濟(jì)利益的追求和外部市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)壓力，其技術(shù)創(chuàng)新意識(shí)不強(qiáng)。企業(yè)還沒(méi)有建立良好的技術(shù)創(chuàng)新機(jī)制，絕大部分企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新組織仍處于一種分散狀態(tài)，很難取得高水平的科研成果。</p><p>　　(3)產(chǎn)品可靠性、穩(wěn)定性不高可靠性的指標(biāo)一般采用平均無(wú)故障時(shí)間(MTBF，單位為h)，國(guó)外數(shù)控系統(tǒng)平均無(wú)故障時(shí)

54、間在10 000 h以上，國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)平均無(wú)故障時(shí)間僅為3 000—6 000 h。這使得可靠性、穩(wěn)定性上就與國(guó)外技術(shù)相差很大，必然影響產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率。 (4)網(wǎng)絡(luò)化程度不夠我國(guó)數(shù)控技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化程度不夠，目前主要用于NC程序傳送，采用紙帶閱讀器、串口通訊技術(shù)，其集成化、遠(yuǎn)程故障排除、網(wǎng)絡(luò)化水平有限。</p><p>　　(5)體系結(jié)構(gòu)不夠“開放” 大部分?jǐn)?shù)控產(chǎn)品體系結(jié)構(gòu)不夠開放，用戶接口不完善，少數(shù)具有

55、開放功能的產(chǎn)品又不能形成真正的產(chǎn)品，只是停留在試驗(yàn)、試制階段。用戶不能根據(jù)自己的需要將積累的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)融入到系統(tǒng)中，無(wú)形中流失了很多對(duì)數(shù)控技術(shù)改進(jìn)、創(chuàng)新和完善的資源。</p><p>　　1.3.2 國(guó)外數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　當(dāng)今世界各國(guó)制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國(guó)家的戰(zhàn)略物資

56、，不僅大力發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對(duì)我國(guó)實(shí)行封鎖和限制政策。因此大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國(guó)家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提高綜合國(guó)力和國(guó)家地位的重要途徑。數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過(guò)程進(jìn)行控制的技術(shù)，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：①機(jī)械制造技術(shù)；②信息處理、加工、傳輸技術(shù)；③自動(dòng)控制技術(shù)；④伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)；⑤傳感器技術(shù)；⑥軟件技術(shù)等。從目前世界上數(shù)控技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看，其主要研

57、究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面。</p><p>　　(1) 高速、高精度化</p><p>　　高速切削加工不僅可以提高生產(chǎn)效率，而且可以改善加工質(zhì)量，所以自20世紀(jì)90年代初以來(lái)，便成為機(jī)床技術(shù)重要的發(fā)展方向。各國(guó)相繼推出了許多主軸轉(zhuǎn)速10 000 r／rain至60 000 r／min以上的加工中心和數(shù)控銑床。高速切削加工正與硬切削加工、于切削和準(zhǔn)干切削加工以及超精密切削加工相結(jié)合；正從銑削向

58、車、鉆、鏜等其他工藝擴(kuò)展；正向較大切削負(fù)荷方向發(fā)展。</p><p>　　高速加工對(duì)機(jī)床和功能部件的要求是：主軸功能部件的速度應(yīng)能達(dá)到12 000～40 000 r／min；工作臺(tái)最高進(jìn)給速度應(yīng)達(dá)到40～60 m／min；加速度達(dá)到lg；高剛性的機(jī)械部件結(jié)構(gòu)；高穩(wěn)定、高剛度、冷卻良好的高速主軸；精確的熱補(bǔ)償系統(tǒng)；高速處理能力的控制系統(tǒng)(具有NURBS插補(bǔ)功能和預(yù)處理能力的控制系統(tǒng))。 (2) 智能化、開放

59、式、網(wǎng)絡(luò)化</p><p>　　將來(lái)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過(guò)程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動(dòng)生成；為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電動(dòng)機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載、自動(dòng)選定模型、自整定等；簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操作方面的智能化，如智能化的自動(dòng)編程、specid Repons綜述能化的人機(jī)界面等；還有智能診斷

60、、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。</p><p>　　為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問(wèn)題，目前許多國(guó)家對(duì)開放式數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行研究，如美國(guó)的NGC、歐盟的OSACA、日本的OSEC，中國(guó)的ONC等。數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來(lái)之路。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運(yùn)行平臺(tái)上，面向機(jī)床廠家和最終用戶，通過(guò)改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對(duì)象(數(shù)控功能)，形成系列化。

61、并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實(shí)現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個(gè)性的名牌產(chǎn)品。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運(yùn)行平臺(tái)、數(shù)控系統(tǒng)功能庫(kù)以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心。</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國(guó)際著名機(jī)床博覽會(huì)的一個(gè)新亮點(diǎn)。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對(duì)信息集成的需求，也是實(shí)現(xiàn)新的制造

62、模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。國(guó)內(nèi)外一些著名數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機(jī)，如在EM0200l展中，日本山崎馬扎克公司展出的“Cyber-Production Center”(智能生產(chǎn)控制中心，簡(jiǎn)稱CPC)；日本大隈機(jī)床公司展出的“IT plaza”(信息技術(shù)廣場(chǎng)，簡(jiǎn)稱IT廣場(chǎng))；德國(guó)西門子公司展出的“Open Manufac—tufing Environment”(開放式制造環(huán)境，簡(jiǎn)稱OM

63、E)等，反映了數(shù)控機(jī)床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢(shì)。</p><p><b>　　(3) 環(huán)?；?lt;/b></p><p>　　隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)，對(duì)環(huán)保的要求越來(lái)越高。不僅要求在機(jī)床制造過(guò)程中不產(chǎn)生對(duì)環(huán)境的污染，也要求在機(jī)床的使用過(guò)程中不產(chǎn)生二次污染。在這種形勢(shì)下，裝備制造領(lǐng)域?qū)C(jī)床提出了無(wú)冷卻液、無(wú)潤(rùn)滑液、無(wú)氣味的環(huán)保要求，機(jī)床的排屑、除塵等裝置也發(fā)生了深刻的

64、變化。上述綠色加工工藝愈來(lái)愈受到機(jī)械制造業(yè)的重視。目前在歐洲的大批量機(jī)械加工中，已有10％一15％的加工實(shí)行了干切削或準(zhǔn)干切削。美國(guó)HARDING的QUEST系列車床、德國(guó)HUELLER的高速加工中心均采用了干切削技術(shù)；日本原洲公司加工中心采用了液氮冷卻技術(shù)；日本富士公司的數(shù)控車床采用了冷風(fēng)冷卻技術(shù)。</p><p>　　(4) 采用五軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合快速力</p><p>　　采用五軸聯(lián)

65、動(dòng)對(duì)三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅粗糙度好，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為，1臺(tái)五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的效率可以等于2臺(tái)三軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼工件時(shí)，五軸聯(lián)動(dòng)加工可比三軸聯(lián)動(dòng)加工發(fā)揮更高的效益。但過(guò)去因五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價(jià)格要比三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的發(fā)展。</p><p>　　當(dāng)前由于電主

66、軸的出現(xiàn)，使得實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格差距縮小，因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床(含五面加工機(jī)床)的發(fā)展。</p><p>　　(5 )重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立</p><p>　　如前所述，開放式數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、擴(kuò)展性，美國(guó)、歐盟和日本等國(guó)紛紛實(shí)施戰(zhàn)略發(fā)展計(jì)劃，并進(jìn)行開放式體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系

67、統(tǒng)規(guī)范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3個(gè)最大的經(jīng)濟(jì)體在短期內(nèi)進(jìn)行了幾乎相同的科學(xué)計(jì)劃和規(guī)范的制定，預(yù)示了數(shù)控技術(shù)的一個(gè)新的變革時(shí)期的來(lái)臨。我國(guó)在2000年也開始進(jìn)行中國(guó)的ONC數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定。</p><p>　　STEP—NC的出現(xiàn)可能是數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域的一次革命，對(duì)于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展乃至整個(gè)制造業(yè)，將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。首先，STEP—NC提出一種嶄新的制造理念，傳統(tǒng)的制造理念中，

68、NC加工程序都集中在單個(gè)計(jì)算機(jī)上。而在新標(biāo)準(zhǔn)下，NC程序可以分散在互聯(lián)網(wǎng)上，這正是數(shù)控技術(shù)開放式、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的方向。其次，STEP—NC數(shù)控系統(tǒng)還可大大減少加工圖紙(約75％)、加工程序編制時(shí)間(約35％)和加工時(shí)間(約50％)。</p><p>　　歐美國(guó)家非常重視STEP—NC的研究，歐洲發(fā)起了STEP—NC的IMS計(jì)戈Ⅱ(1999．1．1—2001．12．31)。參加這項(xiàng)計(jì)劃的有來(lái)自歐洲和日本的20個(gè)CAD

69、／CAM／CAPP／CNC用戶、廠商和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)。美國(guó)的STEP TOOLS公司是全球范圍內(nèi)制造業(yè)數(shù)據(jù)交換軟件的開發(fā)者，已開發(fā)了用作數(shù)控機(jī)床加工信息交換的超級(jí)模型(Super Model)，其目標(biāo)是用統(tǒng)一的規(guī)范描述所有加工過(guò)程。這種新的數(shù)據(jù)交換格式已在配備了SIE—MENS、FIDIA以及歐洲OSACA—NC數(shù)控系統(tǒng)的原型樣機(jī)上進(jìn)行了驗(yàn)證。</p><p>　　1.4 本課題的提出和主要研究?jī)?nèi)容</p>

70、<p>　　我國(guó)是制造大國(guó)，在世界產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中要盡量接受前端而不是后端的轉(zhuǎn)移，要掌握先進(jìn)制造核心技術(shù)，否則在新一輪國(guó)際產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中，我國(guó)制造業(yè)將進(jìn)一步“空芯”。我們以資源、環(huán)境、市場(chǎng)為代價(jià)，交換得到的可能僅僅是世界新經(jīng)濟(jì)格局中的國(guó)際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術(shù)的制造中心的地位，這樣將會(huì)嚴(yán)重影響我國(guó)現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。因?yàn)橹圃鞓I(yè)是我國(guó)就業(yè)人口最多的行業(yè)，制造業(yè)發(fā)展可提高人民的生活水平，而且還可緩解我國(guó)就業(yè)的

71、壓力，保障社會(huì)的穩(wěn)定。</p><p>　　據(jù)國(guó)內(nèi)和國(guó)際模具市場(chǎng)的發(fā)展?fàn)顩r，塑料模具的比例將不斷增大，模具技術(shù)含量將不斷提高。塑料注射成型是生產(chǎn)塑料制品的主要手段，隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，注塑模傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)與制造己無(wú)法適應(yīng)當(dāng)前的形勢(shì)，縮短模具設(shè)計(jì)與制造時(shí)間、提高制品精度與性能的正確途徑是采計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù)，他已經(jīng)成為解決塑料產(chǎn)品開發(fā)、模具設(shè)計(jì)及產(chǎn)品加工中薄弱環(huán)節(jié)的有效途徑。正是以DAM在模具中的應(yīng)用，才改變了

72、以鉗工技術(shù)為主導(dǎo)的傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式，這一項(xiàng)高效益的系統(tǒng)工程能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期、降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)與組織管理的高度自動(dòng)化，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，加速新產(chǎn)品對(duì)市場(chǎng)需求的響應(yīng)，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。在這樣的大環(huán)境下，就企業(yè)來(lái)說(shuō)加工生產(chǎn)中如何打破傳統(tǒng)的模具生產(chǎn)方式，將計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù)、數(shù)控加工技術(shù)引入模具生產(chǎn)，是一條需要不斷探索的路。而這條探索之路中需要的是大量的技術(shù)人才，在實(shí)際以計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù)進(jìn)行模具設(shè)

73、計(jì)時(shí)，對(duì)于塑料制品和注塑模的設(shè)計(jì)要素，需要打破如塑件的強(qiáng)度、冷卻管道的長(zhǎng)度、冷卻系統(tǒng)的平衡等等，缺乏一定理論分析，憑經(jīng)驗(yàn)和直覺確定的結(jié)果的現(xiàn)象。本論文的主導(dǎo)思想是：以實(shí)際生產(chǎn)的注塑模具為例</p><p>　　1.5 本課題研究的目的和意義</p><p>　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，國(guó)家的支柱產(chǎn)業(yè)－機(jī)械制造業(yè)蓬勃的發(fā)展起來(lái)。同時(shí)，隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，以及生活水平的提高，對(duì)產(chǎn)品的

74、性能、規(guī)格、品種不斷地提出新的需求，產(chǎn)品的生命周期愈來(lái)愈短，傳統(tǒng)的加工制造模式已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)代的社會(huì)需求，各制造企業(yè)為適應(yīng)市場(chǎng)瞬息多變的需求，使得數(shù)控機(jī)床在我國(guó)的占有量和使用量大幅提高，這就使我國(guó)需要大量的數(shù)控機(jī)床的操作人才。但數(shù)控技術(shù)是一門技術(shù)含量較高的技術(shù)，如何更有效、更經(jīng)濟(jì)的培養(yǎng)出合格的數(shù)控人才擺在我們面前。數(shù)控機(jī)床價(jià)格昂貴，精度高，對(duì)操作者的要求更高，如果用傳統(tǒng)的教育方法培訓(xùn)學(xué)員，勢(shì)必對(duì)設(shè)備造成損壞的危險(xiǎn)性大幅提高，提高了培訓(xùn)成

75、本。隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展，使得在計(jì)算機(jī)上利用虛擬技術(shù)對(duì)學(xué)員進(jìn)行培訓(xùn)成為可能。</p><p>　　在我國(guó)數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用表現(xiàn)出不同的層次差別，從完全的手工編程到完全采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)零件設(shè)計(jì)及工藝和加工NC代碼的生成都有相當(dāng)大的覆蓋面，數(shù)控機(jī)床往往應(yīng)用于加工形狀結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的工件。由于人為因素或計(jì)算機(jī)程序問(wèn)題，編制出的NC代碼往往可能存在一定的錯(cuò)誤，因此加工零件的NC代碼在投入實(shí)際的加工之前通常需要進(jìn)行試切，以檢驗(yàn)N

76、C代碼的正確性和被加工零件是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。這一過(guò)程周期長(zhǎng)、成本高、勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且占用了加工設(shè)備的工作時(shí)間。采用計(jì)算機(jī)建模和仿真技術(shù)來(lái)模擬實(shí)際的數(shù)控加工環(huán)境并對(duì)加工過(guò)程進(jìn)行仿真分析可以幫助設(shè)計(jì)人員在實(shí)驗(yàn)室就可以檢查制造中的問(wèn)題，以部分或者完全取消試切環(huán)節(jié)，從而減少設(shè)計(jì)和制造周期和費(fèi)用。利用仿真器還可以檢查數(shù)控加工中出現(xiàn)的各種危險(xiǎn)，如存在于刀具與工件、夾具、工作臺(tái)之間的碰撞、干涉和過(guò)切現(xiàn)象，甚至檢查由于工件裝夾的不合理及加工參數(shù)的不合理

77、等問(wèn)題，減輕了數(shù)控編程和操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。因此，用數(shù)控加工仿真技術(shù)利用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬實(shí)際的加工過(guò)程，來(lái)驗(yàn)證數(shù)控加工程序的可靠性和預(yù)測(cè)切削過(guò)程，以減少工件的試切，是提高生產(chǎn)效率的有效方法。</p><p>　　第二章 塑件結(jié)構(gòu)與工藝分析</p><p>　　2.1 剃須刀刀頭零件結(jié)構(gòu)的分析</p><p>　　目前市場(chǎng)常見的剃須刀有2種，分別是雙頭的和三頭的，本章內(nèi)容

78、是設(shè)計(jì)雙頭刀頭的。</p><p>　　圖 2-1 剃須刀刀頭的圖片</p><p>　　該類零件的特點(diǎn)是薄壁件，尺寸不大質(zhì)量輕、零件的壁厚小、壁厚四處均勻，不利于原料流動(dòng)，在殼空隙易產(chǎn)生熔積痕與氣穴，其制件表面光滑、無(wú)融合線、應(yīng)力均勻等的高強(qiáng)度高精度產(chǎn)品，其產(chǎn)品不但加工精度要求高，而且零件的一致性和互換性要求也很高，刀頭殼體材料為 PC+ABS，將它看作一般的彈塑性材料，其參數(shù)為：屈服強(qiáng)

79、度為 80MPa，密度為 1140kg/cm3，彈性模量為 2.50GPa，泊松比為 0.3，刀頭殼體厚度為 1.0mm，其外形尺寸為 29.91×14×9.51,剃須刀總體質(zhì)量為10g。外形結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，四周都有圓角過(guò)渡。要求塑件表面美觀、光潔、無(wú)明顯熔接痕、銀絲和流痕，同時(shí)不產(chǎn)生明顯的翹曲變形。塑件兩側(cè)都帶有側(cè)孔，需采用側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)?？稍O(shè)置側(cè)型芯，利用側(cè)滑塊和斜導(dǎo)柱驅(qū)動(dòng)，便于分型。另外，為了從成型零件上順利脫出塑件

80、，必須在塑件內(nèi)外表面沿脫模方向設(shè)計(jì)足夠的脫模斜度。塑件的轉(zhuǎn)角處應(yīng)盡可能采用圓弧過(guò)渡，以增加塑件的強(qiáng)度和改善充模流動(dòng)性，同時(shí)增加美觀程度</p><p>　　該模具塑件的三維圖和二維圖如圖2-2、2-3所示。</p><p>　　圖2.2剃須刀刀頭三維圖</p><p>　　圖2.3剃須刀刀頭二維圖</p><p>　　2.2 成型零件的尺寸計(jì)

81、算</p><p>　　成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接構(gòu)成塑件的尺寸，它通常包括凹模和凸模的高度尺寸以及位置(中心距)尺寸等：</p><p>　　(1) 成型收縮率：所謂成型收縮率是指室溫時(shí)塑件與模具型腔兩者持此的相對(duì)差；平均收縮率：Scp=0.5％</p><p><b>　　型腔尺寸：12</b></p><p&

82、gt;　　凹模有關(guān)尺寸的計(jì)算徑向尺寸：</p><p>　　L=[L塑（1+k）-］=[12(1+0.005)-］=[12.2-0.0285］ =12.18</p><p><b>　　深度尺寸：</b></p><p>　　H=[H塑（1+K）-］ =[2（1+0.005）-］=[2.01-0.025］=1.985</p>&l

83、t;p>　　凸模有關(guān)尺寸的計(jì)算：</p><p><b>　　高度尺寸：</b></p><p>　　h=[h塑(1+K)+］=[2(1+0.005)+］ =[2.01+0.024］=2.034</p><p>　　) 模具型芯位置尺寸計(jì)算： </p><p>　　C=C塑(1+K)=15(1+0.005)=15.

84、425</p><p>　　(2) 確定成型設(shè)備及計(jì)算</p><p>　　塑件的體積和質(zhì)量計(jì)算(塑件的體積由CAD繪制模型得知)：V=3.6cm3,M=ρv1=3.61.02=3.7 </p><p>　　澆注系統(tǒng)凝料體積的初步計(jì)算(此體積可按塑件體積的0.6倍計(jì)算，因該模具采用一模四腔。所以凝料體積為)：V=4V0.6=43.60.6=8.64。</p&g

85、t;<p>　　該模具一次注射所需的塑料計(jì)算：總體積：V=4V+V=10.9cm，總質(zhì)量：M=ρV=10.9</p><p>　　2.3 塑件材料性能分析</p><p>　　2.3.1 塑件材料選擇</p><p>　　(1)注塑成型的材料：即塑料，它原材料為樹脂，也可以是加有各種添加劑混合物，性能和注塑條件息息相關(guān)。在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)需要確定注塑材料

86、后根據(jù)此材料的各種物理、化學(xué)、力學(xué)性能來(lái)確定各種物理參數(shù)大小，保證生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。塑料總體具有如下性能：具有良好的收縮性、流動(dòng)性、熱性能和冷卻速度，好的吸濕性。</p><p>　　(2)剃須刀刀頭材料分析：塑件所用材料為PC+ABS。ABS塑料的主體是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的共混物或三元共聚物，是一種堅(jiān)韌而有剛性的熱塑性塑料[8]。苯乙烯使ABS有良好的模塑性、光澤和剛性；丙烯腈使ABS有良好的耐熱、耐化學(xué)腐蝕

87、性和表面硬度；丁二烯使ABS有良好的抗沖擊強(qiáng)度和低溫回彈性。三種組分的比例不同，其性能也隨之變化。前者化學(xué)名為聚碳酸脂其物理性能為沖擊強(qiáng)度高、尺寸穩(wěn)定性好、無(wú)色透明、著色性好、電絕緣性、耐腐蝕性、耐磨性好、但自潤(rùn)滑性差、有應(yīng)力開裂傾向、高溫易水解、與其它樹脂相溶性差的性能。于制作儀表小零件、絕緣透明件和耐沖擊零件。后者化學(xué)名稱叫丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，其物理性能為綜合性能較好、沖擊強(qiáng)度較高、化學(xué)穩(wěn)定性高、電性能良好的性能。有高抗沖

88、、高耐熱、阻燃、增強(qiáng)、透明等級(jí)別。流動(dòng)性比HIPS差一點(diǎn)，比PMMA、PC等好，其柔韌性好。適于制作一般機(jī)械零件,減磨耐磨零件,傳動(dòng)零件和電訊零件。ABS工程塑料一般是不透明的，外觀呈綠牙色、無(wú)毒、無(wú)味，兼有韌、硬、剛的特性。ABS工程塑料具有優(yōu)良的綜合性能，有極好的沖擊強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性好、電性能好、耐磨性、抗化學(xué)藥品性、染</p><p>　　2.3.2 ABS塑料-性能</p><p&g

89、t;　　一般性能：ABS外觀為不透明呈象牙色粒料，其制品可著成五顏六色，并具有高光澤度。ABS相對(duì)密度為1.05左右，吸水率低。ABS同其他材料的結(jié)合性好，易于表面印刷、涂層和鍍層處理。ABS的氧指數(shù)為18~20，屬易燃聚合物，火焰呈黃色，有黑煙，并發(fā)出特殊的臭味[9]。力學(xué)性能：ABS有優(yōu)良的力學(xué)性能，其沖擊強(qiáng)度極好，可以在極低的溫度下使用；ABS的耐磨性優(yōu)良，尺寸穩(wěn)定性好，又具有耐油性，可用于中等載荷和轉(zhuǎn)速下的軸承。ABS的耐蠕變性

90、比PSF及PC大，但比PA及POM小。ABS的彎曲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度屬塑料中較差的。ABS的力學(xué)性能受溫度的影響較大。熱學(xué)性能：ABS的熱變形溫度為93~118℃，制品經(jīng)退火處理后還可提高10℃左右。ABS在-40℃時(shí)仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在-40~100℃的溫度范圍內(nèi)使用。電學(xué)性能：ABS的電絕緣性較好，并且?guī)缀醪皇軠囟?、濕度和頻率的影響，可在大多數(shù)環(huán)境下使用。環(huán)境性能：ABS不受水、無(wú)機(jī)鹽、堿及多種酸的影響，但可溶于酮類、醛類及氯代烴

91、中，受冰乙酸、植物油等侵蝕會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力開裂。ABS的耐候性差，在紫外光的作用下易產(chǎn)生降解；于戶外半年后，沖擊強(qiáng)度下降一半。ABS塑</p><p>　　2.3.3．ABS塑料涂料</p><p>　　ABS塑料涂料的性能特點(diǎn)如表所示。</p><p>　　表3 ABS塑料涂料的性能特點(diǎn)</p><p>　　2.4 塑件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p&g

92、t;<p>　　通過(guò)SOLIDWORDS軟件來(lái)建立塑件的3D模型，造型重點(diǎn)是保證塑件形狀和尺寸精度，本次設(shè)計(jì)選用剃須刀刀頭造型比較簡(jiǎn)單，難點(diǎn)在于刀頭上兩孔的測(cè)抽芯以及兩側(cè)邊上的曲面造型，為了解決側(cè)抽的難點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)采用斜頂側(cè)抽，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抽芯效果良好。</p><p>　　刀頭材料為ABS，將它看作一般的彈塑性材料，ABS 具有較高的力學(xué)性能,流動(dòng)性能好,易于成型, 成型收縮率小, 理論計(jì)算收縮率

93、為0. 6 % ,溢料值為0. 04 mm ;比熱容較低,在模具中凝固較快,模塑周期短;塑件尺寸穩(wěn)定,表面光滑[13]。ABS制品的使用溫度范圍為40～100 ℃,在該產(chǎn)品的使用溫度范圍內(nèi)。ABS 具有一定的吸濕性,成型時(shí)會(huì)在制品上產(chǎn)生斑痕、云紋、氣泡等缺陷,故在注射成型前應(yīng)進(jìn)行干燥處理。ABS 耐磨性很好,摩擦因數(shù)較低,具有極好的低溫性能,在- 40 ℃下仍表現(xiàn)較好的韌性 。</p><p>　　(1)凹模的設(shè)

94、計(jì)：由于是凹模形狀簡(jiǎn)單的中小型模具，故選用整體式凹模。其特點(diǎn)是牢固、不易變形、不會(huì)使塑件產(chǎn)生拼接線痕跡。</p><p>　　(2)脫模斜度的設(shè)計(jì)：脫模斜度是指為了便于塑件脫模，防止塑件表面劃傷、擦毛等，塑件沿脫模方向平行的內(nèi)外表面設(shè)計(jì)的一定斜度。塑件上脫模斜度的大小與塑件的性質(zhì)、收縮率大小、摩擦系數(shù)大小、塑件壁厚和幾何形狀有關(guān)。硬質(zhì)塑料脫模斜度大；形狀復(fù)雜或成型孔較多的塑件應(yīng)取較大的脫模斜度；不厚增加，內(nèi)孔包住

95、型芯，脫模斜度也應(yīng)大些。一般情況下，脫模斜度不包括在塑件公差范圍內(nèi)，否則在圖樣上應(yīng)予以注明。在塑件圖上標(biāo)注時(shí)，內(nèi)孔以小端為基準(zhǔn)，斜度沿?cái)U(kuò)大的方向取得；外形以大端為基準(zhǔn)，斜度沿縮小的方向取得。</p><p>　　2.5注塑材料成型過(guò)程</p><p>　　注塑成型過(guò)程包括塑化、填充、保壓和冷卻四個(gè)階段。</p><p>　　(1)塑化是由固體狀態(tài)的PC和ABS加熱后

96、變化成為具有流動(dòng)性能的過(guò)程。</p><p>　　(2)填充是將塑化材料充實(shí)到模型腔內(nèi)進(jìn)行填滿的過(guò)程。</p><p>　　(3)保壓階段時(shí)塑料熔體因受到冷卻而發(fā)生收縮，但因塑料仍處于柱塞或螺桿穩(wěn)定壓力下料筒內(nèi)的熔料[12]會(huì)被繼續(xù)注入模腔內(nèi)以補(bǔ)充因收縮而留出空隙。如果柱塞或螺桿停在原址不動(dòng)，壓力曲線略有衰減。如果柱塞壓力保持不變[2]，也就是隨著熔料入模同時(shí)向前作少許移動(dòng)，則在此階段中模

97、具壓力保持不變。 </p><p>　　(4)冷卻的重要工藝參數(shù)是冷卻時(shí)間。在保證冷卻均勻前提下，冷卻時(shí)間越短越好，這也就是我們要進(jìn)行冷卻優(yōu)化的目的。</p><p>　　2.6 注塑材料成型工藝條件</p><p>　　注塑材料成型工藝條件包含溫度控制、壓力的控制和時(shí)間。而這三者對(duì)塑料</p><p>　　制品質(zhì)量具有非常重要影響。降低溫度

98、時(shí)，需要提高壓力以保證塑料進(jìn)入型腔，</p><p>　　溫度過(guò)低熔料難以注滿型腔；溫度過(guò)高塑料易于降解；注射壓力過(guò)高產(chǎn)品易產(chǎn)生</p><p>　　飛邊，壓力過(guò)低注塑易出現(xiàn)短射，設(shè)計(jì)過(guò)程中必須結(jié)合實(shí)際特點(diǎn)來(lái)確定三者之間</p><p>　　關(guān)系。完成一次注射成型周期過(guò)程中在保證質(zhì)量的前提下，盡量縮短成型周期的</p><p>　　時(shí)間，其中

99、以注射時(shí)間和冷卻時(shí)間最為重要，它們對(duì)制品質(zhì)量有很大的直接作用。</p><p>　　注射時(shí)間中的保壓時(shí)間就是對(duì)型腔中材料的壓力時(shí)間，在整個(gè)注塑時(shí)間占有較大</p><p>　　的比例，保壓時(shí)間的大小對(duì)制品的尺寸精度具有決定性影響。通常依賴澆口和流</p><p>　　道的結(jié)構(gòu)形式以及模溫和料溫的因素。冷卻時(shí)間主要決定于之間的厚度和塑料的</p><

100、;p>　　性能等因素。冷卻時(shí)間的終點(diǎn)以模件脫模時(shí)不引起變動(dòng)為宜。圖 2-4 所示反映壓</p><p>　　力、溫度、時(shí)間三者關(guān)系。</p><p><b>　　圖2-4</b></p><p>　　2.7 注塑機(jī)的發(fā)展及選用</p><p>　　2.7.1 注塑機(jī)的發(fā)展</p><p>　

101、　注塑機(jī)為成型設(shè)備，原名是注射成型設(shè)備，最初是借助于金屬壓鑄機(jī)原理設(shè)</p><p>　　計(jì)，主要用來(lái)加工纖維素硝酸脂和醋酸纖維一類塑料。1932 年德國(guó)弗蘭姿·布萊恩(FRANG、BRAUN)生產(chǎn)出全自動(dòng)柱塞式臥式注射機(jī)，1948 年注射機(jī)塑化裝</p><p>　　置開始使用螺桿。1959 年世界上第一臺(tái)往復(fù)式螺桿式注塑機(jī)問(wèn)世，它推動(dòng)了成</p><p&g

102、t;　　型技術(shù)工藝的廣泛使用。</p><p>　　2.7.2 注塑機(jī)的組成及作用</p><p>　　注塑機(jī)主要由合模裝置、注塑裝置、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)組成。注</p><p>　　塑機(jī)的基本功能是：1．加熱塑料，使其達(dá)到熔融狀態(tài),便于后續(xù)加工注塑。 2．對(duì)熔體施加高壓，使其射出而充滿模腔。注射成型的基本要求是塑化、注射和成型。塑化是實(shí)現(xiàn)和保證成型制品質(zhì)量

103、的前提，而為滿足成型的要求，注射必須保證有足夠的壓力和速度。同時(shí)，由于注射壓力很高，相應(yīng)地在模腔中產(chǎn)生很高的壓力(模腔內(nèi)的平均壓力一般在 20～45MPa 之間)，因此必須有足夠大的鎖模力。由此可見，注射裝置和合模裝置是注塑機(jī)的關(guān)鍵部件。</p><p>　　2.7.3 設(shè)備分類</p><p>　　根據(jù)注塑裝置和合模裝置的相對(duì)位置進(jìn)行分類,分為臥式注塑機(jī)、立式注塑</p>

104、<p><b>　　機(jī)、角式注塑機(jī)。</b></p><p>　　(1)臥式注塑機(jī): 如圖 2-5所示，它是最為常見類型。其合模裝置和注塑裝</p><p>　　置的軸線呈水平一線排列，具有機(jī)身低、易維修、操作方便自動(dòng)化程度高、產(chǎn)品</p><p>　　可自動(dòng)落下、不需使用機(jī)械手也可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)成型、安裝水平穩(wěn)等特點(diǎn)、但模具需</p

105、><p>　　通過(guò)吊車安裝。適合大型工件加工。</p><p>　　(2)立式注塑機(jī): 如圖 2-6所示，合模裝置和注塑裝置軸線呈一線排列，通</p><p>　　過(guò)簡(jiǎn)單的機(jī)械手可取出各個(gè)塑件型腔，有利于精密成型，一般鎖模裝置周圍為開</p><p>　　放式，容易配置各類自動(dòng)化裝置，特別是容易保證模具內(nèi)樹脂流動(dòng)性及模具溫度</p>

106、<p>　　分布的一致性。適合于復(fù)雜、精巧的小型工件產(chǎn)品加工 。</p><p>　　(3)角式注塑機(jī): 它的特點(diǎn)是合模裝置和注塑裝置的軸線垂直排列，其注射</p><p>　　方向和模具分界面在同一個(gè)面上，它特別適合于加工中心部分不允許留有澆口痕</p><p><b>　　跡的平面制品。</b></p><p

107、>　　圖2-5 圖2-6</p><p>　　2.8 注塑模的冷卻系統(tǒng)分析</p><p>　　在注射成型過(guò)程中，模具溫度直接影響到塑件的質(zhì)量，如：收縮率、翹曲變形、耐應(yīng)力、開裂性和表面質(zhì)量等，并且對(duì)生產(chǎn)效率起到?jīng)Q定性的作用，在注射過(guò)程中，冷卻時(shí)間占注射成型周期的約80％，然而，由于各種塑件的性能和成型工藝要求不