第四章 模具的数控加工1
模具制造工艺思考题答案
第一章绪论1、模具制造的基本要求是什么？（1）制造精度高（2）使用寿命长（3）制造周期短（4）模具成本低2、模具制造的主要特点是什么？（1）制造质量要求高（2）形状复杂（3）模具生产为单件、多品种生产（4）材料硬度高3、模具主要零件的精度是如何确定的？模具精度主要由其制品精度和模具结构的要求来决定的。
为了保证制品精度，模具的工作部分精度通常要比制品精度高2~4级；模具结构对上、下模之间配合有较高的要求，为此组成模具的零部件都必须有足够高的制造精度，否则将不可能生产出合格的制品，甚至会使模具损坏。
第二章模具机械加工的基本理论1、何谓设计基准，何谓工艺基准？（1）设计基准：在零件图上用以确定其他点、线、面的基准，称为设计基准。
（2）工艺基准：零件在加工和装配过程中所使用的基准，称为工艺基准。
按工艺基准用途不同，又分为定位基准、测量基准和装配基准。
2、如何正确安排零件热处理工序在机械加工中的位置？（1）预先热处理：预先热处理包括退火、正火、时效和调质。
这类热处理的目的是改善加工性能，消除内应力和为最终热处理作组织准备，其工序位置多在粗加工前后。
（2）最终热处理：最终热处理包括各种淬火、回火、渗碳和氮化处理等。
这类热处理的目的主要是提高零件材料的硬度和耐磨性，常安排在精加工前后。
3、制约模具加工精度的因素主要有哪些？（1）工艺系统的几何误差对加工精度的影响。
（2）工艺系统受力变形引起的加工误差。
（3）工艺系统的热变形对加工精度的影响。
4、工艺系统热变形是如何影响加工精度的？在机械加工过程中，工艺系统会受到各种热的影响而产生温度变形，一般也称为热变形。
这种变形将破坏刀具与工件的正确几何关系和运动关系，造成工件的加工误差。
另外工艺系统热变形还影响加工效率。
5、如何理解表面完整性与表面粗糙度？机械加工表面质量也称表面完整性，它主要包含两个方面的内容：○1○2○3○4（1）表面的几何特征表面粗糙度表面波度表面加工纹理伤痕○1○2○3（2）表面层力学物理性能表面层加工硬化表层金相组织的变化表面层残余内应力6、加工细长轴时，工艺系统应作如何考虑？7、如何正确拟定模具机械加工工艺路线？工艺路线的拟定是制定工艺过程的总体布局。
模具数控加工技术
加工刀具是数控加工中的重要 工具，负责完成模具的切削。
加工刀具是数控加工中的重要 工具，负责完成模具的切削。
量具与测量技术
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量具是用于测量模具尺寸和精 度的工具。
量具的种类繁多，包括卡尺、 千分尺、百分表等，应根据测
量需求选择合适的量具。
测量技术是确保模具加工精度 的重要手段，包括在线测量和
模具零件的数控加工
数控编程
根据模具设计图纸，利用数控 编程软件进行加工工艺规划，
生成加工程序。
加工设备选择
根据模具材料和加工要求，选 择合适的数控机床和刀具，确 保加工精度和效率。
加工过程控制
在加工过程中，对切削参数、 刀具状态、冷却方式等进行实 时监控和调整，确保加工质量 和稳定性。
检测与修正
对加工完成的模具零件进行检 测，对误差进行修正，确保满
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解决方案
采用热管理系统降低温度变化对加工的影响，优化刀 具和夹具的设计，提高装夹精度。
快速原型技术在模具制造中的应用案例
案例概述
快速原型技术在模具制造中的应用案例， 通过快速原型技术快速制造出模具原型。
技术优势
快速原型技术可以快速制造出复杂的 模具原型，缩短产品开发周期，降低
开发成本。
制造流程
采用激光快速成型或3D打印技术制作 模具原型，进行表面处理和后处理。
应用范围
适用于新产品开发和试制阶段，用于 验证模具设计的可行性和合理性。
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智能化与自动化发展
数控机床的智能化
随着人工智能技术的发展，数控机床在加工过程中的智能化程度越来越高。智能化数控机床能够实现自适应加工、 智能故障诊断等功能，提高加工效率和精度。
模具的数控加工基本概念
模具的数控加工基本概念导言模具是工业生产中常用的一种工具，用于制造各种产品的成型。
为了提高生产效率和产品质量，现代制造业普遍采用数控加工技术对模具进行加工。
本文将介绍模具和数控加工的基本概念，以帮助读者更好地理解和运用这一技术。
模具的定义和分类模具是一种用于制造产品的工装，在工业生产中起着非常重要的作用。
根据不同的制造需求和产品要求，模具可以分为以下几类：1.压铸模具：用于制造金属件或合金件，在压铸过程中通过高压将熔融金属浇注到模具腔体中，并通过冷却固化得到所需产品。
2.塑料模具：用于塑料制品的生产，在模具中通过注塑机将熔化的塑料注入模具腔体中，冷却固化后取出成品。
3.压力模具：用于对金属板材进行剪切、冲孔、弯曲等加工。
4.精密模具：用于制造高精度的零件和产品，一般需要数控加工进行制造。
数控加工的基本原理数控加工（Computer Numerical Control，简称CNC）是一种基于计算机控制的自动化加工技术，通过预先编写的程序指令，控制加工设备进行加工操作。
数控加工具有以下几个基本原理：1.数控系统：数控加工是由数控系统控制的，数控系统由计算机和相应的控制器组成。
计算机负责处理加工程序，控制器则负责将程序指令转换为机床动作。
2.运动控制：数控系统通过控制机床的运动轴，控制工具在加工过程中的位置和速度。
常见的运动轴有三个坐标轴（X、Y、Z）和一个旋转轴（A）。
3.加工程序：加工程序是数控加工的核心。
程序由一系列指令组成，指示机床进行具体的加工操作，如切削、钻孔、铣削等。
加工程序可以通过手动编写、CAD/CAM软件生成或从互联网上获取。
4.工艺参数：在编写加工程序时，需要设置一些工艺参数，如切削速度、进给速度、刀具半径等。
这些参数会影响加工质量和效率，需要根据具体情况进行调整。
模具的数控加工过程模具的数控加工过程包括以下几个步骤：1.设计模具：首先，需要根据产品的设计要求和加工流程，设计模具的结构、尺寸和加工路径。
《模具制造工艺》习题与思考题
第二章模具制造工艺规程1、什么是生产过程和工艺过程？模具制造过程包括哪几个阶段？答：制造模具时，将原材料转变为成品的全过程称为生产过程。
在模具制造过程中，直接改变工件形状、尺寸、物理性质和装配等称为工艺过程。
模具制造过程包括生产技术准备、零件成形加工和模具装配等阶段。
2、什么是机械加工工艺规程？其有什么作用？制订模具加工工艺规程的基本原则是什么？合理的机械加工工艺规程应满足哪些基本要求？答：机械加工工艺规程是规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。
机械加工工艺规程的作用主要有以下3个方面：①工艺规程是指导生产的技术文件（工艺规程实在实际生产经验和先进技术的基础上，依照科学的理论来制订的，对于保证产品质量和提高生产效率是不可缺少的。
）②工艺规程是生产组织和管理的依据（工艺规程中规定了毛坯的设计、设备和工艺装备的占用、工人安排和工时定额等，所以，企业的生产组织和管理者依据工艺规程来安排生产准备和生产规划。
）③工艺规程是加工检验的依据（工艺规程中规定了模具制造过程中具体的加工办法，指导各生产环节按工艺规程指定的顺序和确定的工序尺寸及加工精度、加工余量和切削用量等对模具零件进行加工和检验。
）制订模具加工工艺规程的基本原则就是要保证以最低的生产成本和最高的生产效率，可靠地加工出符合设计图样所要求的模具产品。
合理的机械加工工艺规程要满足以下4点基本要求：①模具质量的可靠性（工艺规程首先要充分考虑和采取一切确保模具质量的必要措施，保证能全面、可靠和稳定地达到设计图样上所要求的尺寸精度、形位公差和表面质量等技术要求。
）②加工工艺的先进性（在采用本企业成熟的工艺方法的基础上，应尽可能学习和吸收适合本企业情况的国内外同行的先进工艺技术，适时改进工艺装备，以提高工艺技术水平。
）③加工成本的经济性（在一定的生产条件下，要采用劳动量、物资和能源消耗最少的工艺方案。
在保证模具质量的前提下，使加工成本最低，从而使企业获得较好的经济效益。
模具数控加工技术(全书笔记整理)
第1章模具制造技术概述1、模具是“效益放大器”，用模具生产的最终产品价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍，模具也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，2、模具是一种专用工具，用于装在各种压力机上，通过压力把金属或非金属材料制造成为所需要零件的形状制品，这种专用工具统称模具。
3、分类（1）冲模（2）塑料模（3）、压铸模（4）、快速经济制模技术快速制模技术与传统的机械加工相比，具有周期短．制造成本低，综合经济效益好等特点。
快速原型制造(RPM)技术是～种集CAD、CAM、NCN、激光和材料科学于一体的技术。
RPMS型式的快速原型制造系统，拥有叠层实体制造(SSM)和熔融挤压成型EME技术，具有较好的性能价格比。
通过陶瓷精铸、电弧喷涂、消失模、熔模等技术可快速制造出各种模具。
4、现代模具工业的特点；1 以计算机辅助设计及应用为中心，2设计水平、 3生产设备先进、 4供货期短、 5重视人才培养现代模具企业都广泛采用设计计算机辅助技术、人工智能技术等进行设计决策、模拟分析和优化，现代具企业的首要特征是以计算机辅助设计及应用为中心。
5、我国模具的发展趋势；特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈，用户对模具制造要求是“交贷期短”、“精度高”、“质量好”和“价格低”。
6、我国现代模具制造技术的应用；是以两大技术的应用为标志的，一是数控加工技术，二是计算机应用技术。
1数控加工技术包括：数控机械加工技术、数控电加工技术和数控特种加工技术。
(1)数控机械加工技术。
模具制造中的数控车削技术、数控铣削技术。
(2)数控电加工技术。
如数控电火花加工技术、数控线切害技术。
(3)数控特种加工技术。
通常利用光能声能和超声波等来完成加工的，为现代模具制造提供了新的工艺方法和加工途径。
2计算机技术； (1) CAD/CAM技术。
(2) CAE技术。
(3)仿真技术。
(4)网络技术4点。
7、我国模具技术与国外的差距1产需矛盾；一是专业化、标准化程度低；二是设计和工艺技术落后，模具生产效率不高，周期较长，2产品水平；主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度，加工模具的复杂度、模具的使用寿命和制造周期等。
模具数控加工技术
模具数控加工技术随着工业化进程不断加快，模具加工技术也在不断地发展和进步。
其中，数控加工技术成为模具加工中的重要一环，也是现代制造业的主要生产方式之一。
那么，什么是模具数控加工技术呢？为什么它如此重要呢？接下来，我们将深度探讨模具数控加工技术的相关内容。
一、模具数控加工技术是什么？模具数控加工技术是指利用计算机数控技术，完成自动控制的模具加工过程。
传统的模具加工方式，往往需要依靠手工操作，加工精度和效率都很低下，成本也较高。
而数控加工技术则可以大幅提高加工的精度和效率，降低生产成本，提高生产效益。
它通过数字化程序，精确定位并控制加工设备进行加工，提高了加工精度和规格一致性，同时又能够减少人工操作的时间和成本。
二、模具数控加工技术的优点1.高效率数控加工可以自动化地进行加工，省去了人工操作的疲劳和人为因素对产品质量的影响，同时加工速度也大大提高。
2.高精度数控加工可以通过数字化程序，精确定位并控制加工设备进行加工，可以制作出高精度，规格一致的产品。
3.材料多样数控加工可以针对不同的材料进行加工，如金属、塑料、陶瓷、木材、复合材料等材料，能够满足不同领域的加工要求。
4.节约成本数控加工可以自动化地进行加工，省去了大量的人工操作和流失，从而降低了成本，提高了生产效益。
三、数控加工技术的应用数控加工技术已广泛应用于模具制造、零件加工、工艺制造、航空制造等领域。
其中，模具制造是数控加工技术的重要应用方向之一。
模具加工需要高工艺精度和稳定性，而通过数控加工技术可以使整个生产过程数字化、自动化、高效化，避免模具质量受人为因素影响。
同时，还可以监控加工过程中的所有参数，追踪模具加工的每一步，从而保证了模具加工的精度和质量。
四、模具数控加工技术的趋势1.技术不断创新模具数控加工技术正逐渐向电化、高速化和智能化发展。
不断的技术创新和研发，可以提高模具加工和制造的效率和质量。
2.设备升级数控加工技术的设备也在不断升级和更新。
模具数控加工设计
模具数控加工设计1. 概述模具数控加工设计是一种利用计算机辅助设计软件和数控加工设备，对模具进行设计和加工的技术。
模具在工业生产中起到至关重要的作用，它们被用于制造各种产品的零部件及其外形，具有精度高、成本低、效率高等特点。
模具数控加工设计可以使生产过程更加智能化、高效化和精确化。
本文将介绍模具数控加工设计的基本原理、设计流程、常用软件和数控加工设备，并对其应用进行分析和评价。
2. 基本原理模具数控加工设计的基本原理是将模具的设计和加工过程交由计算机来完成，利用数控加工设备按照预定的程序进行加工操作。
其主要原理包括：2.1 CAD设计CAD（计算机辅助设计）软件是模具数控加工设计的基础工具。
通过CAD软件，设计师可以使用各种绘图、建模、零件装配和运动仿真等功能，快速、准确地完成模具的三维设计。
2.2 CAM编程CAM（计算机辅助制造）软件用于将CAD设计的模具转化为数控加工机床可识别的加工程序。
CAM软件可以根据模具的几何形状、工艺要求和加工机床的特性，生成相应的数控编程代码，以指导机床进行加工操作。
2.3 数控加工数控加工是利用数控加工设备对模具进行加工的过程。
数控加工设备通过解读CAM生成的加工程序，将刀具沿着预定的路径进行运动，实现对模具的加工操作。
数控加工设备具有高精度、高速度和多功能等特点，可以满足各种复杂模具的加工要求。
3. 设计流程模具数控加工设计的设计流程一般分为以下几个步骤：3.1 模具需求分析在进行模具数控加工设计之前，需要对模具的需求进行分析。
包括模具的功能要求、工艺要求、尺寸要求等。
通过需求分析，可以为后续的CAD设计和CAM编程提供准确的参考。
3.2 CAD设计基于模具需求分析，使用CAD软件进行模具的三维设计。
包括模具的零件构造、装配关系、材料选择等。
CAD设计需要考虑模具的精度要求、结构强度、加工便利性等因素，以保证设计的合理性和可制造性。
3.3 CAM编程将CAD设计完成的模具数据导入CAM软件中，生成数控加工程序。
模具数控加工
模具数控加工模具数控加工是指利用数控机床对模具进行加工的一种技术。
与传统的手工加工相比，模具数控加工具有精度高、生产效率高、加工质量稳定等特点。
它是模具制造行业的一个重要的技术发展方向。
模具数控加工可分为数控车床加工、数控铣床加工和数控电火花加工等几个方面。
亦可根据加工的模具零部件，分为精密模具加工，汽车模具加工，塑料模具加工等领域。
在实际应用上，模具数控加工要经过以下几个步骤：1.设计模具数控加工之前，必须要经过设计的阶段。
设计师需要将产品的设计图转化为制造模具的图纸，再根据不同类型模具的加工特点来细化加工步骤，以及确定可以用来加工这个模具的数控机床的规格和型号，以保证模具加工的精度和质量。
2.编写数控程序在确定机床之后，需要根据机床的类型编写数控程序。
数控程序是机器对模具的运动轨迹和参数进行控制的指令。
在数控程序的编写过程中，技术人员需要考虑机床的精度和质量等方面的限制，以便达到模具的加工标准。
3.数控机床加工数控机床加工是模具加工的核心环节。
加工时必须要调整机床，保证加工中不出现误差。
然后根据编好的数控程序向机床输入指令，控制机床进行各种加工。
在加工中需要及时调整刀具的进给速度、转速和深度等参数，以确保加工质量和加工效率。
4.检测在模具数控加工之后，需要进行检测。
检测的目的是发现加工过程中产生的误差，及时进行调整，达到模具加工的质量标准。
检测的方法和标准根据模具的类型和用途不同而不同，可以通过视觉检测、尺寸测量等多种方法。
综合以上几个步骤，模具数控加工的核心在于，编写的程序需要准确，机床的调整需要精细，加工的质量和准确度需要有保证。
模具数控加工有许多有益的特点。
首先，数控加工可以提高加工的效率，从而缩短生产周期，降低制造成本。
其次，数控加工精度高、质量稳定，可以大幅提高加工质量，增强产品的品质保证。
最后，数控加工可以提高工作人员的安全性，因为数控加工时，操作人员不需要接触到机床和刀具，因此不太可能出现人身伤害事故。
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3. 数控加工研究的主要内容
（1）数控加工工艺设计 1）选择并决定零件的数控加工内容； 2）零件图纸的数控加工艺性分析； 3）数控加工的工艺路线设计； 4）数控加工的工序设计； 5）数控加工专用技术文件的编写。
（2）对零件图形的数学处理并编写数控加工程序单 （3）程序的校验与修改并首件试切加工与现场问题处理 （4）数控加工工艺技术文件的定型与归档
测量机）
三、 数控加工的特点与应用
1. 数控加工的特点
（1）加工精度高 (定位精度可达±0.005mm，重复定位 精度为±0.002mm。)
（2）自动化程度高和生产率高 （3）适应性强 （4）有利于生产管理现代化 （5）减轻劳动强度,改善劳动条件 （6）成本高
2．数控机床的应用范围 （1）多品种小批量零件； （2）形状复杂（如用数学方法定义的复杂曲线、曲面轮廓）、
二、 数控机床的工作原理和分类 1. 数控机床的组成
1） 控制介质 2） 数控装置 3） 伺服系统 4）机床本体
2. 数控机床的工作原理
数控机床加工零件时，首先要根据 加工零件的图样与工艺方案，按规定 的代码和程序格式编写零件的加工程 序单，这是数控机床的工作指令。通 过控制介质将加工程序输入到数控装 置，由数控装置将其译码、寄存和运 算之后，向机床各个被控量发出信号， 控制机床主运动的变速、起停、进给 运动及方向、速度和位移量，以及刀 具选择交换，工件夹紧松开和冷却润 滑液的开、关等动作，使刀具与工件 及其他辅助装置严格地按照加工程序 规定的顺序、轨迹和参数进行工作， 从而加工出符合要求的零件。
（6）主轴回转运动方向 右旋进入工件的方向为顺时针 旋转方向。
3.机床原点与机床坐标系
机床原点（M）又称机床零点，是机床上的一个固定点，由
机床生产厂在设计机床时确定，原则上是不可改变的。 以机床原点为坐标原点的坐标系就称为机床坐标系。机床原
点是工件坐标系、编程坐标系、机床参考点的基准点。
一般取在卡盘端面与 主轴中心线的交点处
一般取在X、Y、Z坐标 的正方向极限位置上
图4-4 数控车床坐标系
图4-5 卧式加工中心坐标系
4．机床参考点
由机床制造厂人为定义的点，它与机床原点（M）之间的坐标位 置是固定的，是用于对机床工作台、滑板与刀具相对运动的测量系 统进行标定和控制的点 。
“回零”操作后，显示的参考点（R）与机床原点（M）间的相关 坐标值如为零（X0、Y0、Z0），则表示M与R为同一点，如不为零 则表示M与R不为同一点。不论为零或不为零，该数值与机床生产 厂预先存放在数控系统的相应机床数据存储器中的值是相同的。
数控机床就是采用了数控技术的机床，或者说是装备了数控系 统的机床。只需编写好数控程序，机床就能够把零件加工出来。
2. 数控加工
数控加工是指在数控机床上进行零件切削加工的一种工艺方法。 数控加工与普通加工方法的区别: 在普通机床上进行加工时，机床动作的先后顺序和各运动部件 的位移都是由人工直接控制。 在数控机床上加工时，所有这些都由预先按规定形式编排并输 入到数控机床控制系统的数控程序来控制。
3. 数控机床的分类
按机械运动的轨迹可分为点制 b）直线控制
c）轮廓控制
按伺服系统的类型可分为开环控制系统、闭环控制系统和 半闭环控制系统。
按控制坐标轴数可分为两坐标数控机床、三坐标数控机床和 多坐标数控机床。
2轴联动
2轴半联动
4轴联动
3轴联动
对机床运动进行检测和控制的固定位置点
图4-4 数控车床坐标系
图4-5 卧式加工中心坐标系
机床参考点是用于对机床工作台、滑板以及刀具相对运动 的测量系统进行定标和控制的点，有时也称为机床零点。它 是在加工之前和加工之后，用控制面板上的回零按钮使移动 部件退离到机床坐标系中的一个固定不变的极限点。参考点 相对机床原点来讲是一个固定值。
一、程序编制的基本步骤与方法
1．确定工艺过程 2．运动轨迹的坐标值计算 3．编写加工程序单 4．制备控制介质 5．程序校验和首件试切
图4-2 程序编制的一般过程
二、数控机床的坐标系 1.坐标轴的命名
采用右手直角笛卡儿坐标系 一律假定被加工工件相对静止不动，而刀具在移动，并同
时规定刀具远离工件的方向为坐标的正方向。
图4-3 右手直角笛卡儿坐标系
2.坐标轴的确定
（1）z轴 有主轴的机床 ：主轴轴线为Z轴方向 没有主轴的机床 ：与装夹工件的工作台垂直的直线为Z轴
方向
（2）X轴
x轴一般位于与工件安装面相平行的水平面内:
1）工件做旋转运动，刀具离开工件的方向为X坐标的正方向
2）刀具做旋转运动，分为两种情况： Z坐标水平时，观察者沿刀具主轴向工件看 时，+X运动方向指向右方
Z坐标垂直时，观察者面对刀具主轴向立柱 看时，+X运动方向指向右方 3) 无主轴的机床：主要切削方向为为X轴正方向
数控车床的坐标系
数控铣床的坐标系
龙门铣床的坐标系
（3）y轴
根据已选定的z、x轴，按右手直角笛卡儿坐标系来确定。
（4）附加坐标轴 U ,V, W P 、Q 、 R
（5）旋转运动 A、B、C
第四章 模具的数控加工
教学要点 1、了解数控加工的基本概念、工作原理、特点与应用 2、熟悉数控加工程序编制的基本步骤和方法 3、熟悉数控加工程序的指令代码、结构与格式
第一节 数控加工技术
一、 数控加工的基本概念
1.数控与数控机床
数字控制（Numerical Control，NC）是用数字化信号对机床的 运动及其加工过程进行控制的一种方法。是一种自动控制技术。
加工精度要求高的零件； （3）需频繁变化的零件； （4）价值高的零件； （5）需最小生产周期的急需零件。
3.数控加工技术的发展 数控加工技术是综合运用了微电子、计算机、自动控制、
自动检测和精密机械等多学科的最新技术； 高精度、高速度、高可靠性、多功能、智能化及开放性等方
向发展。
第二节 数控加工程序编制基础
5轴联动
按数控功能水平可分为高档数控机床、中档数控机床和低档 数控机床。
按照数控机床的加工方式： 金属切削类数控机床（如数控车床、数控铣床等）。 金属成形类数控机床（如数控折弯机、数控冲床等）。 特种加工类数控机床（有数控电火花线切割机床、数控电火
花成形机床等）。 其他类（数控火焰切割机床、数控激光热处理机床、三坐标