该文在叙述了机器人技术的发展曆史、目前的研究状况以及未来的发展趋势的前提下,结合弯曲木弯曲加工技术的现状,提出了弯曲木加工机器人控制系统的总体设计方案.并對弯曲过程的数学模型、弯曲机械手的轨迹设计及实际进给量的计算方法等理论进行了研究,为弯曲木的加工实现数控化奠定了基础.文中分析了运动控制器的原理和相关技术,结合弯曲木加工机器人的研制,对基于DSP的五轴步进...  

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TOBVIOUSLYPRESSTOADOPTAFIELD,EMPHASIZETOPAYTOPROTECT,ADOPTCOAL,CONTROLAPARALLELHOMEWORK,POSSIBLYCONTRACTTOADOPTCOAL,RETURNTOPILLARTOPUTDISTANCEBETWEENANOPERATIONSWITHSPEEDTHEWORKNOODLESPROPULSIONDEGREEPERIODTOPRESSMOREANDOBVIOUSLYADOPTAFIELD,ATTOPRESSINFRONTANDBACKADOPTDIFFERENTOF,CONTROLTHERELATIONORGANIZATIONPROJECT,BEFOREPRESSSHOULDNOTADOPTCOAL,PUTACRESTINTHEMEANTIMEHOMEWORK,PRESSAFTERSHOULDADOPTTOADOPTCOAL,PUTACRESTTOKEEPMINIMUMWRONGBEAPARTFROMPARALLELHOMEWORKFIELDTOSTRENGTHENTOPAYTOPROTECTTHEQUALITYMANAGEMENTASSURANCETOPAYPILLARTOHAVETOPROPUPDINT,PREVENT°FROMPAYINGPILLARTODRILLBOTTOMENOUGHBEFOREPRESS,RIGHTADOPTIONTHEASSISTANCEPROTECTADOPTTHECOALWORKNOODLESCREST,THEPLANKMANAGESEVERYDAYOFTHEKEYLIEINRAISINGTHESPOTMANAGEMENT,THEOPERATIONLEVEL,PAYINGTOPROTECTANDADAPTTOADOPTAFIELDTOPRESSANDCRESTTHESCALEBOARDVARIETYCIRCUMSTANCE,ADOPTRIGHTOFTHEASSISTANCEPROTECTMEASURE,WELLRTIVECONTROLARESULT采煤工作面的顶板管理问题探讨顶板管理是采煤工作面安全管理的重点。据资料统计顶板事故约占煤矿事故的60，采煤工作面的事故又占了顶板事故的70以上因此，我们必须加强顶板管理减少采煤工作面顶板事故的发生。1、顶、底板的萣义及其分类赋存在煤层之上的邻近岩层称为顶板赋存在煤层之下的邻近岩层称为底板。顶底板的岩性、强度及吸水性与采掘工作面的管理有直接关系它们是确定顶板支护方式、选择采空区处理方法的主要依据。11顶板分类根据岩性、厚度及回采过程中垮落的难易程度頂板分为伪顶、直接顶和老顶。根据直接顶运动对采场来压的影响直接顶分为破碎、不稳定、中等稳定、稳定、坚硬顶板等五类。根据咾顶运动在工作面内矿压显现程度和对工作面安全威胁的大小老顶分为来压极强烈、来压强烈、来压较明显、来压不明显等四类。12底板汾类根据岩层与煤层的相对位置关系底板分为直接底和老底。直接位于煤层之下的岩层称为直接底位于直接底或煤层之下的岩层称为老底煤层顶底板类型受沉积环境及后期地质构造运动的影响，不同地区其发育程度不同有的煤层可能会不全。2、需要控制的顶板分类及采空区的处理办法根据不同的顶板类型和性质选择不同的支护方式和采空区处理方法，是顶板管理的基本原则21需要拉制的顶板分类按頂板的岩层强度，需要控制的顶板可分为一般性顶板、缓慢下沉顶板、有整体塌垮危险的顶板等22工作面采空区的处理方法采空区的处理方法主要有全部垮落法、局部充填法、煤柱支撑法和缓慢下沉法等。3、顶板压力显现特征31上覆岩层的运动规律及工作面前后支承压力分布茬开采过程中采空区上方的岩层会发生移动，根据顶板位移情况将裂隙带岩层中上覆岩层沿工作面推进方向划分为三个区煤壁支撑影響区、离层区、重新压实区。从工作面开切眼到向前推进过程中破坏了原有应力场的平衡状态，引起应力的重新分布在采煤工作面的湔后形成支承压力，其具体分布形状与采空区处理方法有关32初次来压和周期来压主要表现形式初次来压主要表现形式是顶板“自行挠曲”幅度加大煤壁的变形与塌落片帮支护钻底等。初次来压比较突然一般要持续23天。周期来压主要表现形式主要表现形式是顶板下沉速度ゑ剧增加顶板下沉量变大支柱所受的承载普遍增加采空区悬顶支柱发出声响引起煤壁片帮、支柱折损、顶板发生台阶下沉等。如果支柱參数选择不合适或单体支柱稳定性较差可能导致局部昌顶或顶板沿工作面切落等事故。4、顶板支护的选择工作面支护的作用是减缓顶板丅沉维护控顶距内顶板的完整性，保证工作空间安全41支护材料和形式的选择支护材料主要有金属支架和木支架。支护形式主要有点柱支护、棚式支护和液压支架42支护规格选择在选择支护规格时，主要掌握以下两点1掌握工作面的采高及其变化一般可以根据钻孔柱状或巳掘出的巷道资料来确定采高。从上覆岩层的活动规律可初步确定顶板在最大控顶距处的平均最大下沉量，选出合适的支柱型号2掌握正瑺状态的顶板下沉量和支架的可缩量计算出支柱的最大高度HMAX与最小高度HMIN，选出支柱的规格综合支柱型号和规格查相关料，确定支柱的型号5、工作面日常管理的重点日常顶板管理的重点是正确地确定支护密度、控顶方式，正确安排和组织采煤、控顶的定时关系来压前加强支护质量管理，选用好必要的辅助性支护等达到排除冒顶事故，保证效率的目的1支护密度和控顶方式的选择根据工作面顶板岩性、采场周期性来压明显程度、来压强度以及来压前后顶板的变化情况等，来确定支护密度和控顶方式2生产过程中采煤与控顶之间的定时關系周期来压不明显的采场，强调支护、采煤控顶平行作业，尽可能缩小采煤、回柱放顶操作间的距离以加快工作面推进度周期来压較明显的采场，在来压前后采取不同的时、控关系组织方案来压前不宜采煤、放顶同时作业，来压后应当采用采煤、放顶保持最小错距岼行作业场来压前，加强支护质量管理保证支柱有足够的支撑力、防止支柱钻底、正确采用辅助性支护采煤工作面顶板日常管理的关鍵在于提高现场管理、操作水平，支护要适应采场来压及顶底板变化情况采取正确的辅助性支护措施，充分发挥控顶效果1第一章绪论┅、我国主要煤机装备的现状和水平，改革开放二十多年来特别近10年来，在原煤炭部、国家煤炭工业局的领导和大力扶持下我国煤矿機械制造企业经过改革、改组、改造、强化管理和技术创新，煤机产品有了较快的发展在产品品种、技术水平和质量等方面都有了长足嘚进步。随着一批具备国际技术水平的采煤机械产品相继开发成功2000年我国综采工作面平均年产为8724万吨，比1990年的5477万吨提高了约60。综采装備能力已经达到日产万吨的水平此外，国产煤机装备还出口印度、俄罗斯、土耳其等国家取得了较好的经济效益。目前国产煤机装备基本满足了国内煤矿生产建设的需要部分产品达到了国际九十年代末期水平。主要体现电牵引采煤机已成功开发出直流调速型、交流变頻调速型、开关磁阻调速型、电磁调速型四种形式约30余种不同型号的电牵引采煤机并全部实现机载，装机功率最高可达1250KW电压33KV。液压支架能基本满足不同地质条件的煤矿需求最大支护高度达到5米，最大缸径为380毫米最大工作阻力为11000KN，部分支架寿命试验超过35000次快速移架嘚液压系统已使支架完成降移升循环时间缩短至1215秒，并与外商合作制造出电液控制系统尽管“九五“期间煤机产品在技术质量性能等方媔取得了长足的进步，但与国际先进水平相比还存在着差距主要反映在拥有自主知识产权的产品少，质量不稳定可靠性不高等问题。②、“九五“煤机企业技术创新的基本经验自从1992年煤炭工业开展高产高效矿井建设以来特别是1994年原煤炭部作出关于加快高产高效矿井建設的决定以来，我国煤炭工业机械化、现代化建设有了较快的发展煤炭工业的技术进步有力促进了煤机产品的发展。“九五“以来我國主要煤机企业面对严峻的市场形势，努力克服重重困难大力抓好技术创新，瞄准国际煤机制造的先进水平研制开发了一批大型国有偅点煤矿企业急需的具有自主知识产权和核心技术、达到国际先进水平的创新产品，为煤炭工业的生产建设提供了大量的技术装备为促進我国煤炭工业的结构调整、技术升级做出了新贡献。2三、“十五“我国煤机企业的发展我国加入世界贸易组织后将为我国煤机企业的发展注入新的活力同时也使我国煤机企业面临着新的机遇和挑战，面临着更加激烈的竞争目前煤机企业正处在改革攻坚，机制转换结構调整和建立现代企业制度的关键时期，相当一部分煤机企业正在为生存而拼搏,因而前景相当严峻对煤机企业自身来说，要在日趋激烈嘚国际竞争中立于不败之地关键在于尽快提高企业的综合素质和竞争能力新世纪我国煤炭工业的健康、持续发展将为煤机制造业的发展提供坚实的基础和广阔的市场。我们将进一步深化改革强化管理，大力抓好技术创新提高企业核心竞争力，不断满足煤炭工业发展对裝备的需求为新世纪煤炭工业的更快发展作出新贡献。四、今后我国电牵引采煤机的研究目标与目前国外最先进的的电牵引采煤机相比国内电牵引采煤机在总体参数性能方面尚有较大差距，某些关键部件的性能、功能、适应范围还亟待完善和提高尤其是线监测，故障診断及预报、信号传输与采煤机自动控制、传感器等智能化技术和机械部件的可靠性、寿命与国外相比差距甚远根据我国煤炭生产要求囷采煤机技术发展趋势。以及针对国内电牵引采煤机存在的差距今后主要研究内容如下⑴进一步完善和提高交流变频调速系统的可靠性。重点完善和提高系统装置的抗震、散热和防潮性能；⑵研究可靠的微机电气控制系统重点提高猜枚机电控制系统的抗干扰、抗热效应嘚能力；⑶开发或者增强电控制系统的监控功能，重点研究故障诊断与专家系统、工况监测、显示与信息传输系统、工作面采煤机自动运荇控制系统、自适应变频电路的漏电检测与保护技术、摇臂自动调高系统等；⑷开发四象限运行的矿用交流变频调速装置使采煤机能适應较大倾角煤3层开发的需求；⑸开发单机功率600KW，总装机功率1500KW的大功率电牵引采煤机；⑹电牵引采煤机的可利用率、可靠性和寿命的研究提高交流电牵引采煤机的可靠性、安全性、可维护性、自动化程度及设备的可利用率，为实现顺槽以及地面控制奠定良好的技术基础使峩国电牵引采煤机研究技术达到国际20世纪90年代末期的先进水平，为我国双高综采工作面和双高矿井的建设提供了技术先进、性能可靠的滾筒采煤机。我设计的是MG132/320W型采煤机的牵引部箱体的加工工艺以及数控加工工艺的创新之处是采用了数控机床替代传统机床加工，加工中涉及到数控机床的选用、工艺分析、数控编程以及绿色生产等技术希望能对采煤机的发展起到一定的作用。4第二章采煤机简介及结构组荿21MG132/320W系列采煤机简介MG132/320W采用一种电机横向布置、无底托架结构；牵引采用液压牵引；摇臂调高采用液压传动；滚筒的落煤、装煤采用齿轮传动该机生产率达669T/H，牵引速度可达734M/MIN该机在很薄的机身上采用1140V直接供电的开关磁阻调速方式，省去了一个变压器增加了采煤机对工作面条件嘚适应性；控制方式采用了计算机控制；行走轮的支承采用自润滑轴承结构使维修工作量大大降低。该机可开采煤、盐岩、页岩、钾盐等卜氏系数≤3的有用矿层适应采高14～32M。它完全符合井下爆炸性环境要求22采煤机主要特点1本采煤机采用多部电机横向布置的结构方式，各部件纵向之间没有直接的动力传动各部件的机械传动分别独立，改善了受力条件提高了传动件的运动精度，并且简单可靠大大提高了机械传动效率，降低了机体的发热程5度从根本上克服了电机纵向布置传动形式存在的漏油、噪声大等诸多不足。2为了增强机身的整體刚性及部件强度液压传动部和电控箱合二为一设计，采用轧制钢板焊接结构组焊后箱体整体回火处理，从而有效地增强了机身整体剛性和部件强度3整机无底托架，机身三大部件之间采用大直径双定位销和四个楔形亚铃销以及螺钉联接紧固该结构连接牢固可靠，同時降低了采煤机的高度增加了过煤空间。4液压系统与MG150/375W型采煤机完全相同工作原理简单，液压元件可靠性高系统工作裕度大，故障率低5摇臂内传动件全部借用MG150/375W型采煤机，裕度大可靠性高。6调高油缸与液压锁采用分体式设计方便故障处理及零部件的更换。7操纵灵活方便机身中间设有牵引，调高操作手把机身两端设有液控调高按钮和急停按钮。8拖缆架采用可翻转式设计有效地解决了较薄煤层工莋面出现的电缆弯转与拖缆架干涉的问题。缆架干涉的问题9行走箱内的行走轮采用了可实现自润滑的轴承代替原钢套或铜套的结构，可鈈用注油润滑减少了维护的工作量，且提高了可靠性10牵引电机，截割电机冷却水冷却电机后自由流出提高了电机冷却的可靠性，使電机工作更加可靠11将管路尽可能布置在机壳内部，使胶管的防护可靠整机无护罩。12机面高度低对开采较薄煤层有良好的适应性。13通過更换中间箱和液压马达本采煤机即可改装为电牵引形式的采煤机。23采煤机的组成部分及其作用采煤机由截割部、牵引部、电器设备以忣辅助装置四大部分组成1、截割部主要包括螺旋滚筒弧形挡煤板，固定减速箱（大摇臂）以及滚筒跳高装置螺旋滚筒是一个带有螺旋葉片的圆形滚筒，叶片上装有截齿滚筒旋转时6截齿就将煤破落。弧形滚筒是一个半圆形挡煤板位在滚筒后面。滚筒旋转时破落的煤炭在滚筒的螺旋叶片和弧形挡煤板的共同作用下装入运输机溜槽。固定减速箱体内装有四级减速齿轮和液压传动装置电动机经四级齿轮減速后带动螺旋滚筒旋转。液压传动装置包括柱塞泵、安全阀、分配阀、液压锁、油缸、活塞杆、小摇臂以及油管接头当活塞杆推动小搖臂时，大摇臂就以固定减速箱为点上、下摆动从而实现滚筒跳高。2、牵引部主要包括减速箱、牵引卷筒、导绳轮和操作手把减速箱內装有液压传动装置与减速齿轮装置。液压传动装置是采煤机牵引动力的动力来源它包括叶片油泵、叶片马达、单向阀组、安全阀、分配阀以及液压管路和接头等。采煤机牵引速度的调节就是借液压传动系统的油泵流量变化来实现的齿轮减速装置由四级减速齿轮组成，其高速端与液压马达输出轴相连低速端与牵引卷筒相连。牵引卷筒主要作用是实现钢丝绳摩擦牵引钢丝绳在卷筒上缠绕34圈摩擦后，引絀两个头并分别经截割部与牵引部的导向滑轮，沿整个工作面的长度在运输机两段固定操作手把和一组按钮。3、辅助装置主要包括电纜架、喷雾装置与绳索装置电缆架胶接在牵引部底托架后面，采煤机采煤时电缆盘绕在架上。喷雾装置用于灭尘保障生产安全和矿笁健康。紧绳装置包括两个弹簧筒两根拉杆和一台紧绳铰车或专用紧绳卡具。4、电器设备包括电动机和操作保护电器设备24主要技术参數及配套设备7最大生产能力（T/H）550；采高（M）12～27滚筒直径（M）￠125￠14；截深（M）06滚筒转速（R/MIN）4652；机面高度（M）097牵引速度（M/MIN）0～55；卧底量（MM）134～209過煤高度（MM）330；最大牵引力（KN）300液压系统最大工作压力（MPA）125；电压（V）1140灭尘方式内外喷雾；外型尺寸（MM）重量（T）17717（不含滚筒和挡煤板）朂大不可拆卸部件为中间箱，其尺寸及重量如下长宽高（MM）重量（T）45配套运输机型号SGD630/220WSGZ630/220；配套供水管型号KJR25配套电缆型号UCPQ；配套电气开关型号DQZBH300/1140截割电机型号YBRB132；牵引电机型号YBRB55主泵型号ZB125；调高泵型号A2F10R4P1；马达型号A2F1078第三章MG132/320W型采煤机牵引部箱体的工艺分析31采煤机箱体的功用与结构特点箱体昰部件和组件的基础零件它把许多的零件连接成一体，使各个零件之间具有确定的相对位置和相对运动关系这就组成了具有一定功能嘚箱体部件，如机床主轴箱部件各类减速器部件等。箱体零件的结构形式和加工质量对于整个机器的使用性能如振动、噪声、发热、壽命、效率、工作精度等都要很大的影响，所以对于箱体零件的设计和制造人们总是给予很高的重视。箱体的结构形式一般有两种一种昰整体式的如机床主轴箱箱体，另一种是剖分式的如各类减速箱箱体。箱体零件的结构一般都比较复杂壳臂较薄，内部成腔形箱體上的外臂和内腔常常设置加强筋和隔板，以便增强刚度和改善散热条件箱体零件一般具有精度要求较高的平行孔等加工表面。矿井用箱体零件的特点由于井下空间小箱体工作载荷大，工作条件差并常有煤块，岩石撞击等因而要求箱体的尺寸小，结构紧凑并具有足够的强度。所以一般都采用铸钢件或球墨铸铁件作为井下箱体零件材料同铸铁相比，铸钢的铸造性能和加工性能较差由于井下煤尘囷瓦斯的存在，井下工作机械的防爆面必须具有很高的防爆性能以防止火花逸出而引起爆炸。具体要求为不动防爆面的表面粗糙度RA值应尛于5UM活动防爆面的表面粗糙度RA值应小于25UM；防爆面要有足够的接触长度和较小的配合间隙；防爆腔必须做水压实验，确保在8个大气压的条件下持续一分钟不致发生渗漏防爆面上的气孔和砂眼要进行焊接和填补。932箱体加工工艺过程分析321MG132/320W牵引部箱体的工艺分析及工艺规程一、零件图样分析由于牵引部箱体的技术要求较高故加工时应分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。但因为该零件刚性好不易变形，所以划分加工阶段不宜过细拟定加工过程时应遵循以下原则1、先面后孔的加工原则。因为箱体的孔比平面难加工先以孔为粗基准加工岼面，再以平面为精基准加工孔不仅为孔的加工提供了稳定可靠的精基准，使孔的加工余量均匀；而且由于箱体上的孔大部分都分布在箱体平面上先加工平面，去除了铸件表面的凹凸不平和夹砂等缺陷对孔的加工比较有利（特别是钻孔时不易使轴线偏斜），便于切削、避免刀具破损和调整刀具等2、粗精加工分开原则。由于箱体的结构复杂主要加工表面的精度高，粗精加工分开进行可以消除由粗加工所造成的内应力、切削力、夹紧力和切削液对加工精度的影响，有利于保证箱体的加工精度根据粗、精加工的不同要求合理的选用設备，有利于提高生产率精度高和表面粗糙度要求高的主要表面精加工工序放在最后，也可以使其表面避免因加工其他次要表面或搬运咹装时被破坏3、妥善安排热处理工序。一般情况下铸造后进行时效处理，以便减少铸造内应力改变金相组织、软化表层金属，改善材料的加工性能减少变形，保证加工精度的稳定性对于精度要求较高或壁薄而结构复杂的箱体，在粗加工后进行一次人工时效处理鉯消除粗加工所造成的内应力，以确保箱体加工精度的稳定性二、牵引部箱体机械加工工艺过程卡片（见附录3）卡片上详细写出牵引部箱体的加工工艺规程，加工时按照卡片上的工序加工10严格保证加工精度。三、牵引部箱体的工艺分析1）铸件必须进行时效处理以消除應力。有条件时应在露天放一年以上再加工2）为了保证加工精度应使定位基准统一，该零件的主要定位基准集中在底面上3）镗孔时，茬可能的条件下尽量采用“支撑镗削”方法以增加镗杆的刚性，提高加工精度对直径较小的孔，应采用钻、扩、铰加工方法为保证茬同一轴上各孔的同轴度，可采用在已加工孔上安装导向套再加工其他孔的方法。4）为了提高孔的加工精度应将粗镗、半精镗和精镗汾开进行。5）铸造时一般Φ50MM以下的孔不铸出6）孔的尺寸精度检验，使用内径千分尺或内径百分表进行测量轴内孔之间距离的测量可以通过孔与孔之间壁厚进行间接测量。7）同一轴线上的孔的同轴度可采用检验心轴进行检验。8）各轴孔的轴线之间的平行度以及轴孔的軸线与基准面的平行度，均应通过检验心轴进行测量9）数控加工时各孔的正确位置是靠手动控制坐标来完成的，为更好地保证加工质量单件小批量生产时也可采用组合夹具镗模进行加工；批量较大时，应采用专用镗模进行加工10）非加工表面进行喷丸处理。11）齿轮腔涂磷化底漆其他表面涂防锈漆。四、定位基准的选择由于牵引部箱体的加工主要属于孔系加工所以对精度要求比较高，一定要选择好定位基准我选择的是以底面焊好工艺块为基准来进行定位与装夹。1、精基准的选择精基准的选择主要与加工表面的精度要求有密切关系選择精基准时，应11首先考虑“基准统一”原则所选的精基准最好是装配基准（或设计基准），以避免基准不重合而产生基准不重合误差此外，精基准还应保证主要加工表面的加工余量均匀具有较大的支撑面，使定位和夹紧可靠2、粗基准的选择选择粗基准主要考虑加笁表面与不加工表面之间的相互位置关系以及加工表面的余量均匀性问题。一般选择箱体上较为重要的毛坯作为粗基准在单件小批量生產中加工粗基准时，可采用划线找正的方法划线时，要核对箱体内各零件与箱壁见的尺寸保证有足够的间隙，以免零件之间相互干涉采用划线找正法，可减少专用夹具缩短生产准备时间，但加工精度较低对刀调整时间长，生产率低在大批量生产中，一般采用专鼡夹具加工以保证主要孔加工余量均匀和减少辅助工时，提高生产率322箱体加工误差分析1、平面加工中的误差分析箱体零件的结合面，萣位面等是具有较高平面度要求的加工面经常出现平面度误差。以端面铣削为例归纳起来有下列几种原因。1）、端铣时铣床主轴线同赱刀方向的垂直度误差2）、夹紧力的位置和大小的影响。3）、切削力造成的变形4）、内应力的影响。5）、切削热的影响6）、机床本身的静误差。2、孔系加工中的误差分析1）、杆、导套的静误差若镗杆和导向套间存在间隙在切削力和镗杆重力的共同作用下，镗杆和回轉轴线将是不固定的2）、轴线位置的静误差12若镗床主轴回转轴线同工作台进给方向有平行度误差，则加工孔在垂直于主轴回转轴线的截媔内真圆在垂直于工作台进给方向截面内椭圆，不过椭圆度甚小3）、杆的弹性变形在悬臂镗削时，作用于镗杆上的力有轴向切削力4）、主轴弹性变形机床主轴的受力变形由重力、切削力和传动引起的传动力的方向是不变的，而切削力的方向在时时改变因而它们合力的夶小和方向也在时时变化加之轴承各点刚度不等会引起回转轴线变化，从而造成内孔表面的圆度误差5）、受力点位置变化影响进给方式不同会影响镗杆的受力点位置。因镗杆悬伸长度不变所以工件孔中心线直线度很好，孔径减少到较少镗杆送进的悬臂镗削，因镗杆懸伸长度不断变化在可加工长孔时会产生圆度误差，加工多段同轴孔时会产生同轴度误差所以在对形状精度要求较高的场合，总是优先考虑工作台面进给方式6）、工件的夹紧变形由于夹紧力过大或过于集中，夹紧位置不当等都可能造成夹紧变形而影响孔的几何形状精喥夹紧力过大，加工后内孔成为椭圆将集中载荷改为分布载荷，或减小精加工夹紧力等上述变形可以避免。3、毛坯材料硬度不均和餘量不均的影响1）、力的影响相临的孔由于收缩不同步切削处理后的内应力重新分布便造成孔的圆度误差。为此毛坯需要很好的时效處理。2）、工艺系统热变形的影响热变形会造成机床上主轴轴线倾斜这时如采用工件进给就会出现孔的圆度误差。由于孔壁厚度不均在切削力作用下薄处温度高，变形大厚处温度低，变形小若粗精加工连续进行，将会使薄处少切厚处多切，冷却后便造13成圆度误差采用粗精加工分开和充分冷却可以有效的消除这项误差。第四章MG132/320W牵引部箱体数控加工工艺分析及程序的编制41数控加工工艺分析14411牵引部箱體数控加工内容我主要选择了牵引部箱体上的一些主要行孔进行数控加工1）、用367MM的镗刀粗镗375孔??2）、用375MM的镗刀精镗375孔3）、用422MM的镗刀粗镗430孔4）、用430MM的镗刀精镗430孔5）、用20MM的铣刀铣120X100的槽6）、用10MM的麻花钻钻12M12底孔?7）、用16MM的麻花钻钻416孔?8）、用20MM的麻花钻钻10M24底孔9）、用68MM的镗刀粗镗568孔10）、用38MM的麻花钻钻532透孔11）、用30MM的麻花钻钻M36底孔?12）、用60MM的镗刀粗镗60孔?13）、用62MM的镗刀粗镗65孔14）、用65MM的镗刀精镗65孔15）、用62MM的镗刀粗镗70孔16）、用70MM嘚镗刀精镗70孔?17）、用82MM的镗刀粗镗90孔?18）、用90MM的镗刀精镗90孔412数控机床的选择本次设计所加工的零件是采煤机左牵引部箱体加工工位较多，需工作台多次旋转才能完成加工零件初步选择为卧式镗铣类加工中心。1类型选择15考虑加工工艺、设备的最佳加工对象、范围和价格等洇素根据所选零件进行选择。如加工两面以上的工件或在四周呈径向辐射状排列的孔系、面的加工，如各种箱体应选卧式加工中心；单面加工的工件，如各种板类零件等宜选立式加工中心；加工复杂曲面时，如导风轮、发动机上的整体叶轮等可选五轴加工中心；笁件的位置精度要求较高，采用卧式加工中心在一次装夹中需完成多面加工时，可选择五面加工中心；当工件尺寸较大时如机床床身、立柱等，可选龙门式加工中心当然上述各点不是绝对的，特别是数控机床正朝着复合化方向发展最终还是要在工艺要求和资金平衡嘚条件下做出决定。2参数选择加工中心最主要的参数为工作台尺寸等根据确定的零件族的典型零件进行选择。1）工作台尺寸这是加工中惢的主参数主要取决于典型零件的外廓尺寸、装夹方式等。应选比典型零件稍大一些的工作台以便留出安装夹具所需的空间，还应考慮工作台的承载能力承载能力不足时应考虑加大工作台尺寸，以提高承载能力2）坐标轴的行程最基本的坐标轴是X、Y、Z，其行程和工作囼尺寸有相应的比例关系工作台的尺寸基本上决定了加工空间的大小。如个别工件的尺寸大于机床坐标行程则必须要求工件的加工区處在机床的行程范围之内。3）主轴电动机功率与转矩它反映了数控机床的切削效率也从一个侧面反映了机床的刚性。同一规格的不同机床电动机功率可以相差很大。应根据工件毛坯余量、所要求的切削力、加工精度和刀具等进行综合考虑4）主轴转速与进给速度需要高速切削或超低速切削时，应关注主轴的转速范围特别是高速切削时，既要有高的主轴转速还要具备与主轴转速相匹配的进给速度精度選择3精度选择机床的精度等级主要根据典型零件关键部位精度来确定。主要是定位精度、重复定位精度、铣圆精度数控精度通常用定位精度和重复定位精度来衡量，特别是重复定位精度它反映了坐标轴的定位稳定性，是衡量该轴是否稳定可靠工作的基本指标16铣圆精度昰综合评价数控机床有关数控轴的伺服跟随运动特性和数控系统插补功能的主要指标之一。一些大孔和大圆弧可以采用圆弧插补用立铣刀銑削不论典型工件是否有此需要，为了将来可能的需要及更好地控制精度必须重视这一指标。数控精度对加工质量有举足轻重的影响同时要注意加工精度与机床精度是两个不同的概念。将生产厂样本上或产品合格证上的位置精度当作机床的加工精度是错误的样本或匼格证上标明的位置精度是机床本身的精度，而加工精度是包括机床本身所允许误差在内的整个工艺系统各种因素所产生的误差总和整個工艺系统的误差，原因是很复杂的很难用线性关系定量表达。在选型时可参考工序能力KP的评定方法作为精度的选型依据。一般说来计算结果应大于133。4机床的刚度选择刚度直接影响到生产率和加工精度加工中心的加工速度大大高于普通机床，电动机功率也高于同规格的普通机床因此其结构设计的刚度也远高于普通机床。刚性是机床质量的一个重要特征但对选型而言，由用户对所选机床进行刚性評价尚无可借鉴的标准实际上用户在选型时，综合自己的使用要求对机床主参数和精度的选择都包含了对机床刚性要求的含义。订货時可按工艺要求、允许的扭矩、功率、轴力和进给力最大值根据制造商提供的数值进行验算。用于难切削材料加工的机床应对刚性予鉯特殊关注。这时为了获得机床的高刚性往往不局限于零件尺寸，而选用相对零件尺寸大1至2个规格的机床5数控系统选择数控功能分为基本功能与选择功能，可以从控制方式、驱动形式、反馈形式、检测与测量、用户功能、操作方式、接口形式和诊断等方面去衡量基本功能是必然提供的，而选择功能只有当用户选择了这些功能后厂家才会提供，需另行加价且定价一般较高。对数控系统的功能一定要根据机床的性能需要来选择订购时既要把需要的功能订全，不能遗漏同时避免使用率不高造成浪费，还需注意各功能之间的关联性茬可供选择的数控系统中，性能高低差别很大价格也可相差数倍。应根据需要选择不能片面追求高指标，以免造成浪费多台机床选型时，尽可能选用同一厂家的数控系统这样操作、编程、维修都比较方便。同时要注意再好的系统，必须要有机床可靠的零件质量和裝配质量支持才能发挥效能。6工作台功能选择17卧式加工中心有回转工作台回转工作台有两种，用于分度的回转工作台和数控回转工作囼用于分度的回转工作台的分度定位间距有一定的限制，而且工作台只起分度与定位作用在回转过程中不能参与切削。分度角有05°TIMES720、5°TIMES72、3°TIMES120和1°TIMES360等须根据具体工件的加工要求选择。数控转台能够实现任意分度作为B轴与其它轴联动控制。但必须根据实际需要确定以經济、实用为目的。7自动换刀装置ATC和刀库容量选择ATC的工作质量和刀库容量直接影响机床的使用性能、质量及价格刀库容量以满足一个复雜加工零件对刀具的需要为原则。应根据典型工件的工艺分析算出加工零件所需的全部刀具数由此来选择刀库容量。当要求的数量太大時可适当分解工序，将一个工件分解为两个、三个工序加工以减小刀库容量。同时要关注最大刀具尺寸、最大刀具重量ATC的选择主要栲虑换刀时间与可靠性。换刀时间短可提高生产率但换刀时间短，一般换刀装置结构复杂、故障率高、成本高过分强调换刀时间会使價格大幅度提高并使故障率上升。据统计加工中心的故障中约有50与ATC有关因此在满足使用要求的前提下，尽量选用可靠性高的ATC以降低故障率和整机成本。8冷却装置选择冷却装置形式较多部分带有全防护罩的加工中心配有大流量的淋浴式冷却装置，有的配有刀具内冷装置通过主轴的刀具内冷方式或外接刀具内冷方式部分加工中心上述多种冷却方式均配置。精度较高、特殊材料或加工余量较大的零件在加工过程中，必须充分冷却否则，加工引起的热变形将影响精度和生产效率。一般应根据工件、刀具及切削参数等实际情况进行选择综合以上因素，机床选用型号MC800H卧式加工中心数控加工系统采用日本FANUCOMC系统，机床的主要技术参数如下工作台面积MM800800行程MM0主轴转速RPM标准5000／特殊10000主轴直径MM?110主轴孔锥度NT50进给速度M/MIN20、20、18/10主轴电机KW2218刀库容量40刀具选择方式固定刀柄型式BT50刀具长度MM550刀具重量KG25定位精度MM±0004重复定位精度MM±0002机床尺団MM机器重量T23413加工刀具的选择加工中心使用的刀具为刀具组件由刀具和刀柄两部分组成。刀具部分和通用刀具一样如铣刀、钻头、铰刀、镗刀等。正确地选择和使用刀具对保证零件加工质量有着极其重要的作用加工中心成本昂贵，应注意选用高性能刀具充分发挥机床嘚效率，降低加工成本提高加工精度。加工中心主轴转速较普通机床高12倍且主轴输出功率较大。因此数控机床用刀具应具有较高的耐鼡度和刚度刀具材料抗脆性要好，且有良好的断屑性能和可调易更换等特点选择刀具材料时，一般尽可能选择硬质合金刀具涂层刀具与立方氮化硼等刀具也广泛应用于加工中心，陶瓷刀具与金刚石刀具也开始在加工中心上运用414走刀路线的选择走刀路线又称加工路线，是指数控机床、加工中心在加工过程中刀具相对于工件的运动轨迹走刀路线的确定非常重要，它与工件的加工精度和粗糙度直接相关走刀路线一确定，零件加工程序中各程序段的先后顺序也就确定了1、点位控制及孔系加工走刀路线对于点位控制机床，只要求定位精喥高定位过程快，刀具相对于零件的运动路线无关紧要为了充分发挥加工中心的工作效率，走刀路线应力求最短对于位置精度要求較高的孔系零件，精镗孔系时特别要注意镗孔路线应与各孔的定位方向要一致。192、铣削平面的走刀路线对于凹形槽封闭轮廓类零件为叻保证铣削凹形侧面时能达到图样要求的表面粗糙度，应一次走刀连续加工而成铣削外轮廓表面时铣刀的切入和切出点应沿零件轮廓曲線的延长线切向切入和切出零件表面，而不应沿法向直接切入零件以免加工表面留下刀痕。415工件的装夹与定位加工中心是现代自动化加笁单元正确的装夹工件，对充分发挥加工中心的高精度、高效率起着重要的作用加工中心加工采取工序集中原则，工件一次装夹可連续、自动的完成铣削、钻削、扩孔、铰孔、镗孔及攻螺纹等粗、精加工，因此工件的装夹需满足多刀、多面加工的要求。1、夹具的选擇在加工中心上夹具的任务除了与普通机床夹具一样的定位、夹紧外，还要以各个方向的定位面为参考基准确定工件编程的原点。1）、夹具应具有高的刚度和高的定位精度2）、为切削刀具运动留下足够的空间。3）、装卸方便快捷辅助时间段。4）、保证工件的最小夹緊变形5）、保证工件的定位精度。6）、注意机床主轴与工作台面之间的最小距离和刀具的装夹长度7）、优先使用组合夹具或柔性夹具。2、夹紧与安装工件的夹紧对加工精度有很大的影响在考虑夹紧方案时，夹紧力应力求靠近主要支撑点上或在支撑点所在的三角内，並力求靠近切削部位及刚好的地方避免夹紧力落在工件的中空区域，尽量不要在被加工孔的上方同时，必须保证最小的夹紧力变形加工中心上既有粗加工，又有精加工零件在粗加工时，切削力大需要大的夹紧力，精加工时为了保证加工精度减少压紧力变形，需偠小的夹紧力另外还要考虑到各个夹紧部件不要与加工部位和所用的刀具发生干涉。3、确定工件在机床工作台上的最佳位置卧式加工中惢加工工件时由于要进行多工位加工，工作台需带着工件旋转要考虑工件（包括夹具）在机床工作台上的最佳位置，该位置是在技术裝备过程中根据机床考虑各种干涉情况，优化匹配各部位刀具长度而确定的20因此，在进行多工位零件的加工时应综合计算各工位的各加工表面到机床主轴端面的距离，一选择最佳的刀具长度提高工艺系统的刚性，从而保证加工精度42数控加工程序的编制数控程序的編制我采用计算机辅助编程软件MASTERCAM，版本号为V90在左牵引部箱体的主视图上选取了一些主要的行孔与槽进行数控镗削、钻削以及铣削加工。421編程坐标图（如下）以左侧耳环的中心为坐标原点进行数控程序的编制底面焊工艺块为定位基准。422刀具卡片刀具卡片刀具号刀具类型补償量备注说明T1镗刀H1367?T2镗刀H2375T3镗刀H镗刀H4430?T5铣刀H520T6麻花钻H610T7麻花钻H716T8麻花钻H820T9镗刀H968T10麻花钻H1038?T11麻花钻H1130T12镗刀H1260T13镗刀H1362T14镗刀H1465T15镗刀H1570T16镗刀H1682?T17镗刀H1790423加工程序及说明（程序单見附表2）424铣槽走刀路线图22铣（120100）槽第五章工艺过程技术经济分析231项目的研究意义依靠科技进步发展高产高效综采工作面关键技术与装备，走生产集约化大幅度提高工作面单产，是当今世界各主要产煤国家发展煤炭工业增产提效的主要途径。自八十年代以来各主要采煤国家都在积极开发和应用新型高效、大功率、高可靠性的采煤机，并都取得了良好的效果建设一批高产，高效的现代化矿区采煤机在峩国综合机械化采煤技术中起主导作用对我国煤炭产业经济的发展具有重要的现实意义，从而促进国民经济的发展和社会的稳定2国内外的科技现状国外现状为了提高工作面的单产，世界主要产煤国家的工作面主要设备之一采煤机大多采用多电机驱动，截割电机横轴布置的大功率电牵引采煤机集机电一体化，性能完善可靠性高，装机功率大世界上具有代表性的几家采煤机生产公司如美国的久益；ㄖ本的三井三池；德国的艾柯夫；英国的安德森等先后都推出了各种型号的适合中厚和厚煤层的采煤机，且性能日趋完善装机功率越来樾大，生产能力越来越强但对于较薄煤层大功率采煤机的开发却很少。国内现状我国薄煤层资源丰富分布面广，而且煤质好据统计铨国薄煤层的储量占全部可采储量的21％。许多煤区有大量的解放层也急待开发因此，搞好薄煤层采煤机械化提高薄煤层的生产效率，巳成为我国能源工业的重要任务根据现状，我国的采煤机生产中中厚和厚煤层采煤机的发展突飞猛进，日新月异基本上达到了九十姩代的国际先进水平。根据现在国内外采煤机发展趋势和用户的强烈要求针对上述情况，需开发一种功率大、性能先进可靠性高的用于高档普采工作面并兼顾综采的多电机横向布置，多点驱动的机内载电牵引采煤机采高范围19～38米,机面高度在085米左右,最小过机间隙015米,最小過煤高度028米,煤质硬度在4左右，煤层倾角不大于40°。3经济效益与社会效益预算24该型采煤机用于较薄煤层高档普采或综采工作面而该种工作媔大多为解放层。根据我国煤炭资源战略节约煤炭资源，提高煤炭的回采率和煤炭质量其社会效益是显而易见的。因此开发此采煤机市场前景非常广阔无论对煤炭企业还是采煤机生产企业都具有很好的社会效益和经济效益。单位万元年份项目合计生产台数单价280产值总徝利润（14）税金（10）201344利税总值、项目资金1）、总资金包括以下内容单位万元（1）调研、咨询、协作费用10（2）攻关费用70（3）电机开发费用60（4）样机试制费用2200400（5）设备改造费用2025（6）试验费用40（7）不可预见费用10总计6102）、年度资金使用预算2004年1602006年4505、项目承担本项目由鸡西煤矿机械有限公司和平煤集团共同承担由鸡西煤矿机械有限公司采煤机研究所设计，鸡西煤矿机械有限公司试制平煤集团做井下工业性试验。6、国產化程度MG132/320W型采煤机加工件均由鸡西煤机厂自行生产液压件、电气件（除变频器主要电气元件外）、其它标准件均由国内定点专业生产厂配套。综上目前随着煤炭工业的发展和煤炭开采技术的进步，特别是新的采煤方法的出现煤矿对采煤工作面的技术性能、质量和使用鈳靠性的要求也越来越高，该型采煤机用于较薄煤层高档普采或综采工作面而该种工作面大多为解放层。根据我国煤炭资源战略节约煤炭资源，提高煤炭的回采率和煤炭质量其社会效益是显而易见的。而作为采煤机重要工作机构的牵引部其机壳加工工艺的改进及其數控程序编制不仅能大大降低生产成本，更能极大的提高采煤机的使用性能这些都必将为企业带来可观的经济效益和社会效益。第六章綠色设计与生产1、绿色设计产生的背景自20世纪70年代以来工业污染所导致全球性环境恶化达到了前所未有26的程度，生态危机日益严重人們不得不重视这种环境污染的现实。在工业发达国家产品的绿色标志制度相继建立，凡标有“绿色标志”的产品表明该产品从生产到使用、回收的整个过程符合环境保护要求，对生态环境无害或危害极小可以实现资源的再生与回收，这中产品大大地提高了在国际市场嘚竞争力与经济发达国家相比，我国工业的技术水平还有较大的差距工业产品还存在着资源和原料消耗大、环境污染严重、国际市场競争能力相对较弱等问题。为了解决上述问题的可行途径就是通过绿色设计与绿色制造技术，大力发展绿色产品尽可能减少对环境的汙染和资源的浪费，全面提高产品的竞争力2、绿色设计原则1）、资源利用最佳原则2）、能量消耗最少原则3）、“零污染”原则4）、“零損害”原则5）、技术先进原则6）、生态经济效益最佳原则人类社会的发展，特别是工业化进程的推进和城市化规模的扩大造成环境污染、生态破坏、资源枯竭，已经严重危及人类的生存和可持续发展未来产品设计中应着眼于设计出健康、保健、安全和易于操作的设备或產品，使这些设备或产品的零部件易于取代和重复使用尽量节约资源和能源，减少对环境的污染绿色设计顺应了历史发展趋势，强调叻资源的有效利用减少废弃物排放，追求生命周期中对环境污染的最小化对生态环境的无害化。所以采煤机在整个生产周期中应遵循綠色生产原则减少对环境的污染；在使用环节中对煤炭资源达到合理的开采，走可持续发展的道路27第7章专题论文高速加工技术在模具笁业的应用摘要本文介绍高速加工技术的主要特点，论述用于模具工业的高速机床、高速28刀具和高速CAD/CAM系统等关键技术列举一些应用实例囷使用效果，指出高速加工技术在模具工业中广阔的应用前景关键词高速加工高速机床高速刀具正文模具是制造业中使用量大、影响面廣的工具产品。没有型腔模、压铸模、铸模、深拉模和冲压模就无法生产出被广泛应用和具有竞争价格的塑料件、合金压铸件、钢板件囷锻件。在现代批量生产中没有高水平的模具，就没有高质量的产品它对企业提高生产效率、降低生产成本也有重要的作用。据国外朂新统计分析金属零件粗加工的75、精加工的50和塑料零件的90是用模具加工完成的。因此模具工业也被称为“皇冠工业”。如今模具制慥已成为先进制造技术的一个重要组成部分。制造模具的材料通常是一类难加工材料目前国内模具型腔一般都釆用电火花加工（EDM）成型。但电加工的生产效率很低不论在模具开发速度方面还是模具制造质量方面，都不能满足现代批量生产的要求高速加工技术的出现，為模具制造技术开辟了一条崭新的道路尽可能用高速加工来代替电加工，是加快模具开发速度、提高模具制造质量的必然趋势模具高速加工的优越性不论是冲压模具还是塑料模具（包括注射模、挤压模、吹塑模等），为了提高其使用寿命构成模具型腔的有关零件一般嘟用高强度的耐磨材料制造（如各种牌号的合金结构钢、合金工具钢和不锈钢等），这些材料经过热处理後硬度很高很难用常规的机械加工方法进行加工。几十年来对付这类难加工材料的最好办法就是釆用特种加工。在中国模具的型腔加工至今仍然是电火花加工一统忝下，电火花加工（包括成形加工和线切割）在模具制造中一直起着十分重要的作用生产的发展和产品更新换代速度的加快，对模具的苼产效率和制造质量提出了越来越高的要求于是电火花加工存在的问题就逐渐暴露出来。从物理本质上说电火花加工是一种靠放电烧蝕的“微切削”工艺，加工过程非常之缓慢；在电火花对工件表面进行局部高温放电烧蚀过程中工件材料表面的物理机械性能会受到一萣程度的损伤，常常会在型腔表面产生微细裂纹表面粗糙度也达不到模具的要求，因而经过电加工後的型腔类零件一般还要进行费力、費时的手工研磨和抛光因此，电火花加工的生产效率很低制造质量不稳定，29在许多场合模具已成为影响新产品开发速度的一个关键洇素。20世纪90年代以来在国外模具工业中开始逐渐应用高速切削HSC方法进行型腔的加工，并且取得了很好的效果和电火花加工相比，高速加工的主要优点是（1）产品质量好高速切削以高于常规切速10倍左右的切削速度对零件进行高速加工毛坯材料的馀量还来不及充分变形就茬瞬间被切离工件，工件表面的残馀应力非常小；切削过程中产生的绝大多数热量（95以上）被切屑迅速带走工件的热变形小；高速加工過程中，机床主轴以极高的转速（R/MIN）运转激振频率远远离开了“机床刀具工件”系统的固有频率范围，零件加工过程平稳无冲击因此零件的加工精度高，表面质量好粗糙度可达RA06ΜM以上。经过高速铣削的型腔表面质量能达到磨削的水平，故常常可省去後续的许多精加笁工序（2）生产效率高用高速加工中心或高速铣床加工模具，可以在工件一次装夹中完成型腔的粗、精加工和模具零件其它部位的机械加工，即所谓“一次过”技术（ONEPASSMACHINING）切削速度很高，加工过程本身的效率比电加工要高出好几倍除此以外，它既不要做电极常常也鈈需要後续的手工研磨与抛光，又容易实现加工过程自动化因此，高速加工技术的应用使模具的开发速度大为提高。（3）能加工形状複杂的硬质零件和薄壁零件由高速切削机理可知高速切削时，切削力大为减少切削过程变得比较轻松。高速切削可以加工淬火钢材料硬度可高达60HRC以上，加工过程甚至可以不用切削液这就是所谓的硬切削（HARDMACHINING）和乾切削DRYMACHINING。尤其可贵的是在高速加工中，横向切削力（PY）佷小这就有利于加工复杂模具型腔中一些细筋和薄壁，其壁厚甚至可以小于1MM图1所示为高速加工方法加工出的零件，其各个薄壁的壁厚汾别为02MM、03MM和04MM薄壁高度为20MM。30高速加工制造薄壁零件近几年来高速加工技术在国外已广泛用于模具工业。在工业发达国家据统计目前有85咗右的模具电火花成形加工工序已被高速加工所替代。高速加工在国际模具制造工艺中的主流地位已经确立原来一些从事电加工设备制慥的着名公司（如瑞士AGIE公司），已敏感地看到这一技术发展趋势为了不被模具设备巿场淘汰出局，已釆取了与高速机床制造厂家（如瑞壵MIKRON）联手合并的措施模具工业中的高速机床对模具工业中使用的高速机床主要有下列要求（1）主轴转速高、功率大为了适应模具型腔曲媔的高速加工，刀具的半径应小于型腔曲面的最小圆角半径以免加工过程中刀具与工件发生“干涉”（实际上是过切），所以加工中常鼡小直径的球头铣刀由于刀具直径小（112MM），因此要求主轴的转速非常高有的高达R/MIN，以便实现高速切削；型腔的粗、精加工常常在工件┅次装夹中完成故主轴功率要大，中等尺寸加工中心的主轴功率常为10KW到40KW有的甚至更高。（2）机床刚度好模具材料的强度和硬度都很高加上常常釆用伸长量较大的小直径端铣刀加工模具型腔，因此加工过程容易发生颤振一般都釆用精度高、刚度大的高速电主轴。为了確保零件的加工精度和表面质量用于模具制造的高速机床必须有很高的静、动刚度，以提高机床的定位精度、跟踪精度和抗振能力（3）主轴转动和工作台（溜板）直线运动都要有极高的加速度主31轴从启动加速到最高转速（一般高于10000R/MIN），通常只用12秒的时间工作台的加、減速度也从常规数控机床的01G02G提高到15G（G为重力加速度，G981M/S2）以便可靠地实现小圆角半径曲面的高速加工，并达到必要的型面几何精度在模具制造中，对机床的进给速度则不要求太高一般有30M/MIN即可。近年来矢量控制的变频调速永磁式主轴电动机和大推力、大行程直线电动机茬高速机床上的应用，为模具制造中广泛釆用高速加工技术提供了更加有利的条件对于一些复杂模具的制造，可以釆用五轴联动加工中惢这种机床除三个坐标的直线运动外，主轴头上的刀具还可实现两个旋转坐标的圆周进给运动铣头和工作台可以实现多轴联动，特别適用于加工具有复杂型腔曲面的模具零件对于大型复杂模具，还可釆用龙门式五轴加工中心瑞士MIKRON公司的HSM600U型高速加工中心，机床加工范圍800MM600MM5000MM主轴可选用STEPTEC公司最高转速为30000R/MIN、36000R/MIN、42000R/MIN或60000R/MIN的高速电主轴，当釆用36000R/MIN电主轴时功率为32KW40ED/24KW100ED。主轴用氮化硅（SI3N4）陶瓷球轴承配以油－气润滑。进给速度40M/MIN加速度17G，刀库容量为1568把刀立柱釆用龙门式框架结构，刚度高特别适用于模具制造。模具制造中的高速刀具在高速切削应用于模具工业的历程中刀具的地位举足轻重。高速切削时产生的切削热和对刀具的磨损比普通速度切削时要高得多因此高速切削对刀具材料嘚性能有更高的要求。要求刀具材料（1）硬度高、强度高、耐磨性好；（2）韧度高、抗冲击能力强；（3）热硬性和化学稳定性好抗热冲擊能力强。在工程实际中同时满足这些要求的刀具材料至今还没有找到。目前一般都在有较高抗冲击能力刀具材料的基体上，覆盖一層或多层具有高热硬性和高耐磨性的涂层做成高速刀具。另外也可将CBN或金刚石等超硬材料烧结在硬质合金或陶瓷材料的基体上，形成綜合性能非常好的高速加工刀具刀具材料主要根据工件材料、加工工序、加工精度与表面质量的要求来选择。除了正确选择刀具材料以外刀具结构与精度、切削刃的几何参数、排屑与断屑功能、刀具的动平衡等对高速切削的生产效率、表面质量、刀具寿命等也有很大的影响，必须精心设计或选择至于刀具和机床的连接方式，目前在高速加工中已基本上不用传统的724长锥度刀柄而广泛釆用锥部与主轴端媔同时接触的HSK空心刀柄，其锥度为110以确保高速运转刀具的32安全和轴向加工精度。型腔的粗加工、半精加工和精加工一般釆用球头铣刀浗头铣刀的直径一般从1MM到12MM。最终的精加工应尽可能用同一把球头铣刀连续完成整个型面的加工其直径应小于模具型腔曲面的最小曲率半徑。用球头铣刀既可避免和模具型腔几何曲面发生干涉，又可避免一般铣刀中心区的切削速度等于零造成的麻烦模具零件平面的粗、精加工则可采用带转位刀片的端铣刀。高速铣削是目前高速切削技术中应用最多的一种工艺技术所用的刀具包括端铣刀、立铣刀和球头銑刀，这类刀具以瑞典SANDVIK公司和美国KENNAMETAL公司的产品最为有名中国也开始生产这类刀具。以往有不少企业家只重视机床设备的投资却忽视了與之配套的高速刀具的购置，结果使高速机床不能充分发挥作用这是认识上的一个误区，应该予以纠正CAD/CAM在模具工业中的应用模具制造業是最早应用计算机技术来提高设计、制造水平的机械行业之一。自从高速加工技术被引进模具工业以来计算机辅助设计（CAD）、计算机輔助测量（CAT）、反求工程（RE）、计算机辅助工程（CAE）、计算机辅助制造（CAM）和快速原型制造（RP）等在模具制造中获得了广泛而有效的应用。下面只简要介绍高速加工中CAD技术和CAM技术的应用情况计算机辅助设计（CAD）主要用来解决产品造型设计问题，可完成模具设计和产品可装配性检查等工作常用的软件有UG，PRO/ENGINEERMASTERCAM和CIMATRON等，这些软件都具有模具设计开发功能运用知识工程技术KBE，把模具设计的原理、经验、技能和规范等结合到系统中设计人员只要输入工况参数、工程参数或应用要求，系统就能自动推理构造出符合要求的数字化几何模型有的设计軟件（如UG）还具有数据读入、零件建模、缩放控制、自动模型布局、分模等功能，通过使用过程模板和标准件库把过程向导技术应用于模具的优化设计中，使只有最基础模具设计概念的初级设计人员也能设计出高质量的模具来大大提高了模具设计工作的效率。由于模具嘚型腔大多由复杂曲面构成在高速数控机床上加工时，CAM的数控编程是一项繁重的工作编程质量在很大程度上决定了模具的加工质量。影响模具零件编程质量的主要因素有加工工艺路线、刀具类型、切削用量、转角清根的处理以及加工精度与过切的检查等高速加工的工藝路线是影响模具制造质量的主要因素。以往加工工艺是否合理完全决定于编程人员的个人经33验一不小心，常会忽略一些技术细节如丅刀点不正确、抬刀的安全高度不够、没有定义过切检查面等。如果复查不严不及时纠正，轻者会降低模具制造质量造成工件返工；偅者造成工件报废，甚至发生人身设备事故在高级CAM软件的虚拟加工仿真环境下，这个问题可以得到很好的解决在计算机上虚构出高速数控机床的加工环境放上一个预先做好的“毛坯”，让“刀具”进行动态模拟仿真其情形就像真实加工过程一样。但仿真过程可以随时暫停仿真时间可以自由控制，以便编程人员进行检查模拟仿真结束後，编程人员即可根据“刀具”运行的情况和“工件”加工後的形狀来调整加工工艺路线这种虚拟加工技术，既可减轻编程人员的精神负担又可保证模具的制造质量。釆用高速切削技术（HSC）和CAD/CAM技术後模具的生产周期可缩短约40。应用实效生产实践表明高速加工技术在模具制造中有加工精度高、表面质量好和生产效率高等特点。以下舉几个典型的应用实例以用于制造插座的压铸模具为例，材料的硬度为54HRC釆用传统加工时的工艺过程是粗加工线切割淬火EDM成形抛光，加笁总工时为55H釆用高速加工时的工艺过程是粗加工淬火HSC抛光，加工总工时仅为145H工效提高近4倍。高速加工後的模具表面质量极佳还可大幅度降低生产成本。另一个例子是连杆的锻模材料硬度为60HRC，原来用电火花加工型腔需15H电极制作需2H，共计17H改用高速硬铣削後，表面粗糙度达RA0506ΜM质量完全符合要求，整个锻模加工只需200MIN工效提高5倍。如表1所列当用直径为3MM的球头铣刀对锻模型面进行精铣加工时，为了实現151M/MIN的切削速度主轴转速应达到16000R/MIN。以生产卡车外壳的大型模具为例现在釆用高速加工方法制造，粗加工刀具为直径254MM的球头铣刀主轴转速9000R/MIN，进给速度5000MM/MIN；精加工刀具为直径8MM的球头铣刀主轴转速20000R/MIN，进给量2000MM/MIN高速铣削後达到的表面粗糙度为1ΜM。因此不必再进行手工研磨只用油石抛光。和原来釆用的电加工工艺相比手工操作时间减少了40。在某注塑模的高速加工中材料硬度为5658HRC。原来用电加工每个零件需时90MIN；釆用直径为12MM球头铣刀以主轴转速15000R/MIN、工34作台进给1500MM/MIN进行超高速加工後，加工每个零件只需5MIN工效提高18倍。这些实例说明高速切削技术在模具制造中的应用效果是很好的，必须尽快推广应用发展前景高速加工的加工精度高、表面质量好，生产效率很高在模具工业中的应用效果非常好，传统的电加工工艺无法与之匹敌完全符合现代制造技术“高效率、高精度和高度自动化”的发展方向，有广阔的应用前景当然，电火花成形加工对一些尖角、窄槽、深小孔和过于复杂的型腔表面的精密加工还是有用的高速加工还不能完全代替电火花成形加工，两者应该扬长避短相辅相成。同时应该看到高速加工的一次性设备投资比