帶孔彎曲件的冷沖模設計【全套含CAD圖紙、說明書】
帶孔彎曲件的冷沖模設計【全套含CAD圖紙、說明書】,全套含CAD圖紙、說明書,彎曲,沖模,設計,全套,CAD,圖紙,說明書
摘 要
隨著中國制造業(yè)的發(fā)展，模具行業(yè)也得到了快速的發(fā)展和更廣泛的應用。本文針對帶孔彎曲件的模具設計，介紹了連續(xù)模的設計方法和步驟，分析、比較了三種類型模具（單工序模，連續(xù)模，復合模）的優(yōu)缺點，同時，確定了帶孔彎曲件的制造工序和模具選用的最佳方案。設計的方法和步驟主要從工件的各項性能，工件的成型工序，模具的各部件設計，模具的強度校核及模具的制造工藝等幾個方面入手。
本次設計的難點主要在于加工工序的安排，如何保證模具的可靠性和精度，設計出的模具符合工廠現(xiàn)有條件下進行生產，并最大限度的降低勞動強度，提高生產效率。模具的設計過程中，包含了工件的排樣，凹模凸模、卸料裝置、凸模固定板等主要模具零部件的設計制造。在對整副模具完成設計后，按技術要求畫出模具的三維造型和二維圖紙。
關鍵字：連續(xù)模，帶孔；彎曲；模具；工序
1
中期檢查表
學生學號
學生姓名
題目名稱
帶孔彎曲件冷沖模設計
已完成內容
前期工作已按照原定的進度進行：1.進行了相關資料的整理和學習，并按照要求對兩萬字符的英文進行了翻譯；2.對solidworks軟件進行了學習,基本掌握了solidworks的建模方法;3.根據(jù)相關資料,本次設計已完成初稿。
檢查日期：
完成情況
□全部完成
t按進度完成
□滯后進度安排
存在困難
由于條件限制，對于很多類型的模具只能通過參考資料學習，沒有辦法根據(jù)實體學習和分析；對于模具的很多零部件都只是通過以前的課程簡單接觸了，具體的使用方法并不熟悉，靈活變通方面還需要加強；對于建模軟件的使用也不是非常熟悉，所以對于一些標準件的調用或者參數(shù)設置上還存在些許問題。
解決辦法
通過查看相關的資料不斷學習以及指導老師的耐心指導，現(xiàn)在已經(jīng)對設計任務有深刻理解，明確了設計方案。在對網(wǎng)上資料及一些參考書的學習中，設計中的困難基本解決了！在軟件方面自己再多花些時間練習，還要下苦功夫；得出結果后完成余下的論文。
預期成績
□優(yōu) 秀
□良 好
□中 等
t及 格
□不及格
建
議
。
教師簽名：
教務處實踐教學科制表
說明：1、本表由檢查畢業(yè)設計的指導教師如實填寫；2、此表要放入畢業(yè)設計（論文）檔案袋中；
3、各院(系)分類匯總后報教務處實踐教學科備
任務書
一、畢業(yè)設計（論文）的內容、要求
在工藝分析的基礎上，綜合考慮所給產品的產量和精度要求。所用材料的性能，工廠當前的技術力量，設備情況及模具制造情況，確定該工件的工藝規(guī)程和每道工序的沖模結構形式。結構設計：在方案設計的基礎上，進一步設計模具各部分零件的具體結構尺寸。同時要求：
1、在設計方案確定之前，要求到相關單位調研，查閱和收集相應資料。
2、在規(guī)定時間內獨立完成該模具的理論分析、相關尺寸的確定和計算，同時對其設計方案進行論證。
3、根據(jù)制品尺寸精度的具體要求來確定模具的最終設計方案，并利用UG或其他軟件設計出其裝配圖及零件圖，同時選用與之相匹配的沖壓設備。
4、畫出該模具的總裝配圖和關鍵零件圖，撰寫畢業(yè)設計說明書，翻譯相關數(shù)量的英文資料。
圖1-1 帶孔彎曲件
二、畢業(yè)設計（論文）的要求與數(shù)據(jù)
該設計重點解決成型沖模設計和工藝參數(shù)問題。主要技術參數(shù)就是給定的成形零件圖的形狀、所有尺寸和材料。如圖1-1所示。
（1）對給定的，完成成型沖模的結構設計和分析；對圖1-1所示成型零件，完成成型沖模結構方案設計分析的基礎上，繪制裝配圖。
（2）對給定的圖1-1成型零件，完成成型零件的成形工藝設計計算和模具結構設計計算，完成成型沖模結構設計（裝配圖）和零件設計：
1）零件分析；
2）工藝方案確定（確定生產工藝流程）；
3）毛坯尺寸計算；
4）模具總體結構方案設計；
5）模具零件設計；
6）繪制模具裝配圖。
三、畢業(yè)設計（論文）應完成的工作
1.完成二萬字左右的畢業(yè)設計說明書（論文）；在畢業(yè)設計說明書（論文）中必須包括詳細的300-500個單詞的英文摘要，說明書要求簡明扼要，論點明確，論據(jù)充分，數(shù)據(jù)準確，計算正確，結構合理，層次分明，重點突出，文理通順，插圖清晰。格式、版式和插圖符合正式出版物的標準和規(guī)范。
2.獨立完成與課題相關，并不少于四萬字符的英文資料翻譯（附英文原文）；
3.要求使用AutoCAD或其他軟件對該模具的結構原理進行設計。
4.在完成該沖壓模具的結構、方案設計的同時，要求繪制出其裝配圖與零部件圖，編寫出其沖壓工藝規(guī)程。
5.繪圖工作量折合A0圖紙3張以上，其中必須包含兩張A3以上的計算機繪圖圖紙, 要求圖樣繪制及標識符合國家標準。圖面布局和比例合理、圖線清晰、表達正確。
6.除上述工作量以外，若時間允許，要求采用Pro/ENGINEER、UG或其他軟件對該模具進行實體建模，并完成其組裝動畫演示。
四、應收集的資料及主要參考文獻
[1] 王孝培編著.沖壓手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2002.
[2] 袁國定編著.模具常用機構設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003
[3] 彭建聲編著.模具設計與加工速查手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005
[4] 孫鳳勤，閆亞林等編著.沖壓與塑壓成形設備[M].北京：高等教育出版社，2003
[5] AMkaddem et al.Experimental characterisation in sheet forming processes by using Vickers micro-hardness technique [J]. Journal of Materials Processing Technology, 2006, 180(1-3): 1-8
[6] 楊占堯編著.沖壓模具典型結構圖例[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008
[7] 牟林，胡建華等編著.沖壓工藝與模具設計[M].北京：中國林業(yè)出版社，北京大學出版社，2006
[8] 付宏生編著.冷沖壓成形工藝與模具設計制造[M].北京：化學工業(yè)出版社，2005
[9] 宛強編著.沖壓模具設計及實例境界[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008
[10] 劉冬花，李國輝，靳美艷等編著.UG NX6.0基礎培訓標準教程 [M].北京：北京航空航天大學出版社，2010
五、試驗、測試、試制加工所需主要儀器設備及條件
計算機一臺 、PRO/ENGINEER、UG或其他軟件
任務下達時間：
20**年 11月 213日
畢業(yè)設計開始與完成時間：
20**年2月18日至 20**年 6 月 13日
組織實施單位：
教研室主任意見：
簽字 20** 年 2 月19日
院領導小組意見：
簽字 20** 年2 月 20 日
開題報告
1．本課題的主要內容、重點和難點
本設計圍繞帶孔彎曲件的冷沖模設計查找相關資料和文摘，主要的難點在于需要的工藝包括沖孔，落料，彎曲三方面，需要盡量做到定位精準和盡量少的工位沖裁。
本設計的設計步驟大致如下：
1， 分析零件的參數(shù)和性能需求。,
2， 各種沖裁方式的比較，選擇恰當?shù)臎_壓方案。
3， 模具各部件的設計。
4， 對模具重要部位的校核。
5， 對于模具不合理部位的改進。
6， 二維圖和三維圖的繪制。
難點在于：
1， 工位的合理安排。,
2， 二維圖和三維圖的標準繪制。
3， 卸料和頂料裝置的選用和布置。
2．本課題的目的
本課題主要是針對零件的不同參數(shù)和性能選擇適當?shù)哪＞邲_壓，比較采用不同模具的優(yōu)缺點，再根據(jù)該零件的生產批量和生產條件選擇最佳的設計方案。本設計中參考了各種資料，再根據(jù)零件的參數(shù)和形狀，決定采用連續(xù)沖壓模。因為其更能保證零件沖裁時的定位精度和零件成型的最終尺寸精度，結構相較其他的算是比較復雜。
在模具制造工藝和沖壓工藝的學習中，大部分是著重零部件的設計，只是簡單的介紹了復合模和連續(xù)模的設計方法，在實際的運用中還欠缺一定的經(jīng)驗，這次的課題就是讓我們在擁有部分理論的基礎上，獨立的學習和設計整副模具。本設計的工件包含了沖孔，切邊，彎曲成形等多到工序，是比較完整的考察模具知識的一個設計，也是期望通過本設計可以給我們以后的工作和學習中提供寶貴的參考方案和設計思路。
3．本課題的實行方案、進度
進度安排：
1. 02-26~03-01 畢業(yè)設計的準備，查找相關資料，寫開題報告、翻譯。
2. 03-06~03-15 學習SolidWorks軟件。
3. 03-16~04-01 對帶孔彎曲件零件進行工藝分析，制定工藝路線確，確定模具結構。
4. 04-01~04-10 采用SolidWorks軟件對模具零件建模和生成裝配體文件。
5. 04-11~04-20 進行模具關鍵參數(shù)校核，調整其結構。
6. 04-21~05-01 生成相應的零件圖、總裝圖。
7. 05-01~05-11 撰寫畢業(yè)設計說明書。
8. 05-11~06-10 準備畢業(yè)答辯。
4、已查閱參考文獻：
[1]
[2] 王孝培編著.沖壓手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2002.
[2] 袁國定編著.模具常用機構設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003
[3] 彭建聲編著.模具設計與加工速查手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005
[4] 孫鳳勤，閆亞林等編著.沖壓與塑壓成形設備[M].北京：高等教育出版社，2003
[5] AMkaddem et al.Experimental characterisation in sheet forming processes by using Vickers micro-hardness technique [J]. Journal of Materials Processing Technology, 2006, 180(1-3): 1-8
[6] 楊占堯編著.沖壓模具典型結構圖例[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008
[7] 牟林，胡建華等編著.沖壓工藝與模具設計[M].北京：中國林業(yè)出版社，北京大學出版社，2006
[8] 付宏生編著.冷沖壓成形工藝與模具設計制造[M].北京：化學工業(yè)出版社，2005
[9] 宛強編著.沖壓模具設計及實例境界[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008
[10] 劉冬花，李國輝，靳美艷等編著.UG NX6.0基礎培訓標準教程 [M].北京：北京航空航天大學出版社，2010
指導教師意見
指導教師：
20**年3月 20日
系審查意見
系領導（公章）：
20**年3月25日
目錄
引言 1
1. 工件分析 1
1.1 工藝卡片 1
1.2 工件工藝初步分析 3
1.3 工藝設計 3
2. 模具方案的選定 4
2.1 模具方案的比較 4
2.1.1 連續(xù)模的特點 4
2.1.2單工序模和復合模的特點 5
2.1.3 選用模具的可能方案和比較 5
2.2 排樣圖的設計 5
2.2.1排樣的設計原則 5
2.2.2排樣的三種類型 6
2.2.3搭邊值的計算 7
2.2.4 載體 7
2.2.5排樣圖的設計 8
2.2.6 材料利用率的計算 9
2.3 連續(xù)模的工藝與設計計算 10
2.3.1 沖裁變形分析 10
2.3.2 沖裁間隙的確定 10
2.3.3凹模和凸模的刃口尺寸計算方法 11
2.3.4主要工藝力的計算 14
2.3.5 壓力中心的計算 17
2.4 連續(xù)模的零部件設計 18
2.4.1 連續(xù)模的總體設計 18
2.4.2 凸、凹模的設計 18
2.4.3 固定板的設計 22
2.4.4 卸料板的設計計算 23
2.4.5定位裝置的設計 23
2.4.6浮料裝置 24
2.5 彎曲部分的設計 25
2.5.1彎曲凸、凹模的結構尺寸設計 25
2.5.2 彎曲模凸、凹模的工作部分尺寸計算 27
2.6模柄的選擇 27
2.7模座的選擇 27
2.8模具的閉合高度 28
2.9 壓力機的選擇 28
3.模具主要零件加工工序和工藝過程 29
3.1 模具零件加工的基本過程 29
3.2模具零件加工工藝規(guī)程的編寫步驟 29
3.3部分重要模具零件的生產工藝流程 30
4.總結 31
謝 辭 32
參考文獻 33
2
鎂合金筆記本板的連續(xù)沖壓模具設計
Heng-Kuang Tsai, Chien-Chin Liao, Fuh-Kuo Chen
中國臺灣 臺灣大學機械工程研究所碩士論文
2008年12月8日提供在線使用。
摘要
在目前的研究中，在室溫下用LZ91鎂合金板沖壓一臺筆記本的外殼，正在采用實驗方式和有限元分析。四工位沖壓工藝正往同時消除在沖壓工件發(fā)生裂紋和皺紋缺陷的現(xiàn)象。為了驗證有限元分析，標準的四工位沖壓工藝采用0.6mm厚的LZ91板材作為板料進行沖裁。材料各位置壁厚的實驗數(shù)據(jù)和有限元分析結果的吻合程度就是驗證有限元分析的準確性和精密度的根據(jù)。LZ91板材在室溫下的優(yōu)越性能同時也展示了在目前的研究中成功沖壓筆記本外殼的狀況。恰當?shù)乃墓の还に嚳梢詢?yōu)化整條生產筆記本的生產鏈，與現(xiàn)在的生產工藝相比可以大大減少勞動力。它同時也證明了LZ91鎂合金板材可以使用到筆記本外殼的沖壓生產中來，它提供了一種可以當今電行業(yè)中可以替代的鎂合金，那就是LZ91。
關鍵詞：筆記本外殼；LZ91鎂合金板材；多工位沖壓；成型性
文章大綱
1，簡介
2，鎂合金力學性能表
3，有限元模型
4，多工位沖裁模具設計
4.1 兩工位沖裁工藝
4.2四工位沖裁工藝
5，實驗驗證
6，總結
感謝
參考文獻
1. 介紹
由于其重量輕、抗電磁干擾性能好、鎂合金廣泛用于電子行業(yè)結構元件,如手機、筆記本的外殼。盡管目前生產過程中鎂合金產品已經(jīng)壓鑄、沖壓件的鎂合金板材行業(yè)已經(jīng)引起關注,因為它的競爭效率和績效的有效生產薄壁結構件。至于沖壓工藝對AZ31鎂合金(鋁3%、鋅1%)表通常用于形成過程在當前的時間,盡管它需要在一定的溫度下形成由于其六角closed-packed(HCP)晶體結構( [Chen et al., 2003] and [Chen and Huang, 2003] ). 最近,LZ合金已經(jīng)成功開發(fā)出了在室溫下提高成型性能的鎂鋁合金。在鎂中添加可以使其發(fā)展成BCC晶體結構的鋰，可以提高鎂的延展性( [Takuda et al., 1999a] , [Takuda et al., 1999b] and [Drozd et al., 2004] )。
在目前的研究中，已經(jīng)存在使用LZ板塊沖裁筆記本外殼的工藝。如展示在Fig.1（c）上的圖，因為兩個凸緣之間的距離較小和凸緣的圓角半徑較小，導致成型筆記本外殼上的這兩個凸緣成為了沖裁工藝中最棘手的部分。當鉸鏈的凸緣靠的太近筆記本的邊緣時，非常容易導致鉸鏈凸緣的斷裂，圓角的半徑發(fā)生急劇的變化導致了復雜的幾何構型，因此需要多工位沖裁工藝來克服上述缺點。在目前的研究中，正在通過實驗方式和有限元分析驗證LZ鎂合金板的性能還有優(yōu)化多工位沖裁的沖裁步驟，盡量減少工位的使用數(shù)目。
2. 鎂合金的力學性能表
通過拉伸試驗對常溫下的鎂鋰合金LZ61，LZ91和LZ101板和在高溫下的AZ31板進行力學性能的對比。圖2(a)顯示了在室溫LZ板,AZ31在室溫和200°C是的應力-應變關系，可以看出隨著鋰的增加，應力-應變曲線程下降趨勢。在圖中還可以明顯的看出來在室溫下的LZ91的應力應變關系和在高溫下的AZ31板非常的相近，而LZ101板在常溫下的延展性比室溫下的LZ91和高溫下的AZ31都要好?？紤]到鋰的成本比較高，LZ91板比LZ101板更適合作為在室溫下成型的鎂合金材料。基于上述原因，在目前的研究中采用LZ91板作為筆記本外殼蓋的板料，同時試驗在室溫下LZ91的成型狀況。為了確認在有限元分析中是否會出現(xiàn)裂縫，0.6mm厚的LZ91板的成型極限圖同樣需要建立。
3. 有限元模型
像圖3顯示的一樣，通過DELTAMESH軟件把CAD軟件，PRO/E建立的幾何模型轉換成有限元網(wǎng)格。這個工件將被視為剛體，采用4節(jié)點的外殼單元來構造板材的網(wǎng)格。通過實驗獲取的材料力學性能和成型極限圖將被使用到有限元模擬，還有在原始操作的模擬數(shù)據(jù)還有：沖床速度5mm/s，壓邊力為3kn，摩擦系數(shù)為0.1。有限元軟件PAM_STAMP用來分析，并且將在臺式電腦上模擬。
有限元模型首先構建來檢測一工位鉸鏈的沖壓工藝，因為對稱的關系，只需要仿真一半的頂蓋，如圖3.a所示。仿真結果如3.b所示，可以看出裂紋發(fā)生在圓角的凸緣，還有最小半徑小于0.35mm。這意味著裂紋的問題非常嚴重，不可能僅僅通過擴大凸緣的圓角半徑來解決。有限元仿真還可以用來研究發(fā)生裂紋處的參數(shù)。比企鵝可以提出許多種避免裂紋的方法。
4. 多工位沖壓模具的設計
為了避免裂紋的產生，多工位沖壓工藝是必須的。在當前的產業(yè)實踐中，用鎂合金來成型外殼蓋通常最少需要10個操作程序，所以目前的研究很多都嘗試減少操作程序的數(shù)目。有很多種方法被提出來用以避免裂紋，四工位沖壓工藝也已經(jīng)展示了它在解決裂縫問題上的可行性。介于文章篇幅的關系，下面僅僅介紹二工位和四工位沖壓工藝。
4.1二工位成型工藝
二工位成型工藝的第一個工位是成型側壁，第二個工位是成型高度為5mm的鉸鏈的凸緣。圖4.c顯示了有限元仿真中的壁厚分布，變形的最小壁厚為0.41mm，還有拉緊力全部都在成型極限之內，這樣意味著可以避免裂紋缺陷。還有，凸緣的高度符合預期的目標，然而，這個工藝會產生一個關鍵性的褶皺，并且還影響鉸鏈的凸緣在后續(xù)的切削加工。因此，雖然二工位沖壓工藝解決了拐角部位和鉸鏈凸緣的裂縫問題，但是還是需要找出更好的方案解決鉸鏈凸緣的起皺問題。
4.2 4工位沖壓工藝
在目前的研究中，4工位沖壓工藝首先是成型3邊的側壁和給予鉸鏈的凸緣一個大概的角度，如圖5.a所示。由于靠近凸緣的側壁是開放的而且轉角半徑比預期大，這樣凸緣就可以成功的成型，不會出現(xiàn)褶皺。這個工藝成功的避免了同時成型兩個集合特征的難題，但是增加了板料的使用。
第二個步驟切削側壁外的板料，增加轉角的半徑到4mm，讓其逐步接近預期的半徑2.5mm，從而形成鉸鏈。
第三個步驟是折疊開放的一邊，以便側壁完成其的外圍構造。第三個步驟還要研究在第二個步驟中切削側壁外多余的板料的作用。如果多余的板料不被切除，轉角的厚度為0.381mm，然而切除后，轉角的壁厚變成了0.437mm。根據(jù)零件的設計，在第三個翻邊步驟中多出來的原料都要被切除。
最后一個步驟是磨削，使所有的轉角半徑都符合設計參數(shù)。轉角處的最小壁厚在最后一步工序是大于0.42，還有所有的拉緊力要在成形極限之內。這是應該注意圖5(a-c)只是展示了一個軸的形成。同樣的設計理念,然后擴展到?jīng)_壓工藝上蓋上完整的案例。
5，實驗驗證
為了驗證有限元分析，標準的四工位沖壓工藝采用0.6mm厚的LZ91板材作為板料進行沖裁。板材的尺寸和模具都是根據(jù)有限元仿真的結果來設計的。一件完整的沒有產生裂紋和褶皺的產品被制造出來，如圖6.a所示。為了進一步定量的驗證有限元分析的結果，鉸鏈凸緣的轉角壁厚將被測量和跟有限元仿真得到的數(shù)據(jù)比較。它被認為是在表1,試驗數(shù)據(jù)和有限元結果是一致的。4工位沖壓工藝設計基于有限元分析的實驗數(shù)據(jù)證實有效。
6.結束語
本課題采用了試驗方法和有限元分析來研究鎂合金的沖壓成型。首先分析了AZ31和LZ板的力學性能，試驗結果發(fā)現(xiàn)LZ91是最適合的材料，因為其在室溫下的性能和AZ31在高溫下的性能基本一致。成功的成型了筆記本外殼蓋也顯示了LZ91在室溫下優(yōu)越的性能。推薦的4工位沖壓工藝也看出了與目前的生產實踐相比，它可以做到用比較少的步驟成型筆記本的側壁。同時它也證明了LZ91板可以采用來沖壓成型筆記本外殼，LZ91也是目前生產中鎂合金的一種可行性選擇。
鳴謝
作者對中華民國國家科學委員會對本項目財政上的支持表示衷心的感謝，因為其把本項目列為編號NSC-95-2622-E-002-019-CC3的財政支持項目才是本項目能以實行。同時感謝法國ESI對PAM_STAMP軟件運行上的幫助。
參考文獻
Chen and Huang, 2003 F.K. Chen and T.B. Huang 鎂合金AZ31板的沖壓成型特性
Chen et al., 2003 F.K. Chen, T.B. Huang and C.K. Chang 鎂合金AZ31板的拉伸性能表
Drozd et al., 2004 Z. Drozd, Z. Trojanová and S. Kúdela, 鎂鋰鋁合金的變形性能
Takuda et al., 1999a H. Takuda, T. Yoshii and N. Hatta, 鎂合金AZ31板成形性能的有限元分析
Takuda et al., 1999b H. Takuda, S. Kikuchi, T. Tsukada, K. Kubota and N. Hatta, a Mg–8.5Li–1Zn合金板在常溫下應變速率對變型的影響。
用電子束車削修整冶金設備零部件表面性能的自動化設備
作者：S.I. Belyuk, A.G. Rau, I.V. Osipov*, N.G. Rempe*
俄羅斯Tmosk，2/1 Akademicheskii Ave，材料科學和物理量子研究所
俄羅斯 tmosk , 40 Lenin Ave.,tmosk州立大學無線電電子學和控制系統(tǒng)
文摘：該電子束車削設備專為金屬制品表面的具有耐磨和抗高溫的特性涂料產品設計，此設備可以自動的和高質量的在大面積表面上涂層。車削設備擁有兩個陰極等離子的噴槍，因此可以高效完成車削工藝。該噴槍安裝在一個兩軸機械手的真空室內，可以同時的進行加工。這個裝置用于生產冶金中用在空氣噴槍、鋼連鑄晶體、輥碎機等的耐磨涂料。
1， 介紹
電子束在真空中切削，可以采用特定性質的涂料，而且這種涂層方式并沒有涂料粘附不上的問題。不但材料可以采用這種方式涂層，而且材料表面的涂料有非常多的選擇。高重復性的結果結合工藝流程的恰當控制使生產我們需求結構和預定性質的涂料變得可行。我們開發(fā)了一套采用沉積的熱量和空氣高爐噴槍來增加一般經(jīng)營的機械零件和冶煉設備耐久性的裝置。它還可以用于各種金屬和合金的焊接，包括高熔點的材料。無論任何的金屬，鋼材和合金，根據(jù)它表面的切削粉末的組成，該裝置可以生產出單和多膜的各種性能（硬化，耐磨，耐熱和耐沖擊等）的涂料。這個裝置還可以噴涂在長達2100mm寬達900mm厚度為200mm的零件平面或者長達2100mm直徑達1200mm的回轉體上，并且整個工藝流程還是全自動化的。
2， 電子束切削
電子束的切削原理如圖1所示。電子束先在工件的表面產生一個金屬熔池，由分配器把粘附在工件表面使工件產生所需性能的粉末提供給金屬熔池。工件在真空室里相對噴槍和分配器移動或者噴槍和分配器相對工件移動。
多通道電子束切削的技術是基于粉末在金屬池里的“凍結”現(xiàn)象。在每一個后續(xù)波的通過時，新的粉末凍結而前面的粉末溶解。粉末加入溶解池加速了溶解物的結晶，因此可以產生結晶顆粒和結構更加優(yōu)良的產物同時調整了殘余應力。而需要的沉積層厚度是通過變化粉末的比例和增加通道的數(shù)目來實現(xiàn)的。切削工藝通過以下的參數(shù)進行評估：加速電壓、電子束電流,聚焦系統(tǒng)與工件的表面的距離,電子束掃描的直徑和長度、工件的運動速度,以及粉末供應的比例。
3， 電子槍
切削工藝伴隨著強烈的蒸汽和氣體從切削區(qū)域排出，因此等離子陰極槍使用[3,4]產生電子束。這些槍不含進行加熱操作的熱點及或者組建，因此他們對處理中的高熔點材料反應不敏感。因此在發(fā)射器沒有采取特殊保護措施的情況下，其同樣可以進行操作。
噴槍的電子發(fā)射是通過空心的陰極管低壓反應放電發(fā)生的，等離子在高壓電廠中加速發(fā)射出大量電子，然后通過聚焦系統(tǒng)的聚焦磁場集中成電子束。等離子發(fā)射的電子電流是通過放電電流的變化控制的。在設計的噴槍中，是由電子焊接保證金屬的氣密性和機械強度。槍支外殼采用的還是腔內結構，這樣的設計便于等離子陰極組建的的拆卸維護。圖2 給出了噴槍安裝在機械臂的外觀圖。
4， 電源供給模塊
供電系統(tǒng)的設備（圖3）由加速電壓單元（AVU），放電電源單元（DPU），一個光束聚焦和偏轉控制單元（bfdu），和一個控制單元——氣體流量控制器。該單位是由計算機控制，通過光學或RS 485接口。加速電壓和放電電源單元是由經(jīng)典的電路設計——電橋相逆變控制電路構成。在逆變器中，開關場磁效應晶體管的共振方法實現(xiàn)了在開關功率晶體管中提供較低的電磁噪音和減少動力損失。高轉換頻率（30千赫）可以降低輸出電容的電力供應至10nF和提高控制信號的處理速率。
加速電壓單元可以工作在以下的其中一個模式：穩(wěn)定的加速電壓和輸出電流有限制。在第一種模式中，給定的加速電壓不變，負載電流從0增加到150mA，這可以使該單元正常運行。一旦負載電流超出150MA，加速電壓單元將在50s內進入到電流限制模式，這樣可以保護負載和防止電子槍發(fā)生電弧放電故障。當負載電流減小，加速電壓單元回復正常運行。如果負載電流不減少，該單元關閉至20—100m，然后返回正常操作狀態(tài)。該算法還提供在極端瞬態(tài)和電弧環(huán)境中無故障運行。
放電電源單元是一個輸出電壓介于50到1500V的電流源，它通過調節(jié)輸出電壓的范圍運行在穩(wěn)定的電流模式中。在結構上，加速電壓和放電電源單元是有兩部分組成：包含變頻器的低壓部分和安置在輸出階段的充油的高壓罐。在不超過0.01秒的控制時間里改變放電電流可以控制和穩(wěn)定電流束。
5,裝置的運行和安裝
該裝置是在真空室里噴涂沉積層的。兩根電子管噴槍安裝在真空室的兩軸機械手上，該機械手給噴槍提供了獨立的水平運動，以致其可以在較大面積的工件平面沉積涂層，兩個機械手的同時運行還可以增加噴涂的效率。在噴涂環(huán)狀的工件時，需要額外增加一個機械手用來使工件旋轉。裝置的外觀圖如圖5所示。
該裝置通過自動的計算機系統(tǒng)來控制運行時的真空系統(tǒng)，供電，噴槍的運行和工藝過程。模式和參數(shù)的選擇可以在顯示器上進行，只要用手指去按顯示器上的對應的控制圖標即可完成操作。
控制系統(tǒng)可以再以下三種模式中工作：真空系統(tǒng)，電子槍，機械手。
在真空系統(tǒng)模式中，通過控制泵的開和關來選擇真空系統(tǒng)閥門的開和關。該顯示器還可以顯示真空表在不同的真空系統(tǒng)的讀數(shù)和冷卻系統(tǒng)的狀態(tài)。在這種模式下，可以做到控制所有的閥和泵的切換順序，以便自動抽空真空室的氣體。
在電子模式下控制電子束噴槍的供電。在這種模式下可以控制電壓加速，改變束流的大小和控制氣體的流動率和電子束掃描工件表面的參數(shù)。
機器人模式目的是控制工件和電子槍的運動。根據(jù)工件的性能，機械手有兩種運行模式。在沉積涂層在大平面表面的工件是，運行機械手平面體模式，在這種模式下，工件不動而電子槍在其表面沿著預定的軌跡噴涂。需要再復雜表面上沉積涂層時，選擇機械手回轉體模式，在這種模式下，電子槍不動，工件根據(jù)給定的速度和角度旋轉。
結論
我們制造的這個裝置現(xiàn)在用于世界上最大的冶煉產地——西西伯利亞鋼鐵廠，用在空氣噴槍、鋼連鑄晶體、輥碎機等的耐磨涂料。
參考
[1]V.E. Panin, S.I. Belyuk, V.G. Durakov, G.A. Pribytkov, and N.G.Rempe, Svarochnoe Proizvodstvo, 2, 34 (2000).
[2]V.E. Panin, V.G. Durakov, G.A. Pribytkov,I.V.Polev, and S.I.Belyuk, Fizika i Khimia Obra
botki Materialov, 6, 53 (1998).
[3]V.L. Galansky, V.A. Gruzdev, I.V. Osipov, and N.G. Rempe, J. Phys. D: Appl. Phys., 27, 953(1994).
[4]I. Osipov and N. Rempe, RSI, 1, 1638 (2000)
數(shù)字系統(tǒng)在臥式磨床應用的現(xiàn)狀分析和發(fā)展趨勢
現(xiàn)代工業(yè)生產中，生產的大型和小型配件形狀的復雜度和精度要求都大幅增加。傳統(tǒng)的加工工具已經(jīng)越來越難以滿足當代產品的要求，然而高精密度的數(shù)控加工工具在計算機技術高速發(fā)展和數(shù)控技術廣泛應用的情況下，可以高效的使用機器來完成這些配件需求的復雜的特征。數(shù)控設備用那些常規(guī)的軟件甚至是一個硬件就可以使其操作更加靈活，功能更加強大。
早期的制造業(yè)競爭主要是勞動成本的低廉程度，而如今競爭的是產品的成本，整體的效率和產品的質量。為了滿足客戶的需求，全面積極的開發(fā)有競爭性的新產品將會面臨產品的知識和技術更新越來越快，產品的體積更小，質量和性能要求更高，同時環(huán)保意識也是不斷的增強。因此擁有先進的制造技術將很快的贏得競爭，使企業(yè)存活，這也是發(fā)展的主要手段。計算機信息技術和制造自動化的結合更加緊密，靈活的生產自動化作為數(shù)控生產工具的重要組成部分使其共享更多。
一，數(shù)字平磨的發(fā)展現(xiàn)狀和主要的數(shù)字系統(tǒng)。
與車床、銑床相比，臥式磨床使用數(shù)字系統(tǒng)比較晚，因為它對于數(shù)字系統(tǒng)的要求比較特殊。在過去十年中，隨著這些技術設施，磨床，砂輪修整，自動補償，自動更換砂輪及更多的工作工藝，如自動傳輸和裝夾工具操作的實現(xiàn)，數(shù)字技術在臥式磨床中逐漸開始傳播開來。在最近的漢諾威，東京，芝加哥和國內的大型機床展覽會上，數(shù)控磨床占據(jù)來了磨床產品的大部分，如德國著名的磨床公司Blohm集團的BLE公司就不再生產傳統(tǒng)的磨床，日本的軍用公司也在自己批量生產全功能的平磨，在自己積極發(fā)展低檔平磨的同時研發(fā)高檔的平磨。
德國的產品隨著幾年前的ELB輝煌系列雙坐標磨床應用非常廣泛，其是用數(shù)字控制垂直和水平兩軸，液壓控制垂直導向，砂輪修整安裝在輥鉆石上。超輝煌系列是一維的三坐標磨削成型設備，機床采用的是天然花崗巖，幾何精密度高，沿直線滾動導軌滑行，無反沖傳動，從而確保工作表面可以更平滑。輝煌未來系列改進了上述的產品，采用靜態(tài)壓力垂直導向的人造花崗巖機床，齒形皮帶傳動，橫向和縱向均有給有預應力的支線滾動導軌導向，滾珠絲桿傳輸，三軸數(shù)控交流伺服電機，可測量0.5m16ug圖像。ELB公司還開發(fā)了最新技術的現(xiàn)代磨床產品，結合計算機和根據(jù)CAD-MASTER工藝模塊軟件開發(fā)的CAD-MASTER系統(tǒng)和COMPACT-MASTER系列磨削加工中心，最大可以達到24軸控制軸向。為了全面實施模塊化設計和縮短制造專用磨床的周期，ELB公司還開發(fā)了多種高效的專用磨床，如SFVG100/2專用磨床，它一旦發(fā)現(xiàn)了工藝中心便通過11根數(shù)控軸線將磨頭傾斜，漸漸的小心的放入坡道進行磨削。英國和美國的合資公司JONES&SHIPMAN A-B公司自行開發(fā)了用于數(shù)字FORMAT5模式平磨的A-B600數(shù)字系統(tǒng)，其可以調節(jié)驅動垂直運動的速度，利用水平控制磨頭進入滾珠絲杠副，直流伺服驅動，間歇式砂輪修整和陰極射線管顯示圖形仿真。還有其他很多類型的數(shù)字系統(tǒng)，以滿足不同用戶的需求。
目前，半導體的掌握度不斷的增加，新推出的系統(tǒng)外觀較小，結構更加緊湊，還增加了遠距離通信，遠程診斷和多平面網(wǎng)絡等功能。界面的視窗操作系統(tǒng)增加了鼠標的運用，可以用其遙控車床。發(fā)那科大公司今年還推出了18I,16I,20I,21I系統(tǒng)而西門子是840D,810D,02D結構緊湊型系統(tǒng)。還有一些廠家如：臺灣精密機械研究開發(fā)中心開發(fā)了基于視窗操作系統(tǒng)的pa8000nt系列數(shù)控系統(tǒng)，其采用多核處理，單節(jié)處理速度為2000條每秒，單節(jié)前1000次僅處理少數(shù)的程序。結合阿爾特（預適應技術）和最佳學習功能的參數(shù)，將跟蹤誤差減少到0，軟件路徑過濾器減少加工過程中因為加速度變化過大而產生的機械共振，從而提高表面表面粗糙度精度；帶有伺服的靈活運用和使用+-10V類比伺服接口，它還提供了國際標準的數(shù)字伺服系統(tǒng)的通訊接口設計梯形圖；PLC程序，結構表達，功能塊，指令代碼，流程圖，五種語言，便捷設計，溝通與維護；遠程計算機通信，即時遠程維護系統(tǒng)，控制可以擴展到最大的軸數(shù)，主軸是64，輸入/輸出點可以擴展到792/528點，推薦奔騰處理器，高速PLC程序的速度可以達到25K。
除了世界聞名的西門子、發(fā)那科數(shù)控系統(tǒng)，專業(yè)的發(fā)展和機器產品都已經(jīng)需要水平和成型磨削系統(tǒng)，一些生產機械設備平磨產品的廠商也在積極的開發(fā)數(shù)控磨床系統(tǒng)。值得注意的是，西門子SINMERIK 840D系統(tǒng)，該系統(tǒng)有20多根伺服軸，坐標控制為訪問式，通過外部計算機手動數(shù)據(jù)輸入或者輸出，遠程診斷可以減少砂輪的直徑改變行程，滾珠絲桿間隙誤差補償自動修整砂輪。西門子3G系統(tǒng)專為磨削加工和工程開發(fā)使用，不但可以在軸傾斜時控制演示設備，還可以之選活大圓弧的磨削，可以重復的進行周期性操作如：主軸線的擺動，使用外部信號中斷程序，砂輪切裁，砂輪修整以及其他一些用于設備的有特殊功能的固定循環(huán)程序。還有其不僅可以使用外部測量裝置，而且在恰當?shù)倪B接時，即使是第一次測量或者控制可以直接的比較機器部件最終尺寸的差別。
美國公司ALLEY-BRANDLY生產的8400cnc，8600cnc數(shù)字系列使用與車床、銑床和磨床。8400cnc多達六根伺服軸控制，第二節(jié)軸可能用來排氣，三根軸螺旋布置，六根軸直排。8600cnc系列有17個坐標控制，包括八個在漏極軸，八個空間軸和一個主使用圖形顯示。其通過分支程序的擴展改善處理時間，高速訪問程序和刀具壽命的監(jiān)視。
日本公司升級了FANUC OG高速高性能數(shù)字系統(tǒng)，其中O-GSG適用于臥式磨床，可以根據(jù)需要磨削的零件的不同形狀選擇四種磨削模式的任意一種。通過控制砂輪軸角度運行磨削，分為粗磨，精磨，無火花磨削，轉動砂輪的位置在磨削循環(huán)中可以完成補償功能。相比于修復需要普通的直線引導控制功能的零件，帶圓弧的器件對外圓弧半徑的補償功能要求更高，砂輪外形圖和磨削參數(shù)顯示出，這個系統(tǒng)的最小運行單位為0.116ugm，其價格便宜性能較好。
還有一些公司，比如德國和大學教委會開發(fā)的LB UNICON系統(tǒng)，日本大海灣鐵匠OSP5000G-G,OSP30-NF，這些自行開發(fā)的成形磨削數(shù)碼印刷系統(tǒng)。OSP5000G-G最大控制達到9個坐標，他還可以連接六個坐標，一個12英寸的大同，交互式編程，自動識別從磁盤輸入的切割元素，自動化系統(tǒng)，最小脈沖當量，移動脈沖和測試脈沖16ug是0.1m，平磨本身也可以同時用作回路測探器。
盡管平磨機床本身運行時使用主機廠系統(tǒng)，但是自行開發(fā)的軟件可以使其更適合水平和成型磨削，比如基于德國西門子公司SINUMERIK 810 Jung的基礎，該公司開發(fā)了專門的軟件為Jung來改善砂輪修整和運行的圖像支持功能。日本sincerely公司聯(lián)合Fanuc數(shù)字系統(tǒng)硬件公司，為磨削加工開發(fā)語言等等。直線電機平衡技術和越來越多的正當程序，大大提高了機械工具的效率。精密測量技術中隨著數(shù)字系統(tǒng)的發(fā)展和應用，機器工具和電器自動化控制功能如虎添翼。
第二，國內數(shù)字平磨發(fā)展的研究。
自從上個世紀80年代數(shù)字臥式磨床的開始出現(xiàn)，開發(fā)廠商都有所發(fā)展，與高校及科研單位的合作直接引進成熟的數(shù)字系統(tǒng)。例如杭州機床廠是一個具有50年專業(yè)生產平面磨床歷史的生產廠，他從80年代中期就開始生產數(shù)字平磨床，其開發(fā)的產品MGK7132直軸高精度平磨統(tǒng)治了臺灣此類產品的市場。mk7130系列普通數(shù)字平，mlk7140數(shù)字地貌塑造自己，mgk7120，mk7163，mk7150直軸統(tǒng)治臺灣數(shù)字平，mky7760垂直軸數(shù)字雙端面，mky7660，mky7650/ 101直軸數(shù)字雙端面平磨床，-k1610，hz-k2010，hz-050數(shù)控，hz-kd2010，hz-k3015，hz-k3020，如數(shù)字專用龍門式hz-k4020臥式磨床和指南。數(shù)字系統(tǒng)的開發(fā)和應用隨著和高校及科研單位的合作開發(fā)的shanbanji系統(tǒng)得到很大的發(fā)展，同時也自主開發(fā)了大型機的單片機簡單控制系統(tǒng)和使用數(shù)字主機廠成熟的數(shù)字產品系統(tǒng)。
Ping發(fā)現(xiàn)了MGK7120高精度，公司介紹日本FabucMATE-D購買數(shù)字錄音記錄系統(tǒng)來控制磨頭的尖端，是尖端的最小體積小至0.116ugm，并能完成全自動磨削循環(huán)功能。
HZ-KD2010六軸雙磨頭龍門數(shù)字圖像磨床采用FANUC-0MC數(shù)字系統(tǒng)，四根數(shù)控軸控制兩個獨立的水平磨頭和垂直磨頭，用一個PMC周邊磨頭控制磨頭砂輪來磨削工件，而另一個PMC軸空頭全方位的分度旋轉。該磨床充分利用系統(tǒng)的性能，降低生產成本和提高機器工具的性價比。
第三，數(shù)控磨床的發(fā)展之我見
我國工廠數(shù)控磨床發(fā)展至今，已經(jīng)有相當一部分有實力的主機生產廠，我們的數(shù)字系統(tǒng)從完全依賴系統(tǒng)供應商到已經(jīng)具有初步的能力來自行開發(fā)，但是在數(shù)字系統(tǒng)應用中不斷增加需求的機械傳動鏈的性能，替代勞動力的機械手，簡單操作循環(huán)工藝方面，我們與先進的水平相比依然有很大的差距。比如在靜謐機床工具，自動化功能，加工效率，可靠性等等方面還有許多需要改進，很多問題需要解決。我認為我們需要應該分析總結所有生產廠目前的生產產品結構和使用的生產技術，找出其優(yōu)點和長處、并且針對如何實現(xiàn)自動化，如何整體的發(fā)展制定出學習和工作計劃。對于數(shù)字軟件開發(fā)方面，從發(fā)展趨勢和硬件市場學來的技術或者是限制性的任務，將用新技術來制造產品，新功能逐步投入應用也將縮小和世界先進水平的差距。
隨著數(shù)字系統(tǒng)性能和可靠性的提高，價錢變得更合理，以致數(shù)控磨床和普通磨床的定價被廣發(fā)的使用者接受，還有隨著生產自動化需求的增加，數(shù)控磨床也將更加普及。平磨數(shù)字處理的軟件技能和其他磨床將會變得更加優(yōu)秀，還有更多高效率高檔的磨削加工中心專注于數(shù)控磨床方向。我相信伴隨著計算機、深入的信息技術革命、數(shù)控磨床智能化和信息控制，這些喜用將會有巨大的進步。如何能做到一直前進？找到適合自身特點的發(fā)展道路，技術工藝搜索的突破，這兩者都是我們工作的重點，也是關乎企業(yè)未來的生存和發(fā)展的重點。
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