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模具设计与制造论文

模具设计与制造

第一章绪论

1.1金属切削机床的行业情况第二章机床的基础知识

2.1金属切削机床的定义及产品介绍

2.2机床的分类代号及机床附件

2.3机床的使用规程

2.4机床的常见事故

2.5机床的危险因素

第三章x6132型万能卧式铣床

3.1铣床的概述

3.2铣床的主要构造

3.3铣床的主要结构特点

3.4铣床的应用行业

3.5安全规则

3.6铣床的维修与保养

3.7铣床电气

内容提要】

机床数量、种类越来越多。

金

它的教授教化质量高低将直接

机床是机械制造业的重要设备，跟着我国制造业的连续成长，

属切削机床这门机电类专业的骨干课程有着举足轻重的感化，关系到临盆企业机床设备应用、保护管理程度。

本系统的设计主要重点介绍以下几个方面的内容：

1）金属切削机床的行业发展情况

2）金属切削机床的具体介绍及分类代号

3）X6123型万能卧式铣床

关键词】金属切削机床机床图代号介绍

模具设计与制造

绪论

金属切削机床制造业是机床行业的主要子行业，其资产比重占机床行业的54.14%,收入比重和利润比重也几乎占据整个机床行业一一半的份额；其次是金

属成形机床制造业、铸造机械制造业、其他金属加工机械制造，收入比重均在10%^上0

金属切削机床行业发展分析

行业规模

金属切削机床行业资产规模在机床各子行业中居第一位，远高于其他各类子行业。

截止2008年底，中国金属切削机床制造业拥有646家企业，比2007年增加133家；资产总额978.72亿元，比2007年增长了17.66%。

金属切削机床

产量2008年中国金属切削机床和数控机床产量较2007年有所下滑，全年金属切削机床总产量61.69万台，其中数控机床12.2万台，同比分别降低2.4%和3.3%。

销售收入2008年，金属切削机床制造业实现销售收入783.19亿元，增长18.32%,但增速比2007年下滑9.92个百分点。

发展趋势目前中国处于工业化中期，即从解决短缺为主的阶段逐步向建设经济强国转变，煤炭、汽车、钢铁、房地产、建材、机械、电子、化工等一批以重工业为基础的高增长行业发展势头强劲。

中国目前是世界第一大机床消费国，其中数控机床逐渐成为机床消费的主流。

2010年，中国金切机床行业会有更大的需求，尤其是中高档数控机床产品。

预计2010年中，中国数控机床消费有望超过60亿美元，台数超过10万台，中高档数控机床比例大幅增加。

第一章机床的基础知识

金属切削机床是用切削、磨削或特种加工方法加工各种金属工件，使之获得所要求的几何形状、尺寸精度和表面质量的机床（手携式的除外）。

金属切削

机床是使用最广泛、数量最多的机床类别。

通常狭义的机床仅指金属切削机床类产品。

金属切削机床是采用切削的方法把

金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，所以又称为”工作母

机”或”工具机”，习惯上简称机床。

金属切削的过程是刀具与工件相互运动、相互作用的过程。

刀具与工件的相对运动可以分解为两个方面，一个是主运动，另一个是进给运动。

使工件与刀具产生相对运动而进行切削的最主要的运动，称

为主运动。

刀刃上选定点相对于工件的主运动速度称为切削速度。

主运动特点是运动速度最高，消耗功率最大。

主运动一般只有一个。

保证金属的切削能连续进行的运动，称为进给运动。

工件或刀具每转或每一行程时，工件和刀具在进给运动方向的相对位移量，称为进给量。

进给运动的特点是运动速度低，消耗功率小。

进给运动可以有几个，可以是连续运动，也可以是间歇运动。

金属切削过程是通过刀具切削工件切削层而进行的。

在切削过程中，刀具的刀刃在一次走刀中从工件待加工表面切下的金属层，被称为切削层。

切削层的截面尺寸被称为切削层参数。

此外，在切削层中需介绍一重要概念-背吃刀量ap，对于外圆车削，它指已加工表面与待加工表面间的垂直距离。

切削刀具材料

随着全球机加工水平的不断进步，刀具生产制造技术的也在逐步发展，从刀具材料方面来讲，近代金属切削刀具材料从碳素工具钢、高速钢发展到今日的硬质合金、立方氮化硼等超硬刀具材料，使切削速度从每分钟几米飚升到千米乃至万米。

铣刀随着数控机床和难加工材料的不断发展，刀具实有难以招架之势。

要实现高速切削、干切削、硬切削必须有好的刀具材料。

在影响金属切削发展的诸多因素中，刀具材料起着决定性作用。

1、咼速钢

高速钢自1900年面世至2000年，尽管各种超硬材料不断涌现，但始终未能动摇其切削刀具的霸主地位，2000年以后硬质合金已成为高速钢的“天敌”，正在持续不断地侵蚀着高速钢刀具的市场份额，但对于某些如螺纹刀具、拉削刀具等对韧性要求较高的刀具，高速钢仍可与硬质合金“分庭抗礼”，甚至占明显优势。

人们习惯上将高速钢分为四大类：

1）通用高速钢（HSS

以W18Cr4V为代表的HSS曾辉煌过一个世纪，为我国刀具行业做出过杰出的历史性贡献，但由于还存在不少弊端，现已逐步淡出市场；M2钢的市场份额已由上世纪90年代的60%~70下降到目前的20%~30%;934是我国自行研制的HSS,市场份额占20%^右，W7M7等其他HSS产量比较低。

HSS已占高速钢总量60%以上。

由于HSS的强韧性和较高的耐磨性、红硬性等优异性能，在丝锥、拉刀等刀具领域，还会牢牢守住一块地盘，不过阵地在逐年减少。

2）高性能高速钢（HSS-E

HSS-E是指在HSS成分基础上加入CoAl等合金元素，并适当增加含碳量，以提高耐热性、耐磨性的钢种。

这类钢的红硬性比较高，经625Ex4h后硬度仍保持60HRC以上，刀具的耐用度为HSS刀具的1.5~3倍。

以M35M42为代表的HSS-E产量逐年在增加，501是我国自产的高性能高速钢，在成形铣刀、立铣刀等方面应用十分普遍，在复杂刀具方面应用也比较成功。

由于数控机床、加工中心、高难加工材料发展迅速，HSS-E刀具材料亦逐步

增加。

3）粉末高速钢（HSS-PM

和冶炼高速钢相比，HSS-PM^学性能有显着的提高。

在硬度相同的条件下，后者的强度比前者高20%~30%韧性提高1.5~2倍，在国外应用十分普遍。

我国在上世纪70年代曾研制出多种牌号的HSS-PM并投入市场，但不知何故夭折，

现在各工具厂所用材料均系进口。

值得欣喜的是，河冶科技股份有限公司（原河北冶金研究院）已能生产HSS-PM并小批量供货，效果不错。

由于资源日益枯竭和HSS-PM!

身优良的综合性能及市场的需求，HSS-PM必将会有一个长足的进步。

4）低合金高速钢（DH

由于合金资源越来越少、成套麻花钻出口及低速切削工具的需要，钢厂和工具厂共同开发出301、F205、D101等多种牌号的DH.2003年我国生产高速钢6万吨，其中DH两万吨，占高速钢的1/3;2004年DH占高速钢的40%,2005年、2006年仍呈增长势头。

但其中水分不少，有些根本不属高速钢，硬度也达不到63HRC,也被标以HSS.

2、硬质合金

机械制造业需要“高精度、高效率、高可靠性和专用化”的经营理念，在当代刀具制造和使用领域，“效率第一”的理念已经取代了传统的“性能价格比”老概念，这一变化为高技术含量的高效刀具的发展扫清了障碍。

硬质合金不仅具有较高的耐磨性，而且韧性也较高（和超硬材料相比），所以得到广泛的应用，展望未来，它仍然是应用最广泛的刀具材料。

从历届机床工具博览会上可以看出，硬质合金可转位刀具几乎覆盖了所有的刀具品种。

随着科学技术的发展和刀具技术的进步，硬质合金的性能得到很大改善：

一是开发了提高韧性的1~2卩m细颗粒硬质合金；二是开发了涂层硬质合金。

与高速钢刀具相比，硬质合金涂层刀具的市场份额增长幅度更大，因为在高温和高速切削参数下,

高强度更为重要。

现代切削刀具，硬质合金大展其威，展望未来，刀具材料无疑是硬质合金的天下。

3、超硬刀具材料

超硬材料是指以金刚石为代表的具有很高硬度物质的总称。

超硬材料的范畴虽没有一个严格的规定，但人们习惯上把金刚石和硬度接近于金刚石硬度的材料称为超硬材料。

1）金刚石

金刚石是目前世界上已发现的最硬的一种材料。

金刚石刀具具有高硬度、高耐磨性和高导热性等性能，在有色金属和非金属加工中得到广泛的应用，尤其在铝和硅铝合金高速切削加工中，如轿车发动机缸体、缸盖、变速箱和各种活塞等的加工中，金刚石刀具是难以替代的主要切削刀具。

近年来，由于数控机床的普及和数控加工技术的高速发展,可实现高效率、高稳定性、长寿命加工的金刚石刀具的应用日渐普及。

金刚石刀具现在和将来都是数控加工中不可缺少的重要刀具。

2）立方氮化硼（CBN

立方氮化硼是氮化硼的同素异构体，其结构与金刚石相似，硬度高达8000~9000HV耐热度达1400C，耐磨性好。

近年来开发的多晶立方氮化硼（PCBN是在高温高压下将微细的CBN颗粒通过结合相烧结在一起的多晶材料，既能胜任淬硬钢（45~65HRC、轴承钢（60~64HRC、高速钢（63~66HRC、冷硬铸铁的粗车和精车，又能胜任高温合金、热喷涂材料、硬质合金及其他难加工材料的高速切削加工。

3）陶瓷刀具

陶瓷刀具是最有发展潜力的刀具之一,目前已引起世界工具界的重视。

在工业发达的德国，约70%!

卩工铸件的工序是由陶瓷刀具来完成的，而日本陶瓷刀具的年消耗量已占刀具总量的8%~10%由于数控机床、高效无污染切削、被加工材料硬等因素，迫使刀具材料必须更新换代，陶瓷刀具正是顺乎潮流，不断改革创新，在AI2O3陶瓷基体中添加20%~30的SiC晶液制成晶须增韧陶瓷材料，SiC晶须的作用犹如钢筋混凝土中的钢筋，它能成为阻挡或改变裂纹扩展方向的障碍物，使刀具的韧性大幅度提高，是一种很有发展前途的刀具材料。

为了提高纯氧化铝陶瓷的韧性，加入含量小于10%勺金属，构成所谓金属陶瓷，这类刀具材料具有强大的生命力，正以强劲势头向前发展，也许将来会自成一系，成为刀具材料家族新成员。

陶瓷刀具的主要原料是AI2O3、SiO2、碳化物等，它们是地壳中最富足的资源，发展此类刀具不存在原料来源问题。

因此，开发应用陶瓷刀具有重要的战略意义和深远的历史意义。

由于切削加工机床和切削技术的突飞猛进，迫使刀具被动式同步。

刀具材料的发展趋势，是向着高效率、高速度、高寿命方向发展。

在各种刀具材料的发展中，硬质合金（包括涂层硬质合金）一枝独秀；HSS将进一步萎缩；HSS-E增幅缓慢；HSS-PM将有长足的进步；DH还会继续膨胀扰乱市场，不过好景不长；超硬刀具材料有广阔的发展空间，将继续扩大应用比例。

形成了以硬质合金为主线，各种材料既有独特的优点和应用范围，又互相发展、互相竞争，又相互有所取代补充的整体格局。

车床及其加工

车削加工是利用工件的旋转和刀具的直线移动加工工件的,在车床上可以加

工各种回转表面。

由于车削加工具有高的生产率，广泛的工艺范围以及可得到较高的加工精度等特点，所以车床在金属切削机床中占的比例最大，约占机床总数的20-35%,车床是应用最广泛的金属切削机床之一。

下面以常见的CA6140型普通机床为例来分析车床的组成及加工特点。

车床一、CA6140型普通机床

CA6140型普通机床是普通精度级机床。

（一）机床的组成

其主要部件如下：

（1）主轴箱用来支承主轴并通过变换主轴箱外部手柄的位置（变速机构），使主轴获得多种转速。

装在主轴箱里的主轴是一空心件，用来通过棒料。

主轴通过装在其端部的卡盘或其他夹具上带动工件旋转。

（2）挂轮箱是把主轴的转动传给进给箱，调换箱内的齿轮并与进给箱相配合，可获得各种不同的进给量或加工各种不同的螺纹。

（3）进给箱（走刀箱）主轴的