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关键词:模具制造;精度控制;零件制造;工艺
1.粗加工阶段
粗加工阶段的精度控制对整个模具制造精度控制有基础性作用,为此,对不同的选材,在粗加工的时候应该利用不同的刀具、加工参数。金属切削性能和碳含量负相关,一般来说,硬度是金属切削性能的重要表现。钢越硬加工难度就越大,金属的切削性能和钢的种类存在很大联系,一般来说在铸件和锻件表面很难进行加工。正是因为如此,我们才需要利用不同的刀具、加工参数来对材料进行加工。硬度最高为330—440的材料我们可以利用高速工具钢加工;硬度最高位45HRC的材料,我们可以用高速钢+钛化氮涂层来进行加工;最高硬度为65-70HRC的材料,则需要利用硬质合金、立方氮化硼、陶瓷以及金属陶瓷来进行加工。浅切削是我们利用高速铣精加工淬硬模具钢时需要遵守的原则,一般来说,深度在0.2/0.2mm。为每一个工序中的道具均匀分布加工余量是切削过程中需要完成的重要目标,为此,在加工的过程中应该使用不同直径的道具,一般是从大到小来进行精加工,避免切削道具过大弯曲。为了对道具刃口的形状进行确认,我们需要对模具的最终形状进行了解,以保证高精度。高速切削还有一种常用方法就是恒定材料加工余量,利用这样方法能够减少产生的热量和残余应力,避免零部件变形的情况发生。
2.热处理阶段
要更好地完成热处理控制,不但需要控制对内应力,还需要保证要求硬度,确保零件加工尺寸稳定性,用不同的处理方法对不同材料进行处理。近年来,使用的材料增多,除了硬质合金、Cr12、Cr12MoV,诸如V10等新材料也产生,要求不同的模具,都可以被开发出来。以Cr12MoV为例,经过粗加工阶段的处理之后,对其进行淬火处理,这时候工件的存留应力仍然较大,这样很容易出现开裂等状况,为此应该趁热回火,及时将应力消除。我们应该确保淬火的温度在950-1020℃,当温度降到200-220℃的时候出炉空冷,之后迅速回炉220℃回火,我们将其称为一次硬化工艺。这样就能确保强度和耐磨性,对于那些磨损实效的模具比较适用。在实际的生产过程中,存在一些拐角较多、形状复杂的工件,淬火应力经过回火仍旧不能很好地将其消除,为此,在对其进行精加工之前需要将应力进行及时释放。
3.工件精磨阶段
相较于普通切削,磨削表面平整度更好,随着砂轮、轴承结构的改进,磨削水平有了较大的提升,这样就能更好地控制粗糙度。实际的生产中,磨床主轴振动和磨粒切削刃高度差是导致表面微观不平的主因,当这些方面都得到很好地解决之后,微观表面平整度与理论值更加接近。砂轮和工件位置的变化会直接影响到磨削精度,为此我们应该对生产中这些影响因素进行分析、总结,主要包括磨床及工件的弹性变形、砂轮磨损引起砂轮形状变化等。工艺的弹性形变是导致微观平整度偏大的主要原因,一般来说,径向磨削力比较大,这样就会引起弹性形变,对砂轮切削深度产生影响,故而我们应该重视机床调整量的作用。在实际的生产中,多次“无火花”磨削是必不可少的。磨削精度的另一个重要影响因素就是热变形问题,为了减少热变形,可以从两个方面着手:一个是减少磨削热,另一个方面是加速磨削热的传出。
4.电加工阶段
电加工是现代模具生产不可或缺的部分,对各类异形、高硬度零件加工也可以利用这种方式,具体来说,其主要包括电火花线切割与电火花加工两种方式。为此,我们需要对这两种方式进行深入分析:其一,电火花线切割,工件热处理之后,我们一般会进行线切割加工。然而我们需要考虑到材料残余应力对加工精度的影响,为此,就需要选择锻造性好、淬透性好的材料,对切割路线的选择也需要斟酌。其二,电火花,放电间隙大小、二次放电等因素都会对电火花加工精度造成很大影响。我们需要对避免或减少这些因素的影响,在电花加工的时候,工件与工具电极间存在放电间隙,我们应该沿加工轮相差一个放电间隙,以保证加工的精度。加工过程中,工件和电极都会受到电腐蚀损耗。将电极的形状和尺寸复制到工件是电火花加工重要的功用,若是存在损耗的话则会对工件产生直接影响。为此,可以贯穿型孔,以对电极的损耗进行补偿。二次放电实际上一种非正常的放电,其对电火花加工形状精度会产生很大影响,为此,在电火花成形的时候,可以让电极在水平面内做圆周平移运动。
5.组配加工阶段
对零件表面进行钳工处理是组配之前需要完成的工作,零件裂纹扩展的源头是刀痕、裂痕比较集中的地方,为此,在加工结束后,需要通过钳工打磨,将存在的隐患进行加工处理,对零件进行表面强化。工件的一些菱边、孔口要进行倒钝。在电加工阶段往往会产生一定的变质樱花层,其不但质脆,且有应力残留,为此需要将硬化层消除,一般来说我们对硬化层进行抛光处理。磨削加工、电加工的时候,会出现磁化的现象,在组装之前,需要进行退磁处理,用乙酸乙酯清洗表面。组装过程应该严格根据装配图进行,确保零部件的装配顺序,注重重点的环节和关键步骤,按部就班地完成组配工作。
6.总结
模具的质量在很大程度上由零件的质量决定,为了保证模具的质量,就需要保证模具零件的制造精度,对其进行有效地控制。从当前的情况来看,模具零件制造包括诸多流程,不但有粗加工、热处理、精磨,还包括电加工、组配加工等。本文对当前模具零件制造的各个阶段的精度控制进行了分析,以期加深人们对模具制造精度控制的了解,进一步推进模具制造工业的发展。
参考文献:
[1] 张丽桃.基于RT技术的石膏型快速金属模具的研制[J].铸造技术,2006(02).
[2] 孙琨,方亮,叶庆光,黄晓慧,严伟林.聚苯乙烯快速成形加工参数对表面粗糙度的影响[J].西安交通大学学报,2007(03).
[3] 颜永年,张人佶,林峰.快速金属模具制造技术的最新进展及发展趋势[J].航空制造技术,2007(05).
1.1 模具优化基本要求
1)质量及机械制造精度高;2)材料硬度高,表面处理到位,能够保证频繁应用,使用寿命高;3)制造周期短,相对成本低。
1.2 模具材料选用及要求
1)针对原用5CrMnMo虽具备高强度和高耐磨性但耐热疲劳性较差,模具在日常作业中存在使用寿命低等特点,我们选用45#钢进行制作,通过调质+表面淬火提高零件表面硬度,然后通过CMC-E45 进行一层堆焊处理,最后应用耐磨焊条进行多层修补;2)模具整体表面热处理后硬度要求HRC43-47,工作面要求HRC54-57,同时保证石墨电极终工序加工条件要求。
1.3 横档模具优化参数
1)横档模具设计主要工艺参数主要包括H、H1、H2以及R弧尺寸(如图1)。
2)主要工艺参数的确定
依据实际生产锚链链径要求,一般选用以链径D为常量,主要参数设定为H=0.82D;H1=1.52D;H2=1.96D,而R弧尺寸(R1-R4)要考虑横档料的料径及锚链环宽要求。
2 模具工作面补焊材料选用
2.1 目前广泛应用钴基合金堆焊焊条
2.1.1 主要优点
钴基合金堆焊焊条熔敷金属具有优良的综合耐热性,耐腐蚀性和抗氧化性能,在600℃以上的高温下能保持较高的硬度,其本身具有耐蚀性,属固溶基体,在540℃~650℃高温下,钴基合金熔敷金属具有较好的抗蠕变性能和高温硬度,这是它们在模具表面处理广泛应用的主要原因。
2.1.2 存在缺点
钴基合金焊条虽然在耐磨方面具有广泛的用途,但耐磨性能同性能比较低,因而在模具维护中使用量较大;同时由于材料及稀有元素含量高,导致价格偏高,一般市场价格850元/kg。
2.2 通过市场分析和优化分析,应用D337耐磨焊条
2.2.1 优化材料选用主要优点
D337耐磨焊条堆焊是在工件的任意部位焊敷一层特殊的合金面,其目的是提高工作面的耐磨损,耐腐蚀和耐热等性能,以降低成本,提高综合性能和使用寿命。D337是低氢钠型药皮的CrW热锻模堆焊焊条,采用直流反接,目前最适宜于横档模具的修复作业,市场价格在38元/kg左右。存在缺点是是D337堆焊焊条,焊接面很大,若应用机床加工非常困难,同时日常维修中应用砂轮机人工修磨困难。
2.2.2 使用要求
必须采用直流电焊机,进行直流反接。 焊前焊条须经300℃~350℃烘焙1h,同时 需将工件预热至300℃~400℃以上,焊后缓冷。
对比以上主要应用材料的优缺点,为了降低消耗,节约成本,我们着手利用D337焊条进行修补再加工,同步引进直流电焊机以保证焊补作业的质量,同时为了再加工和日常修磨模具中的难加工问题,着力采用石墨电极用于日常的模具二次加工和维护作业。
3 选用石墨电极进行模具加工
1)石墨作为EDM电极材料,以其高切削性、重量轻、成形快、膨胀率极小、损耗小、修整容易等优点,在模具行业已得到广泛应用;
2)石墨电极机电加工要求与特点
(1)电极模具加工
石墨电极就是碳电极。因为石墨的导电性能好,所以在放电加工中能节省大量时间,这也是用石墨做电极的原因之一。通过人工修磨作业或一般的机床可以完成电极的加工,但存在误差较大。因此我们主要采用数控机床来加工,重在保证加工精度及其稳定性;
(2)加工中的建议
一般建议使用硬质合金刀具。石墨在粗加工时刀具可直接在工件上下刀,精加工时为避免崩角、碎裂的发生,常采用轻刀快走的方式加工。一般而言,石墨在切深小于0.2mm的情况下很少发生崩碎,还会获得较好的侧壁表面质量。同时因为石墨有毒,这就要求石墨加工机床有相应的处理石墨灰尘的装置,数控机床密封性相对满足要求。
(3)实践过程中应用石墨电极来制作模具价值推广
成套石墨电极制作成型后,在5年~10年内都可用于同规格模具的批量维修及加工作业,提出了人工修磨带来的误差,同时工作面粗糙度精度高,为横档压制奠定了基础。
4 结论
整个模具制造优化后,横档型及外观尺寸受到验船师的一致认可,提高了公司形象,同时设备性能也得到提升,制档成档率逐步提升。对比可焊接性试验,为焊档解决“余高”问题,做出了积极的贡献。三级横档可焊性大大提高,为下道工序作业提供了有利保障。提高了产品在市场上的竞争力,节约了制造成本。
参考文献
[1]政坤.冲压模具设计与制造[M].化学工业出版社,2009,6.
关键词: 中职院校 模具制造 多媒体 一体化教学 实践措施
进入新世纪以来,随着经济的发展和工业制造水平的不断提高,模具绘制从手工绘制走向AutoCAD软件绘制,模具制造从手工制造走向数控机床、机械加工。这无疑极大地提高了对模具设计和制造人才的能力要求。现阶段中职院校的模具制造依旧采用“填鸭”式教学,老师教什么,学生记什么,跟不上现实发展的步伐。这就要求中职院校改变教学方式,认真探讨“教学做”一体化的教学模式。
1.中职院校模具制造专业一体化教学所面临的问题
1.1师资力量在“教学做”一体化教学中严重缺乏
当前中职院校模具制造一体化教学对教师教学能力的要求较高,师资力量缺口较大。例如,有的教师刚从学校出来,只有理论知识,缺乏实际教学经验;有的指导老师学历较低,没有实际操作经验,教学难以形成系统性,缺乏逻辑。
1.2教学设备、场地等硬件设施无法满足一体化教学需求
实现一体化教学,现代化教学设备是必不可少的,但这正是很多中职院校缺乏的,一些中职院校的设施还停留在上个世纪八九十年代的水平,无法满足一体化教学的多媒体需求。一体化教学需要的设施包括一体化多媒体教室、多媒体教学仪器、教学软件等。没有这些设施,即使勉强进行所谓的多媒体一体化教学,也只是徒有其表罢了,根本达不到预期的教学效果,只是流于形式。
1.3一体化教学教材无法适应现代一体化教学需要
科学的一体化教学往往需要一套符合教学要求的教材。而当前教材由于要兼顾不同中职院校的教学水平,因此往往编写得过于理论化,缺乏实际操作内容,设置课程流于表面,无法满足一体化教学需要。教师授课时一般都是按照教材设置课程内容,这就要求教材具有系统性、专业性、可操作性等特点,而这都是现在教材缺乏的。
1.4一体化教学中课题设置不合理
很多中职院校对一体化教学的理解不够透彻,想当然地安排课程、设置课题,缺乏整体教学大纲的规划,在设置课程时,没有考虑到自己的师资及教学条件,哪些课题是能设置的,哪些是现有条件无法完成的。模具专业应当注重学生的模具制造能力,培养学生的机床操作能力,同时基础知识的教学也是重中之重,这些都应该在设置课题时被考虑进去。
1.5一体化教学投入大,操作培训费用高,经费不足是大问题。
实施一体化教学要求配套的多媒体设施,需要引进的师资力量是一笔不菲的投入。另外,学生培养中的实训操作无疑也是一笔很大的投资,并且是持续性的。经费的问题制约了一大批中职院校一体化教学进程,影响到一体化教学的推广。
2.实施中职院校模具制造一体化教学的措施
2.1引进或培养具备一体化教学能力的师资力量
2.1.1一体化教学教师的要求
2.1.1.1大专及以上学历,具有技师职业资格证书,多年模具厂生产工作经验或者多年模具专业指导教师经验。
2.1.1.2懂得冲裁模和注射模的设计生产过程,熟练操作相关仪器设施,了解模具厂的生产运作方式。
2.1.1.3拥于良好的沟通能力,能够处理日常教学中的事务,具有管理班级、维持班级正常运行的能力。
2.1.2一体化教学教师的培养与引进
有些教师空有理论知识而缺乏实际实践经验,对于这些教师,学校应当安排他们在暑假或者寒假期间到模具制造厂进行实习体验,充分了解模具的制造流程,增强实践经验。有些教师是从工厂出来的,有丰富的生产实践经验却没有教学经验,对于这些教师,学校应对他们开设理论学习班,鼓励他们参加学历进修,提高理论知识水平。有条件的学校还可以通过引进教师的方式迅速增强学校一体化教学师资力量,可以引进别的学校的优秀教师,也可以去工厂挑选一些能力出众的老师傅。
2.2建立健全一体化教学的多媒体设施
建立一体化教学设施要满足讲学大纲的需求,满足课程设置的需求。
2.2.1建立一体化教学多媒体教室,具有模块化教学设备。如钳工模具教学设备、电火花模具教学设备、铣床模具教学设备等。
2.2.2一体化教室作为上课场所,应当关注安全方面的问题。设置消防通道,保持通风,添置灭火设备。
2.2.3建立与一体化教学配套的多媒体软件,全校师生在一套软件下学习,资源资料共享,提高教学质量。
2.3明确教学大纲的要求,合理设置课程目标
全体教师应仔细研究教学大纲的要求,领会大纲精神,再结合学校的教学实际,合理对课程点的设置做出安排,统筹师资,建立一体化教学体系,尽全校之力不断完善一体化教学模式。
2.4学校要加强对一体化教学的重视,加大各方面投入
对于中职院校而言,学校对一体化教学的重视程度决定了学校对其的时间、精力、资金投入。学校要充分了解一体化教学的优势所在,提高对一体化教学的关注程度,对筹办场地、设施、教材、资金等问题,加强重视程度,在实践中不断完善,才能建立具有自己院校特点的一体化教学模式。
3.中职院校模具制造一体化教学实践方法
3.1分组教学方式
在实际教学过程中,可将一个班的学生分为几个组,以5人至8人一组为宜,跟踪每组的任务完成情况。这样的分组教学能增强学生的团队协作能力。
3.2任务化教学模式
在布置课程时,可以按照任务化方式,以任务书的形式下达给学生完成。由学生自主完成整个任务,包括任务分析、工作安排、教工操作、质量评定等。每个任务都要有限定的时间和质量,并对任务完成情况进行表扬与批评。
3.3明确的质量评价
一体化教学中质量评价不能只依靠教师在办公室批改作业实现。还可以通过展示学生作品,开展交流讨论会,设置一二三等奖等方式进行。这样可以让每个学生直观地感受到彼此之间的差距,大家一起进步。
参考文献:
[1]洪耿松.技工院校模具专业一体化[J].教学研究,2012(8):60.
【关键词】模具制造 加工技术 变形
一、前言
模具是当代工业化生产线中用来定型材料的重要器具,因此制造模具的工艺以及实际操作步骤都十分考究。当前制造模具的主要方法是通过机械进行加工或用电火花进行加工。但由于模具制造需要的精确性较高,并且形状多种多样,制造材料的性质十分特别,这些原因都增加了模具制造的技术难度与复杂度。如果模具制造工艺选择不当或采用了错误的制造材料,都会导致制造出来的模具存在不同程度的形变。因此,本文具体分析再制造过程中造成模具变形的原因,并针对具体问题提出解决策略。
二、制造过程中影响模具质量的具体因素
(一)磨削加工环节处理不当
在模具制造中,磨削是一道十分关键的金属加工工序。可以说,磨削工序的好坏直接决定了模具的质量高低和使用寿命长短。常规情况下,模具在进行了淬火和回火加工后表面较为粗糙,为使模具变得较为光滑就需要通过磨削工艺进行加工。但在实际加工中,若模具冷却不足,磨削使用的砂轮较钝,就极有可能造成模具龟裂,加速模具表层氧化,大大削弱了模具的抗腐蚀性力。
(二)车削加工环节处理不当
在采用机电加工进行模具制造时,如果车削下刀过深会在模具上留下刀切痕迹,当模具经过淬火加工后,车削的刀痕处会出现严重的龟裂纹路。此外,车削刀痕过深还有可能造成凸模折损。由于吓到太深,使模具上应力聚集的部位经淬火后出现细密裂痕,这些裂痕会在模具的使用过程中逐渐扩大,最终导致凸模断裂。
(三)工件应力平衡遭到破坏
在用割加工技术对工件进行加工时,如果选择程序的起点部位或切割路线存在失误,就会导致工件出现形变。在实际模具加工中,常出现切割路线选择不当的情况造成工件内部的应力不平衡,致使模具表面发生形变,大大降低了模具的质量,缩短了模具的使用寿命。
三、提高模具质量的策略
(一)控制好磨削加工的各个环节
在打磨模具的型腔时,部分操作人员没有掌握好磨削速率,将磨削速率设置得太大,加上冷却工艺不到位,造成磨削接触面温度过高,使模具表面硬度不足。此外,磨削生热会使工件内部产生剩余应力,削弱模具成品的免疫疲劳性能。因此,在模具制造的磨削加工环节,要达到适宜的粗糙度与工艺精细度,必须注意以下三个方面:1.选用颗粒粗大的砂轮进行磨削操作,也可以使用弱黏合性的砂轮磨削工件;2.运用清光式磨削方法,让砂轮磨削工件时进行1-2轮空走;3.降低磨削的进给量,采用最适宜的冷却药水,在磨削完成后通过冷却方式消退残余应力,这样可以在一定程度上提高攻坚表面打磨效果;做好平磨之后,要注意消除工件内部的磁性,防止工件内的残余应力回复导致模具发生形变。
(二)优化车削的进给量操作
在制作模具时,要优化冲模加工工艺。在采用机加工制作模具的过程中,完成粗加工操作后要预留约0.2-1毫米的精加工余量和进给量,防止下刀过重在模具表面留下明显刀痕,提高模具成品的质量,增加模具的使有效期。此外,精加工车削长度的精准性要确保在IT6到IT8,而模具的粗糙度Ra必须不低于1.6μm给冲模的精度提供保障[1]。
(三)精确选择程序起始点与切割路线
1.一般情况下,对凸模型工件进行切割加工时,方向都是自外而内。这样极有可能切断坯件,使元件内部的应力失衡,进而导致材料发生裂变现象。所以在穿入电极丝时要尽量绕开坯件的,把切割路径的起点定于坯件的电极丝穿入空中,详见图1。
图1在坯件内部预制穿丝孔
2.把工件进行切割加工时的装夹方法从二点型换成单点型,让工件在切割加工中可以实现自由变形,防止二点型装夹方法对工件形变造成影响。而单点型装夹方法的适宜位置是程序的尾端,进行这样的改变可以降低装夹形式对工件成形部位造成的干扰。
3.在对模坯进行热处理时,模坯的外部冷却速度快,内部的冷却速度较慢,模坯的金相组织统一性较低,模坯的内部会形成残余应力,因此在切割工件图形时,要尽量绕开8-10mm的坯料边角距离[2]。
四、结束语
综上所述,笔者结合自身制造模具的实践经验,分析了当前模具制造过程中存在的影响因素,在实际模具加工中,若不注意这些问题就极有可能导致制出的模具存在形变或龟裂情况,降低模具质量,削减模具的使用寿命。为确保模具制造精确、优质,笔者在上文中提出了几条改善加工工艺的措施,希望能给广大模具制造技术人员提供一些参考借鉴,从而提升我国当前的模具加工效率和工艺水平。
参考文献:
[1]王旭峰,韩勇.先进制造技术在模具制造中的应用及前景[J].塔里木大学学报.2011,(03):12-15.
关键词 模具制造;高速加工
中图分类号G210 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2012)78-0152-02
1模具制造技术的发展与变化
在模具行业快速发展的今天,对于模具的加工性能以及使用寿命的要求都越来越高,无论是哪种类型的模具,在其模具型腔的组成元件中,都应该采用强度较高且耐磨性好的材料来进行制造。由于这些材料在热处理之后将具有很高的硬度,因此传统的加工方式无法对其进行加工。面对这种情况最好的解决方法,当数使用特种加工。而我国的模具型腔加工,在很长一个时期都是由电火花加工独霸天下。
电火花加工属于一种以放电烧蚀的微切削技术,其加工时间非常长,并且使用电火花在工件的表面,实施局部高温放电式的烧蚀时,容易造成工件表面的某些性能受到损伤,从而在其表面出现一些微细裂纹,导致表面粗糙度不能满足模具的相关要求。此外,在完成电加工之后的工件,还需要进行较长时间的手工研磨以及抛光处理,这些都是造成其生产效率低的重要原因,然而在许多领域中,模具在其新产品的开发速度及生产效率中,都起着非常重要的作用,因此,急需对其加工技术进行创新。
经过不断的探索与研究,模具制造出现了一项全新的技术——高速加工技术。其具有产品质量好、生产效率高以及能处理造型复杂的各种薄壁或硬质的零件等特点。据相关数据显示,在模具的加工技术中,高速加工已代替了传统加工中85%的份额,真正成为了当前模具制造技术中的主流趋势。
2模具制造技术中的高速机床
高速机床必须满足的技术要求包括:
主轴转速快且功率高。一般情况下在对模具型腔的曲面进行高速加工时,常选用的是直径较小的球头铣刀,因为它的直径在1mm~12mm之间,所以要求主轴必须具有极高的转速,有的转速能达到20 000r/min~80 000r/min,以便能够进行高速切削。同时,由于型腔无论是粗加工还是细加工,均由工件的一次装夹而成,因此,必须要求主轴具有的功率要高,通常在中等规格的加工中,其主轴的功率应保持在10kW~40kW及以上。
机床的刚度要好。由于模具材料普遍的硬度及强度都很高,且常用于模具型腔加工的小直径立铣刀,具有伸长量较大的特点,所以在加工过程中极易出现颤振现象,所以应采用刚度大且精度高的电主轴。同时,为了提高工件的表面质量及加工精度,机床还应具有极好的动、静态刚度,从而使机床的抗振能力、跟踪精度及定位精度都得到一定程度的提高。
加速性能极佳。主轴一般从启动开始到加速至最大转速,所需的时间为1s~2s。工作台在进行加速与减速时,也从常规的0.1g~0.2g,提高到了现在的1g~5g,以保证小圆角半径在曲面加工时,能有效实现高速加工,并满足型面的几何精度要求。此外,对于机床进给速度来说则不能过快,通常保持在30m/min为宜。近来随着变频调速的主轴电动机与直线电动机被广泛应用于高速机床上,为模具制造中充分利用高速加工技术,创造了更有利的条件。针对某些复杂的模具制造时,还可以使用五轴联动加工中心。这种机床的特点是除了直线运动的3个坐标外,同时还有进给运动的2个坐标,铣头还可以与工作台进行多轴联动,从而把连续回转进给变为现实,非常适合于加工较为复杂的腔曲面模具零件时使用。
3模具制造技术中的高速刀具
高速刀具在模具的高速加工技术中,占据着非常重要的地位。由于在进行高速切削的时候,所产生出来的切削热及对刀具的磨损程度,均比常规切削速度时要高出许多,所以在使用高速切削时,对刀具材料在性能方面便有了更高的要求。理想中的刀具材料首先必须满足高硬度、高强度及耐磨性好的要求;其次,还应该具有抗冲击力强与韧度高的特点;另外就是化学稳定性与热硬性良好,具有较强的抗热冲击力。然而在实际的加工过程中,同时具备上述要求的材料还未找到,因此,常规的处理办法是在抗冲击力强的刀具材料基体上,覆盖上具有耐磨性高与热硬性好的涂层,或者是在硬质合金或者陶瓷材料基体上,烧结上金刚石一类的超硬材料,使之成为性能优良的高速加工刀具。在对刀具材料进行选择的时候,应根据实际情况对工件材料、加工精度、加工工序以及表面质量要求等,进行合理的分析以后再选择适宜的刀具材料。
此外,加工刀具的结构、精度、动平衡以及断屑和排屑能力等,都会对高速切削在表面质量、生产效率以及刀具使用寿命等方面,造成直接的影响,因此,在进行设计与选择的时候,必须做到科学且合理,同时还应充分考虑到安全性能方面的问题。例如:对于模具零件的平面进行粗、精加工时,立铣刀应选择带有可转位刀片的。并且,为了使轴向加工的精度以及高速运转过程中刀具的安全得到有力保障,刀具与机床在连接的方式上,几乎不再使用过去7:24长锥度刀柄,取而代之的是锥度为1:10的HSK空心刀柄。
4 模具制造技术中的CAD/CAM
对于有效利用计算机技术来使其自身的设计与制造水平,能得到有效提高的行业之一便是模具制造业。从高速加工被广泛用于模具制造以来,CAD(计算机辅助设计)、CAT(计算机辅助测量)及CAM(计算机辅助制造)等,均在模具制造中得到了更加有效的应用。
其中CAD常用于对产品的造型设计问题进行处理,还能胜任对产品的可装配性检查以及对模型的设计工作,例如Cimatron、Mastercam及UG等软件,均具备模具的设计与开发功能。值得一提的是UG这种设计软件,它具有零件建模、数据读入及自动模型布局等功能,只要充分利用好标准件库与过程模板,便能让初级设计人员同样可以设计出高品质、高性能的模具来,最终达到有效提高模具的设计工作效率。
因为模具型腔多由结构较为复杂的曲面组合而成,所以对于数控编程来说这将是一项非常繁琐的工作,并且编程质量还会对模具加工质量起到决定性的作用。在实际的操作过程中,影响编程质量的因素很多,其中最主要的因素是加工工艺路线。传统的加工工艺全凭编程人员自身的经验,很容易出现不合理、不科学的情况,导致模具制造的质量有所下降,从而使工件进行返工,严重时还可使工件直接报废,甚至于引发安全事故。若采用CAM软件虚拟出一个加工仿真环境,那此类问题将迎刃而解。以虚拟仿真的方式,可对实际的加工环境及加工过程,进行一次动态化的模拟,它所展现出来的情景与真实加工的过程无任何不同。在模拟结束之后,技术人员便可根据模拟中反应出来的各种情况,对加工工艺的路线进行适当的调整。应用了这项技术之后,不但可以使编程人员从巨大的精神负担中解脱出来,又可以有效提高模具的加工质量。
5结论
高速加工技术,它是当前制造业中较为先进的技术之一,是在电子信息技术的快速发展,与市场经济不断进步下,所产生的一项新技术。它除了能够有效提高模具在制造与加工时的速度与效率,同时还提高了模具本身的质量。相信在加工设备与加工材料不断进行新旧更替的今天,高速加工技术在经过了不断的改进与完善后,其技术性能必将更加成熟稳定。
当然,电加工技术也有其适宜的加工范围,例如对一些较深的小孔、表面精密加工、尖角以及窄槽的加工。所以,高速加工技术只能说在某些方面的加工效果,要明显优于电加工技术,但却不能完全取代电加工技术,因此,二者应做到取长补短,相辅相成,为模具加工提供更实用的技术。并且还有一点是需要我们注意的,对于高速加工设备来说,其一次性资金投入量较大,某些规模不是很大的模具厂根本无力承受。而从我国模具厂的规模来看,小规模的模具厂与电加工工厂数量不在少数,所以在短期内高速加工技术还不会给电加工技术带来太大的冲击力。
但是可以肯定的是,在不久的将来高速加工技术,一定能成为我国模具加工中的主要技术之一,模具行业也将迫于形势对加工设备进行更新换代,当前许多实力强大且有远见的模具制造企业,都纷纷开始引进该项技术,以此增强自身的竞争力,把被动变为主动,从而更好地迎接由新技术所带来的机遇与挑战。
参考文献
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