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甲方委托乙方进行塑胶模具制造以及注塑生产, 甲乙双方本着诚实,守信,互惠,互利的原则经友好协商签订本合同。
1. 甲方负责提供塑胶零件设计图纸,乙方负责落实塑胶零件模具加工和注塑加工.
2. 乙方所加工的模具制造出来的零件必须达到甲方提供的塑胶零件设计图纸的要求并得到甲方的书面确认。
3. 乙方要提供给甲方模具设计方案图纸并必须得到甲方的审查认可后才能开始模具加工。
4. 本合同签订之制造模具明细附后。
5.
6. 本合同签订之塑胶零件货品单价为人民币:¥ 元(包括胶料, 人工, 机器等成本)。
7. 付款方式, 本合同签订后7个工作日内甲方支付模具总价的30%(¥ 元 )作为定金, 乙方提交零件首次试模样品后7个工作日内甲方支付模具总价的40%(¥元 ),模具经甲方确认合格后7个工作日内支付模具总价30%(¥元 )。
8. 甲方连续试产5天或产量达到5000件以上,日产能力偏差不超过设计要求的5%,模具无异常,啤件合格率达到98%以上,甲方应确认模具合格并出具模具验收检验合格报告。
9. 对模具验收不合格的,如又乙方原因造成, 由乙方修正或重作,一切费用由乙方承担,交货期不变。如由甲方原因造成的,乙方应根据要求予以修正或重做,费用由甲方承担,交货期顺延。
10. 模具制造时间:由收到定金付款起, 天内交提交合格零件样品。
11. 乙方提供货品并经甲方验收合格后,甲方按交货的实际数量7个工作日内支付货款(甲方另发出采购订单)。
12. 在乙方未能按照本合同的期限内交模, 如非因甲方原因造成的,超过5个工作日,甲方将收取乙方该模具总款的2%滞纳金。
13. 模架采用标准合格模架,镶件材料采用德国738进口钢材。
14. 模具生产使用寿命保证50万模/次。
15. 乙方生产过程中负责该模具的维修。
16. 乙方在未经甲方事先书面同意的前提下,不得将该模具订单或其中任何一部分转让或给任何第三方,乙方保证本合同下的一切信息(无论属于技术性质或是商业性质)都将被视为保密信息,乙方保证对上述的一切信息承担保密义务。
17. 乙方只是提供模具及产品给予甲方,关于盗版或其它版权问题,乙方一律不负任何责任。
18. 本合同一式两份,双方各持一份,具有相同的法律效率,本协议经双方签字盖章即可生效
一、模具材料种类、特性简介
为便于对后面高效模具加工刀具介绍的理解,有必要对模具材料及加工方式作一个简单介绍。
(一)模具类型
模具主要分为以下几个类型:大型汽车外覆盖件冲压模具、普通塑胶注塑模具、PVC注塑模具、吹塑模具、五金冲压及板金模具、热挤压模具、热锻模具等等。
(二)模具材料
每种不同的模具以及同一模具的不同部位所采用的材料有相当大的差别,其加工特性也有很大的区别。模具材料的种类极为繁多,这里只介绍与本文相关的被加工材料。
1.C45W中碳钢:牌号为S50C~S55C 45钢,香港称为王牌钢,此钢材的硬度为HB170~220,模具有70%~80%的加工采用这种钢材,适用于大多数加工对象。
2.40CrMnMo7预硬塑胶模具钢:硬度HRC28~40,很适合做一些中低价模具的镶件,有些大批量生产的模具模架也采用此钢材,好处是硬度比中碳钢高,变形也比中碳钢稳定,这种钢在塑胶模具上被广泛采用,较为普遍的品牌有718S、718H、738H、NAK80、NAK55等,这种钢材的应用占模具的15%~20%左右,其加工难度大于45钢,主要为型芯和型腔加工。
3.fc250-fc350,fcd500-fcd700:材料中添加了Cu、Ni、Mo等合金,通过对总碳量、Si、Mn、P、S、Mg等组成元素进行控制,在分子结构上由于晶体易于变形,使之易于马氏体化。
一直以来,国内汽车行业所使用的模具材料主要包括铸态和锻态两大类。铸态材料常用的牌号为HT300、钼铬铸铁、铸态风冷钢(7CrSiMnMoV);铸铁材质主要用于模具基体,铸钢材质则用于镶块。锻态材质常用的牌号为锻态风冷钢(7CrSiMnMoV)、Cr12MoV,主要用于制造汽车外覆盖件模具。
二、汽车外覆盖件模具粗加工用球头铣刀
近年来,工业领域使用的刀具产品样式不断变化,且绝大多数企业本着降低制造成本的生产理念,要求生产高精度、高品质的产品。这种现象在汽车行业加工领域也不例外。针对客户的要求,株钻刀具技术公司采取的策略是不断提高刀具使用寿命以及缩短加工时间。株钻公司最新推出了几种新型高效刀具,在车门、保险杠、车架等零部件的冲压模加工时,能够大大提高刀具使用寿命、降低加工成本。其中BMR03系列刀具就是其中之一。
该款刀具适用于汽车外覆盖件模具粗加工时的型面轮廓强力仿形切削,一般来说,D50、D40的刀具进行型面开粗,D30的刀具进行型面的半精加工和圆弧过渡面的清根加工,被加工工件的材质主要是以上介绍的冷作模具钢和钼铬合金铸铁,为了降低成本,有些低档卡车模具也采用GCr15钢和灰口铸铁,甚至采用A3钢堆焊的毛坯生产。因此要求该刀具有极高的综合切削性能:(一)适用于各种被加工材质的刀片槽型和结构;(二)优秀的抗冲击性能,强力铣削加工时不能出现切削刃意外崩缺;(三)长的刀具使用寿命,一般客户希望能够在不更换刀片情况下不间断地加工完一个型面,对于加工一个大型模具意味着4~12小时的加工寿命;(四)低的切削振动,这是制约加工效率提高最难逾越的因素;(五)高的形状精度和高负荷加工下刀具的精度保持性;(六)高的刀体可靠性。
转贴于 该刀片的槽型是综合考量各种实际切削因素,并且通过长达两年的用户试验,不断优化而最终定型的。具体而言,主要在以下几个方面进行了优化设计。
比传统刀具更高的精度,刀片安装在刀体上后,与理想球体的理论误差应尽可小,而且曲线不能太复杂,以免造成研磨困难。株钻球头铣刀的球形刃设计精度(所有系列)均为≤0.005mm,制造轮廓误差≤0.05mm(ZOLLER测刀仪检测)。
中心刀片的刀尖设计保证更低的切削振动和抗冲击性能,过中心区域切削速度极低(接近于零)。切削阻力极大,非常容易出现刀尖崩缺现象。必须进行大量试验室试验和客户实际试验来提高刀片性能。举例来说,其中有一项为切削阻力和切削振动对比试验,试验方案如下:试验刀具为A、B两种国外D40球头铣刀,被加工材料为P20HRC35,切削参数:Vn=3000,ap=0.5mm,ae=1mm,f=3000mm/min,测试仪器:KISTLER动态电荷测力仪。
由试验结果可知:
(一)在其他条件相同的情形下,f=0.5mm/z时,A刀具的最大主切削力Fx=400N,最大主切削力Fx=50N,最大振幅为350N,平均切削力为230N;
(二)在其他条件相同的情形下,f=0.8mm/z时,A刀具的最大主切削力Fx=600N,最大主切削力Fx=80N,最大振幅为520N,平均切削力为290N;
(三)在其他条件相同的情形下,f=0.5mm/z时,B刀具的最大主切削力Fx=800N,最大主切削力Fx=160N,最大振幅为640N,平均切削力为400N;
(四)在其他条件相同的情形下,f=0.8mm/z时,B刀具的最大主切削力Fx=1000N,最大主切削力Fx=200N,最大振幅为800N,平均切削力为500N。
由以上四点可知,在1mm的小切深情况下,在所有切削条件相同的情况下,B刀具的刀尖受力情况明显比A差很多,平均受力大了几乎一倍,刀具在同等频率下振动的振幅也明显大得多,而上述切削参数在大多场合都是正常切削参数,这说明在刀具刀尖的处理上A刀具的设计方案明显优越。而B刀具由于切削阻力和切削振动太大,且刀尖的切削前角仅为-20°,刀尖过于单薄,刀具的过中心刀尖非常容易崩缺。
因此刀尖的形状设计非常重要,对刀具的实际切削效果有显著的影响。实际上优化设计刀尖形状和参数是一个非常繁杂的过程,要平衡诸多因素,如切削振动、刃部强度、刀具使用的工艺特点、刀片材料特性、本身的工艺性等等,很难一蹴而就,要往返多次不断完善。
刀片的槽型优化设计,球头铣刀的圆弧切削刃各点的切削线速度都不相同,轴心区低,外部高,线速度的变化极大,因此各点承受切削阻力相差很大。
当切削速度低于某个值时,切削阻力会急剧增大,而高过此值时,变化会比较平缓,因此设计主切削刃棱带、槽型主参数时必须遵循这个规律。对于球头刀来说,设计为变棱宽棱带、光滑曲面的切屑导流槽、连续变化的前角、槽宽等最为合适,配合前刀面的减振凸台设计可以在保证刃口强度的基础上尽可能减少棱宽,从而最大化减少切削阻力和抑制振动。分屑槽刀片,对于大直径刀具D50、D40刀具和大悬长刀具来说,在进行过渡全刃接触铣削时,几乎难以加工,排屑非常困难。刀片极易被挤缺。这时需要采用分屑技术的刀片。在实际验证时,加工效率得到2倍以上的提高。
转贴于 极限过载和疲劳破损校验,进一步改进刀具结构,确保刀具能够长期稳定切削。极限试验主要用于检测刀具在推荐切削参数下的安全性能,包括一系列的超载试验。这需要投入极大的物力和精力,一个产品的开发必须包含此项验证。这里列举其中一项试验:
检验刀具:BMR03-040-G32-XP30-02-M;刀片:XPHT40R2004;牌号:YBG302
被加工材料:NAK80(HRC40)
切削参数:Vn=2500,ap=5mm,ae=4mm,f=2000mm/min
试验结果:加工16小时后,刀具出现疲劳损坏裂纹。刀体上部安装刀片的刀槽底面与侧面出现明显裂痕,刀体已经无法继续使用。
正是疲劳试验发现了该刀具的内在缺陷,为此进行了四次大的改进来解决这个问题,其中包括(一)面与面间采用圆弧过渡,消除应力集中;(二)更高精度的锁进螺纹配合,提高刀片的安装刚性;(三)采用优质耐热合金钢制造刀体;(四)改变表面处理和热处理工艺,提高抗疲劳性能。改进产品小批量客户试验证明,消除缺陷的产品完全可以满足实际使用要求,现在大批量订货也没有出现问题。
新型球头铣刀较传统刀具有较大优势,加工实例证明了其高效切削性能,比原来传统球头铣刀提高加工效率2倍以上,且刀具寿命更长,性能可与国外先进厂家相当;批量应用证明该刀具性能稳定可靠,由于性价比高,节约了刀具消耗成本。
三、新型大进给铣刀
株钻刀具公司推出的新型大进给铣刀几乎已成为HPM的狭义对等词。这种大进给铣刀结合了低振动切削和高进给切削两种切削形式的优点,能够进一步提高刀具的切削性能。刀片基本形状为类三角形,三个边完全对称,每个边由修光刃、第一主切削刃、突起过渡区、第二主切削刃和刀尖圆弧等组成。刀具的原理及形状专利正在申请中。
(一)低振动大进给铣刀的原理及特色
所谓低振动切削是指刀具采用大的悬伸量加工深的部位,而刀具的刚性与悬伸长度的四次方成反比,加工效率的主要制约因素是因为加工振动而不得不降低走刀速度。FEETE公司的理论研究和试验证明,通过改变切屑的形状,可以在切屑截面不变的情况下提高走刀速度,或者说在同等金属去除率的情况下,可以降低切削阻力和消耗功率15%~25%。这是一个非常可观的数据,实际上由于受到几何形状以及残余加工区域面积的限制,产品应用达不到这一理论值。
株钻公司开发的新型大进给铣刀成功地将小的主偏角与切屑形状控制理论结合起来。该铣刀在切削深度ap小于凸起过渡区到修光刃时,参与切削的为第一主切削刃,这与传统的大进给铣刀并无任何区别。
但当切削深度ap超过这一临界值时,切屑的形状发生改变,传统的大进给铣刀应为一段较长的切屑,而新型铣刀为两段切屑,这种断屑方法称为自台阶断屑。下面通过一个试验来证明对新型刀具性能的阐述。
试验机床:MIKRON UCP1000
被加工材料:NAK80(HRC40)
对比试验刀具:进口D32大进给铣刀(加长型);株钻D32大进给铣刀
测量仪器:KISTLER电荷测力仪
加工参数:ap=1.7mm,ae=25mm,V=120m/min,f=0.8mm/z
试验结果:由于受到机床功率的限制,f=0.8mm/z时机床已经达到极限功率,株钻D32大进给铣刀MR01-063-A22-ZD16-04的切屑成两段排出,切削状态正常。
对比的进口刀具已经完全丧失了继续切削的能力,出现强烈的振动甚至抖动。这就证实采用分屑技术与大进给相结合的新型刀具有着更加优越的切削性能。
株钻刀具每刃平均切削寿命为3.5小时,进口刀具为3.7小时,寿命基本相当;株钻刀具的切削振动声音相对较小;株钻刀具切屑细碎,容易被压缩空气吹走,切屑刮擦相对较轻。另外值得一提的是,在采用大进给加工前,采用RDKW1204M0刀片进行加工,大进给刀具有着明显的优势,主要体现在以下几个方面:(一)加工效率提高1~2倍,机床占用率大大降低,大大降低固定资产成本;(二)拐角处振动和大模具加工的优势更加明显,提高效率3倍以上;(三)刀片消耗量大大降低,原来RDKW刀片每月消耗2万片,而大进给刀片消耗量不到3000片。
新型大进给铣刀可以通过分屑方法有效抑制振动,从而进一步提高加长刀具的加工性能;合理的外形设计使该刀具的切削性能和使用寿命达到了预期目的;较传统刀具而言,新刀具的加工效率提高2~3倍,而刀具消耗量仅为原来的1/5,效益相当可观。
卖方:
经买卖双方友好协商,买方委托卖方加工生产__ __模具共______套。双方达成如下加工协议
模具基本情况:
产品名称 序 号 零件名称 穴 数(模具类型) 模具单价(rmb元) 交货条件
总价: (含17%增值税)
以上各套模具使用材质:_____________________
(以上模具用料由卖方提供)。
一、双方的权利及责任:
买方责任及权利如下:
1. 买方负责交付给卖方本项目的研发进度要求及计划,并尽可能地提供项目的销售预测。
2. 买方负责交付给卖方执行本合同所需的产品设计图纸和其他相关技术资料,并且负责技术方面的支持工作。
3. 对交付给卖方的产品设计图纸和相关技术资料,买方具有唯一的解释权,当发生歧义时,卖方应征询买方意见,由买方确认。
4. 卖方完成模具的设计和制造后,由买方去卖方现场对模具进行验证确认或由卖方提品样品到买方进行验证确认。本合同中所指模具包含产品本身的模具及后续生产所需的夹治具和模具。
卖方权利及责任如下:
1. 卖方负责根据买方提供的产品设计图纸和其他相关技术资料进行模具的设计和制造,卖方
负责按照合同规定按时完成符合买方设计要求的模具。
2. 卖方负责按时按量提供认证及样板测试、试产所需的产品。同时卖方必须提供相关产品的详
细的检验测试报告供买方确认。如需修/改模, 送板时同时也要附检验测试报告(注明修改的
地方)
3. 模具由买方认证合格后,由卖方负责模具的封存。如买方同意卖方进行产品的后续加工生产,则由卖方负责模具的修理和维护,卖方必须根据买方或买方授权的第三方的订单进行批量生产。
4. 对给买方生产的所有模具,卖方应提供的详细的设计图纸给买方。所有的图纸必须以autocad或pro-eng(pro-el2)制作,并且必须在开模之前以电子档形式传给买方以供批准。
二、 技术条款:
1. 模具的修理和维护:在生产过程中模具的修理和维护由卖方负责;
2. 在双方协商无异议之后,买方提品设计图纸及相关技术资料给卖方, 并派工程人员同卖方进行技术交流或卖方派工程人员到买方进行技术交流,产品图纸及技术要求列表见附件1;
3. 卖方承诺使用所承制的模具生产出的产品能够达到买方的品质要求
4. 卖方承诺使用所承制的模具生产出的产品的产能能够达到卖方的交货要求:
日产能:_______k 月产能:______k
5. 卖方承诺本合同中所涉及的所有模具均能达到40万次。
6. 未经买方允许,严禁卖方将本合同中所涉及的任何一付模具整体或部分外包给其它公司进行加工,否则视为违约,由卖方依本合同的违约条款承担违约责任。
三、商务条款:
1 . 模具价格:
1.1 经双方协商后,由卖方提供买方认可的模具最终报价,并签订价格确认书,作为本合同不可缺少的一部分。
1.2 模具合同总金额(含____%增值税)rmb___。
1.3 模具价格总金额已包含如下费用,卖方不得以以下原因向买方要求费用:
1.3.1 卖方对产品进行成型/二次加工/组装所需的所有夹具和治具的模具的费用;
1.3.2 卖方按合同规定进行模具设计、试模所需的材料和设备及人工等费用;
1.3.3 卖方提供给买方进行模具和产品认证的试模样品(800套)的费用;
1.3.4 卖方为保证模具正常生产制作的模具易损备件的费用;
1.3.5 卖方为保证产品正常生产所准备的其他工序的相关工具和治具的费用。
1.4 当买方书面要求卖方根据产品设计的变更对模具进行修改时,如果模具修改较简单, 包括从模具上减除模具材料的修改和其他简单修改,则卖方不需向买方收费;如果模具修改较复杂,对整个模具的结构影响很大,则由卖方根据修改模具所需工时向买方报价,由买方承担相应的模具修改费用。如果因为卖方的原因,因模具不能满足买方的要求而进行的修模或改模,买方不承担任何责任.
1.5 由于卖方原因导致买方需要花费正常技术支持外的人工及费用,卖方应根据买方认可的方式给予相应的补偿。
2. 开模进度:
2.1 卖方在收到买方确认后的产品图档之后,即开始进入模具设计和制作阶段,开模周期为__25__天
2.2 由于买方原因造成制模进度的延误,不计算在内。
2.3 如果卖方模具制作出现工艺和其它的错误,导致模具无法验收合格而买方又急需生产,卖方应先用现有的模具安排生产,同时再根据图纸和样板要求免费重新开模。
3. 付款方式:
乙方同意甲方按如下方式付款。
3.1 单独结算的方式: 月结,开票后60天,开17%增值税发票.
3.1.1 本合同制造整批模具的总金额(含增值税)为人民币_________元整(人民币________元整),买方支付模具总金额的_____%,剩余___%模具费分摊在首50k产品内,如果订单数量不足50k,买方需补给卖方未摊完的模具费。
3.1.2 自双方合同签订后,卖方提供增值税发票(模具总额的___0%),买方在二十个工作日内支付。
4. 产品定单:唯有产品样品品质验收合格且经买方书面确认后,卖方方可接受买方或买方授权的第三方的订单。买方授权的第三方同买方卖方签定的订购合同服从于本合同。
四、 产品品质保证
卖方在完成模具后,卖方同意按照买方品质标准以保证产品品质(首件确认报告).
买方对品质标准的内容根据实际需要保留修改的权利。
五、模具所有权
1. 本合同所涉及的全部模具和夹治具及其组装图和零件图(包括2d和3d)的所有权,均归买方所有,卖方不得干涉买方对模具的处置权。如在卖方生产,由卖方负责保管,未经买方同意,卖方不得将此模具提供给第三者生产, 否则买方有权要求卖方退还模具费并赔偿造成的损失.
2. 买方付清模具款后,要求将模具从卖方处转出时,卖方必须配合买方或买方指定的第三方进行转移验收,并自行承担费用将磨损部件更换以保证重新开始生产。卖方有义务对模具进行组装、防锈和包装处理,并发运至买方指定的地点。所有模具的组装图和零件图(包括2d和3d)和所有夹治具必须同时转移给买方。
3. 模具转移过程中,如因卖方不当组装、防锈或包装的原因,造成模具损坏,由此产生的所有直接损失和间接损失一律由卖方承担。
六、 模具维护
1. 卖方保证模具使用寿命50万次,并在此期间内由卖方负责免费保养维修, 如模具在使用寿命内不能使用, 卖方应负责更换或重新开模,并承担相应的费用.
2. 卖方应对模具的修改、维护和修理等情况及时登记造册,无论此种修改、维护和修理是否由
买方提出。如买方要询问有关的技术细节或证据,买方可以随时间登记,无需通知。卖方每三
个月应将登记记录复印一次给买方。卖方应主动定期完成此项任务,无需买方另行提出要求。
六、知识产权
1. 本合同所涉及的产品造型及买方提供的设计图纸和其他资料中所包含的知识产权为买方所拥有,未经买方许可,卖方不得向任何公司和个人泄漏,否则由此产生的一切损失由卖方负责;买方仅同意卖方基于本合同项下的目的使用买方所提供的一切资料和信息,
2. 卖方同意其不会将买方所提供的设计图纸和其他资料或信息用于非本合同以外的其他目的,否则买方有权追究卖方相应的责任; 未经买方书面许可,卖方不得在出版物,广告中或以其它书面、口头形式涉及卖方提供或已提供之任何资料和信息。
3. 未经买方许可,严禁卖方使用本模具向除买方或买方指定的客户以外的其他客户供货,否则由此产生的一切直接损失和间接损失一律由卖方负责;
4. 其它未尽保密事项,依买方与卖方签订的“保密协议”执行。
七、违约责任
1. 如果卖方方未能按2.1中规定的各阶段的进度完成模具制作及送样,由卖方承担违约责任。每延误一天,卖方须付给买方本合同总金额的2%作为罚金,罚金累计额最多不超过本合同模具总金额。
2. 如果因为卖方的原因造成卖方提供给买方的产品的品质达不到买方的要求并且在组装过程中导致其他物料的损失和报废,卖方全额赔偿损失和报废的物料及因此形成的人工/停线费用。双方可另行签署<<生产用原材料/零部件采购合同>>进行约定。
3. 如果因为卖方的原因造成卖方提供给买方的产品的品质和进度达不到买方的要求,使买方及其客户错过了产品上市的最佳时机,或者买方被迫因此取消此项目,从而使买方及其客户遭受严重的研发损失和备料损失,则卖方除退还所有前期买方所支付的货款外,视实际情况卖方另外承担买方直接及间接的经济损失。
4. 如卖方因为不可抗拒力(包括战争、火灾、罢工和中国法律规定的其他不可抗拒力造成的供货延迟,买方允许买方免责。卖方应在不可抗拒力发生后24小时内以)书面形式通知买方,并且卖方仍有义务采取一切必要措施尽快交货。若不可抗拒力持续2周以上,买方有权取消本合同。
5. 其它未尽事宜:按《经济合同法》执行。
八、纠纷解决
对于实施本合同而发生的任何争议,双方首先通过友好协商解决, 如在30天内协商不成,任何一方均可将争议提交东莞市法院处理.
本合同双方须严格执行,如一方因故不能履行合同,必须提前两周征得对方同意,方可终止本合同。
买方:
代表:
关键词:模具制造;CAM软件;POWERMILL;曲面粗精加工
中图分类号:TP391
文献标识码:A
文章编号:1009-2374(2012)26-0065-03
1 概述
模具是工业生产的基础工艺装备,在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通信等产品中,60%~80%的零部件都依靠模具成型。模具是“效益放大器”,用模具生产的最终产品的价值,往往是模具自身价值的几十倍甚至上百倍。
随着自动编程软件和计算机控制技术的发展,模具设计与制造行业正在经历一场日新月异的技术革命。在这场技术革命中,逐步掌握三维软件的使用,并用于模具的数字化设计与制造是其中的关键。
目前加工成型曲面的一般过程是:首先,利用计算机图形学原理和技术将零件的外形数字化,在特定坐标系下以点、线、面、体的形式将要加工的零件描述出来(这属于CAD技术范畴)。有了这些几何元素之后,接着计算机可以根据几何公式计算出零件上任意点的坐标系来,再配合编程人员设定的毛坯、道具、切削用量和切削方式等元素,即可计算出刀具要在毛坯上切削出零件外形的刀位点来,将这些刀位点经数据格式转换后规则地传输到机床数控系统中,经过数控系统的差补运算实现机床坐标的X、Y、Z坐标运动从而加工出零件来(这属于CAM范畴)。
上述过程表明,CAM技术的有效实现是整个零件数控加工过程中的关键步骤,一款优秀的CAM软件应能帮助我们高效、高质量、安全地计算出机床所需要的坐标点数据来。
模具零件上高质量的自由曲面一般都是通过数控机床铣削成型的。据统计,铣削加工的工时占据了整个模具制造周期的30%~50%。因此,选择一款适合模具加工企业使用的CAM系统就显得特别重要。
POWERMILL软件是英国剑桥大学科研团队开发的,由英国Delcam公司推出的,面向模具零件加工的一款计算机数控编程系统,可以提供2~5轴的高速铣削加工。1977年英国Delcam公司正式成立,1991年左右Delcam公司的产品正式进入中国市场。它是目前市面上各类CAM软件加工中加工策略最为丰富的一套系统,该系统具有算法先进、计算速度快、易学易用、刀具路径安全性高的特点,这些优点使该软件在航空器制造业和模具制造业中得到了广泛的应用。
2 POWERMILL软件的特点
POWERMILL是一款较为独立的CAM系统,和其他系统相比,它具有以下5个显著特点:
2.1 实现与CAD技术分离
在产品制造过程中,产品的设计技术(CAD)与产品的制造技术(CAM)地点往往不同,侧重点也就不相同。目前市面上的大多数曲面CAM系统在功能和结构上均属于混合型CAD/CAM系统,不太符合产品设计与制造相分离的结构要求。POWERMILL系统实现了与CAD系统分离,更符合生产过程的自然要求。
2.2 极其丰富的刀具路径策略
在POWERMILL系统中,将走刀方式称为刀具路径策略。POWERMILL软件是目前国内市面上CAM领域内刀具路径策略最为丰富的系统之一,粗、精加工策略合计起来达到30多种。
2.3 易学易用,界面风格简单,选项设计集中
POWERMILL软件编程的流程和铣削加工的工艺过程是一致的,从输入零件模型到输出NC程序,该软件操作步骤较少(8个步骤左右),初学者可以快速掌握。有使用其他软件编程经验的人员使用该软件可以快速提高编程质量和效率。
2.4 POWERMILL软件界面风格简单、清晰
创建某一工序(例如精加工)刀具路径时,其各项设置基本上集中在同一个窗口(系统称为“表格”)中进行,修改起来极为方便。
2.5 刀具路径计算速度快
有编程经历的技术人员可能都会有这样一种体会,即在现有计算机硬件配置条件下,计算加工复杂型面的刀具路径时,占用计算机的硬件资源非常惊人,计算速度慢,有时候甚至计算不出来。在这一方面,POWERMILL系统具有极为突出的计算速度优势。
另外,值得注意的是,POWERMILL在系统内提供了计算器工具,所具有的功能要强于WINDOWS操作系统附件所提供的计算器。它是考虑到数控编程中的一些计算而专门设置的,并且可以将计算结果传输给相关的编程参数。
3 POWERMILL软件的加工方式
POWERMILL软件具有粗加工、精加工、清角和钻孔加工4种基本的加工方式,现分别简述如下:
3.1 粗加工的几种常用模型
偏置区域清除模型:刀具路径偏置模型切削层面的轮廓线,用于复杂零件的粗加工;平行区域清除模型:刀路平行分布,加工效率高,计算速度快,用于结构相当简单的零件粗加工;轮廓区域清除模型:生成单层刀路,用于铣削三维轮廓;插铣:能快速去除大量粗加工余量,加工效率高。
3.2 精加工的几种常用模型
三维偏置精加工:三维方向等距加工,广泛用于零件型面的精加工;等高精加工:模型陡峭部位等距加工,用于零件陡峭区域的精加工;平行精加工:平坦部位等距加工,广泛用于零件精加工;交叉等高精加工:系统自动设定平坦部位用三维偏置策略,陡峭部分用等高策略;最佳等高精加工:与交叉等高精加工的区别是,由用户来设定平坦与陡峭部位的分界条件;参数偏置精加工:在两条预设的参考线之间分布刀路;平行平坦面精加工:加工模型的平面,刀路沿模型的轮廓线分布;偏置平坦面精加工:加工模型的平面,刀路沿模型的轮廓线分布;放加工:刀路由一点放射出去,适用于圆环面精加工;螺旋精加工:刀路沿螺旋线展开,用于圆环面、圆球面的精加工;镶嵌参考线精加工:使用参考线定义刀路接触点;参考线精加工:刀路由已有的参考线生成,用于测量型面、刻线及文字加工;轮廓精加工:对选取的曲面进行轮廓加工,允许刀路在该曲面之外;投影精加工:多用于五轴加工。
3.3 清角加工的几种典型模型
笔式清角精加工:模型角落处单条刀路加工,沿着零件表面上的角落线生成单条清角刀具路径;多笔清角精加工:模型角落处多条刀路加工;自动清角精加工:在模型平坦部位沿着角落到条刀路加工,在陡峭部分使用Z字形刀具加工。系统自动识别零件上尖角处的大量余量,并首先将这些余量用类似于粗加工的方式缝合式刀具路径去除掉;沿着清角精加工(Along corner toolpath):偏置角落线生成多条清角刀路。
3.4 钻孔:各类钻孔的加工方式
4 结语
从笔者使用POWERMILL软件为时不长的浅薄经验来看,发现该软件真的和其他市面上的CAM软件有较大的差别,确实是真正做到了与CAD部分的分离,操作简便,极易上手,算法先进,引入模型和后置处理的计算速度都较快。刀路分析明确,安全性高,后置G指令也较为准确清楚,在机床上稍做调整即可直接使用。另外,该软件对计算机硬件设备的要求也不高(尤其是对显卡要求较低),分析刀路的速度明显高于其他同类别软件,这一点也特别有利于在教学方面的使用。总之,该软件是一款面向模具零件加工的优秀自动数控编程系统,今后在模具制造业中一定会得到更为广泛的应用。
参考文献
.北京:清华大学出版社,2006.
.北京:人民邮电出版社,2006.
关键词: 数控机床;模具加工;地位
中图分类号:TG659 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2012)0310155-01
模具是一个国家工业发展的基石,是一个国家制造业发展的基础工艺装备,关系到国民经济的很多行业都依赖模具成型,尤其是对于家电、仪表、电器、电子、汽车等行业,目前社会上已经有广泛的重视和关注。值得注意的是,模具加工离不开数控机床的应用,数控机床涉及了多学科的相关知识,如精密机械技术、自动检测技术、自动控制技术、计算机技术等。因此,数控机床在模具加工中处于一个非常重要的地位。
1 数控机床在模具加工中的应用
随着工业产品不断向多样化和高性能化发展,产品生产厂家要求模具制造业在短时期内为新产品的开发和投产提供高精度的模具。模具制造业为了适应用户的这一要求,充分利用数控加工先进制造技术,使模具加工技术由传统的手工操作进入到以数控加工为主的新阶段。
数控机床加工是模具零件加工的主要方法,主要包涵了数控电火花加工、数控线切割加工、数控加工中心加工、数控铣削加工、数控车削加工等技术,特别适用于复杂表面、高精度、小批量、单件的零件加工。随着数控机床在制造业中的广泛应用,数控加工技术也得到进一步发展。数控镗铣床、加工中心是计算机技术与机械制造技术的综合产物,要想使其在模具制造业中发挥最佳效果,获得较高的经济效益,既要选用性能优良的机床,即精度高、效率高、工作可靠性好,又要正确合理地使用机床,这是非常关键的问题。
同时,数控加工带来了模具行业技术的提高。为了有效地适应CAD/CAM系统和数控加工系统,那么模具加工流程、模具的结构形式等方面都会发生巨大的变化,所以如果想精确地估算出具有竞争力的模具价格,那么就必须考虑到模具加工效率和加工精度(基于整个加工系统)。在模具制造中最好是拥有加工精度和加工效率都很高的设备。但是这种设备往往售价很高,因而一个模具厂很难各种设备都齐全。为降低成本,在模具行业中出现了深入一步的专业分工,向加工专业化及集成化趋势发展。另外,值得注意的是,由于生产水平的不断提高,模具的加工效率和加工精度也在不断提高,过去很多的测量技术明显派不上用场,因而必须使用表面粗糙度测量仪、数控机床机内在线测量、三坐标测量机等设备。
2 提高数控机床在模具加工中的地位的方法
2.1 注意各种环节的有效协调。在模具企业中,已经公认用数控机床来实现模具高速加工是最有效缩短模具生产周期的方法。模具高速加工主要包括高速电加工和高速切削两种。与传统切削相比较,利用数控机床进行高速切削不仅可以大大提高设备和能源的利用率,去除单位余量的能耗少,同时还能够和CAD/CAM技术相结合,缩短约40%的模具加工制造周期,这是因为数控机床能够有效将精加工、半精加工和粗加工全部集中在一台机床上完成。提高数控机床在模具加工中的作用是一个系统工程,涉及到方方面面,而这些都必须要有效地协调好。选择适合的数控机床是最基本的一方面,与此同时,相应的人员配置和软件配置、电极的正确选用、刀具的正确选用、机床附件的正确选用都是关键环节,应引起注意。除此之外,也必须注意到数控机床加工中材料的选用和各种工艺参数的选定。
2.2 开发先进数控机床。可以在原有数控机床进行模具加工的基础中,开发先进数控机床。例如:模具的数控仿形加工,它是在原液压仿型的基础上不断发展起来的一种新型数控仿型铣床,刀具作仿型切削,在工作台右方紧固被切削工件,由仿型指触及模型,于工作台左方夹紧模型,通过数控机床的数控系统可以用可修改的程序来记录仿型指得到的数据,这种数字程序的控制操作与一般数控机床没有什么差别。选用一般的材料或易加工的材料利用该程序先试加工,通过检测修改完善程序后既可对所选的模具材料切削加工。
2.3 合理安排工序,精化零件毛坯。在模具加工的过程中,很多时候都需要让数控机床与普通车床、普通铣床等通用设备一起配合使用,不能只是依靠一两台数控机床就能够模具的全部加工工序。所以为了有效提高数控机床在模具加工中作用,在保证高效率、高精度的前提下,在工序的安排上应该尽可能地考虑通用设备加工和数控加工的各自特长,通用设备加工和数控加工的经济性是否合理,生产能力和生产节拍是否平衡等。因此在利用数控机床进行模具加工时,模具毛坯应尽量精化,只留小量加工余量,除去热处理、铸锻产生的氧化硬层,加工出基准孔、基被面等。
2.4 高精度控制。数控机床加工技术发展的目标就是朝着纳米级的超精度加工(0.01μm)发展。采用数控机床加工的模具一般都有较高的精度要求,因此利用数控机床进行模具加工时,一定要有效控制住数控机床的加工精度和数控机床的几何精度。一般提高数控加工精度,可以采用闭环补偿控制技术,而为了提高稳定性控制数控机床的几何精度和数控机床的制造精度,应通过减少数控系统误差。
2.5 实现数控机床加工智能化。数控机床加工的发展趋势就是智能化。CNC系统使局部或整个模具加工过程具有自己调整、自己诊断和自己适应的能力,降低对操作者的要求;自动化编程形成智能加工数据库控制加工过程;专家系统及多媒体人机接口使用户操作简单方便。
2.6 数控机床的合理使用。在模具制造中当然最好是拥有加工精度和加工效率都很高的设备。但为了降低生产成本,则应按照主要追求目标来配置加工设备。如果主要是为了满足加工精度,就应注意机床的热变形、工件的温升、加工变形及残余应力择放等问题。如主要为了提高加工效率,则着重考虑装夹自动化、实施长时间无人化操作等。
数控机床(尤其是加工中心)是计算机技术与机械制造技术综合而成的高精设备,要想在模具制造中发挥最佳效果,在工序设计过程中,就应考虑加工设备的选用问题。根据零件的表面加工方法、精度与租糙度、工件形状与尺寸、需要机床的坐标轴数等要求,并考虑现有机床的条件与负荷、加工成本等因素正确选用数控机床。
3 结语
总之,随着数控机床在制造业中的广泛应用,促进了我国数控加工技术的发展,数控机床在模具加工中的作用也日益显著。我们应该尽可能地利用数控机床发展模具工业,既产生较大的经济价值,又具有良好的社会效益,所以值得大力推广。
参考文献:
[1]张立祥,谈谈数控机床的原理及其使用和保养[J].科技信息,2010(05):111-113.
[2]国内高档数控机床开发项目日前正式启动[J].机械,2010(02):84-86.