模具制造工艺研究
来源:    发布时间: 2015-09-10 10:20   658 次浏览   大小:  16px  14px  12px
本文探讨了模具制造工艺的应用现状,并提出了其应用中应注意的一些问题,为模具制造工艺的发展提出了有益的建议。

一、模具制造工艺的发展历史

    自1959年起,电火花成形加工机床开始应用于模具生产,用电火花成形方法加工凹模,卸料板型孔,使模具制造技术水平又有一个较大的提高。80年代以来模具制造技术的又一重大进展。快速成形制造技术是综合了机械工程、CAD、数控技术、激光技术和材料科学技术的一种全新的制造工艺。快速成形技术应用于模具制侦,使模具设计和制造更加快速、经济、实用,对于多品种、小批量产品的生产具有重要的意义。

二、模具制造工艺的现状

    工艺设计是优化配置工艺资源,合理编排工艺过程的一门艺术,是生产中的关键性工作。模具的特点决定了模具工业的快速发展,模具制造水平是衡量一个国家机械制造业水平的重要标志。我国已经具备制造大型、精密、复杂、长寿命模具的能力。如:硬质合金多工位级进模,步距精度<0.005mm,成形表面粗糙度达0.4-0.1μm,镶件的重复定位精度<0.005mm,互换性好,模具寿命达1亿冲次,具有自动冲切、叠压、铆合、扭角、计数分组和安全保护功能。又如:大型的塑料模,重达10吨以上,尺寸精度为0.01mm,型腔Ra=0.1μm,模具寿命达30万次以上。达到国际同类模具产品的技术水平。

三、模具制造工艺的基本类型

    (1)车削加工:在车床上主要对回转面进行加工的方法。主要有:卧式车床,立式车床,转塔自动车床,数控车床

    (2)铣削加工:可以用来加工平面、沟槽、螺纹、齿轮及成形表面,特别是复杂的特形面。

    (3)曲面刨削的加工方法。

    (4)磨削加工:无心内圆磨削、行星式内圆磨削(工件不动,砂轮除了高速旋转外,砂轮轴还要围绕着固定中心作旋转运动以实现圆周进给)。

    (5)坐标镗床加工:是在坐标镗床上,利用精密坐标测量装置,对零件的孔及孔系进行高精度切削加工。

四、模具制造过程中应注意的问题

    (1)模具钢的材料:

    (A)热加工工具钢,它能承受模铸、锻造和挤压时的相对高的温度。

    (B)冷加工工具钢,它用于下料和剪切、冷成形、冷挤压、冷锻和粉末加压成形。

    (C)塑料,一些塑料会产生腐蚀性副产品,例如PVC塑料。长时间的停工引起的冷凝、腐蚀性气体、酸、冷却/加热、水或储存条件等因素也会产生腐蚀。在这些情况下,推荐使用不锈钢材料的模具钢。

    (2)模具尺寸:大尺寸模具常常使用预硬钢。整体淬硬钢常常用于小尺寸模具。

    (3)模具使用次数:长期使用(>1000000次)的模具应使用高硬度钢,其硬度为48-65 HRC。中等长时间使用(100000到1000000次)的模具应使用预硬钢,其硬度为30-45 HRC。短时间使用(<100000次)的模具应使用软钢,其硬度为160-250 HB。

    (4)表面粗糙度-许多塑料模具制造商对好的表面粗糙度感兴趣。当添加硫改善金属切削性能时,表面质量会因此下降。硫含量高的钢也变得更脆。

    (5)影响材料可切削性的主要因素。

    ①钢的合金成分越高,就越难加工。

    ②钢的结构对金属切削性能也非常重要。

    ③硬度也是影响金属切削性能的一个重要因素。

    ④非金属参杂一般对刀具寿命有不良影响。例如Al2O3(氧化铝),它是纯陶瓷,有很强的磨蚀性。

    ⑤残余应力,它能引起金属切削性能问题。常常推荐在粗加工后进行应力释放工序。

    (6)切削工艺中最重要的因素。切削过程中一个最重要的目标是在每一个工序中为每一种刀具创建均匀分布的加工余量。这就是说,必须使用不同直径的刀具(从大到小),特别是在粗加工和半精加工工序中。任何时候主要的标准应是在每个工序中与模具的最终形状尽可能地相近。

    (7)有效切削速度。切削中,实际或有效直径上的有效切削速度的基本计算总是非常重要。如果在计算切削速度时使用刀具的名义直径值(Dc),当切削深度浅时,有效或实际切削速度要比计算速度低得多。如圆刀片CoroMill 200刀具(特别是在小直径范围)、球头立铣刀、大刀尖圆弧半径立铣刀和CoroMill 390立铣刀之类的刀具。如果对每个区域编制专门的CAM程序和切削参数,就可以达到良好的折中和结果。

    (8)顺铣与逆铣。尽可能多使用顺铣。

    (9)仿形铣削与等高线切削的选择在型腔铣削中,保证顺铣刀具路径成功的最好方法是采用等高线铣削路径。铣刀外圆沿等高线铣削常常得到高生产率,这是因为在较大的刀具直径上,有更多的齿在切削。仿形铣削时,低切削速度下的切屑厚度大。在球头刀中央,还有刃口崩碎的危险。

五、影响模具制造工艺的因素

    (1)模具的类型、结构。

    (2)零件的结构形状、尺寸大小、零件表面加工精度和表面粗糙度的要求。

    (3)零件材料的性质。材料的性质对加工工艺的选择也有影响。例如淬火钢应采用磨削加工,有色金属零件,为避免磨削时堵塞砂轮,一般采用高速铣或高速精密车削进行精加工。

    (4)生产效率和经济性的要求。选择加工方法时,应以零件的精度要求选择与经济精度相适咸的加工方法。例如IT7级精度、表面粗糙度Ra值为0.4的外圆,通过精车虽可到达要求。但在经济上就不如磨削合理。

    (5)企业的设备情况和技术条件。模具加工工艺既要满足模具零件的技术要求还要与现场制模条件、技术水平相适应。