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關(guān)鍵詞:模具制造;精度控制;零件制造;工藝
1.粗加工階段
粗加工階段的精度控制對整個模具制造精度控制有基礎(chǔ)性作用,為此,對不同的選材,在粗加工的時候應(yīng)該利用不同的刀具、加工參數(shù)。金屬切削性能和碳含量負相關(guān),一般來說,硬度是金屬切削性能的重要表現(xiàn)。鋼越硬加工難度就越大,金屬的切削性能和鋼的種類存在很大聯(lián)系,一般來說在鑄件和鍛件表面很難進行加工。正是因為如此,我們才需要利用不同的刀具、加工參數(shù)來對材料進行加工。硬度最高為330—440的材料我們可以利用高速工具鋼加工;硬度最高位45HRC的材料,我們可以用高速鋼+鈦化氮涂層來進行加工;最高硬度為65-70HRC的材料,則需要利用硬質(zhì)合金、立方氮化硼、陶瓷以及金屬陶瓷來進行加工。淺切削是我們利用高速銑精加工淬硬模具鋼時需要遵守的原則,一般來說,深度在0.2/0.2mm。為每一個工序中的道具均勻分布加工余量是切削過程中需要完成的重要目標,為此,在加工的過程中應(yīng)該使用不同直徑的道具,一般是從大到小來進行精加工,避免切削道具過大彎曲。為了對道具刃口的形狀進行確認,我們需要對模具的最終形狀進行了解,以保證高精度。高速切削還有一種常用方法就是恒定材料加工余量,利用這樣方法能夠減少產(chǎn)生的熱量和殘余應(yīng)力,避免零部件變形的情況發(fā)生。
2.熱處理階段
要更好地完成熱處理控制,不但需要控制對內(nèi)應(yīng)力,還需要保證要求硬度,確保零件加工尺寸穩(wěn)定性,用不同的處理方法對不同材料進行處理。近年來,使用的材料增多,除了硬質(zhì)合金、Cr12、Cr12MoV,諸如V10等新材料也產(chǎn)生,要求不同的模具,都可以被開發(fā)出來。以Cr12MoV為例,經(jīng)過粗加工階段的處理之后,對其進行淬火處理,這時候工件的存留應(yīng)力仍然較大,這樣很容易出現(xiàn)開裂等狀況,為此應(yīng)該趁熱回火,及時將應(yīng)力消除。我們應(yīng)該確保淬火的溫度在950-1020℃,當溫度降到200-220℃的時候出爐空冷,之后迅速回爐220℃回火,我們將其稱為一次硬化工藝。這樣就能確保強度和耐磨性,對于那些磨損實效的模具比較適用。在實際的生產(chǎn)過程中,存在一些拐角較多、形狀復(fù)雜的工件,淬火應(yīng)力經(jīng)過回火仍舊不能很好地將其消除,為此,在對其進行精加工之前需要將應(yīng)力進行及時釋放。
3.工件精磨階段
相較于普通切削,磨削表面平整度更好,隨著砂輪、軸承結(jié)構(gòu)的改進,磨削水平有了較大的提升,這樣就能更好地控制粗糙度。實際的生產(chǎn)中,磨床主軸振動和磨粒切削刃高度差是導(dǎo)致表面微觀不平的主因,當這些方面都得到很好地解決之后,微觀表面平整度與理論值更加接近。砂輪和工件位置的變化會直接影響到磨削精度,為此我們應(yīng)該對生產(chǎn)中這些影響因素進行分析、總結(jié),主要包括磨床及工件的彈性變形、砂輪磨損引起砂輪形狀變化等。工藝的彈性形變是導(dǎo)致微觀平整度偏大的主要原因,一般來說,徑向磨削力比較大,這樣就會引起彈性形變,對砂輪切削深度產(chǎn)生影響,故而我們應(yīng)該重視機床調(diào)整量的作用。在實際的生產(chǎn)中,多次“無火花”磨削是必不可少的。磨削精度的另一個重要影響因素就是熱變形問題,為了減少熱變形,可以從兩個方面著手:一個是減少磨削熱,另一個方面是加速磨削熱的傳出。
4.電加工階段
電加工是現(xiàn)代模具生產(chǎn)不可或缺的部分,對各類異形、高硬度零件加工也可以利用這種方式,具體來說,其主要包括電火花線切割與電火花加工兩種方式。為此,我們需要對這兩種方式進行深入分析:其一,電火花線切割,工件熱處理之后,我們一般會進行線切割加工。然而我們需要考慮到材料殘余應(yīng)力對加工精度的影響,為此,就需要選擇鍛造性好、淬透性好的材料,對切割路線的選擇也需要斟酌。其二,電火花,放電間隙大小、二次放電等因素都會對電火花加工精度造成很大影響。我們需要對避免或減少這些因素的影響,在電花加工的時候,工件與工具電極間存在放電間隙,我們應(yīng)該沿加工輪相差一個放電間隙,以保證加工的精度。加工過程中,工件和電極都會受到電腐蝕損耗。將電極的形狀和尺寸復(fù)制到工件是電火花加工重要的功用,若是存在損耗的話則會對工件產(chǎn)生直接影響。為此,可以貫穿型孔,以對電極的損耗進行補償。二次放電實際上一種非正常的放電,其對電火花加工形狀精度會產(chǎn)生很大影響,為此,在電火花成形的時候,可以讓電極在水平面內(nèi)做圓周平移運動。
5.組配加工階段
對零件表面進行鉗工處理是組配之前需要完成的工作,零件裂紋擴展的源頭是刀痕、裂痕比較集中的地方,為此,在加工結(jié)束后,需要通過鉗工打磨,將存在的隱患進行加工處理,對零件進行表面強化。工件的一些菱邊、孔口要進行倒鈍。在電加工階段往往會產(chǎn)生一定的變質(zhì)櫻花層,其不但質(zhì)脆,且有應(yīng)力殘留,為此需要將硬化層消除,一般來說我們對硬化層進行拋光處理。磨削加工、電加工的時候,會出現(xiàn)磁化的現(xiàn)象,在組裝之前,需要進行退磁處理,用乙酸乙酯清洗表面。組裝過程應(yīng)該嚴格根據(jù)裝配圖進行,確保零部件的裝配順序,注重重點的環(huán)節(jié)和關(guān)鍵步驟,按部就班地完成組配工作。
6.總結(jié)
模具的質(zhì)量在很大程度上由零件的質(zhì)量決定,為了保證模具的質(zhì)量,就需要保證模具零件的制造精度,對其進行有效地控制。從當前的情況來看,模具零件制造包括諸多流程,不但有粗加工、熱處理、精磨,還包括電加工、組配加工等。本文對當前模具零件制造的各個階段的精度控制進行了分析,以期加深人們對模具制造精度控制的了解,進一步推進模具制造工業(yè)的發(fā)展。
參考文獻:
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1.1 模具優(yōu)化基本要求
1)質(zhì)量及機械制造精度高;2)材料硬度高,表面處理到位,能夠保證頻繁應(yīng)用,使用壽命高;3)制造周期短,相對成本低。
1.2 模具材料選用及要求
1)針對原用5CrMnMo雖具備高強度和高耐磨性但耐熱疲勞性較差,模具在日常作業(yè)中存在使用壽命低等特點,我們選用45#鋼進行制作,通過調(diào)質(zhì)+表面淬火提高零件表面硬度,然后通過CMC-E45 進行一層堆焊處理,最后應(yīng)用耐磨焊條進行多層修補;2)模具整體表面熱處理后硬度要求HRC43-47,工作面要求HRC54-57,同時保證石墨電極終工序加工條件要求。
1.3 橫檔模具優(yōu)化參數(shù)
1)橫檔模具設(shè)計主要工藝參數(shù)主要包括H、H1、H2以及R弧尺寸(如圖1)。
2)主要工藝參數(shù)的確定
依據(jù)實際生產(chǎn)錨鏈鏈徑要求,一般選用以鏈徑D為常量,主要參數(shù)設(shè)定為H=0.82D;H1=1.52D;H2=1.96D,而R弧尺寸(R1-R4)要考慮橫檔料的料徑及錨鏈環(huán)寬要求。
2 模具工作面補焊材料選用
2.1 目前廣泛應(yīng)用鈷基合金堆焊焊條
2.1.1 主要優(yōu)點
鈷基合金堆焊焊條熔敷金屬具有優(yōu)良的綜合耐熱性,耐腐蝕性和抗氧化性能,在600℃以上的高溫下能保持較高的硬度,其本身具有耐蝕性,屬固溶基體,在540℃~650℃高溫下,鈷基合金熔敷金屬具有較好的抗蠕變性能和高溫硬度,這是它們在模具表面處理廣泛應(yīng)用的主要原因。
2.1.2 存在缺點
鈷基合金焊條雖然在耐磨方面具有廣泛的用途,但耐磨性能同性能比較低,因而在模具維護中使用量較大;同時由于材料及稀有元素含量高,導(dǎo)致價格偏高,一般市場價格850元/kg。
2.2 通過市場分析和優(yōu)化分析,應(yīng)用D337耐磨焊條
2.2.1 優(yōu)化材料選用主要優(yōu)點
D337耐磨焊條堆焊是在工件的任意部位焊敷一層特殊的合金面,其目的是提高工作面的耐磨損,耐腐蝕和耐熱等性能,以降低成本,提高綜合性能和使用壽命。D337是低氫鈉型藥皮的CrW熱鍛模堆焊焊條,采用直流反接,目前最適宜于橫檔模具的修復(fù)作業(yè),市場價格在38元/kg左右。存在缺點是是D337堆焊焊條,焊接面很大,若應(yīng)用機床加工非常困難,同時日常維修中應(yīng)用砂輪機人工修磨困難。
2.2.2 使用要求
必須采用直流電焊機,進行直流反接。 焊前焊條須經(jīng)300℃~350℃烘焙1h,同時 需將工件預(yù)熱至300℃~400℃以上,焊后緩冷。
對比以上主要應(yīng)用材料的優(yōu)缺點,為了降低消耗,節(jié)約成本,我們著手利用D337焊條進行修補再加工,同步引進直流電焊機以保證焊補作業(yè)的質(zhì)量,同時為了再加工和日常修磨模具中的難加工問題,著力采用石墨電極用于日常的模具二次加工和維護作業(yè)。
3 選用石墨電極進行模具加工
1)石墨作為EDM電極材料,以其高切削性、重量輕、成形快、膨脹率極小、損耗小、修整容易等優(yōu)點,在模具行業(yè)已得到廣泛應(yīng)用;
2)石墨電極機電加工要求與特點
(1)電極模具加工
石墨電極就是碳電極。因為石墨的導(dǎo)電性能好,所以在放電加工中能節(jié)省大量時間,這也是用石墨做電極的原因之一。通過人工修磨作業(yè)或一般的機床可以完成電極的加工,但存在誤差較大。因此我們主要采用數(shù)控機床來加工,重在保證加工精度及其穩(wěn)定性;
(2)加工中的建議
一般建議使用硬質(zhì)合金刀具。石墨在粗加工時刀具可直接在工件上下刀,精加工時為避免崩角、碎裂的發(fā)生,常采用輕刀快走的方式加工。一般而言,石墨在切深小于0.2mm的情況下很少發(fā)生崩碎,還會獲得較好的側(cè)壁表面質(zhì)量。同時因為石墨有毒,這就要求石墨加工機床有相應(yīng)的處理石墨灰塵的裝置,數(shù)控機床密封性相對滿足要求。
(3)實踐過程中應(yīng)用石墨電極來制作模具價值推廣
成套石墨電極制作成型后,在5年~10年內(nèi)都可用于同規(guī)格模具的批量維修及加工作業(yè),提出了人工修磨帶來的誤差,同時工作面粗糙度精度高,為橫檔壓制奠定了基礎(chǔ)。
4 結(jié)論
整個模具制造優(yōu)化后,橫檔型及外觀尺寸受到驗船師的一致認可,提高了公司形象,同時設(shè)備性能也得到提升,制檔成檔率逐步提升。對比可焊接性試驗,為焊檔解決“余高”問題,做出了積極的貢獻。三級橫檔可焊性大大提高,為下道工序作業(yè)提供了有利保障。提高了產(chǎn)品在市場上的競爭力,節(jié)約了制造成本。
參考文獻
[1]政坤.沖壓模具設(shè)計與制造[M].化學工業(yè)出版社,2009,6.
關(guān)鍵詞: 中職院校 模具制造 多媒體 一體化教學 實踐措施
進入新世紀以來,隨著經(jīng)濟的發(fā)展和工業(yè)制造水平的不斷提高,模具繪制從手工繪制走向AutoCAD軟件繪制,模具制造從手工制造走向數(shù)控機床、機械加工。這無疑極大地提高了對模具設(shè)計和制造人才的能力要求。現(xiàn)階段中職院校的模具制造依舊采用“填鴨”式教學,老師教什么,學生記什么,跟不上現(xiàn)實發(fā)展的步伐。這就要求中職院校改變教學方式,認真探討“教學做”一體化的教學模式。
1.中職院校模具制造專業(yè)一體化教學所面臨的問題
1.1師資力量在“教學做”一體化教學中嚴重缺乏
當前中職院校模具制造一體化教學對教師教學能力的要求較高,師資力量缺口較大。例如,有的教師剛從學校出來,只有理論知識,缺乏實際教學經(jīng)驗;有的指導(dǎo)老師學歷較低,沒有實際操作經(jīng)驗,教學難以形成系統(tǒng)性,缺乏邏輯。
1.2教學設(shè)備、場地等硬件設(shè)施無法滿足一體化教學需求
實現(xiàn)一體化教學,現(xiàn)代化教學設(shè)備是必不可少的,但這正是很多中職院校缺乏的,一些中職院校的設(shè)施還停留在上個世紀八九十年代的水平,無法滿足一體化教學的多媒體需求。一體化教學需要的設(shè)施包括一體化多媒體教室、多媒體教學儀器、教學軟件等。沒有這些設(shè)施,即使勉強進行所謂的多媒體一體化教學,也只是徒有其表罷了,根本達不到預(yù)期的教學效果,只是流于形式。
1.3一體化教學教材無法適應(yīng)現(xiàn)代一體化教學需要
科學的一體化教學往往需要一套符合教學要求的教材。而當前教材由于要兼顧不同中職院校的教學水平,因此往往編寫得過于理論化,缺乏實際操作內(nèi)容,設(shè)置課程流于表面,無法滿足一體化教學需要。教師授課時一般都是按照教材設(shè)置課程內(nèi)容,這就要求教材具有系統(tǒng)性、專業(yè)性、可操作性等特點,而這都是現(xiàn)在教材缺乏的。
1.4一體化教學中課題設(shè)置不合理
很多中職院校對一體化教學的理解不夠透徹,想當然地安排課程、設(shè)置課題,缺乏整體教學大綱的規(guī)劃,在設(shè)置課程時,沒有考慮到自己的師資及教學條件,哪些課題是能設(shè)置的,哪些是現(xiàn)有條件無法完成的。模具專業(yè)應(yīng)當注重學生的模具制造能力,培養(yǎng)學生的機床操作能力,同時基礎(chǔ)知識的教學也是重中之重,這些都應(yīng)該在設(shè)置課題時被考慮進去。
1.5一體化教學投入大,操作培訓(xùn)費用高,經(jīng)費不足是大問題。
實施一體化教學要求配套的多媒體設(shè)施,需要引進的師資力量是一筆不菲的投入。另外,學生培養(yǎng)中的實訓(xùn)操作無疑也是一筆很大的投資,并且是持續(xù)性的。經(jīng)費的問題制約了一大批中職院校一體化教學進程,影響到一體化教學的推廣。
2.實施中職院校模具制造一體化教學的措施
2.1引進或培養(yǎng)具備一體化教學能力的師資力量
2.1.1一體化教學教師的要求
2.1.1.1大專及以上學歷,具有技師職業(yè)資格證書,多年模具廠生產(chǎn)工作經(jīng)驗或者多年模具專業(yè)指導(dǎo)教師經(jīng)驗。
2.1.1.2懂得沖裁模和注射模的設(shè)計生產(chǎn)過程,熟練操作相關(guān)儀器設(shè)施,了解模具廠的生產(chǎn)運作方式。
2.1.1.3擁于良好的溝通能力,能夠處理日常教學中的事務(wù),具有管理班級、維持班級正常運行的能力。
2.1.2一體化教學教師的培養(yǎng)與引進
有些教師空有理論知識而缺乏實際實踐經(jīng)驗,對于這些教師,學校應(yīng)當安排他們在暑假或者寒假期間到模具制造廠進行實習體驗,充分了解模具的制造流程,增強實踐經(jīng)驗。有些教師是從工廠出來的,有豐富的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗卻沒有教學經(jīng)驗,對于這些教師,學校應(yīng)對他們開設(shè)理論學習班,鼓勵他們參加學歷進修,提高理論知識水平。有條件的學校還可以通過引進教師的方式迅速增強學校一體化教學師資力量,可以引進別的學校的優(yōu)秀教師,也可以去工廠挑選一些能力出眾的老師傅。
2.2建立健全一體化教學的多媒體設(shè)施
建立一體化教學設(shè)施要滿足講學大綱的需求,滿足課程設(shè)置的需求。
2.2.1建立一體化教學多媒體教室,具有模塊化教學設(shè)備。如鉗工模具教學設(shè)備、電火花模具教學設(shè)備、銑床模具教學設(shè)備等。
2.2.2一體化教室作為上課場所,應(yīng)當關(guān)注安全方面的問題。設(shè)置消防通道,保持通風,添置滅火設(shè)備。
2.2.3建立與一體化教學配套的多媒體軟件,全校師生在一套軟件下學習,資源資料共享,提高教學質(zhì)量。
2.3明確教學大綱的要求,合理設(shè)置課程目標
全體教師應(yīng)仔細研究教學大綱的要求,領(lǐng)會大綱精神,再結(jié)合學校的教學實際,合理對課程點的設(shè)置做出安排,統(tǒng)籌師資,建立一體化教學體系,盡全校之力不斷完善一體化教學模式。
2.4學校要加強對一體化教學的重視,加大各方面投入
對于中職院校而言,學校對一體化教學的重視程度決定了學校對其的時間、精力、資金投入。學校要充分了解一體化教學的優(yōu)勢所在,提高對一體化教學的關(guān)注程度,對籌辦場地、設(shè)施、教材、資金等問題,加強重視程度,在實踐中不斷完善,才能建立具有自己院校特點的一體化教學模式。
3.中職院校模具制造一體化教學實踐方法
3.1分組教學方式
在實際教學過程中,可將一個班的學生分為幾個組,以5人至8人一組為宜,跟蹤每組的任務(wù)完成情況。這樣的分組教學能增強學生的團隊協(xié)作能力。
3.2任務(wù)化教學模式
在布置課程時,可以按照任務(wù)化方式,以任務(wù)書的形式下達給學生完成。由學生自主完成整個任務(wù),包括任務(wù)分析、工作安排、教工操作、質(zhì)量評定等。每個任務(wù)都要有限定的時間和質(zhì)量,并對任務(wù)完成情況進行表揚與批評。
3.3明確的質(zhì)量評價
一體化教學中質(zhì)量評價不能只依靠教師在辦公室批改作業(yè)實現(xiàn)。還可以通過展示學生作品,開展交流討論會,設(shè)置一二三等獎等方式進行。這樣可以讓每個學生直觀地感受到彼此之間的差距,大家一起進步。
參考文獻:
[1]洪耿松.技工院校模具專業(yè)一體化[J].教學研究,2012(8):60.
【關(guān)鍵詞】模具制造 加工技術(shù) 變形
一、前言
模具是當代工業(yè)化生產(chǎn)線中用來定型材料的重要器具,因此制造模具的工藝以及實際操作步驟都十分考究。當前制造模具的主要方法是通過機械進行加工或用電火花進行加工。但由于模具制造需要的精確性較高,并且形狀多種多樣,制造材料的性質(zhì)十分特別,這些原因都增加了模具制造的技術(shù)難度與復(fù)雜度。如果模具制造工藝選擇不當或采用了錯誤的制造材料,都會導(dǎo)致制造出來的模具存在不同程度的形變。因此,本文具體分析再制造過程中造成模具變形的原因,并針對具體問題提出解決策略。
二、制造過程中影響模具質(zhì)量的具體因素
(一)磨削加工環(huán)節(jié)處理不當
在模具制造中,磨削是一道十分關(guān)鍵的金屬加工工序。可以說,磨削工序的好壞直接決定了模具的質(zhì)量高低和使用壽命長短。常規(guī)情況下,模具在進行了淬火和回火加工后表面較為粗糙,為使模具變得較為光滑就需要通過磨削工藝進行加工。但在實際加工中,若模具冷卻不足,磨削使用的砂輪較鈍,就極有可能造成模具龜裂,加速模具表層氧化,大大削弱了模具的抗腐蝕性力。
(二)車削加工環(huán)節(jié)處理不當
在采用機電加工進行模具制造時,如果車削下刀過深會在模具上留下刀切痕跡,當模具經(jīng)過淬火加工后,車削的刀痕處會出現(xiàn)嚴重的龜裂紋路。此外,車削刀痕過深還有可能造成凸模折損。由于嚇到太深,使模具上應(yīng)力聚集的部位經(jīng)淬火后出現(xiàn)細密裂痕,這些裂痕會在模具的使用過程中逐漸擴大,最終導(dǎo)致凸模斷裂。
(三)工件應(yīng)力平衡遭到破壞
在用割加工技術(shù)對工件進行加工時,如果選擇程序的起點部位或切割路線存在失誤,就會導(dǎo)致工件出現(xiàn)形變。在實際模具加工中,常出現(xiàn)切割路線選擇不當?shù)那闆r造成工件內(nèi)部的應(yīng)力不平衡,致使模具表面發(fā)生形變,大大降低了模具的質(zhì)量,縮短了模具的使用壽命。
三、提高模具質(zhì)量的策略
(一)控制好磨削加工的各個環(huán)節(jié)
在打磨模具的型腔時,部分操作人員沒有掌握好磨削速率,將磨削速率設(shè)置得太大,加上冷卻工藝不到位,造成磨削接觸面溫度過高,使模具表面硬度不足。此外,磨削生熱會使工件內(nèi)部產(chǎn)生剩余應(yīng)力,削弱模具成品的免疫疲勞性能。因此,在模具制造的磨削加工環(huán)節(jié),要達到適宜的粗糙度與工藝精細度,必須注意以下三個方面:1.選用顆粒粗大的砂輪進行磨削操作,也可以使用弱黏合性的砂輪磨削工件;2.運用清光式磨削方法,讓砂輪磨削工件時進行1-2輪空走;3.降低磨削的進給量,采用最適宜的冷卻藥水,在磨削完成后通過冷卻方式消退殘余應(yīng)力,這樣可以在一定程度上提高攻堅表面打磨效果;做好平磨之后,要注意消除工件內(nèi)部的磁性,防止工件內(nèi)的殘余應(yīng)力回復(fù)導(dǎo)致模具發(fā)生形變。
(二)優(yōu)化車削的進給量操作
在制作模具時,要優(yōu)化沖模加工工藝。在采用機加工制作模具的過程中,完成粗加工操作后要預(yù)留約0.2-1毫米的精加工余量和進給量,防止下刀過重在模具表面留下明顯刀痕,提高模具成品的質(zhì)量,增加模具的使有效期。此外,精加工車削長度的精準性要確保在IT6到IT8,而模具的粗糙度Ra必須不低于1.6μm給沖模的精度提供保障[1]。
(三)精確選擇程序起始點與切割路線
1.一般情況下,對凸模型工件進行切割加工時,方向都是自外而內(nèi)。這樣極有可能切斷坯件,使元件內(nèi)部的應(yīng)力失衡,進而導(dǎo)致材料發(fā)生裂變現(xiàn)象。所以在穿入電極絲時要盡量繞開坯件的,把切割路徑的起點定于坯件的電極絲穿入空中,詳見圖1。
圖1在坯件內(nèi)部預(yù)制穿絲孔
2.把工件進行切割加工時的裝夾方法從二點型換成單點型,讓工件在切割加工中可以實現(xiàn)自由變形,防止二點型裝夾方法對工件形變造成影響。而單點型裝夾方法的適宜位置是程序的尾端,進行這樣的改變可以降低裝夾形式對工件成形部位造成的干擾。
3.在對模坯進行熱處理時,模坯的外部冷卻速度快,內(nèi)部的冷卻速度較慢,模坯的金相組織統(tǒng)一性較低,模坯的內(nèi)部會形成殘余應(yīng)力,因此在切割工件圖形時,要盡量繞開8-10mm的坯料邊角距離[2]。
四、結(jié)束語
綜上所述,筆者結(jié)合自身制造模具的實踐經(jīng)驗,分析了當前模具制造過程中存在的影響因素,在實際模具加工中,若不注意這些問題就極有可能導(dǎo)致制出的模具存在形變或龜裂情況,降低模具質(zhì)量,削減模具的使用壽命。為確保模具制造精確、優(yōu)質(zhì),筆者在上文中提出了幾條改善加工工藝的措施,希望能給廣大模具制造技術(shù)人員提供一些參考借鑒,從而提升我國當前的模具加工效率和工藝水平。
參考文獻:
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關(guān)鍵詞 模具制造;高速加工
中圖分類號G210 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2012)78-0152-02
1模具制造技術(shù)的發(fā)展與變化
在模具行業(yè)快速發(fā)展的今天,對于模具的加工性能以及使用壽命的要求都越來越高,無論是哪種類型的模具,在其模具型腔的組成元件中,都應(yīng)該采用強度較高且耐磨性好的材料來進行制造。由于這些材料在熱處理之后將具有很高的硬度,因此傳統(tǒng)的加工方式無法對其進行加工。面對這種情況最好的解決方法,當數(shù)使用特種加工。而我國的模具型腔加工,在很長一個時期都是由電火花加工獨霸天下。
電火花加工屬于一種以放電燒蝕的微切削技術(shù),其加工時間非常長,并且使用電火花在工件的表面,實施局部高溫放電式的燒蝕時,容易造成工件表面的某些性能受到損傷,從而在其表面出現(xiàn)一些微細裂紋,導(dǎo)致表面粗糙度不能滿足模具的相關(guān)要求。此外,在完成電加工之后的工件,還需要進行較長時間的手工研磨以及拋光處理,這些都是造成其生產(chǎn)效率低的重要原因,然而在許多領(lǐng)域中,模具在其新產(chǎn)品的開發(fā)速度及生產(chǎn)效率中,都起著非常重要的作用,因此,急需對其加工技術(shù)進行創(chuàng)新。
經(jīng)過不斷的探索與研究,模具制造出現(xiàn)了一項全新的技術(shù)——高速加工技術(shù)。其具有產(chǎn)品質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高以及能處理造型復(fù)雜的各種薄壁或硬質(zhì)的零件等特點。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,在模具的加工技術(shù)中,高速加工已代替了傳統(tǒng)加工中85%的份額,真正成為了當前模具制造技術(shù)中的主流趨勢。
2模具制造技術(shù)中的高速機床
高速機床必須滿足的技術(shù)要求包括:
主軸轉(zhuǎn)速快且功率高。一般情況下在對模具型腔的曲面進行高速加工時,常選用的是直徑較小的球頭銑刀,因為它的直徑在1mm~12mm之間,所以要求主軸必須具有極高的轉(zhuǎn)速,有的轉(zhuǎn)速能達到20 000r/min~80 000r/min,以便能夠進行高速切削。同時,由于型腔無論是粗加工還是細加工,均由工件的一次裝夾而成,因此,必須要求主軸具有的功率要高,通常在中等規(guī)格的加工中,其主軸的功率應(yīng)保持在10kW~40kW及以上。
機床的剛度要好。由于模具材料普遍的硬度及強度都很高,且常用于模具型腔加工的小直徑立銑刀,具有伸長量較大的特點,所以在加工過程中極易出現(xiàn)顫振現(xiàn)象,所以應(yīng)采用剛度大且精度高的電主軸。同時,為了提高工件的表面質(zhì)量及加工精度,機床還應(yīng)具有極好的動、靜態(tài)剛度,從而使機床的抗振能力、跟蹤精度及定位精度都得到一定程度的提高。
加速性能極佳。主軸一般從啟動開始到加速至最大轉(zhuǎn)速,所需的時間為1s~2s。工作臺在進行加速與減速時,也從常規(guī)的0.1g~0.2g,提高到了現(xiàn)在的1g~5g,以保證小圓角半徑在曲面加工時,能有效實現(xiàn)高速加工,并滿足型面的幾何精度要求。此外,對于機床進給速度來說則不能過快,通常保持在30m/min為宜。近來隨著變頻調(diào)速的主軸電動機與直線電動機被廣泛應(yīng)用于高速機床上,為模具制造中充分利用高速加工技術(shù),創(chuàng)造了更有利的條件。針對某些復(fù)雜的模具制造時,還可以使用五軸聯(lián)動加工中心。這種機床的特點是除了直線運動的3個坐標外,同時還有進給運動的2個坐標,銑頭還可以與工作臺進行多軸聯(lián)動,從而把連續(xù)回轉(zhuǎn)進給變?yōu)楝F(xiàn)實,非常適合于加工較為復(fù)雜的腔曲面模具零件時使用。
3模具制造技術(shù)中的高速刀具
高速刀具在模具的高速加工技術(shù)中,占據(jù)著非常重要的地位。由于在進行高速切削的時候,所產(chǎn)生出來的切削熱及對刀具的磨損程度,均比常規(guī)切削速度時要高出許多,所以在使用高速切削時,對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須滿足高硬度、高強度及耐磨性好的要求;其次,還應(yīng)該具有抗沖擊力強與韌度高的特點;另外就是化學穩(wěn)定性與熱硬性良好,具有較強的抗熱沖擊力。然而在實際的加工過程中,同時具備上述要求的材料還未找到,因此,常規(guī)的處理辦法是在抗沖擊力強的刀具材料基體上,覆蓋上具有耐磨性高與熱硬性好的涂層,或者是在硬質(zhì)合金或者陶瓷材料基體上,燒結(jié)上金剛石一類的超硬材料,使之成為性能優(yōu)良的高速加工刀具。在對刀具材料進行選擇的時候,應(yīng)根據(jù)實際情況對工件材料、加工精度、加工工序以及表面質(zhì)量要求等,進行合理的分析以后再選擇適宜的刀具材料。
此外,加工刀具的結(jié)構(gòu)、精度、動平衡以及斷屑和排屑能力等,都會對高速切削在表面質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及刀具使用壽命等方面,造成直接的影響,因此,在進行設(shè)計與選擇的時候,必須做到科學且合理,同時還應(yīng)充分考慮到安全性能方面的問題。例如:對于模具零件的平面進行粗、精加工時,立銑刀應(yīng)選擇帶有可轉(zhuǎn)位刀片的。并且,為了使軸向加工的精度以及高速運轉(zhuǎn)過程中刀具的安全得到有力保障,刀具與機床在連接的方式上,幾乎不再使用過去7:24長錐度刀柄,取而代之的是錐度為1:10的HSK空心刀柄。
4 模具制造技術(shù)中的CAD/CAM
對于有效利用計算機技術(shù)來使其自身的設(shè)計與制造水平,能得到有效提高的行業(yè)之一便是模具制造業(yè)。從高速加工被廣泛用于模具制造以來,CAD(計算機輔助設(shè)計)、CAT(計算機輔助測量)及CAM(計算機輔助制造)等,均在模具制造中得到了更加有效的應(yīng)用。
其中CAD常用于對產(chǎn)品的造型設(shè)計問題進行處理,還能勝任對產(chǎn)品的可裝配性檢查以及對模型的設(shè)計工作,例如Cimatron、Mastercam及UG等軟件,均具備模具的設(shè)計與開發(fā)功能。值得一提的是UG這種設(shè)計軟件,它具有零件建模、數(shù)據(jù)讀入及自動模型布局等功能,只要充分利用好標準件庫與過程模板,便能讓初級設(shè)計人員同樣可以設(shè)計出高品質(zhì)、高性能的模具來,最終達到有效提高模具的設(shè)計工作效率。
因為模具型腔多由結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的曲面組合而成,所以對于數(shù)控編程來說這將是一項非常繁瑣的工作,并且編程質(zhì)量還會對模具加工質(zhì)量起到?jīng)Q定性的作用。在實際的操作過程中,影響編程質(zhì)量的因素很多,其中最主要的因素是加工工藝路線。傳統(tǒng)的加工工藝全憑編程人員自身的經(jīng)驗,很容易出現(xiàn)不合理、不科學的情況,導(dǎo)致模具制造的質(zhì)量有所下降,從而使工件進行返工,嚴重時還可使工件直接報廢,甚至于引發(fā)安全事故。若采用CAM軟件虛擬出一個加工仿真環(huán)境,那此類問題將迎刃而解。以虛擬仿真的方式,可對實際的加工環(huán)境及加工過程,進行一次動態(tài)化的模擬,它所展現(xiàn)出來的情景與真實加工的過程無任何不同。在模擬結(jié)束之后,技術(shù)人員便可根據(jù)模擬中反應(yīng)出來的各種情況,對加工工藝的路線進行適當?shù)恼{(diào)整。應(yīng)用了這項技術(shù)之后,不但可以使編程人員從巨大的精神負擔中解脫出來,又可以有效提高模具的加工質(zhì)量。
5結(jié)論
高速加工技術(shù),它是當前制造業(yè)中較為先進的技術(shù)之一,是在電子信息技術(shù)的快速發(fā)展,與市場經(jīng)濟不斷進步下,所產(chǎn)生的一項新技術(shù)。它除了能夠有效提高模具在制造與加工時的速度與效率,同時還提高了模具本身的質(zhì)量。相信在加工設(shè)備與加工材料不斷進行新舊更替的今天,高速加工技術(shù)在經(jīng)過了不斷的改進與完善后,其技術(shù)性能必將更加成熟穩(wěn)定。
當然,電加工技術(shù)也有其適宜的加工范圍,例如對一些較深的小孔、表面精密加工、尖角以及窄槽的加工。所以,高速加工技術(shù)只能說在某些方面的加工效果,要明顯優(yōu)于電加工技術(shù),但卻不能完全取代電加工技術(shù),因此,二者應(yīng)做到取長補短,相輔相成,為模具加工提供更實用的技術(shù)。并且還有一點是需要我們注意的,對于高速加工設(shè)備來說,其一次性資金投入量較大,某些規(guī)模不是很大的模具廠根本無力承受。而從我國模具廠的規(guī)模來看,小規(guī)模的模具廠與電加工工廠數(shù)量不在少數(shù),所以在短期內(nèi)高速加工技術(shù)還不會給電加工技術(shù)帶來太大的沖擊力。
但是可以肯定的是,在不久的將來高速加工技術(shù),一定能成為我國模具加工中的主要技術(shù)之一,模具行業(yè)也將迫于形勢對加工設(shè)備進行更新?lián)Q代,當前許多實力強大且有遠見的模具制造企業(yè),都紛紛開始引進該項技術(shù),以此增強自身的競爭力,把被動變?yōu)橹鲃樱瑥亩玫赜佑尚录夹g(shù)所帶來的機遇與挑戰(zhàn)。
參考文獻
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