1定义
模具加工(mold making)是指成型和制坯工具的加工,此外还包括剪切模和模切模具。通常情况下,模具有上模和下模两部分组成。将钢板放置在上下模之间,在压力机的作用下实现材料的成型,当压力机打开时,就会获得由模具形状所确定的工件或去除相应的废料。小至电子连接器,大至汽车仪表盘的工件都可以用模具成型。
级进模是指能自动的把加工工件从一个工位移动到另一个工位,并在最后一个工位得到成型零件的一套模具。模具加工工艺包括:裁模、冲坯模、复合模、挤压模、四滑轨模、级进模、冲压模、模切模具等。
2模具种类
(1)金属冲压模具:连续模、单冲模、复合模、拉伸模
(2)塑胶成型模:注塑模、挤塑模、吸塑模
(3)压铸模具
(4)锻造模具
(5)粉末冶金模具
(6)橡胶模具
3模具加工流程
开料:前模料、后模模料、镶件料、行位料、斜顶料;
开框:前模模框、后模模框;
开粗:前模模腔开粗、后模模腔开粗、分模线开粗;
铜公:前模铜公、后模铜公、分模线清角铜公;
线切割:镶件分模线、铜公、斜顶枕位;
电脑锣:精锣分模线、精锣后模模芯;
电火花:前模粗、铜公、公模线清角、后模骨位、 枕位;
钻孔、针孔、顶针;模具顶针孔水路孔加工行位、行位压极;
斜顶、复顶针、配顶针。
4其他
(1)唧咀、码模坑、垃圾钉(限位钉);
(2)飞模;
(3)水口、撑头、弹簧、运水;
(4)省模、抛光、前模、后模骨位;
(5)细水结构、拉杆螺丝拉钩、弹簧
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(6)重要部件热处理、淬火、行位表面氮化;
5模具软件
ugnx、pro/nc、catia、mastercam、surfcam、topsolid cam、space-e、camworks、worknc、tebis、hypermill、powermill、gibbscam、featurecam等等。
6基本特点
(1)加工精度要求高一副模具一般是由凹模、凸模和模架组成,有些还可能是多件拼合模块。于是上、下模的组合,镶块与型腔的组合,模块之间的拼合均要求有很高的加工精度。精密模具的尺寸精度往往达μm级。
(2)形面复杂有些产品如汽车覆盖件、飞机零件、玩具、家用电器,其形状的表面是由多种曲面组合而成,因此,模具型腔面就很复杂。有些曲面必须用数学计算方法进行处理。
(3)批量小 模具的生产不是大批量成批生产,在很多情况下往往只生产一付。
(4)工序多 模具加工中总要用到铣、镗、钻、铰和攻螺纹等多种工序。
(5)重复性投产模具的使用是有寿命的。当一付模具的使用超过其寿命时,就要更换新的模具,所以模具的生产往往有重复性。
(6)仿形加工模具生产中有时既没有图样,也没有数据,而且要根据实物进行仿形加工。这就要求仿制精度高,不变形。
(7)模具材料优异,硬度高模具的主要材料多采用优质合金钢制造,特别是高寿命的模具,常采用crl2,crwmn等莱氏体钢制造。这类钢材从毛坯锻造、加工到热处理均有严格要求。因此加工工艺的编制就更加不容忽视,热处理变形也是加工中需认真对待的问题。
根据上述诸多特点,在选用机床上要尽可能满足加工要求。如数控系统的功能要强,机床精度要高,刚性要好,热稳定性要好,具有仿形功能等。
7加工工艺流程安排
(1)底面加工,加工量保证;
(2)铸件毛坯基准找正,2d、3d型面余量检查;
(3)2d、3d型面粗加工,非安装非工作平面加工(包括安全平台面、缓冲器安装面、压板平面、侧基准面);
(4)半精加工前,侧基准面的找正确保精度;
(5)半精加工2d、3d型面,精加工各类安装工作面(包括限位块安装面及接触面、镶块安装面及靠背面、冲头安装面、废料切刀安装面及靠背面、弹簧安装面及接触面、各类行程限制工作面、斜楔安装面及靠背面),半精加工各类导向面、导向孔,留余量精加工工艺基准孔及高度基准面,并记录数据;
(6)检验复查加工精度;
(7)钳工镶作工序;
(8)精加工前,工艺基准孔基准面找正,镶块余量检查;
(9)精加工型面2d、3d,侧冲型面及孔位,精加工工艺基准孔及高度基准,精加工导向面及导向孔;
(10)检验复查加工精度。
8注意事项
(1)工艺编制简明、表达详细,加工内容尽量数值化表达;
(2)加工重点难点处,工艺要特别强调;
(3)需要组合加工处,工艺表达清楚;
(4)镶块需单独加工时,注意加工精度的工艺要求注明;
(5)组合加工后,需单独加工的镶块零件,组合加工时工艺安装单独加工的基准要求;
(6)模具加工中弹簧是最容易损坏的,所以要选择疲劳寿命长的模具弹簧。
大型模具
大型模具加工中存在的主要问题
1.巨大的尺寸和重量
在加工大型模具时,如何应付其自身的巨大尺寸和重量,是加工企业面临的一大挑战。大型模具的加工,往往需要大量的劳动力、专用设备和多次调试装夹,而加工精度也受到多方面潜在因素的影响而不易保证。
2.购置成本问题
加工生产各类大型模具,直接相关的最大费用就是机床的购置成本。能够生产大型模具的机床是相当昂贵的,尤其是在复杂工艺安排下,需要使用多台机床才能完成从模具粗加工到精加工的全部工序。这样的先期高投入成本也是很多企业进入这一市场的最大障碍。由此,我们可以看出,如果可以在一台合适的机床上实现大型模具的粗加工和精加工,甚至仅需一次调试装夹,那么很多问题将迎刃而解,加工精度也可以得到保证。
大型模具加工中心设计特点
下面探讨一下大型模具加工中心所必备的一些设计特点:
1铸铁床身结构,机床主轴具有散热功能
铸铁材料具有很高的刚性和散热特性,因而,是制造机床结构件最稳定的材料。对于铣削大型零件用的任何机床,首先需要具有非常结实的铸铁结构,并装备有具有散热功能的主轴。就机床的主轴而言,它必须采用内置冷却技术,从轴承外面来冷却主轴,保证在长时间加工过程中,主轴本身不会被烧坏或不会因热膨胀而造成精度损失。这些因素是非常重要的,因为大型模具的加工,需要消耗很长的时间,同时在重切削条件下,这会增加模具的热量和应力。所以,机床的结构部件必须具有良好的刚性和散热特性,这是加工出大型优质模具的前提。因此,必须最大程度地限制加工过程中机床的振动,并快速扩散加工过程中产生的热量。选择合适的加工机床和刀具,可以实现成本和周期的双赢。
2热稳定技术
由于加工时间过长,环境温度的影响也是必须要考虑的。例如,在普通机床上加工大型模具,当环境温度变化10℃时,将会导致机床立柱发生6℃的温度变化,从而引起主轴角板平行度发生0.07mm的变化。因此,机床的设计,必须考虑到环境温度的效应,避免环境温度影响到加工零件的精度。
3速度
对于一台行程能够快速移动的大型模具加工中心来说,大型模具加工机床的主轴转速应至少达到20000r/min,金属的切削速度应满足760-20000mm/min。
4精度
精度控制始终贯穿于模具加工的各个阶段。如果需要在一台加工中心上实现对大型模具的粗加工和精加工,那么,必须严格控制机床的定位精度和重复定位精度。大型模具专用的加工中心,一般其定位精度可以达到±1.5μm,重复定位精度应达到±1μm。同时,其节距精度应保持在5μm之内。
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