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      水平造型機模具制造的系統化

      發布時間:2017-10-24

      一、水平造型機模具制造的系統化概念
        水平造型機模具制造業代表著   為重要的生產技術領域之一,它影響著單個零件的大量生產的經濟性?,F代模具制造業幾乎涉及至制造業的各個方面:零件設計,幾何參數處理和傳送,模具設計,造型處理,樣件生產,表面尺寸和質量控制以及先進的材料切除技術。通過計算機模擬對材料流的預測以及對缺陷的消除,可以優化模具設計,減少試驗和誤差,并縮短工藝開發周期。
        模具制造中所用的信息流和處理步驟可分為:模具設計,刀具軌跡的生成,粗加工,精加工,光整加工以及試模。模具制造過程應視為一個統一的大系統。該系統包括:1)要生產的零件設計;2)用于目測、試驗和評估的原型生產;3)為優化模具設計處理模型;4)CNC加工;5)EDM電極制造;6)EDM加工;7)表面精修及拋光:8)電極、模子、外型鑄件或模制件的尺寸控制。
        使用模具加工零件時,零件設計   與其制作工藝相適應,確保以低成本生產出   的零件并縮短生產準備時間。因此,零件加工工藝   好與零件設計同時考慮。除滿足功能要求外,在零件設計中尚需考慮:①對生產效率有影響的幾何形狀復雜程度;②設備及工裝要求;③對諸如尺寸、幾何形狀以及生產效率的處理能力,④要使用的材料件件質。
        二、零件及零件加工
        如今,水平造型機模具制造商得到一份訂單,往往拿到的不是圖紙而是電子文件。有時,零件幾何參數是用數字化的物理模型的形式表示,以便產生計算機輔助設計(CAD)模型。做為模具設計者,   先要利用經驗準則(experience-basedguidelines)或CAD系統將這些數字化參數轉換為零件(鍛件、鑄件、模塑件和沖壓件)的幾何參數,然后,初始的零件設計可利用計算機輔助工程(CAE)技術,根據模型制作時得出的信息進行修改。
        在鍛制和沖壓時,為了加工出   終的零件往往需要若干道成形工序。因此,在鍛制和沖壓時,   先需要利用經驗準則建立一套以后可根據模型制作而改進的初始制造工序。
        模具的功能元件(如型芯、型腔以及其他如鍛造中用于飛邊溢縫的其他附件)都是利用經驗準則或簡單的公式   先在CAD系統上設計的。如圖所示,利用模型制造,初始設計可做修改和進一步改進。在冷墩、板材成型、鑄模和注射模加工中主要應致力于原型專家系統的開發。
        模型制做作為CAE的組成部分,有助于:①確認零件設計,②建立適用的加工條件和工序;③設計模具元件。模型制做現正日益成功地用來制造冷鍛、熱鍛、板材成型、注射模和壓鑄模。
        三、模具制造
        現代加工技術中有多種既可以減少模具加工準備時間而又不影響質量的工藝,如刀具軌跡校驗和優化、高速銑削以及淬硬鋼銑削。
        在模具加工中有三種產生刀具軌跡的基本方法。
        (1)仿形銑削該方法盡管仍在應用,但由于進給量和速度受到切削條件的限制,正逐漸被淘汰。采用此方法,要花費很長的切削時間才能獲得理想的表面粗糙度。
        (2)數字化加工(接觸跟蹤和激光掃描)該方法具有相當高的適用價值,理由是①現在仍存在著利用CAD/CAM無法有效制做的、相當復雜的模具形狀;②試模時所做的模具改動值   被收集并讀入數據庫中;③某些時候,用CAD模型開發費用很昂貴,而物理模型(舊零件或模具,手工制做的模型)又還存在;④數字化加工可無人看管進行:⑤數字化數據可傳送、修改和轉換。此外尚可用于精密的高速N(加工以及在坐標測量儀上做幾何精度檢測。
        (3)CAD/CAM系統這是應用   廣泛和   成熟的刀具軌跡生成技術,但大多數CAD/CAM系統產生的刀具軌跡仍然效率欠佳,其原因是,這些系統無法仿真銑削加工,它們只能考慮由刀具軌跡生成的零件幾何形狀,因此還需要NC編程員協助選擇銑削參數。
        刀具軌跡校驗用的軟件可以幫助仿真材料切除過程并檢出潛在的誤差以及刀具的相撞。型腔銑削時,刀具的嚙合條件是持續變動的,因此,刀具軌跡校驗軟件可以用于根據局部刀具嚙合條件,對主軸速度和進給速度進行調節,來改進銑削過程。
        四、銑削與電火花加工
        模具所有的銑削加工均可得益于高速加工技術。高速加工時,進給速度可達15m/min,表面切削速度達700m/min。在模具制造中,高速加工的目的是減少鉗工加工時間、提高精度和表面質量、縮短加工準備時間并   終借助于無人看管加工而節約勞動力。通過用較小的采集進給值、較高的主軸轉速和進給速度,模具的型芯或型腔可達到很高的加工精度和   的表面粗糙度。高速加工時,需要有專門的CNC系統、高剛性的動平衡主軸和機床結構以及專用銑刀。高速加工是模具制造工藝的主要發展趨勢之一。
        模具的粗加工和半精加工通常是用銑削完成的,但精加工則是根據零件的幾何形狀、設備條件和生產周期或選用銑削,或選用電火花加工(EDM)。
        制造帶雕塑表面的模具時,電火花成型機起著主要作用,然而,在制造級進模、下料模、擠壓模、拉深模時,電火花線切割機的作用則同樣重要。
        電火花成型機特別適用于硬材質的深而薄的型腔加工,并可使之并入CIM(計算機集成制造)環境中。不過,該工藝流程與銑削相比相當緩慢,同時,適用傳統的絕緣介質除火災隱患外,還會引起環境污染。
        五、模具制造技術的發展趨勢
        水平造型機模具制造將在制造技術中占重要地位,模具制造業   富競爭力的工藝,如高速加工與自適應控制的EDM,在發展中將會出現若干明顯趨勢。模具制造   縮短輔助時間,以提高柔性化和速度將產品推向市場。目前,電子數據傳送已不存在任何技術問題,但在模具制造領域中,幾何參數通常很復雜,數據文件相當龐大。模具制造用的高速加工技術業已順利產生?,F有軟件可通過自動的進給率控制來說明刀具軌跡幾何學,借助預測或監控銑削力、切削厚度以及作為刀具軌跡幾何參數函數的刀具表面平均速度來提高進給速度自動控制能力的可能性。對淬硬了的模具表面進行高速加工可在銑削時間略增的條件下獲得良好的表面粗糙度。集電極制造和坐標測量機一體化的EDM將得到廣泛應用,尤其是隨著水基EDM的應用,優化的沖洗技術和自適應控制EDM的進一步發展將   是如此。 

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