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數控加工技術 淺析模具制造與數控加工技術

摘 要數字控制是近代發展起來的壹種自動控制技術,是用數字化信號對機床運動及其加工過程進行控制的壹種方法。本文討論了模具數控加工的特點及其技術要點,探討了數控加工在模具制造中的應用。

關鍵詞模具制造;數控加工;數控車削技術;數控銑削技術

1、模具的數控加工

1)模具數控加工的特點

(1)模具的制造是單件生產。每壹副模具都是壹個新的項目,有著不同的結構特點,每壹個模具的開發都是壹項創造性的工作。

(2)模具的開發並非最終產品,而是為新產品的開發服務,壹般企業新產品的開發在數量上、時間上並不固定,從而造成模具生產的隨機性強、計劃性差,包括客戶變動大、產品變化多,因此對模具制造企業的人員有更高的要求,要求模具企業的員工必須能快速反應,也就是要有足夠的基礎知識和實踐經驗。

(3)模具制造要快速。新產品的開發周期越來越短,而模具又是新產品開發費時最多的項目之壹,模具開發的周期隨之縮短,因此模具從報價到設計制造過程都要有很快捷的反應。特別是模具制造過程必須要快,才能達到客戶的要求。因此就要求模具的加工工序應高度集成,並優化工藝過程,在最短的加工工藝流程中完成模具的盡量多的加工。

(4)模具結構不確定。模具需要按制件的形狀和結構要素進行設計,同時由於模具所形成的產品往往是新產品,所以在模具開發過程中需要有更改,或者在試模後,對產品的形狀或結構作調整,而這些更改需要進行重新加工。

(5)模具加工的制造精度要求高。為了保證成形產品的精度,模具加工的誤差必須時行有效控制,否則模具上的誤差將在產品上放大。模具的表面粗糙度要求高,註塑模具或者壓鑄模具,為了達到零件表面的光潔,以及為了使熔體在模具內流動順暢,必須有較低的表面粗糙度值。

2)模具數控加工的技術要點

(1)模具為單件生產,很少有重復開模的機會。因此,數控加工的編程工作量大,對數控加工的編程人員和操作人員就有更高的要求。

(2)模具的結構部件多,而且數控加工工作量大。模具通常有模架、型腔、型芯、鑲塊或滑塊、電極等部件,需要通過數控加工成形。

(3)模具的型腔面復雜,而且對成形產品的外觀質量影響大,因此在加工腔型表面時必須達到足夠的精度,盡量減少、最好能避免模具鉗工修整和手工拋光工作。

(4)模具部件壹般需要多個工序才能完成加工,應盡量安排在壹次安裝下全部完成,這樣可以避免因多次安裝造成的定位誤差並減少安裝時間。通常模具成形部件會有粗銑、精銑、鉆孔等加工,並且要使用不同大小的刀具進行加工,合理安排加工次序和選擇刀具就成了提高效率的關鍵因素之壹。

(5)模具的精度要求高。通常模具公差範圍在達到成形產品的1/5~1/10,而在配合處的精度要求更高。只有達到足夠的精度,才能保證不溢料,所以在進行數控加工時必須嚴格控制加工誤差。

(6)模具通常是“半成品”,還需要通過模具鉗工修理或其他加工,如電火花加工等,因此在加工時,要考慮到後續工序的加工方便,如為後續工序提供便於使用的基準等。

(7)模具材料通常要用到很硬的鋼材,如壓鑄模具所用的H13鋼材,通常在熱處理後,硬度會達到52~58HRC,而鍛壓模具的硬度更高。所以數控加工時必須采用高硬度的硬質合金刀具,選擇合理的切削用量進行加工,有條件的最好用高速銑削來加工。

(8)模具電極的加工。模具加工中,對於尖角、肋條等部位,無法用機加工加工到位。另外某些特殊要求的產品,需要進行電火花加工,而電火花加工要用到電極。電極加工時需要設置放電間隙。模具電極通常采用純銅或石墨,石墨具有易加工、電加工速度快、價格便宜的特點,但在數控加工時,石墨粉塵對機床的損害極大,要有專用的吸塵裝置或者浸在液體中進行加工,需要用到專用數控石墨加工中心。

(9)標準化是提高效率、縮短加工時間的有效途徑。對於模具而言,盡量采用標準件,可以減少加工工作量。同時在模具設計制造過程中,使用標準的設計方法,如將孔的直徑標準化、系列化,可以減少換刀次數,提高加工效率。

2、數控加工在模具制造中的應用

1)模具的數控加工技術按其能量轉換形式不同可分為:

(1)數控機械加工技術。模具制造中常常用到的如數控車削技術、數控銑削技術,這些技術正在朝著高速切削的方向發展。

(2)數控電加工技術,如數控電火花加工技術、數控線切割技術。

(3)數控特種加工技術。包括新興的、應用還不廣泛的各種數控加工技術,通常是利用光能、聲能、超聲波等來完成加工的,如快速原型制造技術等。

這些加工方式為現代模具制造提供了新的工藝方法和加工途徑,豐富了模具的生產手段。但應用最多的是數控銑床及加工中心;數控線切割加工與數控電火花加工在模具數控加工中應用也非常普遍;而數控車床主要用於加工模具桿類標準件,以及回轉體的模具型腔或型芯;數控鉆床的應用也可以起到提高加工精度和縮短加工周期的作用。

在模具數控制造中,應用數控加工可以起到提高加工精度、縮短制造周期、降低制造成本的作用,同時由於數控加工的廣泛應用,可以降低對模具鉗工經驗的過分依賴。因而數控加工在模具中的應用給模具制造帶來了革命性的變化。當前,先進的模具制造企業都以數控加工為主來制造模具,並以數控加工為核心進行模具制造流程的安排。

2)數控車削加工

數控車削在模具加工中主要用於標準件的加工,各種桿類零件如頂尖、導柱、復位桿等。另外,在回轉體的模具中,如瓶體、盆類的註塑模具,軸類、盤類零件的鍛模,沖壓模具的沖頭等,也使用數控車削進行加工。

3)數控銑削加工

數控銑削在模具加工中應用最為廣泛,也最為典型,可以加工各種復雜的曲面,也可以加工平面、孔等。對於復雜的外形輪廓或帶曲面的模具,,如電火花成形加工用電極、註塑模、壓鑄模等,都可以采用數控銑削加工。

4)數控電火花線切割加工

對於微細復雜形狀、特殊材料模具、塑料鑲拼型腔及嵌件、帶異形槽的模具,都可以采用數據電火花線切割加工。線切割主要應用在各種直壁的模具加工,如沖壓模具中的凹凸模,註塑模中的鑲塊、滑塊,電火花加工用電極等。

5)數控電火花成形加工

模具的型腔、型孔,包括各種塑料模、橡膠模、鍛模、壓鑄模、壓延拉深模等,可以采用數控電火花成形加工。

總之,模具具有結構復雜、型面復雜、精度要求高、使用的材料硬度高、制造周期短等特點。應用數控加工模具可以大副度提高加工精度,減少人工操作,提高加工效率,縮短模具制造周期。同時,模具的數控加工具有壹定的典型性,比普通產品的數控加工有更高的要求。

參考文獻

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