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新技术装备如何促进模具制造业发展

 论文栏目:制造业论文     更新时间:2017/6/29 11:14:20   

摘要:模具制造企业积极应用现代模具制造的新技术、新设备和新工艺,如高速机床的应用、CAD/CAM/CAE技术的应用,建立工艺数据库等,可提升模具制造质量,缩短模具制造周期,促进模具制造技术的发展。

1.高速切削机床的应用

高速切削机床具有高速化、智能化和精密化的优点:机床主轴转速高,工作台移动速度快。主要采用电主轴结构,主轴的最高转速较机械结构显著提高。如某型号跨轨式高速五轴龙门加工中心,其主轴最高转速可达42000r/min,工作台的快速移动速度为42m/min。X/Y轴采用直线电动机驱动,与传统滚珠丝杠传动相比的优点是:直接传动、路径精度较高,无背隙。床身采用天车式结构,所有轴向动件皆于立柱上方移动,工件固定于工作台上,使工件质量不影响机械的加工表现;智能热补偿系统可进行实时动态补偿,操作人员不必等很长时间或待机床达到热稳定状态才开始加工,而是一开机就可直接开始精密铣削加工,机床自动对刀具中心点热位移进行补偿,提高了加工工件的精度,增强了加工过程中的稳定性;一体式床身结构设计,提升了整体机构刚性,确保精度及机械表现的稳定性。我公司采用3R快速定位装夹系统,保证工件工装的重复定位精度为2μm,从源头上控制累积误差,同时大幅降低机床停机时间和工人的劳动强度,使设备利用率达到最高点。所有工件和电极均在机外安装,形成机外测定偏移值,预先编入程序,实现由加工中心到电火花的整体模具加工过程柔性化、自动化和标准化。高速机床以及精密工具系统的应用,使高速加工与普通铣削加工相比具有无可比拟的优点:既可以在粗加工时快速切除大量的多余材料,又可以在精加工时达到很高的表面质量,减少了后续抛光加工的时间。如用φ10mm的球头铣刀,铣削间距为0.2mm走刀,工件表面的理论残留高度仅为0.001mm。对于一些冲压成形模具就不需要抛光打磨,可以直接进行调试。应用高速加工简化了加工工序,节省了部分费用,而且不会出现电加工所导致的表面硬化。高速加工采取非常小的进给速度和切深,可获得高质量的加工表面,可以使用更小直径刀具对更小的圆角及模具进行细节加工,有时可省去钳工抛光的工序,防止了人为因素对模具精度的破坏。

2.CAD/CAM/CAE技术的应用

CAD/CAM/CAE技术将产品设计、模具设计、模具制造和数据分析有机结合,大大提高了模具产品的设计质量,缩短了模具设计与制造周期,降低了产品成本,对于提高模具开发水平和竞争力具有重要意义。我公司采用同步产品研发、同步结构设计、同步模具制造及同步生产工艺的开发流程,模具开发流程为:产品三维CAD设计→CAE分析(见图1)→DL图三维设计→模具三维设计→模具CAM数控加工(见图2)→模具及零件的三维三坐标检测→调试出合格样件(见图3)。如注塑产品应用Moldflow模流分析软件,选择产品的最佳进胶位置,能快速填满型腔。分析产品的翘曲、熔接痕、气孔和应力痕等,从而减少了开模后的维修。利用CatiaV5R20、CimatronE11、UGNX8.0、PowerMill、Moldflow及Nastran等专业CAD/CAM/CAE工具软件,使我公司具有覆盖件、保险杠(见图4)及复杂功能件等完善的设计经验和解决方案。

3.工艺数据库的建立

成熟的经验提炼成工艺数据库,如成形面各处的不相等间隙、压延模型面膨胀处理及压力机变形引起的间隙补偿等,这些补偿量在数控加工时提前加工出来,通过CAE成形分析、试模结果及各零件补偿加工数据等,总结形成成形模具工艺数据库,减少模具的调试工作量,提升模具制造效率。

4.注塑模具顶出试验机的应用

注塑模具顶出机构的磨合:模具顶出试验机可完全模拟模具在注塑机中的运动过程,动态、冷研2500次以上,使模具的顶出和滑动平稳、顺畅,高效提高了模具的生产效率和产品质量,延长模具寿命,减少模具与注塑机磨合成本,缩短模具制作周期,使模具生产得到更好的安全保障。图1成形CAE分析(a)(b)图2模具加工(a)卡车底板(b)卡车底板成形模具(c)卡车顶盖后板(d)加强板成形模(e)转向节模具图在注塑机中的运动过程,动态、冷研2500次以上,使模具的顶出和滑动平稳、顺畅,高效提高了模具的生产效率和产品质量,延长模具寿命,减少模具与注塑机磨合成本,缩短模具制作周期,使模具生产得到更好的安全保障。

5.结语

新形势下,市场对模具制造的要求越来越高,新技术新设备的应用促进了国内模具制造行业的发展,逐渐缩小了与国际先进模具制造地区的差距,但在模具技术和管理水平上还有很多方面需要加以提高。

参考文献:

[1]吕林.模具制造技术[M].北京:化学工业出版社,2009.

[2]郭铁良.模具制造工艺学[M].北京:高等教育出版社,2014.

作者:关炳奇 单位:诸城市义和车桥有限公司

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