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  提高模具质量的基本途径  

发表人:admin   来源:未知   时间:2018-02-28
  提高模具质量的基本途径
  近年来,世界范围内制造业的竞争变得越来越激烈,企业在尽可能短的时间内高效率、低消耗地为顾客提供个性化高质量产品的能力,已成为企业竞争能力的一个标志。模具被称为工业之父,模具质量的高低,将直接影响到产品的质量、产量、成本、新产品投产及老产品更新换代的周期、企业产品结构调整速度与市场竞争力,因此经济形势对模具的质量提出了越来越高的要求。那么如何才能更合理地提高模具质量呢?也就是说,怎么样才能让模具在高精度、低成本、高效率条件下,更长时间地、更多模次地生产出质量合格的制件呢?这已经越来越成为人们关注的焦点。模具质量并不是一个简单的话题,它包括以下几个方面:
  ⑴制品质量:制品尺寸的稳定性、符合性,制品表面的光洁度、制品材料的利用率等等;⑵使用寿命:在确保制品质量的前提下,模具所能完成的工作循环次数或生产的制件数量;⑶模具的使用维护:是否属最方便使用、脱模容易、生产辅助时间尽可能的短;⑷维修成本、维修周期性等等。
  提高模具质量的基本途径:
  ⑴首先制件的设计要合理,尽可能选用最好的结构方案,制件的设计者要考虑到制件的技术要求及其结构必须符合模具制造的工艺性和可行性。
  ⑵模具的设计是提高模具质量的最重要的一步,需要考虑到很多因素,包括模具材料的选用,模具结构的可使用性及安全性,模具零件的可加工性及模具维修的方便性,这些在设计之初应尽量考虑得周全些。
  ①模具材料的选用既要满足客户对产品质量的要求,还需考虑到材料的成本及其在设定周期内的强度,当然还要根据模具的类型、使用工作方式、加工速度、主要失效形式等因素来选材。例如:冲裁模的主要失效形式是刃口磨损,就要选择表面硬度高、耐磨性好的材料;冲压模主要承受周期性载荷,易引起表面疲劳裂纹,导致表层剥落,那就要选择表面韧性好的材料;拉深模应选择磨擦系数特别低的材料;压铸模由于受到循环热应力作用,故应选择热疲劳性强的材料;对于注塑模,当塑件为ABS、PP、PC之类材料时,模具材料可选择预硬调质钢,当塑件为高光洁度、透明的材料时,可选耐蚀不锈钢,当制品批量大时,可选择淬火回火钢。另外还需要考虑采用与制件亲和力较小的模具材料,以防粘模加剧模具零件的磨损,从而影响模具的质量。
  ②模具结构设计时,尽量结构紧凑、操作方便,还要保证模具零件有足够的强度和刚度;在模具结构允许时,模具零件各表面的转角应尽可能设计成圆角过渡,以避免应力集中;对于凹模、型腔及部分凸模、型芯,可采用组合或镶拼结构来消除应力集中,细长凸模或型芯,在结构上需采取适当的保护措施;对于冷冲模,应配置防止制件或废料堵塞的装置(如:弹顶销、压缩空气等)。 与此同时,还要考虑如何减少滑动配合件及频繁撞击件在长期使用中磨损所带来的对模具质量的影响。
  ③在设计中必须减少在维修某一零部件时需拆装的范围,特别是易损件更换时,尽可能减少其拆装范围。
  ⑶模具的制造过程也是确保模具质量的重要一环,模具制造过程中的加工方法和加工精度也会影响到模具的使用寿命。各零部件的精度直接影响到模具整体装配情况,除掉设备自身精度的影响外,则需通过改善零件的加工方法,提高钳工在模具磨配过程中的技术水平,来提高模具零件的加工精度;若模具整体装配效果达不到要求,则会在试模中让模具在不正常状态下动作的几率提高,对模具的总体质量将会有很大影响。因此,为保证模具具有良好的原始精度—原始的模具质量,在制造过程中首先要合理选择高精度的加工方法,如电火花、线切割、数控加工等等,同时应注意模具的精度检查,包括模具零件的加工精度、装配精度及通过试模验收工作综合检查模具的精度,在检查时还需尽量选用高精度的测量仪器,对于那些成形表面曲面结构复杂的模具零件,若用普通的直尺、游标卡就无法达到精确的测量数据,这时就需选用三坐标测量仪之类的精密测量设备,来确保测量数据的准确性。
  ⑷对模具主要成形零部件进行表面强化,以提高模具零件表面耐磨性,从而更好地提高模具质量。对于表面强化,要根据不同用途的模具,选用不同的强化方法。例如:冲裁模可采用电火花强化、硬质合金堆焊等,以提高模具零件表层的耐磨性和抗压强度;压铸模、塑料模等热加工模具钢零件可采用渗氮(硬氮化)处理,以提高零件的耐磨性、耐热疲劳性和耐磨蚀性;拉深模、弯曲模可采用渗硫处理,以减少摩擦系数,提高材料的耐磨性;碳氮共渗(软氮化)可应用于各类模具的表面强化处理。另外,近几年发展起来的一种称为FCVA真空镀金刚石膜技术,能在零件表层形成一层与基体结合异常牢固又十分光滑均匀密实的保护膜,这种技术特别适合于模具表面保护性处理,也是提高模具质量的一种效果显著的方法。当然,如果制件属试制产品或生产批量相当小的话,就不一定非要进行模具零件的表面强化处理。
  ⑸模具的正确使用与维护,也是提高模具质量的一大因素。例如:模具的安装调试方式应恰当,在有热流道的情况下,电源接线要正确,冷却水路要满足设计要求,模具在生产中注塑机、压铸机、压力机的参数需与设计要求相符合等等。在正确使用模具时,还需对模具进行定期维护保养,模具的导柱、导套及其他有相对运动的部位应经常加注润滑油,对于锻模、塑料模、压铸模之类模具在每模成形前都应将润滑剂或起模剂喷涂于成形零件表面。对模具进行有计划的防护性维护,并通过维护过程中的数据处理,则可预防模具在生产中可能出现的问题,还可提高维修工作效率。
  总之,要想提高模具的质量,首先必须每个环节都要考虑到对模具质量的影响,其次还须通过各部门的通力合作。模具的质量是模具企业自身实力的真实体现。
  结束语
  质量是一个古老而又常新的话题!模具的质量,无论是模具的设计者和制造者、制件的设计者,还是模具的使用者都应积极关心的问题,随着技术的不断创新、新材料的广泛采用、加工工艺的不断变革,使用与维护条件的差异等等都不同程度的影响模具的质量。“模具质量”的涉及面很广泛,相当复杂,提高模具质量的方法有多种,途径也很多,本文仅从自己的观点略作阐述,应该能使模具行业的读者们对“如何提高模具质量”有更广泛、更深刻的认识。
  改善冲模制造工艺提高冲模寿命
  冲模制造工艺就是指冲模主要工作零件;凸模、凹模、凸凹模等的加工制造方法。目前国内在冲模制造中,普遍采用的制造工艺如下:
  1、电加工制模工艺
  以电火花线切割和电火花穿孔成形加工为主的冲模制造工艺。
  2、专用设备机械加工制模工艺
  以锉锯机、仿型刨、仿型铣、成型磨与光学曲线磨加工为主的冲模制造工艺。
  3、精密磨削制模工艺
  以通用与专用设备进行粗加工与半精加工,用高精磨削设备完成精加工,包括使用高精度平面、内名圆磨床、座标磨床、CNC光学曲线磨床与成型磨床、NC与CNC连续轨迹座标磨床等进行精加工。
  4、高效高精度组合制模工艺
  以电加工法进行半精加工,用成型磨、CNC光学曲线磨、座标磨及NC与CNC连续轨迹座标磨进行精加工。
  除上述四种外,还有完全用普通机床加工配以钳工锉研制模、压印法制模以及浇铸法制模工艺等,多用于一些简易、经济冲模制造。在普通全钢冲模制造中这些制模工艺已趋于淘汰。
  用电加工制模工艺制作冲模是国内目前应用最广的冲模制造工艺。在高精度、高寿命、高效率的“三高”冲模制造中,精密磨削工艺占据较大优势。而高效高精组合制模工艺在国内目前使用尚不广泛,尽管其优点很多,是精密冲模制造技术的发展方向,普及尚待时日,还要一个过程。
  1、冲模的电加工制造工艺
  电火花穿孔是利用工件与电极之间脉冲放电产生的电蚀现象,进行模孔和模腔加工。即当电极与工件间的间隙小到一定程度时,瞬间电压升高,击穿间隙,产生脉冲火花放电。此时,能量集中,电流密度很大,产生10000℃以上高温,使金属熔化、汽化,并脱离模体,如此不停循环往复,达到加工的目的。
  线切割加工原理亦相同,其主要优点如下:
  (1)用金属丝作为工具电极,无需像电火花穿孔成形加工那样需要专门的工具电极。
  (2)电极丝直径仅0.04~0.2 mm,现在已开发使用0.03~0.1 mm直径的电极丝,可以切割0.05~0.07mm的窄缝、R≤0.03mm的圆角以及细微的结构形状,故可加工复杂形状的凸、凹模。
  (3)加工中电极线以一定速度运动,既不必考虑电极丝损耗,又可将加工中残留在切割缝中的屑末排出,有利于连续切割加工。
  (4)加工效率较高且可不必采用拼块结构而能在整体模块上加工。同时,还可将凸模固定板、导板(卸料板)、凹模板等三板叠齐一次切割出所有相应模孔,孔的同轴度极好。
  (5)可对淬硬模板切割加工,既可消除热处理变形,又能对各种硬金属、模具钢进行切割。
  电加工制模可以大幅度缩短制模周期,能节省大量机加设备及工时,但目前,多数国产电穿孔与线切割机的加工精度、加工表面粗糙度等都达不到冲模制造的技术要求。国产线切割机(见表1)与国外同类产品的技术性能相比还有较大差距。如瑞士AGIE公司的CNC五轴线切割机,其线切割斜度可达±10°可切割多种形式侧表面、直立面、锥面、连续坡度面等,加工精度可达±0.005mm,其表面糙度值Ra=0.4μm。
  近年来,国外一直对电加工机床的技术性能改进与开发进行着大量研究,特别是日本与瑞士几家大的著名电加工机床生产公司:日本三菱电机、沙迪克、瑞士阿奇、夏米尔等,经过长期不懈的努力都取得丰硕的成果,特别是低速走丝数控电火花线切割机床(LWEDM)的发展引人注目。功能完善,自动化程度已达到无人看管运行的程度。其加工工艺水平:生产率达到300mm2/min,加工精度可达到±1.5μm,加工表面粗糙度Ra0.1~0.2μm。直径0.03~0.1mm细丝精密切割技术的开发,可实现凹、凸模一次切割完成,并可进行0.04mm的窄槽及半径0.02mm内圆角的切割加工。锥度切割技术已能进行30°以上锥度的精密加工,国内在这方面的研究、开发也已取得了进展。如北京机床研究所研制的慢走丝线切割机加工精度已小于5μm。
  模具生产技术与生产经验
  中国模具协会顾问 许发樾教授
  模具是制造业的核心技术装备。模具工业不发达将严重影响汽车、IT与电子技术产品、机电产品、航空(天)与船舶和建材、家用电器等制造业产品的生产。
  模具是进行制造业产品零件(包括冲件、塑件、锻件、橡胶件、玻璃与陶瓷件等)成形加工的专用成型工具、专用工装,也是专用技术产品。
  模具将根据制造业产品零件的形状、尺寸与尺寸精度、表面质量等技术要求与生产批量,进行专门设计与制造。
  因此,研究模具的现代化设计与制造技术,研究模具设计制造过程中的实践经验,以及生产过程的技术管理与过程控制,并使之形成规范,形成专家系统,对提高模具生产技术与管理水平、提高模具企业核心竞争能力,将至为重要。
  现代化模具生产方式与生产过程
  上世纪30年代以前,是采用简单工具与设备,形成以手工制造模具的作坊式生产方式。此时期,只能制造简单模具。模具的制造精度与质量完全依赖人工技艺和实际经验。
  30年代到70年代後期,是模具工业化生产方式的发展过程。其主要成就与特征有:
  广泛采用铣削工艺,精密成形磨削工艺,并实现带精密孔距的圆孔与型孔精密加工的精密坐标磨削工艺技术。
  电火花成形加工工艺和NC电火花线切割加工工艺广泛应用,为高硬材料的型件提供了关键加工技术。
  实现了模具型件材料的专业化、系列化和标准化。
  其间,模具标准化的高度发展,在模具生产中全面采用标准零、部件进行设计与制造,不仅是模具工业化生产方式的重大成就和特征;也是实现现代化模具生产方式的重要技术基础。
  随着计算机和机床工业的进步与发展,1980年以来,模具CAD/CAM、CAD/CAM/CAE已成为广泛应用的生产技术。它们与高度标准化相配合形成了现代化模具生产方式,即实现模具设计与制造的信息化、数字化的模具生产方式。

 

 
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