模具制造工藝研究

【摘要】 探討了模具制造工藝的應(yīng)用現(xiàn)狀，并提出了其應(yīng)用中應(yīng)注意的一些問題，為模具制造工藝的發(fā)展提出了有益的建議。

【關(guān)鍵詞】 模具 制造工藝

一、模具制造工藝的發(fā)展歷史

自1959年起，電火花成形加工機床開始應(yīng)用于模具生產(chǎn)，用電火花成形方法加工凹模，卸料板型孔，使模具制造技術(shù)水平又有一個較大的提高。80年代以來模具制造技術(shù)的又一重大進展?？焖俪尚沃圃旒夹g(shù)是綜合了機械工程、CAD、數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)和材料科學(xué)技術(shù)的一種全新的制造工藝。快速成形技術(shù)應(yīng)用于模具制偵，使模具設(shè)計和制造更加快速、經(jīng)濟、實用，對于多品種、小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)具有重要的意義。

二、模具制造工藝的現(xiàn)狀

工藝設(shè)計是優(yōu)化配置工藝資源，合理編排工藝過程的一門藝術(shù)，是生產(chǎn)中的關(guān)鍵性工作。模具的特點決定了模具工業(yè)的快速發(fā)展，模具制造水平是衡量一個國家機械制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。我國已經(jīng)具備制造大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的能力。如：硬質(zhì)合金多工位級進模，步距精度<0.005mm，成形表面粗糙度達0.4-0.1μm，鑲件的重復(fù)定位精度<0.005mm，互換性好，模具壽命達1億沖次，具有自動沖切、疊壓、鉚合、扭角、計數(shù)分組和安全保護功能。又如：大型的塑料模，重達10噸以上，尺寸精度為0.01mm，型腔Ra=0.1μm，模具壽命達30萬次以上。達到國際同類模具產(chǎn)品的技術(shù)水平。

三、模具制造工藝的基本類型

（1）車削加工：在車床上主要對回轉(zhuǎn)面進行加工的方法。主要有：臥式車床，立式車床，轉(zhuǎn)塔自動車床，數(shù)控車床 。（2）銑削加工：可以用來加工平面、溝槽、螺紋、齒輪及成形表面，特別是復(fù)雜的特形面。（3）曲面刨削的加工方法。（4）磨削加工：無心內(nèi)圓磨削、行星式內(nèi)圓磨削（工件不動，砂輪除了高速旋轉(zhuǎn)外，砂輪軸還要圍繞著固定中心作旋轉(zhuǎn)運動以實現(xiàn)圓周進給）。（5）坐標(biāo)鏜床加工：是在坐標(biāo)鏜床上，利用精密坐標(biāo)測量裝置，對零件的孔及孔系進行高精度切削加工。

四、模具制造過程中應(yīng)注意的問題

（1）模具鋼的材料：（A）熱加工工具鋼，它能承受模鑄、鍛造和擠壓時的相對高的溫度。（B）冷加工工具鋼，它用于下料和剪切、冷成形、冷擠壓、冷鍛和粉末加壓成形。（C）塑料，一些塑料會產(chǎn)生腐蝕性副產(chǎn)品，例如PVC塑料。長時間的停工引起的冷凝、腐蝕性氣體、酸、冷卻/加熱、水或儲存條件等因素也會產(chǎn)生腐蝕。 在這些情況下，推薦使用不銹鋼材料的模具鋼。（2）模具尺寸：大尺寸模具常常使用預(yù)硬鋼。 整體淬硬鋼常常用于小尺寸模具。（3）模具使用次數(shù)：長期使用（>1 000 000次）的模具應(yīng)使用高硬度鋼，其硬度為48-65 HRC。 中等長時間使用（100 000到1 000 000次）的模具應(yīng)使用預(yù)硬鋼，其硬度為30-45 HRC。 短時間使用（<100 000次）的模具應(yīng)使用軟鋼，其硬度為160-250 HB。（4）表面粗糙度 - 許多塑料模具制造商對好的表面粗糙度感興趣。 當(dāng)添加硫改善金屬切削性能時，表面質(zhì)量會因此下降。 硫含量高的鋼也變得更脆。（5）影響材料可切削性的主要因素。①鋼的合金成分越高，就越難加工。②鋼的結(jié)構(gòu)對金屬切削性能也非常重要。③硬度也是影響金屬切削性能的一個重要因素。④非金屬參雜一般對刀具壽命有不良影響。例如Al2O3 （氧化鋁），它是純陶瓷，有很強的磨蝕性。⑤殘余應(yīng)力，它能引起金屬切削性能問題。 常常推薦在粗加工后進行應(yīng)力釋放工序。（6）切削工藝中最重要的因素。切削過程中一個最重要的目標(biāo)是在每一個工序中為每一種刀具創(chuàng)建均勻分布的加工余量。 這就是說，必須使用不同直徑的刀具（從大到?。貏e是在粗加工和半精加工工序中。 任何時候主要的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)是在每個工序中與模具的最終形狀盡可能地相近。（7）有效切削速度。切削中，實際或有效直徑上的有效切削速度的基本計算總是非常重要。 如果在計算切削速度時使用刀具的名義直徑值（Dc），當(dāng)切削深度淺時，有效或?qū)嶋H切削速度要比計算速度低得多。如圓刀片CoroMill 200刀具（特別是在小直徑范圍）、球頭立銑刀、大刀尖圓弧半徑立銑刀和CoroMill 390立銑刀之類的刀具。如果對每個區(qū)域編制專門的CAM程序和切削參數(shù)，就可以達到良好的折中和結(jié)果。（8）順銑與逆銑。盡可能多使用順銑。（9）仿形銑削與等高線切削的選擇 在型腔銑削中，保證順銑刀具路徑成功的最好方法是采用等高線銑削路徑。銑刀外圓沿等高線銑削常常得到高生產(chǎn)率，這是因為在較大的刀具直徑上，有更多的齒在切削。仿形銑削時，低切削速度下的切屑厚度大。在球頭刀中央，還有刃口崩碎的危險。

五、影響模具制造工藝的因素

（1）模具的類型、結(jié)構(gòu)。（2）零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、零件表面加工精度和表面粗糙度的要求。（3）零件材料的性質(zhì)。材料的性質(zhì)對加工工藝的選擇也有影響。例如淬火鋼應(yīng)采用磨削加工，有色金屬零件，為避免磨削時堵塞砂輪，一般采用高速銑或高速精密車削進行精加工。（4）生產(chǎn)效率和經(jīng)濟性的要求。選擇加工方法時，應(yīng)以零件的精度要求選擇與經(jīng)濟精度相適咸的加工方法。例如IT7級精度、表面粗糙度Ra值為0.4的外圓，通過精車雖可到達要求。但在經(jīng)濟上就不如磨削合理。（5）企業(yè)的設(shè)備情況和技術(shù)條件。模具加工工藝既要滿足模具零件的技術(shù)要求還要與現(xiàn)場制模條件、技術(shù)水平相適應(yīng)。