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国内外先进的模具制造技术

日期: 2017-04-06
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 国内外先进的模具制造技术


     模具制造技术迅速发展,已成为现代制造技术重要组成部分。如模具CAD/CAM技术,模具激光快速成型技术,模具精密成形技术,模具超精密加工技术,模具设 计采用有限元法、边界元法进行流动、冷却、传热过程动态模拟技术,模具CIMS技术,已开发模具DNM技术以及数控技术等,几乎覆盖了所有现代制造技术。
现代模具制造技术朝着加快信息驱动、提高制造柔性、敏捷化制造及系统化集成方向发展。

一、高速铣削:第三代制模技术
       高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好加工精度表面质量,而且与传统切削加工相比具有温升低(加工工件只升高3℃),热变形小,因而适合于温度热变形敏感 材料(如镁合金等)加工;还由于切削力小,可适用于薄壁及刚性差零件加工;合理选用刀具切削用量,可实现硬材料(HRC60)加工等一系列优点。因此,高速铣削加工技术仍当前热门话题,它已向更高敏捷化、智能化、集成化方向发展,成为第三代制模技术。

二、电火花铣削“绿色”产品技术
       从国外电加工机床来看,不论从性能、工艺指标、智能化、自动化程度都已达到了相当高水平,目前国外新动向进行电火花铣削加工技术(电火花创成加工技术)研究 开发,这一种替代传统用成型电极加工型腔新技术,它用高速旋转简单管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样),因此不再需要制造复杂成型电极,这显然 电火花成形加工领域重大发展。
       电火花加工技术进步同时,电火花加工安全防护技术越来越受到人们重视,许多电加工机床都考虑了安全防护技术。目前欧共体已规定没有“CE”标志机床不能进入欧共体市场,同时国际市场也越来越重视安全防护技术要求。
       目前,电火花加工机床主要问题辐射骚扰,因为它对安全、环保影响较大,国际市场越来越重视“绿色”产品情况下,作为模具加工主导设备电火花加工机床“绿色”产品技术,将今后必须解决难题。

三、新一代模具CAD/CAM软件技
       目前,英、美、德等国及我国一些高等院校科研院所开发模具软件,具有新一代模具CAD/CAM软件智能化、集成化、模具可制造性评价等特点。
新一代模具软件应建立从模具设计实践归纳总结出大量知识上。这些知识经过了系统化科学化整理,以特定形式存储工程知识库并能方便地被模具所调用。智能化软件 支持下,模具CAD不再对传统设计与计算方法模仿,而先进设计理论指导下,充分运用本领域专家丰富知识成功经验,其设计结果必然具有合理性先进性。
       新一代模具软件以立体思想、直观感觉来设计模具结构,所生成三维结构信息能方便地用于模具可制造性评价数控加工,这就要求模具软件三维参数化特征造型、成型 过程模拟、数控加工过程仿真及信息交流组织与管理方面达到相当完善程度并有较高集成化水平。衡量软件集成化程度高低,不仅要看功能模块否齐全,而且要看这 些功能模块否共用同一数据模型,否以统一方式形成全局动态数据库,实现信息综合管理与共享,以支持模具设计、制造、装配、检验、测试及投产全过程。
       模具可制造性评价功能新一代模具软件作用十分重要,既要对多方案进行筛选,又要对模具设计过程合理性经济性进行评估,并为模具设计者提供修改依据。
       新一代模具软件,可制造性评价主要包括模具设计与制造费用估算、模具可装配性评价、模具零件制造工艺性评价、模具结构及成形性能评价等。 新一代软件还应有面向装配功能,因为模具功能只有通过其装配结构才能体现出来。采用面向装配设计方法后,模具装配不再逐个零件简单拼装,其数据结构既能描 述模具功能,又可定义模具零部件之间相互关系装配特征,实现零部件关联,因而能有效保证模具质量。

四、先进快速模具制造技
       1、激光快速成型技术(RPM)发展讯速,我国已达到国际水平,并逐步实现商品化。世界上已经商业化快速成形工艺主要有SLA(立体光刻)、LOM(分层分体制造)、SLS(选择性激光烧结)、3D-P(三维印刷)。
       清华大学最先引进了美国3D公司SLA250(立体光刻或称光敏树脂激光固化)设备与技术并进行开发研究,经几年努力,多次改进,完善、推出了“M- RPMS-型多功能快速原型制造系统”(拥有分层实体制造-SSM、熔融挤压成型-MEM),这我国自主知识产权世界唯一拥有两种快速成形工艺系统(国家 专利),具有较好性能价格比。
       2、无模多点成形技术用高度可调冲头群体代替传统模具进行板材曲面成形又一先进制造技术,无模多点成形系统以CAD/CAM/CAT技术为主要手段,快速经济 地实现三维曲面自动成形。吉林工大承担了有关无模成形国家重点科技攻关项目,已自主设计并制造了具有国际领先水平无模多点成形设备。
       我国这项技术与美国麻省理工学院、日本东京大学、日本东京工业大学相比,理论研究实际应用方面均处领先地位,目前正向着推广应用方面发展。

        3、树脂冲压模具首次国产轿车试制得到成功应用。一汽模具制造有限公司设计制造了12套树脂模具用于全新小红旗轿车改型试制,这12套模具分别行李箱、发 动机罩、前后左右翼子板等大型复杂内外覆盖件拉延模具,其主要特点模具型面以CAD/CAM加工主模型为基准,采用瑞士汽巴精化高强度树脂浇注成形,凸凹 模间隙采用进口专用蜡片准确控制,模具尺寸精度高,制造周期可缩短二分之一至三分之二,制造费用可节省1000万元左右(12套模具)。为我国轿车试制小 批量生产开辟了一条新途径,属国内首创。瑞士汽巴精化有关专家认为可达90年代国际水平。

五、现场化模具检测技术
       精密模具发展,对测量要求越来越高。精密三坐标测量机,长期以来受环境限制,很少生产现场使用。新一代三座标测量机基本上都具有温度补偿及采用抗振材料,改善防尘措施,提高环境适应性使用可靠性,使其能方便地安装车间使用,以实现测量现场化特点。

六、镜面抛光模具表面工程技术
       模具抛光技术模具表面工程重要组成部分,模具制造过程后处理重要工艺。目前,国内模具抛光至Ra0.05μm抛光设备、磨具磨料及工艺,可以基本满足需要, 而要抛至Ra0.025μm镜面抛光设备、磨具磨料及工艺尚处摸索阶段。随着镜面注塑模具生产大规模应用,模具抛光技术就成为模具生产关键问题。由于国内 抛光工艺技术及材料等方面还存一定问题,所以如傻瓜相机镜头注塑模、CD、VCD光盘及工具透明度要求高注塑模仍有很大一部分依赖进口。
       值得注意,模具表面抛光不单受抛光设备工艺技术影响,还受模具材料镜面度影响,这一点还没有引起足够重视,也就说,抛光本身受模具材料制约。例如,用45# 碳素钢做注塑模时,抛光至Ra0.2μm时,肉眼可见明显缺陷,继续抛下去只能增加光亮度,而粗糙度已无望改善,故目前国内镜面模具生产往往采用进口模具 材料,如瑞典一胜百136、日本大同PD555等都能获得满意镜面度。
       镜面模具材料不单化学成分问题,更主要冶炼时要求采用真空脱气、氩气保护铸锭、垂直连铸连轧、柔锻等一系列先进工艺,使镜面模具钢具内部缺陷少、杂质粒度细、弥散程度高、金属晶粒度细、均匀度好等一系列优点,以达到抛光至镜面模具钢要求。

 

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