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【摘 要】 模具是工业生产中用来成型物品的工具,主要通过对所成型材料物理状态的改变来实现对其外形的加工。模具制作要求其精确性、合理性、实用性。对于如何提高其加工质量,需要考虑的方面有很多。本文旨在探讨如何提高模具的加工质量,并作出一定的分析,为提高模具加工质量提供一些可行性方法。
【关键词】 模具;提高;加工质量
模具表面精加工是模具加工瓶颈之一,主要反映是钳工劳动强度大,特别是硬度较大的金属、压铸模具组装工程。各种模具加工工艺要求越来越高,提高模具抛光的速度和质量的意义是不言而喻的。当前模具精加工主要采用精磨和电加工,两种加工方式各其特点,对不同形状的模具有这不同的加工效果。模具作为现代工业产品生产中的一项重要工具,以其精确特定的形状通过改变成型材料的物理状态来使其成型。模具的设计包括了批量大小、成型设备、材料选择、精确度、外形设计、稳定性等内容。
1 模具加工现状
当今的科技发展,对模具质量的要求越来越高。模具加工的现状,主要可以体现在以下几个方面。
1.1生产行业的竞争与发展
近年来模具加工行业的发展及竞争已经变得越来越迅速与激烈。模具生产在电机电器产品、电子和计算机产品、仪表、家用电器、汽車、军械、通用机械等领域得到了极其广泛的应用,许多产业在其研究开发新产品并将新产品投入市场的过程中,都要依靠模具来实现其产业链的衔接。而企业能否在短时间内合理有效地为客户提供高质量产品的能力,已成为影响其生存发展的重要因素。
1.2生产技术及设备
企业生产技术,将直接影响模具的质量。目前世界范围内,设备以及技术都在日益的完善,由此对模具质量的提高,起到了重要的作用。而我国模具工业,总的来说,已有了较大的发展。但较之发达国家,水平仍有不小的差距,普遍存在精确度不够高、使用周期不够长等问题。因此仍需向国外进口一些先进的模具,并学习其先进模具生产技术。以此来实现更快速的提高我国模具生产加工水平。
1.3模具加工的一般性要求
模具设计制作的要求是:尺寸精确、表面光洁、结构合理、生产效率高、易于自动化、低成本易制造、使用寿命长、设计符合工艺需要、经济实用。模具的生产一般不是大批量生产,在很多情况下往往只生产一副。一副模具一般是由凹模、凸模和模架组成,有些还可能是多件拼合模块。因此上、下模的组合,镶块与型腔的组合,模块之间的拼合均要求有很高的加工精度。模具结构设计和参数还要考虑刚性、导向性、卸斜机构、定位方法、间隙大小等因素。模具上的易损部件应容易更换。而用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗,则是其它加工制造方法所不能比拟的。
2 影响模具质量的因素
影响模具适量的因素有很多,从一开始的选材,到对模具结构的设计,再到对模具的加工制造,以及对模具的测试,每一个环节都会对模具最终的加工质量产生一定的影响。
2.1材料的选择
模具选材是整个模具制作过程中非常重要的环节。模具在使用过程中所处的工作环境一般非常恶劣,通常要承受剧烈的摩擦,较大的冲击,处于高温或者反复加热和冷却状态,以及某些侵蚀性气体液体对其的腐蚀。因此在模具加工过程中所选的材料,对其以后的工作会有很大的影响。
2.2结构设计
成熟的模具结构,不仅要考虑产品的材料属性、成型温度等,还要考虑使用环境和使用频率等。合理的模具结构,可以有效地延长模具寿命保证模具顺利生产,提高效率,降低成本。
2.3模具制作工艺
淬火后一般工件都存留内应力。零件淬火后应趁热回火。回火有时还不足以消除淬火应力,容易导致后续精加工或工作中开裂。消除淬火应力。形状复杂、内外转角较多的工件。精加工前还需进行去应力退火或多次时效处理,充分释放应力。根据不同的要求采取不同的方法。以Cr12为材质的零件为例,粗加工后进行淬火处理,淬火时仅仅冷却方式就有:空气冷却(将加热后的工件置于空气中冷却,此法操作简便、工件变形小,但硬度偏低,外表易氧化。适合于尺寸小、精度高、厚薄不均的工件)油冷却(将工件加热后置于油中,冷却到300℃~200℃取出在空气中冷却。此法操作简便,工件硬度较高,但变形较大,易产生工件变形,适用于尺寸较大,形状简单的工件)平板夹紧在空气中冷却(将加热后的工件置于两块铁板或铜板之间压紧,空气中冷却。此法操作较繁,但工件变形小,只适合于某种特殊形状的工件)分级淬火(将工件加热后置高于Ms点温度的硝盐中,停留一定时间,待工件的内外温度基本一致后,取出在空气中冷却。此法既能保证工件的硬度,又能减少工件的变形,广泛用于形状复杂变形要求小的工件)如对V10APS23等粉末合金钢零件,因其能承受高温回火,淬火时可采用二次硬化工艺,1040℃~1080℃淬火,再用490℃~520℃高温回火并进行多次,可以获得较高的冲击韧性及稳定性,对以崩刃为主要失效形式的模具很适用。
3 提高模具加工质量的途径
3.1模具设计及材料选择要合理
首先模具的设计要综合多方面考虑加工技术以及加工条件,在尽可能的范围内选择最优化的设计方案,并根据模具的适用范围以及对产品的要求,所选材料需要相应的具有耐磨性、强韧性、耐高温性、耐腐蚀性等。在结构设计方面,要使设计结构紧凑易操作,模具表面尽量以圆角平滑过渡。
3.2改善加工模具的设备条件
(1)选择合理的加工方法。
为了保证模具具有良好的精确度,在模具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,注意模具的精度检查,包括模具零件的加工精度、装配精度以及试验精度。在检查时还需尽量选择高精度的测量仪器。并且要提高钳工在模具磨配过程中的技术水平,来提高模具的精确度。 (2)改进设备。
在影响模具加工质量的众多因素中,机械设备的使用,也是其重要的环节之一。现阶段的模具制造,已经越来越离不开数控型的设备,数控加工具有高精度、高质量、高效率等优势,已经成为模具制造不可缺少的工艺方法,并且将越来越重要。从更高的层面来看,这是一种从混乱加工方式到有序加工方式的转变,实现了产业化的发展。
在模具精度要求不断提高的情况下,除了对机床设备条件进行完善以外,高质量和高效率的刀具配合也极为重要,刀具的选择俨然已成为了提高模具加工效率和质量的重要因素。通过刀具,可实现零件的粗加工、半精加工和精加工。
3.3现代的模具工厂,不能缺少电加工,电加工可以对各类异形、高硬度零件进行加工,它分为线切割与电火花二种。
线切割加工精度较高,加工开始时,先预加工出大致形状,然后再进行热处理,并进行去应力热处理,让热处理加工应力在精加工前先行释放,保证热稳定性。热处理完后,在平面磨床上,磨出一个基准平面,以基准平面定位,上线切割机床加工形腔,这样工件在热处理中已完全变形,在精加工中就不会再变形。
加工凸模时,丝的切入位置及路径的选择要仔细考虑,装卡方法和固定方式都要合理,因为线切割加工,工件受力基本为零,只要保证工件在加工中不移动就可以,装卡中可以使用传统的压板装卡、还可以使用金属强力胶粘接、磁铁吸附等装卡方式,高精线切割加工,通常切割(下转第34页)遍数为两次,可以保证零件质量。当加工带有锥度的凹模时,本着快速高效的原则,第一遍粗加工直边,第二遍锥度加工,接着再精加工直边,这样只精加工刃口段直边,既节约时间又节约成本。
4 结语
关于商品的质量,一直都是我们所关注的重点。模具的质量,也是设计制造者以及使用者们所一直关注的的问题。随着科技的不断发展,技术的不断创新,新型材料的广泛使用以及加工工艺的不断完善,模具在生产制造过程中,其质量也在不断的提高。当然提高模具质量的方法途径还有很多,因此,未来我国模具加工制造的技术,一定会得到更大的发展。
参考文献:
[1]严丽,赵晓明.提高模具加工质量的探讨[J].塑料工业,2009(37).
[2]卢伟墚.刀具是提高模具加工效率和质量的重要因素[J].专题报道,2002(7).
[3]殷海龍.浅谈模具加工设备的现状及发展趋势[J].机械研究与应用,2010(3).
【关键词】 模具;提高;加工质量
模具表面精加工是模具加工瓶颈之一,主要反映是钳工劳动强度大,特别是硬度较大的金属、压铸模具组装工程。各种模具加工工艺要求越来越高,提高模具抛光的速度和质量的意义是不言而喻的。当前模具精加工主要采用精磨和电加工,两种加工方式各其特点,对不同形状的模具有这不同的加工效果。模具作为现代工业产品生产中的一项重要工具,以其精确特定的形状通过改变成型材料的物理状态来使其成型。模具的设计包括了批量大小、成型设备、材料选择、精确度、外形设计、稳定性等内容。
1 模具加工现状
当今的科技发展,对模具质量的要求越来越高。模具加工的现状,主要可以体现在以下几个方面。
1.1生产行业的竞争与发展
近年来模具加工行业的发展及竞争已经变得越来越迅速与激烈。模具生产在电机电器产品、电子和计算机产品、仪表、家用电器、汽車、军械、通用机械等领域得到了极其广泛的应用,许多产业在其研究开发新产品并将新产品投入市场的过程中,都要依靠模具来实现其产业链的衔接。而企业能否在短时间内合理有效地为客户提供高质量产品的能力,已成为影响其生存发展的重要因素。
1.2生产技术及设备
企业生产技术,将直接影响模具的质量。目前世界范围内,设备以及技术都在日益的完善,由此对模具质量的提高,起到了重要的作用。而我国模具工业,总的来说,已有了较大的发展。但较之发达国家,水平仍有不小的差距,普遍存在精确度不够高、使用周期不够长等问题。因此仍需向国外进口一些先进的模具,并学习其先进模具生产技术。以此来实现更快速的提高我国模具生产加工水平。
1.3模具加工的一般性要求
模具设计制作的要求是:尺寸精确、表面光洁、结构合理、生产效率高、易于自动化、低成本易制造、使用寿命长、设计符合工艺需要、经济实用。模具的生产一般不是大批量生产,在很多情况下往往只生产一副。一副模具一般是由凹模、凸模和模架组成,有些还可能是多件拼合模块。因此上、下模的组合,镶块与型腔的组合,模块之间的拼合均要求有很高的加工精度。模具结构设计和参数还要考虑刚性、导向性、卸斜机构、定位方法、间隙大小等因素。模具上的易损部件应容易更换。而用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗,则是其它加工制造方法所不能比拟的。
2 影响模具质量的因素
影响模具适量的因素有很多,从一开始的选材,到对模具结构的设计,再到对模具的加工制造,以及对模具的测试,每一个环节都会对模具最终的加工质量产生一定的影响。
2.1材料的选择
模具选材是整个模具制作过程中非常重要的环节。模具在使用过程中所处的工作环境一般非常恶劣,通常要承受剧烈的摩擦,较大的冲击,处于高温或者反复加热和冷却状态,以及某些侵蚀性气体液体对其的腐蚀。因此在模具加工过程中所选的材料,对其以后的工作会有很大的影响。
2.2结构设计
成熟的模具结构,不仅要考虑产品的材料属性、成型温度等,还要考虑使用环境和使用频率等。合理的模具结构,可以有效地延长模具寿命保证模具顺利生产,提高效率,降低成本。
2.3模具制作工艺
淬火后一般工件都存留内应力。零件淬火后应趁热回火。回火有时还不足以消除淬火应力,容易导致后续精加工或工作中开裂。消除淬火应力。形状复杂、内外转角较多的工件。精加工前还需进行去应力退火或多次时效处理,充分释放应力。根据不同的要求采取不同的方法。以Cr12为材质的零件为例,粗加工后进行淬火处理,淬火时仅仅冷却方式就有:空气冷却(将加热后的工件置于空气中冷却,此法操作简便、工件变形小,但硬度偏低,外表易氧化。适合于尺寸小、精度高、厚薄不均的工件)油冷却(将工件加热后置于油中,冷却到300℃~200℃取出在空气中冷却。此法操作简便,工件硬度较高,但变形较大,易产生工件变形,适用于尺寸较大,形状简单的工件)平板夹紧在空气中冷却(将加热后的工件置于两块铁板或铜板之间压紧,空气中冷却。此法操作较繁,但工件变形小,只适合于某种特殊形状的工件)分级淬火(将工件加热后置高于Ms点温度的硝盐中,停留一定时间,待工件的内外温度基本一致后,取出在空气中冷却。此法既能保证工件的硬度,又能减少工件的变形,广泛用于形状复杂变形要求小的工件)如对V10APS23等粉末合金钢零件,因其能承受高温回火,淬火时可采用二次硬化工艺,1040℃~1080℃淬火,再用490℃~520℃高温回火并进行多次,可以获得较高的冲击韧性及稳定性,对以崩刃为主要失效形式的模具很适用。
3 提高模具加工质量的途径
3.1模具设计及材料选择要合理
首先模具的设计要综合多方面考虑加工技术以及加工条件,在尽可能的范围内选择最优化的设计方案,并根据模具的适用范围以及对产品的要求,所选材料需要相应的具有耐磨性、强韧性、耐高温性、耐腐蚀性等。在结构设计方面,要使设计结构紧凑易操作,模具表面尽量以圆角平滑过渡。
3.2改善加工模具的设备条件
(1)选择合理的加工方法。
为了保证模具具有良好的精确度,在模具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,注意模具的精度检查,包括模具零件的加工精度、装配精度以及试验精度。在检查时还需尽量选择高精度的测量仪器。并且要提高钳工在模具磨配过程中的技术水平,来提高模具的精确度。 (2)改进设备。
在影响模具加工质量的众多因素中,机械设备的使用,也是其重要的环节之一。现阶段的模具制造,已经越来越离不开数控型的设备,数控加工具有高精度、高质量、高效率等优势,已经成为模具制造不可缺少的工艺方法,并且将越来越重要。从更高的层面来看,这是一种从混乱加工方式到有序加工方式的转变,实现了产业化的发展。
在模具精度要求不断提高的情况下,除了对机床设备条件进行完善以外,高质量和高效率的刀具配合也极为重要,刀具的选择俨然已成为了提高模具加工效率和质量的重要因素。通过刀具,可实现零件的粗加工、半精加工和精加工。
3.3现代的模具工厂,不能缺少电加工,电加工可以对各类异形、高硬度零件进行加工,它分为线切割与电火花二种。
线切割加工精度较高,加工开始时,先预加工出大致形状,然后再进行热处理,并进行去应力热处理,让热处理加工应力在精加工前先行释放,保证热稳定性。热处理完后,在平面磨床上,磨出一个基准平面,以基准平面定位,上线切割机床加工形腔,这样工件在热处理中已完全变形,在精加工中就不会再变形。
加工凸模时,丝的切入位置及路径的选择要仔细考虑,装卡方法和固定方式都要合理,因为线切割加工,工件受力基本为零,只要保证工件在加工中不移动就可以,装卡中可以使用传统的压板装卡、还可以使用金属强力胶粘接、磁铁吸附等装卡方式,高精线切割加工,通常切割(下转第34页)遍数为两次,可以保证零件质量。当加工带有锥度的凹模时,本着快速高效的原则,第一遍粗加工直边,第二遍锥度加工,接着再精加工直边,这样只精加工刃口段直边,既节约时间又节约成本。
4 结语
关于商品的质量,一直都是我们所关注的重点。模具的质量,也是设计制造者以及使用者们所一直关注的的问题。随着科技的不断发展,技术的不断创新,新型材料的广泛使用以及加工工艺的不断完善,模具在生产制造过程中,其质量也在不断的提高。当然提高模具质量的方法途径还有很多,因此,未来我国模具加工制造的技术,一定会得到更大的发展。
参考文献:
[1]严丽,赵晓明.提高模具加工质量的探讨[J].塑料工业,2009(37).
[2]卢伟墚.刀具是提高模具加工效率和质量的重要因素[J].专题报道,2002(7).
[3]殷海龍.浅谈模具加工设备的现状及发展趋势[J].机械研究与应用,2010(3).