熱門關(guān)鍵詞: 點讀筆外殼智能穿戴外殼注塑加工電子類模具注塑LED模具注塑
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1.定義
模具加工(Mold Making)是指成型和制坯工具的加工,此外還包括剪切模和模切模具。通常情況下,模具有上模和下模兩部分組成。將鋼板放置在上下模之間,在壓力機的作用下實現(xiàn)材料的成型,當(dāng)壓力機打開時,就會獲得由模具形狀所確定的工件或去除相應(yīng)的廢料。小至電子連接器,大至汽車儀表盤的工件都可以用模具成型。
2.模具種類
(1)金屬沖壓模具:連續(xù)模、單沖模、復(fù)合模、拉伸模
(2)塑膠成型模:注塑模、擠塑模、吸塑模
(3)壓鑄模具
(4)鍛造模具
(5)粉末冶金模具
(6)橡膠模具
3.模具加工流程
開料:前模料、后模模料、鑲件料、行位料、斜頂料;
開框:前模模框、后模??颍?
開粗:前模模腔開粗、后模模腔開粗、分模線開粗;
銅公:前模銅公、后模銅公、分模線清角銅公;
線切割:鑲件分模線、銅公、斜頂枕位;
電腦鑼:精鑼分模線、精鑼后模模芯;
電火花:前模粗、銅公、公模線清角、后模骨位、 枕位;
鉆孔、針孔、頂針;模具頂針孔水路孔加工行位、行位壓極;
斜頂、復(fù)頂針、配頂針。
4.其他
(1)唧咀、碼??印⒗敚ㄏ尬会敚?;
(2)飛模;
(3)水口、撐頭、彈簧、運水;
(4)省模、拋光、前模、后模骨位;
(5)細(xì)水結(jié)構(gòu)、拉桿螺絲拉鉤、彈簧
(6)重要部件熱處理、淬火、行位表面氮化;
5.模具軟件
UGNX、Pro/NC、CATIA、MasterCAM、SurfCAM、TopSolid CAM、SPACE-E、CAMWORKS、WorkNC、TEBIS、HyperMILL、Powermill、GibbsCAM、FEATURECAM等等。
6.特點:
(1)加工精度要求高一副模具一般是由凹模、凸模和模架組成,有些還可能是多件拼合模塊。于是上、下模的組合,鑲塊與型腔的組合,模塊之間的拼合均要求有很高的加工精度。精密模具的尺寸精度往往達(dá)μm級。
(2)形面復(fù)雜有些產(chǎn)品如汽車覆蓋件、飛機零件、玩具、家用電器,其形狀的表面是由多種曲面組合而成,因此,模具型腔面就很復(fù)雜。有些曲面必須用數(shù)學(xué)計算方法進行處理。
(3)批量小 模具的生產(chǎn)不是大批量成批生產(chǎn),在很多情況下往往只生產(chǎn)一付。
(4)工序多 模具加工中總要用到銑、鏜、鉆、鉸和攻螺紋等多種工序。
(5)重復(fù)性投產(chǎn)模具的使用是有壽命的。當(dāng)一付模具的使用超過其壽命時,就要更換新的模具,所以模具的生產(chǎn)往往有重復(fù)性。
(6)仿形加工模具生產(chǎn)中有時既沒有圖樣,也沒有數(shù)據(jù),而且要根據(jù)實物進行仿形加工。這就要求仿制精度高,不變形。
(7)模具材料優(yōu)異,硬度高模具的主要材料多采用優(yōu)質(zhì)合金鋼制造,特別是高壽命的模具,常采用Crl2,CrWMn等萊氏體鋼制造。這類鋼材從毛坯鍛造、加工到熱處理均有嚴(yán)格要求。因此加工工藝的編制就更加不容忽視,熱處理變形也是加工中需認(rèn)真對待的問題。
根據(jù)上述諸多特點,在選用機床上要盡可能滿足加工要求。如數(shù)控系統(tǒng)的功能要強,機床精度要高,剛性要好,熱穩(wěn)定性要好,具有仿形功能等。
7.加工工藝流程安排
(1)底面加工,加工量保證;
(2)鑄件毛坯基準(zhǔn)找正,2D、3D型面余量檢查;
(3)2D、3D型面粗加工,非安裝非工作平面加工(包括安全平臺面、緩沖器安裝面、壓板平面、側(cè)基準(zhǔn)面);
(4)半精加工前,側(cè)基準(zhǔn)面的找正確保精度;
(5)半精加工2D、3D型面,精加工各類安裝工作面(包括限位塊安裝面及接觸面、鑲塊安裝面及靠背面、沖頭安裝面、廢料切刀安裝面及靠背面、彈簧安裝面及接觸面、各類行程限制工作面、斜楔安裝面及靠背面),半精加工各類導(dǎo)向面、導(dǎo)向孔,留余量精加工工藝基準(zhǔn)孔及高度基準(zhǔn)面,并記錄數(shù)據(jù);
(6)檢驗復(fù)查加工精度;
(7)鉗工鑲作工序;
(8)精加工前,工藝基準(zhǔn)孔基準(zhǔn)面找正,鑲塊余量檢查;
(9)精加工型面2D、3D,側(cè)沖型面及孔位,精加工工藝基準(zhǔn)孔及高度基準(zhǔn),精加工導(dǎo)向面及導(dǎo)向孔;
(10)檢驗復(fù)查加工精度。
8.注意事項
(1)工藝編制簡明、表達(dá)詳細(xì),加工內(nèi)容盡量數(shù)值化表達(dá);
(2)加工重點難點處,工藝要特別強調(diào);
(3)需要組合加工處,工藝表達(dá)清楚;
(4)鑲塊需單獨加工時,注意加工精度的工藝要求注明;
(5)組合加工后,需單獨加工的鑲塊零件,組合加工時工藝安裝單獨加工的基準(zhǔn)要求;
(6)模具加工中彈簧是最容易損壞的,所以要選擇疲勞壽命長的模具彈簧。
大型模具
加工問題
1.巨大的尺寸和重量
在加工大型模具時,如何應(yīng)付其自身的巨大尺寸和重量是加工企業(yè)面臨的一大挑戰(zhàn)。大型模具的加工往往需要大量的勞動力、專用設(shè)備和多次調(diào)試裝夾,而加工精度也受到多方面潛在因素的影響而不易保證。
2.購置成本問題
加工生產(chǎn)各類大型模具直接相關(guān)的最大費用就是機床的購置成本。能夠生產(chǎn)大型模具的機床是相當(dāng)昂貴的,尤其是在復(fù)雜工藝安排下,需要使用多臺機床才能完成從模具粗加工到精加工的全部工序。這樣的先期高投入成本也是很多企業(yè)進入這一市場的最大障礙。由此,我們可以看出,如果可以在一臺合適的機床上實現(xiàn)大型模具的粗加工和精加工,甚至僅需一次調(diào)試裝夾,那么很多問題將迎刃而解,加工精度也可以得到保證。
加工中心
1.鑄鐵床身結(jié)構(gòu),機床主軸具有散熱功能
鑄鐵材料具有很高的剛性和散熱特性,因而是制造機床結(jié)構(gòu)件最穩(wěn)定的材料。對于銑削大型零件用的任何機床,首先需要具有非常結(jié)實的鑄鐵結(jié)構(gòu),并裝備有具有散熱功能的主軸。
就機床的主軸而言,它必須采用內(nèi)置冷卻技術(shù),從軸承外面來冷卻主軸,保證在長時間加工過程中,主軸本身不會被燒壞或不會因熱膨脹而造成精度損失。這些因素是非常重要的,因為大型模具的加工需要消耗很長的時間,同時在重切削條件下,這會增加模具的熱量和應(yīng)力。所以,機床的結(jié)構(gòu)部件必須具有良好的剛性和散熱特性,這是加工出大型優(yōu)質(zhì)模具的前提。因此,必須最大程度地限制加工過程中機床的振動,并快速擴散加工過程中產(chǎn)生的熱量。選擇合適的加工機床和刀具可以實現(xiàn)成本和周期的雙贏。
2.熱穩(wěn)定技術(shù)
由于加工時間過長,環(huán)境溫度的影響也是必須要考慮的。例如,在普通機床上加工大型模具,當(dāng)環(huán)境溫度變化10℃時,將會導(dǎo)致機床立柱發(fā)生6℃的溫度變化,從而引起主軸角板平行度發(fā)生0.07mm的變化。因此,機床的設(shè)計必須考慮到環(huán)境溫度的效應(yīng),避免環(huán)境溫度影響到加工零件的精度。
3.速度
對于一臺行程能夠快速移動的大型模具加工中心來說,大型模具加工機床的主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)至少達(dá)到20000r/min,金屬的切削速度應(yīng)滿足762~20000mm/min。
4.精度
精度控制始終貫穿于模具加工的各個階段,如果需要在一臺加工中心上實現(xiàn)對大型模具的粗加工和精加工,那么必須嚴(yán)格控制機床的定位精度和重復(fù)定位精度。大型模具專用的加工中心,一般其定位精度可以達(dá)到±1.5μm,重復(fù)定位精度應(yīng)達(dá)到±1μm。同時,其節(jié)距精度應(yīng)保持在5μm之內(nèi)。
5.反饋分辨率
對于高精度曲面加工,機床自身的反饋分辨率對于檢測加工零件的精度是十分重要的。采用標(biāo)準(zhǔn)的1μm反饋分辨率,通常所獲得的結(jié)果并不十分理想。如果分辨率能夠達(dá)到0.05μm,那么其精加工結(jié)果幾乎沒有任何瑕疵。而且,通過對機床分辨率、標(biāo)尺反饋和小節(jié)距滾珠絲杠的控制可進一步提升零件表面的加工質(zhì)量。
6.主軸
大型模具加工中心上使用的主軸必須達(dá)到進行粗加工、半精加工和高質(zhì)量精加工的要求,而且作為一個參考標(biāo)準(zhǔn),其能夠?qū)崿F(xiàn)的表面加工質(zhì)量應(yīng)該控制在2μm的水平。通常,對于模具閉合面和分型線部分的精加工十分重要,但在傳統(tǒng)工藝下,許多模具制造商不得不采用手工拋光的方式,以彌補刀具加工精度不足的問題。因為,大型加工機床的造價昂貴,如果為此項工序購置多功能機床,顯然是不切合實際的。
此外,合理的主軸設(shè)計必須能夠最大程度地延長刀具的使用壽命,使其能夠在加工周期內(nèi)以低振動、低溫升的狀態(tài)持續(xù)工作。例如,在大型模具加工中心上加工汽車儀表板模具時,如采用16mmCBN鑲刀片精加工刀具,加工速度可以達(dá)到8m/min,使用壽命超過30h,可以將加工表面質(zhì)量控制在0.336~3.2μm。由此可知,考慮到加工大型模具時的刀具成本增加,采用專門設(shè)計的大型模具加工機床,不僅可以延長刀具使用壽命,而且可以大量節(jié)約加工每付模具的刀具使用成本。
7.可移動的多軸加工頭
由于模具尺寸和重量的限制,一般裝夾工件需要花費很長的時間。因此,采用3軸聯(lián)動加工中心不僅減少了工件的調(diào)試裝夾次數(shù),而且又不影響機床的加工精度,從而使車間加工大型模具的生產(chǎn)能力大大提高。
可移動的多軸加工頭可以用于加工結(jié)構(gòu)特別復(fù)雜的大型模具,按可變幾何形狀設(shè)計的加工頭可允許3軸聯(lián)動加工,僅需一次裝夾工件,便可銑削加工型腔很深的模具和冷卻孔,以及切削加工許多其他幾何形狀復(fù)雜的部位。例如,當(dāng)主軸以最佳的角度傾斜時,可提高加工頭對銑削加工點的接近程度,這樣便可實現(xiàn)利用多軸加工頭完成對斜孔的加工。
此外,由于多軸加工頭加工工件表面時,采用的是刀具的半徑刀刃而不是刀具的刀尖,因此可提高表面粗糙度。
8.切屑管理
金屬切削加工時會產(chǎn)生大量的切屑,如果不能及時排除,必然會導(dǎo)致二次切削,以及造成機床結(jié)構(gòu)部件或者工件表面的溫升。大型模具加工中心的工作臺下面通常具有18個排屑孔,不管工作臺移動到什么位置,都能夠可靠地排除切屑。機床上有4條內(nèi)置鉸鏈?zhǔn)角行紓魉蛶?,以很高的速度將切屑排送到機床前面。
9.高壓冷卻液
在大型模具加工時,高壓冷卻液有著非常重要的作用。例如,在采用2+3軸的加工方法鉆削斜孔時,需要壓力為1000psi(1psi=6890Pa)的冷卻液才能有效地排除切屑,并達(dá)到更高精度的切削。而如果沒有這種高壓冷卻液,則在加工斜孔時,需要增添額外的機床,需要二次裝卡,降低加工精度,而且增加周期成本。根據(jù)以上分析可以看出,實現(xiàn)對大型模具的簡單加工需要機床具有更多、更好的功能。
牧野開發(fā)的新型MCC2516VG3軸臥式加工中心,主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)15000r/min,并采用了“軸芯冷卻”方式和“軸承內(nèi)壓潤滑”功能,保證主軸及其附屬軸承可以得到及時、有效地冷卻。
此外,主軸不僅可沿橫向的X軸、垂直方向的Y軸和前后方向的Z軸方向運動,還可配合A軸和C軸轉(zhuǎn)動。由于具備2種分度功能,因此不僅可減輕調(diào)整作業(yè)量,還可切削結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工件,例如保險杠、儀表盤和汽車頭燈透鏡等。
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