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3、工作原理:
工作时,条料沿导料销14、20送至挡料销13处定位,开动压力机,上模随滑块向下运动,具备锋利刃口冲孔凸模1、落料凹模2与凸凹模16一起穿过条料使制件和冲孔废料与条料分离而完毕冲裁工作。
滑决带动上模回升时,卸料装置将箍在凸凹模上条料卸下,推件装置将卡在落料凹模与冲孔凸模之间(即箍在冲孔凸模上)制件推落在下模面上,而卡在凸凹模内冲孔废料是在一次次冲裁过程中由冲孔凸模逐次从凸凹模内向下推出。
将推落在下模上面制件取走后又可进行下一次冲压循环。
依照各零部件在模具中所起作用不同,普通又可将冲模提成如下几种某些:
1)工作零件:
直接使坯料产生分离或塑性成形零件,如上图所示中凸模1、凹模2、凸凹模16。
工作零件是冲模中最重要零件。
2)定位零件:
拟定坯料或工序件在冲模中对的位置零件,如上图所示中挡料销13、导料销14与20。
3)压料、卸料零件:
此类零件起压住坯料作用,并保证把箍在凸模上或卡在凹模内废料或制件卸下,以保证冲压工作能继续进行,如上图所示中卸料板15、卸料螺钉21、弹簧22、打杆9、推板10、连接推杆11、推件块12。
4)导向零件:
拟定上、下模相对位置并保证运动导向精度零件,如上图所示中导柱3、导套4。
5)固定零件:
将上述各类零件固定在上、下模上以及将上、下模固定在压机上零件,如上图所示中固定板5与17、垫板6与18、上模座7、下模座19、模柄8。
这些零件是冲模基本零件。
6)其她零件:
除上述零件以外零件,如紧固件(重要有螺钉、销钉)。
固然,不是所有冲模都具备上述各类零件,但工作零件和必要固定零件是不可缺少。
二、塑料模基本构造
任何一副塑料模基本构造,都是由动、定模或上、下模两某些构成。
对固定式塑料模,定模普通固定在成型设备固定模板(或下工作台)上,是模具固定某些;
而动模普通固定在成型设备移动模板(或上工作台)上,可随移动模板往复运动,是模具活动某些。
成型时动模与定模闭合构成型腔和浇注系统,开模时动模与定模分开取出制件。
对移动式塑料模,模具普通不固定在成型设备上,在设备上成型后用手工移出模具,再用卸模工具打开上、下模取出制件。
上图所示是一副典型塑料注射模。
1、定模构成:
定模由定模座板9、凹模5、定模板10、定位圈7、浇口套8等零件构成。
2、动模构成:
动模由动模板11、型芯4、导柱3、支承板12、动模支架13、推杆2、拉料杆1、推杆固定板14、推板15等零件构成。
3、分型面:
动模与定模之间接合面A-A分型面。
4、模具安装:
模具用定位圈7在注射机上定位,并通过定模座板9和动模支架13用螺钉和压板分别固定在注射机固定模板和移动模板上。
5、工作原理:
注射成型前,模具在注射机合模装置作用下闭合并被锁紧。
成型时,注射机从喷嘴中注射出塑料熔体通过模具浇口套8及分型面上流道进入型腔并通过保压、补缩和泠却定型后,注射机合模装置便带动动模左退,从而使动模与定模从分型面A-A处启动。
由于塑料冷却后对型芯具备包紧作用及拉料杆1对流道凝料拉料作用,模具启动后塑件和流道凝料将留在动模一边。
当动模启动到一定位置时,由推杆2、拉料杆1、推杆固定板14和推板15构成推出机构将在注射机合模装置顶杆作用下与动模其她某些产生相对运动,于是制件和流道凝料便会被推杆和拉料杆从型芯和分型面流道中推出脱落,从而完毕一种注射成型过程。
分析上图所示塑料模构造可以看出,塑料模都可以当作由如下某些功能相似零部件构成:
1)成型零件:
直接与塑料接触,并决定塑件形状和尺寸精度零件,也即构成型腔零件。
如上图所示中型芯4、凹模5,它们是模具重要零件。
2)浇注系统:
将塑料熔体由注射机喷嘴或模具加料腔引向型腔一组进料通道。
如上图所示中浇口套8及开设在分型面上流道。
3)导向零件:
用来保证动、定模或上、下模之间合模时相对位置,以保证塑件尺寸和尺寸精准度零件。
如上图所示中导柱3及定模板10上导向孔。
4)推出机构:
用于在开模过程中将塑件及流道凝料从成型零件及流道中推出或拉出零部件。
如上图所示中推出机构由推杆2、拉料杆1、推杆固定板14、推板15构成。
5)侧向分型抽芯机构:
在开模推出塑件前,用来抽出侧型芯零部件。
6)排气系统:
在成型过程中用来排出型腔中空气及塑料自身挥发出来气体构造。
排气系统可以是专门设立排气槽,也可以是型腔附近某些配合间隙。
如上图所示中排气系统是运用分型面及型芯与推杆之间间隙进行排气。
7)冷却与加热装置:
用以满足成型工艺对模具温度规定装置。
冷却时,普通在模具型腔周边开设冷却通道,而加热时,则在模具内部或周边安装加热元件。
如上图所示中模具是注射成型热塑性塑料,模具普通不需要专门加热,但在型芯和凹模上分别开设了冷却通道6,以加快塑件冷却定型速度。
8)支承与固定零件:
重要起装配、定位和联接作用。
如上图所示中定模座板9、定位圈7、定模板10、动模板11、支承板12、动模支架13及螺钉、销钉。
塑料模就是依托上述各类零件协调配合来完毕塑件成型功能。
固然,并不是所有塑料模均具备以上各类零件,但成型零件、浇注系统、推出机构和必要支承固定零件是必不可少。
第三某些模具工程
模具工程是将与模具备关成形机械设备、加工原材料、制件、成型加工工艺、模具设计与制造、材料与成本、精度与寿命、安装与调试、使用和维护以及模具原则化等各方面问题系统地进行研究学科,理解它们之间关系,掌握其客观规律。
因而,模具工程就是研究模具及有关问题系统工程。
在制件生产过程中,从原材料到制件,中间必要通过制件生产系统;
制件生产系统规定制定合理而完善制件生产工艺;
而当代大规模制件生产必然需要模具成形加工;
对的模具成形加工工艺、高效率成形机械设备、先进模具是影响制件生产三大重要因素。
模具对成型加工工艺实现,保证制件形状、尺寸及公差起着极重要作用;
高效全自动设备只有配备了适应自动化生产模具才干发挥其效能;
产品更新也是以模具制造和更新为前提。
模具作为生产用精密、高效工艺装备,自身也是一种精密机械产品。
该机械产品能否满足对其使用性能和成形精度规定,必要解决好模具设计与制造、精度与寿命等各方面与模具有关问题。
如上图所示,模具作为中心议题,可以细提成模具设计、制造、材料、成本、精度、寿命、安装、使用,以及原则化等各方面问题。
模具设计是模具制造基本,合理对的设计是对的制造模具保证;
模具制造技术发展对提高模具质量、精度以及缩短制造模具周期具备重要意义;
模具质量、使用寿命、制造精度及合格率在很大限度上取决于制造模具材料及热解决工艺;
模具成本直接关系到制件成本以及模具生产公司经济效益;
模具工作零件精度决定制件精度;
模具寿命又与模具材料及热解决、模具构造以及所加工制作材料等诸多因素关于;
模具安装与使用直接关系到模具使用性能及安全;
而模具原则化是模具设计与制造基本,对大规模、专业化生产模具具备极重要作用,模具原则化限度高低是模具工业发展水平标志。
第四某些发展中模具先进制造技术
一、模具加工前沿技术——高速数控加工
高速数控加工核心技术是①高速主轴及高速进给驱动系统机床;
②高速加工刀具系统;
③基于CAD/CAM自动化数控编程
1、高速数控切削
重要针对车削和铣削。
普通高速数控切削主轴转速比普通数控切削转速高1~10倍。
高速数控切削另一种内涵是采用高进给速度。
维持切削力不变,提高转速就可以提高切除率,减少切削时间;
维持进给速度在普通切削水平,提高转速就可以减少切削力,可以加工较细或较薄模具零件。
高速主轴是高速数控切削首要条件。
当前主轴转速可达100000转/min,高速切削速度在5~100m/s。
完全可以达到模具零件镜面车削和镜面铣削。
1)高速主轴有如下几种渐变形式
(1)保持架采用陶瓷滚珠轴承高速电动主轴,主轴回转精度达0.5μm,转速达到15000转/min以上
(2)采用液体静压轴承高速电动主轴,主轴回转精度在0.2μm如下,转速达到100000转/min。
(3)采用空气静压轴承高速电动主轴,主轴回转精度可在50nm如下,转速可高达00转/min。
正在开发之中。
(4)采用磁悬浮轴高速电动主轴,主轴回转精度可达0.2μm,刚性非常好。
2)高速数控切削机床构造
(1)进给驱动系统高速化,即采用大导程滚珠丝杠和高速伺服电机;
直线电机和精密直线导轨。
进给速度可达60~120m/min。
(2)运动部件轻量化和伺服进给控制精密化。
(3)已研制出三、四、五轴联动高速数控切削机床。
可加工复杂型面模具。
(4)新运动原理机床:
高速数控切削领域浮现并联构造六杆机床、三杆五轴机床和四杆机床。
正在不断完善和发展之中。
3)高速数控切削刀具系统
(1)刀具材料:
有镀膜和未镀膜硬质合金、金属陶瓷、氧化铝基和氧化硅基陶瓷、聚晶金刚石和聚晶立方氮化硼等。
(2)刀柄构造:
规定具备很高几何精度和装夹重复精度、很高装夹刚度和高速运转时完全可靠性。
(3)安装刀具模块化:
有典型HSK型刀柄及其连接构造、液压膨胀夹头等。
4)高速数据切削发展趋势
研制大功率高速主轴,功率≥100kW,转速≥100000转/min。
2、高速数控磨削核心技术
1)高速主轴
规定具备高速动平衡,可采用机电动平衡系统或电液动平衡系统。
2)高速数控磨床构造
组合各种磨削功能,具备高动态精度、高阻尼、高抗振、高稳定性、高自动化和高可靠性。
3)高速数控磨削砂轮
规定整体具备很高机械强度,高速时完全可靠,外观锋利,结合剂必要具备很高结合强度和耐磨性以减少砂轮磨损,高速砂轮采用等强度来设计优化构造和形状。
4)冷却系统
规定冷却液具备较高热容量和热传导率以提高冷却效率,能承受较高压力,有良好过滤性、良好防腐性和高附着力,有较高稳定性,不起泡,不变色,对健康无害,易于清洗,有助于环保。
5)高速数控磨削发展趋势
研制大功率高速主轴,研制适应高速磨削新型砂轮,改进磨床构造,优化冷却系统,磨速向超音速发展达250~350m/s以上。
3、基于CAD/CAM自动化数控编程
高速数控加工作为模具加工前沿技术,核心技术之一就是采用先进CAD/CAM集成设计和制造系统,进行图形交互自动数控编程,这种办法速度快、精度高、直观、使用简便和便于检查。
而解决高速数控加工编程核心是NURBS插补技术,其特点如下:
(1)可以在NC控制器下进行样条曲线插补计算。
(2)减少数据量,提高数据传播速度。
(3)在CAD-CAM-CNC之间进行数据精准传递。
(4)易于生成光顺刀具轨迹。
这对加工高质量复杂型面模具极为有利。
二、迅速成形与迅速制模技术
迅速成形技术又称迅速原型制造技术(即RPM技术),诞生于上世纪80年代后期,是基于材料累加成形一种高新制造技术,被以为是20世纪制造领域一次革命性突破。
据专家预计,它发展速度比当年数控技术发展更快。
迅速成形技术是将CAD、CAM、CNC、精密伺服驱动和新材料等技术集于一体先进技术,它成形过程是:
根据计算机上构成产品三维设计模型,对其进行分层切片,得到各层截面轮廓,再依不同工艺将不同材料逐级叠加形成,从而得到三维实体产品。
虽然迅速成形技术问世时间不长,但由于它对制造业带来巨大效益使得这一技术应用日益广泛,特别是给模具设计与制造带来了一次奔腾。
在各种包装制品成型过程中,大量使用了各种不同模具,例如注射模具、吸塑模具和纸浆模塑模具等等。
由于迅速原型制造(RPM)这一新技术应用,使包装模具设计与制造逐渐趋向于数字化、迅速化,使模具制造在缩短周期,减少成本进程中,大大迈进了一步。
三、结束语
模具先进制造技术种类繁多,几乎大某些先进制造技术都可以应用到模具制造中,并且在不断发展之中,在此不也许尽数概述。
从国内国情出发,所有模具公司都尽快采用高速数控加工技术是不现实,由于设备及技术装备费用昂贵。
而恰当采用相对便宜面向迅速制造特种加工技术,而值得某些模具公司考虑。
从不同角度讲,除了上述发展中模具先进制造技术以外,尚有模具反求工程技术(ReverseEngineering)、模具虚拟制造技术(VirtualManufacruring)、模具柔性制造技术(FMS)和模具集成制造技术(CIMS)等。
而有人提出,下一代先进制造技术采用可重构和可扩展制造设备和系统、知识供应链和独立制造岛等。
第五某些国内模具工业发展及将来发展方向
一、概述
模具,是金属与非金属压力成形加工工艺系统专业工艺装备(工装),是专用成型工具,是专用技术产品。
模具实现工业化和商品化生产,是制造业生产技术进步和水平标志,是制造业当代化工艺基本。
当代模具设计与制造技术,涉及机械工程、信息与电子工程、冶金与材料工程、工程管理等学科专业范畴。
模具生产(设计与制造)技术,可略分为下列三个阶段,即:
1.手工作坊制造阶段;
重要依赖模具工人手工技艺。
只能制造单工序冲模,胶木压模等简朴模具。
2.工业化生产阶段:
采用通用切削机床和电火花机床,实现机械化,原则化生产技术。
模具型件成形加工精度已可达0.0xmm级;
其通用零部件已制定成原则,实现了批量生产,缩短了模具制造周期(普通为3~4个月)。
此间,已能设计和制造中大型、较复杂、精度较高各种类模具。
3.当代化生产阶段:
采用数控加工设备,在高度原则化基本上,实现了模具CAD/CAE/CAM生产,其型件加工精度已可达微米级,按模具大小和复杂限度,生产周期已达90~20天或更短。
模具原则化,对只能进行单件生产模具,则具备特殊技术、经济意义。
其内容涉及:
模具设计参数规范化:
通用零部件原则化、参数化;
系列化产品生产用模具系统构造原型设计及其参数。
这是实现模具CAD/CAE/CAM必备条件。
研究高精、高效CNC机床加工工艺,减少作业量,是提高模具工艺水平核心技术;
实验、研究易切削、耐高温、耐磨模具材料是提高模具使用性能技术基本;
研究单件生产过程控制与管理理论、模式、办法,对模具公司则具备特殊技术、经济意义。
因此,在将来内,实验、研究模具生产技术、模具高性能材料和模具生产过程控制与管理,不断提高、发展模具专业工作水平,是非常重要、非常必要。
二、技术发呈现状与发展趋势
优化模具系统构造设计和型件CAD/CAE/CAM,并使之趋于智能化,提高型件成形加工工艺和模具原则化水平,提高模具制造精度与质量,减少型件表面研磨、抛光作业量和制造周期;
研究、应用针对各种类模具型件所采用高性能、易切削专用材料,以提高模具使用性能;
为适应市场多样化和新产品试制,应用迅速原型制造技术和迅速制模技术,以迅速制导致型冲模、塑料注射模或压铸模等,应当是将来5~模具生产技术发展趋势。
自上世纪80年代初(1980~)到当前,国外模具发达国家模具生产技术,随着信息与电子工程中计算机工业和NC、CNC机床工业进步,有了长足发展,如:
1.在广泛采用加工中心(MC)和普及CAD/CAM基本上,某些先进公司已普及了高速成形铣削工艺和模具CAD/CAE/CAM一体化生产技术。
其中,MC和CNC坐标磨已成为广泛采用通用生产装备;
模具CAD/CAE/CAM一体化生产技术,已成为模具设计、制造过程中核心性核心技术。
2.在IT技术和模具CAE软件应用基本上,某些先进公司已实现远程设计、资源共享,以及建立在核心技术CAD/CAE/CAM基本上虚拟设计与制造。
所谓虚拟设计与制造,是指应用模具CAE软件,通过仿真或模仿塑件、金属板材成形件成形过程,优化型件构造、注射浇口与流道、冷却水道、分型与抽芯等模具系统构造设计,以减少试模、修模次数,提高模具系统构造设计可靠性。
3.某些专业化模具公司,在高度原则化、通用化、全面实现CAD/CAE/CAM(公司核心生产技术)基本上,已从单件生产方式趋于无研、抛作业、工艺过程可控集成、流水线型生产方式。
在模具生产线上,为优化型件制造工艺,还配制了具备组合加工工艺CNC机床,如:
成形铣削和电火花加工,成形铣削和激光加工,成形铣削和深孔加工等等。
4.近10余年来,应用迅速原型制造(RPM)技术和硅橡胶应用技术相结合,迅速制造小型塑料注射模、压铸模等成型模,已获得了应用,以适应市场多样化和产品试制迅速制造模具规定。
此外,多腔、多色、各种材料塑料注射模,在国外已较常用。
5.近年来,采用掺有Zn、Cu、Mg、Mn元素铝合金材料制造塑料注射模、吹塑模日趋增多。
这是一大变革。
如德国Hoogovens公司生产三种铝合金系列:
Hokotol、Weldura和Gianta具备重量轻(比重为钢1/3);
切削抛光性能好,(许用切削速度为钢5倍);
传热系数比钢高4倍,这可使塑件成形周期大幅缩短,并简化冷却系统,其导电率比钢高10倍,有助于电加工。
同步,铝合金性能可满足公司塑料注射模型件强度、耐磨耐蚀规定。
且可轧成300~800mm厚模块,其基本组织均匀、变形小,加工尺寸稳定。
关于国内模具工业发展和进步问题。
在中华人民共和国模具工业协会(1984年10月成立)和全国模具原则化技术委员会(1983年4月成立)相继成立后来,不久形成了国内模具工业发展高潮,仅用近时间,即形成了国内模具工业体系。
此间——
1.中华人民共和国模具工业协会成立先后,诸多省、市也相继成立了模协,从而形成了模具行业组织体系。
2.建立起了国内模具技术原则体系和模具原则件生产及商品化供应体系。
3.相继建立了近0个模具及与之相配套公司,形成了中华人民共和国模具工业产业基本。
其中,10~15%模具生产公司已配备了加工中心(MC)和模具CAD/CAM系统。
中小模具生产公司中用模架、导向件、模板等原则零部件覆盖率已达到60%以上。
4.在中专、大专院校中建立了模具技术专业,从事模具技术人才培养和生产技术实验、研究工作;
在技工学校基本上,建立了许多培养、培训模具工人职业培训机构,即形成了模具技术人才教诲与培训体系。
近来,尽管国内模具工业建设实现了跨越式发展,已具备相称大、相称高能力和水平,但与模具工业发达国家相比,在模具生产技术、模具公司管理和模具生产过程控制与管理,模具生产装备、生产软件与工具配套诸方面,差距依然很大,尚不在同一种水平、同一平台上,差距重要为:
1.模具技术人才生产经验和生产知识、技术以及模具生产过程中核心技术CAD/CAE/CAM水平和内涵还不及模具发达国家。
模具是专业技术产品,是只能进行单件生产成形工具,工业发达国家每年需设计、制造百万副以上模具。
显然,模具设计与制造过程中经验与技术则是非常重要基本。
而由经验、技能沉淀、固化成生产知识或形成老式技术,则更是模具生产过程中核心、核心技术。
模具CAD/CAE/CAM生产技术,固然也是为此形成,或是建立在长期积累生产经验——生产知识基本上形成。
因此,尽快研究、掌握模具生产经验、技能,及以之固化成知识,并使之形成模具设计与制造专家系统或生产老式,是此后10~间必要解决问题和任务。
2.模具公司管理,模具生产过程控制与管理,也远不及模具发达国家模具公司精细、严谨、科学、效率高。
德国、美国、日本等国家模具公司是以质量、合理利益为顾客服务,以建立公司信誉为宗旨,来组织教诲员工、管理公司;
以每副模具为筹划项目,并以生产过程中为控制与管理单元,达到控制和保证每副模具质量与性能。
因而,不断进行技术创新和引进科学管理经验,以便在合理、节约公司资源条件下,适时提高公司生产管理水平和经营理念,实现高效率运营。
国内模具公司数量庞大,且多为新建家庭式公司或由筹划经济条件下转型公司。
引进或创新公司管理科学办法与机制缓慢,受到人才、观念、习惯、投入和体制等多方制约。
致使公司生产和经营服务运营机制落后,不能充分、合理运用公司拥有高效、高精生产装备等资源,导致了许多不必要挥霍。
此外,由于掌握模具制造质量能力较低和不恰当延长模具生产周期,导致了有模具公司与顾客之间不该发生合同纠纷。
因而,研究或引进专用模具单件生产管理与控制理论、模式、科学办法和软件,培养或引入规范、法规、转变或改造家庭式公司体制、管理模式、习惯和观念,是此后10~间提高公司管理水平和公司素质必要要解决问题。
三、模具市场需求分析
模具应用广泛,当代制造业中产品构件成形加工,几乎都需要使用模具来完毕。
因而,凡制造业发达国家,模具市场均极为辽阔;
凡模具发达国家,制造业也必然很发达和繁华,也必然拥有国内、国外两个市场。
因此,模具产业是国家高新技术产业重要构成某些,是重要、宝贵技术资源。
1.市场对模具基本规定。
(1)模具精度、质量和使用性能,必要达到顾客或相应类别模具验收技术条件原则。
(2)模具生产周期、供模期,必要达到顾客合同中规定供模期限,以满足顾客生产筹划规定。
普通,美国模具公司供模期平均为2.5~3个月。
日本模具协会则称其供模期可达到美国模具公司平均供模期1/3~1/2。
(3)模具公司必要竭力减少生产费用,提高生产效率,使模具合同价格趋于合理,以提高市场竞争力。
(4)模具生产公司需依照顾客产品性质、生产批量提供相应种类和不同使用性能模具。
为此,广泛推广和提供适于产品试制或多品种、小批量生产用迅速制造与价格低各类经济模具,对适应市场多样化需求和新产品开发,则具备重大技术、经济意义。
2.模具市场构成和特点。
当前,全球模具年销售总额为600余亿美元,亚洲为200亿美元左右,其中日本达100多亿美元,国内仅为40~50亿美元,且年进口金额达10~20亿美元。
明显反映出国内模具生产能力差距。
为此,分析模具市场构成和特点,确立此后模具技术发展方向与趋势,极为重要。
(1)模具市场构成。
汽车生产用模具;
重要需中大型板材成型冲模和中大型注射模、内衬件热压模、压铸模等。
IT-通讯-电子产品生产用模具:
重要需塑料注射成型模具、发泡模、吸塑模;
板材成形冲模等。
家用电器产品生产用模具:
重要需塑料注射成形模具、发泡模、吸塑模;
电工-机械产品生产用模具:
重要需中小型精密级进冲模与热固性精密塑料模,压铸模,精锻模,冷挤、冷镦模,以及拉丝模等。
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- 模具 制造 核心技术