模具制造科学化发展:传统方法被取代,靠模作用不可忽视

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模具制造技术正逐步从技艺化转向科学化,这一转变使得以往依赖主模型和绘图来制作汽车覆盖件模具的常规手段逐渐被取代。具体来说,CAD/CAM系统将不再仅仅描述汽车覆盖件的形状,而是转向生成加工轨迹。此外,通过电话线路远程控制加工过程,更是将模具制造的科技水平提升到了一个新的高度。

模具制造科学化发展:传统方法被取代,靠模作用不可忽视

回望过往,在制作用于冲压汽车外覆盖件的钢制模具过程中,我们必须精心绘制详尽的图纸,并打造出严格按照冲压件精确尺寸进行制作的主体模型。可以说,这个模型便是模具设计和制造的核心原型。

在采用铸造技术制作模具的过程中,首要任务是准备木模或者汽车零部件的样板。依据既定比例制作出的模型,我们称之为“靠模”,它通常在仿形加工中充当母型角色,亦或是用来辅助展示铣床加工路径的模型。在形铣床上,所谓的靠模就是沿着其轮廓形状进行移动,而铣刀则根据靠模的移动轨迹对模具材料进行切削加工,从而仿制出所需的模具型腔。然而,当前的加工技术已经发生了根本性的转变。根据客户提供的CAD文件,系统自动生成铣刀的切削路径,进而实现汽车覆盖件冲压模具的自动加工,以及塑料板材模压成型模具的成型腔体制作。

尽管这种新型工艺能够比以往的方法更精确地制作出模具的合面,但在进行压形作业时,仍需进行试模并测量样品。一般情况下,通过CAD数据准确加工模具的主要型腔表面,接着利用防磨损垫块及其他部件与主要型腔面相匹配。目前,这种新技术的特点可以概括为以下几点。

二、不需要主模型和靠模

尽管不再依赖主模型与靠模进行加工,加工的精度却得到了显著的提升。比如,在加工公差要求严格且主要型腔面磨削完毕后需要手工抛光的模具过程中,利用CAD数据进行加工,其效果相较于使用主模型和靠模更为出色。这一主要差异在于尺寸控制方面实现了根本性的改进。在采用传统方法加工成型塑料件的型腔模具时,其加工公差会因每日温度的变化而发生改变。

此类模具在塑料板材的模压成形过程中,尽管加工精度同样很高,但与冲压金属板材相比,塑料板材在热压成形时并不存在回弹现象。因此,在利用CAD数据进行精确加工后,通常无需进行试模。此类模具仅需经过客户的常规验证,通常无需提交成品。

主要原因是借助CAD数据进行加工,用以验证加工效果,同时还能对模具的型腔面进行数学上的分析,确保制造过程能够极其严格地依照原始设计数据进行执行。此外,通过消除模具制造过程中的手工操作,不仅提升了模具的精度,还改善了加工周期方面的竞争力。

因此,采用CAD数据进行模具加工的技术在众多模具制造企业中得到了广泛应用。众多工厂的实践经验表明,采用这一技术后,尽管基于CAM生成的刀具路径所需时间上升了14%,然而抛光作业所需时间却降低了33%,整体加工时间缩短了16.5%,且模具的品质提升了12%。

目前,众多CAD/CAM软件为工程师提供了模具设计及CNC铣床刀具路径生成的辅助。系统具备在显示屏上展示三维彩色模型的功能,便于模具设计和分析。此外,它还能提供有限元分析以提升铸造质量,以及模具热性能分析。实际上,无论是客户的数据库,还是经过转换的数据库,均可直接或转换后输入使用。

三、由三坐标测量机进行检验

用于与CAD/CAM系统协同作业的三坐标测量设备,与先前适用于传统机械加工和模具制造的可移动型三坐标测量设备存在差异。目前所采用的设备均配备了自动化测量功能。

该三坐标测量机在3250毫米×2090毫米×1370毫米的测量区域内,对任意一点进行定位时,其精度可达0.015毫米。它能测量重量达40吨的冲模或塑料模零件。为确保测量机维持最高的测量精度,需将其安置于一个与外界环境完全隔离的独立机房内,同时需将机房内的室温维持在20摄氏度。为确保测量不受振动干扰,需将测量设备安置于一个由气垫支撑的、重量达到100吨的混凝土基座之上。

在加工环节,三坐标测量机不仅充当了评估模具品质的终极工具,更应被视为监控加工流程的关键手段。这意味着在加工各道工序完成后,应进行阶段性的质量检查。比如,对模具加工后的关键型腔面进行细致的检测。尤其在抛光作业前,必须对加工面进行全面审查,以确保能够精确塑造出所需几何形状。

在检验模具的过程中,必须让密集的流体流经零件的各个部分。每套模具都必须进行两次检查。首先是在冲压作业开始前,其次是在冲压作业完成后。通过理论计算得出的厚度值,对模具的上、下模型腔的闭合情况进行测量,以便了解达到CAD设计数据精度的实际效果。

四、塑料板材模压成形模具的特点

对塑料板材进行模压成形的模具,与冲压金属板材的模具存在差异,其特点是不存在材料回弹现象。因此,在加工此类模具时,无需对模具的对合状态进行调整,而是应关注塑件表面的使用状态。具体来说,应将重点放在塑件表面的表面精度和形状精度上。

五、对加工过程的管理

网络中应用此系统的一般由小型计算器和个人计算器终端构成。一种名为有效管理系统(Effective Management System -EMS)的软件能够对生产过程进行监控和管理,包括但不限于跟踪加工进度、零件的流动情况、外购件的采购情况、收货情况以及加工品质等方面。该系统涵盖了材料清单、规划与管控、库存物资管理、规范铸件、材料档案、整体生产进度表、所需物料规划、订购与销售记录、到货数量、操作人员背景、车间控制状态、计划时间安排、品质评定、标准加工流程、所需生产能力规划、劳动力费用、外购计划及其到货情况、采购申请单、外购部件历史记录以及可交付数量等多个方面。应用这种软件则可以选择适当的外购物品时机和节省劳动力。

确保所有加工状态信息准确录入库存管理系统,进而编制出详尽的物料清单。接着,依照既定加工流程进行有序生产。此外,系统每日更新操作人员的作业时长、机床运行时长以及停工待料时长等数据。通过这些数据,不仅能够有效降低机床闲置时间,还能准确计算实际生产成本,最终实现降低生产成本的目标。

关键词:模具制造CAD/CAM