模具是“工業(yè)之母”,是投入產(chǎn)出1∶15的高技術(shù)、高利潤行業(yè)。據(jù)悉,去年我國的模具行業(yè)產(chǎn)值高達(dá)400億元,其“黃金儲(chǔ)量”十分驚人。對(duì)此,市模具工業(yè)協(xié)會(huì)負(fù)責(zé)人曾經(jīng)打了這樣一個(gè)比方:模具產(chǎn)業(yè)是一個(gè)“點(diǎn)鐵成金”的高附加值行業(yè),一塊用來制作模具的原材料鋼,原來只值幾十元,但加工成模具后,可能就值幾萬元甚至幾十萬元。據(jù)了解,目前汽車車身模具技術(shù)已經(jīng)成為各大汽車公司的核心競爭力。
1 模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備,被稱為工業(yè)之母。75%的粗加工工業(yè)產(chǎn)品零件、50%的精加工零件由模具成型,絕大部分塑料制品也由模具成型。作為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè),模具涉及機(jī)械、汽車、輕工、電子、化工、冶金、建材等各個(gè)行業(yè),應(yīng)用范圍十分廣泛。
一、起源
在工業(yè)生產(chǎn)中,用各種壓力機(jī)和裝在壓力機(jī)上的專用工具,通過壓力把金屬或非金屬材料制出所需形狀的零件或制品,這種專用工具統(tǒng)稱為模具。 模具起源于何時(shí),現(xiàn)已無從考證。
現(xiàn)代模具制造技術(shù)發(fā)展非常迅速,已成為現(xiàn)代制造技術(shù)的重要組成部分。如模具的CAD/CAM技術(shù),模具的激光快速成型技術(shù),模具的精密成形技術(shù),模具的超精密加工技術(shù),模具在設(shè)計(jì)中采用有限元法、邊界元法進(jìn)行流動(dòng)、冷卻、傳熱過程的動(dòng)態(tài)模擬技術(shù)。
二 對(duì)模具進(jìn)行分類,對(duì)有計(jì)劃地發(fā)展模具工業(yè),系統(tǒng)地研究和開發(fā)模具生產(chǎn)技術(shù),研究和制訂摸具技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).實(shí)硯專業(yè)比生產(chǎn),都具有重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義,對(duì)研究和制訂模具技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系
1、敞開模:結(jié)構(gòu)簡單,尺寸小、重量輕、制造易、成本低、但壽命低、精度差、適于精度要求不高,開頭簡單
,小批量或試制的沖裁件。
2、導(dǎo)板式:精度比敞開模高,適于開頭簡單,工件尺寸不大的沖裁件。要求壓力機(jī)行程不大于導(dǎo)板厚度。
3、導(dǎo)柱式:導(dǎo)柱導(dǎo)向保證沖裁間隙均勻,沖裁件的工件尺寸精度高,模具使用壽命長,安裝方便,適于大批量生產(chǎn)。
4、連續(xù)模:條料要求精確定位,使內(nèi)孔與外形相互位置精度得到保證。生產(chǎn)率高,具有一定的沖裁精度,適于大批量生產(chǎn)。
三、模具材料
模具鋼材的選擇對(duì)于塑料的成功應(yīng)用,與樹脂的選擇對(duì)于模塑產(chǎn)品的最終性能要求,具有同等的重要性。正如樹脂需按方配制,以滿足塑料在應(yīng)用中的性能要求一樣,鋼也需合金化,以滿足使用中的特定性能要求。某些應(yīng)用需要高硬度、高耐磨性的模具鋼,以增強(qiáng)分模線的耐用性,而其它的應(yīng)用則需更高韌性的模具鋼,以抵抗機(jī)械疲勞。一般來說,具有更高硬度和耐磨性能的鋼更易脆,而幾乎是所有的情況下,韌性更強(qiáng)的鋼,其耐鋼與鋼磨蝕(粘附磨蝕)、與耐玻璃纖維或礦物充填樹脂磨蝕的性能會(huì)有所減弱。模具制作者可選擇用不銹鋼,來模塑對(duì)其它大部分鋼有腐蝕作用的樹脂。鋼材硬度越高(洛氏55 或更高),分模線的完整性會(huì)明顯增,在分模線處,鋼與鋼的合模沿口會(huì)產(chǎn)生抽芯,一個(gè)或全部兩個(gè)鋼面的硬度范圍應(yīng)在洛氏55至洛氏58之間。為了防止玻璃或礦物充填樹脂對(duì)模具的磨蝕,建議考慮在澆口處嵌入A-2、D-2 或M-2 鋼,并在與澆口相對(duì)的型芯處嵌入耐磨鋼。
金屬常用模具制造材料:
1.M-2 Rc 62-64
2.D-2 Rc 57-59
3.A-8 Rc 56-58
4.A-6 Rc 56-58
5.S-7 Rc 55-57
6.O-1 Rc 56-58
7.P-6 Rc 55-57
8.P-20 Rc 28-32
9.H-13 Rc 50-52
10.SS 420 Rc 48-50
11.Rc 31
四、模具的制造
在沖壓過程中,機(jī)械運(yùn)動(dòng)貫穿始終。各種沖壓工藝的實(shí)現(xiàn)都有其基本運(yùn)動(dòng)機(jī)理,這種運(yùn)動(dòng)是與模具密切相關(guān)的,各種模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和力學(xué)設(shè)計(jì)最終都是為了滿足其能夠?qū)崿F(xiàn)特定運(yùn)動(dòng)的要求。設(shè)計(jì)的模具能否嚴(yán)格完成實(shí)現(xiàn)沖壓工藝所需的運(yùn)動(dòng),直接影響到?jīng)_壓件的品質(zhì),所以在模具設(shè)計(jì)中應(yīng)對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。同時(shí)為了達(dá)到產(chǎn)品形狀尺寸的要求,不能夠拘泥或局限于各種工藝基本運(yùn)動(dòng)模式中,而應(yīng)不斷發(fā)展和創(chuàng)新,在模具設(shè)計(jì)中對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)靈活運(yùn)用。關(guān)鍵詞:沖壓模具設(shè)計(jì),機(jī)械運(yùn)動(dòng),控制,靈活運(yùn)用1.引言本論文是以沖壓工藝學(xué)基本理論為依據(jù),通過對(duì)各種沖壓工藝基本運(yùn)動(dòng)的分析,提出了對(duì)沖壓模具設(shè)計(jì)的要求。首先闡述沖壓過程中,機(jī)械運(yùn)動(dòng)的基本概念,然后逐項(xiàng)分析了沖裁、彎曲、拉深工藝的基本運(yùn)動(dòng)機(jī)理,指出模具設(shè)計(jì)中應(yīng)著重控制到的內(nèi)容,并介紹了在模具設(shè)計(jì)中對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)靈活運(yùn)用的方法和一些實(shí)例。最后總結(jié)了根據(jù)具體情況進(jìn)行產(chǎn)品工藝運(yùn)動(dòng)分析的方法,并強(qiáng)調(diào)在模具設(shè)計(jì)中,對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的控制和靈活運(yùn)用對(duì)提高設(shè)計(jì)水平和保證沖壓件品質(zhì)的重要意義。2.沖壓過程中機(jī)械運(yùn)動(dòng)的概述冷沖壓就是將各種不同規(guī)格的板料或坯料,利用模具和沖壓設(shè)備(壓力機(jī),又名沖床)對(duì)其施加壓力,使之產(chǎn)生變形或分離,獲得一定形狀、尺寸和性能的零件。一般生產(chǎn)都是采用立式?jīng)_床,因而決定了沖壓過程的主運(yùn)動(dòng)是上下運(yùn)動(dòng),另外,還有模具與板料和模具中各結(jié)構(gòu)件之間的各種相互運(yùn)動(dòng)。機(jī)械運(yùn)動(dòng)可分為滑動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和滾動(dòng)等三種基本運(yùn)動(dòng)形式,在沖壓過程中都存在,但是各種運(yùn)動(dòng)形式的特點(diǎn)不同,對(duì)沖壓的影響也各不相同。既然沖壓過程存在如此多樣的運(yùn)動(dòng),在沖壓模具設(shè)計(jì)中就應(yīng)該對(duì)各種運(yùn)動(dòng)進(jìn)行嚴(yán)格控制,以達(dá)到模具設(shè)計(jì)的要求;同時(shí),在設(shè)計(jì)中還應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體情況,靈活運(yùn)用各種機(jī)械運(yùn)動(dòng),以達(dá)到產(chǎn)品的要求
3. 注塑機(jī)的控制.
現(xiàn)代塑料注塑成型機(jī)是一個(gè)集機(jī)、電、液于一體的典型系統(tǒng),由于這種設(shè)備具有成型復(fù)雜制品、后加工量少、加工的塑料種類多等特點(diǎn),自問世以來,發(fā)展極為迅速,目前全世界80%以上的工程塑料制品均采用注塑成型機(jī)進(jìn)行加工。
目前,常用的注塑機(jī)控制系統(tǒng)有三種,即傳統(tǒng)繼電器型、可編程控制器型和微機(jī)控制型。近年來,可編程序控制器(簡稱PLC) 以其高可靠性、高性能的特點(diǎn),在注塑機(jī)控制系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。為了提高注塑機(jī)控制系統(tǒng)的水平和品質(zhì),一種較PLC 更高層次的、專為中小型控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可編程計(jì)算機(jī)控制器(PCC)應(yīng)運(yùn)而生。PCC集成了標(biāo)準(zhǔn)的PLC 和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的特點(diǎn),具有多任務(wù)分時(shí)操作系統(tǒng),數(shù)據(jù)運(yùn)算和處理能力比PLC 更強(qiáng)大。用PCC 組成注塑機(jī)的控制系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)包括位置控制、速度控制、溫度控制、故障控制和實(shí)時(shí)顯示等注塑全過程的多種控制,可大大提高塑料制品的品質(zhì),有利于提高經(jīng)濟(jì)益。
五、模具的、發(fā)展
1、新一代模具CAD/CAM軟件技術(shù)
目前,英、美、德等國及我國一些高等院校和科研院所開發(fā)的模具軟件,具有新一代模具CAD/CAM軟件的智能化、集成化、模具可制造性評(píng)價(jià)等特點(diǎn) 。
2、先進(jìn)的快速模具制造技術(shù)
我國已達(dá)到國際水平,并逐步實(shí)現(xiàn)商品化。世界上已經(jīng)商業(yè)化的快速成形工藝主要有SLA(立體光刻)、LOM(分層分體制造)、SLS(選擇性激光燒結(jié))、3D-P(三維印刷)。
5、現(xiàn)場(chǎng)化的模具檢測(cè)技術(shù)
精密模具的發(fā)展,對(duì)測(cè)量的要求越來越高。精密的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī),長期以來受環(huán)境的限制,很少在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用。新一代三座標(biāo)測(cè)量機(jī)基本上都具有溫度補(bǔ)償及采用抗振材料,改善防塵措施,提高環(huán)境適應(yīng)性和使用可靠性,使其能方便地安裝在車間使用,以實(shí)現(xiàn)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)化的特點(diǎn)。
6、鏡面拋光的模具表面工程技術(shù)
模具拋光技術(shù)是模具表面工程中的重要組成部分,是模具制造過程中后處理的重要工藝。目前,國內(nèi)模具拋光至Ra0.05μm的拋光設(shè)備、磨具磨料及工藝,可以基本滿足需要,而要拋至Ra0.025μm的鏡面拋光設(shè)備、磨具磨料及工藝尚處摸索階段。隨著鏡面注塑模具在生產(chǎn)中的大規(guī)模應(yīng)用,模具拋光技術(shù)就成為模具生產(chǎn)的關(guān)鍵問題。由于國內(nèi)拋光工藝技術(shù)及材料等方面還存在一定問題,所以如傻瓜相機(jī)鏡頭注塑模、CD、VCD光盤及工具透明度要求高的注塑模仍有很大一部分依賴進(jìn)口