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  提高模具質量的基本途徑  

發表人:admin   來源:未知   時間:2018-02-28
  提高模具質量的基本途徑
  近年來,世界范圍內制造業的競爭變得越來越激烈,企業在盡可能短的時間內高效率、低消耗地為顧客提供個性化高質量產品的能力,已成為企業競爭能力的一個標志。模具被稱為工業之父,模具質量的高低,將直接影響到產品的質量、產量、成本、新產品投產及老產品更新換代的周期、企業產品結構調整速度與市場競爭力,因此經濟形勢對模具的質量提出了越來越高的要求。那么如何才能更合理地提高模具質量呢?也就是說,怎么樣才能讓模具在高精度、低成本、高效率條件下,更長時間地、更多模次地生產出質量合格的制件呢?這已經越來越成為人們關注的焦點。模具質量并不是一個簡單的話題,它包括以下幾個方面:
 、胖破焚|量:制品尺寸的穩定性、符合性,制品表面的光潔度、制品材料的利用率等等;⑵使用壽命:在確保制品質量的前提下,模具所能完成的工作循環次數或生產的制件數量;⑶模具的使用維護:是否屬最方便使用、脫模容易、生產輔助時間盡可能的短;⑷維修成本、維修周期性等等。
  提高模具質量的基本途徑:
 、攀紫戎萍脑O計要合理,盡可能選用最好的結構方案,制件的設計者要考慮到制件的技術要求及其結構必須符合模具制造的工藝性和可行性。
 、颇>叩脑O計是提高模具質量的最重要的一步,需要考慮到很多因素,包括模具材料的選用,模具結構的可使用性及安全性,模具零件的可加工性及模具維修的方便性,這些在設計之初應盡量考慮得周全些。
 、倌>卟牧系倪x用既要滿足客戶對產品質量的要求,還需考慮到材料的成本及其在設定周期內的強度,當然還要根據模具的類型、使用工作方式、加工速度、主要失效形式等因素來選材。例如:沖裁模的主要失效形式是刃口磨損,就要選擇表面硬度高、耐磨性好的材料;沖壓模主要承受周期性載荷,易引起表面疲勞裂紋,導致表層剝落,那就要選擇表面韌性好的材料;拉深模應選擇磨擦系數特別低的材料;壓鑄模由于受到循環熱應力作用,故應選擇熱疲勞性強的材料;對于注塑模,當塑件為ABS、PP、PC之類材料時,模具材料可選擇預硬調質鋼,當塑件為高光潔度、透明的材料時,可選耐蝕不銹鋼,當制品批量大時,可選擇淬火回火鋼。另外還需要考慮采用與制件親和力較小的模具材料,以防粘模加劇模具零件的磨損,從而影響模具的質量。
 、谀>呓Y構設計時,盡量結構緊湊、操作方便,還要保證模具零件有足夠的強度和剛度;在模具結構允許時,模具零件各表面的轉角應盡可能設計成圓角過渡,以避免應力集中;對于凹模、型腔及部分凸模、型芯,可采用組合或鑲拼結構來消除應力集中,細長凸;蛐托,在結構上需采取適當的保護措施;對于冷沖模,應配置防止制件或廢料堵塞的裝置(如:彈頂銷、壓縮空氣等)。 與此同時,還要考慮如何減少滑動配合件及頻繁撞擊件在長期使用中磨損所帶來的對模具質量的影響。
 、墼谠O計中必須減少在維修某一零部件時需拆裝的范圍,特別是易損件更換時,盡可能減少其拆裝范圍。
 、悄>叩闹圃爝^程也是確保模具質量的重要一環,模具制造過程中的加工方法和加工精度也會影響到模具的使用壽命。各零部件的精度直接影響到模具整體裝配情況,除掉設備自身精度的影響外,則需通過改善零件的加工方法,提高鉗工在模具磨配過程中的技術水平,來提高模具零件的加工精度;若模具整體裝配效果達不到要求,則會在試模中讓模具在不正常狀態下動作的幾率提高,對模具的總體質量將會有很大影響。因此,為保證模具具有良好的原始精度—原始的模具質量,在制造過程中首先要合理選擇高精度的加工方法,如電火花、線切割、數控加工等等,同時應注意模具的精度檢查,包括模具零件的加工精度、裝配精度及通過試模驗收工作綜合檢查模具的精度,在檢查時還需盡量選用高精度的測量儀器,對于那些成形表面曲面結構復雜的模具零件,若用普通的直尺、游標卡就無法達到精確的測量數據,這時就需選用三坐標測量儀之類的精密測量設備,來確保測量數據的準確性。
 、葘δ>咧饕尚瘟悴考M行表面強化,以提高模具零件表面耐磨性,從而更好地提高模具質量。對于表面強化,要根據不同用途的模具,選用不同的強化方法。例如:沖裁?刹捎秒娀鸹◤娀、硬質合金堆焊等,以提高模具零件表層的耐磨性和抗壓強度;壓鑄模、塑料模等熱加工模具鋼零件可采用滲氮(硬氮化)處理,以提高零件的耐磨性、耐熱疲勞性和耐磨蝕性;拉深模、彎曲?刹捎脻B硫處理,以減少摩擦系數,提高材料的耐磨性;碳氮共滲(軟氮化)可應用于各類模具的表面強化處理。另外,近幾年發展起來的一種稱為FCVA真空鍍金剛石膜技術,能在零件表層形成一層與基體結合異常牢固又十分光滑均勻密實的保護膜,這種技術特別適合于模具表面保護性處理,也是提高模具質量的一種效果顯著的方法。當然,如果制件屬試制產品或生產批量相當小的話,就不一定非要進行模具零件的表面強化處理。
 、赡>叩恼_使用與維護,也是提高模具質量的一大因素。例如:模具的安裝調試方式應恰當,在有熱流道的情況下,電源接線要正確,冷卻水路要滿足設計要求,模具在生產中注塑機、壓鑄機、壓力機的參數需與設計要求相符合等等。在正確使用模具時,還需對模具進行定期維護保養,模具的導柱、導套及其他有相對運動的部位應經常加注潤滑油,對于鍛模、塑料模、壓鑄模之類模具在每模成形前都應將潤滑劑或起模劑噴涂于成形零件表面。對模具進行有計劃的防護性維護,并通過維護過程中的數據處理,則可預防模具在生產中可能出現的問題,還可提高維修工作效率。
  總之,要想提高模具的質量,首先必須每個環節都要考慮到對模具質量的影響,其次還須通過各部門的通力合作。模具的質量是模具企業自身實力的真實體現。
  結束語
  質量是一個古老而又常新的話題!模具的質量,無論是模具的設計者和制造者、制件的設計者,還是模具的使用者都應積極關心的問題,隨著技術的不斷創新、新材料的廣泛采用、加工工藝的不斷變革,使用與維護條件的差異等等都不同程度的影響模具的質量。“模具質量”的涉及面很廣泛,相當復雜,提高模具質量的方法有多種,途徑也很多,本文僅從自己的觀點略作闡述,應該能使模具行業的讀者們對“如何提高模具質量”有更廣泛、更深刻的認識。
  改善沖模制造工藝提高沖模壽命
  沖模制造工藝就是指沖模主要工作零件;凸模、凹模、凸凹模等的加工制造方法。目前國內在沖模制造中,普遍采用的制造工藝如下:
  1、電加工制模工藝
  以電火花線切割和電火花穿孔成形加工為主的沖模制造工藝。
  2、專用設備機械加工制模工藝
  以銼鋸機、仿型刨、仿型銑、成型磨與光學曲線磨加工為主的沖模制造工藝。
  3、精密磨削制模工藝
  以通用與專用設備進行粗加工與半精加工,用高精磨削設備完成精加工,包括使用高精度平面、內名圓磨床、座標磨床、CNC光學曲線磨床與成型磨床、NC與CNC連續軌跡座標磨床等進行精加工。
  4、高效高精度組合制模工藝
  以電加工法進行半精加工,用成型磨、CNC光學曲線磨、座標磨及NC與CNC連續軌跡座標磨進行精加工。
  除上述四種外,還有完全用普通機床加工配以鉗工銼研制模、壓印法制模以及澆鑄法制模工藝等,多用于一些簡易、經濟沖模制造。在普通全鋼沖模制造中這些制模工藝已趨于淘汰。
  用電加工制模工藝制作沖模是國內目前應用最廣的沖模制造工藝。在高精度、高壽命、高效率的“三高”沖模制造中,精密磨削工藝占據較大優勢。而高效高精組合制模工藝在國內目前使用尚不廣泛,盡管其優點很多,是精密沖模制造技術的發展方向,普及尚待時日,還要一個過程。
  1、沖模的電加工制造工藝
  電火花穿孔是利用工件與電極之間脈沖放電產生的電蝕現象,進行?缀湍G患庸。即當電極與工件間的間隙小到一定程度時,瞬間電壓升高,擊穿間隙,產生脈沖火花放電。此時,能量集中,電流密度很大,產生10000℃以上高溫,使金屬熔化、汽化,并脫離模體,如此不停循環往復,達到加工的目的。
  線切割加工原理亦相同,其主要優點如下:
 。1)用金屬絲作為工具電極,無需像電火花穿孔成形加工那樣需要專門的工具電極。
 。2)電極絲直徑僅0.04~0.2 mm,現在已開發使用0.03~0.1 mm直徑的電極絲,可以切割0.05~0.07mm的窄縫、R≤0.03mm的圓角以及細微的結構形狀,故可加工復雜形狀的凸、凹模。
 。3)加工中電極線以一定速度運動,既不必考慮電極絲損耗,又可將加工中殘留在切割縫中的屑末排出,有利于連續切割加工。
 。4)加工效率較高且可不必采用拼塊結構而能在整體模塊上加工。同時,還可將凸模固定板、導板(卸料板)、凹模板等三板疊齊一次切割出所有相應?,孔的同軸度極好。
 。5)可對淬硬模板切割加工,既可消除熱處理變形,又能對各種硬金屬、模具鋼進行切割。
  電加工制?梢源蠓瓤s短制模周期,能節省大量機加設備及工時,但目前,多數國產電穿孔與線切割機的加工精度、加工表面粗糙度等都達不到沖模制造的技術要求。國產線切割機(見表1)與國外同類產品的技術性能相比還有較大差距。如瑞士AGIE公司的CNC五軸線切割機,其線切割斜度可達±10°可切割多種形式側表面、直立面、錐面、連續坡度面等,加工精度可達±0.005mm,其表面糙度值Ra=0.4μm。
  近年來,國外一直對電加工機床的技術性能改進與開發進行著大量研究,特別是日本與瑞士幾家大的著名電加工機床生產公司:日本三菱電機、沙迪克、瑞士阿奇、夏米爾等,經過長期不懈的努力都取得豐碩的成果,特別是低速走絲數控電火花線切割機床(LWEDM)的發展引人注目。功能完善,自動化程度已達到無人看管運行的程度。其加工工藝水平:生產率達到300mm2/min,加工精度可達到±1.5μm,加工表面粗糙度Ra0.1~0.2μm。直徑0.03~0.1mm細絲精密切割技術的開發,可實現凹、凸模一次切割完成,并可進行0.04mm的窄槽及半徑0.02mm內圓角的切割加工。錐度切割技術已能進行30°以上錐度的精密加工,國內在這方面的研究、開發也已取得了進展。如北京機床研究所研制的慢走絲線切割機加工精度已小于5μm。
  模具生產技術與生產經驗
  中國模具協會顧問 許發樾教授
  模具是制造業的核心技術裝備。模具工業不發達將嚴重影響汽車、IT與電子技術產品、機電產品、航空(天)與船舶和建材、家用電器等制造業產品的生產。
  模具是進行制造業產品零件(包括沖件、塑件、鍛件、橡膠件、玻璃與陶瓷件等)成形加工的專用成型工具、專用工裝,也是專用技術產品。
  模具將根據制造業產品零件的形狀、尺寸與尺寸精度、表面質量等技術要求與生產批量,進行專門設計與制造。
  因此,研究模具的現代化設計與制造技術,研究模具設計制造過程中的實踐經驗,以及生產過程的技術管理與過程控制,并使之形成規范,形成專家系統,對提高模具生產技術與管理水平、提高模具企業核心競爭能力,將至為重要。
  現代化模具生產方式與生產過程
  上世紀30年代以前,是采用簡單工具與設備,形成以手工制造模具的作坊式生產方式。此時期,只能制造簡單模具。模具的制造精度與質量完全依賴人工技藝和實際經驗。
  30年代到70年代後期,是模具工業化生產方式的發展過程。其主要成就與特征有:
  廣泛采用銑削工藝,精密成形磨削工藝,并實現帶精密孔距的圓孔與型孔精密加工的精密坐標磨削工藝技術。
  電火花成形加工工藝和NC電火花線切割加工工藝廣泛應用,為高硬材料的型件提供了關鍵加工技術。
  實現了模具型件材料的專業化、系列化和標準化。
  其間,模具標準化的高度發展,在模具生產中全面采用標準零、部件進行設計與制造,不僅是模具工業化生產方式的重大成就和特征;也是實現現代化模具生產方式的重要技術基礎。
  隨著計算機和機床工業的進步與發展,1980年以來,模具CAD/CAM、CAD/CAM/CAE已成為廣泛應用的生產技術。它們與高度標準化相配合形成了現代化模具生產方式,即實現模具設計與制造的信息化、數字化的模具生產方式。

 

 
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