模具加工方法高速切削

1、美國波音公司美國波音公司利用數(shù)字文件利用數(shù)字文件作為制造載體，作為制造載體，首次利用網(wǎng)絡首次利用網(wǎng)絡功能實現(xiàn)了無功能實現(xiàn)了無圖紙制造波音圖紙制造波音777新型客機。新型客機。 777客機的零部件進行信息化處理?？蜋C的零部件進行信息化處理。 第二章第二章 模具工作零件的其它成形方法模具工作零件的其它成形方法 本章要點本章要點 擠壓成形擠壓成形鑄造成形鑄造成形合成樹脂模具合成樹脂模具 隨著模具制造技術(shù)的發(fā)展和模具隨著模具制造技術(shù)的發(fā)展和模具新材料的出現(xiàn)，對于凸模、凹模等模新材料的出現(xiàn)，對于凸模、凹模等模具工作零件，除采用切削加工和特種具工作零件，除采用切削加工和特種加工方法進行加工外，還可以采用擠

2、加工方法進行加工外，還可以采用擠壓成形、鑄造等方法進行加工。壓成形、鑄造等方法進行加工。 掌握冷擠壓成形，了解熱擠壓成掌握冷擠壓成形，了解熱擠壓成形、了解鋅合金模具，知道超塑成形、了解鋅合金模具，知道超塑成形原理和應用，了解鈹銅合金模具形原理和應用，了解鈹銅合金模具的工藝過程，了解鑄造成形的工藝的工藝過程，了解鑄造成形的工藝過程，了解合成樹脂模具的制造過程，了解合成樹脂模具的制造 。本章知識要點本章知識要點第一節(jié)第一節(jié) 擠壓成形擠壓成形 一、冷擠壓成形一、冷擠壓成形 1 1、原理：、原理： 在常溫下，將淬硬的工藝凸模壓入模坯，使坯料產(chǎn)生塑性變在常溫下，將淬硬的工藝凸模壓入模坯，使坯料產(chǎn)生塑性變

3、形，以獲得與工藝凸模工作表面形狀相同的內(nèi)成形表面。形，以獲得與工藝凸模工作表面形狀相同的內(nèi)成形表面。2 2、特點、特點1 1）可以加工形狀復雜的型腔，尤其適用于加工某些難以進行切）可以加工形狀復雜的型腔，尤其適用于加工某些難以進行切削加工的形狀復雜的型腔。削加工的形狀復雜的型腔。2 2）擠壓過程簡單迅速，生產(chǎn)率高。）擠壓過程簡單迅速，生產(chǎn)率高。3 3）加工精度高，表面粗糙度小。）加工精度高，表面粗糙度小。4 4）冷擠壓的型腔，材料纖維未被切斷，金屬組織更為緊密，型）冷擠壓的型腔，材料纖維未被切斷，金屬組織更為緊密，型腔強度高。腔強度高。 3 3冷擠壓方式冷擠壓方式（1）封閉式冷擠壓 是將坯料放

4、在冷擠壓模套內(nèi)進行擠壓加工，擠壓力大。應用：精度高、深度大、體積小的型腔。（2）敞開式冷擠壓 在擠壓形腔毛坯外面不加模套。應用：精度要求不高的情況。4冷擠壓的工藝準備（1）冷擠壓設備的選擇小型專用油壓機壓力： F = pA（2）工藝凸模和模套設計 1）工藝凸模足夠的強度、硬度和耐磨性 T10 T12A CrWMn Cr12MoV 等工作部分 L1段應與型腔設計尺寸一致，其精度比型腔精度高一級，Ra0.40.08。長度取型腔深度的1.11.3倍。端部圓角半徑r不應小于0.2mm。150的脫模斜度。導向部分 一般取D=1.5d；過渡部分采用較大半徑的圓弧平滑過渡，一般R5mm。2 2）模套）模套

5、單層模套單層模套雙層模套雙層模套（3）模坯準備模坯材料應具有低的硬度和高的塑性，型腔成形后其熱處理變形應盡可能小。如：鋁及鋁合金、銅及銅合金、10、20、20Cr、T10A 3Cr2W8V, 擠壓前進行退火處理。模坯的形狀尺寸應考慮模具的設計尺寸要求和工藝要求，防止開裂、翹曲。D=（22.5）dh=（2.53）h1為了減小擠壓力，可在模坯底部加工減荷穴。 封閉式冷擠壓坯料的外形輪廓，一般為圓柱體或圓錐體5冷擠壓時的潤滑 為了提高型腔的表面質(zhì)量和便于脫模，以及減小工藝凸模和模坯之間的摩擦力，從而減少工藝凸模破壞的可能性，應當在凸模與坯料之間施以必要的潤滑。 1）浸入硫酸銅溶液、后涂上凡士林或潤滑

6、劑2）鍍銅或鍍鋅二、二、熱擠壓成形熱擠壓成形 將毛坯加熱到鍛造溫度，用預先準備好的工藝凸模壓入毛坯而擠壓出型腔的制模方法稱為熱擠壓法或熱反印法。1工藝凸模采用T7、T8或5CrMnMo等。其尺寸應按鍛件尺寸放出鍛件本身及型腔的收縮量，一般取1.5%2.0%，并作出拔模斜度。2熱擠壓工藝 擠壓吊鉤鍛模擠壓吊鉤鍛模以鍛件成品作工藝凸模砂輪打磨表面涂潤滑劑加工出鍛模上下模坯加熱保溫去氧化皮將工藝凸模置于上下模坯之間加壓鍛出型腔。3后續(xù)加工退火機械加工淬火磨光 近年來發(fā)展了超塑性制模技術(shù)，也就是以超塑性金屬為型腔材料，在超塑性狀態(tài)下將工藝凸模壓入坯料內(nèi)部，以實現(xiàn)成型加工模具型腔的工藝方法。材料不會因大

7、的塑性變形而斷裂和硬化，是制造復雜形狀模具型腔的有效方法。 所謂超塑性是指某些金屬材料，在一定條件下具有特別好的塑性。其伸長率可達100%2000%，這種現(xiàn)象稱之為超塑性。凡是伸長率能超過100%的材料，均稱為超塑性材料。 目前，用于模具制造的超塑性金屬主要是近年研制的鋼，如10Ni3MnCuAl鋼，簡稱PMS鋼。 三、超塑成形三、超塑成形1超塑成形原理和應用2超塑性合金ZnAl22的性能（1）超塑性處理工藝（2）強化處理工藝3超塑性成形工藝（1）坯料準備形腔的坯料尺寸可按體積不變原理，根據(jù)形腔的結(jié)構(gòu)尺寸進行計算。（2）工藝凸模 1）材料：中碳鋼、低碳鋼、工具鋼或HPb59-1等 2）尺寸 （

8、3）護套（4）擠壓設備及擠壓力的計算可以在液壓機上進行。（5）潤滑減小摩擦阻力，降低單位擠壓力，同時可以防止金屬粘附，易于脫模，以獲得理想的型腔尺寸和表面粗糙度。 第二節(jié)第二節(jié) 鑄造成形鑄造成形 一、鋅合金模具一、鋅合金模具用鋅合金材料制造工作零件的模具稱為鋅 合金模具1模具用鋅合金的性能必須具有一定的強度、硬度和耐磨性。2鋅合金模具制造工藝（1）砂型鑄造法（2）金屬鑄造法（3）石膏型鑄造法 1）熔化合金：融化溫度在450500。 2）預熱：150200。 3）澆注：420450。澆注鋅合金凹模的模框：可調(diào)式?？颉⒑衲？?例2圖4-18是鼓風機葉片沖模，采用金屬型鑄造1）制作樣件 圖a必須有足

9、夠的剛度和強度，以防止在存放或澆注時產(chǎn)生變形而影響模具精度。 2）鑄型制作 將樣件置于型砂內(nèi)找正，撞實，分型面撒上分型砂，圖b將另一砂箱置于砂型1上制成鑄型，圖c 將上、下砂箱打開，把預先按尺寸制造的鐵板?？蚍派?，壓上壓鐵防止移動圖d、e3）澆注合金 考慮冷凝時的收縮，澆注合金厚度為所需厚度的23倍。冷凝時用噴燈加熱使其均勻凝固。完成圖d的澆鑄后取出樣件，將其放入圖e的?？騼?nèi)澆鑄，即可制成鼓風機葉片沖模的工作零件。1特點（1）導熱性好（2）可縮短模具制造時間（3）熱處理后強度均勻（4）耐腐蝕（5）鑄造性好，可鑄成復雜形狀的模具（6）模型精度要求高（7）材料價格高（8）需要用壓力鑄造技術(shù)二、鈹銅

10、合金模具二、鈹銅合金模具 2金屬模型澆鑄鈹銅合金的示意圖。工藝過程如下：三、陶瓷型鑄造 1陶瓷層材料（1）耐火材料： 剛玉粉、鋁礬土、碳化硅及鋯砂等。（2）粘接劑： 硅酸乙酯水解液。（3）催化劑： 氫氧化鈣、氧化鎂、氫氧化鈉以及氧化等。（4）脫模劑：上光蠟、變壓器油、機油、有機硅油及凡林。（5）透氣劑：雙氧水2工藝過程及特點 （1）工藝過程 1）母模制作用來制造陶瓷型的模型稱為母模。 2）砂套造型3）澆注和噴燒澆注 噴燒 合箱（2）陶瓷型鑄造的特點1）鑄件尺寸精度高，表面粗糙度小。2）投資少、生產(chǎn)準備周期短。3）可鑄造大型精密鑄件 。第三節(jié)第三節(jié) 合成樹脂模具的制造合成樹脂模具的制造一、制造模

11、具的樹脂一、制造模具的樹脂 1聚酯樹脂 機械強度高，成形方法容易，化學性能穩(wěn)定。 2酚醛樹脂 脆，必須加入填料方能獲得所要求的性能，價格低廉。3環(huán)氧樹脂 收縮率最小，機械性能高，耐酸、堿、鹽和有機溶劑等化學藥品的侵蝕，但抗沖擊性能低，質(zhì)脆，需加填充劑、稀釋劑等來改善其性能。4塑料鋼 可作拉深模，其缺點是價格昂貴。 現(xiàn)代意義上的快速成型技術(shù)始于現(xiàn)代意義上的快速成型技術(shù)始于70年代末期出現(xiàn)的立體光年代末期出現(xiàn)的立體光刻技術(shù)（刻技術(shù)（SLA）,它是洶涌而來的數(shù)字化浪潮在加工領(lǐng)域中不它是洶涌而來的數(shù)字化浪潮在加工領(lǐng)域中不可避免的延拓，連續(xù)的曲面被離散成用可避免的延拓，連續(xù)的曲面被離散成用STL文件表達

12、的三文件表達的三角面片，零件在加工方向上被離散成若干層。這種離散角面片，零件在加工方向上被離散成若干層。這種離散化使得任意復雜的零件原型都可以加工出來，加工過程化使得任意復雜的零件原型都可以加工出來，加工過程也大大簡化了。也大大簡化了。產(chǎn)產(chǎn) 品品 快速原型的英文縮寫為快速原型的英文縮寫為RP，在在RP出現(xiàn)的初期，其用出現(xiàn)的初期，其用途主要是加工產(chǎn)品原型，隨著成型工藝、材料的進步以途主要是加工產(chǎn)品原型，隨著成型工藝、材料的進步以及快速制模技術(shù)的發(fā)展，及快速制模技術(shù)的發(fā)展，RP已發(fā)展成能直接或間接制造功能已發(fā)展成能直接或間接制造功能零件和模具的快速成型制造零件和模具的快速成型制造,奠定了在制造業(yè)中

13、的位置奠定了在制造業(yè)中的位置,并且形成并且形成了一個不斷擴大的了一個不斷擴大的RP/RT市場。據(jù)市場。據(jù)Wholers Associates 的統(tǒng)計，的統(tǒng)計，全球全球RP設備已有近設備已有近7000臺，分布在臺，分布在58個國家。個國家。 RP技術(shù)發(fā)展到今天已有技術(shù)發(fā)展到今天已有20余年的歷史，新的快速成型工藝不斷產(chǎn)生、功余年的歷史，新的快速成型工藝不斷產(chǎn)生、功能不斷完善、精度不斷提高、成型速度不斷提高。能不斷完善、精度不斷提高、成型速度不斷提高。 。 從從RP/RT技術(shù)的現(xiàn)狀來看，未來幾年的主要發(fā)展趨勢如下：技術(shù)的現(xiàn)狀來看，未來幾年的主要發(fā)展趨勢如下： 高速切削高速切削 TOSHIBA四軸高

14、速加工鏜銑四軸高速加工鏜銑床床FIDIA五軸高速銑床五軸高速銑床 高速加工與傳統(tǒng)的數(shù)控加工方法相比沒有什么本質(zhì)的區(qū)別，兩者牽涉到高速加工與傳統(tǒng)的數(shù)控加工方法相比沒有什么本質(zhì)的區(qū)別，兩者牽涉到同樣的工藝參數(shù)，但其加工效果相對于傳統(tǒng)的數(shù)控加工有著無可比擬的優(yōu)越性：同樣的工藝參數(shù)，但其加工效果相對于傳統(tǒng)的數(shù)控加工有著無可比擬的優(yōu)越性： 目前，高速加工涉及到的新技術(shù)主要有：目前，高速加工涉及到的新技術(shù)主要有： 高速加工是通過大幅度提高主軸轉(zhuǎn)速和加工進給速度來實現(xiàn)的，為高速加工是通過大幅度提高主軸轉(zhuǎn)速和加工進給速度來實現(xiàn)的，為了適應這種高速切削加工，主軸設計采用了先進的主軸軸承、潤滑了適應這種高速切削加

15、工，主軸設計采用了先進的主軸軸承、潤滑和散熱等新技術(shù)；和散熱等新技術(shù)；五軸高速銑削頭五軸高速銑削頭 高速加工通常要求在高主軸轉(zhuǎn)速下，使用在很大范圍內(nèi)變化的高速高速加工通常要求在高主軸轉(zhuǎn)速下，使用在很大范圍內(nèi)變化的高速進給。高速進給的需求已引起機床結(jié)構(gòu)設計上的重大變化：采用直進給。高速進給的需求已引起機床結(jié)構(gòu)設計上的重大變化：采用直線伺服電機來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電機絲杠驅(qū)動；線伺服電機來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電機絲杠驅(qū)動； 高速加工數(shù)控系統(tǒng)需要具備更短的伺服周期和更高的分辨率，同高速加工數(shù)控系統(tǒng)需要具備更短的伺服周期和更高的分辨率，同時具有待加工軌跡監(jiān)控功能和曲線插補功能，以保證在高速切削時具有待加工軌跡監(jiān)控功能和

16、曲線插補功能，以保證在高速切削時，特別是在時，特別是在4-5軸坐標聯(lián)動加工復雜曲面輪廓時仍具有良好的軸坐標聯(lián)動加工復雜曲面輪廓時仍具有良好的加工性能。加工性能。 刀具性能和質(zhì)量對高速切削加工具有重大影響，新型刀具材料的采用，使切刀具性能和質(zhì)量對高速切削加工具有重大影響，新型刀具材料的采用，使切削加工速度大大提高，從而提高了生產(chǎn)率，延長了刀具壽命。削加工速度大大提高，從而提高了生產(chǎn)率，延長了刀具壽命。 在高速加工中，切削時間和每個托盤化零件加工時間已顯著縮短。在高速加工中，切削時間和每個托盤化零件加工時間已顯著縮短。高速、高精度定位的托盤交換裝置已成為今后的發(fā)展方向。高速、高精度定位的托盤交換裝

17、置已成為今后的發(fā)展方向。 高速加工作為一種新的技術(shù)，其優(yōu)點是顯而易見的，它給傳統(tǒng)的數(shù)高速加工作為一種新的技術(shù)，其優(yōu)點是顯而易見的，它給傳統(tǒng)的數(shù)控加工帶來了一種革命性的變化，但是，目前既便是在加工機床水平先進控加工帶來了一種革命性的變化，但是，目前既便是在加工機床水平先進的瑞士、德國、日本、美國，對這一嶄新技術(shù)的研究也還處在不斷的摸索的瑞士、德國、日本、美國，對這一嶄新技術(shù)的研究也還處在不斷的摸索研究中。有許多問題有待于解決：如高速機床的動態(tài)、熱態(tài)特性；刀具材研究中。有許多問題有待于解決：如高速機床的動態(tài)、熱態(tài)特性；刀具材料、幾何角度和耐用度問題；機床與刀具間的接口技術(shù)（刀具的公平衡、料、幾何角

18、度和耐用度問題；機床與刀具間的接口技術(shù)（刀具的公平衡、扭矩傳輸）；冷卻潤滑液的選擇；扭矩傳輸）；冷卻潤滑液的選擇；CAD/CAM的程序后處理問題；高速加工的程序后處理問題；高速加工時刀具軌跡的優(yōu)化問題等等。國內(nèi)在這一方面的研究采尚處于起步階段，時刀具軌跡的優(yōu)化問題等等。國內(nèi)在這一方面的研究采尚處于起步階段，要趕上并盡快縮小與國外同行業(yè)間的差距，還有許多路要走。要趕上并盡快縮小與國外同行業(yè)間的差距，還有許多路要走。 高精加工是高速加工技術(shù)與數(shù)控機床的廣高精加工是高速加工技術(shù)與數(shù)控機床的廣泛應用結(jié)果。以前汽車零件的加工精度要求在泛應用結(jié)果。以前汽車零件的加工精度要求在0.01mm數(shù)量級，現(xiàn)在隨著計算機硬盤、高精度液壓數(shù)量級，現(xiàn)在隨著計算機硬盤、高精度液壓軸承等精密零件的增多，精整加工所需精度已提高軸承等精密零件的增多，精整加工所需精度已提高到到0.1m ，加工精度進入了亞微米世界。，加工精度進入了亞微米世界。 機床的復合化加工是通過增加機床的功能，機