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模具可制造性评价功能


从国外的电加工机床来看,不论从性能、工艺指标、智能化、自动化程度都已达到了相当高的水平,目前国外的新动向是进行电火花铣削加工技术(电火花创成加工技术)的研究开发,这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术,它是用高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样),因此不再需要制造复杂的成型电极,这显然是电火花成形加工领域的重大发展。
  最近,日本三菱公司推出了EDSCAN8E电火花创成加工机床又有新的进展。东莞电脑锣加工|东莞机械零件加工|东莞精密电脑锣加工|东莞高速电脑锣加工 该机能进行电极损耗自动补偿,在Windows95上为该机开发的专用CAM系统,能与AutoCAD等通用的CAD联动,并可进行在线精度测量,以保证实现高精度加工。为了确认加工形状有无异常或残缺,CAM系统还可实现仿真加工。
  在电火花加工技术进步的同时,电火花加工的安全和防护技术越来越受到人们的重视,许多电加工机床都考虑了安全防护技术。目前欧共体已规定没有“CE”标志的机床不能进入欧共体市场,同时国际市场也越来越重视安全防护技术的要求。的主要问题是辐射骚扰,因为它对安全、环保影响较大,在国际市场越来越重视“绿色”产品的情况下,作为模具加工的主导设备电火花加工机床的“绿色”产品技术,将是今后必须解决的难题。
  三、新一代软件技术
  目前,英、美、德等国及我国一些高等院校和科研院所开发的模具,具有新一代模具CAD/CAM软件的智能化、集成化、模具可制造性评价等特点 。
  新一代模具软件应建立在从模具设计实践中归纳总结出的大量知识上。这些知识经过了系统化和科学化的整理,以特定的形式存储在工程知识库中并能方便地被模具所调用。在智能化软件的支持下,CAD不再是对传统设计与计算方法的模仿,而是在先进设计理论的指导下,充分运用本领域专家的丰富知识和成功经验 ,其设计结果必然具有合理性和先进性。
  新一代模具软件以立体的思想、直观的感觉来设计模具结构,所生成的三维结构信息能方便地用于模具可制造性评价和数控加工,这就要求模具软件在三维参数化特征造型、成型过程模拟、数控加工过程仿真及信息交流和组织与管理方面达到相当完善的程度并有较高集成化水平。衡量软件集成化程度的高低,不仅要看功能模块是否齐全,     而且要看这些功能模块是否共用同一数据模型,是否以统一的方式形成全局动态数据库,实现信息的综合管理与共享,以支持模具设计、制造、装配、检验、测试及投产的全过程东莞长安机械加工
  模具可制造性评价功能在新一代模具软件中的作用十分重要,既要对多方案进行筛选,     又要对模具设计过程中的合理性和经东莞高速电脑锣加工济性进行评估,并为模具设计者提供修改依据。
  在新一代模具软件中,可制造性评价主要包括模具设计与制造费用的估算、模具可装配性评价、模具零件制造工艺性评价、模具结构及成形性能的评价等。 新一代软件还应有面向装配的功能,因为模具的功能只有通过其装配结构才能体现出来。采用面向装配的设计方法后,东莞电脑锣加工|东莞机械零件加工|东莞精密电脑锣加工|东莞高速电脑锣加工模具装配不再是逐个零件的简单拼装,其数据结构既能描述模具的功能,又可定义模具零部件之间相互关系的装配特征,实现零部件的关联,因而能有效保证模具的质量。
是元件标准化。目前,用户要求模具设计和制造周期越来越短,将热流道元件标准化,  
 不仅有利于减少设计工作的重复和降低模具造价,并且便于对易损零部件更换和维修。Husky、Presto和MoldMaters等公司的喷嘴、阀杆和分流板都是标准型,便于快速更换和交付模具。现在国外只需四周即可交付模具。

3、是设计可靠化。如今国内外各大模具公司对热流道板的设计和热喷嘴联接部分的压力分布、温度分布、密封等问题的研发极为重视。 叠层热流道注射模的开发和利用也是热点。叠式模具可有效增加型腔数量,而对注射机合模力的要求只需增加10%~15%。叠式热流道模具在国外一些发达国家已实现工业化。

4、是温控系统精确化。在热流道模具模塑中,开发更精密的温控装置,控制热流道板和浇口中熔融树脂的温度,是防止树脂过热降解和产品性能降低的有效措施。

罗百辉认为,热流道技术的广泛应用是塑料模具的一大变革。在注塑成型方面,其拥有相当多无可比拟的优势。  随着技术进一步成熟和制造成本降低,热流道技术将越来越显现巨大的优势。最近几年,世界著名热流道技术供应商接二连三以各种方式进驻中国市场,可见中国热流道模具市场巨大的发展潜力。

在热流道模具成型过程中,塑料熔体温度在流道系统里得到准确地控制。塑料可以更为均匀一致的状态流入各模腔, 其结果是品质一致的零件。热流道成型的零件浇口质量好,脱模后残余应力低,零件变形小。所以市场上很多高质量的产品均由热流道模具生产。如人们熟悉的MOTOROLA手机,HP打印机,DELL笔记本电脑里的许多塑料零件均用热流道模具制作。

4、消除后续工序,有利于生产自动化。

制件经热流道模具成型后即为成品,无需修剪浇口及回收加工冷浇道等工序。有利于生产自动化。国外很多产品生产厂家均将热流道与自动化结合起来以大幅度地提高生产效率。

5、扩大注塑成型工艺应用笵围

许多先进的塑料成型工艺是在热流道技术基础上发展起来的。如PET预成型制作,在模具中多色共注,多种材料共注工艺,STACKMOLD等。

模具的设计包括了批量大小、成型设备、精度条件、几何形状设计、尺寸稳定性及表面质量等内容。   
1、 批量的大小实验用,模具产量小时,可采用木材或树脂进行制造。   但是,如果实验用模具是为了获得制品有关收缩、尺寸稳定性及循环时间等的数据时,应该使用单型腔模具来实验,且能保证其能在生产条件下运用。 模具一般用石膏、铜、铝或铝-钢合金制造,很少用到铝-树脂。   

2、 几何形状设计,设计时,经常要综合考虑尺寸稳定性及表面质量。例如,制品设计和尺寸稳定性要求采用阴模,但是表面要求光泽度较高的制品却要求使用阳模,这样一来,塑件订购方会综合考虑到这两点,以使制品能在最佳条件下进行生产。经验证明,不符合实际加工条件的设计往往是失败的。   

3 、尺寸稳定,在成型过程中, 塑件与模具接触的面要比离开模具部分的尺寸稳定性更好。如果日后由于材料刚度的需要要求改变材料厚度,可能导致要将阳模转换为阴模。塑件的尺寸公差不能低于收缩率的10%。   

4 、塑件表面 ,就成型材料能够包住的范围而言,塑件可见面的表面结构应在与模具接触处成型。如果可能的话, 塑件的光洁面不要与模具表面接触。就像采用阴模制造浴盆和洗衣盆的情况。   

5、 修饰, 如果使用机械式水平锯锯掉塑件的夹持边,在高度方向上,至少要有6~8mm的余量。其他的修整工作,如磨削、激光切削或射流,也必须留有余量。刀口模切割线间的间隙最小,冲孔模修整时的分布宽度也很小,这些都是要注意的。   

6 、收缩和变形 ,塑料易收缩(如PE) ,有些塑件易变形,东莞电脑锣加工|东莞机械零件加工|东莞精密电脑锣加工|东莞高速电脑锣加工无论如何预防,塑件在冷却阶段都会发生变形。   在这种条件下,就要改变成型模具的外形来适应塑件的几何偏差。例如:尽管塑件壁保持平直,但其基准中心已偏离10mm ;可以抬高因为不同的成型模具已应用很多领域,加之专业模具的制造技术在这些年也有了一定的变化发展,因此在这部分,总结了真空吸塑成型模具的一般设计规则。  


当产品高度过高时(产品高度X≥D),应适当加大“D”,加大值△D=(X-D)/2。
  (2)有时为了冷却水道的需要, 也要对镶件的尺寸加以调整,以达到较好的冷却效果。
  (3)结构复杂需做特殊分型或顶出机构或有侧向分型结构需做滑块时,应根据不同情况适当调整镶件和模架的大小以及各模板的厚度,以保证模架的强度。
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  2 方铁高度的确定# _. t0 X" `1 v+ u
  方铁的高度应保证足够的顶出行程,然后留出一定的余量(5-10mm), 以保证完全顶出时,顶针固定板不至于撞到动模板或动模承板。) L# j& l' L; a5 K' I

  3 模架整体结构的确定0 x2 N( H2 P: P
  在基本选定模架之后,应对框架整体结构进行校核,看所确定的模架是否适合所选定或客户指定的注塑机,包括模架外形的大小、厚度、最大开模行程、顶出方式和顶出行程等。+ Z/ g: Z; z/ ?0 x


  4 镶件材料的选择
  模具镶件材料应具备的性能主要有四个方面:1、硬度;2、耐磨性;3、强度和韧性;4、耐腐蚀性。模具镶件材料的选择主要是根据塑料制品的批量、塑料类别来确定。
  制品为一般塑料如:ABS、PP、PC等塑料,通常选用型号P20等类型的预硬调质钢,若制品批量较大,则应选用淬火回火钢如型号H13等。
  高光洁度或透明的塑料制品,如:PMMA、PS、AS等塑料或含有玻璃纤维的塑料主要选用型号420等20世纪80年代,澳大利亚、罗马尼亚、德国、新加坡、英国等国家的学者对超冷处理的工艺、机理都做了一定的研究,研究结果普遍认为超冷处理可使材料的性能明显提高。
模腔表层金属受热。通常锤锻模工作时.其模腔表面温度可达300~400℃以上热挤压模可达500一800℃以上;   压铸模模腔温度与压铸材料种类及浇注温度有关。如压铸黑色金属时模腔温度可达1000℃以上。这样高的使用温度会使模腔表面硬度和强度显著降低,在使用中易发生打垛。为此.对热模具钢的基本使用性能要求是热塑变抗力高,包括高温硬度和高温强度、高的热塑变抗力,实际上反映了钢的高回火稳定性。由此便可以找到热模具钢合金化的第一种途径,即加入Cr、W、Si.等合金元素可以提高钢的回火稳定性。
(2)模腔表层金属产生热疲劳(龟裂)。热模的工作特点是具有间歇性.每次使热态金属成形后都要用水、油、空气等介质冷却模腔的表面。因此.热模的工作状态是反复受热和冷却,从而使模腔表层金属产生反复的热胀冷缩,即反复承受拉压应力作用.其结果引起模腔表面出现龟裂,称为热疲劳现象,由此,对热模具钢提出了第二个基本使用性能要求.即具有高的热疲劳抗力。一般说来,影响钢的热疲劳抗力的因素主要有:
①钢的导热性。
钢的导热性高,可使模具表层金属受热程度降低,从而减小钢的热疲劳倾向性。 一般认为钢的导热性与合碳量有关,含碳量高时导热性低,所以热作模具钢不宜采用高碳钢。在生产中通常采用中碳钢(C0.3%5~0.6%)合碳量过低.会导致钢的硬度和强度下降.也是不利的。②钢的临界点影响。通常钢的临界点(Acl)越高.钢的热疲劳倾向性越低。因此.一般通过加入合金元素Cr、W、Si、引来提高钢的临界点。从而提高钢的热疲劳抗力。
2.常用热作模具用钢
(1)锤锻模用钢。一般说来,锤锻模用钢有两个问题比较突出一是工作时受冲击负荷作用.故对钢的力学性能要求较高,特别是对塑变抗力及韧性要求较高;二是锤锻模的截面尺寸较大(<400mm)故对钢的淬透性要求较高,以保证整个模具组织和性能均匀。
常用锤锻楼用钢有5CrNiMo、5CrMnMo、5CrNiW、5CrNiTi及5CrMnMoSiV等。不同类型的锤眼模应选用不同的材料。对特大型或大型的锤锻模以5CrNiMo为好.也可采用5CrNiTi、5CrNiW或5CrMnMoSi等。对中小型的锤锻模通常选用5CrMnMO钢。
(2)热挤压模用钢,热挤压模的工作特点是加载速度较慢,因此,模腔受热温度较高,通常可达500一800℃。  对这类钢的使用性能要求应以高的高温强度(即高的回火稳定性)和高的耐热疲劳性能为主。对ak及淬透性的要求可适当放低。一般的热挤压模尺寸较小,常小于70~90mm。
常用的热挤压模有4CrW2Si、3Cr2W8V及5%Cr型等热作模具钢.其化学成分如表4.16所示。
其中4CrW2Si.既可做冷作模具钢,又可做热作模具钢.由于用途不同,可采用不同热处理方法。作冷模时采用较低的淬火温度(870—900℃)及低温或中温回火处理;作热模时则采用较高的淬火温度(一般为950一1000℃)及高温回火处理。


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