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關(guān)于模具零件制造的新技術(shù)、新方法的探討
資源天下 2014/5/19 8:53:11
摘要：隨著模具技術(shù)的快速發(fā)展，一些新的模具加工方法不斷被應(yīng)用到實(shí)踐生產(chǎn)中，本文主要介紹模具制造領(lǐng)域的一些新技術(shù)、新方法及國內(nèi)外的發(fā)展概況。
關(guān)鍵詞：模具制造新技術(shù)；高速切削；微型模具加工；發(fā)展概況等
引言
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對產(chǎn)品制造的要求越來越高，產(chǎn)品的生命周期也越來越短，模具制造業(yè)面臨著越來越激烈的挑戰(zhàn)。為了能在激烈的市場競爭中謀求發(fā)展，企業(yè)必須以最新的產(chǎn)品、最短的開發(fā)時(shí)間、最優(yōu)的質(zhì)量、最低的成本、最佳的服務(wù)、最好的環(huán)保效果和最快的市場響應(yīng)速度來贏得市場和用戶，一方面模具制造業(yè)要加快技術(shù)創(chuàng)新的步伐，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，另一方面模具制造業(yè)要尋求可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。因此，人們從各種不同角度提出了許多不同的先進(jìn)制造技術(shù)、新技術(shù)、新思想、新方法，本文就模具的一些新技術(shù)進(jìn)行了概括和總結(jié)。
1.高速切削技術(shù)在模具加工中的應(yīng)用
模具作為模壓產(chǎn)品生產(chǎn)的關(guān)鍵工裝，其設(shè)計(jì)與生產(chǎn)周期日益成為決定新產(chǎn)品開發(fā)周期的決定因素。模具的型面一般都是十分復(fù)雜的自由曲面，并且硬度很高，常規(guī)的加工方法是在退火后進(jìn)行切削加工，然后進(jìn)行熱處理、磨削或電火花加工，最后手工打磨、拋光，加工周期很長。其中的手工加工占模具整個(gè)加工周期的很大一部分。高速切削加工技術(shù)可以達(dá)到模具加工的精度要求，減少甚至取消了手工加工，并且由于新型刀具材料(如PCBN、陶瓷、金屬陶瓷．涂層刀具等)的出現(xiàn)，高速切削可以加工硬度到HRC6O，甚至硬度更高的工件材料，可以加工淬硬后的模具，取代電火花加工和磨削加工。
高速切削加工技術(shù)引進(jìn)到模具加工行業(yè)，主要應(yīng)用于以下三個(gè)方面：一是淬硬模具型腔的直接加工。利用高速切削可加工硬材料的特點(diǎn)直接加工淬硬后的模具型腔，可提高模具加工的質(zhì)量和效率，可取代電火花加工；二是EDM電極加工。應(yīng)用高速切削技術(shù)加工電極對提高電火花加工效率起到了很大作用。高速切削電極提高了電極的表面質(zhì)量和精度，減少了后續(xù)加工工序；三是快速樣件制造。利用高速切削加工效率高的特點(diǎn)，用于加工塑料和鋁合金模型，通過CAD設(shè)計(jì)后可快速生成3D實(shí)體模型，比快速原型制造技術(shù)效率高、質(zhì)量好。
2.微型模具加工技術(shù)
隨著微納米科技的進(jìn)步，產(chǎn)品不斷向微型化方向發(fā)展，特征尺寸為微米級的微機(jī)電系統(tǒng)受到了人們的高度重視。微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS，Micro-Electro-Mechanical Systems)技術(shù)是集微型傳感器、執(zhí)行器以及信號處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的微型機(jī)電系統(tǒng)。微型模具并不一定指體積微小，傳統(tǒng)的體積大但具有微結(jié)構(gòu)特征的模具也稱作微型模具。微型模具的制造難點(diǎn)在于微小型腔或微小凸凹結(jié)構(gòu)加工，而模具其它結(jié)構(gòu)件的制造與普通模具基本一致。微小型腔的成形可在一個(gè)小體積的金屬塊上加工，然後把金屬塊作為一個(gè)鑲塊嵌入模板并進(jìn)行整體組裝，這不僅便于微小型腔的微細(xì)加工和鑲塊的更換，且能提高模具整體壽命。
近幾年，MEMS已相繼應(yīng)用于精密機(jī)械、光電通訊、影像傳輸、生化醫(yī)療、信息儲(chǔ)存等領(lǐng)域，如微齒輪、插頭式光纖連接器、醫(yī)學(xué)用微量泵、導(dǎo)光板、微透鏡、內(nèi)窺鏡零件、微流控芯片、細(xì)胞培養(yǎng)用微型容器，以及旋轉(zhuǎn)傳感器中的衍射光柵等，其廣泛應(yīng)用值得期待。
傳統(tǒng)的機(jī)械式加工方法不能加工尺寸太小或者微結(jié)構(gòu)尺寸太小的微型模具，尺寸精度和表面粗糙度都達(dá)不到微型模具的設(shè)計(jì)要求。微型模具加工技術(shù)經(jīng)過近幾年快速發(fā)展，種類比較繁多。按其加工原理不同可分為三大類：光制作技術(shù)，如LIGA技術(shù)、UV-LIGA技術(shù)、電子束光刻技術(shù)、激光加工技術(shù);腐蝕技術(shù)，如刻蝕技術(shù);微機(jī)械加工技術(shù)，如微細(xì)車削、微細(xì)銑削、微細(xì)磨削、微細(xì)電火花等傳統(tǒng)加工法。
3.焊管模具加工新技術(shù)
隨著時(shí)代發(fā)展科技的進(jìn)步，焊管模具方面的新技術(shù)也如雨春筍。但是適合于目前我國的焊管模具加工新技術(shù)只有兩種，第一種方法是：擴(kuò)散法金屬碳化物覆層技術(shù)；第二種方法是：不銹鋼焊管模具表面超硬化處理技術(shù)。
(1)擴(kuò)散法金屬碳化物覆層技術(shù)
擴(kuò)散法金屬碳化物覆層技術(shù)是將工件置于特種介質(zhì)中，經(jīng)擴(kuò)散作用于工件表面形成一層數(shù)微米至數(shù)十微米的金屬碳化物層。該碳化物層具有極高的硬度，HV可達(dá)1600~3000（由碳化物種類決定），此外，該碳化物履層與基體冶金結(jié)合，不影響工件表面光潔度，具有極高的耐磨、抗咬合（粘結(jié)）、耐蝕等性能，可大幅度提高工模具及機(jī)械零件的使用壽命。
(2)不銹鋼焊管模具表面超硬化處理技術(shù)
不銹鋼焊管是在焊管成型機(jī)上，由不銹鋼板經(jīng)若干道模具碾壓成型并經(jīng)焊接而成。由于不銹鋼的強(qiáng)度較高，且其結(jié)構(gòu)為面心立方晶格，易形成加工硬化，使焊管成型時(shí)：一方面模具要承受較大的摩擦力，使模具容易（未完，下一頁）
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