精選文檔如何成為一名合格的塑膠模具設(shè)計(jì)師

如何成為一名合格的塑膠模具設(shè)計(jì)師一、

序言

據(jù)統(tǒng)計(jì)，日常生活中一個(gè)普通人身上物品直接、間接的與約2千套模具有關(guān)！模具行業(yè)發(fā)達(dá)的程度可以說已成一個(gè)國家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一。國內(nèi)很多大型企業(yè)的模具部門在整個(gè)公司中的地位都及其重要，像深圳的比亞迪最初就是由一個(gè)小模房發(fā)展起來的，而奇瑞汽車的模具制造技術(shù)在國際上也是一流的。隨著珠三角經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，越來越多的國際性大公司看中這里成熟的模具制造技術(shù)及具有豐富從業(yè)經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人才，都紛紛把其塑膠、模具部門轉(zhuǎn)來，或把模具發(fā)來制造。珠三角的模具出口數(shù)量逐年遞增，已成為中國乃至國際最重要的模具生產(chǎn)、加工基地。特別是家用電器及汽車業(yè)的發(fā)展速度更快。說到珠三角模具制造業(yè)，就不得提香港、臺(tái)灣。上世紀(jì)八、九十年代珠三角的經(jīng)濟(jì)剛剛起飛，其模具技術(shù)幾乎空白，而隨著香港、臺(tái)灣的企業(yè)把工廠轉(zhuǎn)移到內(nèi)地，其先進(jìn)的模具制造技術(shù)也帶了過來。當(dāng)時(shí)，一名熟練的模具制造師傅月薪可達(dá)上萬RMB。其中，最重要的技術(shù)是CAD/CAM，即模具設(shè)計(jì)電腦化技術(shù)和模具加工電腦化技術(shù)（CNC，電腦鑼技術(shù)）兩項(xiàng)技術(shù)。現(xiàn)在珠三角的深圳、東莞兩地的模具設(shè)計(jì)及制造技術(shù)都達(dá)到了較高的水平，在每年舉辦此類的展覽中都有很多的領(lǐng)先國際的新技術(shù)、新設(shè)備涌現(xiàn)。這方面的人才亦成為搶手貨，甚至長三角、江浙一帶的企業(yè)也加入這場人才大戰(zhàn)中，在各類招聘會(huì)中搶奪人才?。?！

為使更多有志加入此行業(yè)的青年朋友、初學(xué)者得到相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，本人總結(jié)了自己這幾年從業(yè)的經(jīng)驗(yàn)及平時(shí)收集的資料整理成文，供大家參考。全文分為序言、什么是塑膠模具、必備的知識(shí)、塑膠模具結(jié)構(gòu)及分類、常用塑膠原料的特性、塑膠模具的加工方法及工藝、塑膠模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)等幾大部分。限于本人的水平，書中難免有錯(cuò)漏，歡迎各位朋友、同業(yè)者批評(píng)指正，不勝感激。此資料屬免費(fèi)提供，版權(quán)所有，任何個(gè)人、團(tuán)體、組織、網(wǎng)站、公司等未經(jīng)許可不得將其用于商業(yè)用途?。。?/p>

二、

什么是塑膠模具

人們?yōu)闈M足生產(chǎn)及生活的需要，按一定的要求而制造的生產(chǎn)工具。模具即生產(chǎn)工具，一般均可重復(fù)使用。工業(yè)中常見的有塑膠模、五金沖壓模、壓鑄模、吹塑模、擠塑模等；廣義來講，一些日常生活中的刀模、紙模、石膏模、甚至拍月餅的木板模等都可稱為模具。塑膠模具就是注塑成型生產(chǎn)中使用的模具。塑膠模具主要是裝在塑膠注塑機(jī)上啤塑膠產(chǎn)品時(shí)使用的，如無特別注明，以下文章中提到的模具均指塑膠模具。

三、

必備的知識(shí)

1、

基礎(chǔ)知識(shí)：三角函數(shù)、平面&立體幾何、解析幾何、工程制圖、畫法幾何、機(jī)械基礎(chǔ)、五金&化學(xué)基礎(chǔ)等；

2、

基礎(chǔ)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；

3、

軟件知識(shí)：AutoCAD、PRO-E、UG、SilodWorks、CATIA、MasterCAM、CIMATRONIT、MOLDFLOW等；

四、

塑膠模具結(jié)構(gòu)及分類

1）

模具的基本結(jié)構(gòu)及相關(guān)概念

1、模胚即模架：MoldBase。

模胚是整套模具的骨架，所有模具的零部件的制作均需考慮模胚的結(jié)構(gòu)。模胚的成本一般占整套模具的30%左右，模胚由專門的大型模胚廠制造，已標(biāo)準(zhǔn)化，各模具制造廠只需根據(jù)自身的需要向模胚廠定制即可。模胚分為面板、A板（前模板）、B板（后模板）、C板（方鐵）、底板、頂針面板、頂針底板、司筒、導(dǎo)柱、回針、頂針、撐頭、限位釘?shù)?。目前珠三角區(qū)域規(guī)模較大的模胚廠商有龍記模胚（LKM）、鴻豐模胚、中華模胚等，其中又以LKM名氣最大，其模胚廣大模具制造廠普遍采用，品質(zhì)、精度均有保障。

2、模仁又稱型腔，即嵌入模胚模板內(nèi)的成型模芯。分為前模仁，后模仁，俗稱前模（Cavity），后模（Core）。為何要在模板內(nèi)嵌入模仁呢？主要是為節(jié)約成本。因?yàn)樗苣z對(duì)模具的鋼材特性有很高的要求，如硬度、耐腐蝕性、耐高溫（熱變形）等；而模胚的模板則無需太高的要求。模仁硬度一般為45~65HRC，模胚的模板硬度30~45HRC；用作模仁的鋼料每公斤可達(dá)RMB200，而模胚的鋼料一般只需RMB20~30元。

注：HRC為洛氏硬度。

3、唧嘴：Sprue。注塑機(jī)炮筒的射膠嘴通過該裝置將熔融的塑膠原料注入型腔。

4、滑塊又稱行位：Slider。為順利出模而必須使用的結(jié)構(gòu)部件。因?yàn)橛行┊a(chǎn)品結(jié)構(gòu)特殊，如有側(cè)邊有空，有倒扣（勾）等，需用行位才可出模。

5、斜頂：Angle-Lifter。與行位相似，也是為順利出模而必須使用的結(jié)構(gòu)部件。

6、還有一些與模具有關(guān)的名詞：分模線（P/L）、模具基準(zhǔn)、縮水率（Shrinkage）、排位（Layout）、鋼料、銅公（電極，其材質(zhì)有銅、石墨等）、倒扣、運(yùn)水、出模斜度（Draftangle）、冷料井、流道、注塑仿真、分模、出模、開&合模步驟、模號(hào)、拋光（省模）、軟模、硬模、模具表明處理、試模（TESTMOLD）、改模、裝模、交模等。

以下為一套有前模行位的模具結(jié)構(gòu)圖：

7、從上可看一套模具按其各部件的功能可細(xì)分為：流道系統(tǒng)、成型系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)、開合模系統(tǒng)、復(fù)位系統(tǒng)。

2）分類

1、按結(jié)構(gòu)分為兩大類：大水口模具及細(xì)水口模具，又稱單分型面模具、雙（多）分型面模具；（三）細(xì)水口模具

開模步驟說明：a、第一步P/L-1先開約10mm距離，水口勾將把水口從產(chǎn)品拉開；

b、第二步P/L-2開至少約100mm（此距離很重要，訂模胚一定要參考它。一般不小于成人拳頭或機(jī)械手的尺寸，且空間大小能保證順利取出水口），水口將從此兩板間取出；

c、第三步P/L-3開，取出產(chǎn)品，同樣，此距離也由產(chǎn)品的尺寸決定。2、按熱流道分為：普通流道模具及熱流道模具。熱流道模具除能滿足有特殊結(jié)構(gòu)、特大型的制品需要外，其還具有生產(chǎn)效率高、無水口產(chǎn)生的特點(diǎn)。從模具造價(jià)方面來說雖然貴很多，但從長遠(yuǎn)生產(chǎn)來講還是很節(jié)約成本的。

圖（四）熱流道模具

4、

按注塑的顏色數(shù)量分為：單色模具、雙色模具、三色模具。

5、

按模具鋼料之硬度又可分為軟模、硬模。硬模通常用較硬的鋼材（如LKM8407#鋼材）制成，也有把軟模經(jīng)熱處理得到的。一些大公司，一般都會(huì)先開一套軟模，待模具改好，樣板OK后，再開幾套相同的硬模。比如NOKIA的手機(jī)模具，在開發(fā)階段時(shí)就會(huì)先開軟模，正式生產(chǎn)用的必是硬模。硬模除單價(jià)高外，其使用壽命高，啤件質(zhì)量穩(wěn)定，外觀優(yōu)良。有些硬模保養(yǎng)好的話，歷經(jīng)二十幾年幾百萬次啤塑后，其啤件仍很漂亮，幾乎像新模時(shí)剛啤出的一樣?。?！

五、

常用塑膠原料的特性

1）

分類

1、定義：

塑膠即塑料是一種以合成的或天然的高分子為主要成分的物質(zhì)，通常含有添加劑等的輔助成分，廣義地說，他是一種在一定溫度及壓力下可塑造成一定形狀的高分子有機(jī)材料。在1996年公布的新國標(biāo)（GB/T2035-1996）對(duì)塑料重新定義為：以高聚物為主要成分，并在加工為成品的某各階段可流動(dòng)成型的材料。

2、塑料的組成：

塑料的主要成分是合成樹脂，再加上一些添加劑及填充材料。

a、合成樹脂----人工合成的有機(jī)高分子化合物，其結(jié)構(gòu)單元主要由碳原子、氫原子、氧原子及其它如硫原子、硅原子等通過化學(xué)鍵等連接組成。

b、填充材料-----常用有玻璃纖維、碳素纖維、碳酸鈣（CaCO3）、二氧化硅（SiO2）、金屬粉、木粉、棉布、石棉、云母、石粉等。

c、添加劑---------常用有增塑劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、著色劑、抗靜電劑、阻燃劑、抗UV劑等。

3、一般而言，塑膠原料可大分為兩大類：「熱塑性塑膠」（Thermoplastic）及「熱固性塑膠」(Thermosetting)。熱塑性塑膠在常溫下通常為顆粒狀，加熱到一定溫度后變成熔融的狀態(tài)，將其冷卻后則固化成型，若再次加熱則又會(huì)變成熔融的狀態(tài)，而可進(jìn)行再次的塑化成型。因此，熱塑性塑膠可經(jīng)由加熱熔融而反覆固化成型，所以熱塑性塑膠的廢料通常可回收再利用，亦即有所謂的「二次料」。相反的，熱固性塑膠則是加熱到一定溫度后變成固化狀態(tài)，即使繼續(xù)加熱也無法改變其狀態(tài)。因此，熱固性塑膠無法經(jīng)由再加熱來反覆成型，所以熱固性塑膠的廢料通常是不可回收再利用的。其分類方式如下圖所示。

4、塑膠按應(yīng)用的范圍也可分為通用塑膠、工程塑膠、特種塑膠；

通用塑膠常見的有：PP、PVC、PE、PS、等；

工程塑膠常見的有：ABS、PC、PMMA、POM、PA6、PA66、PET、PBT、SAN等；

特種塑膠常見的有：PPS、PEI等；

工程塑膠往往由一些通用塑膠改性得到；如改變某些分子結(jié)構(gòu)、添加其它成分如玻璃纖維等；

工程塑膠就是被用做工業(yè)零件或外殼材料的工業(yè)用塑膠，其強(qiáng)度、耐沖擊性、耐熱性、硬度及抗老化性均優(yōu)的塑膠。日本業(yè)界的定義為「可以做為構(gòu)造用及機(jī)械零件用之高性能塑膠，耐熱性在100℃以上，主要運(yùn)用在工業(yè)上」。其性能包括：

a、

熱性質(zhì)：玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)及熔點(diǎn)(Tm)高、熱變形溫度(HDT)高、長期使用溫度高(UL-746B)、使用溫度范圍大、熱膨脹系數(shù)小。

b、

機(jī)械性質(zhì)：高強(qiáng)度、高機(jī)械模數(shù)、潛變性低、耐磨損、耐疲勞性。

c、

其他：耐化學(xué)藥品性、優(yōu)良的抗電性、耐燃性、耐候性、尺寸安定性佳。

2）

常用塑膠原料的特性：

略。3）

常見塑膠原料在實(shí)際應(yīng)用中的經(jīng)驗(yàn)談

1、

ABS料：最常用的塑膠料，很多家電產(chǎn)品的外殼均用它。具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱、耐化學(xué)腐蝕性及高光澤。常見的有臺(tái)灣奇美、國喬產(chǎn)的ABS。如奇美：ABSPA757通用級(jí)，良好的高光澤性；ABSPA727電鍍級(jí)；ABSPA777D耐熱級(jí)。通常ABS的熱變性溫度不會(huì)超過88℃。

2、

PC料：俗稱百折膠，力學(xué)性能優(yōu)良。有良好的熱穩(wěn)定性（-100~126℃可穩(wěn)定使用）及透光性。常見有德國拜爾PC-2805、美國通用PC-241R、141R等。

3、

尼龍：PA6、PA66。尼龍（Nylon）最大優(yōu)點(diǎn)是韌性大，耐疲勞性極佳、摩擦系數(shù)低。常用于造纖維，牙刷毛，魚絲，軸套，包裝膠膜，齒輪，電動(dòng)工具外殼，電器配件等。但最大的缺點(diǎn)是吸水性大，而吸水的增加使其拉伸強(qiáng)度急劇下降。如添加玻璃纖維可大大提高其耐溫性能，即PA66+GF15%、PA66+GF30%耐溫達(dá)180~210℃。因此，沒有加玻璃纖維的尼龍不得用于有耐高溫要求的部件上。膠件啤出來后應(yīng)盡快使用，以免放置時(shí)間過長使得尼龍吸水后發(fā)生不良變化。

六、

塑膠模具的加工方法及工藝

1）

常用加工工具及機(jī)器

1、

測量工具：卡尺、千分尺、千分表、標(biāo)準(zhǔn)量塊、標(biāo)準(zhǔn)角塊、轉(zhuǎn)盤、角規(guī)、投影儀、抄數(shù)機(jī)等；

2、

加工機(jī)器及設(shè)備：鑼床、車床、磨床、鉆床、CNC（電腦鑼）、火花機(jī)、線切割機(jī)等。

2）

加工方法及工藝

一般模胚直接從模胚廠訂回，其加工方法這里略去。

按模具設(shè)計(jì)圖紙，訂回模胚、模仁、行位、斜頂、鑲件等鋼料即可開始安排加工。按加工工藝大概分為粗加工及精加工兩塊。模胚開框，由鑼床或電腦鑼先開粗、后精框（也可由模胚廠代為加工，但要付給相應(yīng)的費(fèi)用；一些小型模房為節(jié)約成本往往自己加工，但效率低，精度不高），其它部件同樣也是先粗加工成粗胚，后經(jīng)電腦鑼、火化機(jī)、線切割機(jī)精加工的到符合圖紙精度要求的零件，最后裝配入模胚成為一套完整的模具。其流程大概如下：模胚開框

模仁、行位等CNC加工

銅公加工

火機(jī)加工型腔（EMD）

鉗工加工（FIT模）

拋光（省模）

裝模

試模。

實(shí)際制造中，幾種加工工藝交織在一起，需要模具設(shè)計(jì)人員與模具師傅安排好各個(gè)環(huán)節(jié)，一步出錯(cuò)，滿盆皆負(fù)！返工往往造成對(duì)模具的損害，做出來的模就不漂亮了。要補(bǔ)救好的話，只能換料，這將增加時(shí)間和成本，而很多時(shí)候時(shí)間是最重要的?，F(xiàn)在模具行業(yè)競爭很激烈，客戶給模房的時(shí)間都很急，不能按時(shí)交模，最終將失去客戶！

各加工機(jī)械設(shè)備的功能簡介：

1、

鑼床，用于人工銑、切較形狀較簡單、規(guī)則的工件，如直線、斜線；常用來加工精度不是很高的工件，模胚開框、模仁、行位開料等。

2、

車床，主要用于圓形的工件加工，如唧嘴、定位環(huán)、法蘭、圓形模呵（CORE）、圓形銅公等；精度可達(dá)較高的要求。

3、

磨床,主要用于鋼料磨平，磨基準(zhǔn)等，可滿足大部精度要求。

4、

鉆床，主要用于鉆空、攻牙、打運(yùn)水孔等。

5、

CNC（電腦鑼），已成為現(xiàn)代化模具工業(yè)的標(biāo)志性設(shè)備，主要用于復(fù)雜、不規(guī)則曲面的數(shù)控加工。其特點(diǎn)是精度高、可靠性好、效率高，基本上任何模具的加工都離不開它。型腔、銅公等工件的加工都由它完成；它幾乎可以加工任何形狀的工件。

電腦鑼由計(jì)算機(jī)程式控制，因此，其操控人員——CNC編程員除對(duì)電腦鑼加工控制軟件熟悉以外，還要對(duì)模具結(jié)構(gòu)及加工方法有深入的了解。一個(gè)光懂加工軟件而不懂模具結(jié)構(gòu)及加工方法的編程員只能是紙上談兵。一名優(yōu)秀的編程員一般都經(jīng)過3~5年的實(shí)踐才可達(dá)成，其薪金一般都在RMB5.0K以上！目前，珠三角地區(qū)常用的加工控制軟件是：MasterCAM、CIMATRONIT、UG、CATIA。近兩年，UG以其操作方便、可靠性好、效率高、仿真性能良好而越來越受模具加工廠家的歡迎，其人才變得更搶手。

6、

火花機(jī)，用于電蝕工件。把電極（銅公）裝在機(jī)頭上，通過機(jī)器的內(nèi)部電路控制電流放電在工件上蝕出和電極形狀一樣的凹腔。工模術(shù)語：EMD加工。

7、

線切割機(jī)，用于工件外形的切割。它把一根極細(xì)的鉬絲穿過預(yù)先在工件上打的孔，依照電腦內(nèi)的數(shù)據(jù)，控制鉬絲放電及運(yùn)行，在工件上割出設(shè)定的形狀。一般鉬絲直徑為0.07~0.10mm，因此，它加工的精度也很高。線切割分為快走絲、慢走絲。一般模房的線切割機(jī)都屬快走絲，

慢走絲顧名思意即加工速度很慢。它以犧牲速度換來的是高精度，基本上精密模具、一些五金端子模具都要用它來加工。單價(jià)為快走絲3~5倍。有個(gè)細(xì)節(jié)需提一提，即慢走絲使用的水是純凈水。當(dāng)然，它也是數(shù)控的，需編寫計(jì)算機(jī)程式來控制。七、

塑膠模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)

本章為全書的重點(diǎn)，首先介紹模具公司整體運(yùn)作程序，如下圖：

本章的內(nèi)容基本圍繞上述流程進(jìn)行講解。

1）模具報(bào)價(jià)

在接到客戶樣板或圖紙?jiān)儍r(jià)后，應(yīng)組織相關(guān)工程師進(jìn)行圖紙?jiān)u審及初步報(bào)價(jià)。

1、

客戶圖紙?jiān)u審

要注意以下幾點(diǎn)：

產(chǎn)品的材質(zhì)、尺寸、結(jié)構(gòu)，客戶對(duì)模具材料的要求及熱處理工藝。材料越好價(jià)格越高。

特別還要從模具角度分析其結(jié)構(gòu)，是否需三板模、模出數(shù)、入水形式、抽芯結(jié)構(gòu)（斜頂、行位構(gòu)造）、冷卻系統(tǒng)、開&合模系統(tǒng)、頂出結(jié)構(gòu)等。結(jié)構(gòu)越復(fù)雜模具造價(jià)越高。另，從簡化模具結(jié)構(gòu)，節(jié)約成本、提高模具生產(chǎn)效率、模具壽命方面，針對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，模具設(shè)計(jì)師有義務(wù)建議客戶對(duì)某些結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)進(jìn)行變更。

2、

模具報(bào)價(jià)分析圖紙?jiān)u審?fù)瓿珊?，下一步可進(jìn)行報(bào)價(jià)。

a、首先要看客戶的要求，因?yàn)橐鬀Q定材料的選擇以及熱處理工藝；

b、選擇好材料，出一個(gè)粗略的模具方案圖，從中算出模具的重量（計(jì)算出模芯材料和模架材料的價(jià)格）和熱處理需要的費(fèi)用。（都是毛胚重量）；

c、加工費(fèi)用，根據(jù)模芯的復(fù)雜程度，加工費(fèi)用一般和模芯材料價(jià)格是1.5~3：1，模架的加工費(fèi)用一般是1：1；

d、風(fēng)險(xiǎn)費(fèi)用是以上總價(jià)的10%；

f、稅率；

g、設(shè)計(jì)費(fèi)用是模具總價(jià)的10%；

公式：模具價(jià)格=材料費(fèi)+設(shè)計(jì)費(fèi)+加工費(fèi)與利潤+增值稅+試模費(fèi)+包裝運(yùn)輸費(fèi)

各項(xiàng)比例通常為:

材料費(fèi):材料及標(biāo)準(zhǔn)件占模具總費(fèi)用的15%-30%;

加工費(fèi)與利潤:30%-50%;

設(shè)計(jì)費(fèi):模具總費(fèi)用的10%-15%;

試模:大中型模具可控制在3%以內(nèi),小型精密模具控制在5%以內(nèi);

包裝運(yùn)輸費(fèi):可按實(shí)際計(jì)算或按3%計(jì);

增值稅:17%

現(xiàn)舉例說明，如下一個(gè)產(chǎn)品“標(biāo)志蓋”，為ABS料，噴油件，有外觀要求，月訂單量約3000PCS。模具完成后，即可啤貨。

模具高速加工技術(shù)與策略1引言作為現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)中最重要的共性技術(shù)之一的高速加工技術(shù)代表了切削加工的發(fā)展方向，并逐漸成為切削加工的主流技術(shù)。高速切削中的“高速”是一個(gè)相對(duì)概念，對(duì)于不同的加工方式及工件材料，高速切削時(shí)采用的切削速度并不相同。一般來說，高速切削采用的切削速度比常規(guī)切削速度高5～10倍以上。由于高速切削技術(shù)的應(yīng)用可顯著提高加工效率和加工精度、降低切削力、減小切削熱對(duì)工件的影響、實(shí)現(xiàn)工序集約化等，因此已在航空航天、模具制造、汽車制造、精密機(jī)械等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。在現(xiàn)代模具的成形制造中，由于模具的形面設(shè)計(jì)日趨復(fù)雜，自由曲面所占比例不斷增加，因此對(duì)模具加工技術(shù)提出了更高要求，即不僅應(yīng)保證高的制造精度和表面質(zhì)量，而且要追求加工表面的美觀。隨著對(duì)高速加工技術(shù)的研究不斷深入，尤其在加工機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)、CAD/CAM軟件等相關(guān)技術(shù)不斷發(fā)展的推動(dòng)下，高速加工技術(shù)已越來越多地應(yīng)用于模具的制造加工。高速加工技術(shù)對(duì)模具加工工藝產(chǎn)生了巨大影響，改變了傳統(tǒng)模具加工采用的“退火→銑削加工→熱處理→磨削”或“電火花加工→手工打磨、拋光”等復(fù)雜冗長的工藝流程，甚至可用高速切削加工替代原來的全部工序。高速加工技術(shù)除可應(yīng)用于淬硬模具型腔的直接加工(尤其是半精加工和精加工)外，在EDM電極加工、快速樣件制造等方面也得到廣泛應(yīng)用。大量生產(chǎn)實(shí)踐表明，應(yīng)用高速切削技術(shù)可節(jié)省模具后續(xù)加工中約80%的手工研磨時(shí)間，節(jié)約加工成本費(fèi)用近30%，模具表面加工精度可達(dá)1μm，刀具切削效率可提高一倍。2模具高速加工對(duì)加工系統(tǒng)的要求由于模具加工的特殊性以及高速加工技術(shù)的自身特點(diǎn)，對(duì)模具高速加工的相關(guān)技術(shù)及工藝系統(tǒng)(加工機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)、刀具等)提出了比傳統(tǒng)模具加工更高的要求。1)機(jī)床主軸高速機(jī)床的主軸性能是實(shí)現(xiàn)高速切削加工的重要條件。高速切削機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速范圍為10,000～100,000m/min，并要求主軸具有快速升速、在指定位置快速準(zhǔn)停的性能(即具有極高的角加減速度)，因此高速主軸常采用液體靜壓軸承式、空氣靜壓軸承式、磁懸浮軸承式等結(jié)構(gòu)形式。2)機(jī)床驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為滿足模具高速加工的需要，加工機(jī)床的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)具有下列特性：a.高的進(jìn)給速度。研究表明，對(duì)于小直徑刀具，提高轉(zhuǎn)速和每齒進(jìn)給量有利于降低刀具磨損。目前常用的進(jìn)給速度范圍為20～30m/min，如采用大導(dǎo)程滾珠絲杠傳動(dòng)，進(jìn)給速度可達(dá)60m/min；采用直線電機(jī)則可使進(jìn)給速度達(dá)到120m/min。b.高的加速度。對(duì)三維復(fù)雜曲面廓形的高速加工要求驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有良好的加速度特性，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)加速度應(yīng)達(dá)到20～40m/s2。c.高的速度增益因子(Velocitygainfactor)KV。為達(dá)到較高的三維輪廓?jiǎng)討B(tài)精度以及最小的滯后，一般要求速度增益因子KV=20～30(m/min)/mm。3)數(shù)控系統(tǒng)先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)是保證模具復(fù)雜曲面高速加工質(zhì)量和效率的關(guān)鍵因素，模具高速切削加工對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的基本要求為：a.高速的數(shù)字控制回路(Digitalcontrolloop)。包括：32位或64位處理器及1.5Gb以上的硬盤；極短的直線電機(jī)采樣時(shí)間(小于500μs)；b.速度和加速度的前饋控制(Feedforwardcontrol)；數(shù)字驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的爬行控制(Jerkcontrol)。c.先進(jìn)的插補(bǔ)方法(基于NURBS的樣條插補(bǔ))，以獲得良好的表面質(zhì)量、精確的尺寸和高的幾何精度。d.預(yù)處理(Look-ahead)功能。要求具有大容量緩沖寄存器，可預(yù)先閱讀和檢查多個(gè)程序段(如DMG機(jī)床可多達(dá)500個(gè)程序段，Simens系統(tǒng)可達(dá)1000～2000個(gè)程序段)，以便在被加工表面形狀(曲率)發(fā)生變化時(shí)可及時(shí)采取改變進(jìn)給速度等措施以避免過切等。e.誤差補(bǔ)償功能。包括因直線電機(jī)、主軸等發(fā)熱導(dǎo)致的熱誤差補(bǔ)償、象限誤差補(bǔ)償、測量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償?shù)裙δ?。此外，模具高速切削加工?duì)數(shù)據(jù)傳輸速度的要求也很高。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口如RS232串行口的傳輸速度為19.2kb，而許多先進(jìn)的加工中心均已采用以太局域網(wǎng)(Ethernet)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，速度可達(dá)200kb。4)高速切削刀具系統(tǒng)高速切削刀具系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢(shì)是空心錐部和主軸端面同時(shí)接觸的雙定位式刀柄(如德國OTT公司的HSK刀柄、美國Kennametal公司的KM刀柄等)，其軸向定位精度可達(dá)0.001mm。在高速旋轉(zhuǎn)的離心力作用下，刀夾鎖緊更為牢固，其徑向跳動(dòng)不超過5μm。用于高速切削加工的刀具材料主要有硬質(zhì)合金、陶瓷、金屬陶瓷、立方氮化硼(PCBN)、聚晶金剛石等。為滿足模具高速加工的要求，刀具技術(shù)的發(fā)展主要集中在新型涂層材料與涂層方法的研究、新型刀具結(jié)構(gòu)的開發(fā)等方面。3模具高速加工工藝及策略1)粗加工模具粗加工的主要目標(biāo)是追求單位時(shí)間內(nèi)的材料去除率，并為半精加工準(zhǔn)備工件的幾何輪廓。圖1所示為粗加工過程中工件輪廓形狀對(duì)刀具載荷的影響。由圖可見，在切削過程中因切削層金屬面積發(fā)生變化，導(dǎo)致刀具承受的載荷發(fā)生變化，使切削過程不穩(wěn)定，刀具磨損速度不均勻，加工表面質(zhì)量下降。目前開發(fā)的許多CAM軟件可通過以下措施保持切削條件恒定，從而獲得良好的加工質(zhì)量。粗加工時(shí)工件輪廓形狀對(duì)刀具載荷的影響a.恒定的切削載荷。通過計(jì)算獲得恒定的切削層面積和材料去除率，使切削載荷與刀具磨損速率保持均衡，以提高刀具壽命和加工質(zhì)量。b.避免突然改變刀具進(jìn)給方向。c.避免將刀具埋入工件。如加工模具型腔時(shí)，應(yīng)避免刀具垂直插入工件，而應(yīng)采用傾斜下刀方式(常用傾斜角為20°～30°)，最好采用螺旋式下刀以降低刀具載荷；加工模具型芯時(shí)，應(yīng)盡量先從工件外部下刀然后水平切入工件。d.刀具切入、切出工件時(shí)應(yīng)盡可能采用傾斜式(或圓弧式)切入、切出，避免垂直切入、切出。e.采用攀爬式切削(Climbcutting)可降低切削熱，減小刀具受力和加工硬化程度，提高加工質(zhì)量。2)半精加工模具半精加工的主要目標(biāo)是使工件輪廓形狀平整，表面精加工余量均勻，這對(duì)于工具鋼模具尤為重要，因?yàn)樗鼘⒂绊懢庸r(shí)刀具切削層面積的變化及刀具載荷的變化，從而影響切削過程的穩(wěn)定性及精加工表面質(zhì)量。粗加工是基于體積模型(Volumemodel)，精加工則是基于面模型(Surfacemodel)。而以前開發(fā)的CAD/CAM系統(tǒng)對(duì)零件的幾何描述是不連續(xù)的，由于沒有描述粗加工后、精加工前加工模型的中間信息，故粗加工表面的剩余加工余量分布及最大剩余加工余量均是未知的。因此應(yīng)對(duì)半精加工策略進(jìn)行優(yōu)化以保證半精加工后工件表面具有均勻的剩余加工余量。優(yōu)化過程包括：粗加工后輪廓的計(jì)算、最大剩余加工余量的計(jì)算、最大允許加工余量的確定、對(duì)剩余加工余量大于最大允許加工余量的型面分區(qū)(如凹槽、拐角等過渡半徑小于粗加工刀具半徑的區(qū)域)以及半精加工時(shí)刀心軌跡的計(jì)算等。現(xiàn)有的模具高速加工CAD/CAM軟件大都具備剩余加工余量分析功能，并能根據(jù)剩余加工余量的大小及分布情況采用合理的半精加工策略。如OpenMind公司的HyperMill和HyperForm軟件提供了束狀銑削(Pencilmilling)和剩余銑削(Restmilling)等方法來清除粗加工后剩余加工余量較大的角落以保證后續(xù)工序均勻的加工余量。Pro/Engineer軟件的局部銑削(Localmilling)具有相似的功能，如局部銑削工序的剩余加工余量取值與粗加工相等，該工序只用一把小直徑銑刀來清除粗加工未切到的角落，然后再進(jìn)行半精加工；如果取局部銑削工序的剩余加工余量值作為半精加工的剩余加工余量，則該工序不僅可清除粗加工未切到的角落，還可完成半精加工。3)精加工模具的高速精加工策略取決于刀具與工件的接觸點(diǎn)，而刀具與工件的接觸點(diǎn)隨著加工表面的曲面斜率和刀具有效半徑的變化而變化。對(duì)于由多個(gè)曲面組合而成的復(fù)雜曲面加工(見圖2)，應(yīng)盡可能在一個(gè)工序中進(jìn)行連續(xù)加工，而不是對(duì)各個(gè)曲面分別進(jìn)行加工，以減少抬刀、下刀的次數(shù)。然而由于加工中表面斜率的變化，如果只定義加工的側(cè)吃刀量(Stepover)，就可能造成在斜率不同的表面上實(shí)際步距不均勻，從而影響加工質(zhì)量。組合曲面的加工Pro/Engineer解決上述問題的方法是在定義側(cè)吃刀量的同時(shí)，再定義加工表面殘留面積高度(Scallopmachine)；HyperMill則提供了等步距加工(Equidistantmachine)方式，可保證走刀路徑間均勻的側(cè)吃刀量，而不受表面斜率及曲率的限制，保證刀具在切削過程中始終承受均勻的載荷。一般情況下，精加工曲面的曲率半徑應(yīng)大于刀具半徑的1.5倍，以避免進(jìn)給方向的突然轉(zhuǎn)變。在模具的高速精加工中，在每次切入、切出工件時(shí)，進(jìn)給方向的改變應(yīng)盡量采用圓弧或曲線轉(zhuǎn)接，避免采用直線轉(zhuǎn)接，以保持切削過程的平穩(wěn)性。4)進(jìn)給速度的優(yōu)化目前很多CAM軟件都具有進(jìn)給速度的優(yōu)化調(diào)整功能(如圖3所示)：在半精加工過程中，當(dāng)切削層面積大時(shí)降低進(jìn)給速度，而切削層面積小時(shí)增大進(jìn)給速度。應(yīng)用進(jìn)給速度的優(yōu)化調(diào)整可使切削過程平穩(wěn)，提高加工表面質(zhì)量。切削層面積的大小完全由CAM軟件自動(dòng)計(jì)算，進(jìn)給速度的調(diào)整可由用戶根據(jù)加工要求來設(shè)置。4結(jié)語模具高速加工技術(shù)是多種先進(jìn)加工技術(shù)的集成，不僅涉及到高速加工工藝，而且還包括高速加工機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)、高速切削刀具及CAD/CAM技術(shù)等。模具高速加工技術(shù)目前已在發(fā)達(dá)國家的模具制造業(yè)中普遍應(yīng)用，而在我國的應(yīng)用范圍及應(yīng)用水平仍有待提高，大力發(fā)展和推廣應(yīng)用模具高速加工技術(shù)對(duì)促進(jìn)我國模具制造業(yè)整體技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益的提高具有重要意義。模具制造的現(xiàn)代化一、前言隨著模具制造的技能化逐步向科學(xué)化發(fā)展，原來依靠主模型和繪制圖形制造汽車覆蓋件模具的傳統(tǒng)方法也逐步由CAD/CAM終端將由數(shù)字描述的汽車覆蓋件形狀轉(zhuǎn)為加工軌跡的方法所取代。用電話線路遙控加工過程則又將模具制造科學(xué)化的水平推向一個(gè)新高度?；仡櫼郧?，在加工用具有于沖制汽車外覆件的鋼制模具時(shí)，必須繪制詳盡的藍(lán)圖和具有按照沖件精確尺寸制造的主模型?？梢哉f，模型是設(shè)計(jì)和制迼模具的母型。在用鑄造方法制造模具時(shí)，首先必須置備木模或汽車零件的樣件。按照一定比例制成的模型稱之為靠模，常被用作仿形加工中的母型，或作為顯示銑床加工軌跡的輔助模型。作形銑床上的靠模指沿靠模輪廓形狀移動(dòng)，銑刀則按照靠模指的移動(dòng)對(duì)模具材料進(jìn)行銑削加工，仿出所需的模具型腔?，F(xiàn)在的加工方法則發(fā)生了根本的變化。由客戶所提供的CAD數(shù)據(jù)生成銑刀的切削加工軌跡，自動(dòng)加工出汽車覆蓋件的沖壓模具和進(jìn)行塑料板材模壓成形的型腔模具。雖然用這種新工藝能比以往加工方法更精確地加工出模具的兩對(duì)合面，但對(duì)于壓形還要進(jìn)行試模，并對(duì)試樣進(jìn)行測量。通常由CAD數(shù)據(jù)正確地加工出模具的主要型腔表面，然后由防止磨損墊塊和其它零件與主要型腔面相配合?，F(xiàn)在可將這種新技術(shù)的特征歸納為以下幾個(gè)方面。二、不需要主模型和靠模雖然不再使用主模型和靠模，但加工精度反而有了提高。例如，加工公差很嚴(yán)和主要型腔面磨削后需用手工拋光的模具時(shí)，用CAD數(shù)據(jù)加工比用主模型和靠模的效果好。其主要差別是對(duì)尺寸控制從根本上得到了改善。用傳統(tǒng)方法加工成形塑料件的型腔模具時(shí)，其加工公差將隨每天溫度不同而發(fā)生變化。用于塑料板材模壓成形的模具雖然加工精度也很好，但對(duì)塑料板材的熱壓成形不像沖壓金屬板材那樣有回彈，所以由CAD數(shù)據(jù)精確控制加工以后，一般不需要試模。對(duì)于這種模具只要經(jīng)過常規(guī)的客戶驗(yàn)證即可，一般不再需要遞交制件。這主要是因?yàn)橛肅AD數(shù)據(jù)加工以對(duì)加工結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì)模具的型腔面還可以進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，從而保證了制造過程能極嚴(yán)格地按照原始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)實(shí)施。正是由于排除了模具制造過程中的手工操作，改善了模具精度和加工周期方面的競爭力。為此應(yīng)用CAD數(shù)據(jù)進(jìn)行模具加工技術(shù)在大多數(shù)模具制造廠中得到了推廣?，F(xiàn)在由許多工廠的經(jīng)驗(yàn)可證實(shí)，應(yīng)用這種技術(shù)之后，雖然按CAM生成的刀具軌跡時(shí)間增加了14%，但用于拋光的時(shí)間卻減少了33%，總加工時(shí)間縮短了16.5%，模具的品質(zhì)提高了12%。現(xiàn)在，各種CAD/CAM軟件可以幫助工程師進(jìn)行模具設(shè)計(jì)和生成CNC銑床的刀具軌跡。該系統(tǒng)還可以在屏幕上顯示3維彩色模型供設(shè)計(jì)模具和進(jìn)行分析之用。還可以提供用于改進(jìn)鑄造品質(zhì)的有限元分析和模具的熱性能分析。實(shí)際上，任何客戶的數(shù)據(jù)庫都可以直接被用于輸入，或者通過轉(zhuǎn)換以后輸入。三、由三坐標(biāo)測量機(jī)進(jìn)行檢驗(yàn)用于配合CAD/CAM系統(tǒng)進(jìn)行檢驗(yàn)的三坐標(biāo)測量機(jī)也與原來適合于傳統(tǒng)工加工模具的可移動(dòng)式三坐標(biāo)測量機(jī)不同?，F(xiàn)在所用的三坐標(biāo)測量機(jī)都帶有自動(dòng)化測量系統(tǒng)。這種三坐標(biāo)測量機(jī)在3250X2090X1370mm的測度空間中的任何一點(diǎn)的定位精度為0.015mm。可測量沖?；蛩芰夏５牧慵|(zhì)量為40噸。為了使測量機(jī)保持其最高的測量精度，應(yīng)將它放在與外界環(huán)境隔絕的獨(dú)立機(jī)房中，室溫應(yīng)保持20℃四、塑料板材模壓成形模具的特點(diǎn)用于對(duì)塑料板材進(jìn)行模壓成形的模具，與沖壓金屬板材的模具不同，它沒有材料回彈的問題。所以加工這種模具時(shí)不需要去調(diào)整模具的對(duì)合狀況，而是眼于塑件需使用表面的狀況。即以使用表面的表面精度和形狀精度為重點(diǎn)。五、對(duì)加工過程的管理應(yīng)用上述系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通常小型計(jì)算器和個(gè)人計(jì)算器終端所組成。一種有效管理系統(tǒng)（EffectiveManagementSystem－EMS）軟件可對(duì)加工過程進(jìn)行跟蹤管理。如掌握加工進(jìn)度，零件流轉(zhuǎn)狀況，外購件的采購狀況，收貨狀況和加工品質(zhì)等。這種管理系統(tǒng)還包括材料清單、計(jì)劃和控制，庫存物品管理，標(biāo)準(zhǔn)鑄件，材料履歷，總生產(chǎn)時(shí)間表，所需材料計(jì)劃，訂貨和銷售歷史，到貨數(shù)量，操作人員履歷，對(duì)車間的控制狀況，計(jì)劃時(shí)間，品質(zhì)評(píng)估，標(biāo)準(zhǔn)加工路線，所需生產(chǎn)能力計(jì)劃，勞動(dòng)力成本，外購計(jì)劃及到貨狀況，請(qǐng)購單，外購件歷史和可交付數(shù)量等。應(yīng)用這種軟件則可以選擇適當(dāng)?shù)耐赓徫锲窌r(shí)機(jī)和節(jié)省勞動(dòng)力。使所有加工狀況信息完全進(jìn)庫存管理，從而生成完善的材料清單。然后按照加工路線進(jìn)行有條不紊地加工。該系統(tǒng)還逐日提供操作人員加工工時(shí)和機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的數(shù)據(jù)，以及停工待料的時(shí)間。這樣不僅可以減少機(jī)床空耗的時(shí)間，還可以計(jì)算出實(shí)際生產(chǎn)成本，從而達(dá)到降低生產(chǎn)成本的目的。手機(jī)外殼模具型芯的數(shù)控加工在現(xiàn)代化的模具生產(chǎn)中，隨著對(duì)塑料件功能要求的提高，塑件內(nèi)部結(jié)構(gòu)也變得越來越復(fù)雜，相應(yīng)的模具結(jié)構(gòu)也要隨之復(fù)雜化。本文闡述了在塑料模具制造中所采用的新的設(shè)計(jì)制造工藝方法路線：首先利用Pro/ENGINEER或MasterCAM等先進(jìn)的CAD/CAM軟件進(jìn)行產(chǎn)品的3D圖形設(shè)計(jì)；然后根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)，生成模具型腔實(shí)體圖和工程圖；再在MasterCAM中根據(jù)模具型腔的特點(diǎn)繪制CNC數(shù)控加工工藝圖，擬定數(shù)控加工工藝路線，輸入加工參數(shù)，生成刀具路徑；最后進(jìn)行三維加工動(dòng)態(tài)仿真，生成加工程序，并輸送到數(shù)控機(jī)床進(jìn)行自動(dòng)加工。以下就以一個(gè)手機(jī)前殼的模具為例，重點(diǎn)體說明這一加工流程。為減少篇幅，本文假定從生成三維加工工藝模型后開始，只涉及加工部分。一、前模的數(shù)控加工根據(jù)手機(jī)前殼的3D圖形進(jìn)行模具設(shè)計(jì)后，將模具型芯的3D實(shí)體圖轉(zhuǎn)換成IGS圖形格式，輸入到MasterCAM中。其數(shù)控加工工藝如下：(1)曲面挖槽粗加工，采用φ16的平底鑲合金刀；(2)曲面等高外形半精加工，采用φ6的平底刀；(3)曲面的外形粗加工前模的電池插口枕位，采用φ6的平底刀；(4)直紋曲面粗加工枕位的平面部分，采用φ6的平底刀；(5)直紋曲面粗加工枕位的圓弧面部分，采用φ6的平底刀；(6)曲面平行精加工，采用φ10的球頭刀；(7)等高外形精加工下部的清角部分，采用φ3的平底刀；(8)等高外形精加工上部的清角部分，采用φ3的平底刀；(9)曲面等高外形精加工型腔，采用φ3的平底刀；(10)直紋曲面加工型腔的分型面，采用φ16的球頭刀；(11)直紋曲面精加工枕位的平面部分，采用φ3的平底刀；(12)直紋曲面精加工枕位的圓弧面部分，采用φ3的平底刀。下面分別予以介紹。1.曲面挖槽粗加工采用雙刃φ16的平底鑲合金刀，預(yù)留了0.3mm的加工余量。機(jī)床的進(jìn)給率，1500mm/min；Z方向進(jìn)給速度，500mm/min；抬刀速率，2000mm/min；主軸轉(zhuǎn)速，2000r/min。(1)曲面參數(shù)安全高度絕對(duì)坐標(biāo)，15mm；進(jìn)給進(jìn)刀增量坐標(biāo)，1mm；過濾公差，0.025mm。刀具的邊界取外形邊界。無須選擇檢查面。(2)挖槽粗加工參數(shù)

Z方向的每步最大的下刀量，0.4mm；刀徑百分比的進(jìn)刀量，75%；實(shí)際進(jìn)刀量，12mm。選擇平行螺旋線銑削方式，輸入一個(gè)刀具路徑接近的起點(diǎn)，將下刀的中心設(shè)在邊界的外面，采用螺旋下刀方式，切削深度設(shè)定為相對(duì)增量方式，預(yù)留0.2mm的余量。

(3)刀具路徑

設(shè)置完所有參數(shù)后，在Geometry中選取所有加工面，加工邊界選取圖1所示的外形邊界（以工件毛坯外徑向外擴(kuò)展刀具直徑的1.5倍）。無須選擇檢查面。

２.曲面等高外形半精加工

采用φ6的平底超硬合金刀，進(jìn)一步加工尖角或細(xì)小倒圓角的殘留余量，預(yù)留0.15mm的加工余量。機(jī)床的進(jìn)給率，500mm/min；Z方向進(jìn)給速度，500mm/min；抬刀速率，2000mm/min；主軸轉(zhuǎn)速，1800r/min。

(1)等高外形參數(shù)

切削刀具的每次高度下降值為0.15mm；下刀點(diǎn)選擇在邊界內(nèi)；切削深度選用相對(duì)深度，0.2mm。

(2)刀具路徑

設(shè)置完所有參數(shù)后，在Geometry中選取所有加工面。

３.曲面的外形加工

采用曲面的外形粗加工刀路方式加工前模的電池插口枕位，采用φ6平底刀合金刀，預(yù)留0.15mm的加工余量。

(1)外形參數(shù)

安全高度絕對(duì)坐標(biāo)，15mm；進(jìn)給進(jìn)刀增量坐標(biāo)，1mm；過濾公差，0.025mm。多層切削參數(shù)是設(shè)置XY平面內(nèi)的切削次數(shù)和切削用量的，根據(jù)加工余量而定：粗切削次數(shù)，2次；步距，4mm；精切削次數(shù)，0；步距，0.5mm。設(shè)定合適的進(jìn)刀、退刀的路徑。因加工深度只有2mm，這里不使用Depth深度切削。設(shè)置完所有參數(shù)后，在Geometry中Chain選取如圖1所示的外形。從Toolpaths/Operations命令中進(jìn)入操作管理菜單，用Backplot—Run命令模擬刀具路徑，檢查Contour，刀具銑削路徑有無問題。

4.直紋面加工

采用直紋面加工方式粗加工枕位的平面部分，刀具采用φ6的平底合金刀，度預(yù)留0.1mm的加工余量。

(1)直紋曲面刀路參數(shù)

切削方式采用往復(fù)式切削；切削間距，0.1mm；切削余量，0.1mm；快速進(jìn)給的深度（絕對(duì)尺寸），15.0mm，Left，刀具左補(bǔ)償。

(2)刀具路徑

設(shè)置完所有參數(shù)后，在Geometry中Chain選取如圖1所示的兩條Ruled線。

同樣，采用Ruled直紋曲面加工模式粗加工枕位的另一半的圓弧部分，采用φ6的平底合金刀，刀具參數(shù)和直紋面參數(shù)不變，預(yù)留0.1mm的加工余量。

5.曲面平行加工

采用曲面平行加工方式精加工全部的曲面。刀具采用φ10的球頭刀，不留加工余量。機(jī)床的進(jìn)給率，1300mm/min；Z方向進(jìn)給速度，500mm/min；抬刀速率，2000mm/min；主軸轉(zhuǎn)速，2500r/min。

(1)曲面參數(shù)

安全高度絕對(duì)坐標(biāo)，15mm；進(jìn)給進(jìn)刀增量坐標(biāo)，1mm；預(yù)留0.3mm的加工余量。因?yàn)橐庸に械拿?，這里無須確定刀具的邊界，不使用檢查面。

(2)曲面平行加工參數(shù)

加工最大步距，0.1mm。該選項(xiàng)可以設(shè)置刀具的橫向進(jìn)給量，其值越小就越精確，加工面越光滑，但是生成NC程序的時(shí)間和程序也越長。切削方法定為來回切削。切削角度可以設(shè)置成加工刀具路徑與當(dāng)前構(gòu)圖平面中X軸的夾角，此處設(shè)定為45°。6.曲面等高外形半精加工

采用等高外形刀路方式精加工下部的清角部分。刀具采用φ3的平底超硬合金刀。

(1)機(jī)床參數(shù)

機(jī)床的進(jìn)給率，500mm/min；Z方向進(jìn)給速度，500mm/min；抬刀速率，2000mm/min；主軸轉(zhuǎn)速，3500r/min。打開冷卻液，預(yù)留0.3mm的加工余量，不使用檢查面。(2)等高外形參數(shù)

切削刀具的每次高度下降值為0.15mm。下刀點(diǎn)選擇在邊界內(nèi)；采用順銑往復(fù)模式進(jìn)給；切削深度選用絕對(duì)深度，最小深度為0.0mm，最大深度為-4.0mm。同樣采用等高外形刀路方式精加工上部的清角部分，仍然采用φ3的平底刀，刀具參數(shù)、曲面參數(shù)、加工參數(shù)同前，選取所有加工面作為加工面，邊界選取圖10所示的外形邊界。最小加工深度為-1.5mm，最大加工深度為-4.0mm。7.曲面等高外形精加工

采用等高外形刀路方式精加工整個(gè)型腔。刀具采用φ3的平底刀。刀具參數(shù)和加工面的參數(shù)同前，加工邊界選取圖11所示的邊界。雖然最后的曲面精加工，仍然留0.3mm的余量給后續(xù)的電火花加工。選取所有加工面作為精加工面：每次高度下降值為0.1mm，加工最小深度為-4.0mm，加工最大深度為-9.1mm。

8.直紋面加工

采用直紋曲面加工方式精加工分型面。刀具采用φ16的平底合金刀，預(yù)留0.1mm的加工余量。切削方式采用往復(fù)式切削，切削間距為0.2mm。刀具的加工路徑如圖12所示。同樣采用直紋曲面加工模式精加工枕位的平面部分和圓弧面。刀具采用φ3的平底合金刀，不留加工余量，切削間距為0.2mm。

二、后模的數(shù)控加工

后模的數(shù)控加工工藝如下（與前模大同小異，限于篇幅不再展開）：

(1)曲面挖槽粗加工，采用φ25的平底鑲合金刀，留0.4mm余量；

(2)曲面等高外形半精加工，采用φ12的平底刀，留0.15mm余量；

(3)曲面平行精加工，采用φ10的球頭刀，不留加工余量；

(4)曲面的外形，Contour方式加工前模的Len透鏡位置，采用φ4的平底刀。

三、面殼銅電極的數(shù)控加工

銅電極的數(shù)控加工工藝如下（限于篇幅不再展開）：

(1)采曲面的外形加工方式粗加工銅電極的基準(zhǔn)位置，采用φ16的四刃平底刀，不留加工余量；

(2)采用曲面平行加工方式粗加工銅電極的全部曲面，采用φ16的平底刀，留有0.35mm的加工余量；

(3)采用曲面等高外形加工方式半精加工銅電極曲面，采用φ6的平底刀，留有0.1mm的加工余量；

(4)采用挖槽加工方式加工Lens部分，采用φ6的平底刀，留有0.3mm的加工余量；

(5)采用曲面的外形加工方式粗、精加工Lens裝配位置，采用φ1的四刃平底刀，不留加工余量；

(6)采用面平行加工方式精加工銅電極的全部曲面，采用φ6的球頭刀（EndmillSphere），不留加工余量；

(7)采用曲面的外形加工方式精加工銅電極的按鍵位置，采用φ2的雙刃平底刀，不留加工余量；

(8)采用曲面等高外形加工方式精加工Battery-cover裝配位置，采用φ2的雙刃平底刀，不留加工余量。

四、結(jié)束語

數(shù)控編程是目前CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)中最能明顯發(fā)揮效益的環(huán)節(jié)之一，其在實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)加工自動(dòng)化、提高加工精度和加工質(zhì)量、縮短產(chǎn)品研制周期等方面發(fā)揮著重要作用。從Pro/ENGINEER中以IGS格式將簽名設(shè)計(jì)的3D圖形調(diào)入，根據(jù)模具型腔的特點(diǎn)，確定模具型腔、分模面，生成模具型腔實(shí)體圖、工程圖、加工工藝圖。根據(jù)CAM系統(tǒng)的功能，從CAPP數(shù)據(jù)庫獲取加工過程的工藝信息，進(jìn)行零部件加工工藝路線的控制，輸入加工參數(shù)，然后再在CAM中編制刀具路徑，進(jìn)行三維加工動(dòng)態(tài)仿真，生成加工程序并輸送到數(shù)控機(jī)床完成自動(dòng)化加工。這些加工步驟是現(xiàn)代化模具生產(chǎn)的過程和發(fā)展趨勢(shì)，它使復(fù)雜模具型芯的生產(chǎn)簡化為單個(gè)機(jī)械零件的數(shù)控自動(dòng)化生產(chǎn)，全部模具設(shè)計(jì)和數(shù)控加工編程過程都可以借助CAD/CAM軟件在計(jì)算機(jī)上完成。它改變了傳統(tǒng)的模具制造手段，有效地縮短了模具制造周期，大大提高了模具的質(zhì)量、精度和生產(chǎn)效率。模具類別和分類方法模具分類方法很多，過去常使用的有：按模具結(jié)構(gòu)形式分類，如單工序模，復(fù)式?jīng)_模等；按使用對(duì)象分類，如汽車覆蓋件模具、電機(jī)模具等；按加工材料性質(zhì)分類，如金屬制品用模具，非金屬制用模具等；按模具制造材料分類，如硬質(zhì)合金模具等；按工藝性質(zhì)分類，如拉深模、粉末冶金模、鍛模等。這些分類方法中，有些不能全面地反映各種模具的結(jié)構(gòu)和成形加工工藝的特點(diǎn)，以及它們的使用功能。為此，采用以使用模具進(jìn)行成形加工的工藝性質(zhì)和使用對(duì)象為主的綜合分類方法，將模具分為十大類，見表1各大類模具，又可根據(jù)模具結(jié)構(gòu)、材料、使用功能以及制模方法等分為若干小類或品種。數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)無論是手工編程還是自動(dòng)編程，在編程前都要對(duì)所加工的零件進(jìn)行工藝分析，擬訂工藝方案，選擇合適的刀具，確定切削用量。在編程中，對(duì)一些工藝問題（如對(duì)刀點(diǎn)，加工路線等）也需要做一些處理。因此，數(shù)控編程的工藝處理是一項(xiàng)十分重要的工作。一．?dāng)?shù)控加工的基本特點(diǎn)：１．?dāng)?shù)控加工的工序內(nèi)容比普通機(jī)加工的工序內(nèi)容復(fù)雜。２．?dāng)?shù)控機(jī)床加工程序的編制比普通機(jī)床工藝規(guī)程的編制復(fù)雜。這是因?yàn)樵谄胀C(jī)床的加工工藝中不必考慮的問題，如工序內(nèi)工步的安排、對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)及走刀路線的確定等問題，在編制數(shù)控加工工藝時(shí)卻要認(rèn)真考慮。二．?dāng)?shù)控加工工藝的主要內(nèi)容１．選擇適合在數(shù)控上加工的零件，確定工序內(nèi)容。２．分析加工零件的圖紙，明確加工內(nèi)容及技術(shù)要求，確定加工方案，制定數(shù)控加工路線，如工序的劃分、加工順序的安排、非數(shù)控加工工序的銜接等。設(shè)計(jì)數(shù)控加工工序，如工序的劃分、刀具的選擇、夾具的定位與安裝、切削用量的確定、走刀路線的確定等等。３．調(diào)整數(shù)控加工工序的程序。如對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)的選擇、刀具的補(bǔ)償。４．分配數(shù)控加工中的容差。５．處理數(shù)控機(jī)床上部分工藝指令。三．常用數(shù)控加工方法１．平面孔系零件常用點(diǎn)位、直線控制數(shù)控機(jī)床（如數(shù)控鉆床）來加工，選擇工藝路線時(shí)，主要考慮加工精度和加工效率兩個(gè)原則。若考慮效率，則上述零件采用圖１的路線比圖２好，因?yàn)榻?jīng)過計(jì)算前者刀具空行程路線短。若考慮精度，則采用圖3的路線比圖4差，因?yàn)楹笳呦朔聪蜷g隙。２．旋轉(zhuǎn)體類零件常用數(shù)控車床或磨床加工。（１）考慮加工效率：在車床上加工時(shí)，通常加工余量大，必須合理安排粗加工路線，以提高加工效率。實(shí)際編程時(shí)，一般不宜采用循環(huán)指令（否則，以工進(jìn)速度的空刀太大）。比較好的方法是用粗車盡快去除材料，再精車。（２）考慮刀尖強(qiáng)度：數(shù)控車床上經(jīng)常用到低強(qiáng)度刀具加工細(xì)小凹槽。圖５的b采用斜向進(jìn)刀，不宜崩刃，a則易崩刃。３．平面輪廓零件常用數(shù)控銑床加工。應(yīng)注意：（１）切入與切出方向控制：圖６左圖的徑向切入，工件表面留有凹坑；右圖切向切入、切出，工件表面光滑。（２）一次逼近方法選擇：只具有直線和圓弧插補(bǔ)功能的數(shù)控機(jī)床在加工不規(guī)則曲線輪廓時(shí)，需要用微小直線段或圓弧段去逼近被加工輪廓（其誤差稱為一次逼近誤差），逼近時(shí)，應(yīng)該使工件誤差在合格范圍同時(shí)程序段的數(shù)量少為佳。潤滑油知識(shí)介紹(1)潤滑作用發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果一些摩擦部位得不到適當(dāng)?shù)臐櫥?，就?huì)產(chǎn)生干摩擦。實(shí)踐證明，干摩擦在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量足以使金屬熔化，造成機(jī)件的損壞甚至卡死(許多漏水或漏油的汽車出現(xiàn)拉缸、抱軸等故障，主要原因就在于此)。因此必須對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)中的摩擦部位給予良好的潤滑。當(dāng)潤滑油流到摩擦部位后，就會(huì)粘附在摩擦表面上形成一層油膜，減少摩擦機(jī)件之間的阻力，而油膜的強(qiáng)度和韌性是發(fā)揮其潤滑作用的關(guān)鍵。(2)冷卻作用燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃燒后產(chǎn)生的熱量，只有一小部分用于動(dòng)力輸出以及摩擦阻力消耗和輔助機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)上；其余大部分熱量除隨廢氣排到大氣中外，還會(huì)被發(fā)動(dòng)機(jī)中的冷卻介質(zhì)帶走一部分。發(fā)動(dòng)機(jī)中多余的熱必須排出機(jī)體，否則發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)由于溫度過高而燒壞。這一方面靠發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系來完成，另一方面靠潤滑油從氣缸、活塞、曲軸等表面吸收熱量后帶到油底殼中散發(fā)。(3)洗滌作用發(fā)動(dòng)機(jī)工作中，會(huì)產(chǎn)生許多污物。如吸入空氣中帶來的砂土、灰塵，混合氣燃燒后形成的積炭，潤滑油氧化后生成的膠狀物，機(jī)件間摩擦產(chǎn)生金屬屑等等。這些污物會(huì)附著在機(jī)件的摩擦表面上，如不清洗下來，就會(huì)加大機(jī)件的磨損。另外，大量的膠質(zhì)會(huì)使活塞環(huán)粘結(jié)卡滯，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，必須及時(shí)將這些污物清理，這個(gè)清洗過程是靠潤滑油在機(jī)體內(nèi)循環(huán)流動(dòng)來完成的。(4)密封作用發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸與活塞、活塞環(huán)與環(huán)槽以及氣門與氣門座間均存在一定間隙，這樣能保證各運(yùn)動(dòng)副之間不會(huì)卡滯。但這些間隙可造成氣缸密封不好，燃燒室漏氣結(jié)果是降低氣缸壓力及發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率。潤滑油在這些間隙中形成的油膜，保證了氣缸的密封性，保持氣缸壓力及發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率，并能阻止廢氣向下竄入曲軸箱。(5)防銹作用發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)或存放時(shí)，大氣、潤滑油、燃油中的水分以及燃燒產(chǎn)生的酸性氣體，會(huì)對(duì)機(jī)件造成腐蝕和銹蝕，從而加大摩擦面的損壞。潤滑油在機(jī)件表面形成的油膜，可以避免機(jī)件與水及酸性氣體直接接觸，防止產(chǎn)生腐蝕、銹蝕。(6)消除沖擊載荷在壓縮行程結(jié)束時(shí)，混合氣開始燃燒，氣缸壓力急劇上升。這時(shí)，軸承間隙中的潤滑油將緩和活塞、活塞銷、連桿、曲軸等機(jī)件所受到的沖擊載荷，使發(fā)動(dòng)機(jī)平穩(wěn)工作，并防止金屬直接接觸，減少磨損。潤滑油必須滿足的性能要求(1)適宜的粘度和良好的耐溫性能潤滑油的粘度關(guān)系到發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性、機(jī)件的磨損程度、燃油和潤滑油的消耗量及功率損失的大小。機(jī)油粘度過大，流動(dòng)性差，進(jìn)入磨擦面所需時(shí)間長，燃料消耗就會(huì)增大機(jī)件磨損增大，清洗及冷卻性差，但密封性好；粘度過小，不能形成可靠油膜，不能保持潤滑，密封性差，磨損大，功率下降。所以粘度過大、過小都不好，應(yīng)當(dāng)適宜。發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油應(yīng)用的工作溫度范圍很廣，在300℃左右要求它有足夠的粘度保證潤滑；在0℃以下，甚至-40(2)清凈分散性能好潤滑系統(tǒng)產(chǎn)生的油泥等污垢過多時(shí)會(huì)從油中析出，造成機(jī)油濾清器和油孔堵塞、機(jī)油的流動(dòng)性差、活塞環(huán)粘著、燃油油耗增大、功率降低等現(xiàn)象。為防止上述故障，必須要在潤滑油中添加油溶性的清凈分散劑。凈分散劑主要分為金屬型清凈劑和無灰型分散劑。其中，金屬型清凈分散劑能防止活塞環(huán)槽中的油泥沉積，對(duì)活塞環(huán)區(qū)的清凈能力好，單獨(dú)使用時(shí)稱為清凈劑；無灰型清凈劑對(duì)防止環(huán)槽中的油泥能力差，但促使油泥在油中分散的能力強(qiáng)，有時(shí)單獨(dú)稱為分散劑。兩者最好復(fù)合使用。(3)良好的潤滑性發(fā)動(dòng)機(jī)使用的大都是滑動(dòng)軸承，而且要承受很大的負(fù)荷，如主軸承為5-10MPa(汽)和10-20MPa(柴)，連桿軸承為7-14MPa(汽)和12-15MPa(柴)，個(gè)別部件更可達(dá)到90MPa。發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油在高負(fù)荷、高壓的條件下，必須有良好的潤滑性。(4)酸中和性好燃油尤其是柴油中，含有大量的硫成分，燃燒后產(chǎn)生的酸性氣體與水結(jié)合形成硫酸或亞硫酸等溶液。這些酸會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的金屬產(chǎn)生腐蝕。因此要求潤滑油具有很好的與酸中和能力，減少燃燒產(chǎn)生的酸性物質(zhì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的損害。(5)抗氧化及熱氧化性能好潤滑油會(huì)在高溫下與氧結(jié)合，其氧化生成物使?jié)櫥妥冑|(zhì)失效，這是造成發(fā)動(dòng)機(jī)許多故障的主要原因之一。潤滑油中應(yīng)添加各種抗氧化添加劑，避免其氧化變質(zhì)。(6)良好抗泡沫性由于曲軸的強(qiáng)烈攪動(dòng)和飛濺潤滑，容易使?jié)櫥蜕蓺馀?，潤滑性能下降，并能?dǎo)致機(jī)油泵故障。因此，潤滑油中必須加入良好的泡沫抑制劑產(chǎn)品，抑制泡沫的產(chǎn)生，保持潤滑油的功效。模具精加工綜述模具型腔的精加工工序是模具加工的最后一道工序，是直接影響模具質(zhì)量好壞的最重要的一環(huán)，它占整個(gè)模具加工量的30%～40%左右，因此倍受國內(nèi)外專家的重視。在我國盡管模具加工的大部分工序（車、銑、刨、磨、電火花、線切割等）已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了高度自動(dòng)化，但模具的精整加工大部分仍采用手工加工的方式，在一定程度上嚴(yán)重影響了我國模具的發(fā)展。所謂精整加工就是在保證零件型面精度的前提下，降低零件表面粗糙度的加工方法。目前常用的方法有：手工拋光、超聲波拋光、化學(xué)與電化學(xué)拋光等等。在這些方法中，手工拋光是最常用的精整方法，因?yàn)槭止伖膺\(yùn)動(dòng)靈活，可以加工任何復(fù)雜的型腔，但同時(shí)該方法的勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，產(chǎn)品的質(zhì)量沒有保障。而其它方法雖然效果也不錯(cuò)，從產(chǎn)品的質(zhì)量、加工的效率和工人的強(qiáng)度都有很大的改善，但由于模具型腔的復(fù)雜性、多樣性、不規(guī)則性，使得這些加工工具很難完全沿著工件的輪廓線加工、有時(shí)受到這些型腔空間的限制，所以很多精整加工方法只能在某些領(lǐng)域有自己的用武之地，卻很難廣泛地推廣使用。模具型腔表面精加工中存在的問題國外大多數(shù)模具廠家都采用模具設(shè)計(jì)、加工甚至裝配一體化，也就是模具CAD/CAM/CAE的一體化，利用模具CAD軟件和反求工程進(jìn)行設(shè)計(jì)；利用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行裝配試模，發(fā)現(xiàn)干涉及時(shí)調(diào)整，在沒有問題的條件下，才進(jìn)行加工；在加工過程中，利用加工中心和CAD/CAM，把整個(gè)加工過程一體化，也就是工件一次安裝就完成零件的加工，所以工件的精度可以保證。盡管如此，對(duì)于模具型腔表面的精加工問題仍是個(gè)世界難題，這主要是由于存在以下幾方面的問題：◆模具型腔的多樣化和不規(guī)則性。在很多場合下，模具的型腔表面都是三維不規(guī)則的自由曲面，由于這些曲面的形狀各異，這給光整加工時(shí)的刀具或磨具的運(yùn)動(dòng)軌跡及進(jìn)給帶來很大的麻煩。即使用現(xiàn)代的數(shù)控加工技術(shù)來控制刀具或磨具的運(yùn)動(dòng)，但給數(shù)控程序的編制也帶來很大的困難，所以這是導(dǎo)致模具光整加工難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的根本原因?！粲糜谀＞吖庹庸さ牡毒呋蚰ゾ叩淖赃m應(yīng)性和柔性差。由于模具型面的特殊性，要求加工它的刀具或磨具要有很好的自我調(diào)整的能力，也就是所謂的自適應(yīng)性，要隨著加工輪廓形狀的改變而改變自己的運(yùn)行軌跡，當(dāng)然這里指的是微調(diào)。這就要求加工模具型腔的工具具有一定范圍的可塑性，即柔性?！裟＞弑砻娴木群凸鉂嵍纫筝^高。這也是模具自身的特點(diǎn)決定的，模具作為加工工件的模型，它的精度的高低直接決定了工件精度的好壞，也對(duì)自身的壽命、耐腐蝕性、耐磨性以及加工后能否順利把工件從模具中取出都起到至關(guān)重要的作用。即使有些加工方法本身加工精度很高，但用在模具加工上，卻由于在提高模具表面光潔度的同時(shí)，很難保證工件的原始形位公差，結(jié)果也很難勝任。目前，我國對(duì)模具型腔精加工方法仍然是機(jī)械加工和電加工兩大方面，并且有電加工越來越占優(yōu)勢(shì)的趨勢(shì)；另外就是模具CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用，但由于模具本身的特點(diǎn)，形狀復(fù)雜難于規(guī)范化，所以型腔模CAD/CAM的開發(fā)不如沖模及塑料模在CAD/CAM上開發(fā)的那樣快，那么成熟。盡管如此，這仍是型腔模加工方法的一個(gè)發(fā)展方向。在這些加工方法中，發(fā)展較快的是機(jī)械加工中的銑削技術(shù)、磨削技術(shù)和電加工中的電火花成形加工技術(shù)。分別簡介如下。（1）銑削加工技術(shù)的崛起——高速銑削加工銑削加工是型腔模的重要加工手段，特別適用于中、大型鍛模的加工。近年來銑削加工獲得了迅速的發(fā)展，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：◆高精度化：認(rèn)為銑削加工是普通加工的時(shí)代已經(jīng)過去。機(jī)床的定位精度從80年代的±12mm/800mm，已提高到90年代的±2～5mm/全行程。采用了精密機(jī)床的熱平衡結(jié)構(gòu)，以及主軸冷卻等措施，以控制熱變形，其控制分辨率已由原來的1mm提高到0.2mm。這樣使加工精度由原來的±10mm提高到±2～5mm，精密級(jí)可達(dá)±1.5mm，使銑削加工機(jī)床進(jìn)入了精密機(jī)床的領(lǐng)域?！艏庸ば矢咚倩弘S著刀具、電機(jī)、軸承、數(shù)控系統(tǒng)的進(jìn)步，高速銑削技術(shù)迅速崛起。目前主軸轉(zhuǎn)速已從4000～6000r/min提高到14200r/min。切削進(jìn)給速度提高到1～6m/min，快速進(jìn)給速度由8～12m/min提高到30～40m/min，換刀時(shí)間由5～10s降到1～3s，這就大幅度提高了加工效率。高速銑削與普通的加工方式相比，加工效率可提高5～10倍?！翥娤鞑牧系母哂捕然焊咚巽娤骷夹g(shù)與新型刀具(金屬陶瓷刀具、PCBN刀具、特殊硬質(zhì)合金刀具等)相結(jié)合，可對(duì)硬度為36～52HRC的工件進(jìn)行加工，甚至可加工60HRC的工件。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了模具加工技術(shù)的進(jìn)步。特別是對(duì)汽車，家電行業(yè)等中、大型型腔模具制造方面注入了新的活力。（2）電火花成形加工面臨新的挑戰(zhàn)高速銑削技術(shù)發(fā)展了，作為型腔模加工另一重要手段的電火花成形加工的發(fā)展也相當(dāng)完美，但作為一個(gè)加工體系，確實(shí)面臨著高速銑削加工的新的挑戰(zhàn)?！綦娀鸹ǔ尚渭庸さ募夹g(shù)進(jìn)步：由于微精加工脈沖電源、工作液、混硅粉加工工藝等相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，使電火花成形加工表面粗糙度達(dá)到Rmax0.6～0.8mm，而且可以進(jìn)行大面積加工。并且由于電極損耗不斷降低（最小達(dá)0.1%）以及對(duì)微加工加工余量的精確控制等，可以說電火花成形加工已進(jìn)入了精密加工領(lǐng)域?！綦娀鸹ǔ尚渭庸っ媾R的挑戰(zhàn)：由于高速銑削能加工硬度36～52HRC，甚至60HRC的材料，幾乎所有型腔模材料都能加工，改變了高硬度材料只有采用電加工的局面。高速銑削的加工效率與電火花加工的效率相比為4:1，有的甚至是電火花成形加工的7～8倍，而且節(jié)省了電極的制造。高速銑削還具有一定加工精度和較好的表面粗糙度。國外認(rèn)為，在型腔模的加工領(lǐng)域里，高速銑削可以替代電火花加工，這不是沒有根據(jù)的。由于這樣，在應(yīng)用領(lǐng)域方面，特別是在汽車等行業(yè)，電火花成形加工有被高速銑削擠出來的危險(xiǎn)。不過電火花成形加工在加工深槽、窄縫、筋肋、紋理等方面有其不可替代的優(yōu)越性。但總的說來。電火花成形在加工的應(yīng)用領(lǐng)域縮小了，一部分市場被別的加工設(shè)備占領(lǐng)了，特別是對(duì)大型電火花成形加工機(jī)床的發(fā)展會(huì)產(chǎn)生更大的影響?！綦娀鸹ǔ尚渭庸さ陌l(fā)展戰(zhàn)略：電火花成形加工是幾十年形成的一個(gè)加工體系，本身也在不斷地發(fā)展，針對(duì)銑削加工技術(shù)的發(fā)展，最近提出了“電火花銑削加工”技術(shù)與之相抗衡。總體來說，“電火花銑削加工”是以提高電火花成形加工效率為目標(biāo)，采用成形（石墨電極），以水作為工作液的電火花成形加工，與以油作為工作液相比，其加工效率提高2～3倍，國外稱之謂“電火花銑削加工”，這代表了一個(gè)發(fā)展方向。但與高速銑削加工相比其整體加工效率還有較大差距。采用高速旋轉(zhuǎn)的主軸，帶動(dòng)棒狀（管狀）電極旋轉(zhuǎn)，配合工作臺(tái)及主軸的數(shù)控軌跡運(yùn)動(dòng)及伺服進(jìn)給，其加工成形方式類似于機(jī)械銑削加工。這種“電火花銑削加工”可以在電極庫中存放不同直徑的標(biāo)準(zhǔn)管電極，而在數(shù)控進(jìn)給中成形，這大大簡化了電極的設(shè)計(jì)、制造、管理等。這是一種新的發(fā)展策略，但同樣存在加工效率低的問題。預(yù)計(jì)“電火花銑削加工”將有新的進(jìn)展，與高速銑削加工會(huì)進(jìn)行激烈的競爭。隨著電子、電器、通訊、計(jì)算機(jī)等行業(yè)的迅速發(fā)展，精密、微細(xì)、復(fù)雜模具的加工越來越多，市場越來越大，這些模具的加工正是電火花成形加工的優(yōu)勢(shì)。因此，在競爭的同時(shí)，應(yīng)充分發(fā)揮電火花成形加工的優(yōu)勢(shì)，即應(yīng)重點(diǎn)向精密、復(fù)雜、微細(xì)模具加工方向轉(zhuǎn)移，這是電火花成形加工發(fā)展的又一重要方向。（3）磨削加工仍是精密模具加工的主要手段磨削加工是一種精密加工技術(shù)，到目前為止，磨削加工精度已經(jīng)很高了，最高可達(dá)1～2mm，加工的表面質(zhì)量也非常好，其表面的粗糙度一般在Ra0.04～0.32μm，并且利用磨削加工，加工出的表面沒有軟化層、變質(zhì)層等缺陷，所以廣泛用于精密模具的加工中。隨著磨床種類的增多，如坐標(biāo)磨床、成形磨床、光曲磨床以及專用模加工磨床等，特別是數(shù)控程度的提高，使加工的范圍越來越大，精度越來越高。不僅能加工冷沖模，而且也能加工各種型腔模，如鍛模、塑料模等，所以說，磨削加工仍是精密模具加工的主要手段。下面將重點(diǎn)介紹磁粒研磨技術(shù)。磁粒研磨技術(shù)的原理磁力研磨就是在磁場中放入磁性磨料，磁性磨料在磁場力的作用下形成磁粒刷，當(dāng)工件在磁場中相對(duì)磁極做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁粒刷將對(duì)工件表面進(jìn)行研磨。由于形成的磁粒刷有很好的自適應(yīng)性和柔性，因此非常有利于對(duì)復(fù)雜型面的加工。磁粒研磨的特點(diǎn)磁力研磨與其它加工方法相比具有以下特點(diǎn)：◆工件不與磁極相接觸，磁極的磨損量較小，磁極的形狀誤差對(duì)加工表面的形狀精度影響較小?！舸艠O的結(jié)構(gòu)形狀不同，會(huì)影響加工區(qū)域磁場的分布狀況，因而影響加工表面的質(zhì)量和加工效率。◆磁性磨料刷既有一定的剛性，同時(shí)又具有一定的柔性，可以隨加工表面形狀的變化而變形，因此它可以加工形狀極為復(fù)雜的表面?！粞心サ膲毫梢酝ㄟ^改變勵(lì)磁電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，研磨過程比較容易控制?！羰艽艌隽Φ淖饔?，磨料不易飛散，磨料的耐用度高可反復(fù)使用，磨料的損耗少，工作環(huán)境比較清潔?！舨捎媒饎偸圩鳛槟チ蠒r(shí)，可對(duì)陶瓷等超硬的非金屬進(jìn)行加工?！艏庸ぴO(shè)備簡單，成本較低。該技術(shù)在國外研究的較多，在國內(nèi)研究的人還很少，筆者認(rèn)為該技術(shù)的發(fā)展如能和數(shù)控技術(shù)相結(jié)合必將對(duì)模具型腔的加工帶來新的革命。我國模具精加工的發(fā)展方向21世紀(jì)模具制造業(yè)的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網(wǎng)絡(luò)化，追求的目標(biāo)是提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率、縮短設(shè)計(jì)及制造周期，降低生產(chǎn)成本，最大限度地提高模具制造業(yè)的應(yīng)變能力，滿足用戶需求。具體表現(xiàn)為以下7個(gè)特征：◆集成化技術(shù)；◆智能化技術(shù)；◆網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用；◆多學(xué)科多功能綜合產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)；◆虛擬現(xiàn)實(shí)與多媒體技術(shù)的應(yīng)用；◆反求技術(shù)的應(yīng)用；◆快速成形技術(shù)。模具的最新和最佳新材料內(nèi)容摘要:模具制造商一直堅(jiān)持不懈地尋找用于制造模具的最新和最佳的材料，而材料供應(yīng)商對(duì)提供更好的表面硬度、更高的強(qiáng)度、更佳的可焊性、更高的拋光性和更容易的可加工性的工具鋼和合金材料則一直充滿信心。模具制造商之所以始終對(duì)新材料充滿興趣，這是因?yàn)樾虏牧峡山档图庸ぶ芷诤蜏p少對(duì)于模具制造商加工模具所用機(jī)床的磨損和損傷，從而幫助模具制造商降低零件成本。以下提供若干材料制造商對(duì)模具材料發(fā)展趨勢(shì)的闡述以及一些關(guān)于模具材料常見問題的回答。1.請(qǐng)你預(yù)測今年模具材料方面的主要進(jìn)展是什么。模具制造商一直堅(jiān)持不懈地尋找用于制造模具的最新和最佳的材料，而材料供應(yīng)商對(duì)提供更好的表面硬度、更高的強(qiáng)度、更佳的可焊性、更高的拋光性和更容易的可加工性的工具鋼和合金材料則一直充滿信心。模具制造商之所以始終對(duì)新材料充滿興趣，這是因?yàn)樾虏牧峡山档图庸ぶ芷诤蜏p少對(duì)于模具制造商加工模具所用機(jī)床的磨損和損傷，從而幫助模具制造商降低零件成本。以下提供若干材料制造商對(duì)模具材料發(fā)展趨勢(shì)的闡述以及一些關(guān)于模具材料常見問題的回答。1.請(qǐng)你預(yù)測今年模具材料方面的主要進(jìn)展是什么？這些進(jìn)展是如何影響模具制造商、模具設(shè)計(jì)人員和模具加工工藝的？銅和黃銅銷售公司（Southfield，MI）全國產(chǎn)品經(jīng)理JohnM.Perryman先生：我所看到的是在關(guān)于鋁合金模具材料的表面硬度和更高的強(qiáng)度方面正在獲得很大的進(jìn)展。這使得鋁合金的淬透性具有更好的一致性，材料厚度達(dá)12英寸及以上。隨著機(jī)械性能的提高，這些合金仍然具有人們使用鋁合金材料時(shí)已經(jīng)習(xí)慣的很高的導(dǎo)熱性能。再者，許多高強(qiáng)度鋁合金的耐蝕性能將大幅提高。對(duì)于這些鋁合金，模具制造商將看到加工時(shí)更高的進(jìn)給量和速度并伴隨著更好的表面粗糙度，使得粗、精加工的成本更為節(jié)約。設(shè)計(jì)人員在使用鋁合金替代鋼件時(shí)將獲得更好的柔性，還使他們能確定類似于鋼制注塑模的流道和其它尺寸。ThyssenKrupp特種鋼公司（ClintonTownship，MI）有色金屬產(chǎn)品北美地區(qū)經(jīng)理BobMang先生：多數(shù)汽車OEM供應(yīng)商現(xiàn)在希望看到在生產(chǎn)加工中可使用能替代P20的材料。這些進(jìn)展將為模具制造商、模具設(shè)計(jì)人員和模具制造工藝提供更好的通用性。模具廠不能再只提供鋼制模具─他們必須要適應(yīng)于其它材料和工藝。Bohler-Uddeholm集團(tuán)公司（RollingMeadows,IL）塑料應(yīng)用部門技術(shù)經(jīng)理EdSeverson先生：正在發(fā)展中的趨勢(shì)之一來自最終用戶不斷提高的要求，這些要求包括：模具能出色地通過初始零件加工的批準(zhǔn)，并可長時(shí)間無問題運(yùn)轉(zhuǎn)。這已經(jīng)迫使模具制造商堅(jiān)決要求模具材料在拋光性能、韌性和可焊性方面必須不斷改進(jìn)。Performance合金公司/Performance模具產(chǎn)品公司（Germantown，WI）總裁/副總裁CliffMoberg先生：由于對(duì)工作場所安全性以及公司可靠性的重視不斷提高，因此有關(guān)安全夾持、加工和處理鈹銅合金等問題重新受到強(qiáng)調(diào)，公司需要全面考慮地使用或者不再把鈹銅合金作為一種模具結(jié)構(gòu)材料。環(huán)境必須要受到保護(hù)，至少要遵循和堅(jiān)持OSHA/NIOSH的安全性規(guī)定。我們不斷地?cái)U(kuò)大不含鈹?shù)你~合金產(chǎn)品的供應(yīng)，成功地替代鈹銅合金產(chǎn)品，這有助于用戶徹底避免鈹元素帶來的問題。國際模具鋼公司（Florence，KY）PaulBritton先生：我們有一種新的模具鋼，它能被熱處理到HRC62/64并且比H-13、S-7模具材料耐用。我們的一些客戶開始把這種材料用于塑料和橡膠模具。BrushWellman有限公司（Cleveland，OH）塑料/加工部門的應(yīng)用工程和市場總監(jiān)DougVeitch先生：模具材料的進(jìn)展之一緣于一些模具制造商不得不優(yōu)先選用不含鈹元素的材料。我們的模具用銅合金在響應(yīng)那種優(yōu)先性的同時(shí)仍然提供極佳的可加工性，它能縮短模具加工時(shí)間。我們已經(jīng)找到了在高速機(jī)床上能獲得接近鋁合金的加工速度和進(jìn)給量的銅合金。模具制造行業(yè)最近關(guān)注的問題是原材料的持續(xù)漲價(jià)，導(dǎo)致塑性樹脂的價(jià)格變得更高。模具界需要大量地降低成本，而為數(shù)不多的一些方法之一是使用能縮短加工周期的模具材料。模具材料起初可能確實(shí)相對(duì)昂貴，但是由于其更高的生產(chǎn)率，投資回收期通常不到六個(gè)月。以大型平板形式提供模具合金是制造商對(duì)于使用高強(qiáng)度、高傳導(dǎo)性銅合金的大型模具應(yīng)用所需大型盤類零件的一種響應(yīng)。這使得加工周期和所有型芯、型腔應(yīng)用時(shí)直壁比率得以縮減。你現(xiàn)在能從整塊金屬料上加工模具，與其相反的是要使用一組鑲嵌件。這為模具加工提供更好的完整性，減少模具維護(hù)并簡化模具設(shè)計(jì)。2．模具制造商關(guān)于模具材料最常見的問題是什么？你的答案是什么？模具制造商關(guān)于今日的模具材料所面臨的常見挑戰(zhàn)是什么？銅和黃銅銷售公司Perryman先生：如今由注塑模具制造商提出的最常見問題是關(guān)于有色金屬模具材料承受耐磨樹脂引起的磨損的能力、分型線上的支撐能力、模具材料的導(dǎo)熱性和模具承受模具工不正確使用的能力。吹塑模具制造商很關(guān)心在使用鋁合金時(shí)，流道內(nèi)由金屬各向異性引起的晶粒間的腐蝕。然而，非常耐磨的樹脂會(huì)擦傷和損傷許多鋁合金、銅合金的表面，對(duì)于今日廣泛使用的很多常見樹脂，這不是一個(gè)問題。這些樹脂中的很多種非常適用于有色合金型腔，不會(huì)損壞表面，即使在百萬次的模具注塑加工之后。很多模具工認(rèn)為必須對(duì)鋁合金模具施加極高的夾緊力以防止模具內(nèi)的噴濺。高強(qiáng)度鋁合金和銅合金能輕易地承受保持模具閉合所需的夾緊力。此外，你能設(shè)計(jì)有色合金模具并有許多途徑保護(hù)分型線，如在A和B板上使用鋼制鑲嵌件。鋁合金和銅合金的導(dǎo)熱性大約比鋼件高兩到十倍，所以它們把樹脂上的熱量傳遞到流道要比鋼件快得多，降低了加工周期。腐蝕問題要比多數(shù)模具制造商的認(rèn)識(shí)復(fù)雜得多，它涉及幾種不同類型的問題。晶粒間腐蝕通常由較差的水冷工況或添加到水中的化學(xué)物所引起。這種腐蝕多數(shù)能夠被控制并通過材料加工時(shí)的控制轉(zhuǎn)變成非破壞性的點(diǎn)蝕。這還防止模具內(nèi)的裂紋或應(yīng)力腐蝕裂紋的擴(kuò)散。這些裂紋可由以下三個(gè)必須列出的因素進(jìn)行模擬：應(yīng)力、腐蝕工況和材料的敏感性。通過消除材料的敏感性，你能把問題最小化。電腐蝕能夠在某種程度上以類似的方式被控制，也可通過鍍層或一些其它手段來分離金屬的擴(kuò)散。ThyssenKrupp公司的Mang先生:如何才能削減模具成本？你可以不去通過控制每磅材料的價(jià)格來消減成本，而是通過注重導(dǎo)熱性、加工和其它與模具相關(guān)的成本項(xiàng)目來達(dá)到目的。模具加工的挑戰(zhàn)包括鋼件和鋁合金的價(jià)格上漲和如何把這些成本轉(zhuǎn)嫁到客戶身上。公司自身必須與其競爭對(duì)手在模具材料的切削性能上區(qū)分開來。Performance合金公司/Performance模具產(chǎn)品公司的