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关于精密多腔模具零件加工的详细分析

2021-07-14 08:00:55

本文通过对数控、EDM、WEDM、GRI、TUR在实际生产加工中的效率提高方法和精度控制手段的详细分析和讨论,实现了高精度多腔模具的质量和效率保证,尤其是创新的在机检测手段,简单实用,可以解决尺寸超差造成的重复返工问题。

近年来,模具行业结构调整步伐加快,大型、精密、复杂、长寿命模具的发展速度明显高于行业整体发展速度。模具质量和寿命相关,影响模具寿命的主要因素有模具材质和坯料处理、相关热处理、模具加工精度(轮廓精度和位置精度等)、模具表面质量(包括表面粗糙度、硬度和表面金相组织结构)等,其中最重要的影响因素是模具精度,特别是模具组装精度。因此,制作高精度模具,特别是多腔精度模具,最重要的是采用高质量的技术方案,提高零件的加工精度和加工效率,适应市场需求。

模具零件加工

一、加工现状及改进目标。

香港横财富48111,48111横财富中特,横财富45584conm加工完成的1出8腔试验模具如图2所示,各工序加工机床生产过程的间数据记录如表1所示。该加工技术方案模具加工总时间达到1304小时,1出128腔模具加工总时间为20864小时,45天为模具加工周期,共需208台加工设备,设备需求量过大,加工方案低效,不能满足客户的实际订单周期需求。

综合考虑成本、周期、资源,为了满足模具交付周期,必须进行加工提高效率。目标是各工序平均提高效率30%,加工合格率达到95%,各工序提高效率目标分解如下。

二、原计划的分析和优化。

通过分析1-8腔试验模具生产过程中出现的低效问题记录,制定相应的优化方案。

香港横财富48111,48111横财富中特,横财富45584conmCNC粗铣工序优化CAM程序策略优化所使用的PowerMILL软件是由英国Delcam公司开发的专业CAM编程软件,安全性能高,粗、精加工策略多,应用灵活。利用软件特性,加工方法从原来的偏置粗铣策略优化为预钻+等高策略后,切削刀轨迹化复杂,效率提高明显,效率提高32%。

专用工装夹具的设计可以有效减少停机等待的浪费,提高机床的作物率。根据零件的特点,设计排列6个槽可以夹6个零件的工装,其重量正好适合手动安全搬运。夹紧后,单个零件不需要分中和校准表进行校正。一次夹紧可以加工6个零件的正反两侧共4个方面的特点,优化了之前现场的低效操作,实现了快速夹紧和批量加工,大大缩短了现场操作造成的停机等待时间。原加工方案是单件加工,每件需要4次夹紧,6件需要24次夹紧,6件加工总工时间达到12.6小时。新加工方案使用专用工装夹具,6件需要4次夹紧,单件切削时间为1.3小时(不含刀具切换时间),每个工位的夹紧时间为0.2小时,加工总工时间为8.6小时,可提高46%。

香港横财富48111,48111横财富中特,横财富45584conmTUR工序原加工方案单件加工尾部预留15mm艺脚,新加工方案采用长圆坯,一次装夹车削8件,批量加工优化后可提案35%。

1.采用组合备料,一次夹紧加工零件,减少切割工艺脚线时间0.5h/件。

2.完成密封圈槽和挡水片槽的车削加工,减少热处理后磨床的精加工时间0.3h/件。

3.车削余量由原来的0.3mm调整为0.15mm,减少了车床半精工时间0.5h/件。

4.材料成本降低25%,原8件340mm,新工艺8件260mm。

香港横财富48111,48111横财富中特,横财富45584conmGRI工艺设计工装原加工方案单件加工尾部预留艺脚,新加工方案采用专用工装夹具,无需对每一件进行校正,优化后可实现快速切换加工,效率提高30%。

香港横财富48111,48111横财富中特,横财富45584conm使用专用工具夹具,实现批量快速切换加工,减少零件夹具校正时间0.3h/件。

密封圈槽、挡水片槽采用车削直接加工,减少了每件0.3h的精磨时间。

WEDM工艺设计工装原加工方案为单件夹具加工,每件需要2次夹具,6件共12次,6件夹具的校正时间为2.4小时,6件夹具的校正时间为7.2小时。新加工方案采用专用夹具实现批量快速切换加工,无需对每件夹具进行校正,6件夹具的校正时间为0.2小时,6件夹具的校正时间为5小时,优化后效率为44%。

使用专用夹具,实现批量快速夹具加工,减少零件夹具校正时间0.2h/站。

香港横财富48111,48111横财富中特,横财富45584conm零件切削时间仅为0.4小时/站,单件夹紧难以实现连续加工,大大降低了设备的作业率。

数控-RDS铣削工艺设计工装原加工方案采用单件夹具加工,每件需在机器上校正,6件的加工时间为7.2小时。新加工方案采用专用夹具实现快速切换加工,无需对每件进行校正,6件的总加工时间为5.3小时,优化后效率为36%。

香港横财富48111,48111横财富中特,横财富45584conm使用专用工装夹具,配合CMM机外抄数,单件夹具校正时间减少0.2h/件。

香港横财富48111,48111横财富中特,横财富45584conm配合程序串联软件实现加工程序串联,减少工具切换时间(精加工工具预热时间为300s),零件切割时间为0.8h/件(不包括工具切换时间),3个需要预热的精加工工具可减少3次工具和3次主轴预热。

放电优化EDM工序。

电极设计优化:合并电极,优化放电参数,减少电极切换时间,提高电源效率83%。

香港横财富48111,48111横财富中特,横财富45584conm改变传统电极设计理念,优化电气加工方案,从单铜或单石墨转变为混合电气方式,细粒石墨粗打,高纯紫铜精打。

调整加工参数,电加工至VDI-14#图案编号(表面粗糙度值Ra为0.56m),加工后不打磨。

优化电极加工程序,调整电源参数(模型号E、开始段号I、结束段号J、修复段号O、跳跃幅度S、跳跃周期T、跳跃速度F、修复开始段号M、修复时间U),提高电源效率。EDM放电代码见表11。原加工方案需要4h35分钟,现在加工方案只需要2h24分钟。

香港横财富48111,48111横财富中特,横财富45584conm三、夹具的开发和应用。

为了提高机床的加工效率,缩短停机等待时间,设计了各种零件的夹紧工具,实现了批量加工,将模具传统的单件加工理念转化为批量零件加工理念,各工序加工用专用夹紧固定,大幅度缩短了零件加工时间,提高了设备的作物动力

精密模具零件加工

四、使用坐标磨床。

高精度模具不仅需要高精度镶块,还需要高精度模架的保证,因此坐标磨床尤为重要。坐标磨床是近代基于坐标膛床加工原理和结构发展起来的精密机床,是精密模具加工的重要设备,可用于磨削模具中精度高的各种模具零件特征、各种精密机械零件和各种坐标孔(见图9)。

香港横财富48111,48111横财富中特,横财富45584conm坐标磨床经常磨削各种淬硬钢,模具加工中经常磨削一些韧性好、难磨、硬度高的模具钢材料,对砂轮要求很高。CBN砂轮硬度和耐磨性高,硬度达到8000~9000HV,仅次于金刚石,摩擦系数低,导热性好,耐热性高,耐1400~1500℃的高温,能快速将磨点产生的热转移到砂轮上,大限度地抑制工件的热损伤,增加工件的压缩残余应力。因此,坐标磨床+CBN砂轮可以很好地保证模架导柱、导套等关键特性的位置精度和形状精度,为整个模具提供高精度的组装保证。

香港横财富48111,48111横财富中特,横财富45584conm五、在机检测精度控制。

在检查工具的设计开发之初,必须考虑其完整性、人机工程、稳定性、成本等。根据零件的精度要求,结合检查工具开发应注意的问题点,开发制作适当。


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