提高模具加工质量的探讨

在现代工业生产中

,模具是生产各种工业产品的重要工艺装备,它以其特定的形状通过一定的

方式使原材料成型。模具成型由于具有优质、高产、省料和低成本等特点

,现已在国民经济各

个部门

,特别是汽车、航空航天、仪器仪表、机械制造、家用电器、石油化工、计算机等工业部门

得到极其广泛的应用。模具工业已成为工业发展的基础

,许多新产品的开发和生产在很大程

度上都依赖于模具的生产。而模具工业发展的关键是模具技术的进步

,模具技术又涉及到多

学科的交叉

,模具作为一种高附加值和技术密集型产品,其技术水平的高低已成为衡量一个国

家制造水平的重要标志之一。
    我国模具工业起步晚,底子薄,与工业发达国家相比有很大的差距。就总体上看我国模具工
业现在已有较大的发展

,但仍然不能满足国内经济高速发展的需要,其主要原因有专业化和标

准化程度低、制造周期长和模具精度不高、模具寿命短等。现仍需花费大量资金向国外进口一
些模具

,特别是精密、大型、复杂、长寿命模具仍主要依赖进口。要快速提高我国模具工业的水

平

,需要解决的问题很多。本文想就模具生产质量作一些分析。

1 模具的制造特点

严格来说

,模具制造也属机械制造的研究范畴,但一个机械制造能力较强的企业未必都能

承担模具制造任务

,更难保证制造出高质量的模具。因为模具制造难度较大,与一般机械制造

相比

,有许多特殊性[1]。

   1)制造质量要求高。模具制造不仅要求加工精度高,而且还要求加工表面质量要好。一般来
说模具工作部分的制造公差都应控制在

±0·01 mm 以内,有的甚至要求在微米级范围内;模具

加工后的表面不仅不允许有任何缺陷

,而且工作部分的表面粗糙度 Ra 都要求小于 0·8μm。

   2)形状复杂。模具的工作部分一般都是二维或三维的复杂曲面,而不是一般机械加工的简单
几何体。
   3)材料硬度高。模具实际上相当于一种机械加工工具,其硬度要求高,一般都是淬火工具钢
或硬质合金等材料制成

,若用传统的机械加工方法制造,往往感到十分困难。

   4)单件生产。模具制造一般都是单件生产,设计和制造周期都比较长。目前模具的加工方法
很多

,传统的机械加工是模具制造不可缺少的一种重要的加工方法。其优点是加工精度高、生

产效率高。缺点是加工复杂的形状时

,加工速度慢,硬的材料难以加工,材料利用率不高。而数

控加工具有加工精度高、加工质量稳定

,生产效率高,对零件加工适应性强,有利于生产管理的

特点

,被广泛的应用于模具的生产。数控机床范围很广,在机械加工中有数控车加工、数控铣加

工、数控钻加工、数控磨加工、加工中心加工。
2 高速铣削提高加工质量
    对于复杂的外形轮廓或带曲面的模具,如注射模、压铸模等,都可以采用铣削加工。而高速铣
削工艺引入模具制造

,特别是与硬加工相联系的高速铣削技术在模具制造业中的推广应用,是

模具制造技术的一次重大变革。通过高速硬铣工艺对一次装夹下的模具进行综合加工

,使高

速切削范围内机床的激振频率远离工艺系统的固有频率范围

,不仅可大幅度减少加工时间、

改善型面的表面质量和加工精度

,而且可以简化生产工艺流程,从而显著缩短模具的制造周期,

降低模具的生产成本。高速硬铣最常用的是小直径

(12 mm 以下)立铣刀,主要有双刃球头铣刀、

双刃圆刀片铣刀、端齿六刃立铣刀和装有两个可转位圆刀片的立铣刀。无论用球头铣刀还是
圆柱铣刀加工三维曲面

,刀具直径越小,其纵向干涉越小。因此,选择刀具直径时,对于具有外凸

形纵向轮廓曲面的工件

,应根据其工件结构、铣刀强度、刚度及加工效率综合考虑;对于内凹形

纵向轮廓面的工件

,铣刀最大半径应小于或等于纵向内凹轮廓处的最小曲率半径。

    合适的硬质合金刀体、耐热的硬涂层和负的刀具角度是硬铣获得成效的重要刀具参数。铣
刀主要采用具有很好韧性的精细晶粒

(0·5~0·8μm)和超细晶粒(0·2~0·5μm)的硬质合金制成。刀

具的耐磨性则通过具有较高抗氧化性能和较低内应力的氮铝化钛

(TiAlN)或 TiAlCN 涂层来