1778_某型錐口罩沖壓工藝及其模具設(shè)計(jì)

1778_某型錐口罩沖壓工藝及其模具設(shè)計(jì),某型錐,口罩,沖壓,工藝,及其,模具設(shè)計(jì) 前 言模具是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備，模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，產(chǎn)品零件廣泛采用沖壓、鍛壓成壓鑄成形、擠壓成形、塑料注射或其他成形加工方法，與成形模具相配套，使坯料成形加工成符合產(chǎn)品要求的零件。模具已廣泛應(yīng)用于電機(jī)電器產(chǎn)品、電子和計(jì)算機(jī)產(chǎn)品、儀表、家用電器、汽車、軍械、通用機(jī)械等產(chǎn)品的生產(chǎn)中。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復(fù)雜程度、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，是技術(shù)密集型產(chǎn)品。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設(shè)計(jì)和制造有直接關(guān)系。模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)水平的高低，是衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志之一，在很 程度 產(chǎn)品的質(zhì)量、效 和 產(chǎn)品的 能 。在 個(gè) 的沖壓工藝模具 業(yè)設(shè)計(jì)中， 成 以 的沖壓工藝 ， 出 可?￠￡的工藝方?￥?§比currency1'“ 在方?比currency1的基礎(chǔ)，? ￠出 ??的工藝方?，￥制 fifl的工藝 –? ?￠￡的工藝 –計(jì)算· ，? ?坯??、?工”的制件??及?工”…'‰ 制?料和沖 的?裝模具`′設(shè)計(jì)…及其中主要的零件…。? ?ˉ 業(yè)設(shè)計(jì)?˙¨通 ?? 業(yè)設(shè)計(jì)， ??ˇ— 出 、 以及 ， 模具的`′和 有 ?的 。關(guān)鍵詞：?料、 、沖 、 、?形、模具設(shè)計(jì)、沖 a ?技 ? ? o 一 零件的 及? 方?的? 零件的沖壓工藝 …? 所 零件， 料 ??， 量生產(chǎn)。 零件，形 ?，形 復(fù)雜程度中等，高度比currency1高，以?個(gè) ??的? o在機(jī)? ，? o是 零件 要 的重點(diǎn)。另外， 零件屬于蓋子，外觀 要求不高，只 平?，零件可以用冷沖壓加工成形。 料為 ??質(zhì)碳素`′?，其剪 、 等工藝 currency1好。料厚 ??，產(chǎn)量為 量生產(chǎn)，零件??適中，未標(biāo)注公差等級(jí)為IT “級(jí)，其 作修 處 ?！?1 “ 零件 意…初步 可以知道 零件的沖壓成形 要多道工”。首先，零件中部是有凸緣的 形 件'其?，零件外圈為有凸緣的?筒 件，?后是?個(gè) ??的? 。由于 ?角半徑比currency1小 （? ?～ ），因?還 要?形。工”，?料厚中心–計(jì)算有 ≈ 68＞ ‰，所以屬于寬凸緣 。另外，零件 度 （ˇ?小價(jià)梯直徑的相 高度，遠(yuǎn) 于一般帶凸緣筒形件 一? 許可的? 相 高度），所以 成形比currency1困難，要多5?5?.50/84/ ?dD 中徑外徑2a ?技 ? ? o ? 。 于沖 工”，考慮到零件?體??currency1，另外 后零件的底部還要沖的 ，所以模具`′設(shè)計(jì)與模具制造有一 難度，要特別注意模具的強(qiáng)度和剛度。綜 所述， 零件由平板?坯沖壓成形應(yīng)包括的基本工”有：沖 （?料、沖 、修 ）、 （多? ）、?形等。由于是多工”、多套模具成形，還要特別注意?工”間的 o。“ ? 工藝方?由于 零件沖壓成形 多道? 成，因?制 合 的成形工藝方?十重要。考慮到生產(chǎn) 量 ，應(yīng)在生產(chǎn)合格零件的基礎(chǔ) 盡量 高生產(chǎn)率效率，降低生產(chǎn)成本。要 高生產(chǎn)效率，應(yīng) 盡量復(fù)合能復(fù)合的工”。但復(fù)合程度太高，模具`′復(fù)雜，安裝、調(diào)試?yán)щy，模具成本 高，同時(shí)可能降低模具強(qiáng)度，縮短模具壽命。根據(jù)葉輪零件實(shí)際情況，可能復(fù)合的工”有：?料與 一? '?后一? 和?形'沖 。根據(jù) 零件形 ，可以? 成形順”是先 中間的 形?筒，然后成形外圈?筒。這樣能 持已成形部o??的穩(wěn) ，同時(shí)模具`′也相 簡單。沖 在?后成形外圈?筒?§。為 ?個(gè) ??的? 均勻，沖 不要逐沖。因? 零件的沖壓成形主要有以 工藝方?：方?一： ) ?料'“) 一? '?) ?形'‰) 后續(xù) ;?) '6) 沖 。方?二： ) ?料與 一? 復(fù)合'“) ?形'?) 后續(xù) '‰) '?) 沖 。方?三： ) ?料與 一? 復(fù)合'“) 沖 '?) ?形'‰) 后續(xù) '5?5?3a ?技 ? ? o ?) 。方?四： ) ?料與 一? 復(fù)合'“) 后續(xù) '?) 沖 '‰) ?形'?) 。方?一復(fù)合程度低，模具`′簡單，安裝、調(diào)試容易，但生產(chǎn)道?多，效率低，不適合 量生產(chǎn)。方?二至四將?料、 復(fù)合，主要區(qū)別在于?形、后續(xù) 、沖 的組合方式以及順”不同。沖小 ?工” ?§，使之在?后 成所有工”時(shí)容易造成 的精度要求降低， 不到要求， 在其他工”在?§加工時(shí)，小 易 形，另外，這也加工 的 時(shí)間，易造成currency1多 料，不經(jīng)濟(jì)。 要注意的是，只有 件高度currency1高， 有可能采用?料、 復(fù)合模`′形式，因?yàn)? 件 采用?料、 復(fù)合模具`′，?料凸模（同時(shí) 是 模）的 厚太 ，強(qiáng)度不 。綜 所述，， 制造、 產(chǎn)、 作和經(jīng)濟(jì)效 等?方 考慮，采用? 的方?ˇ：1) ?料'2) 首? ;?) ?形'‰) 后續(xù) '?) '6) 沖 。具體方?ˇ ：工” ： ?料'工”“： 首? mm50? 的?筒' 4a ?技 ? ? o 工”?： 首? 為 mm36? 的 形?筒'工”‰： ?形'工”? ： 二? mm50? 的?筒'5a ?技 ? ? o 工”6： 二? 為 mm36? 的 形?筒'工” ： 三? mm50? 的?筒'工”8： 三? 為 mm36? 的 形?筒'6a ?技 ? ? o 工” ： '工” ?：沖 。7a ?技 ? ? o 二 主要工藝· 計(jì)算“ 計(jì)算?坯???料???料?? 零件平 ??， 零件基本形 為?形，因??料形 也應(yīng) 為?形， ? 的?料??為?的直徑。帶有凸緣的筒形 成形件， ??可?有關(guān)公式計(jì)算。（ ）修 量制件的相 高度 ? ‰ ? ??， 表‰ ?，可?修 量為“。（“）?坯?? 根據(jù)沖件?坯??計(jì)算簡…￠…“，￡用?￥?公式計(jì)算?坯?? 8a ?技 ? ? o )(88 2211LiXiXLXLXLDniii ????? ???首先將§– 成8currency1，￥計(jì)算出?–currency1的'度“，?計(jì)算出?–currency1重心與??fi–的fl –，?后計(jì)算出 ii XL 和 ii XL? ?！?“ ?坯??計(jì)算簡…–currency1 ;34438;18216 11 ?????? XL;612341811 ???XL9a ?技 ? ? o –currency1“ ;5.25;57.1114.35.0 22 ????? XL;035.405.2557.122 ???XL–currency1? ;25;34438 33 ???? XL;850253433 ???XL–currency1‰ ;5.24;57.1114.35.0 44 ????? XL;465.385.2457.144 ???XL–currency1? ;21;6 55 ?? XL;12662155 ???XL–currency16 ;5.17;57.1114.35.0 66 ????? XL;475.275.1757.166 ???XL–currency1 ;13;96.131224 77 ???? XL;06.1901396.1377 ???XL–currency18 ;4;8 88 ?? XL;324888 ???XL將 計(jì)算出的 據(jù)代 公式?：mmXLDniii 61.124)3206.190475.27126465.38850035.40612(881?????????? ????? mmD 125? 。“ “ ? ? ， 系 和?? 直徑? ) ?算 系 根據(jù) ?8 ?? ? 6和· “?? ??? ? 8? ???， 系 ” ?。?“) ? ?? 系 ??，初￠ ;79.0;76.0;53.0 321 ??? mmm? 系 ;4.0125/50/ ??? Ddm? 4.0318.079.076.053.0321 ?????? mmmm '… 要調(diào)?初￠?? 系 ，使之與? 系 相等。??后;82.0;81.0;6.0 321 ??? mmm? mmmm ????? 4.082.081.056.0321（?） ?? 直徑;751256.0111 mmDmd ????;617581.0122 mmdmd ????10a ?技 ? ? o ;506182.0233 mmdmd ????底部 形?筒的 ?? 直徑;45756.0114 mmdmd ????;364581.0425 mmdmd ????底部 形?筒底部的?? 直徑;27456.0416 mmdmd ????;202781.0617 mmdmd ????;162082.0718 mmdmd ????（‰）? ?? 高度計(jì)算?坯相 厚度…· ? “?? ??? ? 8 )105.0( ?? ;? )55.053.0(1 ??m 表‰冷沖模設(shè)計(jì) ? 6 )5.13.1(48.1%10084/125%/ ?????ddt436.05.82/36/ ??dh 表‰冷沖模設(shè)計(jì) ? ??出 一? 許可相 高度 );53.045.0(/ 11 ??dh 436.0/ ?dh 小于許可 `，所以可以一? 出，同 ，底部 形?筒的高度：318.0)5.136/(11/ ???dh 小于許可 `（ )53.045.0(/ 11 ??dh ），也可以一?出。 三 計(jì)算?工” 凸模工藝· ? 計(jì)算?料工” 凸?！?表? ?和一′相關(guān)?料?：;03.0;04.0;10.0;14.0 minmax mmmmmmZmmZ pd ???? ??75.0x ? （工件精度在IT ?IT ?級(jí)或中等 量時(shí)）ˉ?間˙¨ 以 關(guān)系：2 minZmaxZ2 |d||p| ????? '? mmZZmmmmdp 04.007.0)03.004.0(|| minmax ????????? ;…不符合?件。所以， 要調(diào)?，調(diào)?后11a ?技 ? ? o ;01.0;02.0 mmmm pd ?? ??? mmZZmmmmdp 04.003.0)02.001.0(|| minmax ?????????…符合?件。模??： ;7.124)4.075.0125()( 02.0002.000max mmmmxDD dd ??? ??????? ?凸模??： ;4.124)246.07.124()275.0( 054.0 044.00 01.00 mmmmZDD Pp ???? ??????? ?? “ 計(jì)算首? 的凸 模工藝· 計(jì)算 、凸模?角半徑 1dR 及 1pR;mm5PRdR11??“ 計(jì)算凸 模單 間˙Z不用壓 圈時(shí)： ?均為 mmt 2)1.1~1( max ? （ maxt 為 料的? 厚度）'使用壓 圈時(shí)： 表 ?8（沖壓模具??）?間˙系 );12.0~10.0(1k ? ? ;1.01k ?：;mm2.2)21.02(t1kmaxtZ ??????? 計(jì)算凸 模工作部 ??及公差因本? 件??標(biāo)注在 形，其 表6 ? ，?凸 模制造公差：;05.0;08.0 mmmm pd ?? ??所以，首? ：;.1570.30.557)5.0( 0.05000.05-01 mmdd pp ?? ??????? ）（?;5.79)2.223.05.075()25.0( 13.0 .05.008.0001 mmzdd dd ???? ?????????? ?底部 形?筒的 首? ;04.0;07.0 mmmm pd ?? ??;45.10.30.545)5.0( 0.050.0100.04-021 mmdd pp ??? ??????? ）（? ';5.49)2.223.05.045()25.0( 12.0 05.007.00021mmzdd dd ???? ?????????? ?形?筒底部的首? ;41.10.30.514)5.0( 0.050.0100.04-031 mmdd pp ??? ??????? ）（?;5.45)2.223.05.041()25.0( 12.0 05.007.00013mmzdd dd ???? ?????????? ?? ? 計(jì)算 二、三、四? 的凸 模工藝· 計(jì)算 、凸模?角半徑 dR12a ?技 ? ? o ;)4.2~8.1()8.0~6.0(;1232mmRRmmR ddd ???? ;1;1 43 mmRmmR dd ??;)0.3~8.1()0.1~6.0(22mmRR dP ?? ? ;12mmRP ?同 可?： ;23 mmRP ?“ 計(jì)算凸 模單 間˙?不用壓 圈時(shí)，三? ?均為 ;mm2maxt)1.1~1( ?使用壓 圈時(shí)， 表（? 8）?間˙系 ;1.04k;3.03k;5.02k ??? ;6.2)23.02(;3)25.02(3max32max2mmtktZmmtktZ????????????? 計(jì)算凸 模工作部 ??及公差因 件??標(biāo)注在 形， 表6 ? ?制造公差：;05.0;08.0 mmmm pd ?? ??所以， 二? mm50? 的?筒：;.16125.00.561)5.0( 0.0250.025-00.05-012 mmdd pp ?? ??????? ）（?;1.67)3225.05.061()25.0( 105.0 025.008.00021 mmzdd dd ???? ?????????? ?底部 形?筒的 二? ';04.0;07.0 mmmm pd ?? ??;.16325.00.563)5.0( 0.0250.015-00.04-022 mmdd pp ?? ??????? ）（? ';1.42)3225.05.036()25.0( 095.0 025.007.00022mmzdd dd ???? ?????????? ?形?筒底部的 二? ：;.1120.30.521)5.0( 0.0250.015-00.04-032mmddpp?? ??????? ）（?;1.27)3225.05.021()25.0( 095.0 025.007.00023mmzdd dd ???? ?????????? ?三? mm50? 的?筒： ;.15025.00.550)5.0( 0.0250.025-00.05-0113mmddpp?? ??????? ）（?;3.55)6.2225.05.050()25.0( 105.0 025.008.00013mmzdd dd ???? ?????????? ?形?筒底部的 三? ：;.11625.00.516)5.0( 0.0250.015-00.04-032 mmdd pp ?? ??????? ）（?;3.21)6.2225.05.016()25.0( 095.0 025.007.00023mmzdd dd ???? ?????????? ?13a ?技 ? ? o ? ‰ 計(jì)算沖 mm53 ?? 的凸 模工藝· 表? ?和有關(guān)?料?：75.0;02.0;022.0;10.0;14.0 minmax ????? xmmmmmmZmmZ dp ??ˉ?間˙： ;04.0042.0)02.0022.0(|||| minmax mmZZmmmmdp ??????? ??…不合?件，所以， 要調(diào)?，調(diào)?后 ;01.0;02.0 mmmm pd ?? ?? ?mmZZmmmmdp 04.003.0)02.001.0(|| minmax ????????? ，…符合?件。將已知?件和 ?的 據(jù)代??：凸模??： ;3.5)4.075.05()( 0 01.00 01.00min mmmmxdd pp ??? ??????? ?模??： ;3.5)246.0135.5()( 101.0 081.002.000min mmmmZdd ppd ???? ????? ?模 心fl??： ;05.02.728)2( min mmLLd ???????四 ?坯?樣、￡用率、沖 、 等計(jì)算及壓機(jī)￠用‰ ?坯?樣本工”的?料沖 件只是簡單的…形， 表 ? ? ?ˇ —;5.1,5.1 1 mmamma ??…?料寬度： ,128)5.12125( mmmmB ???? 步fl： ;5.126)5.1125( mmmms ???14a ?技 ? ? o … ?? ?樣…‰ “ 計(jì)算 料￡用率%3.75%1002000128128415%10021 ?????????? BLnA式中n為?料 實(shí)際沖 的零件個(gè) ，“為?料'度， 為?料寬度， 1A 為一個(gè)零件的實(shí)際 ?！?? 計(jì)算?沖 工”的沖 、 料 、 件 、 件 及公?壓 沖 的計(jì)算：（ 沖 ，“ 沖 '度， b? 料 強(qiáng)度，· 料厚度， 為系 ， ? ?）?料： ;153075)10300101101253.1( 6330 NNKLtF ?????????? ????沖 mm5? ： ;6123)103001011053.1( 6330 NNKLtF ?????????? ????“ 料 （ xF ）、 件 （ TF ）及 件 （ DF ）的計(jì)算表? ? rek 、 puk 、 upk 別為? ??、? ???、? ?6'?料：NNFkFNNFnkFNNFkFupDpuTrex5.9184)15307506.0(;125.8419)153075055.01(;75.7653)15307505.0(?????????????沖 mm5? ：NNFkFNNFnkFNNFkFupDpuTrex38.367)612306.0(;765.336)6123055.01(;15.306)612305.0(?????????????15a ?技 ? ? o ? 壓 機(jī)公?壓 的? ?料： ;75.25257)5.91845.841975.7653( NNFFFF Txz ???????沖 mm6? ： ;28.1010)38.367765.33615.306( NNFFFF Txz ???????‰ ‰ 計(jì)算? 工”的壓 、 及? 壓 機(jī)公?壓 壓 、 的計(jì)算（ ）首? ：（ mm75? ）于同形件壓 圈時(shí)： bdtkF ??? '（ 修 系 ）? mm75? 時(shí) ;1k ?;70650)1030010110751( 63311 NNdtkF b ?????????? ?????? b? 料 強(qiáng)度， 1k 修 系 ，由表6 “ ?)壓 ： qsQF 1 ?? '（s 壓 圈 ?坯的 ，q 單o壓 ，由表6 “ ?）'于同形件， 一? 時(shí)的壓 ：;155.16864}10310])9275(125[4{])2([466222121NNqRdDF dQ???????????????“) 二? ：（ mm61? ）因?yàn)?;06288.0~0333.0)173.01)(17.0~09.0()1)(17.0~09.0( ????k? ,01639.0611 ??dt 采用壓 圈： ;9.54588)10300101106195.0( 633b22 NNdtkF ?????????? ?????壓 ： ? ?;6.2099}10310)8.5261(754{])2([466222221 22NNqRddF dQ??????????????（?） 三? ：： ;42390)10300101105014.390.0(F633133NNtdk b??????????????壓 ：;48.5595}10310])5.3250(75[4{]q)2R(d-[d4F66222d321Q 33NN ?????????????16a ?技 ? ? o “ ? 壓 機(jī)公?壓 在實(shí)際生產(chǎn)中，一般??的 小于或等于壓 機(jī)公?壓 的 %60~%50 來￠￡，根據(jù)以 計(jì)算的?? ，…￠￡：一? 的工?壓 為： ;413001)5010006507(F NN ??? ? KN;601F ?二? 的公?壓 為： 109176N;)N50100(54588.9F ??? ? 160KN;F ?三? 的公?壓 為： N;47808)N50100(42390F ??? ? 100KN;F ?‰ ? 壓 機(jī)￠用?料因?yàn)?料的壓 機(jī)工?壓 計(jì)算為“?“? ? ? 表 ? ??工藝模具設(shè)計(jì)??)，￠￡公?壓 為??? 的 式可 工作 壓 機(jī)，? §程： ????'§程? ：8?? 1min? ;公?壓 時(shí)，? a點(diǎn)fl ： ??'? 高度：?????'工作 ??：6????（ ）、‰“???（ 后）?！? 沖 mm5? 沖 mm53 ?? 的壓 機(jī)公?壓 計(jì)算為 ? ? “8 ? 表 ? ?，￠￡公?壓 ：‰? 的 式可 工作 壓 機(jī)'? §程：‰???'§程? ：“??? 1min? '公?壓 時(shí)，? a點(diǎn)fl ：???'? 高度： 6???'工作 ??：“8???（ ）、 8???（ 后）。? 一? 表￠￡公?壓 為 6? 的 式可 工作 壓 機(jī)，? §程：8???'§程? ： ??? ；1min? 公?壓 時(shí)，? a點(diǎn)fl ：6??'? 高度：“????'工作 ??：?6???（ ）、?????（ 后）?！? 二? 表 ? ?，￠￡公?壓 為 6? 的 式可 工作 壓 機(jī)，? §程：???'§程? ： ?? ；1min? 公?壓 時(shí)，? a點(diǎn)fl ：???'? 高度：““???'工作 ??：‰????（ ）、?????（ 后）。? 三? 表 ? ?，￠￡公?壓 為 ?? 的 式可 工作 壓 機(jī)，? §程：???'§程? ： ?? ；1min? 公?壓 時(shí)，? a點(diǎn)fl ：???'? 高度：““???'工作 ??：‰????（ ）、?????（ 后）。17a ?技 ? ? o ? ?工”的模具設(shè)計(jì)? ?料模（ ）模?的￠用模具采用后 ??模?，根據(jù)以 計(jì)算`?， （‰沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù) 表“o6?）?模? 格為：模?：mm153L ? mm502B ? ， 220mm~180H ? ， mm501h ? ， mm602h ? ， “8???， ‰???。（“）其 零部件`′18a ?技 ? ? o ?料 模將由 接件? 在 模 ，凸模由凸模? 板? ， 采用 ?配合關(guān)系。模 采用 ?式模 ，根據(jù)設(shè)備 模 ??，￠用 格為??? ‰沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù) 表“o 8 ???套￠用標(biāo)?件，其 格 別為：??：‰????“????' ‰沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù) 表“o???套：?8??? “??? ‰沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù) 表“o??料??為?? 角式： 100M12? ; 料 ： 75184 ?? （ˇ …?‰）… ?‰ ?料模 ? “ 沖 ? mm5?（ ）模?的￠用模具采用后 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愛嬌老師的心血和汗水。感謝你 設(shè)計(jì)一 始到`束都那么 真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹?，幫助 們 那么多的 ，不斷為 們 拓思 ，精心點(diǎn)撥￥不斷鼓勵(lì) 們，使 生受 匪 。在?向 愛嬌老師表 的感謝和崇高的敬意，同時(shí)也要向那′在 業(yè)設(shè)計(jì)中指?和協(xié)助 的同 表 衷心的感謝。不 跬步—以至千￥，本設(shè)計(jì)能 順￡的 成，也歸功于?o 課老師的 真負(fù)責(zé)，使 能 很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知 ，￥在設(shè)計(jì)中?以體現(xiàn)。 是有 他們的悉心幫助和支持， 使 的 業(yè) 工作順￡ 成，在?向a ?技 ?機(jī)械系的 體老師表 由衷的謝意。感謝他們四 來的 。23a ?技 ? ? o 附　錄：ＵＧ建模圖24a ?技 ? ? o 25a ?技 ? ? o 26a ?技 ? ? o 271高速加工和現(xiàn)代模具制造一、概述1．目前模具制造的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)模具作為重要的工藝裝備，在消費(fèi)品、電器電子、汽車、飛機(jī)制造等工業(yè)部門中，占有舉足輕重的地位。工業(yè)產(chǎn)品零件粗加工的 75%，精加工的 50%及塑料零件的 90%將由模具完成。目前中國模具市場(chǎng)需求已達(dá) 500 億元之規(guī)模。汽車模具、特別是覆蓋件模具年增長速度將超過 20 %；建材模具也迅速發(fā)展，各種異型材模具、墻面和地面模具成為模具的新增長點(diǎn)，今后幾年塑料門窗和塑料排水管增長將超過 30 %；家電模具年增長速度將超過 10 %；IT 業(yè)年均增長速度超過 20 % ，對(duì)模具的需求占模具市場(chǎng)的 20 %。2004 年中國機(jī)床工具工業(yè)產(chǎn)值將繼續(xù)增長。我國模具制造市場(chǎng)潛力巨大。根據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，近年來，我國模具的年總產(chǎn)值達(dá)到 30 億美元，進(jìn)口超過 10 億美元，出口超過 1 億美元。增長從 1995 年的 25% 增加到2005 年的 50%。國外專家預(yù)言：亞洲在全球模具制造中占據(jù)的份額，將從 1995 年的 25%增加至 2005 年的 50%。中國模具工業(yè)發(fā)展迅速，形成了華東和華南兩大基地，并且逐漸擴(kuò)大到其他省份。(山東,安徽,四川) 1996 年～2002 年，模具制造業(yè)產(chǎn)值年平均增長 14%，2003 年增長 25%。2003 年我國模具產(chǎn)值為 450 億人民幣?？偖a(chǎn)量位居世界第 3，出口模具 3.368 億美元，比上年增長 33.5%。但是，我國技術(shù)含量低的模具已供過于求，精密、復(fù)雜的高檔模具很大部分依靠進(jìn)口。每年進(jìn)口模具超過 10 億美元。出口超過 1 億美元精密模具精度要求在 2～3μ m,大型模具需要滿足8000kN 合模力注塑機(jī)的要求 ;小型模具需滿足直徑 1mm 塑料管的要求。目前，采用高速切削生產(chǎn)模具已經(jīng)成為模具制造的大趨勢(shì)，在國外一些模具生產(chǎn)廠家，高速機(jī)床大面積取代電火花機(jī)床，高速切削大大提高了模具生產(chǎn)效率。機(jī)床企業(yè)瞄準(zhǔn)模具生產(chǎn)企業(yè)，有的加工中心生產(chǎn)廠機(jī)床的 60%以上賣給模具加工企業(yè)。高速切削逐漸取代電火花精加工模具在國外的模具制造企業(yè)已經(jīng)普遍采用，高速切削生產(chǎn)模具已經(jīng)成為逐漸模具制造的大趨勢(shì)，大大提高了模具生產(chǎn)效率和質(zhì)量。采用高速切削替代電火花生產(chǎn)模具，可以明顯提高效率、提高模具精度、使用壽命長。2．高速加工在模具制造中的應(yīng)用2．1 高速切削的優(yōu)點(diǎn)：1） 刀具的高轉(zhuǎn)速和機(jī)床的高進(jìn)給以及高加速度，大大提高金屬切除率；2） 高速切削減小切削力；3） 高速切削熱大部分由切屑帶走，工件發(fā)熱少；4） 高速切削減少振動(dòng)，提高加工質(zhì)量；2．2 高速加工應(yīng)用于模具加工的效益1） 快速粗加工和半精加工，提高加工效率；2） 高速高精度精加工硬切削代替光整加工，表明質(zhì)量高，形狀精度提高，比 EDM 加工提高效率 50%，減少手工修磨；3） 硬切削加工最后成型表面，提高表面質(zhì)量、形狀精度，(不僅是表面粗糙度低，而且表面光亮度高)，用于復(fù)雜表面的加工更具優(yōu)勢(shì)；4） 避免 EDM 加工產(chǎn)生的表面損傷，提高模具壽命 20%；5） 結(jié)合 CAD/CAM 技術(shù)快速加工電極，特別是形狀復(fù)雜、薄壁類電極。3． 采用高速切削加工模具需要解決的問題在國內(nèi)，由于資金、技術(shù)等方面的原因，應(yīng)用高速切削生產(chǎn)模具還處于初期階段。 還存在2機(jī)床、刀具、工藝以及其他方面的一些問題需要逐步解決。 缺點(diǎn)是加工成本高，對(duì)刀具的使用有較高的要求，不能使用過大的刀具，要有復(fù)雜的計(jì)算機(jī)編程技術(shù)做支持，設(shè)備運(yùn)行成本高。二、加工模具的高速加工機(jī)床模具精加工和硬切削加工需要數(shù)控高速機(jī)床,模板、模架加工需要精密、高效數(shù)控機(jī)床等。許多機(jī)床企業(yè)瞄準(zhǔn)模具生產(chǎn)，有的加工中心生產(chǎn)廠機(jī)床的 60%以上賣給模具企業(yè)。模具行業(yè)今后幾年年均有 50 億元的固定資產(chǎn)投入，其中 80%是購買模具加工設(shè)備，也就是說每年有 40 億元人民幣要購買金切機(jī)床。目前我國數(shù)控機(jī)床的平均利用率大約 20%，高速機(jī)床的利用率 3～5% 。模具企業(yè)也有相當(dāng)?shù)膯挝毁徺I高速機(jī)床，從 6000～40000rmp 的都有。1．高速機(jī)床的技術(shù)參數(shù)要求加工中心主軸大功率、高轉(zhuǎn)速，滿足粗精加工；精加工模具要用小直徑刀具，機(jī)床一般要達(dá)到 15000～20000rmp。通常主軸轉(zhuǎn)速在 10000rpm 以下的機(jī)床可以進(jìn)行粗加工和半精加工，達(dá)不到精加工的精度；無法達(dá)到 400m/min 以上的切削速度。2． 五軸機(jī)床的應(yīng)用增加趨勢(shì)1）加工路線靈活，表面形狀復(fù)雜；2）加工范圍大，適合多種類型模具加工；3）切削條件好，減少刀具磨損，提高刀具壽命；3． 購買 CAD/CAM 軟件和高速機(jī)床配套據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年有幾十億美元用于進(jìn)口機(jī)床，大部分電加工機(jī)床和高速機(jī)床需要進(jìn)口。三、高速切削模具的刀具技術(shù)高速切削加工還需配備適宜高速切削的刀具。高速加工刀具材料的進(jìn)展促使了高速加工的發(fā)展。硬質(zhì)合金涂層刀具、聚晶增強(qiáng)陶瓷刀具使得兼顧高硬度的刀刃部和高韌性的基體成為可能。聚晶立方氮化硼(PCBN)刀片,其硬度可達(dá) 3500～4500HV。聚晶金剛石(PCD) 其硬度可達(dá)6000～10000HV。近年來德國 SCS、日本三菱(神鋼) 及住友、瑞士山特維克、美國肯納飛碩等國外著名刀具公司都先后推出了各自的高速切削刀具，不僅有高速切削普通結(jié)構(gòu)鋼的刀具,還有能直接高速切削淬硬鋼的陶瓷刀具等超硬刀具,尤其是涂層刀具異軍突起,在淬硬鋼的半精加工和精加工中發(fā)揮著巨大作用。新刀具材料和刀具技術(shù)的出現(xiàn)已經(jīng)使高速加工上的瓶頸問題不再會(huì)出現(xiàn)在刀具上。但是，進(jìn)口刀具的昂貴價(jià)格也阻礙高速切削模具的重要因素。一般來說,刀具以及刀夾的加速度達(dá)到 3g 以上，刀具的徑向跳動(dòng)要小于 0.015mm，而刀的長度不能大于 4 倍的刀具直徑。根據(jù) SANDVIK 公司的實(shí)際統(tǒng)計(jì)，在使用碳氮化鈦(TICN)涂層的整體硬質(zhì)合金立銑刀(58HRC) 進(jìn)行高速銑削時(shí),粗加工刀具線速度約為 100m/min,而精加工和超精加工時(shí),其線速度超過了 280m/min。這樣對(duì)刀具的材料(包括硬度、韌性、紅硬性(高溫狀態(tài)下保持切削性能))、刀具的形狀(包括排屑性能、表面精度、動(dòng)平衡性等)以及刀具壽命都有很高的要求。根據(jù)國內(nèi)模具高速精加工的經(jīng)驗(yàn)，采用小直徑球頭銑刀進(jìn)行模具精加工時(shí)，線速度超過了400～800m/min。選擇足夠高速度的機(jī)床硬切削模具精加工。Delcam 采用 0.8mm 直徑的刀具加工窄槽，轉(zhuǎn)速 40000rpm，0.1mm 深度，進(jìn)給速度 30m/min。.1． 選擇刀具參數(shù)，如負(fù)前角刀具等。刀具要求比普通加工要求抗沖擊韌性更高，還要求抗熱沖擊能力強(qiáng)；2． 采取多種方法提高刀具壽命，降低刀具成本。3． 采用高速刀柄，目前應(yīng)用最多的是 HSK 刀柄，熱壓裝夾刀具。注意刀具裝夾后的整體動(dòng)平衡；4． 當(dāng)前的刀具企業(yè)在解決高速切削刀具技術(shù)方面已經(jīng)做了很多工作，面向加工的刀具服務(wù)會(huì)幫助解決很多問題，刀具生產(chǎn)廠家成為主體，參考刀具生產(chǎn)廠家提供的技術(shù)參數(shù)。四、 提高高速切削模具效率的工藝技術(shù)31． 刀具直徑和長度的選擇2． HSM 和 EDM 的選擇3． 干切削和潤滑冷卻4． 進(jìn)給選擇：通常進(jìn)給量< 銑刀直徑 10%，進(jìn)給寬度< 銑刀直徑 40%。根據(jù)材料情況合理選擇加工工藝參數(shù)國外高速銑削加工零件材料質(zhì)量較，材料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)相同,加工性能比較穩(wěn)定；而國外公司生產(chǎn)的刀具也是以他們的材料標(biāo)準(zhǔn)做試驗(yàn)；推薦的加工參數(shù)一般比較適合他們的標(biāo)準(zhǔn)，如果使用他們的刀具，與國內(nèi)的零件材質(zhì)有一定的區(qū)別,在高速銑削時(shí),這種差別表現(xiàn)得較為明顯，有些參數(shù)可以直接應(yīng)用，但有些效果就比較差。而國內(nèi)企業(yè)一般選用零件材質(zhì)有一定的標(biāo)準(zhǔn),所使用的零件材料，特別是能用高速加工的零件材質(zhì)，一般會(huì)局限在某些零件材料范圍內(nèi),這對(duì)我們應(yīng)用高速加工技術(shù)也提供了有利的條件，會(huì)在較少的加工材料范圍內(nèi)應(yīng)用。這里要強(qiáng)調(diào)的是，一定要在這些材料上選取優(yōu)化出一套適合本企業(yè)的加工工藝參數(shù)，并且納入企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。選用國產(chǎn)刀具,很少有推薦高速銑削的技術(shù)參數(shù)的,有必要做試驗(yàn),取得比較滿意的參數(shù),最好選用固定的刀具生產(chǎn)廠家,減少試驗(yàn)的次數(shù),形成加工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),這樣可以提高設(shè)備有效利用率,降低生產(chǎn)成本,可以取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。五、高速切削的加工刀具路徑和編程1） 平面進(jìn)給路徑選擇2） 輪廓加工路徑選擇3） 保持切削載荷平穩(wěn)4） 保持相對(duì)平穩(wěn)的進(jìn)給量和進(jìn)給速度5） 在平面切削中保持園拐角6） 合理選擇精加工余量HSC 精加工對(duì) CAM 的編程要求： 1）盡量避免拐角的銑削運(yùn)動(dòng)； 2）盡量避免工件外的進(jìn)刀與退刀運(yùn)動(dòng)，直接從輪廓進(jìn)入下一個(gè)深度?；蛘卟捎寐菪€或斜向進(jìn)給切入；3）恒定每刃進(jìn)給，提高質(zhì)量，延長刀具壽命；4）輪廓加工保持在水平面上等。高速切削CAM 軟件：Delcam 公司幾年前就開始了高速切削加工編程技術(shù)的研究，開發(fā)了高速切削自動(dòng)編程軟件模塊；最近，MasterCAM 公司也開發(fā)了高速切削自動(dòng)編程軟件模塊；國內(nèi)北航海爾也在開發(fā)高速切削自動(dòng)編程軟件模塊；六、 高速機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)1） 高速數(shù)據(jù)處理2） 拐角預(yù)測(cè)處理3） NURBS 非有理樣條插補(bǔ)曲線加工七、 高速切削模具的安全問題1） 刀具磨損和破壞的監(jiān)測(cè)；2） 刀片連接的強(qiáng)度；3） 和普通機(jī)床加工不同，安全防護(hù)和開機(jī)前對(duì)機(jī)床和刀具的嚴(yán)格檢查非常重要。八、 目前我國在采用高速加工模具技術(shù)中存在的問題1．機(jī)床1） 國產(chǎn)高速機(jī)床整體性能尚有差距，功能部件性能還不能滿足要求。包括電主軸的功率和轉(zhuǎn)速，進(jìn)口機(jī)床價(jià)格高；2） 機(jī)床的高速下動(dòng)態(tài)特性研究還不夠，因而影響整機(jī)的性能；3） 五軸機(jī)床還不夠成熟，進(jìn)口機(jī)床價(jià)格太高；4） 配套技術(shù)和設(shè)備還不完全。2． 刀具：41） 國產(chǎn)刀具還不能夠適應(yīng)高速切削的應(yīng)用，特別是高速硬切削光整加工。進(jìn)口刀具價(jià)格高。刀具技術(shù)是影響高速切削加工模具的一個(gè)重要因素。2） 配套技術(shù)還不夠，包括刀柄、成套在線動(dòng)平衡等。3． 高速模具加工工藝技術(shù)及實(shí)驗(yàn)1） 由于高速加工模具的歷史比較短，缺乏應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)積累；2） 對(duì)高速切削工藝研究比較少，投入不夠，立項(xiàng)比較困難；3） 缺少高速切削數(shù)據(jù)庫或手冊(cè)，目前還是空白；4） 模具生產(chǎn)廠家對(duì)高速切削的認(rèn)識(shí)不夠，缺乏長期效益的分析對(duì)比；4． 缺乏高速切削自動(dòng)編程軟件；5． 缺乏五軸聯(lián)動(dòng)高速切削自動(dòng)編程 CAM 軟件。結(jié)束語：模具市場(chǎng)對(duì)高速加工有強(qiáng)烈需求，但是技術(shù)跟不上。起步晚，基礎(chǔ)較差，整體技術(shù)水平不高，發(fā)展緩慢。需要各個(gè)方面協(xié)調(diào)發(fā)展，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，加大投入，綜合利用各個(gè)方面力量推動(dòng)高速切削在模具制造中的應(yīng)用。我們希望，通過各方面的努力，在市場(chǎng)需求的推動(dòng)下，通過技術(shù)進(jìn)步，像汽車、機(jī)床、家電一樣，在不遠(yuǎn)的將來，我國不但要成為模具生產(chǎn)大國，而且要成為模具生產(chǎn)強(qiáng)國。參考文獻(xiàn)1、金滌塵，宋放之.現(xiàn)代模具制造技術(shù)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.2、許鶴峰，數(shù)字化模具制造技術(shù)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.3、趙波.模具加工的前沿技術(shù)——高速加工.模具技術(shù)，2000，(2)4、張海鷗.快速模具制造技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì).模具技術(shù)，2000，(6)5、郭東明.王曉明.面向快速制造的特種加工技術(shù).中國機(jī)械工程，2000，(11)