现代模具制造技术

现代模具制造技术
【摘要】模具cad/cam系统包含的内容没有统一的定义。

狭义地说，它可以是计算机辅助某种类型模具的设计、计算、分析和绘图，以及数控加工自动编程等有机集成。

本文将主要介绍电火花技术；高速铣削加工技术；快速与经济制模技术；超精密加工、复合加工和模具光整加工技术。

【关键词】 cad/cam; edm; hsm; rpm
【中图分类号】g718【文献标识码】b【文章编号】1001-4128（2011）04-0263-01
随着现代制造技术的不断发展以及在市场的迫切需求下，模具制造技术得到了迅猛的发展，并已成为现代制造技术的重要组成部分。

例如模具的cad/cam技术、模具的快速成形技术、模具的精密成形技术、模具的超精密加工技术、cims技术以及数控技术等。

现代模具制造技术朝着加快信息驱动、提高制造柔性、敏捷化制造及系统化集成的方向发展。

电火花技术（edm）是模具制造中不可缺少的加工手段。

电火花加工设备的加工精度、质量、效率都在不断提高。

日本沙迪克（sodick）公司采用直线电机伺服驱动的aq325l、aq550l机床具有驱动反映快，传动及定位精度高，热变形小等特点。

瑞士夏米尔公司的ncedm具有自适应控制，能量控制和自动编程专家系统。

另外有些edm还采用了混粉加工工艺及模糊控制等技术。

电火花铣削加工技术是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是用
高速旋转的简单管状电极作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样）。

因此不再需要制作复杂的成型电极，这是电火花加技术的重大发展。

最近，日本三菱公司推出了edscan8e电火花创成加工机床又有新的进展。

该机能进行电极损耗自动补偿，在windows95上为该机开发的专用cam系统，能与autocad等通用的cad联动，并可进行在线精度测量，以保证实现高精度加工。

为了确认加工形状有无异常或残缺，cam系统还可实现仿真加工。

在电火花加工技术进步的同时，电火花加工的安全和防护技术越来越受到人们的重视，许多电加工机床都考虑了安全防护技术。

目前欧共体已规定没有“ce”标志的机床不能进入欧共体市场，同时国际市场也越来越重视安全防护技术的要求。

目前，电火花加工机床的主要问题是辐射骚扰，因为它对安全、环保影响较大，在国际市场越来越重视“绿色”产品的情况下，作为模具加工的主导设备电火花加工机床的“绿色”产品技术，将是今后必须解决的难题。

1 高速铣削加工技术（hsm）
铣削加工是型腔模具加工的重要手段。

而国外近年来发展起来的高速铣削加工，具有工件温升低（只升高3℃）。

切削力小、加工平稳、加工质量好，加工效率高（普通铣削的5～10倍），及可加工淬硬材料（<60hrc）等诸多优点，因而在模具加工中日益受到重视。

高速铣削机床的主轴转速可达40000～100000r/min，快速进给速度
可达到30～40m/min，加速度可达1g～5g，换刀时间可减少到1～2s。

大大提高了加工效率，并可获得ra≤1μm的加工表面。

机床定位精度可达0.5～0.05um。

如瑞士克朗公司ucp710型五轴联动加工中心，其定位精度为8um。

主轴最大转速为42000r/min。

意大利rambaudi公司的高速铣床，主轴转速20500r/min，切削进给速度20m/min，日本okuma生产的五轴高速铣削加工中心，主轴转速30000r/min，进给速度30m/min。

hsm主要用于大中型模具加工，如汽车覆盖件模具，大型铸模具和大型塑料模具等曲面加工，其加工精度可达0.01mm。

hsm必须与相应的软件，加工工艺、刀具及其夹紧头相配合，使用小的切深和小的行距。

2 快速与经济制模技术
（rpm）技术是伴随着计算机、激光成形和新材料技术的发展而产生的一种全新制造技术，是基于新颖的离散/堆积成形思想，根据零件cad三维模型，快速自动完成复杂的三维实体制造。

rpm技术是集精密机械制造、计算机、nc技术、激光成形技术和材料科学最新发展的高科技技术。

rpm技术可直接或间接用于模具制造。

通过立体光固化（sla）、叠层实体造型（lom）、激光选区烧结（sls）、三维打印（3d—p）、熔融沉积（fdm）等不同方法得到制件原型。

再通过一些传统的快速制模方法，获得长寿命的金属模具或低寿命的非金属模具。

主要有浇注成形，电铸和熔融（热喷涂）等方法。

这种制模方法，具有技术先进、成本较低、设计制造周期短，精度适中等特点。

一套模具从概念设计到制造完成，仅为传统加工方法
所需时间的1/3和成本的1/4左右。

用rpm技术成形出原型后，使用旋转铸造（用热硬化橡胶做模具）可快速、低成本地制造小批量零件，尤其适合新产品开发或小批量产品制造。

3 超精密加工、复合加工和模具光整加工技术
随着模具向精密化和大型化方向发展，加工精度超过1μm的超精加工技术是集电、激光、化学、超声波等技术综合在一起的复合加技术，在模具制造中的应用将逐渐增多。

目前在航空航天等领域已应用纳米技术，必须要有超高精密的模具来制造超高精度的零件，才能满足要求。

模具表面的光整加工，是模具制造中未能很好解决的难题之一。

表面光整加工约占整个模具制造周期的1/3。

模具表面的抛光，目前手工仍占有较大的比重。

尤其是一些窄缝、细小沟槽等处。

日本已研制了数控研磨机，可实现三维曲面的自动研磨抛光。

由于模具形状的复杂性，任何一种研磨抛光方法都有一定的局限性。

模具表面光整加工的自动化、智能化是重要的发展方向。

随着工业生产和科学技术的发展，市场需求的增加，以及产品更新换代速度的加快，产品生产正向复杂、精密、多品种、高质量和交货周期短的方向发展，这就要求模具生产具有更短的周期、更低的成本和更高的质量。

依赖经验和手工技能的传统模具设计与制造方式远不能满足这种要求，而应用计算机进行模具的计算机辅助设计（computer aided design，简称cad）和计算机辅助制造（computer aided manufacturing，简称cam）是解决这一矛盾的有效途径。

应用模具模具cad/cam技术可大大缩短模具生产周期，减少设计中的
主管错误，并能利用计算机容量大、运算速度快的优点，借助数据库存储的大量数据优化设计方案，保证方案的可行性。

同时，cad 系统产生的数据可直接经cam软件处理成数控（numerical control，简称nc）机床可以识别的代码，进而控制加工设备加工出模具，使模具生产实现高精度、高效率和高度自动化。

模具
cad/cam技术使模具生产产生了根本性的变化，它的应用给模具工业带来了巨大的经济效益，它的发展和推广将是模具技术一场新的革命。

参考资料
[1] 杨江河魏永良现代模具制造技术[m] 机械工业出版社2006-9
[2] 苏伟合模具概论[m] 人民邮电出版社2009-5。