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模具3D打印及加工机床的组合应用

2017年10月17日09:59
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       模具是工业生产中不可或缺的工艺装备,广泛地用于机械、家电、电子产品以及农业、国防、航空航天等领域。高品质的模具是产品质量的保证,随着人们对产品造型与功能的要求不断提高,业界对模具的精度、表面质量、使用寿命要求更高,为了适应产品的快速更新迭代模具的生产周期正不断被压缩。科技的发展正推动着现代工业技术的革新,以3D打印为代表的增材制造技术、智能制造系统、高效能刀具以及高速加工机等先进技术正使模具这个古老的行业焕发出勃勃生机。


      1. 模具制作与零件加工的区别


      尽管模具制作与零件加工同属于加工的范畴,但两者的区别较大。模具加工的一个特点是单一性,每一套模具都不一样,即便是系列产品的模具也只具有相似性,除非产品批量很大时,才会加开相同的模具,但其数量也不多。模具在数控加工时很少用刀库换刀,这是因为每套模具的加工都可以看成是试工艺。尽管很多数控编程软件具备模块化编程功能,即相类似的模具可套用相同的参数,但在细节的地方比如深槽、陡坡面,要根据刀具的夹持长度重新调整切削参数,甚至更换刀具规格,以防止刀具振动引起的过切现象。零件加工通常是批量生产,所以单件试加工后的参数可以用在批量的复制生产上,此时刀库的使用可大幅提升刀具更换的速度以及正确性。换言之,程序编制完毕后,加工过程中只要按需更换损耗的刀具,即可完成零件的批量加工。若想模具加工如零件批量生产般简便,那就需要一种具备高精度在机测量反馈系统的智能加工机床。


      2. 分型面配模


      分型面配模是塑料模加工中一个重要的钳工工序,借助红丹粉与机油比例混合而成的显示剂,运用钳工的工艺技巧将上下模紧密配合在一起,以达到注塑产品的分型面处无披风,产品上分模线极纤细。当模具的分型面为平面时, 配件相对简单, 可借助磨床将上下模分型面上预留的精加工余量去掉,使上下模紧密配合。当模具的分型面为非平面时,配模的难度大幅增加,这主要是由分型面的加工精度引起的。通常使用球刀来加工非平面的分型面,相对于平底刀来说,球刀切削时的接触面积较小,容易磨损,使得加工出来的面与电脑模型相差较大,对于分型面较大的模具来说,这种损耗偏差就更加严重了。尽管有经验的数控编程师会将非平分型面分为若干个区域错开加工以抵消偏差,碰穿面、擦穿面会加上合适的配模余量,但配模仍然是模具钳工的苦差事,是钳工手艺与数控加工精度间此消彼长的一场角力。如果用前面所说的智能加工机床来加工模具,非平面的加工精度以及刀具的损耗情况都能通过精密测量后反馈到机床的智能控制系统,从而对非平面进行补偿式精加工,大幅降低非平面的配模难度。目前此类型精密模具加工价格高昂,但随着技术的不断创新与更替,普及模具精密加工是模具行业发展的一个趋势。


      3. 3D打印技术应用于模具的设计制作

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