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模具制造技术现状及发展
锻造模具的传统制造工艺主要是仿形铣(靠模铣)和盐浴炉热处理,由于仿形铣的效率低,周期长、精度差,现已经逐渐被数控加工、电加工和真空热处理工艺所代替。这两种工艺方法(特别是高速数控加工和精密数控电火花加工)具有生产模具的精度和效率高,以及模膛的再现性好等优点,适于批量生产模具,并且技术也比较成熟,已成为现代模具制造的主要方法。但是,随着锻造对模具使用性能、经济性和个性化的多样性要求,这两种工艺还不能完全满足对模具日益增长的需求。例如,这两种工艺都切断模具钢锻造流线,使应力腐蚀敏感性增加,从而导致模具寿命降低;此外,电加工模具的模膛表面存在再铸层、热影响层以及微裂纹等缺陷,如果后续工序不能完全消除,则会大大降低模具寿命。
为满足锻造工业缩短模具制造周期和降低模具成本的需求,随着科学技术的发展,近来已成功开发了高效、优质、低成本的堆焊制造与修复工艺、模膛挤压工艺、熔模精铸工艺以及真空热处理和表面强化工艺等模具及其模膛制造和强化新工艺。
 模具切削加工和电加工技术
切削加工和电加工一直是锻造模具制造的传统工艺,也是最重要的手段。过去,靠模铣(按照一定比例制成的模型)加工模具,必须绘制详尽的蓝图和具有按照锻件精确尺寸制造的主模型,常被用作仿形加工中的母型,或作为显示铣床加工轨迹的辅助模型。成形铣床上的靠模指沿靠模轮廓形状移动,铣刀则按照靠模指的移动对模具材料进行铣削加工,仿出所需的模具模膛。靠模铣加工的特点需制造靠模,周期长,精度不高,同批次模具尺寸不一致,但是直观,制造一个靠模可加工多个模具。
原来的靠模铣加工发展到现在已经发生了根本性的变化,通过数字化一个实物模型的数控(NC)程序,只需要在模型上扫描,所得到的点集云将在所有附加的计算中被使用,通过阅读由数字化生成的点集云,进行铣削仿形加工。
近二十年来,数控加工和电加工生产锻造模具经历了三个阶段的快速发展,第一阶段是圆弧铣、普通铣、车、线切割和随后的盐浴炉热处理工艺;第二阶段为数控加工、加工中心、精密数控电火花、多维线切割和真空热处理;近年来,发展为高速铣加工中心、真空热处理和计算机控制的三坐标检测模具技术。
第一和第二阶段的车、铣、刨、磨等普通加工设备以及低速加工中心(转速在8000r/min以下)只能加工淬火硬度不高的模具材料。一般在40HRC以下,粗加工模具模膛后进行淬火处理,然后再进行电火花加工,经修磨抛光,形成最终的模具。现在国内大多厂家使用这样的加工方法,加工模具的周期较长,锻造模具需经修磨抛光,人为因素影响较大,易出现精度误差。适用于精度要求不太高且周期较长的模具制造。
近来,国外发达国家已广泛采用CAD/CAE/CAM一体化、模块标准化与高速铣技术三者相结合制造模具,大大缩短了模具设计和制造周期、减少加工工序、提高模具加工精度和加工效益,为精密锻造创造条件,也为提升企业竞争力奠定了基础。
目前,高速铣速度已经达到12000r/min,加工精度可以达到±0.01mm,粗糙度可以达到Ra0.4um,并且可直接加工淬火后的模具,不需人工修复,精度高,模具制造周期短,寿命长和二次修模周期短。
 模具模膛挤压技术
模具模膛挤压成形工艺是利用锻造工艺本身的技术成果制造模具模膛的工艺方法,即将被加工的模坯半成品预处理至较软的状态(退火状态或超塑性状态),然后将硬度远高于模块的精密工具(凸模)、以低应变速率将凸模直接压入模坯而成形模具模膛的工艺方法。模具模膛挤压成形工艺包括冷挤压、温挤压、热挤压和超塑性挤压成形等。这种工艺方法几乎可以成形所有常用的模具材料,如中、低碳合金热作模具钢、高碳工具钢、高碳合金冷作模具钢、高速钢以及量具钢、弹簧钢和轴承钢等。
这类工艺的共同特点是可以高效、廉价和批量生产具有再现性好的模具模膛。在我国,该工艺处于开发和试验阶段,是一个有发展前途的热锻和冷作模具模膛的加工方法。
 模具熔模精铸技术
熔模精铸实质上是在我国古代精铸铜合金工艺品的失蜡法基础上发展起来的,现代采用真空熔练和真空烧铸技术,已成功地用于航空发动机涡轮叶片的批量生产。锻造行业借鉴这一古老而又现代化的技术,用于制造900℃以上全用的等温模锻和超塑性成形用铸造高温合金模具。
熔模精铸锻模具工艺是以耐火度高、膨胀系数小的耐火材料,如熔点超过1700℃的高铝硅酸铝(Al2O3·SiO2)和刚玉(Al2O3)为骨料,用经过水解的硅酸乙酯作为粘结剂配制而成的陶瓷型浆料,并加入碱性催化剂后,逐层涂挂在预先按照锻件形状制造好的蜡型(以石蜡为主料)上,再经结胶硬化、脱蜡和焙烧等一系列工序制成的表面光洁、尺寸精度高的陶瓷壳铸型,最后将真空熔炼的高温合金在真空室内烧铸成具有模膛(待精加工)的模块。
在我国,该工艺处于开发和试验阶段,是一个有发展前途的超塑性成形凸模和中小批量等温模件模具的制造方法。
我公司专业销售高寿命热锻模具钢,进一步详情请致电021-57628777,以获得更多有关模具选材、模具热处理工艺及相关的应用信息。
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