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铸造模具的设计与制造技术

时间:2010-09-23 20:58 作者:精密金属制造 点击:
中国虽然是铸造大国,但远非铸造强国,中国铸造工艺水平,铸件质量,技术经济指标等较之先进   还有很大差距.

   中国虽然是铸造大国,但远非铸造强国,中国铸造工艺水平、铸件质量、技术经济指标等较之先进   还有很大差距。铸造工艺方法以砂型铸造为主,其中手工、半机械化造型仍占很大比例,但近年来中国压铸工业发展迅速,每年保持7%~10%的增长速度。中国的汽车工业也正在成长过程中,为了减轻汽车重量,轿车的铝、镁轻金属用量将进一步增长,这就对压铸件提出了   高的质量要求。中国铸造工艺装备同先进   相比还有一定差距。20世纪90年代以前,铸造模具的设计使用计算机的很少,制造也主要以普通   设备为主。进入90年代,巨大的?场需求,特别是汽车、摩托车业的快速发展,极大地推进了中国铸造模具业的发展。同时随着合资和独资企业的介入,国外先进的模具设备和制造技术的引进,促使国产铸造模具设计和制造技术水平逐步提高,一些企业已经具备设计和制造大型精密模具的能力,如一汽铸造有限公司铸造模具厂设计制造的一套3400t压铸机用的压铸模具,总重达33.5t,是目前国产压铸模中   大的模具
20世纪90年代以来,铸造模具业在设计和制造方面的主要变化有: 
    1、模具企业的生产技术水平提高,高新技术在模具的设计和制造中的应用,已成为快速制造   模具的有力保证。CAD/CAM/CAE的应用,显示了用信息技术带动和提升模具工业的优越性,CAD/CAM/CAE已成为模具企业普遍应用的技术。CAD/CAM一体化技术已在铸造模具业中广泛使用,目前二维设计使用的软件主要是AutoCAD,三维设计使用的软件比较多,主要有Pro/E、UG、Cimatron等。
    目前一汽铸造模具厂的3D设计已达到95%以上,在三维设计后使用三维虚拟装配检测技术对装配干涉进行检查,保证了模具设计质量,确保了设计和工艺的合理性。三维数据经过CAM软件编辑,NC代码直接传输到数控设备上进行模具加工。数控机床的普遍应用,保证了模具零件的加工精度和质量,大大提高了模具的准确率和生产效率。CAE技术也在逐步运用到实际设计、生产中,运用CAE技术模拟金属的充填过程、分析冷却过程、预测成形过程中可能发生的缺陷以及产品开发前期的凝固模拟,大大优化了工艺设计,缩短了试验时间。一汽铸造有限公司铸造模具厂在一些大型复杂模具,如发动机缸体、缸盖、变速箱壳体模具的设计中已经开始应用CAE技术对流场、温度场进行模拟分析,工艺成品率得到极大提高。
    2、铣削加工是型腔模具加工的重要手段。高速加工(HighSpeedMachining,简称HSM)是以高切削速度、高进给速度和高加工质量为主要特徵的加工技术,具有工件温升低、切削力小、加工平稳、加工质量好、加工效率高(为普通铣削加工的5~10倍)及可加工硬材料(可达60HRC)等诸多优点,因而在模具加工中日益受到重视。高速加工技术引入模具工业,提高了模具精度,大大缩短了模具制造时间。研究表明,对于一般复杂程度的模具,HSM加工时间可减少30%以上。
    目前,模具企业为了缩短制模周期、提高?场竞争力,采用高速切削加工技术越来越多。HSM一般主要用于大、中型模具加工,如汽车覆盖件模具、压铸模、大型塑料模具等曲面加工,其曲面加工精度可达0.01mm。在生产中采用数控高速铣削技术,可大大缩短制模时间。经高速铣削精加工后的模具型面,仅需略加抛光便可使用,节省了大量修磨、抛光时间。
    增加数控高速铣床,是模具企业设备投资的重点之一。
    3、电火花加工在铸造模具制造中是不可缺少的工艺方法。电火花加工对于淬火后的深、小型腔的加工仍是有效的方案。日本沙迪克公司的直线电动机伺服驱动的数控电火花成型机床具有驱动反应快、传动及定位精度高、热变形小等优点。瑞士夏米尔公司的电火花成型机具有的P-E3自适应控制系统、PCE能量控制系统及自动编程专家系统,在铸造模具制造中有其不可替代的作用。
    4、精密、复杂、大型模具的发展,对检测设备的要求越来越高。现在精密模具的精度已达2~3μm,铸造模具的精度要求也达到10~20μm。目前国内厂家使用较多的检测设备有意大利、美国、德国等具有数字化扫描功能的三坐标测量机。如一汽铸造有限公司铸造模具设备厂拥有德国生产的1600mm×1200mm三坐标测量机,具有数字化扫描功能,可以实现从测量实物到建立数学模型,输出NC代码,   终实现模具制造的全过程,成功地实现逆向工程技术在模具制造中的开发和应用。这方面的设备还包括:英国雷尼绍公司的高速扫描仪(CYCLONSERIES2),该扫描仪可实现激光测头和接触式测头优势互补,激光扫描精度为0.05mm,接触式测头扫描精度达0.02mm。
利用逆向工程制作模具,具有制作周期短、精度高、一致性好及价格低等许多优点。 
    5、快速原型制造铸造模具已进入实用阶段,LOM、SLS等方法应用的可靠性和技术指标已经达到国外同类产品水平。
    6、模具毛坯快速制造技术。主要有干砂实型铸造、负压实型铸造、树脂砂实型铸造等技术。
    7、用户要求模具交付期越来越短、模具价格越来越低。为了保证按期交货,有效地管理和控制成本已成为模具企业生存和发展的主要因素。采用先进的管理信息系统,实现集成化管理,对于模具企业,特别是规模较大的模具企业,已是一项极待解决的任务。如一汽铸造模具厂基本上实现了计算机网络管理,从生产计划、工艺制定,到质检、库存、统计、核算等,普遍使了计算机管理系统,厂内各部门可通过计算机网络共享信息。
    利用信息技术等高新技术改造模具企业的传统生产已成为必然。

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