端子机模具制造技术迅速发展,已成为现代制造技术的重要组成部分。如端子机模具的CAD/CAM技术,端子机模具的激光快速成型技术,端子机模具的精密成形技术。端子机模具的超精密加工技术,端子机模具在设计中采用有限元法、边界元法进行流动、冷却、传热过程的动态模拟技术,端子机模具的CIMS技术,已在开发的端子机模具DNM技术以及数控技术等,几乎覆盖了所有现代制造技术。
现代端子机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。
一、高速铣削:第三代制模技术
高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面质量,而且与传统的切削加工相比具有温升低(加工工件只升高3℃),热变形小,因而适合于温度和热变形敏感材料(如镁合金等)加工;还由于切削力小,可适用于薄壁及刚性差的零件加工;合理选用刀具和切削用量,可实现硬材料(HRC60)加工等一系列优点 。因此,高速铣削加工技术仍是当前的热门话题,它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展,成为第三代制模技术。
二、电火花铣削和“绿色”产品技术
从国外的电加工机床来看,不论从性能、工艺指标、智能化、自动化程度都已达到了相当高的水平,目前国外的新动向是进行电火花铣削加工技术(电火花创成加工技术)的研究开发,这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的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样),因此不再需要制造复杂的成型电极,这显然是电火花成形加工领域的重大发展。
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,作为端子机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。
三、新一代端子机模具CAD/CAM软件技术
目前,英、美、德等国及我国一些高等院校和科研院所开发的端子机模具软件,具有新一代端子机模具CAD/CAM软件的智能化、集成化、端子机模具可制造性评价等特点 。
新一代端子机模具软件应建立在从端子机模具设计实践中归纳总结出的大量知识上。这些知识经过了系统化和科学化的整理,以特定的形式存储在工程知识库中并能方便地被端子机模具所调用。在智能化软件的支持下,端子机模具CAD不再是对传统设计与计算方法的模仿,而是在先进设计理论的指导下,充分运用本领域专家的丰富知识和成功经验,其设计结果必然具有合理性和先进性。
新一代端子机模具软件以立体的思想、直观的感觉来设计端子机模具结构,所生成的三维结构信息能方便地用于端子机模具可制造性评价和数控加工,这就要求端子机模具软件在三维参数化特征造型、成型过程模拟、数控加工过程仿真及信息交流和组织与管理方面达到相当完善的程度并有较高集成化水平。衡量软件集成化程度的高低,不仅要看功能模块是否齐全,而且要看这些功能模块是否共用同一数据模型,是否以统一的方式形成全局动态数据库,实现信息的综合管理与共享,以支持端子机模具设计、制造、装配、检验、测试及投产的全过程。
端子机模具可制造性评价功能在新一代端子机模具软件中的作用十分重要,既要对多方案进行筛选,又要对端子机模具设计过程中的合理性和经济性进行评估,并为端子机模具设计者提供修改依据。
在新一代端子机模具软件中,可制造性评价主要包括端子机模具设计与制造费用的估算、端子机模具可装配性评价、端子机模具零件制造工艺性评价、端子机模具结构及成形性能的评价等。新一代软件还应有面向装配的功能,因为端子机模具的功能只有通过其装配结构才能体现出来。采用面向装配的设计方法后,端子机模具装配不再是逐个零件的简单拼装,其数据结构既能描述端子机模具的功能,又可定义端子机模具零部件之间相互关系的装配特征,实现零部件的关联,因而能有效保证端子机模具的质量。
四、先进的快速端子机模具制造技术
1、激光快速成型技术(RPM)发展讯速,我国已达到国际水平,并逐步实现商品化。世界上已经商业化的快速成形工艺主要有SLA(立体光刻)、LOM(分层分体制造)、SLS(选择性激光烧结)、3D-P(三维印刷)。
清华大学最先引进了美国3D公司的SLA250(立体光刻或称光敏树脂激光固化)设备与技术并进行开发研究,经几年努力,多次改进,完善、推出了“M-RPMS-型多功能快速原型制造系统”(拥有分层实体制造-SSM、熔融挤压成型-MEM),这是我国自主知识产权的世界唯一拥有两种快速成形工艺的系统(国家专利),具有较好的性能价格比。
2、无模多点成形技术是用高度可调的冲头群体代替传统端子机模具进行板材曲面成形的又一先进制造技术,无模多点成形系统以CAD/CAM/CAT技术为主要手段,快速经济地实现三维曲面的自动成形。吉林工大承担了有关无模成形的国家重点科技攻关项目,已自主设计并制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备。
3、树脂冲压端子机模具首次在国产轿车的试制中得到成功应用。一汽端子机模具制造有限公司设计制造了12套树脂端子机模具用于全新小红旗轿车的改型试制,这12套端子机模具分别是行李箱、发动机罩、前后左右翼子板等大型复杂内外覆盖件的拉延端子机模具,其主要特点是端子机模具型面以CAD/CAM加工的主模型为基准,采用瑞士汽巴精化的高强度树脂浇注成形,凸凹模间隙采用进口专用蜡片准确控制,端子机模具的尺寸精度高,制造周期可缩短二分之一至三分之二,制造费用可节省1000万元左右(12套端子机模具)。为我国轿车试制和小批量生产开辟了一条新途径,属国内首创。瑞士汽巴精化有关专家认为可达90年代国际水平。
五、现场化的端子机模具检测技术
精密端子机模具的发展,对测量的要求越来越高。精密的三坐标测量机,长期以来受环境的限制,很少在生产现场使用。新一代三座标测量机基本上都具有温度补偿及采用抗振材料,改善防尘措施,提高环境适应性和使用可靠性,使其能方便地安装在车间使用,以实现测量现场化的特点。
六、镜面抛光的端子机模具表面工程技术
端子机模具抛光技术是端子机模具表面工程中的重要组成部分,是端子机模具制造过程中后处理的重要工艺。目前,国内端子机模具抛光至Ra0.05μm的抛光设备、磨具磨料及工艺,可以基本满足需要,而要抛至Ra0.025μm的镜面抛光设备、磨具磨料及工艺尚处摸索阶段。
随着镜面注塑端子机模具在生产中的大规模应用,端子机模具抛光技术就成为端子机模具生产的关键问题。由于国内抛光工艺技术及材料等方面还存在一定问题,所以如傻瓜相机镜头注塑模、CD、VCD光盘及工具透明度要求高的注塑模仍有很大一部分依赖进口。值得注意的是,端子机模具表面抛光不单受抛光设备和工艺技术的影响,还受端子机模具材料镜面度的影响,这一点还没有引起足够的重视,也就是说,抛光本身受端子机模具材料的制约。