大型复杂模具加工分析论文.doc

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1、大型复杂模具加工分析论文大型模具加工中存在的主要问题1.巨大的尺寸和重量在加工大型模具时，如何应付其自身的巨大尺寸和重量是加工企业面临的一大挑战。大型模具的加工往往需要大量的劳动力、专用设备和多次调试装夹，而加工精度也受到多方面潜在因素的影响而不易保证。2.购置成本问题加工生产各类大型模具直接相关的最大费用就是机床的购置成本。能够生产大型模具的机床是相当昂贵的，尤其是在复杂工艺安排下，需要使用多台机床才能完成从模具粗加工到精加工的全部工序。这样的先期高投入成本也是很多企业进入这一市场的最大障碍。由此，我们可以看出

2、，如果可以在一台合适的机床上实现大型模具的粗加工和精加工，甚至仅需一次调试装夹，那么很多问题将迎刃而解，加工精度也可以得到保证。大型模具加工中心考虑到大型机床的通用加工精度和调试装夹的问题，我们必须探讨一下大型模具加工中心所必备的一些设计特点。1.铸铁床身结构，机床主轴具有散热功能铸铁材料具有很高的刚性和散热特性，因而是制造机床结构件最稳定的材料。对于铣削大型零件用的任何机床，首先需要具有非常结实的铸铁结构，并装备有具有散热功能的主轴。就机床的主轴而言，它必须采用内置冷却技术，从轴承外面来冷却主轴，保证在长时间加

3、工过程中，主轴本身不会被烧坏或不会因热膨胀而造成精度损失。这些因素是非常重要的，因为大型模具的加工需要消耗很长的时间，同时在重切削条件下，这会增加模具的热量和应力。所以，机床的结构部件必须具有良好的刚性和散热特性，这是加工出大型优质模具的前提。因此，必须最大程度地限制加工过程中机床的振动，并快速扩散加工过程中产生的热量。4学海无涯高精度曲面加工2.热稳定技术由于加工时间过长，环境温度的影响也是必须要考虑的。例如，在普通机床上加工大型模具，当环境温度变化10℃时，将会导致机床立柱发生6℃的温度变化，从而引起主轴角板

4、平行度发生0.07mm的变化。因此，机床的设计必须考虑到环境温度的效应，避免环境温度影响到加工零件的精度。3.速度对于一台行程能够快速移动的大型模具加工中心来说，大型模具加工机床的主轴转速应至少达到20000r/min，金属的切削速度应满足762～20000mm/min。4.精度精度控制始终贯穿于模具加工的各个阶段，如果需要在一台加工中心上实现对大型模具的粗加工和精加工，那么必须严格控制机床的定位精度和重复定位精度。大型模具专用的加工中心，一般其定位精度可以达到±1.5μm，重复定位精度应达到±1μm。同时，其节

5、距精度应保持在5μm之内5.反馈分辨率机床自身的反馈分辨率对于检测加工零件的精度是十分重要的。采用标准的1μm反馈分辨率，通常所获得的结果并不十分理想。如果分辨率能够达到0.05μm，那么其精加工结果几乎没有任何瑕疵。而且，通过对机床分辨率、标尺反馈和小节距滚珠丝杠的控制可进一步提升零件表面的加工质量。6.主轴大型模具加工中心上使用的主轴必须达到进行粗加工、半精加工和高质量精加工的要求，而且作为一个参考标准，其能够实现的表面加工质量应该控制在2μm的水平。通常，对于模具闭合面和分型线部分的精加工十分重要，但在传统

6、工艺下，许多模具制造商不得不采用手工抛光的方式，以弥补刀具加工精度不足的问题。因为，大型加工机床的造价昂贵，如果为此项工序购置多功能机床，显然是不切合实际的。主轴角度可随工件改变的卧式加工中心4学海无涯此外，合理的主轴设计必须能够最大程度地延长刀具的使用寿命，使其能够在加工周期内以低振动、低温升的状态持续工作。例如，在大型模具加工中心上加工汽车仪表板模具时，如采用16mmCBN镶刀片精加工刀具，加工速度可以达到8m/min，使用寿命超过30h，可以将加工表面质量控制在0.336～3.2μm。由此可知，考虑到加工大

7、型模具时的刀具成本增加，采用专门设计的大型模具加工机床，不仅可以延长刀具使用寿命，而且可以大量节约加工每付模具的刀具使用成本。7.可移动的多轴加工头由于模具尺寸和重量的限制，一般装夹工件需要花费很长的时间。因此，采用3轴联动加工中心不仅减少了工件的调试装夹次数，而且又不影响机床的加工精度，从而使车间加工大型模具的生产能力大大提高。可移动的多轴加工头可以用于加工结构特别复杂的大型模具，按可变几何形状设计的加工头可允许3轴联动加工，仅需一次装夹工件，便可铣削加工型腔很深的模具和冷却孔，以及切削加工许多其他几何形状复杂

8、的部位。例如，当主轴以最佳的角度倾斜时，可提高加工头对铣削加工点的接近程度，这样便可实现利用多轴加工头完成对斜孔的加工。此外，由于多轴加工头加工工件表面时，采用的是刀具的半径刀刃而不是刀具的刀尖，因此可提高表面粗糙度。8.切屑管理金属切削加工时会产生大量的切屑，如果不能及时排除，必然会导致二次切削，以及造成机床结构部件或者工件表面的温升。大型模具加工中心的工作台下面通常具