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            淺析3C模具智造技術的發展與前途

            來源:合肥精密模塑 時間:2019/10/22 瀏覽:0

            根據3C產品的模具制造特點和當前市場環境下需要解決的問題,以智能制造技術為方向,提高模具的加工精度和表面質量。  

            中國是3C(計算機、通信、電子)產品的大消費者,市場需求為13億人。蘋果和華為等知名品牌的手機和電腦已經成為年輕人追求的目標。  同時,中國也是一個制造業大國。中國制造和組裝了世界上三分之二的電子產品。  中國3C制造企業規模龐大,但大多是不掌握高端產品和核心技術的替代加工企業。數百萬員工在繁忙的生產線上賺取微薄的利潤。  目前,3C產品正朝著多元化和個性化方向發展。在激烈的市場競爭下,升級速度越來越快。各種形狀和設計給模具制造業帶來了新的機遇。  筆者作為數控技術人員,結合自己的工作經驗,談了3C模具的智能制造技術及發展方向。  

            1.3c模具制造特點

            模具是根據產品結構要求專門設計制造的成型工具,其工作性質是批量產品的母體機器  原材料的形狀和尺寸可以直接改變成合格的零件,從而最大限度地節約制造成本。  由模具制造的各種零件(見圖1)占3c產品的70%以上,從殼體結構到集成電路板(見圖2)被廣泛使用  與其他制造方法相比,它具有效率高和成本低的雙重優點。  模具也是“質量放大器”,對產品質量起著決定性的作用。  如果一套模具有缺陷,由其生產的成千上萬的產品也會有同樣的缺陷,導致成批的不合格產品,這也是一些“假冒”電子產品質量低劣的根本原因。  

            3C模具智能制造技術的發展和未來分析

            3C模具智能制造技術的發展和未來分析

            復雜形狀3C模具對結構強度和制造精度要求很高。產品成型表面不允許有缺陷。因此,經常使用精密加工設備和測量裝置。  有些模具對工作面和基板的要求非常不同,用相同的材料很難滿足所有要求。一般采用焊接和表面處理,并采用特殊工藝如鑲塊、堆焊、噴涂和滲氮,以增強模具重要零件的局部性能。  

            3c模具的制造工藝獨特,涵蓋機電加工和手工操作的精髓。  在20世紀80年代,小型家用電器模具的加工主要是手工完成的。模具的質量取決于熟練工匠的技能水平,尤其是表現最好的模具裝配工。許多老主人掌握了一項獨特的技能。  20世紀90年代末,模具加工開始集中在數控機床和專用設備上。加工中心和線切割的推廣應用解決了技術領域的許多難題。在特殊加工中使用的許多技術手段,如電解、激光和超聲波,可以穿透模具型腔和死角,填補傳統切削工具無法達到的缺口。  

            2.3c模具需要解決的問題

            3c模具具有嚴格的制造精度。如果使用傳統的設備和加工方法(見圖3),雖然零件的精度誤差被控制在合理的范圍內,但是組裝后累積的誤差將導致模具工作零件相應的錯位和偏差,直接影響成型產品的尺寸和外觀質量  根據傳統的制造工藝,操作者將使用研磨和匹配的補救方法來相互學習優點,彌補缺點。雖然返工幾乎不能滿足模具的驗收要求,但為以后的正常使用留下了隱患。  

            切削過程中刀具磨損和切削力變化引起的模具變形和加工誤差給后續裝配帶來了很大困難。  對于一些不規則的模具表面,刀具和工件的切削點隨著被加工零件曲面的斜率不斷變化,形成不均勻的切削步長。  受刀尖圓弧和進給角度的限制,數控精切削后,模具表面會留下輕微的刀痕(見圖4)  在考慮生產效率的前提下,操作人員經常使用研磨和拋光方法,并使用電動工具快速去除加工痕跡。雖然表面粗糙度要求得到滿足,但過度拋光會破壞模具的曲面和直線結構,從而使數控加工的成果變得無用。  近年來蓬勃發展的

            3C產品對中國模具企業提出了嚴峻挑戰,模具生產效率低、質量不穩定的缺點逐漸暴露出來。  為了解決這些加工領域的技術問題,只有采用更先進的智能制造技術,才能減少加工過程中的隨機誤差和人工干擾,避免由此造成的返工和返修,一步完成加工零件的所有內容,從根本上提高模具的質量和生產效率。  

            3.3c模具智能制造技術優勢

            智能制造技術是計算機軟件和高端數控設備的完美結合,集設計、加工、測試和測試功能于一體。它可以在模具設計階段進行智能建模和有限元分析,提前完成模具成型過程和模擬試驗,優化和改善可能存在的缺陷。  經過幾十年的升級,數控機床內置了編程指令和具有人機對話功能的切削循環,可以根據模具的加工特點和程序員的邏輯思維自動選擇最佳刀具路徑,從而為智能制造技術提供了強大的硬件基礎。  坐標測量機和光學投影儀是模具制造中常用的測量設備。它們可以對在線模具的加工零件進行全方位隨機檢測,檢測數據可以同步反饋到計算機軟件的執行單元,輔助數控系統完成機床的精確導向功能,對不合適的零件進行二次修整,加工尺寸精確到幾微米。  一次裝夾即可完成加工零件的全部內容,保證了模具的精度要求。  

            智能數控機床具有切削參數優化和刀具軌跡補償功能,可有效控制模具的變形和加工誤差  在模切過程中,加工面各部分的剛度和切削力不同,應力變形和進給阻力也不同。切削參數優化功能利用數控系統的智能過程計算方法,動態調整主軸的轉速、切削量和進給量,使刀具始終保持最佳切削狀態。  在保證表面質量和減少變形的同時,提高了生產效率。刀軌補償功能是基于數控機床的刀具補償,利用有限元分析對模具變形量和刀具磨損值進行預處理和計算,使刀具在原有刀軌上增加等效補償運動,消除加工變形和刀具磨損造成的殘余誤差,從而達到高精度、高效率、高質量加工的目的。  五軸聯動小型加工中心(見圖5)是3c模具的主要加工設備,具有良好的定位精度和抗振動能力。  適用于模具型腔的自由曲面插補,可實現納米級的精密加工,從而達到銑削代替磨削的效果。  工件誤差控制在0.01毫米,不僅省去了耗時費力的電加工和磨削拋光工序,而且易于實現加工過程的自動化,提高了模具的研發速度。  

            智能專用設備集成了機電、化學、超聲波、3D打印等不同原理的制造方法,可以在近距離內對每一個細節進行加工。它在超硬材料和模具加工困難方面具有顯著優勢。  超聲波振動切削是一種新型的硬脆材料加工技術,適用于淬火坯料和硬質合金模具。  借助超聲波頻率,即使是最硬的模具也能以較低的接觸力和較高的進給速度進行振動切削,最小加工孔徑為0.3毫米,并能獲得高質量的模具表面。  激光加工中心用于模具的微腔和孔系列加工以及薄板和管件的精密切割。  通過計算機控制的數字伺服系統,可以實現高精度五軸微細加工。  內置編程軟件可預設腔體側壁的角度和深度,實現完美的分層切割。  

            計算機輔助設計/計算機輔助工程/計算機輔助制造軟件是智能制造技術的基礎。模具軟件主要基于UG和Pro,功能強大。復雜的腔體和外部結構可以通過簡單的線路布置來設計,發揮著不可替代的作用。  3C產品的模具主要是注塑模具和五金模具,通常依靠專業的建模和編程軟件。  對于相同或相似的一組加工特征,只需要制作一個模塊,其他幾個模塊可以使用幾何變換函數制作,如數組、縮放等。  正確建模是做好模具智能制造的第一步。實踐告訴我們,模具曲面的編程思想與其建模方法基本相同,建模中使用的曲線和特征決定了編程過程中的刀具軌跡。  模具智能制造中的精加工策略需要更少的空刀具路徑、更快的執行速度、清晰平滑的切削軌跡、無逼近誤差和中途停止、像高速公路一樣平滑,以及即使您走過更多立交橋也避免急轉彎和交叉。  智能模具制造的編程技巧在于加工表面之間的平滑過渡和無縫連接。對于由多個曲面組成的復雜模具表面,應盡可能在一個過程中進行連續加工,以減少由夾緊和對準引起的刀具接收誤差。  在常用的曲面加工路徑中,最有效的是流線切割路徑和三維螺旋切割路徑。這兩個切削路徑可以產生連續平滑的切削路徑,刀具提升很少,切削速度和進給方向不會突然改變  即使刀具移動一小段距離,也應保持一致,并自由前后移動。  這樣,智慧制作的模具表面沒有進退刀和切割的痕跡,光滑、圓潤、棱角分明,達到完美的鏡面效果。  

            4。結論

            采用智能模具制造技術,傳統切割工藝極大地提高了其制造精度和表面質量,將引發模具制造領域的又一場工業革命。  人才是模具的靈魂,沒有優秀的設計師和熟練的機器操作人員,好的模具是做不到的。  經過十年的努力,成千上萬的模具培訓了一名高級技工。  平時,我們應該多了解一些典型的模具制作案例,學習他們的智慧和技能,以智能制造技術為方向,樹立自己的品質和品牌優勢,為國內3C產品提供一流的模具和服務。  


             
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