鑄造模具的設計與制造技術中國雖然是鑄造大國,但遠非鑄造強國,中國鑄造工藝水平、鑄件質(zhì)量、技術經(jīng)濟指標等較之國家還有很大差距.鑄造工藝方法以砂型鑄造為主.鑄造模具的設計與制造技術中國雖然是鑄造大國,但遠非鑄造強國,中國鑄造工藝水平、鑄件質(zhì)量、技術經(jīng)濟指標等較之國家還有很大差距.鑄造工藝方法以砂型鑄造為主,其中手工、半機械化造型仍占很大比例,但近年來中國壓鑄工業(yè)發(fā)展迅速,每年保持7%～10%的增長速度.中國的汽車工業(yè)也正在成長過程中,為了減輕汽車重量,轎車的鋁、鎂輕金屬用量將進一步增長,這就對壓鑄件提出了更高的質(zhì)量要求.中國鑄造工藝裝備同國家相比還有一定差距.20世紀90年代以前,鑄造模具的設計使用計算機的很少,制造也主要以普通萬能設備為主.進入90年代,巨大的市場需求,特別是汽車、摩托車業(yè)的快速發(fā)展,極大地推進了中國鑄造模具業(yè)的發(fā)展.同時隨著合資和獨資企業(yè)的介入,國外的模具設備和制造技術的引進,促使國產(chǎn)鑄造模具設計和制造技術水平逐步提高,一些企業(yè)已經(jīng)具備設計和制造大型精密模具的能力,如一汽鑄造有限公司鑄造模具廠設計制造的一套3400t壓鑄機用的壓鑄模具,總重達33.5t,是目前國產(chǎn)壓鑄模中大的模具.20世紀90年代以來,鑄造模具業(yè)在設計和制造方面的主要變化有:(1)模具企業(yè)的生產(chǎn)技術水平提高,高新技術在模具的設計和制造中的應用,已成為快速制造優(yōu)質(zhì)模具的有力保證.CAD/CAM/CAE的應用,顯示了用信息技術帶動和提升模具工業(yè)的優(yōu)越性,CAD/CAM/CAE已成為模具企業(yè)普遍應用的技術.CAD/CAM一體化技術已在鑄造模具業(yè)中廣泛使用,目前二維設計使用的軟件主要是AutoCAD,三維設計使用的軟件比較多,主要有Pro/E、UG、Cima-tron等.目前一汽鑄造模具廠的3D設計已達到95%以上,在三維設計后使用三維虛擬裝配檢測技術對裝配干涉進行檢查,保證了模具設計質(zhì)量,確保了設計和工藝的合理性.三維數(shù)據(jù)經(jīng)過CAM軟件編輯,NC代碼直接傳輸?shù)綌?shù)控設備上進行模具加工.數(shù)控機床的普遍應用,保證了模具零件的加工精度和質(zhì)量,大大提高了模具的準確率和生產(chǎn)效率.CAE技術也在逐步運用到實際設計、生產(chǎn)中,運用CAE技術模擬金屬的充填過程、分析冷卻過程、預測成形過程中可能發(fā)生的缺陷以及產(chǎn)品開發(fā)前期的凝固模擬,大大優(yōu)化了工藝設計,縮短了試驗時間.一汽鑄造有限公司鑄造模具廠在一些大型復雜模具,如發(fā)動機缸體、缸蓋、變速箱殼體模具的設計中已經(jīng)開始應用CAE技術對流場、溫度場進行模擬分析,工藝成品率得到極大提高.(2)銑削加工是型腔模具加工的重要手段.高速加工(High Speed Machining,簡稱HSM)是以高切削速度、高進給速度和高加工質(zhì)量為主要特徵的加工技術,具有工件溫升低、切削力小、加工平穩(wěn)、加工質(zhì)量好、加工效率高(為普通銑削加工的5～10倍)及可加工硬材料(可達60HRC)等諸多優(yōu)點,因而在模具加工中日益受到重視.高速加工技術引入模具工業(yè),提高了模具精度,大大縮短了模具制造時間.研究表明,對于一般復雜程度的模具,HSM加工時間可減少30%以上.目前,模具企業(yè)為了縮短制模周期、提高市場競爭力,采用高速切削加工技術越來越多.HSM一般主要用于大、中型模具加工,如汽車覆蓋件模具、壓鑄模、大型塑料模具等曲面加工,其曲面加工精度可達0.01mm.在生產(chǎn)中采用數(shù)控高速銑削技術,可大大縮短制模時間.經(jīng)高速銑削精加工后的模具型面,僅需略加拋光便可使用,節(jié)省了大量修磨、拋光時間.增加數(shù)控高速銑床,是模具企業(yè)設備投資的重點之一.(3)電火花加工在鑄造模具制造中是不可缺少的工藝方法.電火花加工對于淬火后的深、小型腔的加工仍是有效的方案.日本沙迪克公司的直線電動機伺服驅動的數(shù)控電火花成型機床具有驅動反應快、傳動及定位精度高、熱變形小等優(yōu)點.瑞士夏米爾公司的電火花成型機具有的P-E3自適應控制系統(tǒng)、PCE能量控制系統(tǒng)及自動編程專家系統(tǒng),在鑄造模具制造中有其不可替代的作用.(4)精密、復雜、大型模具的發(fā)展,對檢測設備的要求越來越高.現(xiàn)在精密模具的精度已達2～3μm,鑄造模具的精度要求也達到10～20μm.目前國內(nèi)廠家使用較多的檢測設備有意大利、美國、德國等具有數(shù)字化掃描功能的三坐標測量機.如一汽鑄造有限公司鑄造模具設備廠擁有德國生產(chǎn)的1600mm×1200mm坐標測量機,具有數(shù)字化掃描功能,可以實現(xiàn)從測量實物到建立數(shù)學模型,輸出NC代碼,終實現(xiàn)模具制造的全過程,成功地實現(xiàn)逆向工程技術在模具制造中的開發(fā)和應用.這方面的設備還包括:英國雷尼紹公司的高速掃描儀(CYCLONSERIES2),該掃描儀可實現(xiàn)激光測頭和接觸式測頭優(yōu)勢互補,激光掃描精度為0.05mm,接觸式測頭掃描精度達0.02mm.利用逆向工程制作模具,具有制作周期短、精度高、一致性好及價格低等許多優(yōu)點.(5)快速原型制造鑄造模具已進入實用階段,LOM、SLS等方法應用的可靠性和技術指標已經(jīng)達到國外同類產(chǎn)品水平.(6)模具毛坯快速制造技術.主要有干砂實型鑄造、負壓實型鑄造、樹脂砂實型鑄造等技術.(7)用戶要求模具交付期越來越短、模具價格越來越低.為了保證按期交貨,有效地管理和控制成本已成為模具企業(yè)生存和發(fā)展的主要因素.采用的管理信息系統(tǒng),實現(xiàn)集成化管理,對于模具企業(yè),特別是規(guī)模較大的模具企業(yè),已是一項極待解決的任務.如一汽鑄造模具廠基本上實現(xiàn)了計算機網(wǎng)絡管理,從生產(chǎn)計劃、工藝制定,到質(zhì)檢、庫存、統(tǒng)計、核算等,普遍使了計算機管理系統(tǒng),廠內(nèi)各部門可通過計算機網(wǎng)絡共享信息.利用信息技術等高新技術改造模具企業(yè)的傳統(tǒng)生產(chǎn)已成為必然.