冲压模具的绿色制造(二)

冲压模具的绿色制造(二)

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冲压模具的绿色制造(二)

2022-01-18

与超高速切削一样,超高速磨削具有效率极高、磨削力极小、磨出的工件表面粗糙度值极低、砂轮寿命长等优点。

因此,超高速加工可以提高加工工件质量和生产率、节约能耗,是一个很好的绿色加工工艺。

2.2 干切削技术

干切削加工是指加工过程中不用或仅用微量切削液,这是一种从环境污染源头上进行控制的清洁环保新型绿色制造技术。

干切削加工技术不仅没有切削液对环境的污染,而且省去了与切削液有关的传输、过滤、回收等装置和费用,简化了生产系统、降低了产品生产成本,形成的切屑又干净、清洁、无污染,便于回收和处理。

干切削时没有切削液的冷却,刀具温度比湿切削高得多,因此:刀具材料应具有良好热硬性和高温韧性、高的耐磨性和抗粘结性能、低的摩擦系数;刀具的几何形状要适合干切削的特点,槽型应保证排屑流畅、易于散热。

目前,干切削刀具主要使用超细颗粒硬质合金、立方氮化硼、聚晶金刚石、SiC 晶须增韧陶瓷及纳米陶瓷等材料制造。

此外,对刀具进行涂层处理,也能大大提高刀具性能。涂层可以是单层的,也可以是多层的复合涂层;不同的涂层可使刀具获得不同的性能,主要有可提高刀具硬度和耐磨性、提高抗“月牙洼”磨损的能力、降低摩擦系数、减少切削力和降低切削温度等。

干切削已成为绿色制造工艺研究的一个热点,德、日美等工业发达国家无论是刀具还是设备研究都取得了重要成果,并已成功应用于生产领域。

我国在这方面的研究起步较晚,虽然取得了一些成果,但总体而言比发达国家还存在较大差距,有待进一步研究和推广应用。

2.3 基于快速原型制造技术的快速模具(RT制造技术Rapid Prototyping Manufacturing,RPM)是20世纪80年代末期迅速崛起的一种先进制造技术。

其原理是:设计人员通过 CAD将设计思想进行三维实体造型;然后对三维实体沿给定方向二维切片,并根据各截面层形成二维数据

之后快速成形系统根据切片的轮廓形状和厚度要求,用液体、丝材、片材、粉末或制成薄片,通过固化、熔接、黏结、烧结等方式,将材料一片一片“堆积、叠压”,从而快速完成三维实体的原型制造。

110 机电技术 2018年8月

目前这种基于快速原型制造技术的快速模具(Rapid tooling,RT)制造方法有直接制模法和间接制模法。

直接制模法就是用上述快速原型制造技术制造模具,虽然其具有加工过程无需刀具和工装夹具、材料利用率极高、制造速度快、制造费用低等优点,但受到使用材料的限制,目前使用不多。

间接制造法是先通过快速原型制造技术(RPM)制作母模,然后通过一次或多次转换的方法制成模具型腔。

目前各种间接制模工艺比较成熟,使用较多。依据制模材料的不同,间接制模法制造的模具可分为硬质模具和软质模具两种类型。

硬质模具一般指钢质模具,虽然制造难度较高,但使用寿命较长;利用RPM原型制作钢质模具的主要方法有电火花加工法、熔模铸造法、陶瓷型精密铸造法等。

制模材料使用环氧树脂、硅橡胶、低熔点合金等的模具称为软质模具,其具有制作周期短、制造成本低的优势,因而特别适用于新产品开发或小批量、多品种、快速改型的场合;目前软质模具的制造方法主要有硅橡胶浇注法、树脂浇注法、电铸法以及金属喷涂法等。

目前基于 RPM 技术的快速模具可用于板料冲压的成形模、拉深模、弯曲模,有的还可用于冲裁模、切边模,特别是在汽车覆盖件冲压成形中应用较多。

汽车覆盖件快速模具的成功应用,降低了研发成本、缩短了汽车新产品的研发周期。

与传统模具制造技术相比,快速模具制造技术制造周期短,一般可节省1/3左右的时间,且无需电火花加工、无需数控铣削、无需专用工装,复杂的模具型腔可直接根据RPM原型制造出来,而且制造成本低。

这是对多品种、小批量的生产模式和快速变化的市场需求强有力的技术支撑,是很有发展前景的绿色制造工艺。

3 模具的绿色包装、维护、回收和再处理绿色包装包括包装结构设计、包装材料的选择和包装材料的回收。

包装箱内部结构要设计合理,以达到简化包装的目的;应尽量选择无毒无害、易回收易降解的绿色包装材料;在包装箱上注明包装材料的可回收性标志及回收处理方式等。

模具的绿色维护方面。修模时尽可能采用人工修模,不用或少用机加工;不用或少用有害环境的溶液处理模具表面,如甲醇、盐酸等。

模具绿色回收与再处理方面。在模具设计和制造阶段就注意贯穿模具可拆卸性和可回收性绿色理念,使得:模具在使用过程中某个零件损坏时可以更换;对于可用部分拆下并进行适当的维修加工,可以用于新模具上;有些模具甚至只要更换凸凹模就是一副不同的模具,可以生产新的产品。

4 结束语

绿色制造是现代制造业的可持续发展模式,也是模具发展的必然趋势,应引起人们的重视和自觉应用。

模具绿色设计与制造可减少对环境造成的污染、缩短模具制造周期、提高产品质量、降低制造成本,推动模具行业快速发展。

虽然现阶段有些绿色制造工艺和技术,由于其本身还有需要完善之处等种种原因而不能全面施行和应用,但有理由相信,绿色制造将在不久的将来大显身手。

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