Conocimientos básicos de herramientas de fundición a presión de aleación de aluminio

1. La definición básica de herramientas de fundición a presión de aleación de aluminio

La fabricación de moldes se refiere al procesamiento de herramientas de conformado y fabricación de piezas en bruto. Además, también incluye herramientas de troquelado y troquelado. En general, las herramientas constan de un módulo superior y un módulo inferior. La placa de acero se coloca entre las matrices superior e inferior, y el material se forma bajo la acción de la prensa. Cuando se abre la prensa, se obtendrá la pieza determinada por la forma de la herramienta o se eliminará el desperdicio correspondiente. Piezas tan pequeñas como conectores electrónicos y tan grandes como el tablero de un automóvil se pueden moldear con herramientas.

La matriz progresiva es un conjunto de herramientas que pueden mover automáticamente la pieza de trabajo de una estación a otra y colocar la pieza de moldeo en la última estación.

El proceso de herramientas incluye: matriz de corte, matriz de corte, matriz compuesta, matriz de extrusión, matriz de cuatro deslizamientos, matriz progresiva, matriz de estampado, herramientas de troquelado, etc.

2. Tipo de herramienta

• (1) Herramientas de estampado de metal: matriz continua, matriz única, matriz compuesta, matriz de dibujo
• (2) Molde de moldeo de plástico: molde de inyección, molde de extrusión, molde de succión
• (3) Herramientas de fundición a presión: herramientas de fundición a presión de aleación de zinc, herramientas de fundición a presión de aleación de aluminio
• (4) Herramientas de forja
• (5) Utillaje de pulvimetalurgia
• (6) Utillaje de goma

3. Proceso de herramientas

1. Corte: material de matriz frontal, material de matriz trasera, material de inserción, material de posición de fila y material de elevación inclinado;
2. Marco abierto: marco del molde delantero y marco del molde trasero;
3. Apertura: apertura de la cavidad del molde frontal, apertura de la cavidad del molde posterior, apertura de la línea de separación
4. Macho de cobre: ​​macho de cobre de matriz frontal, macho de cobre de molde trasero, macho de cobre de separación de ángulo de línea de separación
5. Corte de alambre: inserte la línea de separación, macho de cobre, posición de la almohada superior oblicua;
6. Gongs de computadora: línea de separación de gongs finos, gongs finos después del núcleo del molde;
7. EDM: molde frontal grueso, macho de cobre, limpieza del ángulo de la línea del molde macho, posición del hueso del molde trasero, posición de la almohada;
8. Perforación, agujero de alfiler, dedal; posición de la línea de procesamiento del orificio de la vía fluvial del orificio superior de las herramientas, poste de posición de la fila;
9. Tapa oblicua, dedal compuesto, con dedal.

Otros 4

• (1) Chui, pozo de molde de código, clavo de basura (clavo de límite);
• (2) Modelo de vuelo;
• (3) Boquilla, cabezal de apoyo, manantial y transporte de agua;
• (4) La posición de guardar el molde, pulir, molde delantero y posición del hueso del molde trasero;
• (5) Estructura de agua fina, gancho de rosca de varilla de tracción, resorte
• (6) Tratamiento térmico, temple y nitruración de partes importantes;

5.Software de herramientas

UGNX, Pro/NC, CATIA, master cam, SURFCAM, topsolid cam, space-e, camworks, worknc, tebis, hyperMILL, PowerMILL, gibbscam, featurecam, etc.

6. Funciones básicas

• (1) Un par de herramientas generalmente se componen de un troquel hembra, un punzón y una base de troquel, y algunos de ellos pueden ser módulos de ensamblaje de varias piezas. Por lo tanto, la combinación de matrices superior e inferior, la combinación de insertos y cavidades y el ensamblaje de módulos requieren una alta precisión de mecanizado. La precisión dimensional de las herramientas de precisión suele ser de hasta un nivel de μ m.
• (2) La forma de la superficie de algunos productos, como piezas de revestimiento de automóviles, piezas de aviones, juguetes y electrodomésticos, se compone de una variedad de superficies curvas, por lo que la superficie de la cavidad de las herramientas es muy compleja. Algunas superficies deben tratarse matemáticamente.
• (3) La producción de pequeñas herramientas por lotes no es una producción en masa. En muchos casos, solo se produce una entrega.
• (4) Hay muchos tipos de procedimientos de trabajo en el proceso de mecanizado, como fresado, mandrinado, taladrado, escariado y roscado.
• (5) El uso de herramientas de producción repetidas tiene una larga vida. Cuando un par de herramientas se utiliza más allá de su vida útil, es necesario reemplazarlo por uno nuevo, por lo que la producción de herramientas suele ser repetitiva.
• (6) A veces, no hay dibujos ni datos en la producción de perfiles, y el procesamiento de perfiles debe llevarse a cabo de acuerdo con el objeto real. Esto requiere alta precisión y sin deformación.
• (7) Los materiales de las herramientas son excelentes y tienen una gran dureza. Los principales materiales de las herramientas están hechos de acero aleado de alta calidad, especialmente aquellos con una vida útil alta, que a menudo están hechos de acero ledeburita como Crl2 y CrWMn. Este tipo de acero tiene requisitos estrictos desde la forja en bruto, el procesamiento hasta el tratamiento térmico. Por lo tanto, la preparación de la tecnología de procesamiento no se puede ignorar, la deformación por tratamiento térmico también es un problema grave en el procesamiento.

De acuerdo con las características anteriores, la selección de máquinas herramienta debe cumplir con los requisitos de procesamiento en la medida de lo posible. Por ejemplo, la función del sistema CNC debe ser fuerte, la precisión de la máquina herramienta debe ser alta, la rigidez debe ser buena, la estabilidad térmica debe ser buena y se debe proporcionar la función de perfilado.

7. Disposición del flujo de procesos

• (1) Procesamiento de fondo, garantía de cantidad de procesamiento;
• (2) Alineación de referencia en blanco de fundición, inspección de tolerancia de superficie 2D, 3D;
• (3) Mecanizado en bruto de perfiles 2D y 3D, mecanizado sin instalación y sin plano de trabajo (incluida la superficie de la plataforma de seguridad, la superficie de montaje del tope, el plano de la placa de presión y el plano de referencia lateral);
• (4) Antes del semiacabado, el plano de referencia lateral debe encontrarse correctamente para garantizar la precisión;
• (5) Mecanizado semiacabado de superficies 2D y 3D, acabado de mecanizado de todo tipo de superficies de trabajo de instalación (incluida la superficie de instalación del bloque de límite y la superficie de contacto, la superficie de instalación del inserto y la parte posterior, la superficie de instalación del punzón, la superficie y la parte posterior de la instalación del cortador de residuos, la instalación de resortes superficie y superficie de contacto, varias caras de trabajo con límite de recorrido, superficie de instalación de cuña y cara posterior), semiacabado de todo tipo de superficies de guía y orificios de guía, y tenga en cuenta el acabado. Procese el orificio de referencia y la altura de referencia, y registre los datos;
• (6) Verifique y vuelva a verificar la precisión del mecanizado;
• (7) Proceso de incrustación de instalador;
• (8) Antes de terminar, alinee el plano de referencia del orificio de referencia del proceso y verifique la tolerancia del inserto;
• (9) Perfil de mecanizado de acabado 2D, 3D, perfil de punzón lateral y posición del orificio, orificio de referencia del proceso de mecanizado de acabado y referencia de altura, superficie de guía de mecanizado de acabado y orificio de guía;
• (10) Verifique y vuelva a verificar la precisión del mecanizado.

8. Asuntos que requieren atención

(1) La preparación del proceso es concisa y detallada, y el contenido del proceso se expresa de la forma más numérica posible;

(2) Para los puntos clave y difíciles del procesamiento, se debe enfatizar particularmente la artesanía;

(3) Es necesario combinar las ubicaciones de procesamiento y el proceso está claramente expresado;

(4) Cuando sea necesario procesar el inserto por separado, preste atención a los requisitos del proceso de precisión del procesamiento;

(5) Después del procesamiento combinado, para las piezas de inserto que deben procesarse por separado, el proceso está equipado con los requisitos de referencia para el procesamiento por separado durante el procesamiento combinado;

(6) Los resortes se dañan más fácilmente en el procesamiento de moldes, por lo que deben seleccionarse resortes de molde con una larga vida útil a la fatiga.

Problemas de procesamiento de grandes moldes de fundición a presión de aleación de aluminio

1. Gran tamaño y peso

Al procesar moldes grandes, cómo lidiar con su propio tamaño y peso es un gran desafío al que se enfrentan las empresas de procesamiento. El procesamiento de moldes grandes a menudo requiere mucha mano de obra, equipo especial y múltiples ajustes y sujeción, y la precisión del procesamiento también se ve afectada por muchos factores potenciales y no se puede garantizar fácilmente.

2. La cuestión del costo de adquisición

El mayor costo directamente relacionado con el procesamiento y producción de varios moldes grandes es el costo de compra de la máquina herramienta. La máquina herramienta que puede producir moldes grandes es bastante cara, especialmente bajo la compleja disposición del proceso, se necesitan múltiples máquinas herramienta para completar todos los procesos desde el desbaste hasta el acabado del molde. Los altos costos iniciales de los insumos son también el mayor obstáculo para que muchas empresas ingresen a este mercado. A partir de esto, podemos ver que si el mecanizado en desbaste y el acabado de moldes grandes se puede realizar en una máquina herramienta adecuada, incluso si solo se requiere una depuración y sujeción, entonces se resolverán muchos problemas y se puede garantizar la precisión del mecanizado.

Centro de mecanizado

1. Estructura de la cama de hierro fundido, el eje de la máquina herramienta tiene función de disipación de calor

El material de hierro fundido tiene características de alta rigidez y disipación de calor, por lo que es el material más estable para la fabricación de estructuras de máquinas herramienta. Para cualquier máquina herramienta utilizada para fresar piezas grandes, primero debe tener una estructura de hierro fundido muy fuerte y estar equipada con un husillo con función de disipación de calor.

En lo que respecta al eje principal de la máquina herramienta, debe utilizar tecnología de refrigeración incorporada para enfriar el eje principal desde el exterior del rodamiento para garantizar que el eje principal no se queme ni pierda precisión debido a la temperatura. expansión durante el mecanizado a largo plazo. Estos factores son muy importantes, porque el procesamiento de moldes grandes lleva mucho tiempo y, en condiciones de corte intensas, esto aumentará el calor y la tensión del molde. Por lo tanto, las partes estructurales de la máquina herramienta deben tener buenas características de rigidez y disipación de calor, que es el requisito previo para procesar moldes de fundición a presión de aleación de aluminio de alta calidad a gran escala. Por tanto, es necesario limitar al máximo la vibración de la máquina herramienta durante el proceso de mecanizado y difundir rápidamente el calor generado durante el proceso de mecanizado. La elección de las máquinas herramienta y herramientas de procesamiento adecuadas puede lograr una situación de beneficio mutuo en términos de costo y tiempo de ciclo.

2. Tecnología de estabilidad térmica

Debido al largo tiempo de procesamiento, también debe tenerse en cuenta la influencia de la temperatura ambiente. Por ejemplo, procesar un molde de fundición a presión de aleación de aluminio grande en una máquina herramienta común, cuando la temperatura ambiente cambia en 10 ° C, provocará un cambio de temperatura de 6 ° C en la columna de la máquina herramienta, lo que provocará un cambio de 0.07 mm en el paralelismo de la placa angular del husillo. Por lo tanto, el diseño de la máquina herramienta debe tener en cuenta el efecto de la temperatura ambiente para evitar la influencia de la temperatura ambiente en la precisión de las piezas procesadas.

3. Velocidad

Para un centro de mecanizado de moldes grande que puede moverse rápidamente, la velocidad del husillo de la máquina herramienta de procesamiento de moldes grandes debe alcanzar al menos 20000r / min, y la velocidad de corte de metal debe alcanzar 762 ~ 20000 mm / min.

4. Precisión

El control de precisión siempre pasa por todas las etapas del procesamiento del molde. Si necesita implementar mecanizado en bruto y acabado de moldes grandes en un centro de mecanizado, debe controlar estrictamente la precisión de posicionamiento y repetir la precisión de posicionamiento de la máquina herramienta. El centro de mecanizado dedicado a moldes grandes generalmente tiene una precisión de posicionamiento de ± 1.5 μm y una precisión de posicionamiento repetido de ± 1 μm. Al mismo tiempo, su precisión de tono debe mantenerse dentro de los 5 μm.

5. Resolución de comentarios

Para el procesamiento de superficies de alta precisión, la resolución de retroalimentación de la propia máquina herramienta es muy importante para detectar la precisión de las piezas procesadas. Con la resolución de retroalimentación estándar de 1μm, los resultados que se obtienen normalmente no son muy satisfactorios. Si la resolución puede alcanzar los 0.05μm, entonces su resultado final es casi sin fallas. Además, mediante el control de la resolución de la máquina herramienta, la retroalimentación de la escala y los tornillos de bola de paso pequeño, la calidad de procesamiento de la superficie de la pieza se puede mejorar aún más.

6. Huso

El husillo utilizado en el gran centro de mecanizado de moldes debe cumplir con los requisitos de mecanizado en desbaste, semiacabado y acabado de alta calidad, y como estándar de referencia, la calidad de mecanizado de la superficie que se puede lograr debe controlarse al nivel de 2μm. Por lo general, es muy importante para el acabado de la superficie de cierre del molde y la parte de la línea de partición, pero con la tecnología tradicional, muchos fabricantes de moldes tienen que utilizar el pulido manual para compensar la falta de precisión en el mecanizado de la herramienta. Debido a que las máquinas herramienta de procesamiento a gran escala son costosas de construir, obviamente no es práctico comprar una máquina herramienta multifuncional para este proceso.

Además, un diseño de husillo razonable debe poder maximizar la vida útil de la herramienta para que pueda continuar funcionando con pocas vibraciones y un aumento de temperatura bajo durante el ciclo de procesamiento. Por ejemplo, al procesar moldes para salpicaderos de automóviles en un gran centro de mecanizado de moldes, si se utiliza un inserto de CBN de 16 mm para las herramientas de acabado, la velocidad de procesamiento puede alcanzar los 8 m / min, la vida útil supera las 30 hy se puede controlar la calidad de la superficie procesada. dentro de 0.336 ～ 3.2μm. Se puede ver que, considerando el aumento en los costos de herramientas al procesar moldes grandes, el uso de máquinas herramienta de procesamiento de moldes grandes especialmente diseñadas no solo puede extender la vida útil de las herramientas, sino que también ahorra muchos costos de herramientas para procesar cada molde. .

7. Cabezal de mecanizado de ejes múltiples móvil

Debido a la limitación del tamaño y el peso del molde, generalmente se necesita mucho tiempo para sujetar la pieza de trabajo. Por lo tanto, el uso de un centro de mecanizado de 3 ejes no solo reduce el número de tiempos de depuración y sujeción de la pieza de trabajo, sino que tampoco afecta la precisión de mecanizado de la máquina herramienta, mejorando así enormemente la capacidad de producción del taller para procesar moldes.

El cabezal de mecanizado móvil multieje se puede utilizar para procesar grandes moldes con estructuras particularmente complejas. El cabezal de mecanizado diseñado según la geometría variable permite el mecanizado simultáneo en 3 ejes. Solo se puede usar una sujeción de la pieza de trabajo para fresar y procesar cavidades profundas. Moldes y orificios de enfriamiento, además de cortar muchas otras piezas con geometrías complejas. Por ejemplo, cuando el husillo está inclinado en un ángulo óptimo, se puede aumentar la proximidad del cabezal de procesamiento al punto de procesamiento de fresado, de modo que el cabezal de procesamiento de múltiples ejes se puede utilizar para completar el procesamiento del orificio oblicuo.

Además, dado que el cabezal de mecanizado multieje procesa la superficie de la pieza de trabajo, se usa el borde radial de la herramienta en lugar de la punta de la herramienta, por lo que se puede mejorar la rugosidad de la superficie.

8. Gestión de chips

Se generará una gran cantidad de virutas durante el corte de metal. Si no se puede eliminar a tiempo, inevitablemente conducirá a un corte secundario y provocará el aumento de temperatura de las piezas estructurales de la máquina herramienta o de las superficies de las piezas de trabajo. Por lo general, hay 18 orificios para virutas debajo de la mesa de trabajo de un gran centro de mecanizado de moldes, sin importar dónde se mueva la mesa de trabajo, las virutas se pueden eliminar de manera confiable. Hay 4 cintas transportadoras de virutas con bisagras incorporadas en la máquina herramienta, que envían las virutas al frente de la máquina herramienta a alta velocidad.

9. Refrigerante de alta presión

Al procesar moldes grandes, el refrigerante a alta presión juega un papel muy importante. Por ejemplo, cuando se utiliza el método de mecanizado de 2 + 3 ejes para perforar orificios inclinados, se requiere un refrigerante con una presión de 1000 psi (1 psi = 6890Pa) para eliminar eficazmente las virutas y lograr un corte de mayor precisión. Si no existe tal refrigerante de alta presión, es necesario agregar máquinas herramienta adicionales cuando se procesan orificios inclinados, se requiere una instalación secundaria, lo que reduce la precisión del procesamiento y aumenta los costos del ciclo. De acuerdo con el análisis anterior, se puede observar que el procesamiento simple de moldes grandes requiere que la máquina herramienta tenga más y mejores funciones. El nuevo centro de mecanizado horizontal de 2516 ejes MCC3VG desarrollado por Makino, la velocidad del husillo puede alcanzar 15000r / min y adopta el método de "enfriamiento del núcleo del eje" y la función de "lubricación por presión interna del rodamiento" para garantizar que el husillo y sus rodamientos adjuntos puedan enfriar a tiempo y con eficacia.

Además, el eje principal no solo puede moverse a lo largo del eje X horizontal, el eje Y vertical y las direcciones del eje Z delantero y trasero, sino que también puede girar con el eje A y el eje C. Con dos funciones de indexación, no solo puede reducir la carga de trabajo del ajuste, sino también cortar piezas de trabajo complejas, como parachoques, paneles de instrumentos y lentes de faros de automóviles.

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