冲压模具精度已比肩国外,为何使用寿命仍有差距?

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近年来,我国模具工业取得的进步十分显著,2005年度国内模具生产总值已经升至价值达约为合计人民币六百一十亿元的规模,到了2006年时,该市场规模进一步增长至大约人民币七百二十亿元程度,并且呈现出平均每年以百分之二十到百分之二十五比率范畴增长的态势。与此同时,模具的技术水准也出现了明显提升,部分国产优质模具的性能已经达到了接近国外同类型产品的先进水平,并且这些优质性模具当中大部分都是塑料材质模以及冲压模。而冲压模的加工过程当中必然会涉及到电火花线切割机床(WEDM)。根据估算统计,我国大约百分之八十的电火花线切割机床(WEDM)会直接应用于冲压模的加工领域。

我国先进水平的冲压模现状

冲压模先进水平的标志,是高精度、长寿命、多工位级进模,它有着结构复杂的特点,制造难度大,精度高,寿命长,生产效率高,还低耗材耗能,是我国重点发展的精密模具品种之一 。

有一种具有代表性的电机铁芯自动叠片应用的硬质合金多工位级进模,其精度能达到2m,步距精度可达3m,双回转精度是1,拼块精度为1m,表面粗糙度处于Ra0.1~0.4m范围,寿命为1亿次;还有美国奥伯格、日本黑田、法国宝捷时等品牌的电机铁芯双排自动叠片模,精度为1m,步距精度是2m,模具寿命为2亿次。尽管精度已然接近国外先进水平,然而寿命存在一定差距。

具有高水平的空调器翅片多工位级进模,其精度能够达到2m,其中凸、凹模的工作面有将近千处,而冲裁间隙为0.01mm的地方多达300多处,一次可以冲出翅片数达到36列,并且模具寿命在2亿次以上;国外如日本日高精机、美国OAK、意大利GBS公司,它们所制造的36至72列数翅片级进模,精度能达到2m,步距精度为3m,寿命在5亿次以上。同样的情况是,精度已经快要接近国外先进水平,然而模具寿命却存在着较大的差距。

呈现高难度成形状况的彩管电子枪零件(G5)的25工位硬质合金级进模,其精度达到2m,该模具是用于高速冲床上的,冲制的是0.245mm厚的无磁不锈钢,历经各道工序之后,制品精度能达到±5m,并且模具寿命在3千万次以上;日本东芝和日本日立等公司所制造的彩管电子枪零件级进模,精度为2m,步距精度是3m,模具寿命在5千万次以上。同样的模具寿命为何会存在差距呢 。

32工位级进模,是用于高性能集成电路框架的,其精度达到2m,在高速冲床上冲速能达到350至500次/分,寿命为3千万次以上;日本山田、美国奥伯格等公司制造的集成电路框架模,脚数在100条以上,精度达到2m,步距精度3m,模具寿命1亿次 。

比如说,存在自主创新的手机连接器50工位级进模,其精度能够达到2μm ,步距精度为3μm ,模具寿命是2亿次 ;还有数码相机弹簧片18工位级进模 ,以及接插件46工位级进模等 ,这些都达到了较高的水平 。

由此能够看出,我国具有代表性的精密冲压模制造水平接近或达到国外先进水平,其具有精度高等特点,我国复杂冲压模制造水平接近或达到国外先进水平,其具备高效等特性,我国长寿命冲压模制造水平接近或达到国外先进水平,其拥有长寿命等优势,而这些模具的型孔由精密WEDM进行加工。并且,这些模具的定位孔依靠精密WEDM进行加工。这表明我国 precision、complex、高效、long-life punching dies 在技术方面取得的进展与WEDM technology advancement紧密相关。

我国的电火花线切割机床被分为两类,一类是低速走丝电火花线切割机,也就是LSWEDM,另一类是高速走丝电火花线切割机,即HSWEDM。精密、高效、复杂、能具备长寿命的冲压模,通常是由LSWEDM来开展加工的。

LSWEDM国内外现状及其在冲压模中的应用

一般而言,LSWEDM的技术含量于机床行业之中属于高新技术产品,然而就国内外发展状况来讲,其自身的技术水平大概能够划分成:顶级,高档,中档这三个层次 。

顶级机

这种被称作 LSWEDM 的产品,代表着当下的最高水准,然而基本上都是源自瑞士以及日本的物品。这种机床,其最大的切割速度处于 400 至 500mm2/min 的范围,最高的加工精度能达到±1m,表面粗糙度 Ra 是 0.05m,加工后的表面不存在变质层,具备 φ0.02mm 的细丝切割功能,功能完备,自动化程度很高。比如说,瑞士阿奇的 AGIECUTVERTEX 系列机床,它加工工件的轮廓精度 Tkm(Tkm=± 。 ?#@!(这里原内容不完整呀,暂且按此格式保留)。

最大值-最小值

以下是±1m,Ra为0.05m,加工表面不存在变质层;瑞士夏米尔的ROBOFIL2050TW、6050TW双丝切割机床,其最高加工精度达到±1m,Ra为0.05m,具备完美的加工表面质量;另外还有像日本三菱、牧野、沙迪克生产的相关机床 。

这类机床,最大的特点在于,其加工精度颇高,且表面不存在变质层,能够直接达成模具的精密加工,所加工的模具,其寿命已然达到机械磨削的水平。

高档机(标准机)

这类机床,通常具备自动穿丝功能,有无电阻防电解电源,有的还存在细丝(φ0.03mm)切割功能,最大切割速度处于400~500mm2/min,加工精度一般是在±3m (精度定义并非相同),Ra为0.2~0.3m,这类机床基本上是由瑞士和日本公司生产的。有着较高水准的是,那名为瑞士阿奇的 AGIECUTEXCELLENCE 系列,它的加工精度在(Tkm)方面是正负 1.5m,而 Ra 为 0.1m;还有这样的情况,像被称作瑞士阿奇的 AGIECUTPROGRESS 系列机床,处在第一次切割加工时,在其切割速度处于 350 至 500mm2/min 状况下,Ra 能够达到 0.8m,具备极大的实用价值,于高档机范畴内属于佼佼者。并且还存在在高档机领域有着较高水平的机床,它们是由瑞士夏米尔、日本三菱、沙迪克、牧野所生产的相关机床。

这类机床在精密冲压模加工方面有着广泛应用,然而,其中部分机床在进行加工时 ,还需要通过研、磨这种配合方式来完成加工 。

中档机(入门机)

为适应中国市场需求,瑞士、日本在中国的独资或合资企业会制造一些中档机床,比如日本沙迪克特种(苏州)所产的相关型号机床,大连三菱 FA 系列里有关型号的机床,瑞士夏米尔的 ROBOFIL380、390 机床以及北京阿奇夏米尔生产的 XENON 机床等,这些机床通常每台价值60至80万元,属于中档规格,台岛以及台岛在大陆生产的企业一般也在制造 LS WEDM 这种处在中档水平的产品。

一档机床通常拥有无电阻特性,具备防电解电源,其切割速度处于300至400mm2/min范围,加工精度能够达到±5m,Ra的值是0.4至0.5m 。

需指出,依据国外所给出的机床资料,各个公司对于加工精度的评价方式并非都一样,且用来评价加工精度的加工工件材料、形状、尺寸也存在差异,所以,有关顶级机、高档机、中档机的表述仅作参考标注。

是因为 LSWEDM精密加工技术跟加工表面完整性技术相结合,这就让LSWEDM加工技术提升到了一个新的层面,进而推动了精密、复杂、长寿命冲压模加工技术向前发展,使得LSWEDM在精密冲压模加工里有着不可替代的功用。伴随模具工业快速发展,LSWEDM的市场持续拓展,2003年国内LSWEDM年产量仅有800台,而到2004年就有1800总台数呈现出来,2005年达到了2400台,2006年初步统计大概约3500台,产值大约在25至30亿人民币的范围,预计往后会有更为广阔的发展空间。

HSWEDM的技术进步

水切割电火花线切割机(缩写:HSWEDM)此装置同样被用于冲压模的加工,不过通常是以中、低档的模具作为主要加工对象。鉴于它具备实用性以及经济性,所以在国内拥有较大规模的市场,当前每年的产量达到3.5至4.0万台这份上下,所创造的产值大约约为14亿人民币。模具制造企业基本上全都配备了这类机床呢,有的企业所拥有的数量多达15至20台,然而这类机床在加工精度方面状况欠佳呀(这儿指尺寸精度为0.015mm哒),而且加工之后表面质量也比较差哟,不过近来水切割电火花线切割机(缩写:HSWEDM)的技术水平取得了较大程度的进步啦。

遵循 LSWEDM 借助多次切割达成精密加工之原理,着手对于 HSWEDM 展开多次切割技术的探究,且取得了突破。像上海大量、苏州新火花等若干企业研发制造出了多次切割 HSWEDM 全新产品,提升了加工精度,改良了表面质量 。对多次切割加工技术予以达成,其所主要解决的问题在于:于加工进程里,针对电极丝空间形位变化展开控制,基于此,运用具备高耐磨性的导向装置、实施恒张力的控制机构,以及采用走丝速度程控调节等诸多举措,这乃是实现多次切割的基本条件;拥有窄脉宽、高峰值电流的新型脉冲电源,是提升多次切割工艺水平的重要保障;再如:应用短程往复走丝、变换跟踪控制方法、开展系统工艺试验以开发多次切割软件等;提升机床的运动精度,对于多次切割的高速走丝电火花线切割加工而言,显得更为关键重要。

提高了 HSWEDM 的加工工艺水平是因为多次切割,比如苏州新火花公司的多次切割 HSWEDM,当三次切割后表面粗糙度 Ra≤1.2μm 时,平均加工速度≥50mm2/min,其加工工件表面有光泽,不存在切割条纹,该机床的最大切割速度是 190mm2/min,最佳表面粗糙度为 Ra0.8μm;还有上海大量 TP 系列的多次切割 HSWEDM,在三次切割后 Ra≤1.0μm,加工精度(尺寸差)≤6.0μm 。拿该公司所加工的八方工件当作例子,来阐述多次切割技术在HSWEDM方面的应用,这使得HSWEDM加工工艺的水平有了比较大的提高。

WEDM模具加工技术的展望

随多工位级进模持续发展,从单排级进模技术朝双排多列级进模技术演变,且其功能日愈复杂。像电机铁芯自动叠片多工位级进模,有铁芯大规格自动叠片,有铁芯双排扭槽叠片,有多排直槽叠片,有大回转叠片,还有双回转叠片等情况。综上,模具结构愈发复杂,制造难度日益增大,精密加工所需条件层次渐升,为适配模具发展需求,促使WEDM迈向更高水准发展,而体现WEDM高层次发展趋向归为LSWEDM 。在LSWEDM进行加工的这个过程当中,为了能够减少人的那种干预情况,从而保证可以达到预期的工艺指标,自动化以及信息化乃是LSWEDM的发展方向。在顶级机、高档机所具备的完善专家系统以及电极丝能够自动交换(多工位支持自动穿丝、双丝切割可自动换丝)的基础之上,进一步达成工件的自动交换(AWC),借此自动完成全部的加工过程,减少人的干预,以此来达到预定的加工目标。

瑞士阿奇的AGIEVISON CNC系统,与机器人相配合,组成智能化制造系统,它又与装卸装置相配合,组成智能化制造系统,它还与网络功能相配合,组成智能化制造系统,比如,美国的Chelar工模具公司的瑞士阿奇EVOLUTION3LSWEDM搭配能安装10个工件托盘的SD10型机械手,组成智能化制造系统,与PROWN&SHARPECMM测量机相配合,组成智能化制造系统,实现全自动无人看管运行且机床年运行工时已达6800h。

瑞士夏米尔公司的千禧版CNC系统,基于bbbbbbSNT操作系统,在ROBOFIL240CC/440CC上,控制内装的QCRW型机械手,该类型机械手具有能装卸重达100kg工件的托盘。此外,此CNC系统具有接入局域网(LAN)的标准配置,机上还装有一个RJ - 45接口和以太网卡。

有日本沙迪克公司的CNC系统,还有日本三菱的64位CNC系统等,这些都在自动化以及信息化方面,具备了这些功能齐全的系统后,再配上标准化机械接口,借助3R系统或者EROWA系统的机械手,能够便利地完成工件(托盘)的自动交换,是这样的情况。