Connaissance de base de l'outillage de moulage sous pression en alliage d'aluminium

1. La définition de base de l'outillage de moulage sous pression en alliage d'aluminium

La fabrication de moules fait référence au traitement des outils de formage et de fabrication d'ébauches. En outre, il comprend également des outils de découpe et de découpe. En général, l'outillage se compose d'un module supérieur et d'un module inférieur. La plaque d'acier est placée entre les matrices supérieure et inférieure, et le matériau est formé sous l'action de la presse. A l'ouverture de la presse, la pièce déterminée par la forme de l'outillage sera obtenue ou les déchets correspondants seront éliminés. Des pièces aussi petites que des connecteurs électroniques et aussi grandes qu'un tableau de bord automobile peuvent être moulées avec un outillage.

La matrice progressive est un ensemble d'outillage qui permet de déplacer automatiquement la pièce d'un poste à un autre, et de faire passer la pièce de moulage dans le dernier poste.

Le processus d'outillage comprend : matrice de découpe, matrice de découpage, matrice composée, matrice d'extrusion, matrice à quatre glissières, matrice progressive, matrice d'estampage, outillage de découpe, etc.

2. Type d'outillage

• (1) Outillage d'emboutissage des métaux : matrice continue, matrice simple, matrice composée, matrice de dessin
• (2) Moule de moulage en plastique : moule d'injection, moule d'extrusion, moule d'aspiration
• (3) outillage de moulage sous pression : outillage de moulage sous pression en alliage de zinc, outillage de moulage sous pression en alliage d'aluminium
• (4) outillage de forge
• (5) Outillage de métallurgie des poudres
• (6) Outillage en caoutchouc

3. Processus d'outillage

1. Découpe : matériau de matrice avant, matériau de matrice arrière, matériau d'insertion, matériau de position de rangée et matériau de levage incliné ;
2. Cadre ouvert : cadre de moule avant et cadre de moule arrière ;
3. Ouverture : ouverture de la cavité du moule avant, ouverture de la cavité du moule arrière, ouverture de la ligne de séparation ;
4. Mâle en cuivre : mâle en cuivre de la matrice avant, mâle en cuivre du moule arrière, mâle en cuivre de dégagement de l'angle de la ligne de séparation ;
5. Coupe de fil : insérez la ligne de séparation, mâle en cuivre, position oblique de l'oreiller supérieur ;
6. Gongs d'ordinateur : ligne de séparation de gongs fins, gongs fins après noyau de moule ;
7. EDM : moule avant épais, mâle en cuivre, nettoyage de l'angle de la ligne de moule mâle, position de l'os du moule arrière, position de l'oreiller ;
8. Perçage, trou d'épingle, dé à coudre ; position de ligne de traitement de trou de voie d'eau de trou d'épingle supérieure d'outillage, poteau de position de rangée ;
9. Haut oblique, dé à coudre composé, avec dé à coudre.

4 Autres

• (1) Chui, fosse de moule de code, clou à ordures (clou limite);
• (2) modèle volant;
• (3) Buse, tête de support, ressort et transport de l'eau ;
• (4) la position de l'économie du moule, du polissage, du moule avant et de la position de l'os du moule arrière;
• (5) structure fine de l'eau, crochet de vis de tige de traction, ressort
• (6) Traitement thermique, trempe et nitruration de pièces importantes ;

5. Logiciel d'outillage

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

6. Fonctionnalités de base

• (1) Une paire d'outillages est généralement composée d'une matrice femelle, d'un poinçon et d'une base de matrice, et certains d'entre eux peuvent être des modules d'assemblage en plusieurs pièces. Par conséquent, la combinaison de matrices supérieures et inférieures, la combinaison d'inserts et d'empreintes et l'assemblage de modules nécessitent tous une grande précision d'usinage. La précision dimensionnelle de l'outillage de précision atteint souvent le niveau μ m.
• (2) La surface de forme de certains produits, tels que les pièces de revêtement automobile, les pièces d'avion, les jouets et les appareils ménagers, est composée d'une variété de surfaces incurvées, de sorte que la surface de la cavité de l'outillage est très complexe. Certaines surfaces doivent être traitées mathématiquement.
• (3) La production de petits outillages en batch n'est pas une production de masse. Dans de nombreux cas, une seule livraison est effectuée.
• (4) Il existe de nombreux types de procédures de travail dans le processus d'outillage, telles que le fraisage, l'alésage, le perçage, l'alésage et le taraudage.
• (5) L'utilisation d'outils de production répétés a une longue durée de vie. Lorsqu'une paire d'outillage est utilisée au-delà de sa durée de vie, il est nécessaire de la remplacer par une neuve, la fabrication d'outillage est donc souvent répétitive.
• (6) Parfois, il n'y a ni dessins ni données dans la production du profilage, et le traitement du profilage doit être effectué en fonction de l'objet réel. Cela nécessite une grande précision et aucune déformation.
• (7) Les matériaux d'outillage sont excellents et ont une dureté élevée. Les principaux matériaux de l'outillage sont en acier allié de haute qualité, en particulier ceux à longue durée de vie, qui sont souvent en acier au ledeburite tel que le Crl2 et le CrWMn. Ce type d'acier a des exigences strictes, du forgeage à l'ébauche, du traitement au traitement thermique. Par conséquent, la préparation de la technologie de traitement ne peut être ignorée, la déformation du traitement thermique est également un problème sérieux dans le traitement.

Selon les caractéristiques ci-dessus, la sélection des machines-outils doit répondre dans la mesure du possible aux exigences de traitement. Par exemple, la fonction du système CNC doit être forte, la précision de la machine-outil doit être élevée, la rigidité doit être bonne, la stabilité thermique doit être bonne et la fonction de profilage doit être fournie.

7. Arrangement de flux de processus

• (1) traitement inférieur, garantie de quantité de traitement ;
• (2) Alignement de référence d'ébauche de moulage, inspection de tolérance de surface 2D et 3D ;
• (3) Usinage grossier de profils 2D et 3D, usinage sans installation et hors plan de travail (y compris la surface de la plate-forme de sécurité, la surface de montage du tampon, le plan de la plaque de pression et le plan de référence latéral);
• (4) avant la semi-finition, le plan de référence latéral doit être trouvé correctement pour assurer la précision;
• (5) Usinage semi-fini de surfaces 2D et 3D, usinage de finition de toutes sortes de surfaces de travail d'installation (y compris surface d'installation de bloc limite et surface de contact, surface d'installation d'insertion et face arrière, surface d'installation de poinçon, surface d'installation de coupe de déchets et face arrière, installation de ressort surface et surface de contact, diverses limites de course face de travail, surface d'installation de la cale et face arrière), semi-finir toutes sortes de surfaces de guidage et de trous de guidage, et tenir compte de la finition Traiter le trou de référence et la référence de hauteur, et enregistrer les données ;
• (6) Vérifier et revérifier la précision d'usinage ;
• (7) processus d'incrustation de monteur
• (8) Avant de terminer, alignez le plan de référence du trou de référence de processus et vérifiez la surépaisseur d'insertion ;
• (9) Profil d'usinage de finition 2D, 3D, profil de poinçon latéral et position du trou, trou de référence du processus d'usinage de finition et référence de hauteur, surface de guidage d'usinage de finition et trou de guidage ;
• (10) Vérifier et revérifier la précision d'usinage.

8. Questions nécessitant une attention particulière

(1) La préparation du processus est concise et détaillée, et le contenu du traitement est exprimé aussi numériquement que possible ;

(2) Pour les points clés et difficiles du traitement, l'artisanat doit être particulièrement souligné;

(3) Il est nécessaire de combiner les lieux de traitement, et le processus est clairement exprimé ;

(4) Lorsque l'insert doit être traité séparément, faites attention aux exigences de traitement de la précision du traitement ;

(5) Après le traitement combiné, pour les pièces d'insertion qui doivent être traitées séparément, le processus est équipé des exigences de référence pour le traitement séparé pendant le traitement combiné ;

(6) Les ressorts sont plus facilement endommagés lors du traitement des moules, il faut donc choisir des ressorts de moule avec une longue durée de vie en fatigue.

Problèmes de traitement des grands moules de moulage sous pression en alliage d'aluminium

1. Taille et poids énormes

Lors du traitement de grands moules, la gestion de sa propre taille et de son poids énormes est un défi majeur auquel sont confrontées les entreprises de transformation. Le traitement de grands moules nécessite souvent beaucoup de travail, un équipement spécial et de multiples réglages et serrages, et la précision du traitement est également affectée par de nombreux facteurs potentiels et ne peut pas être facilement garantie.

2. La question du coût d'acquisition

Le coût le plus important directement lié au traitement et à la production de divers grands moules est le coût d'achat de la machine-outil. La machine-outil qui peut produire de grands moules est assez chère, en particulier dans le cadre d'un processus complexe, plusieurs machines-outils sont nécessaires pour terminer tous les processus, de l'ébauche à la finition du moule. Des coûts d'intrants aussi élevés au début sont également le plus grand obstacle pour de nombreuses entreprises à entrer sur ce marché. De là, nous pouvons voir que si l'usinage grossier et la finition de grands moules peuvent être réalisés sur une machine-outil appropriée, même si un seul débogage et un seul serrage sont nécessaires, alors de nombreux problèmes seront résolus et la précision d'usinage peut être garantie.

Centre d'usinage

1. Structure de lit en fonte, la broche de la machine-outil a une fonction de dissipation thermique

Le matériau en fonte a des caractéristiques de rigidité et de dissipation thermique élevées, c'est donc le matériau le plus stable pour la fabrication de structures de machines-outils. Pour toute machine-outil utilisée pour le fraisage de pièces de grandes dimensions, elle doit d'abord avoir une structure en fonte très résistante et être équipée d'une broche avec fonction de dissipation thermique.

En ce qui concerne l'arbre principal de la machine-outil, il doit utiliser une technologie de refroidissement intégrée pour refroidir l'arbre principal de l'extérieur du roulement afin de garantir que l'arbre principal lui-même ne sera pas brûlé ou ne perdra pas de précision en raison de la chaleur. expansion pendant l'usinage à long terme. Ces facteurs sont très importants, car le traitement de grands moules prend beaucoup de temps et, dans des conditions de coupe difficiles, cela augmentera la chaleur et les contraintes du moule. Par conséquent, les pièces structurelles de la machine-outil doivent avoir de bonnes caractéristiques de rigidité et de dissipation thermique, ce qui est la condition préalable au traitement de moules de moulage sous pression en alliage d'aluminium de haute qualité à grande échelle. Par conséquent, il est nécessaire de limiter au maximum les vibrations de la machine-outil lors du processus d'usinage et de diffuser rapidement la chaleur générée lors du processus d'usinage. Choisir les bonnes machines-outils et outils d'usinage peut créer une situation gagnant-gagnant en termes de coût et de temps de cycle.

2. Technologie de stabilité thermique

En raison de la longue durée de traitement, l'influence de la température ambiante doit également être prise en compte. Par exemple, le traitement d'un grand moule de moulage sous pression en alliage d'aluminium sur une machine-outil ordinaire, lorsque la température ambiante change de 10 °C, entraînera un changement de température de 6 °C dans la colonne de la machine-outil, ce qui entraînera un changement de 0.07 mm dans le parallélisme de la plaque d'angle de la broche. Par conséquent, la conception de la machine-outil doit prendre en compte l'effet de la température ambiante pour éviter l'influence de la température ambiante sur la précision des pièces traitées.

3. La vitesse

Pour un grand centre d'usinage de moules pouvant se déplacer rapidement, la vitesse de broche de la grande machine-outil de traitement de moules doit atteindre au moins 20000 762 tr/min et la vitesse de coupe du métal doit atteindre 20000 ~ XNUMX XNUMX mm/min.

4. Précision

Le contrôle de précision passe toujours par toutes les étapes du traitement du moule. Si vous devez mettre en œuvre un usinage d'ébauche et une finition de grands moules sur un centre d'usinage, vous devez contrôler strictement la précision de positionnement et la précision de positionnement répété de la machine-outil. Le centre d'usinage dédié aux grands moules a généralement une précision de positionnement de ±1.5μm, et une précision de positionnement de répétition de ±1μm. Dans le même temps, sa précision de pas doit être maintenue à moins de 5 m.

5. Résolution des commentaires

Pour un traitement de surface de haute précision, la résolution de rétroaction de la machine-outil elle-même est très importante pour détecter la précision des pièces traitées. Avec la résolution de retour standard de 1 µm, les résultats habituellement obtenus ne sont pas très satisfaisants. Si la résolution peut atteindre 0.05 µm, alors son résultat final est presque sans défaut. De plus, grâce au contrôle de la résolution de la machine-outil, du retour d'échelle et des vis à billes à petit pas, la qualité de traitement de la surface de la pièce peut être encore améliorée.

6. Broche

La broche utilisée sur le grand centre d'usinage de moules doit répondre aux exigences d'ébauche, de semi-finition et de finition de haute qualité, et comme norme de référence, la qualité d'usinage de surface qui peut être obtenue doit être contrôlée au niveau de 2m. Habituellement, il est très important pour la finition de la surface de fermeture du moule et de la partie de la ligne de joint, mais dans le cadre de la technologie traditionnelle, de nombreux fabricants de moules doivent utiliser le polissage manuel pour compenser le manque de précision d'usinage de l'outil. Étant donné que les machines-outils de traitement à grande échelle sont coûteuses à construire, il est évidemment peu pratique d'acheter une machine-outil multifonctionnelle pour ce processus.

De plus, une conception de broche raisonnable doit pouvoir maximiser la durée de vie de l'outil afin qu'il puisse continuer à fonctionner avec de faibles vibrations et une faible élévation de température pendant le cycle de traitement. Par exemple, lors du traitement de moules de tableau de bord automobile sur un grand centre d'usinage de moules, si un insert de 16 mmCBN est utilisé pour les outils de finition, la vitesse de traitement peut atteindre 8 m/min, la durée de vie dépasse 30 h et la qualité de la surface traitée peut être contrôlée dans les 0.336～3.2μm. On peut voir que, compte tenu de l'augmentation des coûts des outils lors du traitement de grands moules, l'utilisation de machines-outils de traitement de grands moules spécialement conçues peut non seulement prolonger la durée de vie des outils, mais également économiser beaucoup de coûts d'outils pour le traitement de chaque moule. .

7. Tête d'usinage multi-axes mobile

En raison de la limitation de la taille et du poids du moule, le serrage de la pièce prend généralement beaucoup de temps. Par conséquent, l'utilisation d'un centre d'usinage à 3 axes réduit non seulement le nombre de temps de débogage et de serrage de la pièce, mais n'affecte pas non plus la précision d'usinage de la machine-outil, améliorant ainsi considérablement la capacité de production de l'atelier pour le traitement de gros moules.

La tête d'usinage multi-axes mobile peut être utilisée pour usiner de grands moules avec des structures particulièrement complexes. La tête d'usinage conçue selon la géométrie variable permet un usinage simultané en 3 axes. Un seul serrage de la pièce peut être utilisé pour fraiser et traiter des cavités profondes. Moules et trous de refroidissement, ainsi que la découpe de nombreuses autres pièces aux géométries complexes. Par exemple, lorsque la broche est inclinée à un angle optimal, la proximité de la tête de traitement au point de traitement de fraisage peut être augmentée, de sorte que la tête de traitement multi-axes peut être utilisée pour terminer le traitement du trou oblique.

De plus, étant donné que la tête d'usinage multi-axes traite la surface de la pièce, le bord du rayon de l'outil est utilisé à la place de la pointe de l'outil, de sorte que la rugosité de la surface peut être améliorée.

8. Gestion des puces

Une grande quantité de copeaux sera générée lors de la coupe du métal. S'il ne peut pas être éliminé à temps, il conduira inévitablement à une coupe secondaire et provoquera une élévation de température des pièces structurelles de la machine-outil ou des surfaces des pièces à usiner. Il y a généralement 18 trous de copeaux sous la table de travail d'un grand centre d'usinage de moules, peu importe où la table de travail est déplacée, les copeaux peuvent être retirés de manière fiable. Il y a 4 convoyeurs à copeaux articulés intégrés sur la machine-outil, qui envoient les copeaux à l'avant de la machine-outil à grande vitesse.

9. Liquide de refroidissement haute pression

Lors du traitement de grands moules, le liquide de refroidissement haute pression joue un rôle très important. Par exemple, lors de l'utilisation de la méthode d'usinage 2+3 axes pour percer des trous inclinés, un liquide de refroidissement avec une pression de 1000 1 psi (6890 psi = 2516 3 Pa) est nécessaire pour éliminer efficacement les copeaux et obtenir une coupe plus précise. S'il n'y a pas un tel liquide de refroidissement à haute pression, des machines-outils supplémentaires doivent être ajoutées lors du traitement des trous inclinés, une installation secondaire est nécessaire, ce qui réduit la précision du traitement et augmente les coûts de cycle. Selon l'analyse ci-dessus, on peut voir que le traitement simple de grands moules nécessite que la machine-outil ait des fonctions plus nombreuses et meilleures. Le nouveau centre d'usinage horizontal à 15000 axes MCCXNUMXVG développé par Makino, la vitesse de la broche peut atteindre XNUMX tr/min, et adopte la méthode de "refroidissement du noyau de l'arbre" et la fonction "lubrification par pression interne du roulement" pour garantir que la broche et ses roulements attachés peuvent être refroidi à temps et efficacement.

De plus, l'arbre principal peut non seulement se déplacer le long de l'axe X horizontal, de l'axe Y vertical et des directions des axes Z avant et arrière, mais peut également tourner avec l'axe A et l'axe C. Avec deux fonctions d'indexation, il peut non seulement réduire la charge de travail de réglage, mais également couper des pièces complexes, telles que des pare-chocs, des tableaux de bord et des lentilles de phares automobiles.

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