Jan 18, 2022
與超高速切削一樣,超高速磨削具有效率極高、磨削力極小、磨出的工件表面粗糙度值極低、砂輪壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
因此,超高速加工可以提高加工工件質(zhì)量和生產(chǎn)率、節(jié)約能耗,是一個(gè)很好的綠色加工工藝。
2.2 干切削技術(shù)
干切削加工是指加工過(guò)程中不用或僅用微量切削液,這是一種從環(huán)境污染源頭上進(jìn)行控制的清潔環(huán)保新型綠色制造技術(shù)。
干切削加工技術(shù)不僅沒(méi)有切削液對(duì)環(huán)境的污染,而且省去了與切削液有關(guān)的傳輸、過(guò)濾、回收等裝置和費(fèi)用,簡(jiǎn)化了生產(chǎn)系統(tǒng)、降低了產(chǎn)品生產(chǎn)成本,形成的切屑又干凈、清潔、無(wú)污染,便于回收和處理。
干切削時(shí)沒(méi)有切削液的冷卻,刀具溫度比濕切削高得多,因此:刀具材料應(yīng)具有良好熱硬性和高溫韌性、高的耐磨性和抗粘結(jié)性能、低的摩擦系數(shù);刀具的幾何形狀要適合干切削的特點(diǎn),槽型應(yīng)保證排屑流暢、易于散熱。
目前,干切削刀具主要使用超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金、立方氮化硼、聚晶金剛石、SiC 晶須增韌陶瓷及納米陶瓷等材料制造。
此外,對(duì)刀具進(jìn)行涂層處理,也能大大提高刀具性能。涂層可以是單層的,也可以是多層的復(fù)合涂層;不同的涂層可使刀具獲得不同的性能,主要有可提高刀具硬度和耐磨性、提高抗“月牙洼”磨損的能力、降低摩擦系數(shù)、減少切削力和降低切削溫度等。
干切削已成為綠色制造工藝研究的一個(gè)熱點(diǎn),德、日美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家無(wú)論是刀具還是設(shè)備研究都取得了重要成果,并已成功應(yīng)用于生產(chǎn)領(lǐng)域。
我國(guó)在這方面的研究起步較晚,雖然取得了一些成果,但總體而言比發(fā)達(dá)國(guó)家還存在較大差距,有待進(jìn)一步研究和推廣應(yīng)用。
2.3 基于快速原型制造技術(shù)的快速模具(RT制造技術(shù)Rapid Prototyping Manufacturing,RPM)是20世紀(jì)80年代末期迅速崛起的一種先進(jìn)制造技術(shù)。
其原理是:設(shè)計(jì)人員通過(guò) CAD將設(shè)計(jì)思想進(jìn)行三維實(shí)體造型;然后對(duì)三維實(shí)體沿給定方向二維切片,并根據(jù)各截面層形成二維數(shù)據(jù)
之后快速成形系統(tǒng)根據(jù)切片的輪廓形狀和厚度要求,用液體、絲材、片材、粉末或制成薄片,通過(guò)固化、熔接、黏結(jié)、燒結(jié)等方式,將材料一片一片“堆積、疊壓”,從而快速完成三維實(shí)體的原型制造。
110 機(jī)電技術(shù) 2018年8月
目前這種基于快速原型制造技術(shù)的快速模具(Rapid tooling,RT)制造方法有直接制模法和間接制模法。
直接制模法就是用上述快速原型制造技術(shù)制造模具,雖然其具有加工過(guò)程無(wú)需刀具和工裝夾具、材料利用率極高、制造速度快、制造費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn),但受到使用材料的限制,目前使用不多。
間接制造法是先通過(guò)快速原型制造技術(shù)(RPM)制作母模,然后通過(guò)一次或多次轉(zhuǎn)換的方法制成模具型腔。
目前各種間接制模工藝比較成熟,使用較多。依據(jù)制模材料的不同,間接制模法制造的模具可分為硬質(zhì)模具和軟質(zhì)模具兩種類型。
硬質(zhì)模具一般指鋼質(zhì)模具,雖然制造難度較高,但使用壽命較長(zhǎng);利用RPM原型制作鋼質(zhì)模具的主要方法有電火花加工法、熔模鑄造法、陶瓷型精密鑄造法等。
制模材料使用環(huán)氧樹脂、硅橡膠、低熔點(diǎn)合金等的模具稱為軟質(zhì)模具,其具有制作周期短、制造成本低的優(yōu)勢(shì),因而特別適用于新產(chǎn)品開發(fā)或小批量、多品種、快速改型的場(chǎng)合;目前軟質(zhì)模具的制造方法主要有硅橡膠澆注法、樹脂澆注法、電鑄法以及金屬噴涂法等。
目前基于 RPM 技術(shù)的快速模具可用于板料沖壓的成形模、拉深模、彎曲模,有的還可用于沖裁模、切邊模,特別是在汽車覆蓋件沖壓成形中應(yīng)用較多。
汽車覆蓋件快速模具的成功應(yīng)用,降低了研發(fā)成本、縮短了汽車新產(chǎn)品的研發(fā)周期。
與傳統(tǒng)模具制造技術(shù)相比,快速模具制造技術(shù)制造周期短,一般可節(jié)省1/3左右的時(shí)間,且無(wú)需電火花加工、無(wú)需數(shù)控銑削、無(wú)需專用工裝,復(fù)雜的模具型腔可直接根據(jù)RPM原型制造出來(lái),而且制造成本低。
這是對(duì)多品種、小批量的生產(chǎn)模式和快速變化的市場(chǎng)需求強(qiáng)有力的技術(shù)支撐,是很有發(fā)展前景的綠色制造工藝。
3 模具的綠色包裝、維護(hù)、回收和再處理綠色包裝包括包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、包裝材料的選擇和包裝材料的回收。
包裝箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)要設(shè)計(jì)合理,以達(dá)到簡(jiǎn)化包裝的目的;應(yīng)盡量選擇無(wú)毒無(wú)害、易回收易降解的綠色包裝材料;在包裝箱上注明包裝材料的可回收性標(biāo)志及回收處理方式等。
模具的綠色維護(hù)方面。修模時(shí)盡可能采用人工修模,不用或少用機(jī)加工;不用或少用有害環(huán)境的溶液處理模具表面,如甲醇、鹽酸等。
模具綠色回收與再處理方面。在模具設(shè)計(jì)和制造階段就注意貫穿模具可拆卸性和可回收性綠色理念,使得:模具在使用過(guò)程中某個(gè)零件損壞時(shí)可以更換;對(duì)于可用部分拆下并進(jìn)行適當(dāng)?shù)木S修加工,可以用于新模具上;有些模具甚至只要更換凸凹模就是一副不同的模具,可以生產(chǎn)新的產(chǎn)品。
4 結(jié)束語(yǔ)
綠色制造是現(xiàn)代制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式,也是模具發(fā)展的必然趨勢(shì),應(yīng)引起人們的重視和自覺(jué)應(yīng)用。
模具綠色設(shè)計(jì)與制造可減少對(duì)環(huán)境造成的污染、縮短模具制造周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低制造成本,推動(dòng)模具行業(yè)快速發(fā)展。
雖然現(xiàn)階段有些綠色制造工藝和技術(shù),由于其本身還有需要完善之處等種種原因而不能全面施行和應(yīng)用,但有理由相信,綠色制造將在不久的將來(lái)大顯身手。
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