汽车模具及其高速切削加工技术

【编者按】高速切削加工技术，是21世纪的一种先进制造技术，有着强大的生命力和广阔的应用前景。通过高速切削加工技术，可以解决在汽车模具常规切削加工中备受困扰的一系列问题。高速加工技术集高效、优质、低耗于一身，已成为国际模具制造工艺中的主流。

一、汽车塑料模具分类

汽车塑料模具分类的方法很多，按照塑料制件成型加工的方法的不同，可以分为以下几类：

1. 注射模

注射模，又称注塑模。这种模具的成型工艺特点是，将塑原材料放置在注射机的加热料筒内。塑料受热熔融，在注射机的螺杆或柱塞推动下，经喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔，塑料在模具型腔内经保温、保压、冷却固化成型。由于加热加压装置能够分阶段发挥作用，注射成型不但能成型形状复杂的塑料制件，而且生产效率高、质量好。故注射成型在塑料制件成型中占有很大的比重，注射模占塑料成型模具的一半以上。注射机主要用于热塑性塑料的成型，近年来也逐渐用于热固性塑料的成型。

2. 压缩模

压缩模，又称压制模或压胶模。这种模具的成型工艺特点是，将塑料原材料直接加在敞开的模具型腔内，然后合模，塑料在热和压力作用下呈熔融状态后，以一定压力充满型腔。此时，塑料的分子结构产生了化学交联反应，逐渐硬化定型。压缩模多用于热固性塑料，其成型塑件大多用于电器开关的外壳和日常生活用品。

3. 传递模

传递模，又称压注模或挤胶模。这种模具的成型工艺特点是，将塑料原料加入预热的加料室里，然后由压柱向加料室内的塑料原料施加压力，塑料在高温高压下熔融并通过模具的浇注系统进入型腔，然后发生化学交联反应而逐渐固化成型。传递成型工艺多用于热固性塑料，可以成型形状比较复杂的塑料制件。

4. 挤出模

挤出模，又称挤出机头。这种模具能连续生产断面形状相同的塑料，例如塑料管材、棒材、片材等。挤出机的加热加压装置与注射机的装置相同。熔融状态的塑料经过机头会形成连续不断的成型塑件，生产效率特别高。

除了上述所列举的几类塑料模具外，还有真空成型模、压缩空气模、吹塑模、低发泡塑料模等。

汽车车身上的冲压件大体上分为覆盖件、梁架件和一般冲压件。能够明显表示汽车形象特征的冲压件是汽车覆盖件。因此，更加特指的汽车模具可以说成是“汽车覆盖件冲压模具”，简称汽车覆盖件冲模，例如，前车门外板修边模、前车门内板冲孔模等。

二、汽车轮胎模具分类

汽车轮胎模具，是用于硫化成型各类轮胎的模具，主要分为下面两类：

1. 活络模具，由花纹圈、模套和上下侧板组成。活络模具分为圆锥面导向活络模具及斜平面导向活络模具。

2. 两半模具，由上模、下模两片组成。

三、汽车模具高速切削加工技术

高速切削加工技术，在国内外汽车模具制造行业得到了广泛的应用，并且已取得了巨大的效益，但是高速切削加工的机理和相关理论至今仍不完善，针对汽车模具的高速切削数据库尚未建立。

国内外企业选择高速切削刀具参数和高速切削加工参数的方式仍以传统的“试切法”和“经验法”为主，在加工某一新型材料时，往往需要使用多种刀具进行重复切削试验，研究分析刀具的磨损、破损方式及其原因，从中找出一组最佳的刀具材料和加工参数，如此反复多次，盲目性大，并且浪费大量的人力、财力和资源。而针对特种材料，如合金铸铁、高强度合金钢、超级合金（如钛合金）等材料的高速切削加工，如何根据材料特性选择合适的切削刀具，如何设计合理的切削参数，目前仍在研究和发展中。

高速切削加工技术，是21世纪的一种先进制造技术，有着强大的生命力和广阔的应用前景。通过高速切削加工技术，可以解决在汽车模具常规切削加工中备受困扰的一系列问题。近几年来，在美国、德国、日本等工业发达国家，高速切削加工技术在大部分的模具公司都得到了广泛应用，85%左右的模具电火花成形加工工序已被高速加工替代。高速加工技术集高效、优质、低耗于一身，已成为国际模具制造工艺中的主流。

通过国内外汽车模具制造行业的高速切削加工技术实践应用，高速切削加工技术具有如下优势：

1. 高速切削加工提高了加工速度

高速切削加工以高于常规切削速度10倍左右的切削速度对汽车模具进行高速切削加工。由于高速机床主轴激振频率远远超过“机床—刀具—工件”系统的固有频率范围，汽车模具加工过程平稳且无冲击。

2. 高速切削加工生产效率高

用高速加工中心或高速铣床加工模具，可以在工件一次装夹中完成型面的粗、精加工和汽车模具其他部位的机械加工，即所谓“一次过”技术（One Pass Machining）。高速切削加工技术的应用，大大提高了汽车模具的开发速度。

3. 高速切削加工可获得高质量的加工表面

由于采取了极小的步距和切深，高速切削加工可获得很高的表面质量，甚至可以省去钳工修光的工序。

4. 简化加工工序

常规铣削加工只能在淬火之前进行，淬火造成的变形必须要经手工修整或采用电加工最终成形。现在，则可以通过高速切削加工来完成，而且不会出现电加工所导致的表面硬化。另外，由于切削量减少，高速加工可使用更小直径的刀具对更小的圆角半径及模具细节进行加工，节省了部分机械加工或手工修整工序，从而缩短了生产周期。

5. 高速切削加工使汽车模具修复过程变得更加方便

汽车模具在使用过程中，往往需要多次修复，以延长使用寿命。如果采用高速切削加工，就可以更快地完成该工作，取得以铣代磨的加工效果，而且，可使用原NC程序，无需重新编程，且能做到精确无误。

6. 高速切削加工可加工形状复杂的硬质汽车模具

由高速切削机理可知，高速切削时，切削力大为减少，切削过程变得比较轻松，高速切削加工在切削高强度和高硬度材料方面具有较大优势，可以加工具有复杂型面、硬度比较高的汽车模具。

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