三位一体话加工

        除非你是在森林之中，否则你在日常生活中将不可避免会遇到各种各样的挤压塑料，如：房屋的墙壁、汽车的装饰、窗户的框架等。即使你在森林中，你看到的树木也是现在最先进的复合挤压材料的一种关键成分-木材。木质纤维或木质粉末与塑料树脂混合在一起，再经过挤压形成后，可以加工成很多的产品。为扩大挤压塑料的使用范围，很多厂家使用新技术，将特殊的物质挤压成薄膜附着在塑料的表层，这层膜非常坚硬，可以抵抗季节的变化带来的影响。这样就有可能用这种材料制造中空的十字形结构。

        

        所有这些创新来源于挤压模的创新性设计，而这些设计又得依靠先进的加工工艺来付诸实现。

        

        CPC Tooling 技术公司作为挤压模具的制造商，一直紧跟挤压塑料技术的发展。该公司曾是Crane 塑料公司的子公司，因此这家全美最大的挤压塑料制造商是CPC 公司最大的客户。作为一家独立的公司，CPC 公司不得不为赢得Crane公司以及其它公司的定单展开竞争。所有的客户都希望得到服务好质量好的产品、准时的交货以及有竞争力的价格。

         图为一个取下准备修理的模具，

可以清楚看见衣架模具中用

来控制材料流动的表面轮廓。

        三位一体

        

        “挤压模具的设计和制造是一门科学也是一种艺术。”CPC公司模具部经理Bob White 这样解释。White先生全权负责挤压模具的生产以及和成型、冷却有关的设备。他说 ：“你必须懂得材料在挤压中如何流动，并运用这种知识设计模具及其他工具。你必须理解所有的加工工艺，这样才能进行加工。”

        

        CNC加工是通过两台立式
加工中心来进行的。这些机床用来对有独特三角形延伸结构（如衣架）的复杂表面轮廓进行三轴铣削，采用两轴铣削对相关工具和模具部件进行加工。

        

        电火花加工区配有一台滑枕式和六台走丝EDM机床，在加工尖角结构时可进行4轴加工，这对实现模具的挤压工艺非常重要。而这种挤压工艺可以将形状简单的材料加工成形状复杂的产品。线切割省去了一些互换性插入件，极大的延长了模具的使用寿命。 技术熟练的模具制造工人提供所有的组装元件，用这些元件可以将模具和其他部件组装成一套工作系统。两个拥有精密铣刀、车刀、磨具的工具库使系统的灵活性和专业性更强，可以实现对任何模具的加工、故障检测、修复等一系列功能。

         CNC机床加工图示模腔

周围的排放孔，这些孔

可使挤压材料围绕底层

物质流动形成一层薄膜。

        高效高产

        

        由于CNC机床功能强大、生产力高，它们已经成为CPC公司的关键设备。之所以说它功能强大是因为可以对复杂的表面轮廓进行三维加工。它的高产是因为它允许进行二维加工，有托盘更换装置，可以通过编程使其每时每刻都处于加工状态，充分利用。

        

        CNC机床部的主要设备是两台Fadal立式加工中心，一台VMC4020和一台稍大一点的VMC5020。这些功率为22马力的机器拥有10000rpm和7500rpm的主轴转速，最大锥度可达40度。4020型主轴内有冷却系统，两台机器都是以Virtual Gibbs作为软件平台。

        

        尽管这些机床的加工任务中只有10-20%是三维加工，但仍体现了CNC技术的典型运用。CPC公司可以生产多种挤压模具，包括那些可以加工大型薄型工件的模具、衣架模具等板材挤压模具、以及有三角形结构特点的流动槽。流入槽的窄端沿着槽底轮廓，稳定的流向槽开口处。衣架模的上下模是在VMC上加工的。而这些表面加工路径在生产线以外的Anvil Express CAD/CAM系统上编辑完成，然后经过公司的网络下载到CNC上。

        

        “模具的结构决定了工作效率，”White解释说“这些年来，我们已经掌握了怎样设计用于高节拍工作的衣架模的几何造型，没有CNC，我们没法加工这些三维结构。”

        

        现在借助于三轴CNC机床，公司可以生产泡沫模具的一些细小结构。 这种模具可以使发泡PVC塑料象胶囊一样被另外一种物质包裹，这样的塑料产品通常外表好看，而且经久耐用。”我们使用三维加工来加工这个引流槽，它在模具内部起到一个微型衣架的作用。”White先生说。将外层材料从生产线的两侧加入容料槽，然后它形成一层薄膜将塑料包裹在其中。

        

        White先生说，这种模具设计可以将以前设计的模具生产效率提高40-50%，以前的模具是用斜槽来传送表层物质。“减少斜槽使模具结构简化，这样我们可以比以前更经济、快速的使用模具。” 

        

nextpage        在对引流槽加工中使用直径0.125英寸或更小的球形头铣刀，采用最大转速。

         应用EDM，公司省去了

模具上的可替换插入件。

        正是这些相同的机床构成了公司主要的生产力。尽管对于单独一种挤压模具来说，用”生产力”这一名词显得有点不太相符，但White先生认为这完全合适，原因有二：其一，挤压模具及相关工具的加工需要大量的标准的二维加工，如，螺钉孔等；其二，CPC公司已经开发了一系列的模块，互换性的工具，可以混合配置，加工范围非常广。这些系统的元件储存时都做好了马上运输的准备。

        

        在二维加工时，主要是想提高主轴的利用率，White先生解释说：”那就是我们给每台机床装备托盘更换装置的原因。当一项工作正在进行时，另一项任务已经在另一个托盘上完全准备好了。主轴只是在更换托盘时才停机。”

        

        工厂计划使用两轴加工也是同样的原因。比如，CNC操作者下载了模腔轮廓的数据，然后决定应该安装什么样的配置。储存的模板经常被作为基本标准。Virtual Gibbs软件根据操作者的输入生成相应的加工路径。White先生说：“当别的程序在后台运行时，编程人员开始进行这种编程。”

        

        革新

        

        如果说曾经有某种加工工艺给挤压模具带来革命的话，那就是走丝EDM。走丝EDM是对高硬度物质进行纵深窄槽加工的最好方法，它可以不将模具分割就加工复杂的轮廓，从而节约了加工时间，并使模具的制造工艺简化。CPC公司在1977年拥有了第一台走丝电火花机床。从那以后，CPC公司的加工手段随着EDM工艺的发展而发展。

         挤压出的平板件在二次成

型过程中通过这些导向装

置可形成形状各异的产品。

        这家车间已经拥有了六台走丝EDM机床，都是Mitsubishi EDM公司生产的。其中两台最新型的是FX20K型，可以进行尖角加工、浸没式切割；并能进行抗电解力设置、运行32位的电脑程序。据CPC公司的首席编程师Troy Kimmes先生说， 所有这些革新大大加强了加工挤压模具的能力，特别是锥度加工能力。通过编程可以使上切割线延一条路径运动，而下切割线沿另一条路径运动，这就很容易在模腔较小的模具体上，加工一个开口较大的锥形导向连接槽。这副模具流线形部分，就是使用EDM加工的典型结构。

        

        浸没式加工避免了用线切割进行复杂加工时可能产生的飞溅。因为有了抗电解力设置，可以使用电极扫过线切割产生的加工表面，以达到最后的要求尺寸和光滑的表面。32位的程序可以逼真的检测点火条件以便快速调整，从而避免线的断裂，不致产生误动作。

        

        CPC公司除了使用EDM进行模具轮廓加工和流线型锥度加工外，还开发出其它应用领域。最重要的是连线生产零件加工和二次成型。连线生产允许挤压件在一次成型后，能够立即进行其它辅助工艺。冲孔模、冲压模、切断模等都可以用走丝EDM来加工。

        

        锥度切割还能应用到加工导向传送装置，这些装置可以为薄片挤压工件的成型进行导向，将工件成型为槽状或管状。图示的形状各异的工件就是通过这些导向件成型的。通过改变过渡导向装置，同一副挤压模具可以生产形状多样的产品。 过渡导向装置通常3个或更多的作为一组，每个导向装置在工件通过成型模具拉伸时产生更多的”褶皱”。导向装置的线切割光滑表面，使工件可以顺利的形成最后的形状。White先生说，这就是CPC公司通过使用模具前端一系列的导向装置快速经济选择成型形状的方法。

        

        CPC的销售经理、前公司主管Matt Fenneman解释：”我们还取消了插入件。”插入件被导成斜角，以便易于被压入模具易磨损部位的装配口，并能很好的与之吻合。在可更换型芯的加工中使用同样斜边切割方法，芯轴可以使挤压件形成空心的交叉部位。芯轴通过网状结构与模具连接。这个网允许物质流动并包围芯轴，最后填满型腔。网边缘的锥形锁定装置可以被压进模具内壁的沉孔中。磨损或毁坏的型芯能够被拖出，并更换上在制造型芯时准备的后备型芯。

         标准化托盘是CNC

公司模块化制造的基

础，可将CNC、EDM

以及工具库的设备

组合成加工系统。

        专业化工具库

        

        CPC公司另外一项成功之处就是工具库的运行方式。工具室人员分为两组，一组为8个人，主要负责挤压模，另一组为4人，负责工装夹具。所有人员都经过培训，因此整个工作很容易统一协调。

        

        公司总裁Herb Huchison说 ：”模具及工装人员是CPC公司的隐形财富。” 工具库配备了精密铣、车床、磨床和其他的普通设备，但缺乏CNC和EDM等设备。然而工具库人员一人都有几项专长。工具库人员将模具和设备组合乘生产线，实现了最大的生产效率。White先生说：”我们着重于员工的技术提高和人员的灵活运用。我们给这12名员工充分权力，可以自行决定模具、设备的制造、调整、和维修。”

        

        工具库人员与CNC、EDM部门密切配合，极大的提高了项目的进度，缩短了工期。而且他们一天之内可以同时进行6-7个项目的协作。

        

        工具库人员都是一班制，但可以选择每周上四天班，每天10小时。White先生说：”这种灵活性现在很普遍。”他的任务是保证他的队伍的完整，但这并不表示他们拥有特殊的权利。”这是一项既重要又富有挑战性的工作，”White先生说”每一个小时都会发挥作用，我们相信他们可以胜任这项工作，用不着去管他们每时每刻都在作什么。”CPC公司目前正在准备购置更多的铣床和磨床，以确保一班制的工作效率。