如何降低模具開發(fā)成本？如何有效提高模具加工精度

1前言

隨著中國經(jīng)濟建設(shè)的高速發(fā)展，人民生活水平的提高，中國建筑行業(yè)發(fā)展迅速，鋁型材的需求量不斷增加，因此，鋁合金擠壓模具設(shè)計、制造和生產(chǎn)的需求量也不斷增加。

鋁型材產(chǎn)品在各行各業(yè)中都得到廣泛應(yīng)用，并且產(chǎn)品不斷地向著多樣化和復(fù)雜化發(fā)展，對產(chǎn)品的加工精度要求也越來越高。擠壓模具是擠壓工藝過程的基礎(chǔ)，不僅決定擠壓產(chǎn)品的形狀、尺寸精度和表面狀態(tài)。質(zhì)量要求愈來愈高，對模具的加工要求也隨之提高。加工精度是加工的最大要求，所以該如何有效提高模具的加工精度成為當今一項較難解決的問題。

1.1模具加工質(zhì)量包括加工精度及表面質(zhì)量

加工精度是加工后零件表面的實際尺寸、形狀、位置三種幾何參數(shù)與圖紙要求的理想幾何參數(shù)的符合程度。理想的幾何參數(shù)，對尺寸而言，就是平均尺寸；對表面幾何形狀而言，就是絕對的圓、圓柱、平面、錐面和直線等；對表面之間的相互位置而言，就是絕對的平行、垂直、同軸、對稱等。零件實際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)的偏離數(shù)值稱為加工誤差。

加工精度與加工誤差都是評價加工表面幾何參數(shù)的術(shù)語。加工精度用公差等級衡量，等級值越小，其精度越高；加工誤差用數(shù)值表示，數(shù)值越大，其誤差越大。加工精度高，就是加工誤差小，反之亦然。

任何加工方法所得到的實際參數(shù)都不會絕對準確，從零件的功能看，只要加工誤差在零件圖要求的公差范圍內(nèi)，就認為保證了加工精度。

機器的質(zhì)量取決于零件的加工質(zhì)量和機器的裝配質(zhì)量，零件加工質(zhì)量包含零件加工精度和表面質(zhì)量兩大部分機械加工精度是指零件加工后的實際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數(shù)相符合的程度。它們之間的差異稱為加工誤差。加工誤差的大小反映了加工精度的高低。誤差越大加工精度越低，誤差越小加工精度越高。

2影響加工精度的主要方面

2.1尺寸精度

指加工后零件的實際尺寸與零件尺寸的公差帶中心的相符合程度。

尺寸精度是用尺寸公差來控制的。尺寸公差是切削加工中零件尺寸允許的變動量。在基本尺寸相同的情況下，尺寸公差與愈小，則尺寸精度愈高。2.2形狀精度

指加工后的零件表面的實際幾何形狀與理想的幾何形狀的相符合程度。評定形狀精度的項目有直線度、平面度、圓度、圓柱度、線輪廓等6項。形狀精度是用形狀公差來控制的，各項形狀公差，除圓度、圓柱度分13個精度等級外，其余均分12個精度等級。1級最高，12級最低。

2.3位置精度

指加工后零件有關(guān)表面之間的實際位置精度差別。評定位置精度的項目有平行度、垂直度、傾斜度、同軸度、對稱度、位置度、圓跳動和全跳動等八項。位置精度是用位置公差來控制的，各項目的位置公差亦分為12個精度等級。

3尺寸精度、形狀精度和位置精度的關(guān)系

通常在設(shè)計機器零件及規(guī)定零件加工精度時，應(yīng)注意將形狀誤差控制在位置公差內(nèi)，位置誤差又應(yīng)小于尺寸公差。即精密零件或零件重要表面，其形狀精度要求應(yīng)高于位置精度要求，位置精度要求應(yīng)高于尺寸精度要求。在制造業(yè)高速發(fā)展的今天，如何降低模具開發(fā)周期長、成本高的問題，成為大家追求的一個新目標。

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1、板材選擇

在滿足整車強度要求的前提下，企業(yè)應(yīng)盡量采用市場上較為常見、成熟的技術(shù)。例如，我公司一款前防撞梁內(nèi)板制件材料選用瑞典刀口料DOCO860，因板材強度很高按照一般工藝開發(fā)的模具成形后開口回彈達8MM，弧度回彈達15MM。對于這些問題，我們只能通過回彈補償進行多次試驗，不僅周期長，而且材料浪費嚴重。

2、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

多車型開發(fā)時，應(yīng)多考慮產(chǎn)品的通用性。另外，產(chǎn)品要簡化結(jié)構(gòu)，避免模具工序增加或模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。

3、同步工程的應(yīng)用

沖壓同步工程（SE）是在產(chǎn)品設(shè)計階段，沖壓工藝師先期介入進行產(chǎn)品工藝性分析，把錯誤和缺陷消除在設(shè)計階段，縮短模具的開發(fā)周期。運用同步工程之后省去了一個過程環(huán)節(jié)，使工裝制造在最短的時間內(nèi)開始，為制造提供充足的時間。

生產(chǎn)工藝

目前企業(yè)采用的生產(chǎn)線有兩類：手動生產(chǎn)線與自動生產(chǎn)線。就自動線而言，為保證生產(chǎn)廢料的自動滑落，滑料板與工作臺的夾角必須大于20°，加上自動線模具送料高度要求一致，最終為保證廢料能夠自由滑落，必須增加所有模具的高度�？墒�，對于整車來講，降低模具高度是節(jié)約模具開發(fā)成本有效的方法。采用手動生產(chǎn)線就不存在上面涉及的問題。各企業(yè)可以根據(jù)自身情況選擇生產(chǎn)方式和生產(chǎn)設(shè)備，最終實現(xiàn)小投入、大產(chǎn)出。鋁板點焊機

模具制造1、模具工藝

（1）先考慮落料工藝，后考慮拉延工藝隨著高強度鋼板在汽車生產(chǎn)中的運用，為保證高強度板材能夠成形，采用落料后成形方法成功機率較高，落料與拉延相比沒有壓邊圈，材料利用率大大提升。但是拉延工藝容易確保產(chǎn)品品質(zhì)，調(diào)試周期可以縮短。所以兩者應(yīng)結(jié)合考慮后制定最優(yōu)工藝。

（2）用套裁工藝進行落料生產(chǎn)部分制件落料后的廢料可以再次用于生產(chǎn)同等材質(zhì)的小部件。（3）最大限度要求實現(xiàn)左右件合模或一模多腔的方式我們開發(fā)的產(chǎn)品幾乎都是左右對稱，如果將左右件合模生產(chǎn)只需要在單件的模具寬度（長度）尺寸上增加對稱件的尺寸即為新工藝的模具外形尺寸。相比較來說可以節(jié)約一套導(dǎo)向機構(gòu)，還使整體模具的重量減少。對于窄長類零件建議使用一模多腔的方式進行生產(chǎn)。

2、模具設(shè)計

模具結(jié)構(gòu)設(shè)計中，有些結(jié)構(gòu)是多余的。例如為保證取件順暢，模具上往往保留氣動頂料裝置，這個在實際生產(chǎn)中幾乎用不到。

模具使用壽命的要求直接影響到模具的材料選擇。我公司一般要求模具的使用壽命為50萬沖次，但在目前多品種、中小批量生產(chǎn)中，模具使用壽命繼續(xù)按50萬沖次的要求就有些欠合理。可以適當降低模具壁厚，從而降低成本。

現(xiàn)在我國鑄造水平較低，混合澆鑄難以實現(xiàn)。拿翻邊模具來說，工作部分材料一般選擇GM系列、MOGR合金以及空冷鋼等高硬度、耐磨的材料。采用拼合鑲塊結(jié)構(gòu)，滿足模具的高壽命要求的前提下，可以根據(jù)工作部分所需部件的大小選擇整體鑲塊或拼合鑲塊。

影響模具制造成本的因素很多，各個企業(yè)的實際情況不一樣，對模具產(chǎn)品的要求也不一樣。以上這些，是根據(jù)我廠實際分析、總結(jié)而來的一點建議，希望可以給同行帶來一點啟發(fā)。

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如何以提高模具壽命和防止模具損壞來降低模具成本

如何以提高模具壽命和防止模具損壞來降低模具成本？

1.彈簧的壽命：彈簧的損壞是常見的，但是當使用的彈簧有足夠的長度和強度時事故就很少，一般來說，彈簧可以被壓縮其自由長度的25%。

2.可卸導(dǎo)正銷：如果可能的話，導(dǎo)正銷應(yīng)做成可卸的，如圖所示，以便于刃磨凸模。

3.刃磨的裝置：這些墊塊是用來在刃磨之后保持這兩個凸模和其余凸模之間的相對長度的，設(shè)計者必需提供一些裝置以適應(yīng)屬于本項的各種情況。

4.凸模固定板的厚度：凸模固定板必須有足夠的厚度，特別是當凸模在卸料板上沒有導(dǎo)向時尤其如此。直徑是12.7mm（1/2寸）的凸模固定在厚度小于19.05mm（3/4寸）的固定板上是不恰當?shù)摹?/p>

5.凸模上端定位：為了周向定位，用一個穿過凸模頭部的定位銷比一半在凸模上端而另一半在固定板上的騎縫銷釘要牢靠。

6.凸模固定板的材料：由于凸模固定板不淬硬，人們以為用任何材料都可以，其實不然，特別是需要精密鏜孔時尤其是這樣。應(yīng)當選用最高級的工具鋼，可以節(jié)省在座標鏜床上鏜孔的時間，并可獲得較高的精度(45,55#)[對于精密模具，凸模固定板可采用國產(chǎn)的Cr12MoV或日本的SKD11]。

7.細長沖孔凸模的導(dǎo)向：對于細長的沖孔凸模，她的導(dǎo)向應(yīng)盡可能地接近工件，這可在卸料板的底面裝一塊平板或用一個襯套來達到。這是刃模壽命雖然犧牲了一些，但卻可使凸模在使用中不折斷。

8.彈簧導(dǎo)正銷:由于各種原因，導(dǎo)正銷的后面有時需要放彈簧，這可避免在導(dǎo)正銷不能導(dǎo)正時對模具的損壞。

9.在厚板材上沖小孔：將沖孔凸模固定在厚的固定板上，上端襯以墊板，并用卸料板上的襯套導(dǎo)向，可以在板厚比凸模直徑大30-35%的材料上沖孔。但凸模上端的直徑至少應(yīng)為沖孔直徑的兩倍，凸模刃端長度只能是材料厚度的兩倍左右，在這里是犧牲了凸模的壽命來換取凸模強度的。10.凸模上端鉚開的角度：鉚開角錐度大約60度似乎最好。

11.在凸模固定板上的淬火墊板：這種結(jié)構(gòu)通常是必要的，它可使小凸模的端部不致因沖擊而被打入上模座，否則凸模終將由于端布碎裂而被拉出。

12.凸模的固定：這種固定凸模的方法不需要鉚釘和強行敲打，凸模與夾板間要放0.012mm的間隙,凸模采用壓塊固定。

13.堅固的不帶導(dǎo)向的凸模：在大多數(shù)情況下，凸模在卸料板上最好有導(dǎo)向.14.凸模壓入部分的磨削：所有凸模的壓入部分都必須磨到適當?shù)木o配合或過度配合，緊配合應(yīng)足夠緊，以免凸模因沖孔而脫出。壓入部分上端有臺肩的只要磨成滑配合即可，這樣裝拆時不會感到困難(一般都不采用這種結(jié)構(gòu),不利于拆裝)。15.模具架的導(dǎo)套和導(dǎo)柱：設(shè)計者應(yīng)當對于有關(guān)的特殊模具的要求加以思考及提出意見，對于沖薄料的精密沖裁，特長的導(dǎo)套將有助于對準。通常四個導(dǎo)柱適合的，對每一種工作稍作一點研究就能確定什么是最好的。

16.凹模的厚度與壽命：這是應(yīng)當重視的問題，設(shè)計者應(yīng)特別注意有些什么要求，以確定理想的厚度。

17.薄弱處凹模鑲塊：凹模所有薄弱的地方應(yīng)做成鑲塊，在損壞時能經(jīng)濟地更換。18.凸模壽命或長度：凸模做得短是減少模具成本的一個途徑，長期生產(chǎn)的模具，凸模應(yīng)足夠長，須有1/2寸至1寸（12.7-25.4毫米）的長度供刃磨。但是，細弱的凸模必須做得短，以便有足夠的強度。

19.彈簧銷的孔：落料凸模淬火之前，最好鉆出一個通孔，在孔內(nèi)可裝一個彈簧銷用來頂落工件

20.每一個沖件必需被推出：如在落料件上有一個彎曲的凸耳，設(shè)計者必須設(shè)計一個長的凸模，把每一個零件都推出去，如非必要，這是不值得推薦的。21.用導(dǎo)正銷定位是合理的：跳步模的成功在很大程度上取決于導(dǎo)正銷，在下腳料上作出專門的定位銷孔是適當?shù)�，但在大多�?shù)情況下會使成本稍微升高。22.不符合材料纖維方向的彎型：設(shè)計者往往會在這個問題上出差錯，緊記這點是必要的，因有時可能會造成很大的損失。

23.模具應(yīng)有足夠的區(qū)段：每一工步設(shè)分離區(qū)段是設(shè)計跳步模時一個要遵守的安全守則，當然，為了需要甚至可以做得比需要的更大一些。

24.模具應(yīng)有一個緩沖墊塊：當模具沒有沖料時，模具意外的閉合過深會令致短的沖頭和成型沖頭損壞。為了避免這種情況，在模具的后部擰上一個或兩個墊塊，它的高度正好是模具底板到凸模凸模固定板之間的距離（模具閉合）。這也便于凸、凹模調(diào)整，把這些墊塊裝在價值昂貴和復(fù)雜的跳步模上也是一種好辦法。25.導(dǎo)正銷的落料孔：由于偶然的錯誤進給，導(dǎo)正銷將把沖下的料帶入導(dǎo)正銷孔中，所以，導(dǎo)銷孔應(yīng)全部作成通孔并帶錐度，以便下腳料通過。

26.模具座中落料孔的合理結(jié)構(gòu)：不能認為落料孔比廢料稍大一點便可，沖件在沖完后會漲大、絆掛和帶鍥形，而在鑄鐵的模座上有些小氣孔，形成一些小的凸臺，它們會使這些廢料停留堆積，如果的錐孔是光滑，沒有凸臺和凹坑，廢料就決不會擠塞，如果有氣孔的話，可以鑲進一鋼襯套。

27.緊靠的凸模：在卸料板上沒有足夠的空間以裝入導(dǎo)向襯套時，就應(yīng)設(shè)計一個鑲塊，若間隔要很精確，孔位就必須在鑲塊淬火后用磨削來校正。

28.鋼絲凸模：這種類型的凸模由制造小鉆頭的棒料制制成，端部要鈍鉚，用來沖制孔徑是兩倍厚的小孔，這些沖頭應(yīng)由卸料板上的襯套來導(dǎo)向。

29.沖孔凸模中的彈簧銷子：同落料凸模的情況一樣，在凸模上鉆一個孔裝如一根彈簧銷，這在廢料被帶起并妨礙條料送進的情況下是適宜的。

30.帶料的導(dǎo)向：當在沖第一工步之前，材料的長度為料寬的兩倍時，如有可能應(yīng)做材料導(dǎo)向，輪子、彈簧以及各種結(jié)構(gòu)都可以根據(jù)要求來采用。

31.使小孔的廢料不被帶回：這條說明適用于無法裝彈簧銷的小凸模，特別是沖硬材料時，廢料常常有一個帶料孔中的傾向，這樣就很可能阻礙帶料的進給。如果孔的直徑是材料厚度的2至3倍時，可以像釘子的尖頭一樣把沖頭稍稍磨尖，就可以消除這種現(xiàn)象。

如果直徑和料厚之比更小時，磨尖沖頭也無所幫助的話，可縮小凸模和凹模之間的間隙，并把凹模的入口部分作成直孔，其長度大約是沖材料的兩倍（沒有斜度），若碰到真正難于解決的情況時就必須用不同的間隙通過實驗的方法來確定合理的間隙，直到廢料留在凹模里為止。

（一）滿足工作條件要求1．耐磨性

坯料在模具型腔中塑性變性時，沿型腔表面既流動又滑動，使型腔表面與坯料間產(chǎn)生劇烈的摩擦，從而導(dǎo)致模具因磨損而失效。所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。

硬度是影響耐磨性的主要因素。一般情況下，模具零件的硬度越高，磨損量越小，耐磨性也越好。另外，耐磨性還與材料中碳化物的種類、數(shù)量、形態(tài)、大小及分布有關(guān)。1．強韌性

模具的工作條件大多十分惡劣，有些常承受較大的沖擊負荷，從而導(dǎo)致脆性斷裂。為防止模具零件在工作時突然脆斷，模具要具有較高的強度和韌性。模具的韌性主要取決于材料的含碳量、晶粒度及組織狀態(tài)。2．疲勞斷裂性能

模具工作過程中，在循環(huán)應(yīng)力的長期作用下，往往導(dǎo)致疲勞斷裂。其形式有小能量多次沖擊疲勞斷裂、拉伸疲勞斷裂接觸疲勞斷裂及彎曲疲勞斷裂。模具的疲勞斷裂性能主要取決于其強度、韌性、硬度、以及材料中夾雜物的含量。

3．高溫性能當模具的工作溫度較高進，會使硬度和強度下降，導(dǎo)致模具早期磨損或產(chǎn)生塑性變形而失效。因此，模具材料應(yīng)具有較高的抗回火穩(wěn)定性，以保證模具在工作溫度下，具有較高的硬度和強度。4．耐冷熱疲勞性能

有些模具在工作過程中處于反復(fù)加熱和冷卻的狀態(tài)，使型腔表面受拉、壓力變應(yīng)力的作用，引起表面龜裂和剝落，增大摩擦力，阻礙塑性變形，降低了尺寸精度，從而導(dǎo)致模具失效。冷熱疲勞是熱作模具失效的主要形式之一，幫這類模具應(yīng)具有較高的耐冷熱疲勞性能。6．耐蝕性

有些模具如塑料模在工作時，由于塑料中存在氯、氟等元素，受熱后分解析出HCI、HF等強侵蝕性氣體，侵蝕模具型腔表面，加大其表面粗糙度，加劇磨損失效。

（二）滿足工藝性能要求

模具的制造一般都要經(jīng)過鍛造、切削加工、熱處理等幾道工序。為保證模具的制造質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，其材料應(yīng)具有良好的可鍛性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性；還應(yīng)具有小的氧化、脫碳敏感性和淬火變形開裂傾向。1．可鍛性

具有較低的熱鍛變形抗力，塑性好，鍛造溫度范圍寬，鍛裂冷裂及析出網(wǎng)狀碳化物傾向低。2．退火工藝性

球化退火溫度范圍寬，退火硬度低且波動范圍小，球化率高。3．切削加工性

切削用量大，刀具損耗低，加工表面粗糙度低。4．氧化、脫碳敏感性

高溫加熱時抗氧化懷能好，脫碳速度慢，對加熱介質(zhì)不敏感，產(chǎn)生麻點傾向小。

5．淬硬性

淬火后具有均勻而高的表面硬度。6．淬透性

淬火后能獲得較深的淬硬層，采用緩和的淬火介質(zhì)就能淬硬。7．淬火變形開裂傾向

常規(guī)淬火體積變化小，形狀翹曲、畸變輕微，異常變形傾向低。常規(guī)淬火開裂敏感性低，對淬火溫度及工件形狀不敏感。8．可磨削性砂輪相對損耗小，無燒傷極限磨削用量大，對砂輪質(zhì)量及冷卻條件不敏感，不易發(fā)生磨傷及磨削裂紋。

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