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冲压模具制造
1.1模具制造简述
在一定的制造装备和制造工艺条件下,直接对模具零件(一般为金属材料)进行加工,以改变其形状、尺寸、相对位置和性质,使之成为符合要求的零件,再将这些零件经配合、定位、连接与固定装配成为模具的过程称为:模具制造。
1.1.1、模具制造的过程及生产特点
1.模具的技术要求
与其他机械产品相比,模具再设计、制造、使用过程中有其特殊的要求。具体表现在:
(1)模具零件应具有较高的强度、刚度、耐磨性、耐冲击性、淬透性和较好的切削加工性。模具零件特别是凸、凹模都是在强压、高温及连续使用和很大冲击的条件下工作,要求在加工过程中不变形、不磨损、并保证有一定的使用寿命,所以模具选材时应采用质量较好、保证耐用度的材料。
(2)模具零件的形状、尺寸精度要求高,表面粗糙数值要求低。模具零件形状,决定成形件形状,其精度直接影响成形件精度;表面粗糙度直接影响到成形件的质量、成型后的模具成形间的分离甚至是能否完成成形。
(3)模具零件标准化。模具零件标准化影响到模具的制造周期、制造成本及制造质量。标准化程度越高,模具制造的周期越短,成本越低,互换性也越好。
(4)模具凸、凹之间具有合理的间隙。各类模具凸、凹之间的间隙是保证模具正常工作的必要条件,间隙或大或小、或者大小不均,均不能是模具正常工作,甚至会损坏模具。
(5)自动化、现代化及智能化。随着工业技术的不断发展,以及各类精密加工机械的不断涌现,模具制造的自动化、现代化已日渐成熟形成趋势,并向智能化方向发展。
1.1.2.模具制造的过程
模具制造工艺过程是指通过一定的加工工艺和加工管理对模具进行的加工、装配的过程。
模具加工包括五个阶段:生产技术准备,材料准备,模具零、组件加工,装配调试及试模鉴定。具体关系如2.1图所示。
(1)技术准备 技术准备是整个生产的基础,对于模具的质量、成本、进度和管理都有重大的影响。技术准备阶段包括模具图样的设计、工艺技术文件的编制、材料定额和加工工时定额的定制、模具成本的估价等等。
(2)备料 确定模具零件毛配的种类、形式、大小及有关的技术要求。(本章后段详细介绍)
(3)模具零组件的加工(详见第3、4、6章)
(4)装配调试(详见第5章)
(5)试模鉴定 对模具设计及制造质量做一个合理性与正确性的评估,检验模具是否能达到预期的功能要求。
图2.1 模具生产过程示意图
1.1.3.模具制造的特点
(1)模具零件形状复杂加工要求高。除一般的机械加工方法外模具加工更多采用特种加工(如线切割、电火花、电铸等)和数控加工、CAD/CAM、快速成型等现代加工方式。
(2)模具零件加工过程复杂,加工周期长。模具零件加工包括下料、铸造(锻造)、粗加工、半精加工、精加工等工序,期间还需要热处理、表面处理、检验等工序配合。所以,每一个零件加工短则一、二周,长则一、二个月甚至更长。同时,没一个零件加工需要多台机床、多个工人、多个车间甚至是多个工厂共同协作完成。
(3)模具零件加工属于单件加工或是小批量生产。
(4)模具加工精度高。模具加工精度高主要体现在两个方面:一是模具零件本身的加工精度要求高,而是互相关联的零件其配合精度要求高。
(5)模具零件需要反复修配、调整。
(6)要充分考虑模具在加工过程中的磨损及热胀冷缩的影响,模具零件加工中,常常有意识的控制模具零件的取值方向。
1.2毛坯选择及备料
毛坯的形状和特性,在很大程度上决定这模具制造的过程中的工序的多少,机械加工的难以晨读,材料消耗量的大小及模具的质量和寿命,因此,正确选择毛坯具有重要的技术经济意义。
2.2.1.毛坯种类的确定。模具加工中,常用的毛坯种类有:铸件、锻件、标准件、焊接件、型材等。选择毛坯种类时主要考虑以下因素:
1.模具图纸的规定 有些模具零件在图纸设计时就规定了毛配的种类。如:模架用铸件;部分导套用冷挤压件等。
2.模具零件的结构形状和几何尺寸 模具凌家安的结构特性和尺寸大小决定了毛配的种类。如图纸毛坯直径超过了最大圆钢直径、或台阶轴毛坯的外援直径相差悬殊时应采用锻件;模块太后无法用钢板气割时也用锻件;大型模具(例如汽车覆盖件模具)采用合金铸件等。
3.生产批量 专业化生产中,模架及其他一部分标准件(如推料杆、卸料螺钉等),为提高生产效率,降低加工成本,可采用一些特殊的手段(如模锻、冷挤压、精铸扥)来获得毛坯。
4.模具零件的材料及对材料组织和力学性能的要求 在多数情况下,此项要求是决定毛坯种类的主要因素。模具制造时,为了保证模具的质量和使用寿命,往往规定模具的主要零件(如凸、凹模)采用锻造方法获得毛坯。通过锻造使零件材料内部组织细密、碳化物分布合理,从而提高模具的质量和使用寿命。因此毛坯准备时对重要的模具零件材料颖进行相应的化学成分分析和力学性能测定。
1.2.2毛坯尺寸、形状的确定
1.毛坯尺寸的确定 毛坯尺寸通常是根据模具零件的尺寸加适当的加工余量确定的。首先,模具零件毛坯应考虑为模具加工提供方便,应尽可能根据所需的尺寸确定毛坯,以免浪费加工工时,提高了模具制造的成本;同时,确定毛坯尺寸还要考虑毛坯在制造过程中产生的各种缺陷(如锻造夹层、裂纹、脱碳曾、氧化皮、表面不平度)的影响,在加工时必须完全去除,以免影响模具质量。常见的铸件加工表面最小余量见表2.1;常见的锻件加工表面最小加工余量见表2.2及表2.3。
2.毛坯形状的确定 毛坯的形状应尽可能与模具形状一致,以减少机械加工的工作量,但是有时为了适应加工过程中的工艺要求,在确定毛坯形状时,需作一些小的调整。下面列举一些常见确定毛坯形状的方法。
为了加工时工件的庄家方便,有时工件需要工艺搭子。如图2.2所示凸模,为了保证磨削时同轴度,在加工时,在凸模左端设有一工艺搭子。
为了提高机械加工效率,提高材料利用率,减少才俩小号,有些小零件的毛坯常做成一坯多件。如图2.3所示,可以将三件毛坯合锻在一件中,待加工后再切割冯立成单个零件。
为了降低加工难度,有些模具零件在准备毛坯是,热为增加一部分,待加工后再去除,如图2.4a所示,在加工R15半圆式,比较困难,可用图2.4b所示的毛坯进行加工,加工后去除上半部分即成