【正文】 型工藝流程及條件介紹 41Molding technique procedure and parameter introduction 48第一章 緒論模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，因?yàn)槟＞咴诤艽蟪潭壬蠜Q定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。所有這些，都充分體現(xiàn)了國(guó)務(wù)院和國(guó)家有關(guān)部門(mén)對(duì)發(fā)展模具工業(yè)的重視和支持。“模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”也已經(jīng)取得了共識(shí)。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。目前全世界模具年產(chǎn)值約為600億美元，日、美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床工業(yè)，從1997年開(kāi)始，我國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)值也超過(guò)了機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值。大型、精密、復(fù)雜、高效和長(zhǎng)壽命模具又上了新臺(tái)階。體現(xiàn)高水平制造技術(shù)的多工位級(jí)進(jìn)模、覆蓋面大增，已從電機(jī)、電鐵芯片模具，擴(kuò)大到接插件、電子零件、汽車(chē)零件、空調(diào)器散熱片等家電零件模具上。塑料模熱流道技術(shù)更臻成熟，氣體鋪助注射技術(shù)已開(kāi)始采用。模具質(zhì)量、模具壽命明顯提高；模具交貨期較前縮短。電加工、數(shù)控加工在模具制造技術(shù)發(fā)展上發(fā)揮了重要作用?？焖俳?jīng)濟(jì)制模技術(shù)得到了進(jìn)一步發(fā)展，尤其這一領(lǐng)域的高新技術(shù)快速原型制造技術(shù)(RPM)進(jìn)展很快，國(guó)內(nèi)有多家已自行開(kāi)發(fā)出達(dá)到國(guó)際水平的相關(guān)設(shè)備。模具材料方面，由于對(duì)模具壽命的重視，優(yōu)質(zhì)模具鋼的應(yīng)用有較大進(jìn)展。歷年來(lái)進(jìn)口模具不斷增長(zhǎng)的勢(shì)頭有所控制，模具出口穩(wěn)步增長(zhǎng)。我國(guó)已能生產(chǎn)部分轎車(chē)覆蓋件模具。一汽模具中心生產(chǎn)了捷達(dá)王轎車(chē)外覆蓋件模具?？纱砀采w件模具的水平。但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面，與國(guó)外相比還存在一定的差距。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動(dòng)疊片多功能模具，已達(dá)到國(guó)際水平。2）塑料模 塑料模應(yīng)用最廣泛的一類(lèi)模具。在大型塑料模方面，已能生產(chǎn)34〃大屏幕彩電塑殼模具，6kg大容量洗衣機(jī)全套塑料模具及汽車(chē)保險(xiǎn)杠和整體儀表板等的塑料模具。在精密塑料模具方面，能生產(chǎn)多型腔小模數(shù)齒輪模具和600腔塑封模具。一般均采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置。氣體輔助注射技術(shù)已成功得到應(yīng)用。在精度方面，塑件的尺寸精度可達(dá)IT67級(jí)。3）壓鑄模 汽車(chē)和摩托車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展，推動(dòng)了壓模生產(chǎn)的發(fā)展。技術(shù)水平有所提高，使汽車(chē)、摩托車(chē)上配套的鋁合金壓鑄模大部分實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化?？傮w水平有了較大提高。模具壽命：鋁合金鑄件模具一般為48萬(wàn)次，個(gè)別可超過(guò)10萬(wàn)次，國(guó)外可達(dá)815萬(wàn)次以上。4）模具CAD/CAM技術(shù) 模具CAD/CAM技術(shù)是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，是一項(xiàng)高科技、高效益的系統(tǒng)工種。模具CAD/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，已成為人們的共識(shí)。特別是以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)。但在引進(jìn)工作上也存在著不少問(wèn)題，缺少規(guī)劃，引進(jìn)混亂，偏愛(ài)高檔，消化不良，使用效率低下，二次開(kāi)發(fā)不夠，以及沒(méi)有實(shí)現(xiàn)根據(jù)我國(guó)模具行業(yè)的實(shí)際情況，以微機(jī)級(jí)軟件引進(jìn)為主的方針等。 近年來(lái)，我國(guó)自主開(kāi)的CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開(kāi)發(fā)的CAXA系統(tǒng)，；上海交大模具CAD國(guó)家工程中心開(kāi)發(fā)的冷沖模CAD系統(tǒng)等，這些軟件具有適應(yīng)國(guó)內(nèi)模具和具體情況，在微機(jī)在應(yīng)用，價(jià)格較低等特點(diǎn)，為進(jìn)一步普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。 快速原型制造(RPM)技術(shù)是一種集CAD、CAM、NCN、激光及材料科學(xué)于一體的新技術(shù)，是當(dāng)前最先進(jìn)的零件及模具的成形方法之一。 由快速成形機(jī)得到三維原型，通過(guò)陶瓷精鑄、電弧噴涂、消失模、熔模等技術(shù)可快速制造出各種模具。西安交大成立了推廣應(yīng)用站，開(kāi)展了不少活動(dòng)。 樹(shù)脂沖壓模具在國(guó)產(chǎn)轎車(chē)的試制中得到成功應(yīng)用。其主要特點(diǎn)是模具型面以CAD/CAM加工的主模型為基準(zhǔn)，采用端士汽巴精化的高強(qiáng)度樹(shù)脂澆注成形，凸凹模間隙采用進(jìn)口專(zhuān)用蠟片準(zhǔn)確控制，模具尺寸精度高，制造周期可縮短1/22/3，12套模具制造費(fèi)用可節(jié)省1000萬(wàn)元左右。屬?lài)?guó)內(nèi)首創(chuàng)。 電弧噴涂脂抹粉成形模具技術(shù)。仿真效果好，已先后在吹塑模、汽車(chē)內(nèi)飾件模、TPR模等方面應(yīng)用。一般有樣模時(shí)，3天內(nèi)即可完成。6）模具標(biāo)準(zhǔn)件 模具標(biāo)準(zhǔn)件對(duì)縮短模具制造周期，提高質(zhì)量、降低成本，能起很大作用。模具標(biāo)準(zhǔn)年主要有冷沖模架、塑料模架、推桿和彈簧等。目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度一般在30%以下，和國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家已達(dá)到70%80%相比，仍有很大差距。大量使用的模具材料為模具鋼，年消耗量在10萬(wàn)噸以上。如4Cr5NiMo模塊淬透性、等向性偏低等。供應(yīng)渠道較前有所改善。另外，還需要研究適應(yīng)玻璃、陶瓷、耐火磚和地磚等成形模具用材系列。國(guó)內(nèi)大部分企業(yè)在模具淬火時(shí)仍采用鹽熔爐或電爐加熱。而且不穩(wěn)定，直接影響模具使用壽命和質(zhì)量。8）模具制造的相關(guān)技術(shù)模具制造的相關(guān)技術(shù)與工藝的發(fā)展，對(duì)模具水平的提高起到了重要作用。擠壓珩磨拋光已用應(yīng)用。模具花紋的蝕刻技術(shù)，工藝水平提高較快，能制作各類(lèi)模具的裝飾紋，且仿真性越來(lái)越好。除原來(lái)已推廣的電火花強(qiáng)化機(jī)外，又開(kāi)發(fā)了電刷鍍強(qiáng)化設(shè)備。除電刷鍍修復(fù)模具外，又引進(jìn)和開(kāi)發(fā)了多種脈沖焊接機(jī)，修復(fù)效果較好。造成產(chǎn)需矛盾突出的原因，一是專(zhuān)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化程度低，除少量標(biāo)準(zhǔn)件外購(gòu)?fù)?，大部分工作量均需模具廠(chǎng)去完成。二是設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)落后，如模具CAD/CAM技術(shù)采用不普遍，加工設(shè)備數(shù)控化率低等，亦造成模具生產(chǎn)效率不高、周期長(zhǎng)。2）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、企業(yè)結(jié)構(gòu)等方面模具按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分為十大類(lèi)，其中沖壓模、塑料模占模具用量的主要部分。國(guó)外先進(jìn)國(guó)家對(duì)發(fā)展塑料模很重視，塑料模比例一般占30%40%。我國(guó)模具生產(chǎn)企業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，主要生產(chǎn)模具能力集中在各主機(jī)廠(chǎng)的模具分廠(chǎng)(或車(chē)間)內(nèi)，模具商品化率低，模具自產(chǎn)自用比例高達(dá)70%以上。3）產(chǎn)品水平衡量模具產(chǎn)品水平，主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度，加工模具的復(fù)雜程度、模具的使用壽命和制造周期等。4）工藝裝備水平我國(guó)機(jī)床工具行業(yè)已可提供比較成套的高精度模具加工設(shè)備，如：加工中心、數(shù)控銑床、數(shù)控仿形銑床、電加工機(jī)床、座標(biāo)磨床、光曲磨床、三座標(biāo)測(cè)量機(jī)等。 當(dāng)前，我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)是產(chǎn)品品種多、更新快和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。因此，模具工業(yè)的發(fā)展的趨勢(shì)是非常明顯的。隨著零件微型化，以及模具結(jié)構(gòu)發(fā)展的要求(如多工位級(jí)進(jìn)模工位數(shù)的增加，其步距精度的提高)精密模具精度已由原來(lái)的5μm提高到2～3μm，今后有些模具加工精度公差要求在1μm以下，這就要求發(fā)展超精加工。一套多功能模具除了沖壓成形零件外，還可擔(dān)負(fù)轉(zhuǎn)位、疊壓、攻絲、鉚接、鎖緊等組裝任務(wù)。如觸頭與支座的組件，各種小型電機(jī)、電器及儀表的鐵芯組件等。一方面是制品使用周期短，品種更新快，另一方面制品的花樣變化頻繁，均要求模具的生產(chǎn)周期越快越好。例如，研制各種超塑性材料(環(huán)氧、聚脂等)制作或其中填充金屬粉末、玻璃纖維等的簡(jiǎn)易模具：中、低熔點(diǎn)合金模具、噴涂成型模具、快速電鑄模、陶瓷型精鑄模、陶瓷型吸塑模、疊層模及快速原型制造模具等快速經(jīng)濟(jì)模具將進(jìn)一步發(fā)展。另外，采用計(jì)算機(jī)控制和機(jī)械手操作的快速換模裝置、快速試模技術(shù)也會(huì)得到發(fā)展和提高。因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。5）使用優(yōu)質(zhì)材料及用先進(jìn)的表面處理技術(shù)將進(jìn)一步受重視 在整個(gè)模具價(jià)格構(gòu)成中，材料所占比重不大，一般在20%～30%之間，因此選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用的表面處理技術(shù)來(lái)提高模具的壽命就顯得十分必要。如采用粉末冶金工藝制作的粉末高速鋼等。其碳化物微細(xì)，組織均勻，沒(méi)有材料方向性，因此它具有韌性高、磨削工藝性好、耐磨性高、長(zhǎng)年使用尺寸穩(wěn)定等特點(diǎn)，是一種很有發(fā)展前途的鋼材。這種鋼材還適用于注射成型漆加玻璃纖維或金屬粉末的增強(qiáng)塑料的模具，如型腔、形芯、澆口等主要部件。 模具熱處理和表面處理是能否充分發(fā)揮模具鋼材性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具表面處理除完善普及常用表面處理方法，即擴(kuò)滲如：滲碳、滲氮、滲硼、滲鉻、滲釩外，應(yīng)發(fā)展設(shè)備昴貴、工藝先進(jìn)的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。它是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、激光成形技術(shù)和新材料技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的，是一種全新的制造技術(shù)，是基于新穎的離散/堆積(即材料累加)成形思想，根據(jù)零件CAD模型、快速自動(dòng)完成復(fù)雜的三維實(shí)體(原型)制造。 7）高速銑削加工將得到更廣泛的應(yīng)用 國(guó)外近年來(lái)發(fā)展的高速銑削加工 ，主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)到40000～100000r/min,快速進(jìn)給速度可達(dá)到30～40m/min，換刀時(shí)間可提高到1～3S。形狀精度可達(dá)10um。因此，高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了模具加工的發(fā)展，特別是對(duì)汽車(chē)、家電行業(yè)中大型腔模具制造方面注入了新的活力。 冷沖壓和切削加工比較，具有生產(chǎn)率高、加工成本低、材料利用率高、產(chǎn)品尺寸精度穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化等一系列優(yōu)點(diǎn)，特別適合于大量生產(chǎn)。因此，現(xiàn)代汽車(chē)、拖拉機(jī)、電機(jī)電器、儀器、儀表和各種民用輕工產(chǎn)品中，都大量使用冷沖壓零件。隨著汽車(chē)和家用電器等的飛躍發(fā)展，許多先進(jìn)工業(yè)國(guó)家，對(duì)發(fā)展冷沖壓生產(chǎn)給予了高度的重視。材料厚度，零件外形簡(jiǎn)單，由圓弧和直線(xiàn)組成，無(wú)尖角、凹陷或其他形狀突變，采用的圓角（r為圓角半徑），這有利于模具制造和提高模具壽命，系典型的板料沖壓件。沖裁件孔與孔、或孔與邊緣的間距與模具強(qiáng)度和壽命以及沖裁件的質(zhì)量有關(guān)，其值不宜過(guò)小，一般取，所設(shè)計(jì)零件取。零件外形尺寸無(wú)公差要求，為防止彎曲裂紋，彎曲處的圓角半徑，不能小于最小彎曲半徑，該零件的圓角半徑為、對(duì)圓角半徑或，大于表37所示的最小彎曲半徑值，因此可相以彎曲成形?？?、三個(gè)孔和腰圓孔分別分布在零件的三個(gè)平面上，孔距有位置要求，但孔徑無(wú)公差配合。彎曲件形狀應(yīng)盡量對(duì)稱(chēng)，以避免壓彎時(shí)的毛坯偏移，該彎曲件的形狀不對(duì)稱(chēng)，彎曲時(shí)毛坯容易發(fā)生移動(dòng)，因此考慮在沖壓件上設(shè)計(jì)出定位工藝孔。由表73可查得沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為。模具制造費(fèi)用很高，約占沖壓件總成本的。一般來(lái)說(shuō)大批量生產(chǎn)時(shí)，可選用連續(xù)模和高效沖壓設(shè)備，以提高生產(chǎn)效率，中小批量生產(chǎn)時(shí)，常采用單工序簡(jiǎn)單模或復(fù)合模，以降低模具制造費(fèi)用。 材料的力學(xué)性能　　工件材料為08鋼，為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼?！　〔牧系目估辜簦?qiáng)度：　　抗拉強(qiáng)度：，取　　抗剪強(qiáng)度：，取 確定工藝方案彎曲件毛坯長(zhǎng)度計(jì)算如下：中性層內(nèi)移系數(shù)可查《沖壓工藝學(xué)》表31 取考慮彎曲后纖維伸長(zhǎng)的修正系數(shù)α可查表35，取α= 最后得出如下圖所示的彎曲前毛坯的形狀和尺寸。排樣是否合理直接影響到材料的經(jīng)濟(jì)利用。為便于手工送料，選用了單排沖壓。因所設(shè)計(jì)零件外形不規(guī)則，所以選用此排樣方法。答辯的作用是補(bǔ)償定位誤差，保證沖出合格的工件。搭邊值要合理確定。從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊值越小越好，但搭邊小于一定數(shù)值后，對(duì)模具壽命和剪切表面質(zhì)量不利。為了使作用在毛坯側(cè)表面上的應(yīng)力沿切離毛坯周長(zhǎng)的變化不大，必須使搭邊的最小寬度大于塑變區(qū)的寬度，而塑變區(qū)寬度與材料性質(zhì)和材料厚度有關(guān)，一般約等于。搭邊值與材料的機(jī)械性能、工件的形狀與尺寸、材料厚度、送料及擋料方式等因素有關(guān)。衡量排樣經(jīng)濟(jì)性的標(biāo)準(zhǔn)是材料利用率，即工件的實(shí)際面積與板料面積的比值。但是該方案的彎曲工序安排在沖孔以后進(jìn)行，彎曲回彈后孔距不易保證，影響零件精度?！　》桨溉喝繘_孔工序安排在彎曲成形后進(jìn)行，可以保證零件的各孔距尺寸，但彎曲時(shí)無(wú)定位，壓彎時(shí)毛坯容易發(fā)生偏移，影響制件質(zhì)量。通過(guò)以上的方案分析，可以看出，在一定的生產(chǎn)批量條件下，選用方案四是比較合理的。. 各工序模具結(jié)構(gòu)形式的確定第一套模具采用落料沖孔倒裝復(fù)合模第二套模具采用彎曲模第三、四套模具采用沖孔模沖孔模的結(jié)構(gòu)型式很多，常見(jiàn)的典型結(jié)構(gòu)有：導(dǎo)板式?jīng)_孔模、帶固定卸料板沖孔模、帶彈性卸料板沖孔模、懸臂式?jīng)_孔模。沖孔時(shí)，彈性卸料板始終壓住板料，所以沖孔件比較平整。為此，若將凹模寬度適當(dāng)增大或?qū)椥詨毫习迦菀讐菏值牟课徊牧先サ簦鉀Q了安全問(wèn)題以后，該沖孔模將會(huì)得到廣泛應(yīng)用。在設(shè)計(jì)沖裁模具時(shí)，盡量使壓力中心與壓力機(jī)滑塊中心相重合。第三套模具為多凸模沖孔模：設(shè)各凸模的周邊長(zhǎng)度為S1，S2，Sn，各凸模沖裁力作用點(diǎn)到X，Y的距離分別為Y1，Y2，Yn和X1，X2，Xn，則各凸模的合力作用點(diǎn)，即壓力中心的坐標(biāo)X0，Y0值可按下式計(jì)算： 由上可得：第四套模具為形狀簡(jiǎn)單的沖裁件壓力中心為其幾何形狀中心. 凸、凹模刃口尺寸的確定模具刃口尺寸精度是影響沖裁件尺寸精度的首要因素,:1)由于凸、凹模之間存在間隙,使落下的料或沖出的孔都是帶有錐度的,且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸,沖孔件的小端尺寸等于凸模尺寸.2)在測(cè)量與使用中,落料件是以大端尺寸為基準(zhǔn),沖孔件是以小端尺寸為基準(zhǔn).3)沖裁時(shí),凸、凹模要與沖裁零件發(fā)生摩擦,凸模愈磨愈小,凹模愈磨愈大結(jié)果使間隙愈用愈大.由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時(shí),需考慮下述原則:1) 落料制件尺寸又凹模尺寸決定,以凹模為基準(zhǔn),間隙取在凸模上。，根據(jù)上面的尺寸計(jì)算原則本設(shè)計(jì)中的模具按IT11級(jí)制造。凹模與凸模分開(kāi)加工；凹模與凸模配合加工。采用這種方法，要分別標(biāo)注凹模與凸模刃口尺寸與制造公差，它適用于圓形件或簡(jiǎn)單形狀的工件。 查《沖壓工藝學(xué)》表27可得系數(shù) 計(jì)算沖壓力和選擇沖壓設(shè)備1 沖壓力計(jì)算計(jì)算沖裁力的目的是為了合理地選用壓床和設(shè)計(jì)模具。在第三套沖孔模具中，沖裁力主要為沖孔力，需要沖的孔有孔，兩個(gè)孔和底部腰圓孔。同時(shí)，沖下的零件與余料還要力圖恢復(fù)彈性穹彎。從凸模上將零件或廢料卸下來(lái)所須的力稱(chēng)卸料力。推件力系數(shù)：頂件力系數(shù)：卸料力系數(shù)： 取推件力：頂件力：卸料力：采用彈性卸料裝置和下出料方式的總沖裁力為：考慮到模具刃口的磨損，凸、凹模間隙