模具零件范文

模具零件篇1

《模具零件的普通加工》课程按照职业岗位的工作过程及要求组织教学内容，以职业活动为导向，以真实(或仿真)的工作场景开展教学活动，让学生掌握模具设计与制造过程中有关机械零件加工的方法，理解模具零件精度的概念，正确编制零件加工工艺、合理选择刀具和切削用量，掌握零件机械加工涉及到的原理和加工操作方法。通过本课程的学习，学生应求真务实、团结协作、勤奋敬业、踏实肯干，并取得《钳工中级工证书》、《车工中级工证书》或《铣工中级工证书》职业资格证书中之任意一种资格证书，实现学习任务与工作任务密切对接，学生每完成一项工作任务，也即完成了一项学习任务，体现教学过程的职业性。

2课程设计与教学组织特色

2．1课程教学模式

《模具零件的普通加工》课程的教学模式应该高度重视学生在校学习与实际工作的一致性，依据模具设计与制造专业“基于工作过程、虚实结合、学做一体”［2］的人才培养模式，有针对性地采取工学交替、项目导向、课堂与实习地点一体化的教学模式。

2．2课程设计思路

模具零件的制造是一种较为精密的机械加工过程，其内容包括模具零件的设计—加工—装配—试模—使用等环节。试模不成功或产生废次品则需要对模具的设计、加工、装配等环节的某一方面进行修正或全面修正，因此模具的加工制造是一项综合技能，需要具备机械加工、模具结构设计、模具装配工艺等多方面知识和能力。《模具零件的普通加工》项目化课程主要以工厂典型件为载体，根据模具零件的特点，解决制造中遇到的实际机加工操作问题和零件的选材问题、热处理问题或其它问题。该课程既不是单一的加工操作技能学习，也不是模具制造工艺的全部内容学习。模具零件部分精加工、数控加工和特种加工方法等将在后续模具设计与制造课程中，结合装配和试模进行讲解。

2．3教学方法与教学手段

《模具零件的普通加工》课程应根据模具零件制造与加工需要理论与实际操作相结合的特点，灵活运用模具典型案例分析，通过分组讨论、讲练结合等教学方法，引导学生积极思考、乐于实践，提高教学效果。课堂采用一体化教学模式，教学组织形式采用课堂教学、现场教学、多媒体教学等多种形式。为方便教学，编写了项目化教材，现已公开出版。具体实施过程如图1所示。

2．4课程教学组织安排

从构建课程体系的方法上，采用了“项目化”教学，按照岗位所需的知识、能力、素质结构划分不同的项目，在按项目设置课程时，不仅要考虑专业本身课程体系的科学性，还要充分研究重点行业、大型企业的岗位特点，实现学校课程体系与区域经济及企业、行业的对接。从课程的实施上，要成立课程开发小组，抓好项目的落实，以完成工作任务为主线进行综合，开发适应岗位实际和需求的综合课程和校本课程，培养学生的关键能力，培养学生良好的职业道德素养。传统的课程体系是理论部分和实践部分脱节，而且在讲述具体的模具零件加工等实践环节时常常因学生人数多，实验条件有限，只能老师在机床边上边讲解边演示，学生动手的机会较少。实行项目化教学以后，本课程共设有10个项目，19个子项目。项目1首先介绍了典型模具的结构(具体如图2所示)，并在模具拆装实训室(具体模具结构如图3所示)进行模具零件的测绘认知。以后每个项目都以项目1中的典型件为载体，结合零件结构进行工艺讲解，之后在课内布置课题和要求，让学生自己查找相关资料，编写相关加工工艺，由于在编制教学计划的时候在课内安排了实训环节，所以学生可以真正参与教学实践。采用这样的教学模式，学生对所学的知识能看得见、摸得着，而且能做得出来，对知识的掌握和理解会更透彻，更牢固，教学效果好。

3结语

随着模具制造技术的发展，高职类学校在《模具零件的普通加工》等课程教学中应以职业能力的培养为课程教学目标，实现项目化教学。在《模具零件的普通加工》教学的过程中，应以就业为导向，以工作职业活动过程为线索，以学生为中心进行项目化设计，让学生直接体验和掌握新知识、新技术、新技能。

模具零件篇2

在打印机塑料零件的模具设计时，要对塑料零件的形状、尺寸及其精度要求以及注射成型工艺进行分析，从而确定模具分型面、型腔数目、浇口形式等。

关键词：

模具设计；塑料零件；注塑成型

1注塑件的工艺分析

塑料注射成形是利用塑料的可挤压性与可模塑性，首先将粒状或粉状的塑料加入到注塑机的料斗，由螺杆带动塑料前行进入料筒，由料筒壁的加热器及螺杆的摩擦作用使塑料在料筒内加热至熔融状态，在螺杆的高压推动下，以一定的速度和压力经浇注系统进入闭合模具中，经过保压冷却凝固成形后开模，模具推出机构推出制件，从而获得具有一定形状和尺寸的塑料制件。模具设计应根据塑件的使用要求及相应的技术指标，选择合理的工艺方案。

（1）注塑件的结构形状分析。该塑件是打印机上一个部件，受到振动、摩擦等情况比较多，制件材料要求韧性好，表面粗糙度低。制件结构简单，形状规则，大批量生产。采用单分型面注塑模有利于降低模具复杂程度，有利于模具加工制造。

（2）注塑件的性能指标及成型特性分析。工件材料为HIPS，是PS的改性材料，分子中含有5%~15%橡胶成份，韧性好、冲击强度高，成型加工性能好、着色力强。HIPS制品不透明，吸水性低，可不需预先干燥。主要性能指标：弯曲强度13.8~55.1MPa；拉伸强度13.8~41.4MPa；断裂伸长率为15%~75％；维卡软化点185°~220°F。

（3）注塑成型工艺参数分析。根据经验数据和推荐值，初步确定成型工艺参数选择往复螺杆式注塑机，由公称注射量选定注射机。打印机零件的注塑模采用单分型面注塑模，一模四腔。产品材料HIPS，其密度为1.035~1.04g/cm3，收缩率为0.3~0.8，计算其平均密度设为1.04g/cm3，平均收缩率为0.5%。计算后并据现有设备选择为德国产注射机Demag/50T注塑机。

2注塑件模具设计

（1）分型面的确定。结合该产品的结构,分型面在塑件的最大投影面积上，中间线处即为分型面。

（2）型腔数目的确定。型腔数目的确定主要考虑塑件的尺寸、模具制造成本、注塑成型的效益、模具制造难度等因素，初定为一模四腔，经济合理，采用平衡式排布。

（3）模架选择。现有的模具模架已经标准化，选择模仁的材料是H13，经计算模具尺寸为300mm×350mm，经经验计算后取型芯板厚度80mm，型腔板厚度90mm，垫板厚度90mm，为避免干涉，型芯板和型腔板之间取1mm间隙。

（4）浇注系统设计。注射模的浇注系统是是为填充型腔而开设于模具中的一系列通道，由主流道、分流道、冷料穴（或冷料井）和浇口组成。主流道：主流道主要参数：锥角=1.2°；内表面粗糙度Ra=0.8μm；小端直径D=4mm；浇口套圆弧半径R=13mm；材料S50C；浇口套与定位圈配合采用H9/f9的配合，浇口套与模板之间配合采用H7/m6的配合。①分流道：圆形断面形状，直径为4mm，分流道长度L=25mm，面粗糙度值选为0.16，采用平衡式布置形式。②冷料穴（或冷料井）和拉料杆：冷料穴位于分流道末，分流道加工时直接将冷料穴加工出来，截面与分流道相同；拉料杆选用前面带锥度的，材料为SKH51，硬度为56~60HRC，固定在底针板上。③浇口：采用潜伏式浇口。

（5）导向与定位机构。注射模的导向机构选择导柱导套导向（导柱上有开设油槽）：①导柱：材料：GCr15轴承钢HRC60左右；长度：210mm；直径：ф30mm；ф35mm。②导套：材料：GCr15轴承钢HRC60左右；长度：87mm；内直径：ф30mm，外直径：ф42mm，下端直径：ф47mm；壁厚：6mm。

（6）顶出系统设计。使用顶针脱模，采用的是DME标准件，使用的是默认材质即：SKD61。

（7）成型零件工作尺寸计算。成型零件的工作尺寸计算是指计算凹模和凸模直接构成塑件的尺寸。凹、凸模的尺寸精度直接影响塑件的尺寸精度。本设计采用的是镶拼式型腔，如果是利用计算公式计算型腔壁厚的话比较烦琐，且不能保证在生产中的精确性，我们可以根据经验值来取。此设计取模具型腔凹模壁厚为25mm，模套壁厚取90mm。

（8）排气设计。此模具不额外设计排气系统，直接利用排气槽、分型面排气，同时还可利用顶针，推杆等的间隙排气。（9）温度调节系统设计。HIPS材料成形条件比较好，不需要加热系统。冷却水路的布局方式及冷却水孔的直径大小据经验设置。

3模具工作行程

模具装备图及三维图如图1、图2所示。单分型面注射模是注射模具中最简单、最基本的一种形式，约占注射模具的70%，只有一个分型面，可根据需要设计为单型腔模具，也可以设计为多型腔模具。单分型面注射模的工作过程为：合模———锁模———注射———保压———补塑———冷却———开模———推出塑件。具体工作过程如下：在导柱导套导向定位下，动模和定模闭合，并由注射机锁模机构提供的锁模力锁紧；然后开始注射，熔融状态的塑料熔体经浇注系统进入型腔；待熔体充满型腔并经过保压、补塑、冷却定型后开模，开模时，注射机开模系统带动动模后退，模具从动模和定模分型面分开，塑件包紧在型芯上随动模一起后退，拉料杆将主流道凝料从浇口套中拉出；因斜导柱在定模上，分开时同时带动滑块运动，完成侧抽芯动作；当动模移动一定距离后，注射机的顶杆接触模具的底针板，推出机构开始工作，使顶针和拉料杆分别将塑件及浇注系统凝料从动模和冷料穴中推出落下，得到制件，至此完成一个注射周期。

模具零件篇3

关键词：数控铣加工；模具零件；工艺优化；策略

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.11.041

0 引言

当前，我国加工产业正处于转型状态，在机械加工的过程中，机床的运用十分广泛。数控加工机组是现代机械加工产业当中的核心，而模具则是数控加工当中的核心构件。因此，模具本身的设计和质量与加工行业的发展息息相关。

1 数控技术的发展情况

目前我国的经济技术正处于高速进步当中，人们的日常需求越来越趋向多样化，也使得生活当中对于日用品及其它产品的要求越来越高，而这就导致现代产品的更新换代速度较快，加工企业小批量生产业务增加。同时，当前我国轻加工业的生产速度也在不断攀升，各类日用品的消耗速度也较快，那么对模具本身的精度要求更高。但当前我国相关模具设计和生产方面仍存在一定的问题，对模具的使用和制造产生一定的阻碍，亟待解决[1]。

2 数控铣加工技术的特点

（1）能力强。对于数控铣加工技术来讲，其具备较强的复杂加工能力，在飞机、轮船等制造过程中，均会应用到数控铣加工技术。其加工质量同产品质量及性能间密切联系。该技术能够进行普通加工技术所无法进行的复杂加工任务。

（2）质量优。该技术属于数字化技术，能够在程序操控下完成自行加工操作，从而防止由于人为因素导致的加工误差等问题。另外，如果加工期间参数出现错误，铣加工技术能够借助数控系统对其进行校正、补偿，从而确保加工顺利进行。

（3）效率高。与传统的模具零部件加工技术进行比较发现，数控铣加工技术在进行模具零件加工时效率更高，特别是针对一些五面体零部件及柔性单元零部件，一次操作就能够完成多数位置的处理，可以高效降低因为重复加工而导致的误差出现概率，同时增快加工速度[2]。

（4）柔性好。良好的柔性主要表现在对不同零部件模具进行加工期间，仅需要调整设定程序，就可以对不同种类的元件进行加工，从而避免了专门制定工装夹具的问题。由此，也在很大程度缩减了产品生产及加工的时间，更适合现代社会小零部件生产的需求。

3 对模具数控编程的基本流程进行优化

在进行模具零部件加工期间，数控铣加工技术从本质上分析依旧需要在数控机床上操作，那么，就需要对数控的编程流程进行控制，从而确保加工的质量。一般情况下，流程主要包括准备、方案、编程、定型四个阶段[3]。①准备阶段。在进行零部件加工前，需要预先做好准备工作，编程人员仔细阅读、分析相关数据信息后，需要对数控编程程序进行制作、处理；②方案阶段。在完成准备阶段后，编程人员就需要结合车间现有资源，即刀具、机床、设备、生产能力等条件编订生产零部件模具的相关规程。③编程阶段。此阶段是整个基本流程中最为重要的环节。程序编订期间，结合零部件的特性，构思加工方法及过程，另外，需要系统考虑加工机床及车间的情况，选取合适的夹具等零件，同时在选定方案的前提上借助计算机计算出相应的运动轨迹。之后利用仿真软件进行认证，调整刀轨，进而确保程序的正确性。④定型阶段。此阶段不仅是数控流程编订的最后阶段，而且也是极为关键的验收阶段。该阶段较为常用的程序包括CLS格式文件及PRT格式文件。

4 对模具数控刀具进行优化

在进行模具零部件加工期间，刀具具有十分重要的作用，为了保障加工质量，需要对刀具进行优化，可以从以下两方面入手：其一，合理选择刀具的类别及型号。刀具在数控铣加工技术中被广泛应用，主要用于切割模具的成型面，一般来讲，较为常用的刀具类别包括球头刀、平头刀等，型号一般在满足模具零部件质量基础上选用大型号的刀具；其二，合理选择刀具的材质。在选择刀具的材质方面，需要结合零部件的原材料及切削要求进行挑选，尽量避免出现硬质刀具无法完全发挥切割功能而出现浪费的问题。在生产一些形状复杂、硬度较高的零部件时，尽量选择高速钢材质的刀具，进而确保符合耐磨性及切割速度、刚想强度等方面的需求[4]。

5 对模具数控零件进行优化

（1）优化加工方法。在加工模具零部件期间，首要注意的内容就是确保切割刀能够平稳的在斜面的运行，不可以出现突然转变运动轨迹的问题，另外，保证刀具切割斜面、圆弧等位置时速度稳定。当切割刀同零部件的倾斜面接触时，会出现一定摩擦，从而发生共振问题，那么就需要对切割的长度及切入角进行控制，减少共振情况发生。

（2）优化切削量。在进行数控铣加工技术操作期间，切削量的多少与模具零部件整体质量之间存在紧密关联，因此，需要对切削量及切削的速度进行调控，进而保证零部件表面光滑，加工质量符合要求。通常来讲，切削的数量需要建立在零部件原料刚性强度允许的基础上，保证加工深度同切削深度相统一，从而降低走刀概率，提高加工质量。

（3）优化内斜面。当对模具零部件的内斜面进行铣加工处理时，需要对入刀方法进行优化，以往多采取竖直入刀，就需要相应降低切割的速度，同时模块零部件表面也较粗糙，刀具受损较严重。可以采用螺旋入刀的方法，能够获得良好的切割效果，但是需要注意入刀的半径。

6 总结

总而言之，本文对模具零部件应用数控铣加工技术的方法、特点等内容进行了分析，提出了优化措施，目的在于更好的提高铣加工技术的水平，保证零部件加工质量，降低成本投入，为生产企业增加经济收益。

参考文献：

[1]刘汉华.数控铣加工模具零件工艺优化策略研究[J].科技创新与应用，2015（08）：64.

[2]区颖勤.数控铣加工模具零件工艺的优化策略分析[J].广东教育（职教版），2015（09）：89-90.

模具零件篇4

关键词 小钣金零件；冲模设计；工艺分析

中图分类号：TG386 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）01-0024-01

钣金零件应用广泛，是一种以钣金为材料加工制造出的零部件，在各种领域中应用并发挥重要的作用。在人们的生产和生活中，到处可见到钣金零件的身影，是各行业领域中不可或缺的零件。钣金零件主要有三种类型：第一类是平板类钣金零件，一般是指平面冲裁间，是由各种冲裁设备加工生产出来的，这类零件通常质量较好，性能高，生产成本较低，在一些板材生产加工的技术性行业中应用较多；第二类是弯曲类钣金零件，是通过弯曲加工生产而成的零件。此类钣金零件产品多样化，硬度强，在连接零部件中广泛的应用，在有形状要求的生产行业也多有应用；第三类是成型类钣金零件，是通过拉伸等方法成型加工生产的曲面类零件。多应用冲压和裁切的工艺。小钣金零件是钣金零件殊的一种，多表现为孔间和孔径的距离都较小，而且孔孔分布比较密集。采用常规的一次性冲裁成型的加工方法，容易出现凸模失稳的现象，对模具的损耗也较大，影响模具的使用寿命。

1 冲模的概述

在钣金零件的小批量生产中，简易冲模结构已经被广泛的应用。冲压模具是在冷冲压作用下，将材料加工成符合要求的零件，是一种具有特殊性的工艺设备。冲模结构简单、制造方便而且成本较低，而且对于小钣金零件的加工要求能够满足。在钣金零件的冲压生产中，冲模能够通过落料、冲孔、弯曲和拉伸等加工操作进行零件的加工制造。可以说冲模设计的合理性，对产品加工的质量、生产效率和经济效益的获得都具有十分重要的作用。通常冲模是冲压件是一一对应的，通常不能通用，适宜在批量生产的零件加工中应用。冲模的过程是对原材料从设计到加工到成型，与图样所要求的零件有“一模一样”的关系，一个质量合格的模具，不仅要求模具零件的材料选取要满足性能要求，在加工上要与零件图样设计要求一致，而且装配后的模具质量要满足设计质量，试冲零件的质量要符合要求，同时冲模要质量稳定，耐用性好，有较高的产品附加值。

2 小钣金零件成形工艺方案

本文以某一批量生产的薄板小钣金零件为例，材料为宽18 mm，厚0.5 mm的钢带。零件加工要求如图1所示。

本文薄板小钣金零件的加工工序基本步骤为先进行冲孔，再进行落料冲裁。最先考虑的工艺方案是先落料，然后冲孔复合模具，采用一次成型的加工工艺，经过分析发现此方案生产出来的小钣金零件尺寸精确，但是因为此小钣金零件小孔凸模比较长，容易发生失稳或者弯曲的现象。如果采用落料后先冲小孔再冲大孔的加工工艺，分析发现在冲孔加工的过程中很难定位，尺寸精确度不高。最后采用先冲大孔，以大孔为基准定位孔中进行小孔的冲裁的方案，相对于前两种工艺方案来说，在精度上没有第一种方案准确度高，但是其加工稳定性较好，而且对模具影响较小，而且模具的结构比较简单，制造起来比较快捷，在尺寸精度上也比较理想。

图1 薄板小钣金零件图

3 小钣金零件的模具结构及装配

机床饭金类零件一般为单件小批量生产，主要采用数控剪饭机、数控激光切割机、数控转塔冲及数控折弯机等饭金加工设备对饭料进行加工。对需要焊接的零件由人工焊接成形，最后进行表面处理和表面喷涂的工艺流程。本文小钣金零件的加工选择18 mm宽的钢带作为冲裁材料，在工序上首先用模具的导板对钢带进行导正，然后先进行中间直径为8的大孔，一次跳步后进行1.8孔的冲裁，然后在进行2.6孔和1.2孔的冲裁，再进行三次跳步，最后外形落料加工成型。

图2 小钣金零件模具结构及装配

本文加工制造的钣金零件尺寸较小，模具的制造上先选择一款对角导柱标准木架，在这个模架上进行各个冲裁工序，采用弹性卸料，排料和出件在下方。为了增加各小孔凸模强度，采用增加保护套的办法，这样既提高了凸模的刚度，又可以保证凸模在使用的过程中不产生失稳。模具机构及装配如图2所示。

在此小钣金零件模具结构上，每一个冲压单元都是由每一组的上下模所组成，每个冲压单元都是相对独立的，各个步骤的冲压单元按序相邻进行排放，在此期间重点需要注意的是每个工位必须要准确定位，这对保证加工的质量和精确度方面是非常重要的。因为落料有较强的方向性，所以对于凸模的固定板的选择上要注意腔型要与之相对应，凹模也如此，凸模和凹模要采用紧定螺钉对其方向进行必要的固定。

4 结论

本模具的模具有良好的稳定性，增加了保护套在各凸模上，提高了凸模的强度，使模具得到了保护，磨损降低，耐用性提高，增加了模具的使用寿命。模具结构简单，维护简单方便，而且模具制造成本较低，在以后的维修方面费用也较少。独立的冲压单元的设计，如果有一个单元发生故障，对其他单元没有影响，可针对故障单元进行维修，不影响整个模具的正常使用。

参考文献

[1]刘军辉，钟燕辉，廖晓明.L形折弯钣金的冲模设计技巧[J].机械工程师，2010（11）.

模具零件篇5

关键词：精密成型；预弯曲；夹紧；凸模；凹模；弹簧

中图分类号：TG162.4 文献标识码：A

欲使零件一次成型完成零件加工，关键在于如何控制成型过程中零件的变形问题，为此精密成型模具将成型过程分预弯曲成型和弯曲成型二步实现，在传统弯曲模具中增加了预弯曲凹模，成型过程中毛料以中间孔定位，模具向下压合，首先由压块和预弯凹模在弹簧作用下夹紧零件毛料，实现零件毛料在夹紧作用下成型的目的，模具继续压合，在凸模、压块、预弯凹模三个工作机构作用下，零件产生预弯曲，增大了零件后续成型金属流动阻力，随着上模的继续向下压合，最终完成零件弯曲成型。

卡箍毛料在精密成型模具中成型时，零件在压紧状态分步完成弯曲成型，有效地避免了成型过程中零件的偏移和中间孔拉长变形，实现无余量弯曲，达到精密成型的目的。

2精密成型模具设计

2.1弯曲力的计算

2.3压块的设计

压块为长方体带台肩结构，与凸模滑动配合，在零件长度方向，受零件形状限制，尺寸确定不可超过两第一弯曲小圆弧中心点；在零件宽度方向尺寸确定按选取的弹簧规格及个数来布置，即要保证安放弹簧的位置；高度尺寸设计即压块镦死状态时，工作表面与凸模一致；压块的材料与热处理与凸模相同。

2.4预弯凹模的设计

预弯凹模为长方体带台肩结构，与凹模滑动配合，在零件长度方向，尺寸确定为两弯曲大圆弧中心连线；在零件宽度方向尺寸确定按选取的弹簧规格及个数来布置，即要保证安放弹簧的位置；高度尺寸设计即预弯凹模镦死状态时，工作表面与凹模工作型面一致；预弯凹模的材料与热处理与凹模相同。

2.5预弯凹模、压块压力可调机构的设计

为保证在适当压力状态下的成型动作次序，即压紧毛料-预弯曲-全部弯曲，则要求预弯凹模下的弹簧弹力不小于零件弯曲力，而通过调整弹簧高度即可调整弹簧弹力，因此，在弹簧的安装孔后设计了螺塞机构，通过旋拧螺塞实现弹簧弹力调整功能。

2.6弹簧的选择

按适用于高速级进冲模用弹簧标准HB4575《模具用矩形截面圆柱螺旋压缩弹簧》选取弹簧，为使预弯凹模及压块结构紧凑，且弹簧预压时总弹力不小于弯曲力1680N，设计在预弯凹模和压块后各安放两个弹簧，按标准中弹簧规格，选取弹簧为：TH20X10。

经计算，所选弹簧产生的弹力为2520N，大于弯曲力1680N，可完成零件预弯曲，并可通过调整弹簧后螺塞尽一步提高弹簧预紧力。

经计算，弹簧压并高度为19.8mm，预弯凹模下行到底时弹簧高度22.5mm，大于弹簧压并高度，表明预弯凹模可下行到底，且弹簧总压缩行程小于此规格弹簧的最大许用载荷行程。

3生产验证

模具制造完成后，先在液压机上调试模具，通过调整上下模板弹簧螺塞，实现了压紧条料、预弯曲直至零件全部成型，零件未偏移，定位孔未变形，端部未伸长，表面质量好，重新计算下料后，实现了无余量精密成型；质量稳定可靠，极大提高了效率。

结语

通过在卡箍精密成型模具中增加预弯凹模及压块，可有效解决零件在成型过程中变形问题，经实际应用卡箍精密成型模具实现了无余量精密成型，减轻了工人劳动强度，节约工时，提高效率；对弯曲模具设计中类似问题具有一定的参考价值。

参考文献

[1]　张可强　卡箍零件成形工艺分析及整形模具设计改进[J].模具制造，　2009.

模具零件篇6

关键词：冲压模具 精度 控制 加工

中图分类号：TG385.2 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）011-062-02

随着工业产品质量的不断提高，冲压模具的发展方向是高效、精密、长寿命、大型化。各种零件组成了一个冲压模具，因此要提高冲压模具的质量，就要提高各部分零件的质量，那么控制好各个环节的加工精度是及其重要的。

1 模具零件加工精度的过程质量控制

加工过程中质量的控制是很重要的，为了保证最终产品性能和装配精度的优良，并且降低制造成本，在加工方法上主要选择机械加工和特种加工。由于制造过程具有极高的连续性，加工好的零件的质量就会对最终产品的质量产生很大的影响，因此，在制造过程中，采用粗加工、热处理、机械加工成型、淬火回火、精磨、电加工、钳工、修正、装配等工艺来控制模具零件加工精度过程中的质量问题。

2 零件选材及热处理过程的控制

模具零件的加工经常使用热处理的方法，方法有退火、调质、淬火、渗碳、渗氮等，对零件热处理的加工中，零件的硬度要达到要求，就要对内应力进行控制，这样就能保证零件尺寸的稳定性。不同的材质分有着不同的处理方式，随着近年来模具工业的发展，使用的材料种类增多了，冲模工作零件经常选用T8，T10，CrWMn，9Mn2V，GCrl 5，Crl2，Crl2MoV钢及硬质合金等。热处理是一个特殊的处理过程，应采用强有力的手段来进行控制，来提高热处理过程中的控制程度，保证零件热处理过程中的质量。

T8，T8A，T10，T10A属于碳素工具钢，这类钢价格低廉、供应方便、切削性能好、淬火后有较高的硬度和耐磨性，故应用很广。但其淬透性较差、淬火时必须急冷、变形开裂倾向大、回火稳定性差、耐热性低，一般只能在250℃以下用于制造尺寸较小、形状简单、负荷较小的冲压模具。此类模具钢通常在淬火和低温回火后使用。随牌号数字的增加，含碳量增加，热处理后硬度、强度增加，塑性、韧性下降。

CrWMn，9Mn2V，GCrl 5属于低合金工具钢。CrWMn钢具有较好的淬透性，淬火后保留较多的残余奥氏体，因而淬火变形很小。钨形成的碳化物硬度很高，耐磨性好，钨还能细化晶粒，提高韧性。此钢适于制造要求变形小、形状复杂的各种中、小型冲模。9Mn2V钢的淬透性好于碳素工具钢，碳化物不均匀性与淬火开裂倾向小于CrWMn钢，淬火变形也比较小，有较高的硬度和耐磨性。加入锰可提高钢的淬透性，加入钒有利于细化晶粒，提高韧性，此钢适用于制作冲裁模。GCrl 5钢是一种常用的轴承钢，有较高的淬透性和耐磨性，可用于制造冲裁模。Crl2，Crl2MoV属于高合金工具钢。由于含有大量碳化物形成元素，钢的淬火硬度极高，具有高耐磨性，热处理变形小，淬透性好，也称低变形钢。常用于制造截面较大形状复杂、经受较大冲击负荷的冲裁模。硬质合金主要用于制造高精度、高寿命、高效率的冲模，如高速冲模、多工位级进模等。

热处理的过程无法通过后续检验来保证产品质量，因此对于它的控制和要求就会更高。零部件质量的好坏，取决于热处理过程的控制，要提高零件的质量，就要提高热处理过程中的控制程度，因此提出以下的建议：

（1）完善热处理过程中的监管制度，培养技术熟练的工人，并且明确标注零件在热处理过程中的操作方法，来解决操作方法的正确行，确保产品质量达到要求。

（2）定期检验设备仪器，能够保证设备的性能良好，在加工过程中使用安全，并且能够让工人按照操作要求准确运行来加工零件，更好的控制热处理的过程，从而生产出合格的零件。

（3）对原材料要进行检验，根据原材料的不同，选用不同的热处理方法，制造工艺的不同可以生产出性能不同的产品，这样才能确保处理的合理性，加工的准确性。

3 零件磨削加工的控制

平面磨床、内外圆磨床及工具磨床是磨削加工采用的机床的三种主要类型。平面磨主要用于坯料的准备加工，磨平面、基准面，磨平面刃口，外圆磨主要用于磨导柱、圆形凸模等零件的外表面，内圆磨主要用于磨导套、圆形凹模等零件的内表面，成形磨削主要用于凸、凹模镶块、电极等零件的型面精加工，它可在专用成形磨床上进行，也可在平面磨床上借助专用夹具和成形砂轮进行，光学曲线磨主要用于成形磨削难于加工的复杂、细小形状的精密加工，坐标磨主要用于对淬火后模具零件的孔进行精加工，它是用于对淬火后进行孔加工精度最高的一种方法。

磨削时，为控制磨削变形和磨削裂纹的产生，精磨的进刀量要小，冷却液要充分，选择适应的磨削砂轮是及其重要的，对于含有高钒高钼的模具钢材，GD单晶刚玉砂轮就比较合适；当材质是淬火硬度高时，最好优先采用有机粘结剂的金刚石砂轮，因为它的自磨利性好。近几年，随着新材料广泛应用，立方氮化硼砂轮显示出十分好的加工效果。同时在磨削加工中，要注意及时修整砂轮，保持砂轮的锐利，防止工件表面烧伤，强度降低。

板类零件一般采用平面磨床加工，根据加工需要采用横向磨削法，切入磨削法，进行磨削，最后精磨加工时小进刀，多光刀，从而改善磨削效果，达到平行度要求。

轴类零件具有回转面，其加工广泛采用内外圆磨床及工具磨床。在加工前要做好头架及顶尖的检测工作，保证零件的同轴度及跳动量达到要求，进行内孔磨削时，冷却液要充分浇到磨削接触位置，以利于磨削的顺利排出。磨削薄壁轴类零件，采用夹持工艺台，夹紧力不可过大，防止产生“内三角”变形。

4 电加工的控制

电加工技术的发展飞速，这样就推动了冲压模具的发展，提高了冲压模具的精度，因此电加工的控制也是极为重要的。

电火花线切割机床通常分为快走丝和慢走丝两类。前者电极丝作高速往复运动，走丝速度为8～10m/s，电极丝一般使用钼丝，可多次重复使用，但较慢走丝来说精度低，后期加工工作量大，根据所制造模具精度的不同，选择不同的线切割机床。慢走丝线切割采用黄铜系电极丝，加工精度可达003mm，粗糙度Ra=0.2 m。加工开始时，要先检查机床的状况，查看水的去离子度，水温，丝的垂直度，张力等各个因素，确保良好的加工状态。

为确保加工精度，线切割加工时，注意工件的正确装夹，同时应选取兼顾拐角R和加工稳定性的电极丝线径，当R

5 表面处理及装配控制

零件表面在加工时留下刀痕、磨痕是应力集中的地方，是裂纹扩展的源头，因此在加工结束后，需要通过钳工打磨对零件进行表面强化，处理掉加工隐患。方法为表面抛光和成型表面研磨。根据模具零件的使用材料及硬度，选择不同的抛光和研磨方法。

冲压模具在组装前，应该考虑分析加工过程中的误差传递，对误差进行分析后才能更准确的进行组装。主要分析不同工序间存在的质量误差传递的积累效果，为以后的组装过程提供重要的依据。对发现的问题，可采用逆向思维法，即从后工序向前工序，从精加工到粗加工，逐一检查，直到找出症结，解决问题。

6 总结

模具零件篇7

关键词：Pro/Engineer模具设计；Unigraphics；CAM

中图分类号：G648文献标识码：B文章编号：1672-1578（2013）09-0273-02

引言

随着CAD、CAM、CAE在各个领域得到了极其广泛的应用。其中Pro/Engineer和Unigraphics软件是这一技术发展得比较成功的两种软件，目前它们已广泛应用于航空、航天、汽车、机械、模具、家电、玩具等领域。Pro/Engineer（简称Pro/E）具有基于特征、全尺寸约束、尺寸驱动设计修改、全数据相关的特点，并因其基于参数化的设计思想，目前已成为业界应用最广、技术相对成熟的专业CAD/CAE/CAM软件之一。Unigraphics

1.Pro/E与UG在模具设计和加工中的应用解决方案

这是一个很常见的塑料薄壳件，其主要造型过程是：曲线-曲面-实体。然后针对此零件，在Pro/E的模具设计模块下对其进行模具设计。Pro/E模具设计的基本流程：①建立坯料；②设置塑料件的收缩率；③设计浇道系统；④设计分模面；⑤以分模面拆出模型体积；⑥将模型体积转换为型腔；⑦进行模型检测；⑧生成浇注系统和浇注件；⑨开模。

1.3模具型腔的加工。UG是CAD/CAE/CAM集成度很高的一种软件，其CAM模块尤其出色，在同类软件中处于绝对领先的地位，它提供了一种交互式编程工具，可计算生成精确可靠的刀具加工轨迹，是一个功能强大的计算机辅助制造模块。一方面UGCAM功能强大，可以实现对形状复杂零件和特殊零件的加工，另一方面这种CAM编程工具十分易于使用。UG的计算机辅助制造（CAM）模块包括数控铣加工、车加工、电火花线切割的编程。一般来说，加工中心基本上所使用的多是数控铣加工，数控铣加工功能强大、适用范围广。因此，在UGCAM中基本上多使用数控铣来完成零件的加工。

UGCAM可以实现的主要铣加工方式及其特点：

①平面铣实现对平面零件的粗加工和精加工。

②型腔铣削型腔铣削是三轴加工，主要用于对各种零件的粗加工，特别是平面铣削不能解决的曲面零件的粗加工。

③固定轴曲面轮廓铣削主要用于以三轴方式对零件曲面进行粗加工、半精加工和精加工。

④可变轴曲面轮廓铣削可变轴曲面轮廓铣削是以五轴方式针对比固定轴曲面轮廓铣削所加工的零件形状更为复杂的零件表面作半精加工和精加工。

⑤顺序铣削顺序铣削以三轴或五轴方式实现对特别零件的精加工。其原理是以铣刀的侧刃加工零件侧壁，端刃加工零件的底面。

⑥点位加工钻、攻螺纹、铰孔、镗孔加工。

⑦螺纹铣削凡是因为螺纹直径太大，不适合用丝锥加工的螺纹孔都可以利吊螺纹铣削加工方法解决。螺纹铣削利用特别的螺纹铣刀通过铣削方式加工螺纹。

模具零件篇8

覆盖件模具的冲压工序一般分为拉延、切边、翻边、整形等工序。冲压工艺型面的重构因冲压工序的不同，其重构内容也会有差别，但总的规律是：根据冲压零件成型的功能需要，某些面压紧，某些面放松，然后再进行周围面的过渡处理。

（1）拉延模的型面处理。冲压工艺型面分为产品区域、延展区域和压料区域。产品区域是产品型面经过修补而来，一般不需要再次构建。延展区域是为了产品的成型需要而构建的型面，其优化一般在实际模具试模后，根据零件的成型状况进行改型优化。对于拉延模来说，压料区域是冲压工艺型面重构的主要部分。压边圈型面即压料区域型面，其功能就是在零件拉延时，通过与凹模的压紧力，控制料片的流动。压边圈的型面大而且平坦。钳工需付出很大的工作量进行研配。而实际上起作用的只是压料筋附近的型面，因而压边圈的模面处理一般有图2所示（a）、（b）两种处理方法。a方法为图2（a）所示的绿色压料筋以内橘黄色的型面，做型面余量补偿（Offset）0．2mm压紧处理，压料筋根部圆角做过渡处理。这种方案的压料工作面，宽只有20～30mm左右，减小为原来的1／5左右，研配工作量相应大幅度减少。但是这时的压料筋的调节，变得非常敏感，模具调试的控制难度有一定的增长。b方法为图2（b）所示的绿色压料筋20mm以外的区域，做过渡与让空。图示蓝色区域为Offset－0．5mm让空区域，紫色区域为橘黄色不动区域与蓝色让空区域的过渡区域。这种方案减少了60％左右的研配工作量，并且压料筋的调节敏感性与不做模面处理相比改变不大，属于比较安全有效的方案。压边圈模面处理的另一项重要内容是压料筋的重构。由于设计拉延筋模型和实际筋之间存在误差，经常会为避免在试模过程因拉延筋阻力系数过小而对拉延筋进行堆焊，所以拉延筋阻力系数根据实际需要增加10％～15％。这需要通过型面重构减小凹筋的入模圆角来调整拉延筋阻力系数，比如凹筋入模圆角由3．0mm改为2．6mm。钳工试模时，只需调整凹筋的入模圆角即可控制材料成型时的流动阻力。另外为避免凸筋和凹筋之间发生干涉，保证几何筋和虚拟筋的阻力系数一致，凸筋和凹筋间隙应大于0．3mm或者0．5t（t为冲压料片厚度）。

（2）切边模、翻边模及整形模等的模面处理。切边模、翻边模及整形模等的模面处理主要是对其卸料板的型面进行处理，如图3所示。切边或翻边时，卸料板的压料区域需大于30mm。在30mm压料宽度的范围内，切边线或翻边线附近宽大约15mm（视型面特征而定）的范围内模面做强压处理，即卸料板型面做负间隙0．1～0．2mm，相邻的圆角进行过渡接顺。除去压料区域的卸料板型面做0．5mm让位处理。以上的卸料板型面处理，既保证了切边及翻边时的功能需要，又避免了零件在合模过程中发生额外的塑性变形。图4所示为整形模的卸料板型面，蓝色的功能面部分同样需做强压处理，黄色的型面做让空处理。对于非功能要求的凸台，如图4所示的三角形凸台，做抹平处理，凸台凹模面Offset放大1mm，凹模口处圆角过渡，从而避免冲压件与实际模具型面产生干涉。重构型面的质量标准及面的A级优化重构的型面要求面内达到C2标准（面内曲率连续，无缝隙），并且无扭曲波浪等缺陷。重构的原则是：先大面后小面，先平坦面后过渡面。面与面之间的拼接要求达到G1标准（面与面之间相切连续），拼缝（Gap）≤0．02mm，面片的最小边长（Length）≥1mm，不存在非自然边界（NonaturalEdge）等。在某些情况下，如型面因成型需要进行部分更改，以及为消除弹性变形而进行的反弹补偿等，产品的关键型面产生变化。外覆盖件外板及外覆盖件内板与其外板配合的部分就需要进行A级曲面优化。优化后的面与原来面的变形量（Reference）≤0．1mm，面内曲率梳需在面的同侧，并且梳齿的长短变化平缓连续。A级面之间的拼接需保证G2连续即曲率连续，A级曲面优化的边界要求Gap≤0．01mm，两面的法向夹角（Kink）≤0．5rad。

2零件变形补偿的型面重构

料片在冲压成形过程中，先发生弹性变形，变形力超过屈服极限时变为塑性变形，从而工序件成形。由于并不是所有的弹性变形都转化成了塑性变形，因而随着冲压结束后模具压力的消失，工序件零件产生弹性恢复，导致实际工序件与理论形状差别较大，这种冲压过程中工序件弹性恢复的变形称为零件的回弹变形。模具的型面必须进行与零件回弹变形方向相反的等量形状改变，才能得到合格的零件。这种方向相反的等量形状改变称为模具型面的回弹补偿。回弹变形的分类零件的弹性变形不仅表现在形状上弹性恢复，也表现在大小上的收缩，因而零件的回弹变形主要有两类：①料片弯曲产生的弹性恢复变形；②料片拉伸恢复产生的收缩变形。弯曲回弹变形弯曲回弹变形在覆盖件外板及内板上都是很普遍的。图5所示的前盖外板零件的O处，多数情况下都会低2～3mm，导致因与前盖内板的涂胶面间隙太小而拼装困难。前盖外板的这种塌陷变形，在车顶、翼子板等外覆盖件外板零件中也都是存在的。图6所示的后盖内板一般也发生箭头所示的张开变形，与外板拼装后，下部（图6所示P边）尺寸会超差2mm左右。汽车覆盖件的这种弯曲回弹变形极大地影响了覆盖件零件的形状质量。零件的弯曲回弹变形受零件形状的影响很大，零件越平坦，塌陷变形就会越明显，类似加强筋的形状越多，零件的变形也相应会越少。拉伸收缩变形料片在拉延成形时会被拉开，工序件的面积比原来料片的面积会变大很多。料片被拉大塑性变形后会产生微量的收缩。零件的这种微量的收缩对于小型零件影响微乎其微，可以忽略不计。但是如侧围这种大型的外覆盖件，这种收缩会积累到2mm以上，严重影响了零件的尺寸精度。零件的这种收缩变形与材料的特性有关。侧围零件整体形状比较复杂，整体会按大约0．07％的比率收缩。而图7所示的车顶零件，在X方向会有1．5mm的收缩，Y方向也会有0．3mm左右的收缩，换算成比率X向为0．12％，Y向为0．09％。另外，有些板料纵向与横向的拉伸特性有很大差异，导致同一产品零件的料片纵横摆放方向不同，零件的收缩也会有差异。零件回弹变形的补偿方法零件拉伸收缩变形的补偿很简单，是在料片稳定的前提下，通过经验积累，适当放大模具型面的尺寸就可以实现。零件的弯曲回弹变形补偿虽然内部运算比较复杂，在一定程度上是对整个模具型面的重新构造，但是某些专业软件如Tebis（CAD／CAM软件）的曲面重构模块（Morpher）功能及数据建模软件（ThinkDesign）的基于有限元网格的回弹补偿修改（ComputationalFluidDynamics，CFD）功能等已实现了这种补偿的自动处理，其补偿过程如图8所示。首先需根据零件的补偿量，进行有限元计算模具型面的初始曲面网格和回弹补偿网格；其次在回弹补偿软件中获取这两个网格面的节点信息，两种网格面节点数量与序号需保持一致，相同序号节点的位移决定了CAD数据型面在其法相投影位置的补偿量，通过输入初始曲面CAD数据及初始曲面网格与回弹补偿网格，曲面重构模块或CFD自动重构回弹补偿的CAD数据型面。回弹补偿面的自动重构是在软件的内部建面规则下进行的，因而进行回弹补偿前，初始曲面必须进行符合软件建面规则的优化，如去除小面片和三角面片，理顺建面顺序等。为得到理想的回弹补偿面，自动补偿后的面还必须进行消除型面间隙，重构扭曲面，达到A级曲面调整等优化。模具型面的自动补偿虽然比较快捷，但是前期数据的准备与结尾的数据优化，工作量都是巨大的。在零件的回弹变形补偿中，补偿量的确定是最为关键的。补偿量偏差太大，零件的补偿将失去意义。对于形状简单且经验成熟的零件（如车顶），一般直接根据经验数据进行补偿；对于经验欠缺或形状复杂的零件（如翼子板），需先制作试制模，进行实际拉延成形，再经过零件尺寸测量对比才能确定最终的补偿量。

3消除加工缺陷的模具型面重构

模具型面精加工时，刀具受到工件的反作用力F，如图9所示。F可分解为刀具轴向的作用力及刀具径向的作用力F′。若F恒定，则F′＝Fsinθ会随着θ的增大而变大，即模具型面越陡峭，刀具受到的径向作用力会越大。这种径向作用力会使刀具产生弯曲变形，导致实际的加工不到位，这种现象称为让刀现象。刀具的让刀现象是无法消除的，只能通过减小切削深度而减小切削力，或减小刀具长度而相应减少。在实际的模具型面加工过程中，尽管已经尽量减少切削深度，使用尽可能短的刀具，加工让刀仍然能产生最大至0．15mm的误差。为了获得更高的型面加工精度，让刀现象严重的区域需通过模面处理，进行刀具让刀的型面补偿。刀具让刀最大的区域也是模具型面最陡峭的区域。让刀补偿的型面重构一般是对陡峭且平缓简单的型面进行重构，如图10所示粉红色区域。大的面片进行Offset－0．2mm，上下圆角接顺，两边20mm区域内与非补偿面进行过渡。模具型面的凹圆角通常也是加工不到位的部分。模具合模时，非工作圆角（即凹圆角）与工作圆角（即凸圆角）会发生干涉，钳工需要付出大量的精力进行圆角清根。模面重构时，凹圆角半径减小一半，如图10所示的凹模非工作圆角与凸模非工作圆角，使上下模型面的凹圆角与凸圆角配合存在一定间隙，从而消除圆角加工不到位造成的模具型面干涉。

4结语

近年来，模具制造业在我国迅速发展。在生产规模扩大的同时，行业竞争越来越激烈，模具行业呈现高精度、低成本、短周期的发展趋势［5］。在最近的模具制造项目中，模具型面经过模面工程的处理，最后的试模时间较以前相似零件减少了30％，并且解决了零件回弹变形的技术难题。通过模面工程，模具制造的质量与效率都有很大的提高。目前模面工程还处在初级阶段，仅仅是小部分的模具制造与试模经验的转化。随着模面工程技术的不断发展和更多模具制造经验的数据转化，试模周期会随之缩短，模具制造的质量必然会有更大提高，制造的难度也会不断降低。若模面工程技术发展到极致，加工装配后就能生产冲压件。模面工程对于提高模具制造质量，缩短模具制造周期将会发挥越来越大的作用。