模具制造工艺路线

1.4.2　模具制造工艺路线

1．分析估价

模具制造的基本工艺路线如图1-4所示。首先，根据制品零件图样或实物进行估价，然后进行模具设计、零件加工、调试、试模，直到生产出符合要求的制品。

图1-4　模具制造的基本工艺路线

在接受模具制造的委托时，首先要根据制品零件图样或实物，分析研究模具的套数、模具结构及主要加工方法，然后进行模具价格估算。估算的内容包括：

（1）模具费用。指材料费、外购零件费、设计费、加工费、装配费及试模费、不可预见费等。必要时，还要估算各种加工方法所用的工具及其加工费等，最后得出模具制造价格。

（2）交货期。估算完成每项工作的时间，并决定交货期。

（3）模具总寿命。估算模具的单次寿命以及经多次简单修复后的总寿命（即在不发生事故的情况下，模具的自然寿命）。

（4）制品材料。制品规定使用的材料性能、尺寸大小、消耗量以及材料的利用率等。

（5）使用的设备。了解设备的性能、规格及其附属设备。

在进行模具价格估算时，只注意模具价格及交货期是不够的。一个优秀的模具技术人员，应该对模具制造和试模过程中可能出现的问题以及制成后的使用情况有充分的了解和估计，同时还要考虑到不可预见的情况。

2．模具动、静态精度，刚度，生产周期，成本及寿命

（1）模具动、静态精度。 机械产品的精度包括尺寸精度、形状精度和相互位置精度。机械产品在工作状态和非工作状态的精度，又分别称为动态精度和静态精度。

模具的精度主要体现在模具工作零件的精度和部件的相互配合精度。模具工作部位的精度高于产品制件的精度，例如冲裁模刃口尺寸的精度要高于产品制件的精度，冲裁凸模和凹模间冲裁间隙的数值大小和均匀性也是主要精度参数之一。平时测量出的精度都是在非工作状态下进行的，如冲裁间隙，称为静态精度。而在工作状态下，受到工作条件的影响，其精度数值发生了变化，这时称为动态精度，这种动态冲裁间隙才是真正有实际意义的。一般模具的精度也应与产品制件相协调，同时也受模具加工技术手段的制约。今后，随着模具加工技术手段的提高，模具精度会有大的提高，模具工作零件的互换性生产将成为现实。

影响模具精度的主要因素有：

1）产品制件精度。产品制件的精度越高，模具工作零件的精度就越高。模具精度的高低不仅对产品制件的精度有直接影响，而且对模具的生产周期、生产成本都有很大的影响。

2）模具加工的技术水平。模具加工设备的加工精度如何、设备的自动化程度如何，是保证模具精度的基本条件。今后模具精度将更大程度地依赖加工技术水平的高低。

3）模具装配的技术水平。模具的最终精度在很大程度上依赖装配调试来实现，模具光整表面的表面粗糙度数值主要依赖钳工来完成，因此，模具钳工技术水平如何是影响模具精度的主要因素。

4）模具制造的生产方式和管理水平。模具工作刃口尺寸在模具设计和生产时，是采用“配作法”还是采用“分别制造法”是影响模具装配精度的重要因素。对于高精度模具只有采用“配作法”才能满足高精度的要求。

（2）模具刚度。对于高速冲压模、大型件冲压成型模、精密塑料模和大型塑料模，不仅要求精度高，还应有良好的刚度。这类模具工作负荷较大，当出现较大的弹性变形时，不仅要影响模具的动态精度，而且关系到模具能否继续正常工作。因此在模具设计中，在满足强度要求的同时，对于模具刚度也应得到保证，同时在制造时也要避免由于加工不当造成的附加变形。

（3）模具的生产周期。模具的生产周期是从订货任务开始到模具试模鉴定后交付合格模具所用的时间。当前，模具使用单位要求模具的生产周期越来越短，以满足市场竞争和更新换代的需要。因此，模具的生产周期长短是衡量一个模具企业生产能力和技术水平的综合标志之一，也关系到一个模具企业在激烈的市场竞争中有无立足之地。同时模具的生产周期长短也是衡量一个国家模具技术水平高低的标志。

影响模具的生产周期的主要因素有：

1）模具技术和生产的标准化程度。模具标准化程度是一个国家模具技术和生产发展到一定水平的产物。目前，我国模具技术的标准化已有良好的基础，有模具技术标准、各种模具设计标准、模具工艺标准、模具毛坯和半成品件标准以及模具检验和验收标准。由于我国模具企业的小而全和大而全的状况，使得模具标准件的商品化程度不高，这是影响模具生产周期的重要因素。

2）模具企业的专门化程度。现代工业发展的趋势是企业分工越来越细，企业产品的专门化程度越来越高，越能提高产品质量和经济效益，并有利于缩短产品的生产周期。目前，我国模具企业的专门化程度还较低。只有各模具企业生产自己最擅长的模具类型，有明确和固定的服务范围，同时各模具企业互相配合，搞协作化生产，才能缩短模具生产周期。

3）模具生产技术手段的现代化程度。模具设计、生产、检测手段的现代化也是影响模具生产周期的因素之一。必须大力推广和普及模具CAD/CAM技术，使粗加工向高效率发展，毛坯下料采用高速锯床、阳极切割和砂轮切割等高效设备；粗加工采用高速铣床、强力高速磨床；精密加工采用高精度的数控机床，如数控仿形铣床、数控光学曲线磨床、高精度数控电火花线切割机床、数控连续轨迹坐标磨床等，并且推广先进快速制模技术等。

4）模具生产经营和管理水平的现代化程度。从管理上要效益，研究模具企业生产的规律和特点，采用现代化的管理手段和制度管理企业，也是影响模具生产周期的重要因素。

（4）模具的生产成本。模具生产成本是指企业为生产和销售模具所支付费用的总和。模具生产成本包括原材料费、外构件费、设备折旧费、经营开支等等。从性质上分为生产成本和非生产成本，我们讲的模具生产成本是指与模具生产过程有直接关系的生产成本。

影响模具的生产成本的主要因素有：

1）模具结构的复杂程度和模具功能的高低。现代科学技术的发展使得模具向高精度和多功能自动化方向发展，相应使模具生产成本提高。

2）模具精度的高低。模具的精度和刚度越高，模具生产成本也高。模具的精度和刚度应该与客户需要的产品制件和生产批量的要求相适应。

3）模具材料的选用。在模具费用中，材料费用在模具生产成本中占15%～20%，特别是因模具工作零件材料的不同，成本相差较大。所以应该正确地选用模具材料，使模具工作零件的材料类别首先应该和要求的模具寿命相协调，同时采用各种措施充分发挥材料的效能。

4）模具加工设备。模具加工设备向高效、高精度、高自动化、多功能发展，这使模具成本相应提高。但这是维持和发展模具生产所必需的，应该充分发挥这些设备的效能，提高设备的使用效率。

5）模具的标准化程度和企业的专门化程度。模具的标准化程度和企业的专门化程度都制约模具成本和生产周期，应通过模具工业体系的改革，有步骤、有计划地解决。

（5）模具寿命。模具寿命是指模具在保证产品零件质量的前提下，所能加工的制件总数，它包括工作面的多次修磨和易损件更换后的寿命。

模具寿命一般可分为设计寿命和使用寿命，在模具设计阶段就应明确模具适用的生产批量类型或者模具生产制件的总数量，即模具的设计寿命；在正常情况下，模具的使用寿命应大于设计寿命。不同类型的模具正常损坏的形式也不一样，但总的来说，工作表面损坏的形式有摩擦损坏、塑性变形、开裂、疲劳损坏、啃伤等。

影响模具寿命的主要因素有：

1）模具结构。合理的模具结构有助于模具的承载能力，减轻模具承受的热-机械负荷水平。例如，模具可靠的导向机构，对于避免凸模和凹模间的互相啃伤是有帮助的。又如，承载高强度负荷的冷镦和冷挤压模具，对应力集中十分敏感，当承力件截面尺寸变化时，最容易由于应力集中而开裂。因此，截面尺寸变化处理是否合理，对模具寿命影响较大。

2）模具材料。应根据产品零件生产批量的大小，选择模具材料。注意模具材料的冶金质量可能造成的工艺缺陷及工作时承载能力的影响，采取必要的措施来弥补冶金质量的不足，以提高模具寿命。

3）模具加工质量。模具零件在机械加工，电火花加工，以及锻造、预处理、淬火硬化，在表面处理时的缺陷都会对模具的耐磨性、抗咬合能力、抗断裂能力产生显著的影响。例如，模具表面粗糙度、残存的刀痕，电火花加工的显微裂纹，热处理的表面增碳和脱碳等缺陷都对模具的承载能力和寿命带来影响。

4）模具工作状态。模具工作时，使用设备的精度与刚度、润滑条件、被加工材料的预处理状态、模具的预热和冷却条件等都会对模具寿命产生影响。例如，薄料的精密冲裁对压力机的精度、刚度尤为敏感，必须选择高精度、高刚度的压力机，才能获得良好的效果。

5）产品零件状况。被加工材料的表面质量状态、材料硬度、伸长率等力学性能，被加工零件的尺寸精度都对模具寿命有直接的关系。

模具的技术经济指标包括：精度和刚度、生产周期、模具生产成本以及模具寿命，它们之间是互相影响和互相制约的，而且影响因素也是多方面的。在实际生产过程中要根据产品零件和客观需要综合平衡，抓住主要矛盾，求得最佳的经济效益，以满足生产的需要。