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文檔簡介
模具設(shè)計與制造工藝規(guī)范及細則一、概述
模具設(shè)計與制造是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié),直接影響著產(chǎn)品精度、生產(chǎn)效率和成本控制。本規(guī)范旨在明確模具設(shè)計的流程、技術(shù)要求、材料選擇及制造工藝,確保模具質(zhì)量穩(wěn)定、使用壽命長。通過系統(tǒng)化的規(guī)范操作,可減少生產(chǎn)中的錯誤,提高制造效率,降低維護成本。
二、模具設(shè)計規(guī)范
(一)設(shè)計前期準備
1.需求分析
-明確產(chǎn)品尺寸、公差要求。
-確定產(chǎn)品材料及表面處理需求。
-評估生產(chǎn)批量及周期要求。
2.技術(shù)資料收集
-收集相關(guān)產(chǎn)品圖紙、三維模型。
-參考類似模具設(shè)計案例。
-確認材料力學(xué)性能參數(shù)(如屈服強度、硬度等)。
(二)結(jié)構(gòu)設(shè)計要點
1.型腔設(shè)計
-采用分型面分析,確保脫模順暢。
-控制型腔圓角半徑(建議≥R0.5mm,避免應(yīng)力集中)。
-優(yōu)化排位布局,減少材料浪費。
2.導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計
-導(dǎo)柱直徑需≥型腔深度0.7倍。
-導(dǎo)柱與導(dǎo)套配合間隙(0.01~0.03mm)。
-采用多組導(dǎo)向機構(gòu)(如四點導(dǎo)向)提高穩(wěn)定性。
3.冷卻系統(tǒng)設(shè)計
-水路孔徑≤8mm,間距≤150mm。
-熱點區(qū)域(如加強筋處)需增設(shè)冷卻通道。
-確保冷卻液流速≥0.5m/s,防止堵塞。
(三)材料選擇
1.型腔材料
-常用材料:P20(預(yù)硬鋼)、H13(熱處理鋼)。
-要求:硬度≥50HRC,表面粗糙度Ra≤0.8μm。
2.結(jié)構(gòu)材料
-導(dǎo)柱/導(dǎo)套:42CrMo(硬度52~58HRC)。
-滑動部件:T8A(淬火硬度≥60HRC)。
三、模具制造工藝細則
(一)機械加工流程
1.粗加工
-使用立式加工中心,主軸轉(zhuǎn)速≥1500rpm。
-切削深度≤5mm,進給速度0.2~0.5mm/min。
2.精加工
-采用硬質(zhì)合金刀具,轉(zhuǎn)速≥3000rpm。
-電解拋光(EP)處理,表面粗糙度Ra≤0.2μm。
(二)熱處理工藝
1.型腔熱處理
-淬火溫度840~860℃,冷卻介質(zhì):油。
-回火溫度400~450℃,保溫時間3小時。
2.結(jié)構(gòu)部件熱處理
-調(diào)質(zhì)處理:淬火+高溫回火,硬度48~52HRC。
(三)裝配與調(diào)試
1.裝配順序
-先安裝導(dǎo)向機構(gòu),再固定型腔模塊。
-檢查各部件間隙,確保配合緊密。
2.調(diào)試要點
-試模時使用專用檢具,測量尺寸偏差。
-調(diào)整冷卻系統(tǒng),防止局部過熱或冷卻不足。
(四)質(zhì)量檢驗標準
1.外觀檢查
-表面無劃痕、銹蝕,邊緣銳利。
2.功能性測試
-開模次數(shù)測試(新模具≥10萬次)。
-產(chǎn)品尺寸合格率≥99%。
3.耐久性評估
-高溫測試(120℃,2小時),無變形。
-沖壓疲勞測試(循環(huán)5000次),無裂紋。
四、維護與保養(yǎng)
(一)日常維護
1.清潔:每次使用后用壓縮空氣吹凈型腔。
2.潤滑:滑動部件每班加注食品級潤滑脂。
(二)定期保養(yǎng)
1.檢查:每月檢查導(dǎo)柱/導(dǎo)套磨損情況。
2.修復(fù):磨損量>0.1mm需研磨或更換。
三、模具制造工藝細則
(一)機械加工流程
(1)毛坯準備與檢驗
根據(jù)設(shè)計圖紙要求,選擇合適的原材料(如鑄件、鍛件或棒材)。
對毛坯進行外觀檢查,確保無裂紋、氣孔、夾雜等明顯缺陷。
使用三坐標測量機(CMM)對毛坯關(guān)鍵尺寸進行掃描,評估加工余量是否滿足要求。
(2)粗加工階段
設(shè)備選擇:優(yōu)先選用高剛性、高精度立式或臥式加工中心。確保主軸轉(zhuǎn)速不低于1500rpm,以適應(yīng)粗加工高進給率的需求。
刀具路徑規(guī)劃:采用高效粗加工策略,如“行切”或“環(huán)切”,盡量減少空行程。切削深度根據(jù)刀具強度和機床剛性設(shè)定,通常在5mm以內(nèi),進給速度控制在0.2~0.5mm/min,確保切盡余量同時保護刀具。
切削參數(shù):使用硬質(zhì)合金或高速鋼粗加工刀具,根據(jù)材料硬度調(diào)整切削參數(shù)。例如,加工P20預(yù)硬鋼時,進給速度可選取0.3mm/min。
冷卻潤滑:根據(jù)切削條件選擇合適的切削液,如乳化液或半合成切削液,確保有效冷卻和潤滑,減少刀具磨損。
(3)半精加工階段
加工目標:消除粗加工留下的刀痕,為精加工做準備。將尺寸精度提升至±0.1mm,表面粗糙度控制在Ra1.6~3.2μm。
設(shè)備與刀具:可繼續(xù)使用加工中心,但需采用更鋒利的可轉(zhuǎn)位刀片,主軸轉(zhuǎn)速提升至2000~4000rpm。
切削參數(shù):進給速度適當增加至0.5~1.0mm/min,切削深度減小至1~2mm。
(4)精加工階段
設(shè)備與刀具:必須使用高精度臥式加工中心或五軸加工中心。選用優(yōu)質(zhì)硬質(zhì)合金或CBN(立方氮化硼)刀具,確保加工精度和表面質(zhì)量。
刀具選擇:根據(jù)型腔復(fù)雜程度選擇合適的刀具幾何角度,如圓頭刀、平底刀、V型刀等。確保刀具壽命足夠長。
切削參數(shù):主軸轉(zhuǎn)速極高,通?!?000rpm,甚至更高。進給速度根據(jù)表面粗糙度要求調(diào)整,例如Ra0.2μm時,進給速度可控制在0.1~0.3mm/min。切削深度極小,通常為0.1~0.3mm。
冷卻潤滑:對于高精度精加工,可選用高濃度的切削液或干式切削(需機床具備良好排屑能力)。電解拋光(EP)處理可在精加工后進行,以獲得Ra≤0.2μm的超光滑表面,特別適用于要求嚴格的型腔或滑塊表面。
(5)孔加工與攻絲
鉆孔:使用高速鉆頭加工通孔和盲孔。鉆頭轉(zhuǎn)速根據(jù)孔深和直徑調(diào)整,進給速度需符合鉆頭制造商推薦值。
鉸孔:對精度要求高的孔(如導(dǎo)柱孔、滑塊配合孔)進行鉸孔,以獲得精確的尺寸和較低的表面粗糙度(Ra0.4μm以下)。
攻絲:使用絲錐加工螺紋孔。確保絲錐鋒利,并使用合適的絲錐扳手。對螺紋孔進行清孔處理,去除切屑。
(6)邊緣處理與去毛刺
倒角/倒圓:對所有需要倒角或倒圓的邊緣進行處理,防止傷手和后續(xù)裝配干涉。倒角尺寸應(yīng)符合標準。
去毛刺:采用手動銼刀、砂帶機或?qū)S萌ッ虣C進行全面清理。確保無毛刺、黑皮(氧化層)殘留。
(二)熱處理工藝
(1)型腔模塊熱處理
淬火:
目的:提高硬度和耐磨性。
材料:主要針對P20、718等預(yù)硬鋼,若為退火態(tài),則需先進行正火或退火。
工藝參數(shù):
加熱溫度:通常為840°C~870°C,具體溫度需根據(jù)鋼種和供應(yīng)商推薦調(diào)整。
加熱介質(zhì):可根據(jù)設(shè)備條件選擇箱式電阻爐、井式電阻爐或感應(yīng)加熱爐。
冷卻介質(zhì)與方式:常用油冷(如礦物油、合成油),冷卻速度需控制,避免產(chǎn)生裂紋。對于大型或復(fù)雜模具,可采用分級淬火或等溫淬火。冷卻速度示例:從850°C油冷至300°C左右,冷卻速率約為15°C/min~25°C/min。
回火:
目的:消除淬火應(yīng)力,穩(wěn)定組織,獲得所需的綜合力學(xué)性能(硬度、韌性)。
工藝參數(shù):
回火溫度:對于模具型腔,常采用中溫回火,溫度范圍一般在350°C~500°C。具體溫度影響硬度:溫度升高,韌性增加,硬度降低。需根據(jù)最終硬度要求(通常型腔硬度要求≥50HRC~58HRC)選擇。
保溫時間:一般不少于2小時,對于大型模具可延長至3~5小時,確保內(nèi)外溫度均勻。
冷卻方式:應(yīng)在爐內(nèi)緩慢冷卻至室溫,避免在400°C~600°C區(qū)間(Ms~Mf區(qū)間)停留過久,以防回火脆性。
(2)結(jié)構(gòu)部件熱處理
淬火+高溫回火(調(diào)質(zhì)處理):
目的:改善組織,提高強度、硬度和韌性,為后續(xù)精加工和裝配做準備。
材料:常用于導(dǎo)柱、導(dǎo)套、動模/定模固定板、墊塊等結(jié)構(gòu)零件,如45鋼、40Cr、42CrMo、20CrMnTi等。
工藝參數(shù):
淬火溫度:通常為840°C~870°C。
回火溫度:高溫回火溫度一般在500°C~650°C,保溫時間2~4小時,隨后爐冷至室溫。調(diào)質(zhì)后的硬度通常要求在220HBW~300HBW范圍內(nèi),具體取決于零件功能和受力情況。
(3)局部或表面熱處理(可選)
感應(yīng)淬火:對于只要求局部高硬度的零件(如型腔邊緣、工作面),可采用中頻或高頻感應(yīng)加熱淬火,淬火后進行低溫回火(150°C~250°C)。這種方法加熱速度快,變形小。
氮化處理(氣體氮化/離子氮化):可在零件表面形成一層硬度高、耐磨性、抗腐蝕性好的氮化層。適用于要求高耐磨、耐蝕的表面,如導(dǎo)柱、導(dǎo)套工作面。氮化層厚度根據(jù)要求可在0.01mm~0.05mm范圍。氮化溫度通常為500°C~570°C,時間根據(jù)氮化層厚度要求調(diào)整(幾小時到幾十小時)。
(三)裝配與調(diào)試
(1)裝配前準備
部件檢查:對所有經(jīng)過機械加工和熱處理后的部件進行最終檢查,包括尺寸精度、硬度、表面質(zhì)量、是否有裂紋等。使用卡尺、千分尺、硬度計、磁粉探傷或超聲波探傷等工具。
清潔:用無油壓縮空氣吹凈所有待裝配零件,確保無切屑、油污、銹跡。必要時可用酒精進行清潔。
輔助件準備:準備好所有標準件(螺絲、螺母、銷釘、墊片等),并按需進行表面處理(如鍍鋅、發(fā)黑)。
(2)裝配順序與要點
基本原則:先基體,后模塊;先內(nèi)腔,后外框;先主要,后次要。
導(dǎo)柱/導(dǎo)套裝配:
清潔導(dǎo)柱孔和導(dǎo)套孔。
使用專用壓裝工具,均勻用力將導(dǎo)柱壓入動模/定模固定板,或壓入導(dǎo)套。壓入力需符合設(shè)計要求或廠家推薦值,避免壓壞零件或造成裝配應(yīng)力。壓入后需進行防銹處理。
導(dǎo)套壓入模板時,需確保垂直度,可用百分表檢測。
型腔模塊裝配:
清潔型腔和型芯模塊。
檢查分型面配合間隙,確保均勻。
使用專用夾具或壓裝機,將型腔模塊壓入相應(yīng)固定板。壓裝時注意方向和力度,避免變形。
滑塊與抽芯機構(gòu)裝配:
裝配滑塊時,確保導(dǎo)滑槽清潔,潤滑良好。
檢查滑塊動作的順暢性,調(diào)整鎖緊裝置。
抽芯機構(gòu)(如斜頂、滑塊)的裝配需確保導(dǎo)向準確,回程平穩(wěn),鎖緊可靠。
緊固件裝配:
按照設(shè)計扭矩值分次均勻擰緊螺絲,避免因單次擰緊過力導(dǎo)致零件變形或損壞。對于高精度配合部位,可在裝配前涂抹少量專用裝配脂。
(3)模具調(diào)試
試模:在壓力機上進行試模,使用與最終產(chǎn)品相同或相似的材料進行試壓。
開合模檢查:
檢查模具是否順利開合,分型面是否清晰,有無錯位。
檢查頂出是否可靠、平穩(wěn),頂出件是否完整。
檢查抽芯動作是否到位,產(chǎn)品是否帶出。
尺寸與功能檢測:
取出試模產(chǎn)品,使用三坐標測量機或?qū)S脵z具測量關(guān)鍵尺寸,評估是否達到圖紙要求。
檢查產(chǎn)品外觀,有無飛邊、毛刺、缺料、變形等缺陷。
性能測試:
根據(jù)需要,進行壓力測試、溫度測試(如冷卻水路)、疲勞測試(模擬長期使用)等。
問題調(diào)整與優(yōu)化:根據(jù)試模結(jié)果,對模具進行必要的調(diào)整,如修整型腔(用銼刀、砂輪機、電火花等)、調(diào)整螺絲松緊、更換磨損件等,直至模具性能滿足要求。
(四)質(zhì)量檢驗標準
(1)外觀質(zhì)量檢驗
表面完整性:模具所有加工表面應(yīng)光滑,無劃傷、碰傷、毛刺、黑皮、銹蝕等缺陷。熱處理后的表面氧化色應(yīng)均勻。
邊緣與銳度:需要鋒利的工作邊緣(如型腔邊緣、切割邊)應(yīng)保持銳利,無圓角。非工作邊緣按設(shè)計要求倒角或倒圓。
清潔度:模具內(nèi)部應(yīng)無殘留的切削液、油污、切屑、砂粒等雜物。
(2)尺寸精度檢驗
量具選擇:根據(jù)檢測要求選擇合適的量具,如游標卡尺、千分尺、高度尺、角度尺、針規(guī)、塞規(guī)、螺紋規(guī)等。關(guān)鍵尺寸采用千分尺或三坐標測量機(CMM)。
檢測項目:全面檢測模具的主要尺寸、定位尺寸、配合間隙、平行度、垂直度、圓度、錐度等。
公差要求:檢測結(jié)果必須符合設(shè)計圖紙規(guī)定的公差范圍。例如,型腔尺寸偏差≤±0.05mm,配合間隙控制在設(shè)計公差帶內(nèi)(如±0.01~0.02mm)。
(3)形位公差檢驗
檢測項目:檢查關(guān)鍵表面的平面度、直線度、平行度、垂直度、圓度、圓柱度等。
檢測方法:使用百分表、平尺、V型塊、三坐標測量機等工具進行檢測。
公差要求:檢測結(jié)果必須符合設(shè)計圖紙規(guī)定的形位公差要求,確保模具的裝配精度和產(chǎn)品一致性。
(4)硬度檢驗
檢測部位:對關(guān)鍵工作部件(如型腔、型芯、導(dǎo)柱、導(dǎo)套)進行硬度檢測,驗證熱處理效果。
檢測方法:使用洛氏硬度計或布氏硬度計進行檢測。對于型腔等復(fù)雜曲面,可采用硬度塊或硬度計的專用測頭進行檢測。
硬度范圍:檢測結(jié)果必須在設(shè)計要求的硬度范圍內(nèi)(如型腔硬度≥50HRC)。硬度值均勻性也有要求,避免局部過高或過低。
(5)功能性檢驗
閉合高度檢查:檢查模具在閉合狀態(tài)下的總高度是否與設(shè)計值一致。
運動部件靈活性檢查:檢查所有運動部件(如頂出、抽芯機構(gòu))是否運動順暢,無卡滯。
試模產(chǎn)品功能驗證:對試模產(chǎn)品進行實際使用功能的測試,如強度、密封性(如適用)、裝配性等。
(五)維護與保養(yǎng)
(1)日常維護(每次使用后)
清潔:徹底清理模具工作區(qū)域,特別是型腔、流道、頂出系統(tǒng)等部位,去除殘留的材料、飛邊、沙粒等。使用壓縮空氣吹掃,配合軟毛刷刷洗。
潤滑:對需要潤滑的運動部件(如導(dǎo)柱導(dǎo)套配合面、頂出銷、回程銷等)進行清潔并施加適量的食品級潤滑脂或?qū)S媚>哂汀1苊馐褂眠^多潤滑劑,以免污染產(chǎn)品或影響材料性能。
檢查:目視檢查模具表面、配合面、運動部件是否有磨損、損傷、變形等異常情況。檢查緊固件是否松動。
(2)定期維護(根據(jù)使用頻率和情況確定周期,如每周或每月)
深度清潔:對模具進行更徹底的清潔,包括難以觸及的部位。可使用超聲波清洗機或?qū)S们逑磩?/p>
部件檢查與調(diào)整:
檢查導(dǎo)柱、導(dǎo)套的磨損情況,磨損量過大(如超過0.1mm)應(yīng)及時研磨修復(fù)或更換。
檢查頂出系統(tǒng),確保所有頂針、司筒、墊塊等狀態(tài)良好,無斷裂、變形。調(diào)整頂出力度和位置。
檢查抽芯機構(gòu),確保動作靈活,鎖緊可靠。
檢查冷卻水路,確保通暢,無堵塞,冷卻效果正常。
緊固件復(fù)查:對所有螺絲、螺母進行復(fù)查,必要時進行緊固,但需注意避免過緊導(dǎo)致零件損壞。
(3)長期停用維護(模具長時間不使用時)
全面清潔與干燥:徹底清潔模具所有表面,并確保完全干燥,防止銹蝕。
防銹處理:在模具表面噴涂專用防銹劑或涂覆防銹油。對于不打算涂油的部分(如塑料模的型腔),可涂抹可剝性塑料。
包裝:將模具妥善包裝,放置在干燥、無腐蝕性氣體的環(huán)境中。
定期檢查:對于長期停用的模具,應(yīng)定期(如每季度或每半年)取出檢查,清除可能積存的灰塵或潮氣,重新進行防銹處理。
(4)維護記錄
建立模具維護保養(yǎng)記錄,記錄每次維護的時間、內(nèi)容、負責人及發(fā)現(xiàn)的問題和處理結(jié)果,有助于追蹤模具狀態(tài),制定合理的維修計劃。
一、概述
模具設(shè)計與制造是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié),直接影響著產(chǎn)品精度、生產(chǎn)效率和成本控制。本規(guī)范旨在明確模具設(shè)計的流程、技術(shù)要求、材料選擇及制造工藝,確保模具質(zhì)量穩(wěn)定、使用壽命長。通過系統(tǒng)化的規(guī)范操作,可減少生產(chǎn)中的錯誤,提高制造效率,降低維護成本。
二、模具設(shè)計規(guī)范
(一)設(shè)計前期準備
1.需求分析
-明確產(chǎn)品尺寸、公差要求。
-確定產(chǎn)品材料及表面處理需求。
-評估生產(chǎn)批量及周期要求。
2.技術(shù)資料收集
-收集相關(guān)產(chǎn)品圖紙、三維模型。
-參考類似模具設(shè)計案例。
-確認材料力學(xué)性能參數(shù)(如屈服強度、硬度等)。
(二)結(jié)構(gòu)設(shè)計要點
1.型腔設(shè)計
-采用分型面分析,確保脫模順暢。
-控制型腔圓角半徑(建議≥R0.5mm,避免應(yīng)力集中)。
-優(yōu)化排位布局,減少材料浪費。
2.導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計
-導(dǎo)柱直徑需≥型腔深度0.7倍。
-導(dǎo)柱與導(dǎo)套配合間隙(0.01~0.03mm)。
-采用多組導(dǎo)向機構(gòu)(如四點導(dǎo)向)提高穩(wěn)定性。
3.冷卻系統(tǒng)設(shè)計
-水路孔徑≤8mm,間距≤150mm。
-熱點區(qū)域(如加強筋處)需增設(shè)冷卻通道。
-確保冷卻液流速≥0.5m/s,防止堵塞。
(三)材料選擇
1.型腔材料
-常用材料:P20(預(yù)硬鋼)、H13(熱處理鋼)。
-要求:硬度≥50HRC,表面粗糙度Ra≤0.8μm。
2.結(jié)構(gòu)材料
-導(dǎo)柱/導(dǎo)套:42CrMo(硬度52~58HRC)。
-滑動部件:T8A(淬火硬度≥60HRC)。
三、模具制造工藝細則
(一)機械加工流程
1.粗加工
-使用立式加工中心,主軸轉(zhuǎn)速≥1500rpm。
-切削深度≤5mm,進給速度0.2~0.5mm/min。
2.精加工
-采用硬質(zhì)合金刀具,轉(zhuǎn)速≥3000rpm。
-電解拋光(EP)處理,表面粗糙度Ra≤0.2μm。
(二)熱處理工藝
1.型腔熱處理
-淬火溫度840~860℃,冷卻介質(zhì):油。
-回火溫度400~450℃,保溫時間3小時。
2.結(jié)構(gòu)部件熱處理
-調(diào)質(zhì)處理:淬火+高溫回火,硬度48~52HRC。
(三)裝配與調(diào)試
1.裝配順序
-先安裝導(dǎo)向機構(gòu),再固定型腔模塊。
-檢查各部件間隙,確保配合緊密。
2.調(diào)試要點
-試模時使用專用檢具,測量尺寸偏差。
-調(diào)整冷卻系統(tǒng),防止局部過熱或冷卻不足。
(四)質(zhì)量檢驗標準
1.外觀檢查
-表面無劃痕、銹蝕,邊緣銳利。
2.功能性測試
-開模次數(shù)測試(新模具≥10萬次)。
-產(chǎn)品尺寸合格率≥99%。
3.耐久性評估
-高溫測試(120℃,2小時),無變形。
-沖壓疲勞測試(循環(huán)5000次),無裂紋。
四、維護與保養(yǎng)
(一)日常維護
1.清潔:每次使用后用壓縮空氣吹凈型腔。
2.潤滑:滑動部件每班加注食品級潤滑脂。
(二)定期保養(yǎng)
1.檢查:每月檢查導(dǎo)柱/導(dǎo)套磨損情況。
2.修復(fù):磨損量>0.1mm需研磨或更換。
三、模具制造工藝細則
(一)機械加工流程
(1)毛坯準備與檢驗
根據(jù)設(shè)計圖紙要求,選擇合適的原材料(如鑄件、鍛件或棒材)。
對毛坯進行外觀檢查,確保無裂紋、氣孔、夾雜等明顯缺陷。
使用三坐標測量機(CMM)對毛坯關(guān)鍵尺寸進行掃描,評估加工余量是否滿足要求。
(2)粗加工階段
設(shè)備選擇:優(yōu)先選用高剛性、高精度立式或臥式加工中心。確保主軸轉(zhuǎn)速不低于1500rpm,以適應(yīng)粗加工高進給率的需求。
刀具路徑規(guī)劃:采用高效粗加工策略,如“行切”或“環(huán)切”,盡量減少空行程。切削深度根據(jù)刀具強度和機床剛性設(shè)定,通常在5mm以內(nèi),進給速度控制在0.2~0.5mm/min,確保切盡余量同時保護刀具。
切削參數(shù):使用硬質(zhì)合金或高速鋼粗加工刀具,根據(jù)材料硬度調(diào)整切削參數(shù)。例如,加工P20預(yù)硬鋼時,進給速度可選取0.3mm/min。
冷卻潤滑:根據(jù)切削條件選擇合適的切削液,如乳化液或半合成切削液,確保有效冷卻和潤滑,減少刀具磨損。
(3)半精加工階段
加工目標:消除粗加工留下的刀痕,為精加工做準備。將尺寸精度提升至±0.1mm,表面粗糙度控制在Ra1.6~3.2μm。
設(shè)備與刀具:可繼續(xù)使用加工中心,但需采用更鋒利的可轉(zhuǎn)位刀片,主軸轉(zhuǎn)速提升至2000~4000rpm。
切削參數(shù):進給速度適當增加至0.5~1.0mm/min,切削深度減小至1~2mm。
(4)精加工階段
設(shè)備與刀具:必須使用高精度臥式加工中心或五軸加工中心。選用優(yōu)質(zhì)硬質(zhì)合金或CBN(立方氮化硼)刀具,確保加工精度和表面質(zhì)量。
刀具選擇:根據(jù)型腔復(fù)雜程度選擇合適的刀具幾何角度,如圓頭刀、平底刀、V型刀等。確保刀具壽命足夠長。
切削參數(shù):主軸轉(zhuǎn)速極高,通常≥3000rpm,甚至更高。進給速度根據(jù)表面粗糙度要求調(diào)整,例如Ra0.2μm時,進給速度可控制在0.1~0.3mm/min。切削深度極小,通常為0.1~0.3mm。
冷卻潤滑:對于高精度精加工,可選用高濃度的切削液或干式切削(需機床具備良好排屑能力)。電解拋光(EP)處理可在精加工后進行,以獲得Ra≤0.2μm的超光滑表面,特別適用于要求嚴格的型腔或滑塊表面。
(5)孔加工與攻絲
鉆孔:使用高速鉆頭加工通孔和盲孔。鉆頭轉(zhuǎn)速根據(jù)孔深和直徑調(diào)整,進給速度需符合鉆頭制造商推薦值。
鉸孔:對精度要求高的孔(如導(dǎo)柱孔、滑塊配合孔)進行鉸孔,以獲得精確的尺寸和較低的表面粗糙度(Ra0.4μm以下)。
攻絲:使用絲錐加工螺紋孔。確保絲錐鋒利,并使用合適的絲錐扳手。對螺紋孔進行清孔處理,去除切屑。
(6)邊緣處理與去毛刺
倒角/倒圓:對所有需要倒角或倒圓的邊緣進行處理,防止傷手和后續(xù)裝配干涉。倒角尺寸應(yīng)符合標準。
去毛刺:采用手動銼刀、砂帶機或?qū)S萌ッ虣C進行全面清理。確保無毛刺、黑皮(氧化層)殘留。
(二)熱處理工藝
(1)型腔模塊熱處理
淬火:
目的:提高硬度和耐磨性。
材料:主要針對P20、718等預(yù)硬鋼,若為退火態(tài),則需先進行正火或退火。
工藝參數(shù):
加熱溫度:通常為840°C~870°C,具體溫度需根據(jù)鋼種和供應(yīng)商推薦調(diào)整。
加熱介質(zhì):可根據(jù)設(shè)備條件選擇箱式電阻爐、井式電阻爐或感應(yīng)加熱爐。
冷卻介質(zhì)與方式:常用油冷(如礦物油、合成油),冷卻速度需控制,避免產(chǎn)生裂紋。對于大型或復(fù)雜模具,可采用分級淬火或等溫淬火。冷卻速度示例:從850°C油冷至300°C左右,冷卻速率約為15°C/min~25°C/min。
回火:
目的:消除淬火應(yīng)力,穩(wěn)定組織,獲得所需的綜合力學(xué)性能(硬度、韌性)。
工藝參數(shù):
回火溫度:對于模具型腔,常采用中溫回火,溫度范圍一般在350°C~500°C。具體溫度影響硬度:溫度升高,韌性增加,硬度降低。需根據(jù)最終硬度要求(通常型腔硬度要求≥50HRC~58HRC)選擇。
保溫時間:一般不少于2小時,對于大型模具可延長至3~5小時,確保內(nèi)外溫度均勻。
冷卻方式:應(yīng)在爐內(nèi)緩慢冷卻至室溫,避免在400°C~600°C區(qū)間(Ms~Mf區(qū)間)停留過久,以防回火脆性。
(2)結(jié)構(gòu)部件熱處理
淬火+高溫回火(調(diào)質(zhì)處理):
目的:改善組織,提高強度、硬度和韌性,為后續(xù)精加工和裝配做準備。
材料:常用于導(dǎo)柱、導(dǎo)套、動模/定模固定板、墊塊等結(jié)構(gòu)零件,如45鋼、40Cr、42CrMo、20CrMnTi等。
工藝參數(shù):
淬火溫度:通常為840°C~870°C。
回火溫度:高溫回火溫度一般在500°C~650°C,保溫時間2~4小時,隨后爐冷至室溫。調(diào)質(zhì)后的硬度通常要求在220HBW~300HBW范圍內(nèi),具體取決于零件功能和受力情況。
(3)局部或表面熱處理(可選)
感應(yīng)淬火:對于只要求局部高硬度的零件(如型腔邊緣、工作面),可采用中頻或高頻感應(yīng)加熱淬火,淬火后進行低溫回火(150°C~250°C)。這種方法加熱速度快,變形小。
氮化處理(氣體氮化/離子氮化):可在零件表面形成一層硬度高、耐磨性、抗腐蝕性好的氮化層。適用于要求高耐磨、耐蝕的表面,如導(dǎo)柱、導(dǎo)套工作面。氮化層厚度根據(jù)要求可在0.01mm~0.05mm范圍。氮化溫度通常為500°C~570°C,時間根據(jù)氮化層厚度要求調(diào)整(幾小時到幾十小時)。
(三)裝配與調(diào)試
(1)裝配前準備
部件檢查:對所有經(jīng)過機械加工和熱處理后的部件進行最終檢查,包括尺寸精度、硬度、表面質(zhì)量、是否有裂紋等。使用卡尺、千分尺、硬度計、磁粉探傷或超聲波探傷等工具。
清潔:用無油壓縮空氣吹凈所有待裝配零件,確保無切屑、油污、銹跡。必要時可用酒精進行清潔。
輔助件準備:準備好所有標準件(螺絲、螺母、銷釘、墊片等),并按需進行表面處理(如鍍鋅、發(fā)黑)。
(2)裝配順序與要點
基本原則:先基體,后模塊;先內(nèi)腔,后外框;先主要,后次要。
導(dǎo)柱/導(dǎo)套裝配:
清潔導(dǎo)柱孔和導(dǎo)套孔。
使用專用壓裝工具,均勻用力將導(dǎo)柱壓入動模/定模固定板,或壓入導(dǎo)套。壓入力需符合設(shè)計要求或廠家推薦值,避免壓壞零件或造成裝配應(yīng)力。壓入后需進行防銹處理。
導(dǎo)套壓入模板時,需確保垂直度,可用百分表檢測。
型腔模塊裝配:
清潔型腔和型芯模塊。
檢查分型面配合間隙,確保均勻。
使用專用夾具或壓裝機,將型腔模塊壓入相應(yīng)固定板。壓裝時注意方向和力度,避免變形。
滑塊與抽芯機構(gòu)裝配:
裝配滑塊時,確保導(dǎo)滑槽清潔,潤滑良好。
檢查滑塊動作的順暢性,調(diào)整鎖緊裝置。
抽芯機構(gòu)(如斜頂、滑塊)的裝配需確保導(dǎo)向準確,回程平穩(wěn),鎖緊可靠。
緊固件裝配:
按照設(shè)計扭矩值分次均勻擰緊螺絲,避免因單次擰緊過力導(dǎo)致零件變形或損壞。對于高精度配合部位,可在裝配前涂抹少量專用裝配脂。
(3)模具調(diào)試
試模:在壓力機上進行試模,使用與最終產(chǎn)品相同或相似的材料進行試壓。
開合模檢查:
檢查模具是否順利開合,分型面是否清晰,有無錯位。
檢查頂出是否可靠、平穩(wěn),頂出件是否完整。
檢查抽芯動作是否到位,產(chǎn)品是否帶出。
尺寸與功能檢測:
取出試模產(chǎn)品,使用三坐標測量機或?qū)S脵z具測量關(guān)鍵尺寸,評估是否達到圖紙要求。
檢查產(chǎn)品外觀,有無飛邊、毛刺、缺料、變形等缺陷。
性能測試:
根據(jù)需要,進行壓力測試、溫度測試(如冷卻水路)、疲勞測試(模擬長期使用)等。
問題調(diào)整與優(yōu)化:根據(jù)試模結(jié)果,對模具進行必要的調(diào)整,如修整型腔(用銼刀、砂輪機、電火花等)、調(diào)整螺絲松緊、更換磨損件等,直至模具性能滿足要求。
(四)質(zhì)量檢驗標準
(1)外觀質(zhì)量檢驗
表面完整性:模具所有加工表面應(yīng)光滑,無劃傷、碰傷、毛刺、黑皮、銹蝕等缺陷。熱處理后的表面氧化色應(yīng)均勻。
邊緣與銳度:需要鋒利的工作邊緣(如型腔邊緣、切割邊)應(yīng)保持銳利,無圓角。非工作邊緣按設(shè)計要求倒角或倒圓。
清潔度:模具內(nèi)部應(yīng)無殘留的切削液、油污、切屑、砂粒等雜物。
(2)尺寸精度檢驗
量具選擇:根據(jù)檢測要求選擇合適的量具,如游標卡尺、千分尺、高度尺、角度尺、針規(guī)、塞規(guī)、螺紋規(guī)等。關(guān)鍵尺寸采用千分尺或三坐標測量機(CMM)。
檢測項目:全面檢測模具的主要尺寸、定位尺寸、配合間隙、平行度、垂直度、圓度、錐度等。
公差要求:檢測結(jié)果必須符合設(shè)計圖紙規(guī)定的公差范圍。例如,型腔尺寸偏差≤±0.05mm,配合間隙控制在設(shè)計公差帶內(nèi)(如±0.01~0.02mm)。
(3)形位公差檢驗
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