《模具概论》(第2版)第6章.ppt

第6章 模具设计及制造的基本要求 模具的精度6.1模具的寿命 6.2模具的成本和安全 6.3模具的维护与修理6.4学习目标 1．理解模具精度、寿命、成本的概念 2．掌握模具精度的具体要求 3．掌握影响模具精度和寿命的因素 4．学会提高模具精度和寿命的方法 5．学会降低模具成本的方法 6．掌握各类模具的常见故障及维修方法 7．学会使用各类常用的模具维修工具模具是一种高精度、高效率的工艺装 备，是生产制件的专用工具，模具的精度 将直接影响制件的质量对于模具精度的 基本要求是使模具在足够的寿命期内，能 够稳定地生产出质量合格的制件因此， 对模具的基本要求是：精度高、质量好、 寿命长、安全可靠、成本低 在对模具提出上述基本要求的同时， 还要求合理地使用、维护与修理模具，这 对于延长模具的使用寿命并保证安全生产 是十分重要的本章主要介绍影响模具的一些因素和 提高模具精度和寿命的一些方法 6.1 模具的精度模具的精度主要是指模具成形零件的工作尺 寸及精度和成形表面的表面质量模具精度可分 为模具零件本身的精度和发挥模具效能所需的精 度，如凸模、凹模、型芯等零件的尺寸精度、形 状精度和位置精度是属于模具零件本身的精度； 各零件装配后，面与面或面与线之间的平行度、 垂直度，定位及导向配合等精度，都是为了发挥 模具效能所需的精度。

但通常所讲的模具精度主 要是指模具工作零件或成形零件的精度及相互位 置精度 模具的精度越高，则成形的制件精度 也越高但过高的模具精度会受到模具加 工技术手段的制约所以模具精度的确定 一般要与所成形的制件精度相协调，同时 还要考虑现有模具生产条件今后随着模 具加工技术手段的提高，模具精度会有很 大的提高，模具工作零件或成形零件的互 换性生产将成为现实6.1.1 模具的精度要求 模具的精度要求主要是指模具成形零 件的工作尺寸及精度和成形表面的表面质 量成形零件的原始工作尺寸（设计和制 造尺寸）一般以制件设计尺寸为基准，应 先考虑制件在成形后的尺寸收缩和模具成 形表面应有足够的磨损量等因素，然后按 经验公式计算确定对于一般模具的工作 尺寸，其制造公差应小于制件尺寸公差的1 、/3～1/4 冲裁模除了应满足上述要求外，还需 考虑工作尺寸的制造公差对凸、凹模初始 间隙的影响，即应保证凸、凹模工作尺寸 的制造公差之和小于凸、凹模最大初始间 隙与最小初始间隙之差，模具成形表面的 表面质量应根据制件的表面质量要求和模 具的性能要求确定，对于一般模具要求其 成形表面的表面粗糙度Ra≤0.4m 模具上、下模或动、定模之间的导向 精度，坯料在冲模中的定位精度等对制件 质量也有较大的影响，它们也是衡量模具 精度的重要指标。

此外，为了保证模具的 精度，还应注意零件相关表面的平面度、 直线度、圆柱度等形状精度和平行度、垂 直度、同轴度等位置误差，以及模具装配 后零件与零件相关表面之间的平行度、垂 直度、同轴度等位置误差 6.1.2 影响模具精度的因素 1．模具的原始精度模具的原始精度即模具的设计和制造 精度，它是保证模具具有较高精度的基础 模具只有具备足够的原始精度，才能充 分发挥模具的效能，保证模具具有足够的 使用寿命，在较长时期内稳定地生产出质 量合格的制件 2．模具的类型和结构模具的类型和结构对模具的精度有一 定的影响例如，带有导向装置的模具， 其精度要高于无导向装置的敞开式模具3．模具的磨损模具在使用过程中，成形零件的工作 表面在制件成形和起模时因与制件材料的 摩擦而产生磨损，这种磨损直接导致成形 零件的工作尺寸和制件尺寸发生变化 4．模具的变形模具受力零件在刚度、强度不足时，会发生 弹性变形或塑性变形，从而会降低模具的精度 例如：塑料模、压铸模中的型腔在熔融塑料或合 金液的压力作用下的变形，细小型芯在熔融塑料 或合金液冲击作用下的变形，都会降低模具的精 度5．模具的使用条件模具的使用条件，诸如成形设备的刚度和精 度，原材料的性能变化，模具的安装和调整是否 得当等，都会影响到模具的精度。

6.1.3 模具的精度检测 利用模具生产制品的特点之一是生产 效率高、生产批量大，如果将精度不足的 模具投入生产，就有可能产生大量的废品 为了将这种损失防患于未然，就有必要 对模具的精度进行经常而仔细的检查1．模具制造过程的精度检查为了保证模具具有良好的原始精度，在模具制造过程中就应注意模具的精度检 查首先应严格检查和控制模具零件的加 工精度及模具的装配精度，其次应通过试 模验收工作综合检查模具的精度状况只 有在试模验收合格后，模具才可以交付用 户投入使用2．新模具入库前的精度检查新模具在办理入库手续前必须进行精 度检查首先应通过外观检查和测量模具 成形零件的工作尺寸、表面质量及其他有 关指标是否达到设计要求，然后通过试模 检验来检查制件的质量是否合乎要求在 判断模具精度是否合格时，要注意模具使 用后的磨损对制件尺寸的影响，尤其是对于尺寸精度要求较严的制件，应考虑避免 出现试制件的尺寸在规定的公差范围之内 ，但在模具使用后不久制件的尺寸就超出 公差范围的情况一般对于模具磨损后减 小的制件尺寸，试制件的尺寸应接近于制 件的最大极限尺寸；对于模具磨损后增大 的制件尺寸，试制件的尺寸应接近于制件 的最小极限尺寸。

由于冲裁模的凸、凹模 间隙可直接影响制件的毛刺高度，所以还 需通过测量试制件的毛刺高度来判断凸、凹模间隙是否合适此外，有时还应 考虑修整模具或修磨刃口对模具和制件尺 寸的影响如果直接使用用户的生产设备进行模 具的试模验收工作，新模具入库前的精度 检查可以与试模验收工作同时进行否则 ，就要注意试模验收所用的设备和用户生 产设备之间的差别，有时即使试模验收时的试制件是合格的，但在使用用户的设 备进行生产时，由于设备之间存在差别， 也有可能生产出不合格品此时，在新模 具入库前有必要在用户的设备上对模具的 精度作重新检查新模具精度检查的结果应记载入有关 档案卡片，模具入库时应附带几个合格试 制件一同入库3．模具使用过程中的精度检查模具使用时的精度检查包括首件检查 、中间检查和末件检查有时制件质量不合格的原因可能不在 于模具，而是模具安装、调整不当造成的 模具安装、调整不当也是加工模具磨损 和造成模具安全事故的重要原因因此， 在开始生产作业时，应试制、检查几个初 期制件，并将检查结果与模具入库前的精度 检查结果或上次使用时的末件检查结果相 比较，以确认模具安装、调整是否得当 制件的成批生产必须在首件检查合格后才 能开始。

在生产作业过程中，间隔一定时间或 生产一定数量的制件后，应对制件进行抽 样检查，即进行中间检查中间检查的目的是了解模具在使用时的磨 损速度，评估磨损速度对模具精度和制件 质量的影响情况，以预防不合格品的成批 出现生产作业终了时，应对最终制造的制 件进行检查，同时结合对模具的外观检查 ，来判断模具的磨损程度和模具有无修理 或重磨的必要此外，通过对首件检查和末件检查的结果进行比较，能够测算模 具的磨损速度，以便合理安排下一次作业 的制件生产批量，避免模具在下次使用时 因中途需要重磨或修理而中断作业所造成 的损失4．模具修理后的精度检查模具在修理时，更换零件和对模具进 行拆卸、装配、调整等工作，都有可能使 模具的精度发生变化，因此在模具修理结 束后必须进行精度检查检查的方法、要 求与新模具入库前的精度检查相同 6.2 模具的寿命6.2.1 6.2.1 模具寿命的基本概念模具寿命的基本概念 模具的寿命是指模具能够生产合格制模具的寿命是指模具能够生产合格制 品的耐用程度，一般以模具所完成的工作品的耐用程度，一般以模具所完成的工作 循环次数或所生产的制件数量来表示循环次数或所生产的制件数量来表示。

模具在使用过程中，其零件将由于磨损模具在使用过程中，其零件将由于磨损 或损坏而失效如果磨损或损坏严重，导或损坏而失效如果磨损或损坏严重，导 致模具无法修复时，模具就应报废如果致模具无法修复时，模具就应报废如果 模具的零件都具有互换性，零件失效后能模具的零件都具有互换性，零件失效后能够得到更换，那么模具的寿命在理论上将够得到更换，那么模具的寿命在理论上将 是无限的但是，模具在长时间使用后，是无限的但是，模具在长时间使用后， 零件趋于老化，故障概率大大增加，修理零件趋于老化，故障概率大大增加，修理 费用随之增加，同时模具经常修理会直接费用随之增加，同时模具经常修理会直接 影响制件的生产因此，当修理模具在经影响制件的生产因此，当修理模具在经 济上并不合理时，也应考虑将其报废济上并不合理时，也应考虑将其报废 模具在报废前所完成的工作循环次数 或所生产的制件数量称为模具的总寿命 除此以外，还应考虑模具在两次修理之间 的寿命，如冲裁模的刃磨寿命 6.2.2 影响模具寿命的因素 模具寿命指的是模具因为磨损或其他形 式失效终至不可修复而报废之前所成形的制 件总数模具的寿命是由其所成形的制件是否合 格决定的，如果模具生产的制件报废，那么 该模具就没有价值了。

对用户来说，总是希 望模具好用，而且使用了很长时间仍能成形 出合格制件，即要求模具的寿命长对于大量生产，模具使用寿命长短直接影 响到生产效率的提高和生产成本的降低， 所以模具寿命对使用者来说是个非常重要 的指标使用者根据生产批量要求模具达 到多长寿命，模具制造者就应尽量满足使 用者的要求 影响模具寿命的因素是多方面的，在 设计与制造模具时应全面分析影响模具寿 命的因素，并采取切实有效的措施提高模 具的寿命1．制件材料对模具寿命的影响实际生产中，由于冲压用原材料的厚度 公差不符合要求、材料性能的波动、表面质 量差和不干净等原因造成模具工作零件磨损 加剧、崩刃的情况时有发生由于这些制件 材料因素的影响，直接降低了模具使用寿命 ，所以冷冲压制件所用的钢板或其他原材料 ，应在满足使用要求的前提下，尽量采用成形性能好的材料，以减少 冲压变形力，改善模具工作条件另外， 保证材料表面质量和清洁对任何冲压工序 都是必要的为此，材料在加工前应擦洗 干净，必要时还要清除表面氧化物和其他 缺陷对塑料制件而言，不同塑料品种的模 塑成型温度和压力是不同的由于工作条件不同，对模具的寿命就有不 同的影响以无机纤维材料为填料的增强 塑料的模塑成型，模具磨损较大。

模塑过程中产生的腐蚀性气体会腐蚀 模具表面因此，应在满足使用要求的前 提下，尽量选用模塑工艺性能良好的塑料 来成型制件，这样既有利于模塑成型，又 有利于提高模具寿命2．模具材料对模具寿命的影响据统计，模具材料性能及热处理质量 是影响模具寿命的主要因素对冲压模具 ，因工作零件在工作中承受拉伸、压缩、 弯曲、冲击摩擦等机械力的作用，因此冲 模材料应具备抗变形、抗磨损、抗断裂、 耐疲劳、抗软化及抗粘性的能力对塑料 模和压铸模，因型腔一般比较复杂，表面 粗糙度值要求小，且工作时要承受熔体较大的冲击、摩擦和高温的作用，所以要 求模具材料具有足够的强度、刚度、硬度 和具有良好的耐磨性、耐腐蚀性、抛光性 和热稳定性近年来开发出不少新型模具 材料，既有优良的强度和耐磨性等，又有 良好的加工工艺性，不仅大大提高了制件 质量，而且大大提高了模具寿命 3．模具热处理对模具寿命的影响模具的热处理质量对模具的性能与使 用寿命影响很大因为热处理的效果直接 影响着模具用钢的硬度、耐磨性、抗咬合 性、回火稳定性、耐冲击以及抗腐蚀性， 这些都是与模具寿命直接有关的性质根 据模具失效原因的分析统计，热处理不当 引起的失效占50%以上。

实践证明，高级 的模具材料必须配以正确的热处理工艺才 能真正发挥材料的潜力 通过热处理可以改变模具工作零件的 硬度，而硬度对模具寿命的影响是很大的 但并不是硬度越高，模具寿命越长这 是因为硬度与强度、韧性及耐磨性等有密 切的关系，硬度提高，韧性一般要降低， 而抗压强度、耐磨性、抗黏合能力则有所 提高。