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模具,(英語:mold )(mú jù),工業生產上用以注塑吹塑擠出壓鑄鍛壓成型、冶煉、衝壓等方法得到所需產品的各種模子和工具。 簡而言之,模具是用來製作成型物品的工具,這種工具由各種零件構成,不同的模具由不同的零件構成。它主要通過所成型材料物理狀態的改變來實現物品外形的加工。素有「工業之母」的稱號。

在外力作用下使坯料成為有特定形狀和尺寸的製件的工具。廣泛用於沖裁、模鍛、冷鐓、擠壓、粉末冶金件壓制、壓力鑄造,以及工程塑料橡膠陶瓷等製品的壓塑或注塑的成形加工中。模具具有特定的輪廓或內腔形狀,應用具有刃口的輪廓形狀可以使坯料按輪廓線形狀發生分離(沖裁)。應用內腔形狀可使坯料獲得相應的立體形狀。模具一般包括動模和定模(或凸模和凹模)兩個部分,二者可分可合。分開時取出製件,合攏時使坯料注入模具型腔成形。模具是精密工具,形狀複雜,承受坯料的脹力,對結構強度、剛度、表面硬度、表面粗糙度加工精度都有較高要求,模具生產的發展水平是機械製造水平的重要標誌之一。[1]

目錄

種類

模具種類很多

根據加工對象和加工工藝可分為:

①加工金屬的模具。

②加工非金屬和粉末冶金的模具。包括塑料模(如雙色模具、壓塑模和擠塑模等) 、橡膠模和粉末冶金模等。 根據結構特點,模具又可分為平面的沖裁模和具有空間的型腔模。模具一般為單件,小批生產。[2]

分類

按所成型的材料的不同

五金模具塑膠模具、以及其特殊模具。

五金模具分為:包括衝壓模 ( 如沖裁模具、彎曲模具、拉深模具、翻孔模具、縮孔模具、起伏模具、脹形模具、整形模具等)、鍛模(如模鍛模、鐓鍛模等)、擠壓模具、擠出模具、壓鑄模具、鍛造模具等;

非金屬模具分為:塑料模具、無機非金屬模具、砂型模具、真空模具和石蠟模具等。

其中,隨着高分子塑料的快速發展,塑料模具與人們的生活密切相關。塑料模具一般可分為:注射成型模具,擠塑成型模具,氣輔成型模具等。

構成

模具除其本身外,還需要模座模架、模芯導致製件頂出裝置等,這些部件一般都製成通用型。 模具企業需要做大做精,要根據市場需求,及技術、資金、設備等條件,確定產品定位和市場定位,這些做法尤其值得小型模具企業學習和借鑑,集中力量逐步形成自己的技術優勢和產品優勢。所以,我國模具企業必須積極努力借鑑國外這些先進企業的經驗,以便其未來更好的發展。

模具材料

模具材料最重要的因素是熱強度和熱穩定性,常用料模具材料:工作溫度 成形材料 模具材料

<300℃鋅合金Cr12、Cr12MoV、S-136、SLD、NAK80、GCr15、T8、T10。

300~500℃鋁合金、銅合金 5CrMnMo、3Cr2W8、9CrSi、W18Cr4V、5CrNiMo、W6Mo5Cr4V2、M2。

500~800℃ 鋁合金、銅合金、鋼鈦 GH130、GH33、GH37。

800~1000℃ 鈦合金、鋼、不鏽鋼、鎳合金 K3、K5、K17、K19、GH99、IN100、ЖC-6NX88、MAR-M200、TRW-NASA、WA。

>1000℃ 鎳合金 銅基合金模具、硬質合金模具。

澆注系統分類

根據澆注系統型制的不同可將塑料模具分為三類:

(1)大水口模具:流道及澆口在分模線上,與產品在開模時一起脫模,設計最簡單,容易加工,成本較低,所以較多人採用大水口系統作業。塑料模具結構分為兩部分:動模和定模。隨注射機活動部分為動模(多為頂出側),在注射機射出端一般不活動稱為定模。因大水口模具的定模部分一般由兩塊鋼板組成故也有稱此類結構模具為兩板模。兩板模是大水口模具中最簡單的結構。

(2) 細水口模具:流道及澆口不在分模線上,一般直接在產品上,所以要設計多一組水口分模線,設計較為複雜,加工較困難,一般要視產品要求而選用細水口統。細水口模具的定模部分一般由三塊鋼板組成故也有稱此類結構模具為「三板模」。三板模是細水口模具中最簡單的結構。

(3) 熱流道模具:此類模具結構與細水口大體相同,其最大區別是流道處於一個或多個有恆溫的熱流道板及熱唧嘴裡,無冷料脫模,流道及澆口直接在產品上,所以流道不需要脫模,此系統又稱為無水口系統,可節省原材料,適用於原材料較貴、製品要求較高的情況,設計及加工困難,模具成本高。 熱流道系統,又稱熱澆道系統,主要由熱澆口套,熱澆道板,溫控電箱構成。我們常見的熱流道系統有單點熱澆口和多點熱澆口二種形式。單點熱澆口是用單一熱澆口套直接把熔融塑料射入型腔,它適用單一腔單一澆口的塑料模具;多點熱澆口是通過熱澆道板把熔融料分枝到各分熱澆口套中再進入到型腔,它適用於單腔多點入料或多腔模具。

其它分類

(1)熱流道模具
藉助加熱裝置使澆注系統中的塑料不會凝固,也不會隨製品脫模,所以又稱無流道模。優點:1)無廢料 2)可降低注射壓力,可以採用多腔模 3)可縮短成型周期 4)提高製品的質量 適合熱流道模塑料的特點:5)塑料的熔融溫度範圍較寬。低溫時,流動性好,高溫時,具有較好的熱穩定性。6)對壓力敏感,不加壓力不流動,但施加壓力時即可流動。7)比熱性好,以便在模具中很快冷卻。可用熱流道的塑料有PE,ABS,POM,PC,HIPS,PS。常用的熱流道有兩種:1)加熱流道模 2)絕熱流道模。

(2)硬模
內模件所採用的鋼板,買回來後需要進行熱處理,如淬火滲碳,才能達到使用的要求,這樣的注塑模叫硬模,如內模件採用H13鋼,420鋼,S7鋼。

(3)軟模(44HRC 以下)
內模件所採用的鋼材,買回來後不需要進行熱處理,就能達到使用的要求,這樣的注塑叫軟模。如內模件採用P20鋼,王牌鋼,420鋼,NAK80,鋁,鈹銅。

原理

基本原理:
雙射成型主要以雙射成型機兩隻料管配合兩套模具按先後次序經兩次成型製成雙射產品。

工作步驟:
1.A原料經A料管射入1次成型模製成單射產品A。

2.經周期開模,產品A留於公模,成型機動模板旋轉至B合模。

3.B原料經B料管射入2次成型模製成雙射成品,開模頂出。

製作檢驗

模具的原材料的控制從下列幾方面進行:

1、宏觀檢驗
化學成分對保證鋼材的性能是決定性的,但成分合格,不能全面來說明鋼材性能,由於鋼材內部組織和成分的不均勻性,宏觀檢驗在很大程度上補充了這方面的不足。

宏觀檢測可以觀察鋼的結晶情況,鋼的連續性的破壞和某些成分的不均勻性。

標準《結構鋼的低倍組織缺陷評級圖》GB1979

宏觀常見8種缺陷:偏析、疏鬆、夾雜、縮孔、氣泡、白點、裂縫、摺疊。

2.1、退火組織的評定
退火的目的,降低鋼的硬度,便於機加工,同時也為後續的熱處理作組織準備。

碳素工具鋼退火組織按GB1298第一級別評級圖評定。

2.2、碳化物不均勻性
Cr12型萊氏體鋼,組織中含有大量的共晶碳化物,碳化物不均勻性對使用性能產生非常重要的影響,所以對其碳化物的分布必須有嚴格的控制。

總而言之,由於模具生產廠和車間的生產對象比較繁瑣,並且多少又是單件、小批量,從而為模具生產定額的制定和管理帶來一定的難度,再加上各廠和車間的生產方式、設備、技術素質又不太一樣,所以在制定定額時,必須要根據本廠和車間的實際情況,找出適當的方法制定出既先進又合理的工時定額,以提高勞動生產率的目的。

生產流程

模具就是一個模型,按照這個模型做出產品來,但是模具是怎樣生產出來的呢,可能除了模具專業人士大多數回答不出來.模具已經在我們生活當中起了不可替代的作用,我們的生活用品大部分離不開模具,如,電腦,電話機,傳真機,鍵盤,杯子等等這些塑膠製品就不用說了,另外像汽車和摩托發動機的外罩也是用模具做出來的,光一個汽車各種各樣的模具就要用到2萬多個.所以說現代生活模具的作用不可替代.只要批量生產就離不開模具。

那麼模具是怎樣做成的呢?

下面對現代模具生產流程做一個簡單的介紹。

1)ESI(Earlier Supplier Involvement 供應商早期參與):此階段主要是客戶與供應商之間進行的關於產品設計和模具開發等方面的技術探討,主要的目的是為了讓供應商清楚地領會到產品設計者的設計意圖及精度要求,同時也讓產品設計者更好地明白模具生產的能力,產品的工藝性能,從而做出更合理的設計。

2)報價(Quotation):包括模具的價格、模具的壽命、周轉流程、機器要求噸數以及模具的交貨期。(更詳細的報價應該包括產品尺寸重量、模具尺寸重量等信息。)

3)訂單(Purchase Order):客戶訂單、訂金的發出以及供應商訂單的接受。

4)模具生產計劃及排工安排(Production Planning and Schedule Arrangement):此階段需要針對模具的交貨的具體日期向客戶作出回復。

5)模具設計(Design):可能使用的設計軟件有Pro/Engineer、UG、Solidworks、AutoCAD、CATIA等

6)採購材料

7)模具加工(Machining):所涉及的工序大致有車、鑼(銑)、熱處理、磨、電腦鑼(CNC)、電火花(EDM)、線切割(WEDM)、坐標磨(JIG GRINGING)、激光刻字、拋光等。

8)模具裝配(Assembly)

9)模具試模(Trial Run)

10)樣板評估報告(SER)

11)樣板評估報告批核(SER Approval)

設計原理

因為不同的成型模具已應用很多領域,加之專業模具的製造技術在這些年也有了一定的變化發展,因此在這部分,總結了真空吸塑成型模具的一般設計規則。

真空吸塑成型模具的設計包括了批量大小、成型設備、精度條件、幾何形狀設計、尺寸穩定性及表面質量等內容。

1、批量的大小實驗用,模具產量小時,可採用木材或樹脂進行製造。但是,如果實驗用模具是為了獲得製品有關收縮、尺寸穩定性及循環時間等的數據時,應該使用單型腔模具來實驗,且能保證其能在生產條件下運用。模具一般用石膏、銅、鋁或鋁-鋼合金製造,很少用到鋁-樹脂。

2、幾何形狀設計,設計時,經常要綜合考慮尺寸穩定性及表面質量。例如,製品設計和尺寸穩定性要求採用陰模(凹模),但是表面要求光澤度較高的製品卻要求使用陽模(凸模),這樣一來,塑件訂購方會綜合考慮到這兩點,以使製品能在最佳條件下進行生產。經驗證明,不符合實際加工條件的設計往往是失敗的。

3 、尺寸穩定,在成型過程中,塑件與模具接觸的面要比離開模具部分的尺寸穩定性更好。如果日後由於材料剛度的需要要求改變材料厚度,可能導致要將陽模轉換為陰模。塑件的尺寸公差不能低於收縮率的10%。

4 、塑件表面 ,就成型材料能夠包住的範圍而言,塑件可見面的表面結構應在與模具接觸處成型。如果可能的話,塑件的光潔面不要與模具表面接觸。就像採用陰模製造浴盆和洗衣盆的情況。

5、修飾, 如果使用機械式水平鋸鋸掉塑件的夾持邊,在高度方向上,至少要有6~8mm的餘量。其他的修整工作,如磨削、激光切削或射流,也必須留有餘量。刀口模切割線間的間隙最小,沖孔模修整時的分布寬度也很小,這些都是要注意的。

6 、收縮和變形 ,塑料易收縮(如PE) ,有些塑件易變形,無論如何預防,塑件在冷卻階段都會發生變形。在這種條件下,就要改變成型模具的外形來適應塑件的幾何偏差。例如:儘管塑件壁保持平直,但其基準中心已偏離10mm ;可以抬高模具底座,以調整這種變形的收縮量。

7、收縮量, 在製造吸塑成型模具時一定要考慮到下列的收縮因素。① 成型製品收縮。如果不能清楚地知道塑料的收縮率,則必須取樣或用相似形狀的模具通過試驗來得到。注意:通過這種方法只能得到收縮率,不能得到變形尺寸。② 中間介質的不利影響造成的收縮,如陶瓷、硅橡膠等。③ 模具所用材料的收縮,如鑄造鋁時的收縮。

模具設計

按國家職業定義,模具設計是:從事企業模具的數字化設計,包括型腔模與冷沖模,在傳統模具設計的基礎上,充分應用數字化設計工具,提高模具設計質量,縮短模具設計周期的人員。

概念

衝壓模具整體構造可分成二大部分:

(1)共通部分。

(2)依製品而變動的部分。共通部分可加以標準化或規格化,依製品而變動的部分是難以規格化。

規格

1. 模板之構成
衝壓模具之構成將依模具種類及構成及相異,有順配置型構造與逆配置型構造二大類。前者是最常使用的構造,後者構造主要用於引伸成形模具或配合特殊模具。

2. 模具之規格

(1)模具尺寸與鎖緊螺絲
模板之尺寸應大於工作區域,並選擇標準模板尺寸。模板鎖緊螺絲之位置配置與模具種類及模板尺寸有關。其中單工程模具最常使用鎖緊螺絲配置於四邊角,最標準形式工作區域可廣大使用。長形之模具及連續模具最常使用鎖緊螺絲配置於四邊角及中間位置。

(2)模板之厚度
模板之厚度選擇與模具之構造、衝壓加工種類、衝壓加工加工力、衝壓加工精度等有絕對關係。依據理論計算決定模具之厚度是困難的,一般上系由經驗求得,設計使用的模板厚度種類宜儘量少,配合模具高度及夾緊高度加以標準化以便利採購及庫存管理。

模板設計

連續模具之主要模板有沖頭固定板、壓料板、凹模板等等,其構造設計依衝壓製品之精度、生產數量、模具之加工設備與加工方法、模具之維護保養方式等有下列三種形式:(1)整塊式,(2)軛式,(3)鑲入式。

1. 整塊式

整塊式模板亦稱為一體構造型,其加工形狀必須是封閉的。整塊式模板主要用於簡單結構或精度不高的模具,其加工方式以切削加工為主(不需熱處理),採用熱處理之模板必須再施行線切割加工或放電加工及研磨加工。模板尺寸長(連續模具)之場合將採用兩塊或多塊一體型並用之。

2. 軛式

軛式模板之中央部加工成凹溝狀以組裝塊狀品。其構造依應用要求,凹溝部可以其他模板構成之。此軛式模板構造之優點有:溝部加工容易,溝部寬度可調整之,加工精度良好等。但剛性低是其缺點。

軛式模板之設計注意事項如下:

(1)軛板構部與塊狀部品之嵌合採中間配合或輕配合方式,如采強壓配合將使軛板發生變化。

(2)軛板兼俱塊狀部品之保持功能,為承受塊狀部品之側壓及面壓,必須具有足夠的剛性。還有為使軛板溝部與塊狀部品得到密着組合,其溝部角隅作成逃隙加工,如軛板溝部角隅不能作成逃隙加工,則塊狀部品須作成逃隙加工。

(3)塊狀部品之分割應同時考慮其內部之形狀,基準面必須明確化。為使衝壓加工時不產生變形,亦要注意各個塊狀部品之形狀。

(4)軛板組入許多件塊狀部品時,由於各塊狀部品之加工累積誤差使得節距產生變動,解決對策是中間塊狀部品設計成可調整方式。

(5)塊狀部品采並排組合之模具構造,由於沖切加工時塊狀部品將承受側壓使各塊狀部品間產生間隙或造成塊狀部品之傾斜。此現象是衝壓尺寸不良、沖屑阻塞等衝壓不良之重要原因,因此必須有充分的對策。

(6)軛板內塊狀部品之固定方法,依其大小及形狀有下列五種:A.以鎖緊螺絲固定,B.以鍵固定,C.以揳形鍵固定,D.以肩部固定,E.以上壓件(如導料板)壓緊固定。

3. 鑲入式

模板中加工圓形或方形之凹部,將塊狀部品鑲合嵌入於模板中,此種模板稱為鑲入式構造,此構造之加工累積公差少、剛性高,分解及組立時之精度再現性良好。由於具有容易機械加工、加工精度由工作機械決定、最後調整之工程少等優點,鑲入式模板構造已成為精密衝壓模具之主流,但其缺點是需要高精度的孔穴加工機。

連續衝壓模具採用此模板構造時,為使模板具有高剛性要求,乃設計空站。鑲入式模板構造之注意事項如下所述:

(1)嵌入孔穴之加工:模板之嵌入孔穴加工使用立式銑床(或治具銑床)、綜合加工機、治具鏜床、治具磨床、線割放電加工機等。嵌入孔穴之加工基準,使用線割放電加工機時,為提高其加工精度乃進行二次或以上之線割加工。

(2)嵌入件之固定方法:嵌入件固定方法之決定因素有不變動其加工的精度、組立及分解之容易性、調整之可能性等。嵌入件之固定方法有下列四種:A.以螺絲固定,B.以肩部固定,C.以趾塊固定,D.其上部以板件壓緊。凹模板之嵌入件固定方法亦有採用壓入配合,此時應避免因加工熱膨脹而產生的鬆弛結果,使用圓形模套嵌入件加工不規則孔穴時應設計迴轉防止方法。

(3)嵌入件組立及分解之考量:嵌入件及其孔穴加工精度要求高以進行組立作業。為得到即使有稍微的尺寸誤差亦能於組立時加以調整,宜事先考慮解決對策,嵌入件加工之具體考慮事項有下列五項:A.設有壓入導入部,B.以隔片調整嵌入件之壓入狀態及正確位置,C·嵌入件底面設有壓出用孔穴,D.以螺絲鎖緊時宜採用同一尺寸之螺絲,以利鎖固及鬆開,E.為防止組立方向之失誤,應設計防呆倒角加工。

常用軟件

塑料模具

PTC的EMX,Siemens的NXMold Wizard,CimatronE,Delcam Moldmaker,Missler 的Topsolid Mold,Think3的Mold Design,Manusoft的IMOLD,R&B的MoldWorks等。

五金模具

PTC的PDX、Siemens的NXProgressive Die Design、Logopress的Logopress3、3D QuickTools Limited的3DQuickPress、R&B Mold & Die Design的MoldWorks、Missler的Topsolid Progress等。

模具製造

模具設計製作的要求是:尺寸精確、表面光潔;結構合理、生產效率高、易於自動化;製造容易、壽命高、成本低;設計符合工藝需要,經濟合理。

模具結構設計和參數選擇須考慮剛性、導向性、卸料機構、定位方法、間隙大小等因素。模具上的易損件應容易更換。對於塑料模和壓鑄模,還需要考慮合理的澆注系統、熔融塑料或金屬流動狀態、進入型腔的位置與方向。為了提高生產率、減少流道澆注損失,可採用多型腔模具,在一模具內能同時完成多個相同或不同的製品。在大批量生產中應採用高效率、高精度、高壽命的模具。

衝壓模應採用多工位級進模,可採用硬質合金鑲塊級進模,以提高壽命。在小批量生產和新產品試製中,應採用結構簡單、製造快、成本低的簡易模具,如組合沖模、薄板沖模、聚氨酯橡膠模、低熔點合金模、鋅合金模、超塑性合金模等。模具已開始採用計算機輔助設計(CAD),即通過以計算機為中心的一整套系統對模具進行最優化設計。這是模具設計的發展方向。

模具製造按結構特點,分為平面的沖裁模和具有空間的型腔模。沖裁模利用凸模與凹模的尺寸精確配合,有的甚至是無間隙配合。其他鍛模如冷擠壓模、壓鑄模、粉末冶金模、塑料模、橡膠模等都屬於型腔模,用於成形立體形狀的工件。型腔模在長、寬、高 3個方向都有尺寸要求,形狀複雜,製造困難。模具生產一般為單件、小批生產,製造要求嚴格、精確,多採用精密的加工設備和測量裝置。

平面沖裁模可用電火花加工初成形,再用成形磨削,坐標磨削等方法進一步提高精度。成形磨削可用光學投影曲線磨床,或帶有縮仿、修打砂輪機構的平面磨床,也可在精密平面磨床上採用專用成形磨削工具磨削。坐標磨床可用於模具的精密定位,以保證精密孔徑和孔距。也可用計算機數控(CNC)連續軌跡坐標磨床磨削任何曲線形狀的凸模和凹模。型腔模多用仿形銑床加工、電火花加工和電解加工。將仿形銑加工與數控聯合應用和在電火花加工中增加三向平動頭裝置,都可提高型腔的加工質量。電解加工中增加充氣電解可提高生產效率。

使用性能

1.密度小:塑料密度小,對於減輕機械設備重量和節能具有重要的意義,尤其是對車輛、船舶、飛機、宇宙航天器而言。

2.比強度和比剛度高:塑料的絕對強度不如金屬高,但塑料密度小,所以比強度(σb/ρ)、比剛度(E/ρ)相當高。尤其是以各種高強度的纖維狀、片狀和粉末狀的金屬或非金屬為填料製成的增強塑料,其比強度和比剛度比金屬還高。

3.化學穩定性好:絕大多數的塑料都有良好的耐酸、鹼、鹽、水和氣體的性能,在一般的條件下,它們不與這些物質發生化學反應。

4.電絕緣、絕熱、絕聲性能好。

5.耐磨和自潤滑性好:塑料的摩擦係數小、耐磨性好、有很好的自潤滑性,加上比強度高,傳動噪聲小,它可以在液體介質、半干甚至干摩擦條件下有效地工作。它可以製成軸承、齒輪、凸輪和滑輪等機器零件,非常適用於轉速不高、載荷不大的場合。

6.粘結能力強。

7.成型和着色性能好。

經濟要求

在給模具選材是,必須考慮經濟性這一原則,儘可能地降低製造成本。因此,在滿足使用性能的前提下,首先選用價格較低的,能用碳鋼就不用合金鋼,能用國產材料就不用進口材料。 另外,在選材時還應考慮市場的生產和供應情況,所選鋼種應儘量少而集中,易購買

修模

據不完全統計,機械加工行業中每年模具的消耗量價值是各種機床總價值的五倍,可想而知,機械、冶金、輕工、電子等行業中模具市場是如此的巨大。又如:在冶金行業,每年僅熱軋軋輥消耗量就在三十萬噸以上,熱軋輥價值占鋼材生產成本的5%以上。模具的大量消耗,不僅直接增加生產成本,而且因頻繁更換模具而造成大量生產線頻繁停產造成更大的經濟損失。

模具的失效事實上均因其表層局部材料磨損等原因而報廢,而且模具的加工周期很長、加工費用極高(尤其是精密複雜模具或大型模具製造加工費高達數十萬元乃至數百萬元)。因此,對模具真正承受磨損作用的特定部位進行表面強化,以大幅度延長、提高工模具的使用壽命,無疑是一種具有重要經濟意義的方法。另外,大多數模具只因表面很薄一層材料被磨損後即失效報廢,因此,只須對模具及關鍵金屬零部件表面磨損局部區域進行修復,並在修復過程中把模具表面真正實際承受磨損的表面塗上一層高硬度高耐磨金屬層,就可「變廢為寶」,不僅使模具得到修復,修復後的模具的使用壽命還將較原模具大幅度提高,經濟效益巨大(例如:修復一根電廠電機大型軸包括各種準備時間在內用微束冷焊機也僅需數天時間,但可創造上百萬元的經濟效益)。

模具修補機是修復模具表面磨損、加工缺陷的高新設備。模具修補機的原理是利用高頻電火花放電原理,對工件進行無熱堆焊,來修補金屬模具的表面缺陷與磨損,主要特點是熱影響區域小,模具修復後不會變形、不退火、無應力集中、不出現裂紋,保證了模具的完好性;也可以利用它的強化功能對模具工件進行表面強化處理,實現模具的耐磨性、耐熱性、耐蝕性等。

模具修補機強化模具壽命長,經濟效益好。可以應用各種鐵基合金(碳鋼、合金鋼、鑄鐵)等、鎳基合金等各種金屬材料模具及工件的表面強化及修復並大幅提高使用壽命。

應用範圍:機械、汽車、輕工、家電、石油、化工、電力等工業裝備製造部門及使用部門,航空發動機關鍵耐磨件、熱擠壓模具、溫擠壓膜具、熱鍛模、軋鋼滾動導衛、軋輥、汽車發動機凸輪軸等零件及模具

維護保養

1:模具長時間使用後必須磨刃口,研磨後刃口面必須進行退磁,不能帶有磁性,否則易發生堵料。模具使用企業要做詳細記載、統計其使用、護理(潤滑、清洗、防鏽)及損壞情況,據此可發現哪些部件、組件已損壞,磨損程度大小,以提供發現和解決問題的信息資料,以及該模具的成型工藝參數、產品所用材料,以縮短模具的試車時間,提高生產效率。應在注塑機、模具正常運轉情況下,測試模具各種性能,並將最後成型的塑件尺寸測量出來,通過這些信息可確定模具的現有狀態,找出型腔、型芯、冷卻系統以及分型面等的損壞所在,根據塑件提供的信息,即可判斷模具的損壞狀態以及維修措施。

2:彈簧等彈性零件在使用過程中彈簧最易損壞,通常出現斷裂和變形現象。採取的辦法就是更換,在更換過程中一定要注意彈簧的規格和型號,彈簧的規格和型號通過顏色、外徑和長度三項來確認,只有在三項都相同的情況下才可以更換。彈簧以進口的質量為佳。

3:模具使用過程中沖頭易出現折斷、彎曲和啃壞的現象,沖套一般都是啃壞的。沖頭和沖套的損壞一般都用相同規格的零件進行更換。沖頭的參數主要有工作部分尺寸、安裝部分尺寸、長度尺寸等。

4:緊固零件,檢查緊固零件是否鬆動、損壞現象,採取的辦法是找相同規格的零件進行更換。

5:壓料零件如壓料板、優力膠等,卸料零件如脫料板、氣動頂料等。保養時檢查各部位的配件關係及有無損壞,對損壞的部分進行修復,氣動頂料檢查有無漏氣現象,並對具體的情況採取措施。如氣管損壞進行更換。要對模具幾個重要零部件進行重點跟蹤檢測:頂出、導向部件的作用是確保模具開合運動及塑件頂出,若其中任何部位因損傷而卡住,將導致停產,故應經常保持模具頂針、導柱的潤滑(要選用最適合的潤滑劑),並定期檢查頂針、導柱等是否發生變形及表面損傷,一經發現,要及時更換;完成一個生產周期之後,要對模具工作表面、運動、導向部件塗覆專業的防鏽油,尤應重視對帶有齒輪、齒條模具軸承部位和彈簧模具的彈力強度的保護,以確保其始終處於最佳工作狀態;隨着生產時間持續,冷卻道易沉積水垢、鏽蝕、淤泥及水藻等,使冷卻流道截面變小,冷卻通道變窄,大大降低冷卻液與模具之間的熱交換率,增加企業生產成本,因此對流道的清理應引起重視;對於熱流道模具而言,加熱及控制系統的保養有利於防止生產故障的發生,故而尤為重要。

損耗原因

1)模具主要工作零件的材料的問題,選材不當。材料性能不良,不耐磨;模具鋼未經精煉,具有大量的冶煉缺陷;凸凹模,鍛坯改鍛工藝不完善,遺存有熱處理隱患。

2)模具結構設計問題,沖模結構不合理。細長凸模沒有設計加固裝置,出料口不暢出現堆集,卸料力過大使凸模承受交變載荷加劇等。

3)制模工藝不完善,主要表現在凸、凹模鍛坯內在質量差,熱處理技術及工藝有問題,造成凸、凹模淬不透,有軟點及硬度不均。有時產生微裂紋、甚至開裂,研磨拋光不到位,表面粗糙度值過大。

4)無潤滑或有潤滑但效果不佳、

產業現狀

發展

根據我國模具業協會經營管理委員會編制的《全國模具專業廠基本情況》統計,我國模具以平均15%以上的速度增長,高於國內GDP的平均增值一倍多。其中,鑄造模具約占各類模具總產值5%,每年增長速度高達25%,發展十分活躍。

我國模具產業的發展給予製造業以有力支撐,同時,製造業的發展也推動了模具產業的發展。我國也成為模具生產大國,國內的模具生產廠家已增至2萬餘家,從業人員大約100萬人,模具年產總值已達到550億元人民幣。但是,我國的模具機床業產業仍「大而不強」。雖然目前我國模具行業以每年巨大的進出口總額被譽為全球「製造大國」,但由於技術人才等因素的制約,都相對集中在中低端領域,因而高端市場對國內模具企業而言,經濟誘惑力無疑是巨大的。

行業協會是相關的企業為了自身發展而建立起來的一種經濟性的社團組織。在市場經濟條件下,作為一個重要的中間組織,行業協會具有協調市場主體利益、提高市場配置效率的功能。因此,推動行業協會的建設,成為一個不可忽視的課題。模具行業要獲得長足的發展,推動模具行業協會的建設必不可少。

一些高水平的模具所占比重已達40%左右,這些模具的特點是複雜、精密、大型、長壽命。例如,有的模具單套重量可以達到125t?有的精密多工位級進模壽命達3億沖次、0.001mm的精度隨着模具零件行業精度化要求的不斷增加和科學技術的進步,有些零件的加工精度會達到lμm以內。企業的創新、研發能力得到提高,新技術、新工藝得到了廣泛推廣。例如模具的自加工技術以及模具的柔性、集成技術?模具的結構設計系統、大型級進模、先進模具製造技術和三維設計技術的研發?衝壓工藝設計系統、逆向工程和車身模具數字化製造系統等,這些都離不開數字化、信息化技術的大力發展和推廣。

增長

據統計,2013年上半年湖北省模具產量為16388套,增長率3.43%;其中6月產模具4181套,6月增長率78.6%。2013年1-6月廣西模具產量為34344套,1-6月增長率6.09%。2013年上半年重慶市模具產量為7365套,增長率1.43%。2013年上半年四川省模具產量為921682套,1-6月增長率660.94%。

存在問題

我國模具工業不斷發展,然而在發展的同時也出現了很多亟需解決的問題。我國模具工業一直忙於擴張,從而忽略了市場調查、了解客戶需求,致使高端模具成為中國模具產業的短板,中國市場所需的高端模具大部分依賴進口,而國內卻有大量的模具產品出庫無門、大量擠壓,造成了嚴重的供需錯位局面。

加工種類

1.粗加工
粗加工策略需要根據毛坯的類型和模具型面的情況而定。如果毛坯為鍛件或鋼件,那麼粗加工最好先選用區域清除模型加工,將毛坯的大部分餘量去除掉,得到均勻的毛坯餘量,為後序加工提供方便。

2.半精加工
半精加工的主要目的是保證精加工時餘量均勻,最常用的方法是先算出殘留材料的邊界輪廓(參考刀具未加工區域的三維輪廓),然後選用較小的刀具來加工這些三維輪廓區域,而不用重新加工整個模型。

3.局部精加工
局部精加工一般是指清角加工。清角加工應採用多次加工或系列刀具從大到小的加工方法。

4.精加工
在精加工中,除非模具型面高度變化比較大,否則最好選擇平行精加工。

行業現狀

中國模具工業協會統計,2010以來,我國模具出口增幅連續四年超過20%。由於國際市場需求疲軟,2014年模具出口增幅降至9.35%。 中國模具製造行業產銷需求預測與轉型升級分析報告數據顯示,2015年一季度,我國模具出口同比增長3.09%,增幅進一步放緩,預計全年出口增幅比去年將進一步回落;同期模具進出口和進口出現了自2009年以來的首次「季度負增長」,市場不確定因素增加。

模具素有「工業之母」美稱,目前我國模具企業達3萬家,年產值達2200億元人民幣,年出口接近50億美元,已成為模具製造大國和模具貿易大國。我國模具出口增幅持續放緩,除了受制國際經濟形勢外,還說明模具產業國際競爭力不足。

2014年以來,雖然國際模具市場整體呈現萎縮,但以精密模具為代表的高端市場仍有較大需求,但由於我國中高端模具「自配率」不足60%,大大制約了國際高端市場開發。

產業前景

我國正逐步從模具生產大國邁向模具製造強國。就國內市場來說,模具產業產需兩旺,企業投資熱情高漲,較大的技改項目和新建項目不斷出現。另外,產業集群建設不斷加快,在政府優惠政策的扶持下,已具有相當規模的模具城(或模具園區、集聚生產基地等)全國已有100多個,正在建設、籌建或規劃建設的還有十多個。有些地方還在發展模具聯合體及虛擬製造,這些也有類似於集群化生產的一些優點。

對國外市場,我國的模具產業表現同樣出色。模具行業在傳統市場穩步前進的同時積極開拓新興市場,甚至是過去被忽略的邊緣市場也得到了開發。在LED照明與顯示、軌道交通、醫療器械、新能源、航空航天、汽車輕量化,軌道交通等各個領域發展的帶動下,我國模具業水平明顯得到提高,這些因素使得模具市場開拓成效顯著。據統計,我國的模具已出口到170多個國家和地區,可謂戰果輝煌。

參考文獻