模具制作工艺方案及加工流程介绍

模具加工工艺流程如图3-7所示。

接到订单后，由工艺技术部组织对订单进行工艺评审，确定模具制作工艺方案。由生产部制作生产工单并下达到工模车间。工模车间根据模具制作任务单的要求，落实相关生产条件，并将任务下达到制模修模组。制模修模组组织模具生产加工，主要生产工序包括：

1.开料

根据模具的结构和尺寸，准备相应的模具钢材料，电火花用的铜公材料，以及模座、定位销、压料板等零件所需的碳钢材料。如图3-8所示。

2.热处理

通过高温热处理，使模具钢的硬度和强韧性达到要求的指标。对于SKD11模具钢，采用如下的热处理工艺制度。

退火工艺：加热至800～850℃，在此温度停留1～3h，随炉冷却到100℃以下。

图3-7　冲压模具加工工艺流程

图3-8　模具加工开料

淬火工艺：先加热到700～750℃，保温1～2h，再加热至1000～1050℃，保温时间依据壁厚确定，通常取每25mm厚增加1h的做法，然后出炉油冷。

回火工艺：将淬火后的材料加热至150～200℃，在此温度中停留2～6h，然后出炉空冷。

淬火回火后材料的硬度达到HRC 61以上。

3.精雕铜公

铜公是火花成型机放电加工用的电极，用铜做的“电极凸模”，其表面形状与模具型腔形状相反。用铜公作为电极的火花机放电加工，主要用于模具的型腔加工，也就是模具的核心关键部位加工，可以使夹具或模具达到很高的精密度。

采用紫铜为材料，在精雕机或CNC加工中心进行雕铣加工，如图3-9所示。

4.电火花成型

对于模具中的卸料板、凹模板的型孔，磨削圆柱面及平面，以及一些小孔（孔径0.015mm）等部位，一般采用电火花成型工艺来完成。电火花成型加工是基于电火花腐蚀原理，在通电的情况下，使工件与铜公之间产生火花放电，将金属熔化，并顺时产生大量的热能，以达到穿孔加工的目的，如图3-10所示。电火花加工能加工用普通切削加工方法难以切削的材料和复杂形状的工件，加工时无切削力，不产生毛刺和刀痕沟纹等缺陷，工具电极材料无须比工件材料硬，直接使用电能加工，便于实现自动化。

5.机加工

模具中的导套、模柄、导柱和圆柱销等通用零件主要采用车削加工，如图3-11所示，其加工的主要技术要求有相互位置精度、几何形状精度和尺寸精度、表面粗糙度等。

图3-9　精雕铜公

图3-10　电火花成型加工

冲模零件的孔形和平面，以及卸料板、凹模、底座漏料孔、凸模固定板等主要采用铣削加工，应用最广泛的是万能工具铣床和立式铣床。铣削加工后，表面一般要留0.2～0.5mm的磨削加工余量。冲模零件经过车、铣、刨、插后，一般都应进行磨削加工，以提高其表面质量，如图3-12所示。根据冲模零件的形状差异，磨削加工可分为成型磨削、外圆磨削、内圆磨削和平面磨削等类别。对于需要淬火的零件，要留0.3mm的余量。

模具中需要钻孔攻丝的，要根据其特点确定加工的顺序。所有销钉孔都不能先加工，需要热处理的钻穿丝孔，其余都在装配时钻孔铰丝，如图3-13所示。

图3-11　车削加工圆柱销

6.模具装配

把之前加工好的模具零件，按照设计图纸和技术要求进行组装，形成一套完整的模具。

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图3-12　磨削加工下模平面

图3-13　钻装配孔

先按图装配模架，确保导柱、导套与模架之间垂直，保持紧密配合并运动顺畅，如图3-14所示；在模架上先固定凹模，按图纸给定间隙将相应厚度的铜皮均匀地放在凹模周边，如图3-15所示；然后再装入凸模，如图3-16所示；试冲纸片，检查四周毛刺状况，如图3-17所示；确定毛刺均匀后，紧固凸模、凹模并配打销钉，使销钉与各孔呈过渡配合，如图3-18所示。如果是复合模，还需对好冲头间隙再固定凸模、凹模，冲头与固定板之间要保持过渡配合，然后再装好卸料及顶出机构，如图3-19所示。

7.试模检验

模具组装后，要进行试模检验。检验内容主要涵盖两大方面：一是工艺技术资料的检验，模具的技术要求、模具图纸会签纪要、图纸、压机工艺参数以及模具制作自检报告等；二是模具的工艺合理性检验，包括制作工艺、安装配合、模具结构等方面。

图3-14　装配模架及导柱

图3-15　固定凹模

图3-16　装配凸模

图3-17　试冲纸片

图3-18　装配销钉

图3-19　装配卸料及顶出机构

1）检查模具的工艺合理性。

工艺合理性是冲压模具生产验收的一个首要问题，无论是模具的分模线还是冲压的方向以及压料面的工艺形状，都会在一定程度上影响着冲压制件的质量。为此，在进行模具工艺合理性的检查时，需要对模具的侧翻边进行分析，将尖角破损等现象根除。另外，还要对其进行整形后冲孔，在考虑孔的位置时，检查其是否需要进行相应的整形。最后要分析凹凸模分模线以及拉深模具工艺的合理性，从而防止冲压件走料无法控制、后序翻边开裂以及制件聚料等问题的发生。

2）检查外观

检查模具的上下平面时，先将模具安装到冲压机上，冲压机滑块上升至上下模具完全脱离时，目视上平面与滑块及下平面与工作台之间有无间隙或通过用薄纸进行检测即可，如图3-20所示。

图3-20　检查模具上下平面

检查模具上的“U”形安装槽部位尺寸、位置和强度要求等；检查螺栓安装平台宽度是否合适；检查模具标识，模具四侧应标注零件号或冲模号，工作镶块与模座要对应标识。

3）检查导向装置

导板与背托应无间隙，与安装面贴合率良好，导板后面的垫片不得超过1个，垫片必须为整体式且用螺栓固定死，此外还要根据需要检查啮合深度和导向间隙。

4）检查定位状况

利用制件型面定位的，试压后制件不得因定位型面不当而产生变形，用工序件放在定位面上，工序件无窜动，说明定位稳定可靠。

对于挡料销、定位板及导正销的定位，要求制件放入自如、无干涉，定位销有效定位直径等于料厚，导正销导料可靠，试压后制件导料孔无变形，弹性挡料销活动自如，无卡死现象。临时挡料装置应满足挡料精度，且不妨碍正常送料。

5）检查废料处理与送取件装置

废料滑板不得超出模具外侧过多，二级滑板折叠起来后不得超过模具的上平面。凸模废料刀与凸模或凸凹模的贴合间隙小于或等于0.1mm；可靠切断每个废料。废料刀工作时不应破坏制件定位或使制件变形。废料形状应避免带尖角，以防伤人。顶料装置顶起制件时必须平稳，不得有歪斜现象。