如何降低模具开发成本？如何有效提高模具加工精度
1前言
随着中国经济建设的高速发展，人民生活水平的提高，中国建筑行业发展迅速，铝型材的需求量不断增加，因此，铝合金挤压模具设计、制造和生产的需求量也不断增加。
铝型材产品在各行各业中都得到广泛应用，并且产品不断地向着多样化和复杂化发展，对产品的加工精度要求也越来越高。挤压模具是挤压工艺过程的基础，不仅决定挤压产品的形状、尺寸精度和表面状态。质量要求愈来愈高，对模具的加工要求也随之提高。加工精度是加工的最大要求，所以该如何有效提高模具的加工精度成为当今一项较难解决的问题。
1.1模具加工质量包括加工精度及表面质量
加工精度是加工后零件表面的实际尺寸、形状、位置三种几何参数与图纸要求的理想几何参数的符合程度。理想的几何参数，对尺寸而言，就是平均尺寸；对表面几何形状而言，就是绝对的圆、圆柱、平面、锥面和直线等；对表面之间的相互位置而言，就是绝对的平行、垂直、同轴、对称等。零件实际几何参数与理想几何参数的偏离数值称为加工误差。
加工精度与加工误差都是评价加工表面几何参数的术语。加工精度用公差等级衡量，等级值越小，其精度越高；加工误差用数值表示，数值越大，其误差越大。加工精度高，就是加工误差小，反之亦然。
任何加工方法所得到的实际参数都不会绝对准确，从零件的功能看，只要加工误差在零件图要求的公差范围内，就认为保证了加工精度。
机器的质量取决于零件的加工质量和机器的装配质量，零件加工质量包含零件加工精度和表面质量两大部分机械加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和位置）与理想几何参数相符合的程度。它们之间的差异称为加工误差。加工误差的大小反映了加工精度的高低。误差越大加工精度越低，误差越小加工精度越高。
2影响加工精度的主要方面
2.1尺寸精度
指加工后零件的实际尺寸与零件尺寸的公差带中心的相符合程度。
尺寸精度是用尺寸公差来控制的。尺寸公差是切削加工中零件尺寸允许的变动量。在基本尺寸相同的情况下，尺寸公差与愈小，则尺寸精度愈高。2.2形状精度
指加工后的零件表面的实际几何形状与理想的几何形状的相符合程度。评定形状精度的项目有直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓等6项。形状精度是用形状公差来控制的，各项形状公差，除圆度、圆柱度分13个精度等级外，其余均分12个精度等级。1级最高，12级最低。
2.3位置精度
指加工后零件有关表面之间的实际位置精度差别。评定位置精度的项目有平行度、垂直度、倾斜度、同轴度、对称度、位置度、圆跳动和全跳动等八项。位置精度是用位置公差来控制的，各项目的位置公差亦分为12个精度等级。
3尺寸精度、形状精度和位置精度的关系
通常在设计机器零件及规定零件加工精度时，应注意将形状误差控制在位置公差内，位置误差又应小于尺寸公差。即精密零件或零件重要表面，其形状精度要求应高于位置精度要求，位置精度要求应高于尺寸精度要求。在制造业高速发展的今天，如何降低模具开发周期长、成本高的问题，成为大家追求的一个新目标。
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1、板材选择
在满足整车强度要求的前提下，企业应尽量采用市场上较为常见、成熟的技术。例如，我公司一款前防撞梁内板制件材料选用瑞典刀口料DOCO860，因板材强度很高按照一般工艺开发的模具成形后开口回弹达8MM，弧度回弹达15MM。对于这些问题，我们只能通过回弹补偿进行多次试验，不仅周期长，而且材料浪费严重。
2、产品结构
多车型开发时，应多考虑产品的通用性。另外，产品要简化结构，避免模具工序增加或模具结构复杂化。
3、同步工程的应用
冲压同步工程（SE）是在产品设计阶段，冲压工艺师先期介入进行产品工艺性分析，把错误和缺陷消除在设计阶段，缩短模具的开发周期。运用同步工程之后省去了一个过程环节，使工装制造在最短的时间内开始，为制造提供充足的时间。
生产工艺
目前企业采用的生产线有两类：手动生产线与自动生产线。就自动线而言，为保证生产废料的自动滑落，滑料板与工作台的夹角必须大于20°，加上自动线模具送料高度要求一致，最终为保证废料能够自由滑落，必须增加所有模具的高度。可是，对于整车来讲，降低模具高度是节约模具开发成本有效的方法。采用手动生产线就不存在上面涉及的问题。各企业可以根据自身情况选择生产方式和生产设备，最终实现小投入、大产出。铝板点焊机
模具制造1、模具工艺
（1）先考虑落料工艺，后考虑拉延工艺随着高强度钢板在汽车生产中的运用，为保证高强度板材能够成形，采用落料后成形方法成功机率较高，落料与拉延相比没有压边圈，材料利用率大大提升。但是拉延工艺容易确保产品品质，调试周期可以缩短。所以两者应结合考虑后制定最优工艺。
（2）用套裁工艺进行落料生产部分制件落料后的废料可以再次用于生产同等材质的小部件。（3）最大限度要求实现左右件合模或一模多腔的方式我们开发的产品几乎都是左右对称，如果将左右件合模生产只需要在单件的模具宽度（长度）尺寸上增加对称件的尺寸即为新工艺的模具外形尺寸。相比较来说可以节约一套导向机构，还使整体模具的重量减少。对于窄长类零件建议使用一模多腔的方式进行生产。
2、模具设计
模具结构设计中，有些结构是多余的。例如为保证取件顺畅，模具上往往保留气动顶料装置，这个在实际生产中几乎用不到。
模具使用寿命的要求直接影响到模具的材料选择。我公司一般要求模具的使用寿命为50万冲次，但在目前多品种、中小批量生产中，模具使用寿命继续按50万冲次的要求就有些欠合理。可以适当降低模具壁厚，从而降低成本。
现在我国铸造水平较低，混合浇铸难以实现。拿翻边模具来说，工作部分材料一般选择GM系列、MOGR合金以及空冷钢等高硬度、耐磨的材料。采用拼合镶块结构，满足模具的高寿命要求的前提下，可以根据工作部分所需部件的大小选择整体镶块或拼合镶块。
影响模具制造成本的因素很多，各个企业的实际情况不一样，对模具产品的要求也不一样。以上这些，是根据我厂实际分析、总结而来的一点建议，希望可以给同行带来一点启发。
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如何以提高模具寿命和防止模具损坏来降低模具成本
如何以提高模具寿命和防止模具损坏来降低模具成本？
1.弹簧的寿命：弹簧的损坏是常见的，但是当使用的弹簧有足够的长度和强度时事故就很少，一般来说，弹簧可以被压缩其自由长度的25%。
2.可卸导正销：如果可能的话，导正销应做成可卸的，如图所示，以便于刃磨凸模。
3.刃磨的装置：这些垫块是用来在刃磨之后保持这两个凸模和其余凸模之间的相对长度的，设计者必需提供一些装置以适应属于本项的各种情况。
4.凸模固定板的厚度：凸模固定板必须有足够的厚度，特别是当凸模在卸料板上没有导向时尤其如此。直径是12.7mm（1/2寸）的凸模固定在厚度小于19.05mm（3/4寸）的固定板上是不恰当的。
5.凸模上端定位：为了周向定位，用一个穿过凸模头部的定位销比一半在凸模上端而另一半在固定板上的骑缝销钉要牢靠。
6.凸模固定板的材料：由于凸模固定板不淬硬，人们以为用任何材料都可以，其实不然，特别是需要精密镗孔时尤其是这样。应当选用最高级的工具钢，可以节省在座标镗床上镗孔的时间，并可获得较高的精度(45,55#)[对于精密模具，凸模固定板可采用国产的Cr12MoV或日本的SKD11]。
7.细长冲孔凸模的导向：对于细长的冲孔凸模，她的导向应尽可能地接近工件，这可在卸料板的底面装一块平板或用一个衬套来达到。这是刃模寿命虽然牺牲了一些，但却可使凸模在使用中不折断。
8.弹簧导正销:由于各种原因，导正销的后面有时需要放弹簧，这可避免在导正销不能导正时对模具的损坏。
9.在厚板材上冲小孔：将冲孔凸模固定在厚的固定板上，上端衬以垫板，并用卸料板上的衬套导向，可以在板厚比凸模直径大30-35%的材料上冲孔。但凸模上端的直径至少应为冲孔直径的两倍，凸模刃端长度只能是材料厚度的两倍左右，在这里是牺牲了凸模的寿命来换取凸模强度的。10.凸模上端铆开的角度：铆开角锥度大约60度似乎最好。
11.在凸模固定板上的淬火垫板：这种结构通常是必要的，它可使小凸模的端部不致因冲击而被打入上模座，否则凸模终将由于端布碎裂而被拉出。
12.凸模的固定：这种固定凸模的方法不需要铆钉和强行敲打，凸模与夹板间要放0.012mm的间隙,凸模采用压块固定。
13.坚固的不带导向的凸模：在大多数情况下，凸模在卸料板上最好有导向.14.凸模压入部分的磨削：所有凸模的压入部分都必须磨到适当的紧配合或过度配合，紧配合应足够紧，以免凸模因冲孔而脱出。压入部分上端有台肩的只要磨成滑配合即可，这样装拆时不会感到困难(一般都不采用这种结构,不利于拆装)。15.模具架的导套和导柱：设计者应当对于有关的特殊模具的要求加以思考及提出意见，对于冲薄料的精密冲裁，特长的导套将有助于对准。通常四个导柱适合的，对每一种工作稍作一点研究就能确定什么是最好的。
16.凹模的厚度与寿命：这是应当重视的问题，设计者应特别注意有些什么要求，以确定理想的厚度。
17.薄弱处凹模镶块：凹模所有薄弱的地方应做成镶块，在损坏时能经济地更换。18.凸模寿命或长度：凸模做得短是减少模具成本的一个途径，长期生产的模具，凸模应足够长，须有1/2寸至1寸（12.7-25.4毫米）的长度供刃磨。但是，细弱的凸模必须做得短，以便有足够的强度。
19.弹簧销的孔：落料凸模淬火之前，最好钻出一个通孔，在孔内可装一个弹簧销用来顶落工件
20.每一个冲件必需被推出：如在落料件上有一个弯曲的凸耳，设计者必须设计一个长的凸模，把每一个零件都推出去，如非必要，这是不值得推荐的。21.用导正销定位是合理的：跳步模的成功在很大程度上取决于导正销，在下脚料上作出专门的定位销孔是适当的，但在大多数情况下会使成本稍微升高。22.不符合材料纤维方向的弯型：设计者往往会在这个问题上出差错，紧记这点是必要的，因有时可能会造成很大的损失。
23.模具应有足够的区段：每一工步设分离区段是设计跳步模时一个要遵守的安全守则，当然，为了需要甚至可以做得比需要的更大一些。
24.模具应有一个缓冲垫块：当模具没有冲料时，模具意外的闭合过深会令致短的冲头和成型冲头损坏。为了避免这种情况，在模具的后部拧上一个或两个垫块，它的高度正好是模具底板到凸模凸模固定板之间的距离（模具闭合）。这也便于凸、凹模调整，把这些垫块装在价值昂贵和复杂的跳步模上也是一种好办法。25.导正销的落料孔：由于偶然的错误进给，导正销将把冲下的料带入导正销孔中，所以，导销孔应全部作成通孔并带锥度，以便下脚料通过。
26.模具座中落料孔的合理结构：不能认为落料孔比废料稍大一点便可，冲件在冲完后会涨大、绊挂和带锲形，而在铸铁的模座上有些小气孔，形成一些小的凸台，它们会使这些废料停留堆积，如果的锥孔是光滑，没有凸台和凹坑，废料就决不会挤塞，如果有气孔的话，可以镶进一钢衬套。
27.紧靠的凸模：在卸料板上没有足够的空间以装入导向衬套时，就应设计一个镶块，若间隔要很精确，孔位就必须在镶块淬火后用磨削来校正。
28.钢丝凸模：这种类型的凸模由制造小钻头的棒料制制成，端部要钝铆，用来冲制孔径是两倍厚的小孔，这些冲头应由卸料板上的衬套来导向。
29.冲孔凸模中的弹簧销子：同落料凸模的情况一样，在凸模上钻一个孔装如一根弹簧销，这在废料被带起并妨碍条料送进的情况下是适宜的。
30.带料的导向：当在冲第一工步之前，材料的长度为料宽的两倍时，如有可能应做材料导向，轮子、弹簧以及各种结构都可以根据要求来采用。
31.使小孔的废料不被带回：这条说明适用于无法装弹簧销的小凸模，特别是冲硬材料时，废料常常有一个带料孔中的倾向，这样就很可能阻碍带料的进给。如果孔的直径是材料厚度的2至3倍时，可以像钉子的尖头一样把冲头稍稍磨尖，就可以消除这种现象。
如果直径和料厚之比更小时，磨尖冲头也无所帮助的话，可缩小凸模和凹模之间的间隙，并把凹模的入口部分作成直孔，其长度大约是冲材料的两倍（没有斜度），若碰到真正难于解决的情况时就必须用不同的间隙通过实验的方法来确定合理的间隙，直到废料留在凹模里为止。
（一）满足工作条件要求1．耐磨性
坯料在模具型腔中塑性变性时，沿型腔表面既流动又滑动，使型腔表面与坯料间产生剧烈的摩擦，从而导致模具因磨损而失效。所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。
硬度是影响耐磨性的主要因素。一般情况下，模具零件的硬度越高，磨损量越小，耐磨性也越好。另外，耐磨性还与材料中碳化物的种类、数量、形态、大小及分布有关。1．强韧性
模具的工作条件大多十分恶劣，有些常承受较大的冲击负荷，从而导致脆性断裂。为防止模具零件在工作时突然脆断，模具要具有较高的强度和韧性。模具的韧性主要取决于材料的含碳量、晶粒度及组织状态。2．疲劳断裂性能
模具工作过程中，在循环应力的长期作用下，往往导致疲劳断裂。其形式有小能量多次冲击疲劳断裂、拉伸疲劳断裂接触疲劳断裂及弯曲疲劳断裂。模具的疲劳断裂性能主要取决于其强度、韧性、硬度、以及材料中夹杂物的含量。
3．高温性能当模具的工作温度较高进，会使硬度和强度下降，导致模具早期磨损或产生塑性变形而失效。因此，模具材料应具有较高的抗回火稳定性，以保证模具在工作温度下，具有较高的硬度和强度。4．耐冷热疲劳性能
有些模具在工作过程中处于反复加热和冷却的状态，使型腔表面受拉、压力变应力的作用，引起表面龟裂和剥落，增大摩擦力，阻碍塑性变形，降低了尺寸精度，从而导致模具失效。冷热疲劳是热作模具失效的主要形式之一，帮这类模具应具有较高的耐冷热疲劳性能。6．耐蚀性
有些模具如塑料模在工作时，由于塑料中存在氯、氟等元素，受热后分解析出HCI、HF等强侵蚀性气体，侵蚀模具型腔表面，加大其表面粗糙度，加剧磨损失效。
（二）满足工艺性能要求
模具的制造一般都要经过锻造、切削加工、热处理等几道工序。为保证模具的制造质量，降低生产成本，其材料应具有良好的可锻性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性；还应具有小的氧化、脱碳敏感性和淬火变形开裂倾向。1．可锻性
具有较低的热锻变形抗力，塑性好，锻造温度范围宽，锻裂冷裂及析出网状碳化物倾向低。2．退火工艺性
球化退火温度范围宽，退火硬度低且波动范围小，球化率高。3．切削加工性
切削用量大，刀具损耗低，加工表面粗糙度低。4．氧化、脱碳敏感性
高温加热时抗氧化怀能好，脱碳速度慢，对加热介质不敏感，产生麻点倾向小。
5．淬硬性
淬火后具有均匀而高的表面硬度。6．淬透性
淬火后能获得较深的淬硬层，采用缓和的淬火介质就能淬硬。7．淬火变形开裂倾向
常规淬火体积变化小，形状翘曲、畸变轻微，异常变形倾向低。常规淬火开裂敏感性低，对淬火温度及工件形状不敏感。8．可磨削性砂轮相对损耗小，无烧伤极限磨削用量大，对砂轮质量及冷却条件不敏感，不易发生磨伤及磨削裂纹。
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