《模具概論》(第2版)第6章 模具設(shè)計(jì)及制造的基本要求課件

第6章模具設(shè)計(jì)及制造的基本要求模具的精度6.1模具的壽命

6.2模具的成本和安全

6.3模具的維護(hù)與修理6.4學(xué)習(xí)目標(biāo)1．理解模具精度、壽命、成本的概念2．掌握模具精度的具體要求3．掌握影響模具精度和壽命的因素4．學(xué)會提高模具精度和壽命的方法5．學(xué)會降低模具成本的方法6．掌握各類模具的常見故障及維修方法7．學(xué)會使用各類常用的模具維修工具模具是一種高精度、高效率的工藝裝備，是生產(chǎn)制件的專用工具，模具的精度將直接影響制件的質(zhì)量。對于模具精度的基本要求是使模具在足夠的壽命期內(nèi)，能夠穩(wěn)定地生產(chǎn)出質(zhì)量合格的制件。因此，對模具的基本要求是：精度高、質(zhì)量好、壽命長、安全可靠、成本低。在對模具提出上述基本要求的同時(shí)，還要求合理地使用、維護(hù)與修理模具，這對于延長模具的使用壽命并保證安全生產(chǎn)是十分重要的。本章主要介紹影響模具的一些因素和提高模具精度和壽命的一些方法。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質(zhì)量。模具精度可分為模具零件本身的精度和發(fā)揮模具效能所需的精度，如凸模、凹模、型芯等零件的尺寸精度、形狀精度和位置精度是屬于模具零件本身的精度；各零件裝配后，面與面或面與線之間的平行度、垂直度，定位及導(dǎo)向配合等精度，都是為了發(fā)揮模具效能所需的精度。但通常所講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。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質(zhì)量。成形零件的原始工作尺寸（設(shè)計(jì)和制造尺寸）一般以制件設(shè)計(jì)尺寸為基準(zhǔn)，應(yīng)先考慮制件在成形后的尺寸收縮和模具成形表面應(yīng)有足夠的磨損量等因素，然后按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算確定。對于一般模具的工作尺寸，其制造公差應(yīng)小于制件尺寸公差的1、/3～1/4。沖裁模除了應(yīng)滿足上述要求外，還需考慮工作尺寸的制造公差對凸、凹模初始間隙的影響，即應(yīng)保證凸、凹模工作尺寸的制造公差之和小于凸、凹模最大初始間隙與最小初始間隙之差，模具成形表面的表面質(zhì)量應(yīng)根據(jù)制件的表面質(zhì)量要求和模具的性能要求確定，對于一般模具要求其成形表面的表面粗糙度Ra≤0.4m。6.1.2影響模具精度的因素

1．模具的原始精度模具的原始精度即模具的設(shè)計(jì)和制造精度，它是保證模具具有較高精度的基礎(chǔ)。模具只有具備足夠的原始精度，才能充分發(fā)揮模具的效能，保證模具具有足夠的使用壽命，在較長時(shí)期內(nèi)穩(wěn)定地生產(chǎn)出質(zhì)量合格的制件。

2．模具的類型和結(jié)構(gòu)模具的類型和結(jié)構(gòu)對模具的精度有一定的影響。例如，帶有導(dǎo)向裝置的模具，其精度要高于無導(dǎo)向裝置的敞開式模具。

3．模具的磨損模具在使用過程中，成形零件的工作表面在制件成形和起模時(shí)因與制件材料的摩擦而產(chǎn)生磨損，這種磨損直接導(dǎo)致成形零件的工作尺寸和制件尺寸發(fā)生變化。

4．模具的變形模具受力零件在剛度、強(qiáng)度不足時(shí)，會發(fā)生彈性變形或塑性變形，從而會降低模具的精度。例如：塑料模、壓鑄模中的型腔在熔融塑料或合金液的壓力作用下的變形，細(xì)小型芯在熔融塑料或合金液沖擊作用下的變形，都會降低模具的精度。

5．模具的使用條件模具的使用條件，諸如成形設(shè)備的剛度和精度，原材料的性能變化，模具的安裝和調(diào)整是否得當(dāng)?shù)?，都會影響到模具的精度。在模具制造過程中就應(yīng)注意模具的精度檢查。首先應(yīng)嚴(yán)格檢查和控制模具零件的加工精度及模具的裝配精度，其次應(yīng)通過試模驗(yàn)收工作綜合檢查模具的精度狀況。只有在試模驗(yàn)收合格后，模具才可以交付用戶投入使用。

2．新模具入庫前的精度檢查新模具在辦理入庫手續(xù)前必須進(jìn)行精度檢查。首先應(yīng)通過外觀檢查和測量模具成形零件的工作尺寸、表面質(zhì)量及其他有關(guān)指標(biāo)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，然后通過試模檢驗(yàn)來檢查制件的質(zhì)量是否合乎要求。在判斷模具精度是否合格時(shí)，要注意模具使用后的磨損對制件尺寸的影響，尤其是對凸、凹模間隙是否合適。此外，有時(shí)還應(yīng)考慮修整模具或修磨刃口對模具和制件尺寸的影響。如果直接使用用戶的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行模具的試模驗(yàn)收工作，新模具入庫前的精度檢查可以與試模驗(yàn)收工作同時(shí)進(jìn)行。否則，就要注意試模驗(yàn)收所用的設(shè)備和用戶生產(chǎn)設(shè)備之間的差別，有時(shí)即使試模驗(yàn)收時(shí)的試制件是合格的，但在使用用戶的設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，由于設(shè)備之間存在差別，也有可能生產(chǎn)出不合格品。此時(shí)，在新模具入庫前有必要在用戶的設(shè)備上對模具的精度作重新檢查。新模具精度檢查的結(jié)果應(yīng)記載入有關(guān)檔案卡片，模具入庫時(shí)應(yīng)附帶幾個(gè)合格試制件一同入庫。3．模具使用過程中的精度檢查模具使用時(shí)的精度檢查包括首件檢查、中間檢查和末件檢查。有時(shí)制件質(zhì)量不合格的原因可能不在于模具，而是模具安裝、調(diào)整不當(dāng)造成的。模具安裝、調(diào)整不當(dāng)也是加工模具磨損和造成模具安全事故的重要原因。因此，在開始生產(chǎn)作業(yè)時(shí)，應(yīng)試制、檢查幾個(gè)初期制件，并將檢查結(jié)果與模具入庫前的精度檢查結(jié)果或上次使用時(shí)的末件檢查結(jié)果相比較，以確認(rèn)模具安裝、調(diào)整是否得當(dāng)。制件的成批生產(chǎn)必須在首件檢查合格后才能開始。在生產(chǎn)作業(yè)過程中，間隔一定時(shí)間或生產(chǎn)一定數(shù)量的制件后，應(yīng)對制件進(jìn)行抽樣檢查，即進(jìn)行中間檢查。中間檢查的目的是了解模具在使用時(shí)的磨損速度，評估磨損速度對模具精度和制件質(zhì)量的影響情況，以預(yù)防不合格品的成批出現(xiàn)。生產(chǎn)作業(yè)終了時(shí)，應(yīng)對最終制造的制件進(jìn)行檢查，同時(shí)結(jié)合對模具的外觀檢查，來判斷模具的磨損程度和模具有無修理或重磨的必要。此外，通過對首件檢查和末件檢查的結(jié)果進(jìn)行比較，能夠測算模具的磨損速度，以便合理安排下一次作業(yè)的制件生產(chǎn)批量，避免模具在下次使用時(shí)因中途需要重磨或修理而中斷作業(yè)所造成的損失。

6.2模具的壽命6.2.1模具壽命的基本概念模具的壽命是指模具能夠生產(chǎn)合格制品的耐用程度，一般以模具所完成的工作循環(huán)次數(shù)或所生產(chǎn)的制件數(shù)量來表示。模具在使用過程中，其零件將由于磨損或損壞而失效。如果磨損或損壞嚴(yán)重，導(dǎo)致模具無法修復(fù)時(shí)，模具就應(yīng)報(bào)廢。如果模具的零件都具有互換性，零件失效后能夠得到更換，那么模具的壽命在理論上將是無限的。但是，模具在長時(shí)間使用后，零件趨于老化，故障概率大大增加，修理費(fèi)用隨之增加，同時(shí)模具經(jīng)常修理會直接影響制件的生產(chǎn)。因此，當(dāng)修理模具在經(jīng)濟(jì)上并不合理時(shí)，也應(yīng)考慮將其報(bào)廢。

模具在報(bào)廢前所完成的工作循環(huán)次數(shù)或所生產(chǎn)的制件數(shù)量稱為模具的總壽命。除此以外，還應(yīng)考慮模具在兩次修理之間的壽命，如沖裁模的刃磨壽命。

對于大量生產(chǎn)，模具使用壽命長短直接影響到生產(chǎn)效率的提高和生產(chǎn)成本的降低，所以模具壽命對使用者來說是個(gè)非常重要的指標(biāo)。使用者根據(jù)生產(chǎn)批量要求模具達(dá)到多長壽命，模具制造者就應(yīng)盡量滿足使用者的要求。影響模具壽命的因素是多方面的，在設(shè)計(jì)與制造模具時(shí)應(yīng)全面分析影響模具壽命的因素，并采取切實(shí)有效的措施提高模具的壽命。1．制件材料對模具壽命的影響實(shí)際生產(chǎn)中，由于沖壓用原材料的厚度公差不符合要求、材料性能的波動(dòng)、表面質(zhì)量差和不干凈等原因造成模具工作零件磨損加劇、崩刃的情況時(shí)有發(fā)生。由于這些制件材料因素的影響，直接降低了模具使用壽命，所以冷沖壓制件所用的鋼板或其他原材料，應(yīng)在滿足使用要求的前提下，盡量采用成形性能好的材料，以減少?zèng)_壓變形力，改善模具工作條件。另外，保證材料表面質(zhì)量和清潔對任何沖壓工序都是必要的。為此，材料在加工前應(yīng)擦洗干凈，必要時(shí)還要清除表面氧化物和其他缺陷。對塑料制件而言，不同塑料品種的模塑成型溫度和壓力是不同的。由于工作條件不同，對模具的壽命就有不同的影響。以無機(jī)纖維材料為填料的增強(qiáng)塑料的模塑成型，模具磨損較大。模塑過程中產(chǎn)生的腐蝕性氣體會腐蝕模具表面。因此，應(yīng)在滿足使用要求的前提下，盡量選用模塑工藝性能良好的塑料來成型制件，這樣既有利于模塑成型，又有利于提高模具壽命。2．模具材料對模具壽命的影響據(jù)統(tǒng)計(jì)，模具材料性能及熱處理質(zhì)量是影響模具壽命的主要因素。對沖壓模具，因工作零件在工作中承受拉伸、壓縮、彎曲、沖擊摩擦等機(jī)械力的作用，因此沖模材料應(yīng)具備抗變形、抗磨損、抗斷裂、耐疲勞、抗軟化及抗粘性的能力。對塑料模和壓鑄模，因型腔一般比較復(fù)雜，表面粗糙度值要求小，且工作時(shí)要承受熔體較大的沖擊、摩擦和高溫的作用，所以要求模具材料具有足夠的強(qiáng)度、剛度、硬度和具有良好的耐磨性、耐腐蝕性、拋光性和熱穩(wěn)定性。近年來開發(fā)出不少新型模具材料，既有優(yōu)良的強(qiáng)度和耐磨性等，又有良好的加工工藝性，不僅大大提高了制件質(zhì)量，而且大大提高了模具壽命。3．模具熱處理對模具壽命的影響模具的熱處理質(zhì)量對模具的性能與使用壽命影響很大。因?yàn)闊崽幚淼男Ч苯佑绊懼＞哂娩摰挠捕取⒛湍バ?、抗咬合性、回火穩(wěn)定性、耐沖擊以及抗腐蝕性，這些都是與模具壽命直接有關(guān)的性質(zhì)。根據(jù)模具失效原因的分析統(tǒng)計(jì)，熱處理不當(dāng)引起的失效占50%以上。實(shí)踐證明，高級的模具材料必須配以正確的熱處理工藝才能真正發(fā)揮材料的潛力。通過熱處理可以改變模具工作零件的硬度，而硬度對模具壽命的影響是很大的。但并不是硬度越高，模具壽命越長。這是因?yàn)橛捕扰c強(qiáng)度、韌性及耐磨性等有密切的關(guān)系，硬度提高，韌性一般要降低，而抗壓強(qiáng)度、耐磨性、抗黏合能力則有所提高。有的沖模要求硬度高、壽命長，例如采用T10鋼制造硅鋼片的小沖孔模，硬度為HRC56～58時(shí)只沖幾千次制件毛刺就很大，如果將硬度提高到HRC60～62，則刃磨壽命可達(dá)到2萬～3萬次；但如果繼續(xù)提高硬度，則會出現(xiàn)早期斷裂。有的沖模則硬度不宜過高，例如采用Cr12MoV制造六角螺母冷鐓沖頭，其硬度為HRC57～59時(shí)模具壽命一般為2

萬～3萬件，失效形式是崩裂，如將硬度降到HRC

52～54，壽命則提高到6萬～8萬件。由此可見，熱處理應(yīng)達(dá)到的模具硬度必須根據(jù)沖壓工序性質(zhì)和失效形式而定，應(yīng)使硬度、強(qiáng)度、韌性、耐磨性、疲勞強(qiáng)度等達(dá)到特定模具成形工序所需的最佳配合。為延長模具壽命，可采取下述方法來改善模具的熱處理。（1）完善和嚴(yán)格控制熱處理工藝，如采用真空熱處理防止脫碳、氧化、滲碳，加熱適當(dāng)，淬火充分。（2）采用表面強(qiáng)化處理，使模具成形零件“內(nèi)柔外硬”，以提高耐磨性、抗粘性和抗疲勞強(qiáng)度。其方法主要有高頻感應(yīng)加熱淬火、噴丸、機(jī)械滾壓、電鍍、滲氮、滲硼、滲碳、滲硫、滲金屬、離子注入、多元共滲等。還可采用電火花強(qiáng)化、激光強(qiáng)化、物理氣相沉積和化學(xué)氣相沉積等表面處理新技術(shù)。（3）模具使用一段時(shí)期后應(yīng)進(jìn)行一次消應(yīng)力退火，以消除疲勞，延長壽命。（4）在熱處理工藝中，增加冰冷（低于?78℃）或超低溫（低于?130℃）處理，以提高耐磨性。（5）熱處理時(shí)，注意強(qiáng)韌匹配，柔硬兼顧。有時(shí)為了提高模具的韌性，可以適當(dāng)?shù)亟档陀捕?。?）熱處理變形要小，可采用非常緩慢的加熱速度、分級淬火、等溫淬火等減小模具變形的熱處理工藝。4．模具結(jié)構(gòu)對模具壽命的影響合理的模具結(jié)構(gòu)是保證模具高壽命的前提，因而在設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)時(shí)，必須認(rèn)真考慮模具壽命問題。模具結(jié)構(gòu)對模具受力狀態(tài)的影響很大，合理的模具結(jié)構(gòu)，能使模具在工作時(shí)受力均勻，應(yīng)力集中小，也不易受偏載，因而能提高模具壽命。為了提高模具壽命，在設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)注意以下幾方面。（1）適當(dāng)增大模座的厚度，加大導(dǎo)柱、導(dǎo)套直徑，以提高模架的剛性。（2）提高模架的導(dǎo)向性能，增加導(dǎo)柱、導(dǎo)套數(shù)量。如沖?？刹捎?導(dǎo)柱模架、用卸料板作為凸模的導(dǎo)向和支承部件（卸料板自身亦有導(dǎo)向裝置）等。（3）選用合理的模具間隙，保證工作狀態(tài)下的間隙均勻。一般來說，沖模中采用較大的間隙有利于減小磨損，提高模具壽命。（4）盡量使凸?；蛐托竟ぷ鞑糠珠L度縮短，并增大其固定部分直徑和尾端的承壓面積。（5）適當(dāng)增加沖裁凹模刃口直壁部分的高度，以增加刃磨次數(shù)。（6）盡量避免模具成形零件截面的急劇變化及尖角過渡，以減小應(yīng)力集中或延緩磨損，防止造成模具過早損壞。（7）在沖壓成形工序中，模具成形零件的幾何參數(shù)應(yīng)有利于金屬或制件的變形和流動(dòng)，工作表面的粗糙度值盡可能地減小。（8）保持模具的壓力中心與壓力機(jī)、注塑機(jī)或壓鑄機(jī)等成形設(shè)備的壓力中心基本一致。5．模具加工工藝對模具壽命的影響模具工作零件需要經(jīng)過車、銑、刨、磨、鉆、冷壓、刻印、電加工、熱處理等多道加工工序。加工質(zhì)量對模具的耐磨性、抗斷能力、抗粘合能力等都有顯著的影響。為了提高模具壽命，在模具加工時(shí)可采取如下一些措施。（1）采用合理的加工方法和工藝路線。盡可能通過加工設(shè)備來保證模具的加工質(zhì)量。（2）對尺寸和質(zhì)量要求均較高的模具零件，應(yīng)盡量采用精密機(jī)床（如坐標(biāo)鏜床、坐標(biāo)磨床等）和數(shù)控機(jī)床（如三坐標(biāo)數(shù)控銑床、數(shù)控磨床、數(shù)控線切割機(jī)、數(shù)控電火花機(jī)、加工中心等設(shè)備）加工。（3）消除電加工表面不穩(wěn)定的淬硬層（可用機(jī)械或電解、腐蝕、噴射、超聲波等方法去除），電加工后進(jìn)行回火，以消除加工應(yīng)力。（4）嚴(yán)格控制磨削工藝條件和方法（如砂輪硬度、精度、冷卻、進(jìn)給量等參數(shù)），防止磨削燒傷和裂紋的產(chǎn)生。（5）注意掌握正確的研磨、拋光方法。拋光方向應(yīng)盡量與變形金屬流動(dòng)方向保持一致，并注意保持模具成形零件形狀的準(zhǔn)確性。（6）盡量使模具材料纖維方向與受拉力方向一致。6．模具的使用、維護(hù)和保管對模具壽命的影響一副模具即使設(shè)計(jì)合理、加工裝配精確、質(zhì)量良好，但如使用、維護(hù)及保管不當(dāng)，也會導(dǎo)致模具變形、生銹、腐蝕，使模具失效加快，壽命降低。為此，可采用下述方法以提高模具壽命。（1）正確地安裝與調(diào)整模具。（2）在使用過程中，注意保持模具工作面的清潔，定期清洗模具內(nèi)部。（3）注意合理潤滑與冷卻。（4）對沖模，應(yīng)嚴(yán)格控制沖裁凸模進(jìn)入凹模的深度，并防止誤送料、沖疊片，還應(yīng)嚴(yán)格控制校正彎曲、整形、冷擠等工序中上模的下止點(diǎn)位置，以防模具超負(fù)荷。（5）當(dāng)沖裁模出現(xiàn)0.1

mm的鈍口磨損時(shí)，應(yīng)立即刃磨，刃磨后要研光，最好使表面粗糙度Ra＜0.1

m。（6）選取合適的成形設(shè)備，充分發(fā)揮成形設(shè)備的效能。模具應(yīng)編號管理，在專用庫房里進(jìn)行存放和保管。模具儲藏期間，要注意防銹處理，最好使彈性元件保持松弛狀態(tài)。最后應(yīng)該指出的是，對使用者而言，模具的使用壽命當(dāng)然越長越好。但模具使用壽命的增加，需伴隨著制造成本的提高，因此設(shè)計(jì)和制造模具時(shí)，不能盲目追求模具的加工精度和使用壽命，應(yīng)根據(jù)模具所加工制件的質(zhì)量要求和產(chǎn)量，確定合理的模具精度和壽命。6.2.3提高模具壽命的途徑模具磨損的根本原因是模具零件與制件（或坯料）之間或模具零件與零件之間的相互摩擦作用。能夠降低這種摩擦作用，或者能夠提高模具零件耐磨性的途徑，都是降低模具的磨損速度、提高模具有效磨損壽命的有效途徑。1．合理選擇模具材料材料的耐磨性是決定模具零件磨損速度的主要因素之一，材料的耐磨性主要決定于材料的種類和熱處理狀態(tài)。常用模具材料中，以冷作模具用鋼為例，硬質(zhì)合金的耐磨性最高，其次是高碳高鉻工具鋼，再次是低合金工具鋼，碳素工具鋼的耐磨性最低。一般情況下，需要耐磨的模具零件都應(yīng)通過淬火或其他熱處理方法提高材料的硬度，材料越硬，耐磨性就越好。2．提高模具零件表面質(zhì)量首先，要提高零件表面的精加工質(zhì)量。零件加工越精細(xì)，表面粗糙度值越小，則磨損速度就越慢，使用壽命就越高。其次，要盡力避免零件表層材料在加工過程中發(fā)生軟化現(xiàn)象，防止材料耐磨性的降低。例如，在磨削加工時(shí)，如果工藝條件選擇不當(dāng)，就會產(chǎn)生磨削燒傷，使表層材料的硬度降低，大大降低了零件的耐磨性。3．潤滑處理模具的導(dǎo)柱、導(dǎo)套及其他有相對運(yùn)動(dòng)的部位應(yīng)經(jīng)常加注潤滑油。沖壓加工時(shí)一般應(yīng)在凸、凹模工作表面或毛坯表面涂覆潤滑油或潤滑劑。變形抗力大的沖壓加工，如冷擠壓、厚料拉深、變薄拉深等，應(yīng)對坯料進(jìn)行表面潤滑處理，例如：對碳鋼坯料進(jìn)行磷化皂化處理；對不銹鋼坯料進(jìn)行草酸鹽處理。鍛模、塑料模和壓鑄模等模具在成形前都應(yīng)將潤滑劑或起模劑噴涂于成形零件表面。4．防止粘模如果制件材料與模具材料之間有較強(qiáng)的親和力，兩者之間會產(chǎn)生很強(qiáng)的粘附作用，甚至相互間在高壓作用下產(chǎn)生冷焊，這就是所謂的粘?，F(xiàn)象。粘?，F(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)，將在起模時(shí)導(dǎo)致制件和模具零件表面的材料撕裂脫落，一方面影響制件的表面質(zhì)量，另一方面將使模具零件產(chǎn)生劇烈的粘著磨損，同時(shí)脫落的材料顆粒還會加劇模具零件的磨損。因此，無論是對于制件質(zhì)量，還是對于模具壽命，粘模現(xiàn)象都是極為有害的，都應(yīng)采取措施加以預(yù)防。預(yù)防粘模的方法有：采用與制件材料親和力較小的模具材料；采用可靠的潤滑措施，防止?jié)櫥ぴ诟邏合卤粩D破；采用滲氮、碳氮共滲等表面處理方法，改變模具零件表層材料的組織結(jié)構(gòu)。5．合理選擇模具結(jié)構(gòu)參數(shù)和成形工藝條件在保證制件質(zhì)量的前提下，對于沖裁模適當(dāng)加大凸、凹模間隙，對于彎曲模、拉深模適當(dāng)加大凸、凹模間隙和凹模口部圓角半徑，對于冷擠壓模適當(dāng)減小凹模入口角和凸、凹模工作帶高度，以及增加制件的起模斜度，都能提高模具壽命。對于塑料模、壓鑄模等模具，適當(dāng)減小成形壓力、溫度和速度，提高模具溫度，既能減小熔融塑料或合金液在充模時(shí)對模具成形表面的沖擊磨損，又能減小制件對模具的脹模力，從而減小模具在制件起模時(shí)的磨損。

6．表面強(qiáng)化表面強(qiáng)化的目的是提高模具零件表面的耐磨性。常用的表面強(qiáng)化方法有表面電火花強(qiáng)化、硬質(zhì)合金堆焊、滲氮、碳氮共滲、滲硫處理、表面鍍鉻等。表面電火花強(qiáng)化、硬質(zhì)合金堆焊常用于沖裁模。滲氮（硬氮化）主要用于3Cr2W8V、5CrMnMo等熱加工模具鋼零件的表面強(qiáng)化，此方法除能提高零件的耐磨性外，還能提高零件的耐疲勞性、耐熱疲勞性和耐磨蝕性，主要用于壓鑄模、塑料模等模具。碳氮共滲（氣體軟氮化）不受鋼種的限制，能應(yīng)用于各類模具。滲硫處理能減小摩擦系數(shù)，提高材料的耐磨性，一般只用于拉深模、彎曲模。表面鍍鉻主要用于塑料模及拉深模、彎曲模。除了上述常用方法外，模具的表面強(qiáng)化還有滲硼處理、滲金屬處理、TD法處理、化學(xué)氣相沉積處理、碳氮硼多元共滲等許多方法。6.3模具的成本與安全模具作為生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝裝備，一般不直接進(jìn)入市場流通交易，而是由模具使用者與模具制造企業(yè)雙方進(jìn)行業(yè)務(wù)洽談，明確雙方的經(jīng)濟(jì)關(guān)系和責(zé)任，并以訂單或經(jīng)濟(jì)合同的形式來確定雙方經(jīng)濟(jì)技術(shù)關(guān)系。那么模具的定價(jià)是否合理，不僅關(guān)系到用戶的切身利益，而且還關(guān)系到模具制造企業(yè)的盈利水平、市場的競爭以及預(yù)定的經(jīng)營目標(biāo)是否能順利實(shí)現(xiàn)等，因此模具價(jià)格的制訂是模具制造企業(yè)經(jīng)營決策的重要內(nèi)容之一。為了制訂出合理的模具價(jià)格，必須搞清楚模具從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)以及企業(yè)的管理、銷售等各環(huán)節(jié)所花費(fèi)的成本。6.3.1模具成本的概念模具的制造和其他任何商品一樣，只要投入了人力、物力，就要花費(fèi)成本。對于成本的估算，社會上仍有“模具不過是一種半手工業(yè)勞動(dòng)”的偏見，忽略了現(xiàn)代模具生產(chǎn)是人才、技術(shù)和資金高度密集的地方，模具成本中應(yīng)含有很高的技術(shù)價(jià)值。模具產(chǎn)品成本根據(jù)在生產(chǎn)中的作用可分為固定成本和變動(dòng)成本兩大類，這兩種成本均對模具的價(jià)格產(chǎn)生直接影響。固定成本是指在一定時(shí)期、一定產(chǎn)量范圍內(nèi)不隨模具產(chǎn)品數(shù)量變動(dòng)而變動(dòng)的那部分成本，如廠房和設(shè)備的折舊費(fèi)、租金、管理人員的工資等。這些費(fèi)用在每一個(gè)生產(chǎn)期間的支出都是比較穩(wěn)定的，它們將被平均分?jǐn)偟侥＞弋a(chǎn)品中去，不管產(chǎn)品的產(chǎn)量如何，其支出總額是相對不變的。但單位產(chǎn)品上分?jǐn)偟墓潭ㄙM(fèi)用卻隨產(chǎn)量的變化而變化。模具產(chǎn)量越高，每副模具產(chǎn)品分?jǐn)偟墓潭ㄙM(fèi)用就越少；反之每副模具產(chǎn)品分?jǐn)偟墓潭ㄙM(fèi)用就越高。因此模具企業(yè)可以采用壓縮固定成本總額或增加模具產(chǎn)量的方法來控制模具的固定成本。變動(dòng)成本是指模具的成本總金額隨模具產(chǎn)品數(shù)量的變動(dòng)而成正比例變動(dòng)的成本，主要包括制造模具的原材料、能源、計(jì)件工資、直接營業(yè)稅等。變動(dòng)成本的總額雖然隨模具產(chǎn)量的變大而變大，但對于每副模具的變動(dòng)成本卻是相對穩(wěn)定的，不隨產(chǎn)量變動(dòng)。一般情況下，只能通過控制單位產(chǎn)品（每副模具）的消耗量，才能達(dá)到降低單位變動(dòng)成本的目的。綜合上述固定成本和變動(dòng)成本這兩大類因素，可以認(rèn)為模具的價(jià)格是由模具的生產(chǎn)成本、銷售費(fèi)用（包裝運(yùn)輸費(fèi)、銷售機(jī)構(gòu)經(jīng)費(fèi)、宣傳廣告費(fèi)、售后服務(wù)費(fèi)等）、利潤和稅金四部分構(gòu)成。實(shí)踐證明，模具價(jià)格中的主要成分是生產(chǎn)成本。生產(chǎn)成本是指生產(chǎn)一定數(shù)量的產(chǎn)品所耗用的物質(zhì)資料和支付勞動(dòng)者的報(bào)酬。生產(chǎn)成本由以下內(nèi)容組成。（1）模具設(shè)計(jì)費(fèi)。模具一般不具有重復(fù)生產(chǎn)性，每套模具在投產(chǎn)前均需首先進(jìn)行設(shè)計(jì)。（2）模具的原材料費(fèi)。鑄件、鍛件、型材、模具標(biāo)準(zhǔn)件及外購件費(fèi)用等。（3）動(dòng)力消耗費(fèi)。水、電、氣、煤、燃油費(fèi)等。（4）工資。工人工資、獎(jiǎng)金，按規(guī)定提取的福利基金。（5）車間經(jīng)費(fèi)。管理車間生產(chǎn)發(fā)生的費(fèi)用以及外協(xié)費(fèi)等。（6）企業(yè)管理費(fèi)。管理人員與服務(wù)人員工資、消耗性材料、辦公費(fèi)、差旅費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)、折舊費(fèi)、修理費(fèi)及其他費(fèi)用。（7）專用工具費(fèi)。專用刀具、電極、靠模、樣板、模型所耗用的費(fèi)用等。（8）試模費(fèi)。模具生產(chǎn)本身具有試制性，在交貨前均需反復(fù)試模與修整。（9）試制性不可預(yù)見費(fèi)。由于模具制造中存在著試制性，成本中就包含著不可預(yù)見費(fèi)和風(fēng)險(xiǎn)費(fèi)。由于模具制造具有單件試制性特點(diǎn)，而且生產(chǎn)實(shí)踐也表明，模具是物化勞動(dòng)少而技術(shù)投入多的產(chǎn)品，其“工費(fèi)”在生產(chǎn)成本中占有很大比例（70%～80%），因此在組成模具生產(chǎn)成本的上述條目中有很大比重屬于模具的工費(fèi)。所以，用戶通常對模具的生產(chǎn)成本只想到工費(fèi)和材料費(fèi)，不考慮其他費(fèi)用，造成用戶和模具制造者在價(jià)格認(rèn)識上的差距。6.3.2降低模具成本的方法獲取最大盈利是模具企業(yè)追求的重要目標(biāo)之一。但是企業(yè)追求最大盈利并不等于追求最高價(jià)格。因?yàn)楫?dāng)產(chǎn)品價(jià)格過高時(shí)，銷售量會相應(yīng)減少，最終導(dǎo)致銷售收入的降低，使企業(yè)盈利總額下降。眾所周知，產(chǎn)品成本制約著產(chǎn)品價(jià)格，而產(chǎn)品價(jià)格又影響到市場需求、競爭等因素。因此，從這個(gè)角度來看，模具的成本應(yīng)越低越好。降低模具成本的方法如下。（1）模具企業(yè)對內(nèi)部各部門從嚴(yán)管理、提高效率，從每一個(gè)細(xì)節(jié)上深挖潛能，杜絕浪費(fèi)和人浮于事的現(xiàn)象。（2）模具企業(yè)通過發(fā)揮規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，增加產(chǎn)量，降低成本，刺激社會需求。（3）設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況作全面考慮，即應(yīng)在保證制件質(zhì)量的前提下，選擇與制件產(chǎn)量相適應(yīng)的模具結(jié)構(gòu)和制造方法，使模具成本降到最低程度。（4）要充分考慮制件特點(diǎn)，盡量減少后續(xù)加工。（5）盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)模架及標(biāo)準(zhǔn)零件，以便縮短模具生產(chǎn)周期，從而降低其制造成本。（6）設(shè)計(jì)模具時(shí)要考慮試模后的修模方式，應(yīng)留有足夠的修模余地。（7）在模具制造中，合理選擇機(jī)械加工、特種加工和數(shù)控加工等加工方法，否則會造成各種形式的浪費(fèi)。（8）對于一些精度和使用壽命要求不高的模具，可用簡單方便的制模法快速制成模具，以節(jié)省成本。（9）盡量采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）與計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)。在一般情況下，模具生產(chǎn)成本（主要包括材料費(fèi)、動(dòng)力消耗、工資及設(shè)備折舊費(fèi)等）的大小是決定模具價(jià)格高低的主要因素，若想降低模具價(jià)格，首先必須設(shè)法降低其成本。此外，當(dāng)模具價(jià)格不變時(shí)，成本越低，企業(yè)純收入越大；成本越高，純收入越小。因此，模具企業(yè)要想獲取更多的盈利，就必須加強(qiáng)內(nèi)部管理，精打細(xì)算，不斷把降低成本作為企業(yè)生存的必由之路。6.3.3模具設(shè)計(jì)和制造過程中出現(xiàn)的安全問題模具安全技術(shù)包括人身安全和設(shè)備與模具安全技術(shù)兩個(gè)方面。前者主要是保護(hù)操作者的人身（特別是雙手）安全，也包括降低生產(chǎn)噪聲。后者主要是防止設(shè)備事故，保證模具與壓力機(jī)、注射機(jī)等設(shè)備不受意外損傷。發(fā)生事故的原因很多，客觀上的原因是：因?yàn)闆_壓設(shè)備多為曲柄壓力機(jī)和剪切機(jī)，其離合器、制動(dòng)器及安全裝置容易發(fā)生故障；模塑成型設(shè)備和壓鑄機(jī)的液壓、電器、加熱裝置等失靈，一個(gè)零件發(fā)生“災(zāi)難性”的故障，因此可能造成其他零件損壞，導(dǎo)致設(shè)備失效。但是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，主觀原因還是主要的。例如，操作者對成形設(shè)備的加工特點(diǎn)缺乏必要的了解，操作時(shí)又疏忽大意或違反操作規(guī)程；模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理或模具沒有按要求制造，或未經(jīng)嚴(yán)格檢驗(yàn)導(dǎo)致強(qiáng)度不夠或機(jī)構(gòu)失效；模具安裝、調(diào)整不當(dāng)；設(shè)備和模具缺乏安全保護(hù)裝置或維修不及時(shí)等。模具在設(shè)計(jì)、制造、使用過程中易出現(xiàn)的安全問題如下。（1）操作者疏忽大意，在沖床滑塊下降時(shí)將手、臂、頭等伸入模具危險(xiǎn)區(qū)。（2）模具結(jié)構(gòu)不合理，模具給手指進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)造成方便，在沖壓生產(chǎn)中工件或廢料回升而沒有預(yù)防的結(jié)構(gòu)措施，或單個(gè)毛坯在模具上定位不準(zhǔn)確而需用手校正位置等。（3）模具的外部彈簧斷裂飛出，模具本身具有尖銳的邊角。（4）塑料模具或模塑設(shè)備中的熱塑料逸出，壓縮空氣逸出，液壓油逸出。（5）熱模具零件裸露在外，電接頭絕緣保護(hù)不好。（6）模具安裝、調(diào)整、搬運(yùn)不當(dāng)，尤其是手工起重模具。（7）壓力機(jī)的安全裝置發(fā)生故障或損壞。（8）在生產(chǎn)中，缺乏適當(dāng)?shù)慕涣骱椭笇?dǎo)文件（操作手冊、標(biāo)牌、圖樣、工藝文件等）。從事故發(fā)生的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明：在沖壓生產(chǎn)中發(fā)生的人身事故比一般機(jī)械加工多。目前新生產(chǎn)的壓力機(jī)，國家規(guī)定都必須附設(shè)安全保護(hù)裝置才能出廠。壓力機(jī)用的安全保護(hù)裝置有安全網(wǎng)、雙手操作機(jī)構(gòu)、擺桿或轉(zhuǎn)板護(hù)手裝置、光電或安全保護(hù)裝置等。在保障沖壓加工的安全性方面，除壓力機(jī)應(yīng)具有安全裝置外，還必須使所設(shè)計(jì)的模具具有杜絕人身事故發(fā)生的合理結(jié)構(gòu)和安全措施。

6.3.4提高模具安全的方法在設(shè)計(jì)模具時(shí)，不僅要考慮到生產(chǎn)效率、制件質(zhì)量、模具成本和壽命，同時(shí)必須考慮到操作方便、生產(chǎn)安全。1．技術(shù)安全對模具結(jié)構(gòu)的基本要求（1）不需要操作者將手、臂、頭等伸入危險(xiǎn)區(qū)即可順利工作。（2）操作、調(diào)整、安裝、修理、搬運(yùn)和貯藏方便、安全。（3）不使操作者有不安全的感覺。（4）模具零件要有足夠的強(qiáng)度，應(yīng)避免有與機(jī)能無關(guān)的外部凸、凹部分，導(dǎo)向、定位等重要部位要使操作者看得清楚，原則上沖壓模具的導(dǎo)柱應(yīng)安裝在下模并遠(yuǎn)離操作者，模具中心應(yīng)通過或靠近成形設(shè)備的中心。2．模具的安全措施（1）設(shè)計(jì)自動(dòng)模。當(dāng)壓力機(jī)沒有附設(shè)的自動(dòng)送料裝置時(shí)，可將沖模設(shè)計(jì)成自動(dòng)送料、自動(dòng)出件的半自動(dòng)或自動(dòng)模。這是防止發(fā)生人身安全事故的有效措施。（2）設(shè)置防護(hù)裝置。設(shè)置防護(hù)裝置的目的是把模具的工作區(qū)或其他容易造成事故的運(yùn)動(dòng)部分保護(hù)起來，以免操作者接觸危險(xiǎn)區(qū)。在沖模設(shè)計(jì)時(shí)可采取下列一些防護(hù)裝置。（3）設(shè)置模外裝卸機(jī)構(gòu)。對于單個(gè)毛坯的沖壓，當(dāng)無自動(dòng)送料裝置時(shí)，為了避免手伸入危險(xiǎn)區(qū)，可以設(shè)置模外手動(dòng)裝料的輔助機(jī)構(gòu)，在模外手工裝料，然后利用斜面料槽將待沖工件滑到?jīng)_模工作位置。（4）防止工件或廢料回升。在沖裁模中，落料制件或沖孔廢料有時(shí)被粘附在凸模端面上帶回凹模面造成沖疊片，這不僅會損壞模具刃口，有時(shí)還會造成碎塊傷人的事故。為此通常在凸模中采用頂料銷或通入壓縮空氣的方法，迫使制件（落料）或廢料（沖孔）從凹模中漏下，如圖6-1所示。圖6-1防止廢料回升的措施1—凸模固定板2—凸模3—卸料板4—頂料銷5—彈簧6—螺塞7—墊板（5）縮小模具危險(xiǎn)區(qū)的范圍。在無法安裝防護(hù)擋板和防護(hù)罩時(shí)，可通過改進(jìn)沖模零件的結(jié)構(gòu)和有關(guān)空間尺寸以及沖模運(yùn)動(dòng)零件的可靠性等安全措施，以縮小危險(xiǎn)區(qū)域，擴(kuò)大安全操作范圍。具體方法如下。

①凡與模具工作需要無關(guān)的角部都倒角或設(shè)計(jì)成一定的鑄造圓角。②手工放置工序件時(shí)，為了操作安全與取件方便，在模具上開出讓位空槽，如圖6-2所示。③當(dāng)上模在下極點(diǎn)時(shí)，使凸模固定板與卸料板之間保持15～20

mm的空隙，以防壓傷手指。當(dāng)上模在上極點(diǎn)時(shí)，使凸模（或彈壓卸料板）與下模上平面之間的空隙小于8

mm，以免手指伸入。圖5-2沖模的安裝塊與限位支承裝置圖6-2沖模的安裝塊與限位支承裝置④單面沖裁或彎曲時(shí)，將平衡塊安置在模具的后面或側(cè)面，以平衡側(cè)壓力對凸模的作用，防止因偏載折斷凸模而影響操作者的安全。⑤模具閉合時(shí)，上模座與下模座之間的空間距離不小于50

mm。（6）模具的其他安全措施。①合理選擇模具材料和確定模具零件的熱處理工藝規(guī)范。②設(shè)置安裝塊和限位支承裝置，如圖5-2所示。對于大型模具設(shè)置安裝塊不僅給模具的安裝、調(diào)整帶來方便，也增強(qiáng)安全系數(shù)，而且在模具存放期間，能使工作零件保持一定距離，以防上模傾斜和碰傷刃口，并可防止橡膠老化或彈簧失效。而限位支承裝置則可限制沖壓工作行程的最低位置，避免凸模伸入凹模太深而加快模具的磨損。③對于重量較大的模具，為便于搬運(yùn)和安裝，應(yīng)設(shè)置起重裝置。起重裝置可采用螺栓吊鉤或焊接吊鉤，原則上一副模具使用2～4個(gè)吊鉤，吊鉤的位置應(yīng)使模具起重提升后保持平衡。6.4模具的維護(hù)與修理模具是精密和復(fù)雜的工藝裝備。它的制造周期較長，生產(chǎn)中又具有成套性。為了保證正常生產(chǎn)，提高制件質(zhì)量，延長模具使用壽命，改善模具技術(shù)狀態(tài)，對模具必須要進(jìn)行精心維護(hù)與保養(yǎng)。

6.4.1模具的維護(hù)與保養(yǎng)模具的維護(hù)與保養(yǎng)應(yīng)貫穿在模具的使用、修理、保管各個(gè)環(huán)節(jié)之中，其方法見表6-1。表6-1 模具的維護(hù)與保養(yǎng)續(xù)表6.4.2模具維修常用設(shè)備工具與修配工藝過程1．模具維修常用的設(shè)備工具模具維修使用的設(shè)備與工具見表6-2。表6-2 模具維修常用的設(shè)備與工具

續(xù)表續(xù)表續(xù)表續(xù)表

2．修配工藝過程

模具修配工藝過程見表6-3。

表6-3 模具修配工藝過程6.4.3各類沖模的常見故障及修理方法1．沖裁模的常見故障及修理方法冷沖模在使用過程中，總會出現(xiàn)一些大、小故障。這些故障可以通過各種方法來進(jìn)行修理，一方面可以增加模具的使用壽命，同時(shí)也降低了模具的成本。常見故障現(xiàn)象、產(chǎn)生的原因及修理的方法見表6-4。表6-4 沖裁模常見故障及修理方法續(xù)表續(xù)表續(xù)表續(xù)表2．彎曲模常見故障及修理方法彎曲模常見故障及修理方法見表6-5。表6-5 彎曲模常見故障及修理方法3．拉深模常見故障及修理方法拉深模常見故障及修理方法見表6-6。表6-6 拉深模常見故障及修理方法4．冷擠壓模常見故障及修理方法冷擠壓模常見故障及修理方法見表6-7。表6-7 冷擠壓模常見故障及修理方法續(xù)表6.4.4鍛模的常見故障及修理方法型腔模主要包括鍛模、塑料壓縮模、擠縮模、塑料注射模、合金壓鑄模等。這類模具除鍛模外，在工作時(shí)受的沖擊力較小、故不易損壞與破裂，只是在使用時(shí)，型腔受材料影響而表面質(zhì)量降低。因此，必須及時(shí)對其進(jìn)行拋光，使其恢復(fù)到原來的工作狀態(tài)，保證產(chǎn)品質(zhì)量。其他部件，如導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、制件推出機(jī)構(gòu)等發(fā)生故障后的修理方法基本與冷沖模相同。而鍛模由于工作條件惡劣，受沖擊較大，則損壞、破損的機(jī)會較多。鍛模的常見故障及修理方法見表6-8。表6-8 鍛模常見故障及修理方法續(xù)表本章小結(jié)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質(zhì)量。模具精度可分為模具零件本身的精度和發(fā)揮模具效能所需的精度。模具受力零件在剛度、強(qiáng)度不足時(shí)，會發(fā)生彈性變形或塑性變形，從而會降低模具的精度。新模具精度檢查的結(jié)果應(yīng)記載入有關(guān)檔案卡片，模具入庫時(shí)應(yīng)附帶幾個(gè)合格試制件一同入庫。模具磨損的根本原因是模具零件與制件（或坯