从汽车引擎盖到汽水罐盖，所有冲压件的成型都离不开模具。这些零件的质量取决于所用模具的质量。继续阅读本篇博文，了解如何制造可靠且高质量的模具。
制造业中的模具是什么？
简而言之，模具是一种用于切割、成型或塑造材料的精密工具。这些材料通常是金属。模具可以高精度地制造特定的零件或型材。
制造中使用的模具类型
1. 简单模具
此模具一次性完成基本切割或成型。最适合加工简单形状。
2. 复合模
该模具在一次冲压过程中可进行多次切割和成型。最适合用于需要高精度的扁平部件。
3. 转移模具
程序开始于 消隐 然后，毛坯经过多个工序进行更多操作。这种方法最适合用于大型或复杂的零件，例如汽车和家电零件。
4. 级进模
该模具一次性完成多个切割步骤，但分阶段进行。最适合用于生产支架或连接器等大批量复杂零件。
5. 多芯片
多个模具在一个装置中同时设置。因此，它最适合同时生产多个相同的零件。
6. 组合模具
使用此模具，切割和成型一次性完成。它主要用于需要一次性创建多个特征的零件。
7. 圆形分体/可调模具
此模具尺寸可调整，以切割不同直径。非常适合用于成型或穿入圆形管材和棒材。
8. 管模
此模具用于在管道末端穿线或塑形。最适合用于建筑和管道工程。
9. 阿克隆模具
该模具适用于小规模、高精度成型，适用于电子和精细金属加工。
模具设计与工程
良好的规划和工程是制造高效且使用寿命更长的模具的关键。
1. 零件设计和要求
首先概述零件的几何形状、公差和表面光洁度。零件能承受多少次循环？请具体说明，无论是 10,000 次还是高达 1 万次。
根据您的具体需求选择材料。铝合金可减轻重量，钢材可提高强度，特殊合金则可满足定制需求。此步骤是后续流程的基础。
2.模具设计原则
使用 VHDL 语言编写 模拟工具 在此阶段，您可以利用 CAD 建模工具。这些工具可让您在切割任何金属之前对模具进行建模，并有助于及早发现问题。检查模具间隙、拔模角度和半径，以确保零件轻松脱模并降低缺陷率。此外，还要考虑模制或铸造零件的收缩裕度。FEA 等模拟工具可以显示应力点，并帮助您改进设计，延长使用寿命。
At RICHCONN 我们的工程师通常从一开始就与客户合作。他们使用先进的 CAD/CAE 工具，共同打造符合成本、耐用性和可制造性目标的设计。
3. 类型特定考虑
根据模具类型调整您的设计。
对于 冲压和切割，仔细设置冲头和模具间隙以获得干净的边缘。
对于 压铸注意浇口、冷却水道（保持距离表面10至15毫米）和排气。这些可以防止缺陷并控制温度。
对于 拉拔和挤压模具，控制材料应变并使用压边来防止起皱或撕裂。
模具制造的材料选择和准备
模具块和冲头材料
模具块和冲头大多采用硬质合金、工具钢或高速钢 (HSS) 制成。高速钢即使在高温下也能保持锋利，因此非常适合高速冲压。硬质合金硬度极高，可达 HRC 90 度，在大批量生产中具有良好的抗磨损性能。
工件原材料
工件材料（例如铝、铜或钢）会影响模具的磨损和设计。硬度较高的金属需要韧性更高的模具材料。硬度较低的合金则支持更广泛的模具材料。
热处理及涂层
渗碳 or 氮化 热处理可提高模具的耐磨性和表面硬度。氮化物或镀铬涂层可延长模具的使用寿命。这些涂层可防止模具腐蚀并减少摩擦。
模具生产的加工和制造方法
加工程序
数控铣床
CNC铣削的公差更小，通常在±0.005英寸左右。它可以在数小时内完成一个模具，并且非常适合对模具表面进行粗加工和精加工。
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电火花加工 (电火花成型机、线切割机)
电火花加工 (EDM) 适用于加工硬质材料或精细结构。沉降电火花加工 (Sinker EDM) 可轻松加工深腔和尖角。线切割电火花加工 (Wire EDM) 可加工精度达 ±0.001 英寸的复杂轮廓。
水刀
水刀几乎可以切割任何材料，精度约为±0.005英寸。由于不会产生热影响区，因此非常适合用于模具坯料的预成型或处理精密部件。
研磨
磨削使模具表面和边缘更加锋利。这对于确保模具表面质量和尺寸精度至关重要，尤其是在电火花加工或铣削之后。
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特定功能的工具
一些模具特征需要特殊的工具来操作和成型。
芯销形成空腔或孔。
顶出系统移除成品部件。
侧凸轮和升降器可形成角度或底切特征。
子组件和对准
对准是模具正确运行的关键。衬套和导柱确保上下模座在每个冲压循环中保持对准。固定板和模座将所有部件固定在一起，确保成型一致且精确。
组装和验证测试
加工完成后，每个模具都要经过严格的测试和仔细的组装。
模具组装
技术人员安装导柱、底板和料带送料器，组装模具组。他们检查所有活动部件是否正确对齐。这对于平稳运行至关重要。
试运行
模具进入压机进行测试循环。技术人员根据需要调整冷却、间隙和排气。此步骤旨在生产前发现并解决问题。
测量与检验
一些精密工具，例如 三坐标测量机 测量尺寸。金相和目视检查重点关注磨损区域。此步骤用于验证模具是否符合严格的公差和质量标准。
At RICHCONN 在我们的 ISO 9001:2015 质量体系下，自动化 CMM 检测是每个模具制造流程的一部分。此步骤甚至会根据您的规格检查最细微的特征。它可以避免返工和生产延误。
考虑因素和质量控制
模具生产的每个环节都必须保持质量和精度。从设计到检验，每个阶段都必须符合严格的标准，以确保性能和可靠性。
模具具体考虑
不同的模具需要不同的检查。
冲压模具需要严格控制冲头与模具之间的间隙。
压铸模具需要定期检查冷却通道和通风口，以防止出现缺陷。
渐进模需要传感器来检测卡纸或错进纸，以减少停机时间。
液压成形模具需要精确的流体压力和压边力。
工艺参数
操作员必须监控关键参数，例如注射速度、压力机吨位和循环时间。压力机吨位应与模具尺寸和材料相匹配。如果吨位过低，零件可能无法完全成型；如果吨位过高，模具可能会损坏。此外，适当的冷却和润滑对于防止磨损和过热也至关重要。
监控
现代模具配备统计过程控制 (SPC) 系统和传感器，用于监控循环次数并及早发现问题。超声波检测 (UT) 和无损检测 (NDT) 可以在故障发生前发现内部裂纹。
维护策略
采取预防性维护和预测性维护的平衡方法是关键。定期清洁、润滑以及尺寸检查有助于避免突发故障。热成像和振动分析等预测工具可以在故障发生前发现问题。这种方法可以减少停机时间并延长模具寿命。
模具精加工及后处理
模具制造之后进行精加工和后处理步骤以获得最终质量。
1. 表面处理
表面处理可延长模具寿命并提供保护。常用的方法有：
抛光： 打造光滑如镜的表面。此表面处理可改善零件脱模，减少摩擦。
去毛刺： 去除铸造或机械加工产生的毛刺和锋利边缘。
涂层： 电镀、阳极氧化或氮化等涂层工艺可增强耐磨性和耐腐蚀性
我们在 RICHCONN 提供内部表面处理选项——从镜面抛光到高级涂层。我们测试我们的处理方法和涂层，以延长模具使用寿命并减少维护。
相关博文: CNC加工表面光洁度完整指南
2.二次加工
表面处理后，二次加工使所有孔、特征和槽口达到严格的公差要求。数控机床通常用于高精度加工。为了达到精确的尺寸，可以使用修边、刮削或钻孔。
3。 验证
检查是最后一步。表面完整性测试、尺寸检查和机械性能评估可确认模具的质量。只有通过所有这些测试后，模具才能投入生产。
模具故障模式及补救措施
常见故障
模具失效大多源于开裂、磨损、崩裂和变形。磨损会降低模具精度。崩裂和裂纹则源于过大的应力或突然的冲击。大批量生产会导致热裂和腐蚀，从而缩短模具寿命。疲劳失效较少见，但可能发生在应力点或尖角处。
根本原因
模具设计不良（尖角或间隙不足）是导致失效的主要原因。热处理不当也是原因之一。过载、错位、润滑不良以及使用错误的材料也会导致模具早期失效。服务问题（组装错误或维护不当）也会增加风险。
缓解策略
预防模具故障始于良好的设计（正确的半径和间隙）。根据应用选择合适的材料和热处理方法。确保使用过程中润滑和冷却良好。要修复故障，请分析故障模具，与良好模具进行比较，并根据需要更新工艺流程。
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总结一下
航空航天、汽车和消费品行业中，精准统一的零件依赖于模具制造。正确的材料选择、合理的设计以及严格的质量控制有助于模具降低成本并支持大规模生产。
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相关问题
制造不同类型的模具需要多长时间？
交付周期取决于模具的复杂程度和所用材料。简单模具通常需要4至8周完成。相比之下，复杂模具则需要8至12周的工装时间，以及2至4周的生产时间。如需了解确切的时间表，请与我们分享您的项目详情。
原始设备制造商 (OEM) 在选择模具供应商时应该关注哪些关键指标？
在选择模具供应商时，OEM 应考虑以下几点：
经验丰富：供应商有类似项目的背景。
加工能力：使用级进模等现代工具来提高效率。
质量控制程序：符合 ISO/TS 16949 并定期进行预防性维护。
售前/售后：快速支持和可靠的交货时间表。
如何在模具设计项目中保护知识产权？
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