模具工作表面的制造工藝過程分析

摘 要：凸模和凹模是沖裁模的主要工作零件，凸模和凹模有與制件輪廓一樣形狀的鋒利刃口，凸模和凹模之間存在一些很小的間隙。因此，凸、凹模的加工質量直接影響到模具的使用壽命和成型制件的加工質量。文章主要分析了模具工作表面的制造工藝過程。

關鍵詞：模具；工作表面；制造工藝

中圖分類號：TG179 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）20-0087-02

模具由各種零件組成，其制造過程包括零件的加工、鉗工裝配以及模具的試沖和調整。毛坯經過車、銑、刨、磨、熱處理和鉗工等加工，改變其形狀、尺寸和材料性能，使之變為符合圖樣要求的零件的過程，稱為工藝過程，對干同一個零件。由毛坯制成零件的途徑是多種多樣的，也就是說，一個零件可以有幾種不同的工藝過程。工藝過程不同，則生產率、成本以及加工精度往往也有顯著的差別。為了保證零件質量、提高生產率和降低成本，在制訂工藝過程時，應根據零件圖樣的要求和工廠的實際生產條件，制訂出一種最合理的工藝過程。若將其內容以一定的格式寫成文件，用于指導生產，則此文件稱為該零件的工藝規程。

1 凸模的制造工藝過程

由于成型制件的形狀各異、尺寸差別較大，因此凸模也是多種多樣的，按凸模的斷面形狀，大致可分為圓形凸模和異形凸模兩類。

1.1 圓形凸模的加工工藝過程

圓形凸模加工比較容易，毛坯一般采用棒料，在車床上對棒料進行粗加工和半精加工，留有磨削余量，熱處理后在外圓磨床上進行精磨，凸模的工作部分經拋光、刃磨后即可，圖1為圓形凸模。

1.2 異形凸模的加工工藝過程

由于異形凸模加工比較復雜，因此常采用壓印銼修、刨削加工、線切割加工和成形磨削等主要工方法。

①壓印銼修。壓印銼修是用凹模壓印制造凸模的一種鉗工制造方法。在缺少專用制模設備的情況下，此法是十分有效的方法。凸模在凹模壓印銼修前，根據異形凸模的形狀和尺寸選用毛坯，在車床或刨床上預先加工出凸模毛坯的各面，在銑床上按照劃線輪廓粗銑凸模的工作表面，并留有壓印后的銼修余量（0.15～0.25），最后用凹模壓印銼修而成。

壓印時，在壓力機上將未淬火的凸模壓入已淬硬的成形凹模內，凸模上的多余金屬由于壓力的作用被凹模擠出，凸模上出現凹模壓痕，再根據壓痕將多余的金屬銼去。經過反復多次，直到凸模刃口達到所要求的尺寸為止。壓印結束后，再按照圖樣的要求間隙銼小凸模，并留有0.01～0.02mm（雙面）的鉗工研磨余量，熱處理后，鉗工研磨凸模工作表面，直到間隙合適。

在利用四模壓印時，要注意凹模刃口的上下平面要磨平，并將壓印凹模和凸模壞料進行退磁處理，避免其碎鐵屑附在刃口上，造成刃口劃傷，影響壓印質量；為減少壓印摩擦和提高凸模表面質量，壓印凹模工作刀口表面質量要求較高，表面粗糙度值Ra小于0.4 μm，在壓印前凸模及凹模表面上應涂一層少量的硫酸銅。在進行壓印的時候，要將凸模正確地放在凹模刃口內，使四周余墾分布均勻，壓印凹模表而與凸模中主線垂直后方能進行擠壓。壓印最好選用手扳動壓力機和油壓機，越次壓印壓痕不宜過深，首次壓印控制在0.2 mm內，以后可逐漸增加到0.5～1.5 mm，每次莊印后，可根據壓印印痕進行銼修，銼修時不允許碰到已壓光的表面。銼修后留下的余量要均勻，以免下次壓印時產生不必要的偏斜。壓印加工適于無間隙沖裁模的加工，它的主要問題是對人工操作水平要求較高，生產率低，模具精度受熱處理影響。

②刨削加工。刨削加工主要用于加工模具零件的外形平面和曲面，加工尺寸精度可達0.05 mm，表面粗糙度Ra可達1.6～6.3 μm。刨削后需經熱處理淬硬，一般都留有精加工余量。

刨削加工工藝過程如下：

第一，刨削前準備。按尺寸鍛造成為毛坯，留合適的加工余量，并根據凸模所用的材料進行適當的退火、正火或調質處理。準備好所用的量具、刀具及樣板，安裝、調整好所用的夾具。

第二，刨削過程。用機用虎鉗裝夾，刨削坯料兩平面，保證兩平面的平行度，使厚度尺寸達到尺寸要求。留0.02mm的余量；刨削坯料兩側面及圓弧，保證圓弧與兩平面圓滑過渡，并刨削兩端面，使坯料寬度、高度達尺寸要求，留0.02 mm的單邊余量。用專業夾具裝夾，刨削兩斜面，留0.02 mm余量，用圓弧刨刀刨削圓弧，保證與兩平面圓滑過渡。

第三，熱處理。按熱處理工藝進行，淬火硬度58～62HRC，并進行低溫回火。

第四，研磨。研磨凸模側面及刃口，保證尺寸精度和表面粗糙度達到設計要求。

第五，檢驗。測量各部分尺寸，檢驗圓弧R和硬度。

刨削加工過程中，凸模要牢固地夾緊在刨床的工作臺或夾具中，不準松動。每次的進給量要適當，當快加工到所需要的尺寸時要格外小心，防止劃傷已加工表面。在刨削的過程中，要用測量工具、樣板等隨時進行檢驗，并根據加工余量調整刀具，以保證刨削質量。

③電火花線切割加工特別是自動化編程軟件的使用，不僅電火花線切割加工在模具生產中廣泛應用，數控加工編程使其生產成本大大降低，而且還提高了模具生產質量。凸模若采用線切割加工，首先長度尺寸不應超過線切割機床的加工范圍，形狀應該設計成直通形式。使用線切割加工的生產過程是：準備工件，確定加工路線，裝夾工件，穿絲等工作。

④成形磨削。成形磨削的凸模尺寸精度高、質量好，磨削精度不受熱處理的影響生產率高。所以是凸模加工的有效方法。

2 凹模的制造工藝過程

凹模作為模具中的另一個重要零件，由于凹模的結構不同于凸模，所以它的加工與凸模相比有所不同：

①孔系位置精度高。在多孔沖裁模或級進模中，凹模上有一系列孔，凹模孔系位置精度通常要求在±（0.01～0.02） mm以上，這給孔的加工帶來困難。

②孔與外形位置精度高。凹模在鏜孔時，孔與外形有一定的位置精度要求，加工時，要求確定基準，并準確確定孔的中心位置，這給加工帶來很大難度。

③刃具的材料、精度要求高凹模內孔加工的尺寸往往直接取決于刃具的尺寸，因此，刃具的尺寸精度、剛性及磨損將直接影響內孔的加工精度。

④加工條件影響大凹模加工時，切削區在工件內部，排屑、散熱條件差，加工精度和表面質量不容易控制。

凹模分單個圓形型孔、系列圓形型孔和非圓形型孔的加工。

2.1 單個圓形型孔的加工

單個圓形型孔的加工比較容易。當凹模型孔直徑小于5 mm時，應先鉆孔，后鉸孔，熱處理后磨削頂面和底面，用砂布拋光型孔；當型孔直徑大于5 mm時，利用鉆孔、鏜孔對型孔進行粗加工，經熱處理淬火、回火后，利用磨床對型孔進行精加工，磨削后，孔表面粗糙度可達Ra=0.2～0.8 μm，精度可達IT5～IT6。

2.2 系列圓形型孔的加工

加工多個型孔時，可利用立式銑床進行。加工時，直接利用工作臺上的縱、橫向位。凹模型孔為一系列圓孔時，由于對孔間的位置精度要求高，所以要比單個圓形型孔的加工困難許多。加工圓形孔系，用坐標鏜床可加工有高精度位置要求的系列型孔。也可以在銑床、鉆床用坐標法加工出位置精度較高的系列型孔。也可心在銑床、鉆床用坐標法加工出位置精度較高的系列型孔。

2.3 非圓形型孔的加工

非圓形型孔的加工、精加上方法有銼削、壓印銼修、線切割和電火花加工等形式。

3 結 語

凸模和凹模是冷沖模的主要零件，其技術要求較高。制造時應注意保證質量。由于凸模和凹模的形狀是多種多樣的，各工廠的生產條件也各不相同，因此，不可能列出適合于任何形狀的凸模和凹模的工藝過程。

參考文獻：

[1] 翟崇琳.沖壓模具零件的制造工藝[J].新技術新工藝，2011，(10):98-102.

[2] 陸茵，于玲.落料凹模制造工藝的改進[J].熱加工工藝，2008，(9):36-38.

[3] 姚寓朧.模具工作表面的制造工藝過程分析[J].世界家苑，2011，(11):89-90.