第五章李振平模具制造工艺学

1、模具制造工艺学模具制造工艺学主编李振平参编刘京华王怀亮第五章模具装配工艺第五章模具装配工艺第一节模具装配与装配方法第一节模具装配与装配方法一、模具装配及其技术要求一、模具装配及其技术要求1.模具装配及其工艺过程模具装配是模具制造工艺全过程的最后工艺阶段，包括装配、调整、检验和试模等工艺内容。将加工完成、符合设计要求的零件和购配的标准件，按设计的工艺进行相互配合、定位与安装、联接与固定成为模具的过程，称为模具装配。模具装配按其工艺顺序进行初装、检验、初试模、调整、总装与试模成功的全过程，称为模具装配工艺过程。2.模具装配工艺要求模具装配时要求相邻零件，或相邻装配单元之间的配合与联接均需按装配工艺

2、确定的装配基准进行定位与固定，以保证其间的配合精度和位置精度。因此，模具装配必须满足以下要求：1)装配尺寸链的精度能完全满足封闭环(如冲模凸、凹模之间的间隙)的要求。2)保证模具使用性能与寿命，可达预期设定的、合理的数值与水平。3)符合配用的成形设备的安装和生产要求。4)装配好模具生产出的制件(冲件、塑件、压铸件)完全满足合同规定的要求。二、模具装配方法二、模具装配方法模具是由零、部件构成的成型工具。而这些零部件的加工，由于受工艺条件与水平的限制，都存在加工误差，将会影响装配精度。根据模具装配零件能够达到的互换程度，又可分为完全互换法、分组互换法、修配与调整装配法三种。1.完全互换法完全互换法

3、是指装配时，各配合模具零件不经选择、修配、调整，经组装后就能达到预先规定的装配精度和技术要求，这种装配方法称为完全互换装配法。完全互换装配法与装配尺寸链密切相关。在装配关系中，由相关装配零件的尺寸，如表面或轴线之间的距离或相互间的位置关系(同轴度、平行度、垂直度等)所组成的尺寸链称为装配尺寸链。 装配后必须达到的装配精度和技术要求就是装配尺寸链的封闭环。在装配关系中，与装配精度要求发生直接影响的那些零件、组件或部件的尺寸和位置关系，是装配尺寸链的组成环，组成环也分为增环和减环。完全互换装配法的优点是装配质量稳定可靠，装配工作简单，易于实现装配工作的机械化及自动化，便于组织流水线作业和零部件的协

4、作与专业化生产。2.分组互换装配法所谓分组互换装配法，是将配合零件的制造公差扩大数倍(扩大倍数以按经济精度进行加工为度)，然后将加工出来的零件进行实测，按扩大前的公差大小、扩大倍数以及实际尺寸进行分组装配。 将装配尺寸链各组成环。即按设计精度加工完成的零件，按其实际尺寸大小分成若干组，同组零件可进行互换性装配，以保证各组相配零件的配合公差都在设计精度允许的范围内。分组装配法具有以下技术特点：加工误差范围可以适当放宽，则可降低零件加工技术要求；不宜用于大批量生产方式，只能用于小批量生产或加工水平较低的状态；相配零件因故失效后，配件困难。分组互换装配法是模架装配中的常用方法，如冲模模架由于品种、规

5、格多、批量小，同时，若生产装备和加工工艺水平不高，则常对模架中的导柱与导套配合采用分组互换装配法，以提高其装配精度、质量和装配效率。 同时，需对导柱与导柱固定端与模座孔的配合精度作出保证与要求。否则，必将引起导柱与导套间的导向间隙产生变化，影响模架装配精度与质量。这说明提高模架零件加工工艺与装备水平，以保证零件互换性精度，对于保证模架批量或以上规模的装配精度与质量而言，是必须的。3.修配与调整装配法(1)修配法是指在装配时，修磨指定零件上的所留修磨量，即除去尺寸链中补偿环的部分材料，以改变其实际尺寸，达到封闭环公差和极限偏差要求，从而能保证装配精度的方法，即称修配装配法。 修配装配法，一般是在

6、零件加工工艺与加工设备水平不高、标准化水平低、采用传统生产方式条件下的主要装配方法。此法具有以下特点：可放宽零件制造公差，加工要求较低，有时需采用磨削、手工研磨等方法、以改变补偿环尺寸，使其达到封闭环公差要求；修配零件与修配面应只与本项装配精度有关；需配备技艺高的模具装配钳工。(2)调整装配法装配时采用调整方法、以改变补偿环的实际尺寸或位置，使达到封闭环所要求的公差与极限偏差。三、模具装配定位、联接与固定三、模具装配定位、联接与固定 精确、可靠地定位；合理、可靠地进行相邻零、部件的联接与固定，是模具装配工艺中的基本装配技术与技能，也是保证模具装配精度、质量与使用性能的重要工艺内容。1.模具装配

7、定位模具装配时，保持相邻零、部件之间的精确位置，则须依赖定位技术与定位精度。模具装配定位的基本要求如下：1)装配定位基准，须力求与设计、加工的基准面相一致。装配定位基准面，须是精加工面。2)由于模具上、下模，或定、动模需分开装配；而凸模(或型芯)、凹模又是分别定位、安装于上、下模或定、动模上。为确保凸、凹模间的间隙值及其均匀性，在进行高速开合、冲击与振荡条件下的动态精度与可靠性，则必须保证上、下模或定、动模之间的精确定位和高度可靠性。3)中大型模具模板装配定位用定位元件，须具有足够的承载能力；保证具有足够的刚度和强度。以防因模具在运输、吊装过程中产生的撞击力引起定位元件的变形，如图5-1所示。

8、为此，对定位元件提出以下要求：一般，定位元件材料为：45钢，40Cr；热处理硬度为：4042HRC。 精密模具或中大型模具的定位销孔的精加工，需采用坐标镗削或坐标磨削加工完成，不允许配作。 一般精度模具，在装配、调整后，其定位销孔可采用配钻、铰加工完成。但须保证其配合要求，以防销、孔间存在间隙。2.模具装配联接与固定模具装配联接与固定方法包括螺纹联接、过盈联接、销联接与粘接连接4种。键联接和铆接则很少采用。(1)螺纹联接是模具装配常用或采用最多的方法。螺纹联接中应注意以下情况：1)拧紧力矩过大或材料、热处理不当，或加工不精确等原因常使螺钉、螺栓拉长或断裂。2)拧紧力矩过大，螺钉、螺栓轴线倾斜；

9、或施于具有多个螺钉、螺栓上的拧紧力矩差过大，都将引起装配零件定位不精、变形或倾斜。3)拧紧力矩过小，轴向紧固力不足，致使模具装配零件在工作运行过程中松动。 在装配过程中以上情况可通过控制转矩法、控制转角法和控制螺纹伸长法等解决。其目的是能控制、保证准确的预紧力。预紧力为拧紧力矩的轴向力。 螺钉、螺栓装配工具有手动和机动两大类(参见生产企业样本)。为提高模具装配精度，准确控制预紧拧紧力矩，应采用手动测力扳手和电动力矩扳手。(2)过盈联接以规定的过盈量，通过轴向或径向压力，使包容件(孔)与被包容件(轴)达到紧固、可靠的联接，称过盈联接。联接时一是必须保证准确的过盈量，在外力作用下克服过盈量进行配合

10、，因孔或轴的变形力，达到相互抱紧联接；二是外力施力形式，即：1)施加轴向力于轴端，以克服定值过盈量。将轴压入孔内，进行紧固联接。2)通过加温使孔径热胀到定位时，将其套于轴上，或通过深冷使轴径冷缩到定值时，将其插入孔内，当达常温时，则产生径向压力，使之紧固、可靠地相互联接：模具导柱、导套与模座孔过盈联接，则常采用轴向压装。冷挤模则常采用热装法，使其凹模与模套进行过盈入联接。导套压人模座孔的方法有：1)手动工具操作。小批量生产时，可采用螺旋式、杠杆式手动工具，借助导向夹具导引，将导柱、导套精确地分别压入上、下模座上的相应的安装孔内。2)机械操作。大批量生产时，则须采用机械式或液压式压力机，借助导向

11、夹具的导引，将导柱、导套精确地分别压入上、下模座的相应的安装孔内，图5-2是导柱的压入方式。 采用热装工艺，使冷挤凹模与模套进行紧固联接，以增强凹模承受挤压力的能力。一般采用热装法的联接强度将比压装法高一倍左右。但不宜用于模套壁太薄的状态，此状态若采用热装，则凹模在模套中易于偏斜，甚至使联接失效。装配联接时，须确定最小热装间隙值，见表5-1。热装联接必须一次装配到位，中间不得停顿；而且，其最高加热温度一般不允超过加热件的回火温度，即对碳钢则需400。因此，根据零件材料、结合直径、过盈量和最小热装间隙等计算，确定其加温度是热装联接工艺的关键内容与要求。其计算公式为式中T加热温度()；T0环境温度

12、()；实际热装过盈量(mm)；最小热装间隙(mm)；d结合直径(mm)；k温度系数。k10-8则为材料的线胀系数1(10-6)，k值见表5-2。加热方法和介质有：电阻、辐射或感应加热；喷灯、氧乙炔或丙烷等火焰局部加热等。采用沸水槽、蒸汽加热槽或热油槽等介质加热法，对过盈量较小零件则较合适。 模具零件热装时则采用油介质加热。但是，被加热零件必须全部浸没在油中。加热温度应小于油的闪点。加热时间一般每厚10mm，需加热时间为10min；每厚40mm需保温时间为10min。热装时，一般须进行自然冷却到常温，不可采用骤冷方式。冷装联接工艺冷装联接是使被包容件(如导柱)因冷缩直径变小后装入包容件(如模座上

13、的安装孔)中，实现紧固联接。当包容件(如模座板)因尺寸大，加热困难时，采用冷装工艺进行联接，将更显其特点。(3)粘接连接粘接连接是用粘接剂将模具的零件连接在模具中。粘接连接主要是抗剪强度高(MPa)，即要求钢对钢粘接后的抗剪强度须大于23MPa；粘接最好在常温条件下进行粘接、固化，以便能适应批量生产规模。 粘接剂有环氧树脂类、酚醛类和无机类。在模具零件粘接连接中常用粘接剂主要有环氧树脂和无机粘接剂两种。为增强其抗剪强度，须加铁粉、氢氧化铝、石英粉填充剂。粘接连接主要应用在冲模中，图5-3、图5-4、图5-5是导柱、导套对模座孔连接。图5-6是凸模与固定板孔粘接连接。图5-7是采用环氧树脂浇注卸

14、料板型孔结构。 粘接连接应用于模具装配工艺中，可降低零件配合部分的加工要求、简化装配工艺和降低制造费用等。但由于受粘接强度与工艺水平的限制，尚不能承受过重、过大的冲击载荷。因此，目前只适于板材厚度2mm、尺寸较小、批量不大的冲件。 进行粘接连接时，为保证零件装配定位与相对位置精度和连接的紧固性、可靠性，必须注意粘接剂与粘接参数；粘接零件的工艺结构，以及粘接部分尺寸与表面粗糙度(Ra)和工装等。固化时，必须严格控制温度，一般其固化时间为26h，12h后可用；同时，固化剂在加入前须采用电炉加热烘干0.51h；对相互连接零件的加工要求与粘接间隙要适当。一般要求粘接单边间隙为1.52.5mm；粘接较短

15、的凸模时，其粘接单边间隙可采用1mm。粘接零件表面粗糙度，一般为Ra=510m；连接零件粘接结构合理，应力求增加结合面积，以增强连接强度。 模具凸模粘接连接工艺方法和顺序，可见图5-8。即，先将凸模2插入凹模孔，并于其圆周垫上与冲裁间隙相等的纸；然后一起翻转180，将凸模另一端放入固定板安装孔内。凹模板与固定板之间为等高垫块，其上、下平面平行度公差为0.0030.005mm。粘接工艺分为三个步骤，首先清洗待粘接的有效部位，再使用夹具或卡具固定粘接零件(导柱)，最后涂上粘接并把粘接的零件压合在一起固化。固化后要检查粘接的质量。第二节第二节 模具装配与模具标准件模具装配与模具标准件 模具是专用成型

16、工具，只能进行专门设计与制造，即单件生产规模。模具的标准化是模具工业化生产的基础，也是实现模具现代化生产、采用互换装配法进行模具装配的技术条件。一、模具技术标准的作用一、模具技术标准的作用1.模具标准化模具标准化可确保模具装配精度、质量、使用性能，控制模具制造期限、制造费用，采用互换性装配法装配模具也是目前的趋势和方向，使用标准零、部件进行模具装配必将促进模具装配工艺的技术进步，逐步完善互换性装配工艺，以促进其普及与提高。模具标准化的工作内容包括：研究、设计模具标准件；组织、指导标准件的生产与市场营运，使非标件与标准件之比为最小；使企业能以标准为依据，对模具设计、制造精度与质量进行控制；提高模

17、具标准化程度和水平。2.模具技术标准模具技术标准分为国家标准(GB)、专业标准(ZB)、企业标准(QB)三等；其中国标(GB)和专标(ZB)又分为强制性标准和推荐性标准两类。推荐性标准是在GB或ZB后加“T”表示，如GBT，ZBT。 模具GB，是根据模具结构、制造技术条件以及其通用零件、部件的通用化程度，等要求制定的通用性标准。模具GB标准是模具企业及与之相关企业都须贯彻、执行的技术标准。模具ZB是全国同一专业的企业也须贯彻、执行的技术标准。模具企业标准，则是根据企业模具种类、结构特点、设计与制造工艺技术条件等而制定的标准、生产技术规范、技术参数。模具GB、ZB标准中内容所规定的技术参数、规范

18、和性能指标等，是根据国家现有材料、生产装备和工艺水平与条件，可达到的平均水平。因此，企业标准内容中规定的：模具产品技术参数和工艺质量指标，企业可根据本企业的具体情况，可高于GB、ZB规定的内容。常用的模具技术标准有：极限与配合GB/T1800.1419971999产品几何量技术规范(GPS)几何公差位置度公差注法GB/T133192003形状和位置公差未注公差值GBT11841996表面粗糙度参数及其数值GBT103l1995圆度测量术语、定义及参数GBT72341987尺寸链计算方法GBT58471986标准尺寸GBT28221981开式压力机型式与基本参数JBT143471993单双动薄板

19、冲压液压机JBT73431994单动薄板冲压液压机基本参数JBT84921996双动薄板拉伸液压机基本参数JBT84931996单螺杆塑料挤出机JBT80611996塑料压力成型机JBT64901992塑料注射成型机JBT72671994热固性塑料注射成型机基本参数与尺寸ZBG95017.11989用于模具制造的其他模具标准可通过模具技术标准手册查到。二、模具装配与标准件二、模具装配与标准件 模具在装配前须对选用的零件进行检查，检查项目包括：零件材料及其热处理性能是否符合零件技术要求和工艺标准，如零件调质、淬火，或淬碳、渗氮等热处理或表面处理情况；模具标准零件配合尺寸与形状、位置公差，以及配合

20、面的粗糙度是否符合设计和零件技术条件标准；核查模架尺寸与有效使用面积，安装平面间的平行度误差，模具零件间的定位及安装尺寸是否符合要求。第三节模具组装及组装工艺第三节模具组装及组装工艺一、冷冲模装配工艺一、冷冲模装配工艺冷冲模装配的主要要求是：保证冲裁间隙的均匀性，这是冷冲模装配合格的关键；保证导向零件导向良好、卸料装置和顶出装置工作灵活有效；保证排料孔畅通无阻，冲压件或废料不卡留在模具内；保证其他零件的相对位置精度等。1.模架装配的技术要求 大多数模架的导柱、导套与模座之间是采用过盈配合。装配成套的模架必须符合三项技术指标，即上模座上平面对下模座下平面的平行度、导柱轴线对下模座下平面的垂直度、

21、导套孔轴线对上模座上平面的垂直度来划分模架的精度等级。模架装配技术要求有：1)滑动式导柱和导套之间的配合精度须达到H6h5或H7/h6，而滚动式导柱与导套持圈内的钢球之间须保持(0.010.02)mm的过盈配合。2)压入上、下模座的导套、导柱离其安装表面应有12mm的距离，压入后应牢固、不可松动。3)装配后的模架上模座沿导柱上、下移动时应平稳和无阻滞现象。装配成套的模架各零件的工作表面不应有碰伤、裂纹以及其他机械损伤。2.模架的装配工艺压入式模架主要有两种装配工艺，各自选择的装配基准不同。(1)导柱为装配基准当以导柱为装配基准时，需先压入导柱，再以导柱为基准压入装配导套，具体操作依次为：1)

22、压入导柱。如图5-9a所示，利用压力机将导柱压入下模座。压入导柱时需将压块顶在导柱中心孔上，在压入过程中，应用千分表在互相垂直的两个方向不断校正导柱的垂直度，直至将两个导柱全部压入。2) 装导套。如图5-9b所示，将上模座反置套在导柱上，然后套上导套，用千分表检查导套压配部分内外圆的同轴度。3) 压入导套。如图5-9c所示，用帽形垫块放在导套上，将导套压入上模座一部分，然后取走下模座及导柱，仍用帽形垫块将导套全部压入上模座。4) 检验。导柱、导套压入模座后，要对两个互相垂直的方向进行垂直度检测。导套孔轴线对上模座上表面的垂直度可在导套孔内插入芯棒进行检查。上模座与下模座对合后，中间垫入球形垫块

23、，在检验平板上测量模座上表面对底面的平行度。(2)导套为装配基准当以导套为装配基准时先将导柱、导套进行选择配合，然后压入导套，再以导套为基准压入装配导柱，其过程依次为：1) 压入导套。如图5-10a所示，将上模座放在专用工具上，该工具的两圆柱与底板垂直，圆柱直径与导柱直径相同。然后将两个导套分别套在圆柱上，用两个等高垫圈垫在导套上，用压力机将导套压入上模座。2) 压入导柱。如图5-10b所示，在上模座和下模座间垫等高垫块，将导柱插入导套，在压力机上将导柱压入下模座约(56)mm；将上模座用手提升至不脱离导柱的最高位置然后再放下，如出现上模座与两垫块接触松紧不一，则调整导柱至接触松紧均匀为止。最后将导柱压入下模座。 装配主要组件选择装配基准件按基准装配有关零件控制并调整凸凹模间间隙均匀装入其