螺钉旋具锻模优化设计www.tool-tool.com

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摘要：本文介绍了具有显著优越结构的螺钉旋具双模膛镶块锻模优化设计的有关内容，提高了镶块锻模的使用性能、使用寿命和经济性。
螺钉旋具是150系列大功率高速柴油机的随车工具之一，其锻件表面绝大多数不进行机械加工。如图1所示的是螺钉旋具的锻件毛坯图，其锻件横截面积较小，形状较简单，为长轴类锻件。该锻件成形的工艺过程为：下料→加热→模锻→切边→磨削→热处理→检验。该工艺的关键是模锻，模锻的关键是锻模设计。原镶块锻模模膛设计有1个滚挤制坯模膛和1个终锻模膛。在其滚挤制坯时，因锻件长而横截面积小，坯料降温速度快，制坯效率反而低下;与其他随车工具锻件相比，尺寸一致性较差，合格品率较低;在生产过程中，因磨损和塑性变形报废的螺钉旋具锻模约占80%，锻模使用寿命较低。因此，合理的锻模设计是提高螺钉旋具锻件质量、锻造效率、锻模使用寿命及降低锻模和锻件成本的关键。

图1 螺钉旋具锻件毛坯图

1 镶块锻模优化设计
锤锻模的主要失效型式是磨损、塑性变形与断裂。防止锻模过早失效、提高锻模使用寿命、使用性能和降低锻模与锻件成本的方法很多，而双模膛锻模优化设计则是一种行之有效的方法。
1.1 锻模图
优化改进设计的螺钉旋具镶块锻模如图2所示。镶块锻模的结构为1个拔长制坯模膛和2个终锻模膛。其模锻的工作过程为：先将选材和加热合理的坯料一端拔长，然后将拔长后的坯料放在任意一个终锻模膛中终锻成形。

图2 螺钉旋具镶块锻模图

1.2 拔长模膛
该拔长模膛的设计形式与设计参数有别于有关锻造文献介绍的传统设计，且优于原滚挤模膛制坯设计的功能。根据锻件形状特点，特采用形状简单的楔形平台拔长模膛(在上模拔长模膛设计有2°的拔长斜度)，其可合理分配金属的变形量，获得小而均匀的飞边，使锻造纤维均匀连续地沿零件外形分布，因此，可有效地提高坯料拔长效率，提高材料利用率和获得良好的锻件性能。
1.3 终锻模膛
锻模工作条件差，使用寿命低，磨损和塑性变形失效约占70%，断裂失效(以疲劳断裂为主)占25%~30%，而其使用寿命又取决于锻模终锻模膛的使用寿命。锻件毛坯的锻造温度为850℃～1200℃，坯料在终锻模膛中锻造时，终锻模膛突然受高温急热，温度可达400℃～600℃。锻模疲劳断裂的过程为：应力集中→产生裂纹→造成新的应力集中→促进裂纹扩展→最后断裂。因此，在锻模材料、制造、热处理、使用和维修等皆合理的前提下，热锻件与模具接触时间、模具工作频率和锻模终锻模膛受热温度直接影响模具使用寿命。锻模终锻模膛受热温度可按下式计算：
t=0.38t1+0.62t2
式中 t―锻模模膛的受热温度，℃；
t1—被加工坯料的温度，℃；
t2 —锻模模膛的原始温度，℃。
显然，合理的2个终锻模膛结构优于原设计的1个终锻模膛结构设计的功能，尤其是在螺钉旋具终锻时，交替使用2个终锻模膛，可更有效地减少热锻件与模具终锻模膛的接触时间、减少模具工作频率和减少模具温升过高，从而可提高锻造效率，减小减缓锻模模膛磨损、塑性变形和断裂失效，相应提高了模具寿命，锻件尺寸一致性好。
优化设计的镶块锻模，具有结构紧凑而强度又足够的特点。在镶块锻模终锻模膛设计中，2个终锻模膛中心线位于锻模模座的燕尾宽度之内，以减小偏心力矩。当锻件模锻斜度为7°，内圆的半径为R2mm时，2个终锻模膛的距离S按传统的预锻模膛到终锻模膛距离公式设计，S=Kh=1.5×22=33mm，取S=35mm。这样，既能保证镶块锻模模膛之间有足够的强度，又能满足锻模在锻造安装使用时1吨模锻锤终锻模膛与燕尾中心线偏心距离不超过25mm的要求。
2 小结
(1) 拔长模膛和双终锻模膛设计形式及参数是影响螺钉旋具锻模设计成败的关键。
(2)生产实践表明，螺钉旋具的双模膛镶块锻模结构显著优越，锻模使用性能可靠，使用寿命长，锻造效率高，锻件质量好，锻件合格品率高和材料利用率高，从而可有效降低锻件成本，具有明显的可行性、实用性和效益性。
参考文献
[1] 李志广. 实现锻件经济性的七项原则[J]. 锻压机械, 2000 (4): 28～30.
[2] 中国机械工程学会锻压分会. 锻压手册[M]. 北京: 机械工业出版社，1993.
[3] 李志广. 镶块锻模的可塑性设计[J]. 金属成形工艺，1998 (6): 7～9.
[4] 李志广, 杜成平, 胡丰泽. 起动电机紧固盖的锻模设计[J]. 模具制造, 2002 (2): 43～44.
[5] 张鲁和. 模具失效与防护[M]. 北京: 机械工业出版社, 1998.
[6] 程培源. 模具寿命与材料[M]. 北京: 机械工业出版社, 1999.(end)

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模架和镶件的选取www.tool-tool.com

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模架一般采用标准模架和标准配件,这对缩短制造周期、降低制造成本是非常有利的。
在国内大部分公司及厂家采用的标准模架有“富得巴(FUTABA)”、“龙记(LKM)”、“明利(Minglee)”、“天祥 (Skylucky)”等.一般来说,中、小型模胚可选取“富得巴”,较大型模胚则常选取“龙记”、“明利”或“天祥”等。但实际生产中,往往根据模具的价格、结构以及模架加工的复杂程度来决定。
遇到特殊情况或者客户指定要求时，可以对模架的部分形状、尺寸和材料做出更改，也可以完全重新设计模架，这种情况下，订购模架时，需向模架供应商提供详细模架图，并注明所订购模架与标准模架不同之处。
1 模架与镶件尺寸的确定
模具的大小主要取决于塑料制品的大小和结构，对于模具面言，在保证足够强度的前提下，结构越紧凑越好。
根据产品的外形尺寸(平面投影面积与高度)以及产品本身结构如(侧向分型滑块等结构)，可以确定镶件的外形尺寸，确定好镶件的大小后，可大致确定模架的大小了。
普通塑料制品模具模架与镶件大小的选择，可参考下面的数据：

“A”----表示镶件侧边到模板侧边的距离。
“B”----表示定模镶件底部到定模板底面的距离。
“C”----表示动模镶件底部到动模板底面的距离。
“D”----表示产品到镶件侧边的距离。
“E”----表示产品最高点到镶件底部的距离。
“H”----表示动模承板的厚度(当模架为A型时)。
“X”----表示产品高度。

以上数据，仅作为一般性结构塑料制品模架参考，对于特殊的塑料制品，应注意以下几点：
(1)当产品高度过高时(产品高度X≥D),应适当加大“D”，加大值△D=(X-D)/2。
(2)有时为了冷却水道的需要，也要对镶件的尺寸加以调整，以达到较好的冷却效果。
(3)结构复杂需做特殊分型或顶出机构或有侧向分型结构需做滑块时，应根据不同情况适当调整镶件和模架的大小以及各模板的厚度，以保证模架的强度。
2 方铁高度的确定
方铁的高度应保证足够的顶出行程，然后留出一定的余量(5-10mm)，以保证完全顶出时，顶针固定板不至于撞到动模板或动模承板。
3 模架整体结构的确定
在基本选定模架之后，应对框架整体结构进行校核，看所确定的模架是否适合所选定或客户指定的注塑机，包括模架外形的大小、厚度、最大开模行程、顶出方式和顶出行程等。
4 镶件材料的选择
模具镶件材料应具备的性能主要有四个方面：1、硬度;2、耐磨性;3、强度和韧性;4、耐腐蚀性。模具镶件材料的选择主要是根据塑料制品的批量、塑料类别来确定。
制品为一般塑料如：ABS、PP、PC等塑料，通常选用型号P20等类型的预硬调质钢，若制品批量较大，则应选用淬火回火钢如型号H13等。
高光洁度或透明的塑料制品，如：PMMA、PS、AS等塑料或含有玻璃纤维的塑料主要选用型号420等类型的耐蚀不锈钢。(end)

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热流道相关技术www.tool-tool.com

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作者：刘明

注塑模具是由若干块钢板配合各种零件组成的，基本分为：A 成型装置（凹模，凸模）B 定位装置（导柱，导套）C 固定装置（工字板，码模坑）D 冷却系统（运水孔）E 恒温系统（加热管，发热线）F 流道系统（唧咀孔，流道槽，流道孔）G 顶出系统（顶针，顶棍）
5、根据浇注系统型制的不同可将模具分为三类：
（1） 大水口模具：流道及浇口在分模线上，与产品在开模时一起脱模，设计最简单，容易加工，成本较低，所以较多人采用大水口系统作业。
（2） 细水口模具：流道及浇口不在分模线上，一般直接在产品上，所以要设计多一组水口分模线，设计较为复杂，加工较困难，一般要视产品要求而选用细水口系统。
（3） 热流道模具：此类模具结构与细水口大体相同，其最大区别是流道处于一个或多个有恒温的热流道板及热唧嘴里，无冷料脱模，流道及浇口直接在产品上，所以流道不需要脱模，此系统又称为无水口系统，可节省原材料，适用于原材料较贵、制品要求较高的情况，设计及加工困难，模具成本较高。
热流道系统，又称热浇道系统，主要由热浇口套，热浇道板，温控电箱构成。我们常见的热流道系统有单点热浇口和多点热浇口二种形式。单点热浇口是用单一热浇口套直接把熔融塑料射入型腔，它适用单一腔单一浇口的塑料模具;多点热浇口是通过热浇道板把熔融料分枝到各分热浇口套中再进入到型腔，它适用于单腔多点入料或多腔模具.
◆热流道系统的优势
（1）无水口料，不需要后加工，使整个成型过程完全自动化，节省工作时间，提高工作效率。
（2）压力损耗小。热浇道温度与注塑机射嘴温度相等， 避免了原料在浇道内的表面冷凝现象，注射压力损耗小。
（3）水口料重复使用会使塑料性能降解，而使用热流道系统没有水口料，可减少原材料的损耗，从而降低产品成本。在型腔中温度及压力均匀，塑件应力小，密度均匀，在较小的注射压力下，较短的成型时间内，注塑出比一般的注塑系统更好的产品。对于透明件、薄件、大型塑件或高要求塑件更能显示其优势，而且能用较小机型生产出较大产品。
（4）热喷嘴采用标准化、系列化设计，配有各种可供选择的喷嘴头，互换性好。独特设计加工的电加热圈，可达到加热温度均匀，使用寿命长。热流道系统配备热流道板、温控器等，设计精巧，种类多样，使用方便，质量稳定可靠。
◆热流道系统应用的不足之处
（1）整体模具闭合高度加大，因加装热浇道板等，模具整体高度有所增加。
（2）热辐射难以控制，热浇道最大的毛病就是浇道的热量损耗，是一个需要解决的重大课题。
（3）存在热膨胀，热胀冷缩是我们设计时要考虑的问题。（4）模具制造成本增加，热浇道系统标准配件价格较高，影响热浇道模具的普及。
一 热流道模具的优点
热流道模具在当今世界各工业发达国家和地区均得到极为广泛的应用。这主要因为热流道模具拥有如下显著特点：
1、缩短制件成型周期因没有浇道系统冷却时间的限制，制件成型固化后便可及时顶出。许多用热流道模具生产的薄壁零件成型周期可在5秒钟以下在纯热流道模具中因没有冷浇道，所以无生产费料。这对于塑料价格贵的应用项目意义尤其重大。事实上，国际上主要的热流道生产厂商均在世界上石油及塑料原料价格昂贵的年代得到了迅猛的发展。因为热流道技术是减少费料降低材料费的有效途径。
3、减少费品，提高产品质量在热流道模具成型过程中，塑料熔体温度在流道系统里得到准确地控制。塑料可以更为均匀一致的状态流入各模腔，其结果是品质一致的零件。热流道成型的零件浇口质量好，脱模后残余应力低，零件变形小。所以市场上很多高质量的产品均由热流道模具生产。如人们熟悉的MOTOROLA手机，HP打印机，DELL笔记本电脑里的许多塑料零件均用热流道模具制作
4、消除后续工序，有利于生产自动化.制件经热流道模具成型后即为成品，无需修剪浇口及回收加工冷浇道等工序。有利于生产自动化。国外很多产品生产厂家均将热流道与自动化结合起来以大幅度地提高生产效率。
5、扩大注塑成型工艺应用笵围许多先进的塑料成型工艺是在热流道技术基础上发展起来的。如PET预成型制作，在模具中多色共注，多种材料共注工艺，STACK MOLD等.
二 热流道模具的缺点
尽管与冷流道模具相比，热流道模具有许多显著的优点，但模具用户亦需要了解热流道模具的缺点。概括起来有以下几点.
1、模具成本上升
热流道元件价格比较贵，热流道模具成本可能会大幅度增高。如果零件产量小，模具工具成本比例高，经济上不花算。对许多发展中国家的模具用户，热流道系统价格贵是影响热流道模具广泛使用的主要问题之一。
2、热流道模具制作工艺设备要求高
热流道模具需要精密加工机械作保证。热流道系统与模具的集成与配合要求极为严格，否则模具在生产过程中会出现很多严重问题。 如塑料密封不好导致塑料溢出损坏热流道元件中断生产，喷嘴镶件与浇口相对位置不好导致制品质量严重下降等.
3、操作维修复杂
与冷流道模具相比，热流道模具操作维修复杂。如使用操作不当极易损坏热流道零件，使生产无法进行，造成巨大经济损失。对于热流道模具的新用户，需要较长时间来积累使用经验.
三 热流道系统的组成
尽管世界上有许多热流道生产厂商和多种热流道产品系列，但一个典型的热流道系统均由如下几大部分组成：
1． 热流道板
2． 喷嘴 （NOZZLE）
3． 温度控制器
4． 辅助零件
将在以后系列文章深入讨论这些零件的种类与应用.
四 热流道应用主要技术关键
一个成功的热流道模具应用项目需要多个环节予以保障。其中最重要的有两个技术因素。一是塑料温度的控制，二是塑料流动的控制.
1．塑料温度的控制在热流道模具应用中塑料温度的控制极为重要。许多生产过程中出现的加工及产品质量问题直接来源于热流道系统温度控制的不好。如使用热针式浇口方法注塑成型时产品浇口质量差问题，阀式浇口方法成型时阀针关闭困难问题，多型腔模具中的零件填充时间及质量不一致问题等。如果可能应尽量选择具备多区域分别控温的热流道系统，以增加使用的灵活性及应变能力.
２．塑料流动的控制
塑料在热流道系统中要流动平衡。浇口要同时打开使塑料同步填充各型腔。对于零件重量相差悬殊的ＦＡＭＩＬＹＭＯＬＤ要进行浇道尺寸设计平衡。否则就会出现有的零件充模保压不够，有的零件却充模保压过度，飞边过大质量差等问题。热流道浇道尺寸设计要合理。尺寸太小充模压力损失过大。尺寸太大则热流道体积过大，塑料在热流道系统中停留时间过长， 损坏材料性能而导致零件成型后不能满足使用要求。世界上已经有专门帮助用户进行最佳流道设计的CAE软件如MOLDCAE。
五 热流道模具的应用范围
1．塑料材料种类
热流道模具已被成功地用于加工各种塑料材料。如PP，PE，PS，ABS，PBT，PA，PSU，PC，POM，LCP，PVC，PET，PMMA，PEI，ABS/PC等。 任何可以用冷流道模具加工的塑料材料都可以用热流道模具加工。
2．零件尺寸与重量
用热流道模具制造的零件最小的在0.1克以下。最大的在30公斤以上。应用极为广泛灵活。
3．工业领域
热流道模具在电子，汽车，医疗，日用品，玩具，包装，建筑，办公设备等各工业部门都得到广泛应用六国际上热流道模具生产简况在世界上工业较为发达的国家和地区热流道模具生产极为活跃。热流道模具比例不断提高。许多10人以下的小模具厂都进行热流道模具的生产。从总体上讲北美，欧洲使用热流道技术时间较久，经验较多水平较高。在亚洲，除日本外，新加坡，南韩，台湾，香港处于领先地位。北美，欧洲虽然模具制造水平较高，但价格较高交货期较长。相比之下，亚洲的热流道模具制造商在价格与交货期上更具竞争性。而中国的热流道模具尚处于起步阶段，但是正在快速增长，比例不断提高。
七 世界上主要热流道生产商及总部所在地
在热流道技术领域里竞争非常激烈。许多公司在热流道产品开发上均投入巨大财力物力。 在各主要塑料，模具展览会上总能看到最新面世的热流道产品。现将世界上主要热流道生产商及总部所在地收列于此。
1．北美洲
加拿大HUSKY 美国SYNVENTIVE 美国CACO美国INCOE 美国FASTHEAT美国D-M-E美国HASCO
2．欧洲
EWIKON 德国GUNTHER德国SPEAR 德国PLASTHING 英国UNITEMP 瑞典THERMOPLY 意大利
3．亚洲
SEIKI 日本YUDO 南韩
4．澳洲
MASTIP 新西兰(end)

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（７）医療用品エンド・ミル設計

（８）自動車部品＆材料加工向けエンド・ミル設計

弊社の製品の供給調達機能は：

（１）生活産業～ハイテク工業までのエンド・ミル設計

（２）ミクロ・エンド・ミル～大型エンド・ミル供給

（３）小Ｌｏｔ生産～大量発注対応供給

（４）オートメーション整備調達

（５）スポット対応～流れ生産対応

弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。

Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.

BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web www.tool-tool.com for more info.

汽车驾驶室中间护面支架冲压缺陷的解决www.tool-tool.com

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来源：AI汽车制造业

中间护面支架是汽车驾驶室整体式仪表盘总成的关键承重连接件，是确保汽车各种仪表稳定、可靠使用的一个重要零件。因为，大功率发动机的高速旋转和车辆行驶路况的恶劣，容易对驾驶室造成强力振动和颠簸，从而造成前控制盘中仪表电路以及部分功能断路或失灵。因此，中间护面支架必须能够承受冲击、弯曲疲劳载荷和扭矩等作用，故而要求其必须具有足够的抗弯强度、抗剪强度和较好的韧性。此外，如果该制件在成形时超过许用应力，或者微裂纹扩展到一定程度，从而造成撕裂或歪斜，这样不仅会浪费材料，而且还会让模具处于偏载作业，加速模具老化。
我厂在汽车驾驶室仪表盘支架总成生产中，发现冲压生产后，其中间护面左/右支架经常出现撕裂、歪斜现象，这些缺陷主要分布在制件孔型处、侧壁拐角处和R圆弧与壁颈交界处。通过仔细分析后，我们认为其主要原因是由模具在运行过程中压料芯成形导向不稳定、凹模与压料芯间隙长期磨损后不可调整以及模具结构设计不当引起的。于是，可以从技术和管理两方面提出相应的控制措施，并为同类零件工艺、模具设计与成形加工提供参考。
常见的撕裂、歪斜形式
中间护面支架冲压工艺流程为：落料冲孔－冲孔切口－翻边成形－切口－翻边。中间护面支架成形过程中发生撕裂、歪斜的形式多种多样，其撕裂部位主要分布在制件孔型处，侧壁拐角处R圆弧与壁颈交界处等，因冲压成形与生产工艺条件的差异，各断裂部位所占的比例不同。撕裂可以是一次性成形撕裂，也可以是由于疲劳裂纹即隐形裂纹发展引起的撕裂（图1）。

图1 中间护面支架

原因分析
根据现场的实际情况，通过检查制件撕裂部位、断口形态及挤伤程度，认为引起制件撕裂、歪斜行为主要体现在翻边成形工序，引起此工序现象发生的原因如下：
1.翻边成形模具设计缺陷
该模具为一模双腔左/右件公用，由于本工序内容除翻边外，还兼备形状成形内容，加之制件特殊复杂，弯曲面狭小，成形要求凹模压料芯与成形面相符等，导致模具结构条件成形行程大，压料面积小。设计人员在最初模具设计时，仅考虑到了压料面小这一特征，却忽视了压料芯成形导滑行程（图2）。

图2 模具侧视导滑局部

存在如下设计缺陷：
（1）压料芯导向长度设计为125mm，实际导向长度为115mm，虽然在设计范围内，但存在托起部分115mm运动超过有效导向长10mm，存在压料芯托起不稳定，制件定位不准的弊病。
（2）长达115mm的成形高度，需设计专用导滑板，不能靠加工面与凹模侧壁滑配间隙导向，侧斜致摩擦力增大，自润滑效果极差，强大的侧向力得不到有效消除，批量生产后会导致因长期磨损而引起导向间隙增大，提前丧失模具正常导向效果，从而会产生恶性质量事故。
2.模具加工制件与图纸设计存在误差
如图3所示，该部位为图纸中明确标出需加工出导向的区域。但由于压料芯为复杂型面故采用铸件成形后再对导向面进行机加工，造成加工面与凹模导向面滑配后存在间隙误差，在模具正常运行过程中出现了压料芯左/右摆动。

图3 下模平面局部

制件成形前，定位靠压料芯上平面的定位销及孔进行，这样就要求压料芯在制件成形中必须保证稳定、可靠和正确地导滑，否则制件在成形中将会失稳，从而使压料芯与凹模壁发生碰撞挤压，造成制件产生拉应力，当超过材料的强度极限时，引起制件撕裂、歪斜不正。再加之，若模具结构中考虑其他因素，而忽视采用专用导滑板导向的情况，存在两者制件在挤压摩擦强烈进行后，导向间隙瞬间被破坏而无法正确导向的危险。
由于此种结构的导向间隙为调试滑配间隙，一旦损坏将没有更有效地调整手段，会长期影响制件的成形质量，并带来安全隐患。而且，在导向部位未采用专用导滑板，反而采用了加工型面相互导向结构，存在间隙过大后，无法调整的缺陷，导致了制件出现了撕裂、歪斜不正行为。
3.成形工艺参数执行不到位
在制件成形过程中，工艺要求凹模、压料芯以及两者的制件必须紧密贴合在一起，在机床滑块下滑时压迫板料塑性变形而实现成形。但现在由于压制出的制件存在质量不稳定等缺点，就说明机床压力在生产过程中处于压力跳动不均衡状态。究其原因，主要是加工技术人员未按工艺指定要求在这一阶段及时对机床压力进行调整，或者是在每个班次的交接时，没有相互沟通机床压力稳定性信息，而导致制件质量不稳定。
控制措施
由于冲压成形过程中撕裂、歪斜原因很多，而且很多原因相互联系。因此，单从技术公关或者管理方面是无法彻底解决这些问题的，必须从模具工艺和管理方面加以考虑，解决好生产中的每一个环节才能取得好的成效。
1.确保模具结构合理性
（1）图4和图5分别为下模安装专用导滑板前/后结构对比。通过对比分析，可以看出：将原来凹模刃口的机加成形导向结构完善成专用自润滑导板结构后，能有效抵御侧向力，克服制件成形过程中的不稳定性，并能在生产过程中自由调整其合理间隙，从而使压料芯和凹模导板导向运行中的间隙保持长期均匀合理状态。这不但能使模具运行更加稳定，而且还可以大大提高模具的使用寿命。

图4 下模安装专用导滑板前结构

图5 下模安装专用导滑板后结构

（2）如图6所示，增加模具闭合高度70mm。在模具在成形过程中，当压料芯被托起后，将下方有效导向部位从10mm增加至80mm，这样可以增加压料芯导滑板与凹模侧壁导板之间的接触面积，从而使模具压料芯在运行中不会受到成形力的影响，同时也能准确、稳定地导入凹模腔，保证制件定位可靠，确保翻边间隙均匀化。

图6 模具局部主视图

2.推行标准化作业，提高工艺控制能力
从管理角度上，要严格规范工艺制度，控制工艺参数的一致性和准确性，使生产中机床参数始终符合工艺中各项参数的要求，同时，也应保证机床压力在生产过程中长期保持稳定可靠，彻底消除压差，防止压力过小引起质量事故。
操作人员应精心操作，避免定位不准确、气顶杆安装存在高度差以及模具保养不到位等不良现象出现，以免造成成形件材料弯曲疲劳载荷增加，使制件在成形瞬间处于疲劳极限状态，导致问题发生。
结语
重型汽车驾驶室总成零件中间护面左/右支架，在生产中出现撕裂、歪斜行为是由多种因素相互作用引起的，其损坏形式也多种多样。只有针对其翻边成形工序系统以及损坏形式采取相应措施，才能有效控制其多个部位的撕裂、隐裂和歪斜等不良状况，从而提高模具的正常作业率，以及零件的合格率和使用寿命。 (end)

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汽车门板注塑工艺分析及其注射模设计www.tool-tool.com

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来源：AI汽车制造业

随着汽车制造技术水平的不断进步，人们对降低汽车能耗提出了越来越高的要求，这为塑料制件在汽车行业的推广应用提供了广阔的发展空间。近些年来，塑料制件在汽车生产中的应用比例越来越大。目前汽车的内外饰件已基本实现塑料化，为汽车减轻重量、节约成本和降低油耗发挥着重要作用。
塑料制件需要普及，并提高技术质量，模具作为工业母体必然要先行。以下以某车型汽车门板为例，阐述其制造工艺及相关注射模具设计要点。
通常汽车拥有前、后两车门，按照门板包皮套分类可分为包皮套和不包皮套，按照门板外形特征，可分为喇叭网和无喇叭网门板。其中包皮套门板的产品表面质量要求较低，而不包皮套门板的外观件质量要求很高，如产品表面不允许有熔接线、不允许顶白、强度要求高而且无毛刺等。
门板工艺性分析
门板作为汽车的内饰件产品，根据车型的不同，尺寸大小有所不同。图1所示为某车型汽车左前门装饰板，产品最大尺寸为 835mm×520mm×90mm，形状比较复杂，表面有皮纹，其中产品螺丝柱共21处，围绕产品周边一圈分布有7处倒扣，内部所有加强筋模具尺寸为小端 0.8mm、大端1.1mm。为防止产品飞边，喇叭网孔全部做在定模上，角度为8°。

图1 产品动模侧平面

根据以上工艺性要求，本产品实际生产中材料选用PP-T20，缩水率为1.2%，平均壁厚2.5mm，采用1600t注塑机注射成形。
模流分析
根据以上的产品结构及工艺性要求分析，模具设计为一模一穴式结构。接下来我们采用MOLDFLOW对其注塑工艺性进行仿真分析，根据产品形状和注塑工艺，模具采用3点大水口设计，并配备搭接式侧浇口，流道尺寸直径为14mm，用调结阀控制进浇速度。浇口详细位置如图2所示。

图2 热流道浇口位置

在冷却系统方面，冷却水路（图3）采用直通和水塔式设计，水路直径设置为14mm、水塔为30mm，热嘴附近分布水路，以增强模具冷却效果并调节模具温度，因此极大地缩短了冷却时间和生产周期，提高了生产效率。

图3 冷却水路

通过软件模拟分析，我们得到了如下结果：
1．从最终得到的产品熔结线分布图上（图4），可以看出结线结合处温度较高，结线较明显，因此必须加强排气能力，并对温度加以控制。

图4 熔结线分布

2．由于注塑制品冷却凝固过程中的不均匀，导致制品收缩不一致（图5），需要移动、修正水道，控制冷却。

图5 收缩情况

综上所述，得出如下结论：
1．产品波前出现较低温度，但仍在温度允许范围之内，不影响制品品质。
2．制品结合线不明显，但需注意充填末端的排气。
3．制品凝固不均匀，引起收缩不一致，建议冷却均匀。
模具设计特点及模具结构
1．模具设计理念和特点
（1）模架大小合理设置，动定模为整体，材料为P20，以减少材料节约成本。
（2）充分考虑冷却，水路尽可能多地布置，且直径要大。
（3）顶出安全、合理，导向杆辅助斜顶顶出。
（4）分型面设置合理，方便加工和配模，R角分型面加工成顺断差。
2．模具结构设计
（1）模具基本外观构造如图6所示，模具基本外观构造包括：热流道保护导柱、定位圈、锁模块、撬模坑、模脚、吊环螺丝及水路等。

图6 模具基本外观构造

模具基本要求如下：
1）热流道导柱比热嘴高出20mm以上，在安装时起保护作用。
2）每两块板间撬模坑尺寸设置为45mm×45mm，深8mm。
3）模具地侧设置模脚。
4）A、B板各4点起吊，吊环位置尽量设置在模具两侧。
（2）模具定位系统（四配克结构）如图7所示。围绕模架外沿一圈有10°锥度配合，起整体模具定位和防涨模作用。此外，需根据实际需要加上耐磨板。四配克长度尺寸为85～90mm，高度为50mm，且底部在R5mm以上，顶部棱角C6，由模架公司精加工到位。

图7 模具定位系统

（3）模架导柱和流道调节阀设置如图8所示。
1）因为模板太厚，因此导柱G、P用螺丝固定，配合长度为1.5倍直径以上。
2）流道调节阀用来控制进浇流速和封闭流道的机构，达到产品填充均匀、控制熔结线等目的，试模时在机台上用内六角扳手旋动，简单方便使用。

图8 导柱、调节阀

3）动、定模都要设有调节阀。
（4）喇叭网镶件、压力板和顶针设置。
1）动模喇叭网处用镶件对策，起到深筋、定模喇叭网排气作用，用雕刻加工成形网筋条，内部通水循环减少产品变形的系数。
2）A、B板间设置10块均匀分布的压力板，材料使用40Cr并热处理。
3）模具地侧设置模脚。
4）螺丝柱用司筒顶出，司筒和顶针直径常设置成6mm、8mm、10mm等偶数尺寸，便于深孔钻选择对应刀具进行加工。
（5）斜顶顶出。
1）斜顶杆的角度不应超过15°，原则上大于12°，且全部加导向杆，起加强辅助作用。导向杆、斜顶杆直径常设置成16mm以上，否则极易折断。
2）斜顶角度大于斜顶杆角度2°～3°。斜顶复位时，起保护斜顶作用，同时弥补加工角度误差。
3）斜顶材料常用NAK80或者2738，原则上不能和模仁同材料。
4）设置导向杆时需要校对斜顶顶出状态，斜顶座不能与导向杆干涉，保证距离为5mm以上为宜。
（6）支撑柱、行程开关和强制复位孔。
1）支撑柱尽量在模具中心附近，数量尽可能多、直径做大。
2）行程开关共2个，对角设置。
3）强制复位孔设置数量4个，与机台顶出孔吻合。
模具工作过程
模具开启时，动、定模分型，浇注系统凝料由拉料杆拉住，与塑件一起随动模移动，开模一段距离后，动模停止运动，推出机构在注塑机强制复位作用力下向前移动，由斜顶、推杆、司筒推出塑件，合模时推出机构在强制复位作用下复位。
模具设计、制造中的重点和难点
1．门板制作周期比较短，但模架采购时间较长，这给设计定购带来压力，必须具有丰富的经验累积，将采购工作提前。
2．此类模具斜顶多，模具顶出、复位不平衡，且产品容量和斜顶相对移动，因此有必要增加2根回程杆，同时增加顶针板螺丝以防止产品变形，产品侧还应采取增加挡块、加强斜顶磨配等措施进行完善。
3．熔结线的消除。模具试作后，发现熔结线明显，通过改善浇口位置、加强排气等措施予以解决。
4．由于喇叭网动定模合模之后才能放电，放电加工时间长，因此要注意喇叭网装配和加工之间的关系。
5．模板斜顶孔加工偏差较大，必须改善加工工艺，以保证装配同心度。
结语
现在汽车工业发展无论是在技术水平还是产品质量方面都提出了越来越高的要求，这也给模具工业带来了很大的挑战。我们通过在汽车门板模具制造方面不断累积经验，已经形成了设计、加工、装配及模架厂协调之间稳定的作业模式，在模具制造周期上得以保证，处理模具问题更加具有针对性和专业化，这些对于日后类似模具的生产具有一定的参考性和指导性。(end)

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弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。

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BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.

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板料成形回弹特征及其控制技术www.tool-tool.com

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作者：李光

1 前言
回弹是板材冲压成形过程的主要缺陷之一．严重影响着威形件的威形质量和尺寸精度，是实际工艺中很难有效克服的成形缺陷之一，它不仅降低了产品质量和生产效率．还制约了自动化装配生产线的实施，是我国汽车制造工业中亟待解决的关键性问题。
从理论上说，板材冲压成形过程可以被看作是板材经过塑性变形变为想要获得的形状的过程。然而实际上．板料尺寸．材料特性和环境条件使冲压成形过程的预测性和可重复性变得困难。以韧性金属板材为主的冲压成形件从模具上取出后，必然产生一定量的回弹。回弹是板材冲压成形的3种主要缺陷(起皱．破裂和回弹)中最难控制的一种，因为它涉及到对回弹量的准确预示．不同的材料和尺寸的零件其回弹规律大不相同，单凭经验和工艺过程类比是很难进行准确的回弹补偿的．这就使得一个模具设计的周期变长．因此在板材冲压成形中回弹变形是使模具设计明显变复杂的一个基本参数。在大多数板材冲压成形中．强烈的非线性变形过程致使板料产生很大的弹性应变能．在模具与板料动态接触过程中存在于板料中的这种弹性应变能会随着接触压力的消除而自动释放掉，回弹的驱动力一般是朝着板料原始形状变形。因此，冲压成形中的最终产品形状不但依赖于凹模形状．而且依赖于成形后存储在板料中的弹性应变能。弹性应变能与许多诸如材料特性．接触载荷等参数有关，因此在成形过程中预测回弹变得很复杂．这也就给那些必须精确评估回弹量的设计者提出了很重要的问题。
近40年来，有许多研究人员一直在对回弹行为进行着研究．并提出了很多解决方法和计算机仿真算法．发表了大量相关论文。就有限元仿真方法而言．在众多仿真算法模拟应用中，采用显式算法模拟成形过程．用隐式算法模拟回弹过程的方法最多；其次是冲压成形和卸载回弹过程都采用隐式算法。而G．Y-L．等学者提出一种新算法，冲压成形和回弹过程全部采用显式算法。U．Abdelsalam等学者还提出了采用一步成形算法模拟冲压成形过程，再用隐式算法计算卸载回弹过程．并应用该算法模拟了3个复杂冲压件的卸载回弹过程．这种算法的模拟精度虽然不高．但计算速度很快．可以为模具在设计阶段提供一个定性的参考方案。T-C．Hsu等学者采用隐式TL(Total Lagrangian)算法，引入Hill--次方屈服函数模拟了轴对称问题的冲压成形和回弹过程。M．Kawka等学者采用静态显式有限元(实际上也是隐式算法)算法软件ITAS3D模拟了轿车顶盖和轮毂的多阶段成形过程，以及卸载回弹和切边回弹过程．并与试验结果进行了比较。
以上这些对于回弹的研究只限于理论方面．其与实际试验的对比验证还鲜有涉及。对于如何补偿所产生的回弹及所谓的回弹控制在试验方面的验证尤其对于新型的高强度材料研究甚少。本文将从这方面着手进行回弹控制的研究。事实上．克服回弹缺陷的方法有很多。一是要在工艺条件允许的前提下，设法将回弹控制在尽可能小的范围内；二是如果实在回弹量很大且难以控制(如轻量化的高强钢板成形回弹问题)．就必须借助于计算机仿真和试验相结合的办法，通过回弹补偿技术重新构造加工型面，以确保加工精度。此外，温控成形技术也是有效抑制甚至消除回弹的有效方法之一。本文主要介绍减小回弹的控制技术。
2回弹控制技术
为了避免回弹补偿带来的冲压模面设计的困难，对于许多成形问题，首先希望利用回弹的控制技术来尽可能地消除回弹。在本文中，首先分门别类地介绍回弹特性和控制方法。
所有由弯曲产生变形的金属板材成形过程的表征是，由弹塑性材料特性引起的板材厚度方向不均匀的位移分布而导致回弹现象的产生。当某一冲压件成形完毕．即在成形步骤的结尾．板材体积内存在着残余应力．这些残余应力与工具的接触力相平衡。当工具被释放．就是把成形件从模具上卸下时．板材将寻找新的平衡位置．局部残余应力被释放，导致成形件的最终尺寸与预期值存在一定的偏差，即回弹现象的产生。也就是说．回弹主要是由于弯曲部位外侧(拉伸)和内侧(收缩)的应力差而引起的。因此。为了减少弯曲变形的回弹。可以考虑给弯曲部位施加外力以消除应力差。但是．因产品形状和模具结构等而采取的方法有所不同。图 1a给出板材拉伸卸载的应力应变曲线．图1b给出板材弯曲后的卸载回弹特征。
为了减小弯曲变形产生的回弹，应该在工艺条件允许的前提下，尽可能选择屈服应力小的材料。高强度钢板的屈服应力明显高于普通金属板材，这类材料的回弹量往往很大。成形板材的厚度对弯曲回弹影响也很大，通常，板越厚，回弹量越小。此外，工具角部的弯曲半径对回弹影响也不可忽视，弯曲半径越小，成形卸载后的回弹量越小。因此。，在板材可成形性允许条件下，应尽可能减小模角半径。
下面针对不同的回弹机制，介绍几种抑制回弹的具体方法和策略。

2．1局部压缩减小回弹方法
如图2，利用压缩工艺在弯曲部位压缩板料外侧(将板料在该部位压缩到大约使厚度减小5％-30％)，且不让弯曲内侧变化。这种"局部压缩"的工艺策略是利用了弯曲部位压缩板料外侧减薄导致板料局部强度降低的有利因素。
a部分(外侧弯曲尺)不可与弯曲内侧的弯曲尺同心，由于外侧与内侧的弯曲半径不同心且有所稍稍偏移，有利于外侧部分压缩板料减薄。如果偏移过大，会发生不该产生的变形(如图2c)。

2.2一道工序分2段弯曲方法
如图3，将一次拉延弯曲成形分成2段弯曲成形．以此消除回弹。第一段弯曲采用大间隙(板厚1．15-1．3倍)加工。由于间隙大．板料倾斜，模具的弯曲半径也大．使板料大致弯曲。第二阶段的弯曲是将第一段弯曲的大弯曲半径尺整形到小弯曲半径厂。第一阶段变形的间隙要从最初的小间隙开始调整，根据控制回弹的效果而逐步放大。
预测在第二阶段弯曲变形时．由于采用小间隙容易产生。拉毛现象"(模具磨损而导致制件拉毛)．为了消除"制件拉毛"，模具的凹模有时需要采用表面硬化处理。

2．3 内侧圆角尺硬化方法
如图4，从弯曲部位的内侧进行压缩，以消除回弹。在板材U形弯曲时，由于有两侧对称弯曲，采用这种方法效果比较好。L形弯曲时一般面部分的材料压料力变弱．有时会产生尺寸变差。从形状判断，弯曲部位压力弱。对于既要保证强度又要具有弹性的成形件产品不适用。
另外，还可以变化S（圆角尺处的厚度变化量)的尺寸来调整回弹量。往往由于压缩圆角尺使得翼面长度而稍微变化．对于翼面高度容差小的产品．有时需要展开长度的补偿。

图4 内侧圆角R硬化方法

2．4 硬化加工法
如图5．使弯曲工具的侧壁翘曲．在钢板上留下硬化筋(TYPEA-C)的痕迹。
硬化筋要用在非变薄面上，注意打痕。由于硬化筋会划伤产品，因此要根据产品注意选择。这种回弹抑制方法对于越厚的板材效果越好。

2．5变整体拉延成形为部分弯曲成形的回弹控制方法
如图6．把整体拉延成形(设整体拉延深度为90 mm)的A部(设为60 mm)采用弯曲成形，消除板外侧和内侧的应力差，剩余30 mm凹模的B部．再通过拉延成形以减少回弹。这种方法对于二维形状简单的产品有效．对于三维形状的复杂产品有时会产生不合格的效果，要注意选择产品。

2．6消除残余应力方法
如图7，拉延成形时在工具的表面增加局部的凸包形状《圆形凸包)．在后道工序时再消除增加的形状，使材料内的残留应力平衡发生变化，以消除除回弹。

2．7加强筋冻结形状方法
如图8，不改变原产品功能的前提下．改变产品形状，增加加强筋．可以控制和改善回弹。

2．8 负回弹方法
如图9．在加工工具表面时．设法使板料产生负向回弹。上模返回后，制件回弹，通过负回弹和回弹而达到要求的产品形状。

2．9淬火，回火抑制回弹方法

如图10．对板料的弯曲部位进行局部的淬火和回火处理，降低屈服点，进而达到消除回弹之目的。
2．10 冻结形状技术

如图11a，板料弯曲变形没有达到正确的曲率，外侧产生拉应力变平回弹．在边缘里面部位产生皱纹，这是由于弧长a和弧长6(如图11b)之la--J的长度差而造成的。如图11b，由于弧长6比弧长a更短，进而产生堆料(边缘部)产生皱纹；弧长a产生拉应力而变平。为了消除这种现象．可以考虑设法消除弧长a 和弧长b的长度差．如图11c．追加使弧长一致的形状筋是比较有效的。
2．11焊接工序配合消除回弹技术

如图12，利用焊接工序消除回弹影响，首先要求焊接工序指定出点焊顺序，目的是保证有回弹或者回弹量大的部位先焊。此外，在焊接工序中要追加强制夹紧及克服回弹的强制加强板。
上述回弹控制的成形加工方法基本上能够处理相对简单覆盖件回弹模面设计问题。但是对于复杂成形覆盖件，特别是新型轻量化板材如高强钢板，屈服极限远远高于普通金属板材。由于回弹与翘曲量很大，常规的回弹制技术往往难于消除回弹以及回弹带来的制造误差。基于回弹仿真和试验相结合的回弹加工型面的补偿技术将是未来从根本上解决回弹控制和加工精度问题的重要途径。(end)

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