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模具设计与制造工艺规范及细则

一、概述

模具设计与制造是现代工业生产中不可或缺的关键环节，直接影响着产品精度、生产效率和成本控制。本规范旨在明确模具设计的流程、技术要求、材料选择及制造工艺，确保模具质量稳定、使用寿命长。通过系统化的规范操作，可减少生产中的错误，提高制造效率，降低维护成本。

二、模具设计规范

（一）设计前期准备

1.需求分析

-明确产品尺寸、公差要求。

-确定产品材料及表面处理需求。

-评估生产批量及周期要求。

2.技术资料收集

-收集相关产品图纸、三维模型。

-参考类似模具设计案例。

-确认材料力学性能参数（如屈服强度、硬度等）。

（二）结构设计要点

1.型腔设计

-采用分型面分析，确保脱模顺畅。

-控制型腔圆角半径（建议≥R0.5mm，避免应力集中）。

-优化排位布局，减少材料浪费。

2.导向机构设计

-导柱直径需≥型腔深度0.7倍。

-导柱与导套配合间隙（0.01~0.03mm）。

-采用多组导向机构（如四点导向）提高稳定性。

3.冷却系统设计

-水路孔径≤8mm，间距≤150mm。

-热点区域（如加强筋处）需增设冷却通道。

-确保冷却液流速≥0.5m/s，防止堵塞。

（三）材料选择

1.型腔材料

-常用材料：P20（预硬钢）、H13（热处理钢）。

-要求：硬度≥50HRC，表面粗糙度Ra≤0.8μm。

2.结构材料

-导柱/导套：42CrMo（硬度52~58HRC）。

-滑动部件：T8A（淬火硬度≥60HRC）。

三、模具制造工艺细则

（一）机械加工流程

1.粗加工

-使用立式加工中心，主轴转速≥1500rpm。

-切削深度≤5mm，进给速度0.2~0.5mm/min。

2.精加工

-采用硬质合金刀具，转速≥3000rpm。

-电解抛光（EP）处理，表面粗糙度Ra≤0.2μm。

（二）热处理工艺

1.型腔热处理

-淬火温度840~860℃，冷却介质：油。

-回火温度400~450℃，保温时间3小时。

2.结构部件热处理

-调质处理：淬火+高温回火，硬度48~52HRC。

（三）装配与调试

1.装配顺序

-先安装导向机构，再固定型腔模块。

-检查各部件间隙，确保配合紧密。

2.调试要点

-试模时使用专用检具，测量尺寸偏差。

-调整冷却系统，防止局部过热或冷却不足。

（四）质量检验标准

1.外观检查

-表面无划痕、锈蚀，边缘锐利。

2.功能性测试

-开模次数测试（新模具≥10万次）。

-产品尺寸合格率≥99%。

3.耐久性评估

-高温测试（120℃，2小时），无变形。

-冲压疲劳测试（循环5000次），无裂纹。

四、维护与保养

（一）日常维护

1.清洁：每次使用后用压缩空气吹净型腔。

2.润滑：滑动部件每班加注食品级润滑脂。

（二）定期保养

1.检查：每月检查导柱/导套磨损情况。

2.修复：磨损量＞0.1mm需研磨或更换。

三、模具制造工艺细则

（一）机械加工流程

（1）毛坯准备与检验

根据设计图纸要求，选择合适的原材料（如铸件、锻件或棒材）。

对毛坯进行外观检查，确保无裂纹、气孔、夹杂等明显缺陷。

使用三坐标测量机（CMM）对毛坯关键尺寸进行扫描，评估加工余量是否满足要求。

（2）粗加工阶段

设备选择：优先选用高刚性、高精度立式或卧式加工中心。确保主轴转速不低于1500rpm，以适应粗加工高进给率的需求。

刀具路径规划：采用高效粗加工策略，如“行切”或“环切”，尽量减少空行程。切削深度根据刀具强度和机床刚性设定，通常在5mm以内，进给速度控制在0.2~0.5mm/min，确保切尽余量同时保护刀具。

切削参数：使用硬质合金或高速钢粗加工刀具，根据材料硬度调整切削参数。例如，加工P20预硬钢时，进给速度可选取0.3mm/min。

冷却润滑：根据切削条件选择合适的切削液，如乳化液或半合成切削液，确保有效冷却和润滑，减少刀具磨损。

（3）半精加工阶段

加工目标：消除粗加工留下的刀痕，为精加工做准备。将尺寸精度提升至±0.1mm，表面粗糙度控制在Ra1.6~3.2μm。

设备与刀具：可继续使用加工中心，但需采用更锋利的可转位刀片，主轴转速提升至2000~4000rpm。

切削参数：进给速度适当增加至0.5~1.0mm/min，切削深度减小至1~2mm。

（4）精加工阶段

设备与刀具：必须使用高精度卧式加工中心或五轴加工中心。选用优质硬质合金或CBN（立方氮化硼）刀具，确保加工精度和表面质量。

刀具选择：根据型腔复杂程度选择合适的刀具几何角度，如圆头刀、平底刀、V型刀等。确保刀