探究模具设计与制造在现代机械企业的重要性
——如何更好的保证产品质量
摘要：本文主要阐述了模具设计与制造在机械类企业中所占有的重要地位。现在模具在制造业中的应用极其广泛，涉及的行业有机械、汽车、电子通讯、轻工、化工、冶金、塑料、建材等。我们公司是机械类企业。芜湖新恒纬电器有限公司成立于2000年9月，主要从事各种类型钣金件冲压拉伸加工、模具设计制造，是各类电机、压缩机、电子电器、汽车行业产品等的专业化配件生产企业，主要是电机端盖的制造。随着空调在市场上越来越高的销售量和越来越高的质量要求，空调电机的配件——端盖制造的质量要求也是越来越高。也就是模具和检验技术有了更高的要求。
关键词：模具地位机械配件质量
1引言
在目前激烈的市场竞争中，产品投入市场的迟早往往是成功的关键。模具是高质量，高效率的产品开发工具。模具开发周期占整个产品开发周期的主要部分。模具的质量又直接影响到产品的质量保证和控制。我们公司主要使用冲压模具来制造端盖。就是板材的冲压成型。端盖分为镀锌板和冷板。制造是由冲压机冲压镀锌板或者冷板成型（产品见附图一）。在端盖制造的每一道工序中，模具的质量是占有主导地位的。作为质量检测的我，也同样要靠模具的稳定才能保证产品的质量。所以，模具的设计与制造和安装是机械产品制造的前提。模具的质量做好了，产品的质量也就提上来了。
2模具的开发、安装和调试
2.1模具的开发
模具的开发的周期包括模具设计，制造，安装和试模等阶段。模具的开发主要阶段就是模具的设计与制造。由于计算机的发展以及计算机图形学与机械设计技术的结合,产生了以数据库为核心,以交互图形系统为手段,以工程分析计算为主体的一体化计算机辅助设计(CAD) 系统。CAD 系统能够在二维与三维的空间精确地描述物体,大大地提高了生产过程中描述产品的能力和生产率。正如数控技术与数控机床一样,CAD 的产生和发展, 为制造业产品的设计过程数字化和自动化打下了基础。目前模具的设计也是利用CAD绘图，或者用Pro/E进行模具二维和三维图形的绘制。还可以做实体演示。有了这两个软件，模具的设计和制造就方便多了。
计算机技术、机械设计与制造技术的迅速发展和有机结合，形成了计算机辅助设计与计算机辅助制造（CAD/CAM）这一新型技术。CAD/CAM是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工程，它以计算机软件的形式为用户提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员能借助计算机对产品、模具结构、成形工艺、数控加工及成本等进行设计和优化。模具CAD/CAM能显著缩短模具设计及制造周期、降低生产成本、提高产品质量已成为人们的共识。随着功能强大的专业软件和高效集成制造设备的出现，以三维造型为基础、基于并行工程（CE）的模具CAD/CAM技术正成为发展方向，它能实现面向制造和装配的设计，实现成形过程的模拟和数控加工过程的仿真，使设计、制造一体化。
由于模具开发周期直接影响整个产品的开发周期，所以现在模具开发采取模具模块化设计，用Pro/E二次开发，开发出一套模具模块化CAD系统。这样使模具的制造更方便了。模具的制造系统化，标准化了，那样模具的质量也就随着提高了，模具的稳定性也好控制和保证了。总之，模具的开发是产品生产的前提。
2.2模具的安装和调试
模具的安装是保证产品质量的一个重要环节，不管模具制造的有多么精确，完美，当把它安装在机器上时，安装的到不到位是关键的。所以，模具师安装模具时必须要保证安装的精确无误。因为在机械生产时，例如，端盖的制造，它的尺寸最大才是一个多厘米。最小的到μ。模具安装时稍微的一点偏差就会导致产品不合格，也就直接造成了公司的损失。比如端盖的出线孔和出水孔边距，如果定位没有定好，那么就会造成成品端盖的边距尺寸不一，当然也就影响了产品的质量。具体尺寸要求如表1-1。
另外，模具的调试也是一个很重要的步骤。模具做好安装好后，要进行调试。拉伸模具装在压力机上，要调试它的行程。锁头调到哪个位置才可以保证板料可以拉伸成所要求的形状。在确定端盖的成型质量达到最好后才可以进入批量的生产。
3如何保证和提高产品的质量
3.1如何提高模具的稳定性
模具的稳定性直接影响了产品的质量和合格率。如何能提高模具的稳定性是保证产品合格率的关键。模具的稳定性是靠很多方面来保证的。首先，是模具的选材。
3.1.1模具的选材原则
（1）模具满足工作条件要求
坯料在模具型腔中塑性变性时，沿型腔表面既流动又滑动，使型腔表面与坯料间产生剧烈的摩擦，从而导致模具因磨损而失效。所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。
硬度是影响耐磨性的主要因素。一般情况下，模具零件的硬度越高，磨损量越小，耐磨性也越好。另外，耐磨性还与材料中碳化物的种类、数量、形态、大小及分布有关。
（1.2）强韧性
模具的工作条件大多十分恶劣，有些常承受较大的冲击负荷，从而导致脆性断裂。为防止模具零件在工作时突然脆断，模具要具有较高的强度和韧性。
模具的韧性主要取决于材料的含碳量、晶粒度及组织状态。
（1.3）疲劳断裂性能
模具工作过程中，在循环应力的长期作用下，往往导致疲劳断裂。其形式有小能量多次冲击疲劳断裂、拉伸疲劳断裂接触疲劳断裂及弯曲疲劳断裂。
模具的疲劳断裂性能主要取决于其强度、韧性、硬度、以及材料中夹杂物的含量。
（1.4）高温性能
当模具的工作温度较高进，会使硬度和强度下降，导致模具早期磨损或产生塑性变形而失效。因此，模具材料应具有较高的抗回火稳定性，以保证模具在工作温度下，具有较高的硬度和强度。
（1.5）耐冷热疲劳性能
有些模具在工作过程中处于反复加热和冷却的状态，使型腔表面受拉、压力变应力的作用，引起表面龟裂和剥落，增大摩擦力，阻碍塑性变形，降低了尺寸精度，从而导致模具失效。冷热疲劳是热作模具失效的主要形式之一，帮这类模具应具有较高的耐冷热疲劳性能。
（1.6）耐蚀性
有些模具如塑料模在工作时，由于塑料中存在氯、氟等元素，受热后分解析出HCI、HF等强侵蚀性气体，侵蚀模具型腔表面，加大其表面粗糙度，加剧磨损失效。
（2）模具满足工艺性能要求
模具的制造一般都要经过锻造、切削加工、热处理等几道工序。为保证模具的制造质量，降低生产成本，其材料应具有良好的可锻性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性；还应具有小的氧化、脱碳敏感性和淬火变形开裂倾向。
具有较低的热锻变形抗力，塑性好，锻造温度范围宽，锻裂冷裂及析出网状碳化物倾向低。
（2.2）退火工艺性
球化退火温度范围宽，退火硬度低且波动范围小，球化率高。
（2.3）切削加工性
切削用量大，刀具损耗低，加工表面粗糙度低。
（2．4）氧化、脱碳敏感性
高温加热时抗氧化怀能好，脱碳速度慢，对加热介质不敏感，产生麻点倾向小。
（2.5）淬硬性
淬火后具有均匀而高的表面硬度。
（2.6）淬透性
淬火后能获得较深的淬硬层，采用缓和的淬火介质就能淬硬。
（2.7）淬火变形开裂倾向
常规淬火体积变化小，形状翘曲、畸变轻微，异常变形倾向低。常规淬火开裂敏感性低，对淬火温度及工件形状不敏感。
（2.8）可磨削性
砂轮相对损耗小，无烧伤极限磨削用量大，对砂轮质量及冷却条件不敏感，不易发生磨伤及磨削裂纹。
（3）模具满足经济性要求
在给模具选材是，必须考虑经济性这一原则，尽可能地降低制造成本。因此，在满足使用性能的前提下，首先选用价格较低的，能用碳钢就不用合金钢，能用国产材料就不用进口材料。另外，在选材时还应考虑市场的生产和供应情况，所选钢种应尽量少而集中，易购买。
3.1.2模具的加工
现在机械行业大多是冲压模具，就像我现在所在的公司一样，我们主要是生产空调电机端盖，端盖的制造就是用冲压模具完成的。模具的加工必须是精密的，因为模具的一个小尺寸都会影响整个模具的精度。就像模具的间隙，间隙对模具工艺有很大的影响。冲压工艺包括冲裁力，卸料力和推件力。间隙过小变形区应力状态中压应力成分越大，拉应力成分越小，所以变形拉力提高。使冲裁力加大；反之间隙越大，拉应力成
分越大，变形拉力减少，冲裁力也小。同时，间隙增大使冲孔尺寸增大，落料尺寸缩小，从凸模中卸料及凹模中推出都较省力。因此，大的间隙都可以减小卸料力和推件力。所以，模具的加工需要更高，更精密的加工。随着科学技术的发展，计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正不断向传统制造技术渗透、交叉、融合，对其实施改造，形成先进制造技术。模具的加工越来越趋向高科技化。如：高速铣削加工、电火花铣削加工、数控慢走丝线切割技术、磨削及抛光加工、数控测量等。模具先进制造技术的应用改变了传统制模技术模具质量依赖于人为因素，不易控制的状况，使得模具质量依赖于物化因素，整体水平容易控制，模具再现能力强。
3.2 质量检测对质量的影响
3.2.1模具对质量检验的影响
模具的稳定性是影响检测的一个重要因素。一个公司就是配备再多质检员，如果模具的稳定性非常差，那就没有办法保证产品的质量。产品的合格率将会下降。例如我们做的端盖，端盖的质量和好多尺寸相关，而这些尺寸是最容易波动的。像轴承室内径尺寸，止口外径尺寸，出线孔和出水孔边距，端盖轴承室深度等。这些尺寸都需要模具的稳定性来保证。所以，作为质检，我们要靠着模具的好坏来保证产品的质量。模具的质量和质检的检测是分不开的。
3.2.2质量检测过程对质量的影响
（1）据实检测
对产品的检测不能脱离实际，有图纸一定要按照图纸上的尺寸和技术要求来检。这也是我们做质检的原则。电器配件的尺寸都是很标准和精确地。如图（1-2）是我们公司其中一型号端盖的图纸，其中都明确标示了各个尺寸的大小和公差要求。而作为质检，要熟悉使用测量各个尺寸的量具，并且要懂得如何控制。对公差要求要熟记。不能盲目的凭感觉来检。
（2）应用国家质量标准
为了迎接、促进和加速这个新局面的来临，在我们的产品质量工作中，除了要千方百计为提高科学技术水平，调动职工积极性和工作热情这个基础而努力外，同时也要采取一系列为提高和保证产品质量直接有关的战略和战术措施，它们与加强上述的基础是相辅相成的。我认为其中当务之急的一个措施是要加强我国的产品标准化工作。产品质量与标准化有着密切的关系。我们要借鉴ISO9000标准模式来控制和保证质量。
我现在是一名品管，我对产品质量的检测都是按照国家标准来的。检测方法，检
测用具都是有规定的。品管有他的具体手法。品管七大手法是常用的统计管理方法，又称为初级统计管理方法。它主要包括控制图、因果图、相关图、排列图、统计分析表、资料分层法、散布图等所谓的QC七工具。每一个尺寸都是不一样的方法进行检测的。专用量具，检具都是选用高科技精密仪器，精密的仪器对检测结果是有影响的，当然对品质的保证也就有影响了。所以，要保证质量就要追随标准。
（3）量具选择和使用手法
量具的选择也是保证质量的关键。按照国标，要选用专用量具，特别是牵涉到特别精确的尺寸，那时就要使用精密仪器来测量。例如，端盖止口直径最小精确到丝，那就要用内径百分尺来测量，且手法一定要正确。再如，轴承室内径大小和圆度的测量需要用浮标式气动测量仪测量，其尺寸精确到μ。具体的尺寸要求见表1-1.
熟练，准确的检验手法是检验的必备武器，只要检验过程是标准的，在加上很好的模具，那么产品的质量就会得到保障。
4.模具制造与设计的前景
模具设计是当前的一个热门专业。普通大学的模具设计制造专业都是以制造为主的，培养的还是以模具操作工为主，真正能走设计这条路的少之又少，一般工厂里设计师敢为要求比较高，大部分都要工作经验，能够独立设计的。专家认为，我国模具行业日趋大型化，而且精度将越来越高。10年前，精密模具的精度一般为5μm，现在已达2－3μm。不久，1μm精度的模具将上市。随着零件微型化及精度要求的提高，有些模具的加工精度公差就要求在1μm以下，这就要求发展超精加工。
专家认为，我国模具行业要进一步发展多功能复合模具，一套多功能模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务。通过这种多功能的模具生产出来的不再是成批零件，而是成批的组件，如触头与支座的组件、各种微小电机、电器及仪表的铁芯组件等。多色和多材质塑料成形模具也将有较快发展。这种模具缩短了产品的生产周期，今后在不同领域将得到发展和应用。
模具设计的前景好了，那么机械制造也就方便多了。机械企业的产品生产也就得到了保障。
5.总结
由于信息化的到来，模具设计与制造也日趋高科技化。这对于机械产
品的制造有了很大的影响。模具时代的到来为机械产品的制造带来了很多方便。同时，不断改进的模具制造技术也进一步保证了产品的质量。总而言之，模具设计与制造在机械类产企业中占有举足轻重的位置。
5.参考文献
［1］冲压工艺与模具设计. 张华。
［2］陈勇加强企业质量管理的探讨中国科技信息2005.09
［3］测量系统分析（MSA）与量规仪校
［4］我国模具制造的发展趋势
6．致谢
感谢指导老师常老师能够耐心的指导此篇论文的完成。您耐心的等待给了我很大的鼓励。
7.附图
图1-1
图1-2
8. 附表
拉伸端盖（异行边）单位：mm 端盖分类φ80 φ95 φ110 φ120
止口直径松盖
按图纸
φ95.03-
φ95.18
φ110.05-
φ110.20
φ120.05-φ
120.20
紧盖
φ94.95-
φ95.03
φ109.95-
φ110.10
φ119.95-φ
120.10
表1-1
07CAD 梁娜