一、当务之急:提高模具质量
近年来,冲压材料上涨,顾户要求降低价格,世界范围内冲压制造业的竞争变得越来越激烈,世界性的压力会越来越大,企业在尽可能短的时间内高效率、低消耗地为顾客提供个性化高质量产品的能力,已成为企业竞争能力的一个标志。模具被称为工业之父,模具质量的高低,将直接影响到产品的质量、产量、成本、价格及供货交期、客户满意度与市场竞争力,因此经济形势对模具的质量提出了越来越高的要求。当前我公司提出新的五年计划,把今年作为经营改革元年,要求销售额提升3倍,那么如何才能更合理地提高模具质量呢?也就是说,怎么样才能让模具在高精度、低成本、高效率条件下,更长时间地、更多模次地生产出质量合格的制件呢?这已经是我们迫在眉睫的当务之急。
二、模具写真:不良原因分析
然而现状并不让人满意,无论从冲压生产的机器运转率、出货及时率,还是从模具维修的效率来看,都有一些让人疲于应对的心得。从现场模具的拍照写真来看,问题的主要根源在于公司前期模具制造都是外发加工的,没有标准的作业规范来约束供应商,供应商的模具质量没有得到有效管理和控制。
模具名称 |
模具写真 |
问题点描述 |
不良影响 |
管理举措 |
模具料带 |
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侧刃切边 |
搭边值过大现象普遍,造成冲压原材料浪费,增加制造成本 |
督促供应商按《外发模具管理规范》的相应技术标准作业,切实做到设计工艺参数合理化、标准化 |
连续模 |
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1.冲中间大方孔的冲头不是线割加工的,角部4个R磨得不标准与下模线割孔不配 2.各侧边与底面不垂直,且与下模线割镶件间隙不均匀,如图贴黄色胶纸处所示 3.镶件间间隙不均匀,最后成形处浮块有晃动现象. |
1.刃口容易磨损、崩缺,产品产生毛刺,严重影响模具精度和使用寿命 2.产品平面度不良,维修困难 3.影响模具精度和产品稳定性 |
1.禁止供应商为节省交期和成本,以粗糙简易的磨床加工代替精密的线割加工工艺 2.冲头、镶件间隙必须按相关标准取放并试配完好才能组装 |
复合模下模 |
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1.采用两用梢导料,增大搭边废料 2.模具维修后,外脱型腔线割镶件没有按图加工,与凸模配合的角部有明显缝隙,且上下模间隙不均匀 |
1.浪费冲压原材料 2.产品压料不良,造成毛刺和变形等异常现象,无法正常生产,严重影响客户交期 |
要求供应商改进设计工艺,严格按客户要求设计、制造和维修模具 |
成形模 |
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弹簧质量太差,生产时碎裂,造成脱料板变形和爆裂 |
引起模具爆裂,无法正常生产,耽误客户交期 |
1.禁止使用国产假冒劣质弹簧 |
内脱 |
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材质不符或热处理硬度不够,模具工作表面明显划伤 |
直接造成产品表面压印或划伤 |
1.禁止供应商为了满足交期对模具进行简易热处理 2.加强加严模具验收时的材质和外观品质检查,杜绝不良工序流入 |
内脱 |
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1.内脱让位太大 2.内脱与冲针间隙大 3.线割镶件与模具表面不平 |
1.模具强度不够,局部地方碎裂 2.造成冲孔毛刺 3.内脱无法压料甚至将产品划伤或变形 |
1.模具合理选材,安全的结构设计 2.必须设计合理的配合间隙 3.镶件与模具表面需配平,新制模具不能使用垫片,必须重新加工完好的工件,才能验收模具 |
外脱 |
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1.外脱板型腔烧焊 2.外脱型腔表面线割粗糙,没有按要求加工 3.废料共用线割内外打,上下模各处间隙配合不均 |
1.烧焊处与凸模严重擦挤,造成外脱型腔脱落,无法压料甚至将产品划伤或变形 2.产品容易产生毛刺 3.直接影响模具导向精度和使用寿命 |
1.禁止烧焊作业 2.禁止供应商不按加工工艺要求作业 3.不允许设计废料共用 4.加强线割质量管理力度,模具加工、组装、试样过程发现的不良坚决不流入到生产 |
下模 |
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1.等高螺丝高度不统一,外脱与下模间隙偏大,装配后表面不平 2.下模定位梢线割配合间隙太松 3.设计使用两用梢导料,原材料搭边加大 |
1.造成模板倾斜,严重影响卸料,无法正常生产,影响客户供货及时率 2.影响模具精度和使用寿命 3.浪费冲压原材料 |
1.模具组装时等高螺丝必须保持统一高度,装配后上下模导向顺畅,各模板平面度控制在±0.02左右 2.模具线割间隙按标准取放 3.复合模直接改用浮升梢导料,设定合理的搭边值, 并尽量取整数 模具退供应商处理,并采取相应处罚 |
凹模 |
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凹模型腔表面线割粗糙,没有按割一修三的要求加工 |
产品产生毛刺,严重影响模具精度和使用寿命 |
禁止供应商以次充好,采用国产机替代进口机加工和偷工减料节省加工工序的行为 |
凸模 |
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1.废料共用线割,间隙不均匀 2.线割粗糙,没有按割一修三的要求加工 |
刃口磨损、崩缺,产品产生毛刺,严重影响模具精度和使用寿命 |
禁止供应商为了满足交期或节省成本,偷工减料采用废料共用加工和采用国产机替代进口机加工等不良行为 |
凸模 |
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客户设变模具维修后,线割镶件与凸模表面不平 |
产品压料不良,容易造成毛刺、变形、压印和缺料等异常现象 |
禁止供应商偷工减料漏加工 |
凸模 |
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定位梢割错位置后仍随意拉线线割 |
1.模具质量粗糙,供应商线割品质意识太差 2.模具定位不精准 3.容易爆模,影响模具使用寿命 |
1.禁止随意拉线线割,节省加工成本 2.加强供应商线割品质监督,采取必要的处罚和扣款处理,对履次重犯的取消其供应商资格 |
凸模 |
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1.凸模剪口面随意拉线线割且线割表面粗糙 2.线割剪口镶件局部用磨床加工,上下面不垂直 |
造成产品毛刺 |
加强供应商线割品质监督,采取必要的处罚和扣款处理,对履次重犯的取消其供应商资格 |
内脱 |
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内外脱板及凸凹模共用线割废料,模板间隙明显可见 |
模具配合间隙太大,影响模具精度和使用寿命,造成产品毛刺和变形、缺料等异常现象 |
禁止供应商偷工减料采用废料共用加工 |
内脱 |
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1.定位孔冲孔线割间隙太大后割镶件与模面不平 2.模具间隙不合理,贴胶纸生产 |
1.容易造成毛刺、变形、压印等异常现象 2.模具不能有效维修 |
加强供应商线割品质监督,采取必要的处罚和扣款处理,对履次重犯的取消其供应商资格 |
外脱 |
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客户设变模具维修后,只维修凸凹模,外脱型腔没有线割镶件,与凸模配合的角部有明显缝隙 |
产品压料不良,容易造成毛刺和变形、缺料等异常现象 |
禁止供应商偷工减料漏加工和不按客户实际图纸加工 |
三、延伸思考:改善质量
以现场的模具写真,反观模具设计、制造、使用和维护全过程,我们发现改善模具的质量途径,以下几点无论外发加工模具还是自制模具都应该引起重视。
(1) 模具的设计是提高模具质量的最重要的一步,需要考虑到很多因素,包括模具材料的选用,模具结构的可使用性及安全性,模具零件的可加工性及模具维修的方便性,这些在设计之初应尽量考虑得周全些。
① 模具材料的选用既要满足客户对产品质量的要求,还需考虑到材料的成本及其在设定周期内的强度,当然还要根据模具的类型、使用工作方式、加工速度、主要失效形式等因素来选材。例如:冲裁模的主要失效形式是刃口磨损,就要选择表面硬度高(58~64HRC)、耐磨性好,热处理变形小的材料;冲压模主要承受周期性载荷,易引起表面疲劳裂纹,导致表层剥落,那就要选择表面韧性好的材料;拉深模应选择磨擦系数特别低的材料;当制品批量大时,可选择淬火回火钢。另外还需要考虑采用与制件亲和力较小的模具材料,以防粘模加剧模具零件的磨损,造成拆弯成形时擦伤产品(如186-D61-4/4工程铝壳拆弯模)。
② 排样与搭边。不合理的往复送料排样法以及过小的搭边值往往会造成模具急剧磨损或凸、凹模啃伤。因此,在考虑提高材判利用率的同时,必须根据零件的加工批量、质量要求和模具配合间隙,合理选择排样方法和搭边值,以提高模具寿命。当然,过大的搭边值造成的冲压原材料浪费更应该引起我们的重视。
③ 模具结构设计时,尽量结构紧凑、操作方便,还要保证模具零件有足够的强度和刚度,避免设计刀口间距太近,模板块数不够无垫板垫脚;模具零件各表面的转角应尽可能设计成圆角过渡,凹模、型腔及凸模可采用组合或镶拼结构来消除应力集中,细长凸模或冲针采取适当的保护措施;同时应配置防止废料堵塞的装置,设计合理的配合间隙,减少滑动配合件及频繁撞击件在长期使用中磨损所带来的对模具质量的影响。无间隙和小间隙的液晶薄材冲裁模尤其要注意模具的导向机构的精度应高于凸、凹模配合精度。准确和可靠的导向,可以减少模具工作零件的磨损,避免凸、凹模啃伤。
④ 在设计中必须减少在维修某一零部件时需拆装的范围,特别是易损件要设计方便拆装的结构,并对易损零件(如断针)要作备品备件管理和在库控制。
(2) 模具的制造过程也是确保模具质量的重要一环,模具制造过程中的加工方法和加工精度也会影响到模具的使用寿命。各零部件的精度直接影响到模具整体装配情况,除掉设备自身精度的影响外,则需通过改善零件的加工方法,提高钳工在模具磨配过程中的技术水平,来提高模具零件的加工精度。在制造过程中要注意各加工环节如热处理、研磨、线切割等加工工艺的不当。
① 热处理:淬火、回火工艺不当产生变形。供应商为了赶交期或其他原因,往往采用不当的热处理工艺,实践证明,模具的热处理质量对模具的性能与使用寿命影响甚大,模具工作零件的淬火变形与开裂,使用过程的早期断裂,均与摸具的热处理工艺有关。
淬火与回火 这是模具热处理中的关键环节。若淬火加热时产生过热,不仅会使工件造成较大的脆性,而且在冷却时容易引起变形和开裂,严重影响模具寿命。冲模淬火加热时特别应注意防止氧化和脱碳,应严格控制热处理工艺规范,在条件允许的情况下,可采用真空热处理。淬火后应及时回火,并根据技术要求采用不同的回火工艺。
消应力退火 模具工作零件在粗加工后应进行消应力退火处理,具目的是消除粗加工所造成的内应力,以免淬火叫产生过大的变形和裂纹。对于精度要求高的模具,在磨削或电加工后还需经过消应力回火处理,有利于稳定模具精度,提高使用寿命。
② 模具研磨平面度、光洁度不够,容易产生挠曲变形和划伤。模具工作零件表面质量的优劣对于模具的耐磨性、抗断裂能力及抗粘着能力等有着十分密切的关系,直接影响模具的使用寿命。尤其是表面粗糙度值对模具寿命影响很大,若表面粗糙度值过大,在工作时会产生应力集中现象,并在其峰谷间容易产生裂纹,影响冲模的耐用度,还会影响工件表面的耐蚀性,直接影响冲模的使用寿命和精度。为此,对模具主要成形零部件需要进行表面强化,以提高模具零件表面耐磨性,从而更好地提高模具质量。对大批量生产的拆弯成形块可采用镀铬、镀钛或渗硫处理,提高材料的耐磨性以减少摩擦引起的产品表面划伤。
③ 人为的拉线线割,线割间隙处理不对,没作清角及线割的变质层影响。冲模刃口多采用线切割加工。由于线切割加工的热效应和电解作用,使模具加工表面产生一定厚度的变质层,造成表面硬度降低,出现显微裂纹等,致使线切割加工的冲模易发生早期磨损,直接影响模具冲裁间隙的保持及刃口容易崩刃,缩短模具使用寿命。
(3) 模具的正确使用与维护,也是提高模具质量的一大因素。例如:模具的正确安装与调试;严格控制凸模进入凹模深度;控制校正弯曲、整形等工序上模的下止点;及时研磨刃口;对模具进行定期维护保养,注意保持模具的清洁和导柱、导套及其他有相对运动的部位合理的润滑等。预防模具在生产中可能出现的问题,提高维修工作效率。
① 冲床设备的选用,冲床吨位、冲裁力不够、调模下得太深。
对于液晶薄材产品的小间隙精密冲模必须选择精度高、刚性好的冲床,并根据冲裁力选择合适吨位的冲床生产,否则,将会降低模具寿命,严重者还会损坏棋具。
② 冲压零件的原材料厚度公差超差、材料性能波动、表面质量较差(如锈迹)或不干净(如油污)等,会造成模具工作零件磨损加剧、易崩刃等不良后果。为此,应当尽可能采用冲压工艺性好的原材料,以减少冲压变形力;冲压前应严格检查原材料的牌号、厚度及表面质量等,并将原材料擦拭干净,必要时应清除表面氧化物和锈迹;根据冲压工序和原材料种类,必要时可安排软化处理和表面处理,以及选择合适的润滑剂和润滑工序。
③ 生产作业的正确使用和合理维护。要防止模具生产前无退磁处理、无退料梢,生产中有断针、断弹簧、卡料造成脱料不顺及无漏料、滚堵料、垫脚堵料造成的落料不顺现象。同时要提高冲压生产意识,避免叠片冲压,定位不到位,没使用吹气枪,模板有裂纹仍继续生产。
④ 为了保护正常生产,提高冲压件质量,降低成本,延长冲模寿命,必须正确使用和合理维护模具,严格执行冲模“三检查”制度(使用前检查,使用过程中检查与使用后检查),并做好冲模与维护检修工作。制造过程中的精度检查,包括模具零件的加工精度、装配精度及通过试模验收工作综合检查模具的精度,在检查时还需尽量选用高精度的测量仪器,对于那些成形表面曲面结构复杂的模具零件,若用普通的直尺、游标卡就无法达到精确的测量数据,这时就需选用三坐标测量仪之类的精密测量设备,来确保测量数据的准确性。
结束语
质量是一个古老而又常新的话题!模具的质量问题,无论是模具的外协加工单位,还是模具的使用者都应积极关心,各部门需要通力合作。“模具质量”的涉及面很广泛,相当复杂,本文从模具的现场写真和常见问题加以阐述,应该能使我们对“外发模具的加工质量”现状有更深刻的认识,并希望通过技术的不断创新、管理的不断规范、供应链的不断完善等举措来提升模具的质量。