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模具零部件尺寸如何敲定更科学(上)


模具零部件尺寸如何敲定更科学?

模具是一种比较特殊的产品。严格的说,它应隶属于工装、夹具之类。虽说制造业中如汽车、船泊、机床等等都有其制造标准,但也作为工装类的模具,却没有统一的制造标准。

目前,模架及顶针、推管、水嘴等模具零、配件虽然已实现了标准化,可供我们选择使用,但对模具零件如何给定一个合理的、正确的尺寸则是一个比较难以解决的问题。

这是因为模具是一种比较特殊性质的产品所决定了的。模具零件几何形状千姿百态,尺寸也不尽一致,同时模具零件的尺寸受制约的因素也很多,假设我们要生产一个同一尺寸的产品,由于使用了不同的成型材料,不同的进料方式、浇口的位置,甚至浇口的大小都会导致模具零件的尺寸不一样。出于上述原因,我们在设计时,如何给定一个合理的模具零件的尺寸,是一个重要的问题。

我们在对很多注塑件进行检测时发现,有些设计人员或者是模具的制作、生产人员给定的模具零件尺寸极不合理,甚至说是十分错误的;对公差的给定其概念也十分模糊;导致了产品的尺寸出现了问题,从而使模具返修,试模(送样)、检测等工作重复进行,造成了很大的浪费。

在我国机械制造业中,除纺织机械外,基本上采用的都是基孔制。这是因为孔的加工相对来说要难于轴,所以以孔为基准,用轴来匹配是比较符合实际的;同时也可以减小工作(加工)量,降低生产成本。所以,在已颁布的国家标准中,在一定的尺寸范围内给出了孔和轴配合公差的尺寸。但我们发现:在模具零件制造时,很难实施和得以应用,也就是说,我们在制作一个模具零件时,无法按国家标准所制定的孔和轴配合公差尺寸给定模具零件尺寸和公差。

假设我们要制作一个尺寸为200mm×200mm×85mm这样一个镶块。原则上,这样一个镶块应视作为轴,参照现行的国家标准我们选取了G6的配合,其公差值为-0.015,那么,这个镶块的上限尺寸为:200mm×200mm×85mm,下限为:199.985mm×199.985mm×84.985mm。假如我们做到了以上所要求的尺寸,即:199.985mm×199.985mm×84.988mm,按照标准,这个零件是合格的。而与其相匹配的孔我们取G6的公差,其公差值为+0.044,则这个孔的上限为:200.044mm×200.044mm×85.034mm,下限为:200mm×200mm×85mm。如果我们将这个孔的尺寸做到它的上限200.044mm×200.044mm×85.034mm,按照选定的标准,这个尺寸也是合格的。

现在我们先不去考虑它的几何形状是否符合要求,但我们发现:当“轴”的尺寸在下限时,“孔”的尺寸在上限时,以上二个几何体之间存在着0.059的间隙(其平均值为单边0.03)。假设我们使用的成型材料为PP,而PP料的溢边值是0.02,那么这个间隙就可能会产生“飞边”,从而满足不了要求。何况受到各种困素的影响,而这个理论上的单边0.03的间隙在实际上是无法均衡取得的,这就使得我们在实际操作上带来一系列问题。首先,我们如何给定名义尺寸。如果我们给这个镶块和与其配合的孔都给定为200×200×85,这就是我们通常所说的“零配零”,但我们都知道,实际上这是很难做到的,即使做到了也不一定能适用,这是因为零部件除了名义尺寸的准确外,还有一个几何形状的问题。

我们通常看到的零件图或者是3D造型所提供的数据,多数是“零配零”的尺寸,实际上这是不正确、不合理的。

我们都知道,采用不同的加工手段和采用不同类型加工机床,其结果是不一样的。这个镶块和与其配合的孔可以用CNC、EDM或线切割、普通铣床等加工机床来完成,而不同类型、不同加工手段和不同类型的加工机床会产生不同等级的表面粗糙度,所以必须根据不同类型加工机床和不同的加工手段来考虑加工后应预留精细加工的余量,而这个余留量是很难确定的。不同类型加工机床、加工工艺、操机人员的技术能力,甚至工件的装、夹是否正确、合理都会对尺寸产生很大的影响,这些问题要想在给定名义尺寸时都考虑得十分周到是非常困难的,何况在我们很多模具制造企业没有工艺部门来制订加工工艺,设计部门或设计人员无法确定到底用哪种设备来加工这个零部件,所以,我们通常都采用加大余留量的办法来解决它,这实际上是一个无可奈何之举;但是,这个无可奈何之举也给后续加工带来了很大的工作量。我们可以看到,钳工经常使用电磨头、角向砂轮、锉刀等手动工具在修正尺寸,这样做的效果是显而易见的,而这种不规范的加工手段既增加了劳动强度,又消耗了工作时间,而效果却十分的差。



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