模具毛坯的設計
模具零件毛坯的設計是否合理，對于模具零件加工的工藝性以及模具的質量和壽命都有很大的影響。在毛坯的設計中，先考慮的是毛坯的形式，在決定毛坯形式時主要考慮以下幾個方面：
（1）模具材料的類別根據在模具設計中規定的模具材料類別，可以確定毛坯形式。例如精密沖裁模的上、下模座多為鑄鋼材料，大型覆蓋件拉深模的凸模、凹模和壓邊圈零件為合金鑄鐵時，這類零件的毛坯形式必然為鑄造件。又如非標準模架的上、下模座材料多為45鋼，毛坯形式應該是厚鋼板的原型材。模具結構中的工作零件，例如精密沖裁模和重載沖壓模的工作零件，多為高碳高合金工具鋼，其毛坯形式應該為鍛造件。高壽命沖裁模的工作零件材料多為硬質合金，其毛坯形式為粉末冶金件。對于模具結構中的一般結構件，多選擇原型材毛坯形式。
（2）模具零件的幾何形狀特征和尺寸關系當模具零件的不同外形表面尺寸相差較大時（如大型凸緣式模柄零件），為了節省原材料和減少機械加工的工作量，應該選擇鍛件毛坯形式。
通常模具零件的毛坯形式主要分為原型材、鍛造件、鑄造件和半成品件４種。
1、原型材
原型材是指利用冶金材料廠提供的各種截面的棒料、絲料、板料或其他形狀截面的型材，經過下料以后直接送往加工車間進行表面加工的毛坯。
?。?、鍛件
經原型材下料，再通過鍛造獲得合理的幾何形狀和尺寸的模具零件坯料，稱為鍛件毛坯。
1）鍛造的目的
模具零件毛坯的材質狀態如何，對于模具加工的質量和模具壽命都有較大的影響。特別是模具中的工作零件，大量使用高碳高鉻工具鋼，這類材料的冶金質量存在缺陷，如存在大量的共晶網狀碳化物。這種碳化物很硬也很脆，而且分布不均勻，降低了材料的力學性能，惡化了熱處理工藝性能，降低了模具的使用壽命。只有通過鍛造，打碎共晶網狀碳化物，并使碳化物分布均勻，晶粒組織細化，才能充分發揮材料的力學性能，提高模具零件的加工工藝性和使用壽命。
?。玻╁懠?BR> 由于模具生產大多屬于單件或小批量生產，模具零件鍛件毛坯的鍛造方式多為自由鍛造。模具零件鍛造的幾何形狀多為圓柱形、圓板形、矩形，也有少數為Ｔ形、L形、II形等。
（1）鍛件的加工余量如果鍛件機械加工的加工余量過大，不僅浪費了材料，同時造成機械加工工作量過大，增加了機械加工工時；如果鍛件的加工余量過小，鍛造過程中產生的鍛造夾層、表層裂紋、氧化層、脫碳層和鍛造不平現象不能消除，無法得到合格的模具零件。
（2）鍛件下料尺寸的確定合理地選擇圓棒料的尺寸規格和下料方式，對于保證鍛件質量和方便鍛造操作都有直接的關系。圓棒料的下料長度（L）和圓棒料的直徑（d）的關系，應滿足L=(1.25-2.5)d。在滿足上述關系的前提下，應盡量選用小規格的圓棒料。模具鋼材料原則上采用鋸床切割下料方式。應避免鋸一個切口后打斷，這樣易于生成裂紋。如采用熱切法下料，應注意將毛刺除盡，否則易生成折疊而造成鍛件廢品。
鍛件毛坯下料尺寸的確定方法如下：
?、儆嬎沐懠髁系捏w積V坯
V坯=V煅*K
式中： V煅―――鍛件的體積；
k―――損耗系數， k=1.05-1.10。
鍛件在鍛造過程中的總損耗量包括燒損量、切頭損耗、芯料損耗三部分。為了計算方便，總損耗量可按鍛件質量的5%-10%選取。在加熱1-2次鍛成，基本無鼓形和切頭時，總損耗取5%。在加熱次數較多并有一定鼓形時，總損耗取10%。
?、谟嬎沐懠髁系某叽?BR> 理論圓棒料直徑V理為：
計算完D實和L實后應驗證鍛造比，如果鍛造比不符合要求，應重新選取D實。
3、鑄造件
模具零件中常見的鑄件有沖壓模具的上模座和下模座、大型塑料模的框架等，材料為灰鑄鐵HT200和HT250；精密沖裁模的上模座和下模座，材料為鑄鋼ZG250-270；大、中型沖壓成形模的工作零件，材料為球墨鑄鐵和合金鑄鐵；吹塑模具和注射模具中的鑄造鋁合金，如鋁硅合金ZL102等。
對于鑄件的質量要求主要有：
?。?）鑄件的化學成分和力學性能應符合圖樣規定的材料牌號標準；
?。?）鑄件的形狀和尺寸要求應符合鑄件圖的規定；
?。?）鑄件的表面應進行清砂處理，去除結疤、飛邊和毛刺，其殘留高度應小于或等于1-3mm ；
（4 ）鑄件內部，特別是靠近工作面處不得有氣孔、砂眼、裂紋等缺陷；非工作面不得有嚴重的疏松和較大的縮孔；
?。?）鑄件應及時進行熱處理，鑄鋼件應依據牌號確定熱處理工藝。熱處理工藝一般以完全退火為主，退火后硬度≤229HB 。鑄鐵件應進行時效處理，以消除內應力和改善加工性能，鑄鐵件熱處理后的硬度≤269HB 。
４、半成品件
隨著模具向專業化和專門化方向發展以及模具標準化程度的提高，以商品形式出現的冷沖模架、矩形凹模板、矩形模板、矩形墊板等零件（GB2857.1～2859.5--81， GB/T2851.1～2853.2―81），以及塑料注射模標準模架的應用日益廣泛。當采購這些半成品件后，再進行成形表面和相關部位的加工，對于降低模具成本和縮短模具制造周期都大有好處。這種毛坯形式應該成為模具零件毛坯的主要形式。
（1）模具材料的類別根據在模具設計中規定的模具材料類別，可以確定毛坯形式。例如精密沖裁模的上、下模座多為鑄鋼材料，大型覆蓋件拉深模的凸模、凹模和壓邊圈零件為合金鑄鐵時，這類零件的毛坯形式必然為鑄造件。又如非標準模架的上、下模座材料多為45鋼，毛坯形式應該是厚鋼板的原型材。模具結構中的工作零件，例如精密沖裁模和重載沖壓模的工作零件，多為高碳高合金工具鋼，其毛坯形式應該為鍛造件。高壽命沖裁模的工作零件材料多為硬質合金，其毛坯形式為粉末冶金件。對于模具結構中的一般結構件，多選擇原型材毛坯形式。
（2）模具零件的幾何形狀特征和尺寸關系當模具零件的不同外形表面尺寸相差較大時（如大型凸緣式模柄零件），為了節省原材料和減少機械加工的工作量，應該選擇鍛件毛坯形式。
通常模具零件的毛坯形式主要分為原型材、鍛造件、鑄造件和半成品件４種。
1、原型材
原型材是指利用冶金材料廠提供的各種截面的棒料、絲料、板料或其他形狀截面的型材，經過下料以后直接送往加工車間進行表面加工的毛坯。
?。?、鍛件
經原型材下料，再通過鍛造獲得合理的幾何形狀和尺寸的模具零件坯料，稱為鍛件毛坯。
1）鍛造的目的
模具零件毛坯的材質狀態如何，對于模具加工的質量和模具壽命都有較大的影響。特別是模具中的工作零件，大量使用高碳高鉻工具鋼，這類材料的冶金質量存在缺陷，如存在大量的共晶網狀碳化物。這種碳化物很硬也很脆，而且分布不均勻，降低了材料的力學性能，惡化了熱處理工藝性能，降低了模具的使用壽命。只有通過鍛造，打碎共晶網狀碳化物，并使碳化物分布均勻，晶粒組織細化，才能充分發揮材料的力學性能，提高模具零件的加工工藝性和使用壽命。
?。玻╁懠?BR> 由于模具生產大多屬于單件或小批量生產，模具零件鍛件毛坯的鍛造方式多為自由鍛造。模具零件鍛造的幾何形狀多為圓柱形、圓板形、矩形，也有少數為Ｔ形、L形、II形等。
（1）鍛件的加工余量如果鍛件機械加工的加工余量過大，不僅浪費了材料，同時造成機械加工工作量過大，增加了機械加工工時；如果鍛件的加工余量過小，鍛造過程中產生的鍛造夾層、表層裂紋、氧化層、脫碳層和鍛造不平現象不能消除，無法得到合格的模具零件。
（2）鍛件下料尺寸的確定合理地選擇圓棒料的尺寸規格和下料方式，對于保證鍛件質量和方便鍛造操作都有直接的關系。圓棒料的下料長度（L）和圓棒料的直徑（d）的關系，應滿足L=(1.25-2.5)d。在滿足上述關系的前提下，應盡量選用小規格的圓棒料。模具鋼材料原則上采用鋸床切割下料方式。應避免鋸一個切口后打斷，這樣易于生成裂紋。如采用熱切法下料，應注意將毛刺除盡，否則易生成折疊而造成鍛件廢品。
鍛件毛坯下料尺寸的確定方法如下：
?、儆嬎沐懠髁系捏w積V坯
V坯=V煅*K
式中： V煅―――鍛件的體積；
k―――損耗系數， k=1.05-1.10。
鍛件在鍛造過程中的總損耗量包括燒損量、切頭損耗、芯料損耗三部分。為了計算方便，總損耗量可按鍛件質量的5%-10%選取。在加熱1-2次鍛成，基本無鼓形和切頭時，總損耗取5%。在加熱次數較多并有一定鼓形時，總損耗取10%。
?、谟嬎沐懠髁系某叽?BR> 理論圓棒料直徑V理為：
計算完D實和L實后應驗證鍛造比，如果鍛造比不符合要求，應重新選取D實。
3、鑄造件
模具零件中常見的鑄件有沖壓模具的上模座和下模座、大型塑料模的框架等，材料為灰鑄鐵HT200和HT250；精密沖裁模的上模座和下模座，材料為鑄鋼ZG250-270；大、中型沖壓成形模的工作零件，材料為球墨鑄鐵和合金鑄鐵；吹塑模具和注射模具中的鑄造鋁合金，如鋁硅合金ZL102等。
對于鑄件的質量要求主要有：
?。?）鑄件的化學成分和力學性能應符合圖樣規定的材料牌號標準；
?。?）鑄件的形狀和尺寸要求應符合鑄件圖的規定；
?。?）鑄件的表面應進行清砂處理，去除結疤、飛邊和毛刺，其殘留高度應小于或等于1-3mm ；
（4 ）鑄件內部，特別是靠近工作面處不得有氣孔、砂眼、裂紋等缺陷；非工作面不得有嚴重的疏松和較大的縮孔；
?。?）鑄件應及時進行熱處理，鑄鋼件應依據牌號確定熱處理工藝。熱處理工藝一般以完全退火為主，退火后硬度≤229HB 。鑄鐵件應進行時效處理，以消除內應力和改善加工性能，鑄鐵件熱處理后的硬度≤269HB 。
４、半成品件
隨著模具向專業化和專門化方向發展以及模具標準化程度的提高，以商品形式出現的冷沖模架、矩形凹模板、矩形模板、矩形墊板等零件（GB2857.1～2859.5--81， GB/T2851.1～2853.2―81），以及塑料注射模標準模架的應用日益廣泛。當采購這些半成品件后，再進行成形表面和相關部位的加工，對于降低模具成本和縮短模具制造周期都大有好處。這種毛坯形式應該成為模具零件毛坯的主要形式。
