模具-預覽頁

　

【正文】 性 。如各類 液壓機、水壓機 等。 ? 旋轉運動 ：如旋壓成形、輥鍛成形、塑件旋轉卸件等。 材 料 科 學 與 工 程 學 院 S c h o o l of M a t e r i a l s S c i e n c e E n g i n e e r i n g Page 6 ．模具的驅動以及模具與設備的連接 (1)模具的驅動 ? 模具的運動形式取決于 制件的材料和成形工藝過程，其運動和動力是由成形設備的動力和傳動機構驅動和提供的。 ? 2）導向、定位零件： 保證模具的運動方向和模具定位，確保成形零件的相對關系合理 (或間隙均勻 )，能準確對合，保證坯料有一個正確的加工位置。 ? 橡膠制品成型模 ? 玻璃制品成型模 ? 陶瓷模具 包括壓縮模、注射模等。模具生產出的制件具有 精度高、形狀復雜、尺寸一致性好、材料利用率高、生產效率高、能耗低 等優點。通過一定的方式使材料在模具內成形以制造所需制件。隨著產品工業化生產的發展而形成了“模具”的概念。 ? 模具技術是體現一個國家制造技術水平的重要標志 利用模具成形和生產零件的方法是一種少切削、無切削、多工序組合的生產方法。 ? 塑料成型模具 包括注射模、壓縮模、擠塑模、吹塑模、發泡模等。從各個部件的功能上可分如下幾類零部件組成： ? 1）成形工作零件： 直接加工或形成制件形狀和表面的零部件。 ? 5）其它零件： 各類標準件，如螺釘、銷、鍵、彈簧等。有沖擊的，如沖孔、落料、彎曲、鍛造等。 ? 電 — 液驅動： 通過 電動機驅動液壓泵或水泵 產生液體壓力，驅動與模具運動部分相連的液壓缸或活塞，使模具動模部分相對于定模作定向平移運動，從而實現對材料施加壓力進行成形加工。模具與設備通過模架（或模板）與設備相連，首先需要 確定模具與設備的連接形式和接口尺寸， 模具的連接形式根據成形工藝過程和成形設備的不同可采用螺釘、壓板、或是模柄等連接形式。 因此，設計制造模具時應滿足下列技術要求。 ? 4）所有模具工作零件的凸模和凹模 (動模和定模 )應保持精確的相對位置(間隙均勻 )。若按模具類別可分為： 冷作模具材料、熱作模具材料、塑料模具材料、其它模具材料 。有了一定的硬度和耐磨性，才能使模具在特定的工作條件下， 保持形狀和尺寸的穩定 而不迅速發生變化。這就要求模具具備一定的抗熱性能。 ? （ 3）熱處理性能 包括 淬透性和淬硬性，要求熱處理變形小，淬火溫度范圍寬，過熱敏感性低。 ? 4）經濟性合理 在滿足性能和使用條件下盡量選用 價格低的材料。 ? 5）模具的制造過程 熱加工、冷加工、特種加工、熱處理、表面處理等。因此，冷作模具鋼通常以高碳為主，有時要增加韌性抗擊沖擊載荷。 ? 高合金工具鋼： 這類鋼由于 合金元素的大量增加（總量在 10%以上）， 廣泛用于承載大、沖次多、工件形狀復雜的模具，常用的材料有 Cr1 Cr12MoV、 Cr5Mo1V等。 材 料 科 學 與 工 程 學 院 S c h o o l of M a t e r i a l s S c i e n c e E n g i n e e r i n g Page 16 2）熱作模具鋼 ? 熱作模具鋼的共同特點是：大多數為 合金工具鋼 ，少數為 高溫合金和硬質合金 ；鋼的碳質量分數皆偏低，多為 中碳成分 ，以滿足高韌性、導熱性的要求； 為了提高淬透性、抗熱性和耐磨性以及抗氧化性，材料中的合金元素主要為 Cr、 W、 Mo、 Ni、 V、 Mn、 Si等。 ? 中耐熱性鋼 ：具有中等耐熱性，工作溫度為 600～ 650℃ ，最高可達660℃ 。此類模具材料有： 4Cr5MoSiV、 4Cr5W2SiV、 4Cr5MoSiV 4Cr4MoWSiV等。 ? 特殊用途熱作模具鋼： 主要包括超高強度鋼、高速工具鋼、馬氏體時效鋼、耐熱不銹鋼、耐熱合金等，用它們制造模具可滿足熱加工新工藝對材料性能的要求，并可大大提高模具壽命。通過表面滲碳處理淬火可獲得表層高硬度、高耐磨及拋光性能好、表層強度高而內層韌性好的性能。合金調質鋼40Cr、 4Cr3MoSiV、 4Cr5MnSiV、 4Cr5MoSiV1等淬透性好，熱處理方便，強韌性好、耐磨，加工性能好。如 4Cr1 9Cr Cr18MoV等材料可用于制造生產聚氯乙烯或聚苯乙烯塑料件的模具。 材 料 科 學 與 工 程 學 院 S c h o o l of M a t e r i a l s S c i e n c e E n g i n e e r i n g Page 21 5）硬質合金和鋼結硬質合金 ? 硬質合金 是以 難熔金屬碳化物（ WC、 TiC）作硬質相，以鐵族金屬（ Co和 Ni）作粘結相，用粉末冶金方法生產的一種多相組合材料，常用的有鎢鈷（ YG）、鎢鈷鈦（ YT）和萬能硬質合金（ YW） 三類。 ? 鋼結硬質合金 是以 合金鋼為基體，以難熔金屬碳化物（ WC、 TiC）作硬質相，用粉末冶金工藝過程生產的一種新型工模具鋼。 即在不發生事故的情況下，模具的自然壽命。 材 料 科 學 與 工 程 學 院 S c h o o l of M a t e r i a l s S c i e n c e E n g i n e e r i n g Page 23 ．模具的失效形式 ? 所謂 模具失效 是指 模具受到損壞，不能通過修復而繼續服役。如鍛模會因鍛件尺寸不符合要求或鍛模破裂而失效，而塑料件表面要求很光的塑料模，會因模具表面粗糙度變大而失效。 a）折斷 b）劈裂 c）崩塊 d）龜裂 e）熱裂 f）鐓粗變形 材 料 科 學 與 工 程 學 院 S c h o o l of M a t e r i a l s S c i e n c e E n g i n e e r i n g Page 25 1）磨損失效 ? 模具在工作過程中，與成形坯料接觸，產生相對運動，造成 磨損 。對模具來說斷裂是最嚴重的失效形式，它是 各種因素產生的裂紋擴展的歸宿 。 ? 疲勞斷裂 是指 在較低的應力下，經多次使用，裂紋緩慢擴展后發生的斷裂，斷口為纖維狀。因此，模具的導向也是影響模具壽命的重要因素，在其它條件相同的情況下， 模具的導向精度越高，則模具的壽命就越長。 ? 模具熱處理的目的是獲得 所需要的內部組織和性能 。 再次， 模具工作時的冷卻和潤滑對其壽命也有影響 。當然，只顧降低成本和縮短制造周期而忽視模具精度和使用壽命的做法也不可取。目前，精密成型磨床、 CNC高精度平面磨床、精密數控電火花線切割機床、高精度連續軌跡坐標磨床以及三坐標測量儀的使用越來越普遍，使模具加工向 高技術密集型發展。 圖 10電火花成形加工原理圖 1脈沖電源 2電極 3工件 4工作液 材 料 科 學 與 工 程 學 院 S c h o o l of M a t e r i a l s S c i e n c e E n g i n e e r i n g Page 42 2）實現電火花加工的基本條件 ? （ 1）脈沖電源： 必須具有 波形為單向的脈沖電源， 脈沖寬度小于 103s，放電時產生的熱量來不及傳散到材料內部，保證良好的加工精度和表面品質。間隙與工作介質、加工電壓有關，一般為 ～ 。這不僅有助于 電極的制造，而且也有利于加工包括小孔、窄槽在內的各種型孔、立體曲面及復雜形狀，能一次加工完成；尺寸小至幾微米，大至幾米。 ? （ 5）直接利用電能加工，便于實現自動化。即按 工件加工面形狀要求，編制出軌跡的二維數字控制程序，控制形狀簡單的圓柱體電極（一般為銅電極）一方面作自轉，同時沿數控軌跡（使電極外圓沿工作型面）運動，作電火花加工的方法。 ? （ 3）加工過程中，電極損耗小（可忽略不計），可獲得較高的加工精度。 電火花線切割加工基本是 一次加工成型 ，一般不要中途轉換規準。 （ 2）工具可用較軟的材料做成較復雜的形狀來加工型面和型腔，不需要工具相對于工件作復雜的運動， 機床結構簡單，操作方便， （ 3）由于去除加工材料是靠細微磨粒的瞬時撞擊作用，故工件表面的宏觀作用力很小，不會引起變形和燒傷， 表面粗糙度也較好（ Ra為 1～ ），加工精度達 ～，而且可以加工薄壁、窄縫、低剛性工件。 ? （ 4）適于加工深而小的微孔、窄縫，尺寸可小到微米級。 ? （ 2）能以簡單的直線進給運動， 一次加工出復雜的型腔、型孔等。 ? （ 5）加工過程中陰極電極在理論上不會損耗， 可長期使用。 ? （ 2）重復精度高。 ? （ 6）電鑄速度慢，生產周期長，尖角和凹槽部分鑄層不均勻，逐層具有一定的內應力， 不能承受沖擊載荷。 材 料 科 學 與 工 程 學 院 S c h o o l of M a t e r i a l s S c i e n c e E n g i n e e r i n g Page 54 ? 模具 CAM技術 就是 利用計算機輔助完成模具的制造。 ? 模具數控加工的特點 有： 加工精度和加工品質高、生產效率高、自動化程度高和生產周期短。 第一，以樣本模具為對象進行復制，即對原有模具如報廢模具、二手模具等進行復制。 ? 3．對所獲數據進行必要的數字擬合，為造型提供依據。 ? 7．對復制的模具進行試模，對其生產出的零件進行幾何形狀與應用功能