模具(更新版)

　　

【正文】 成形加工的基本方法 ? （ 1）仿形法 即按照 工件形狀、尺寸及精度要求，設計、制造凸凹形狀相反、尺寸與精度相同、留有后續加工余量， 用來進行成形加工的方法，如圖 10。 ? （ 4）絕緣介質： 為了使脈沖放電能重復進行，極間必須充有絕緣介質，同時，絕緣介質還有 排出放電間隙中的電蝕物和冷卻電極的作用， 常用的絕緣介質有煤油、皂化液、水基液等。 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 37 模具制造的生產過程 ? 1）模具方案確定 ? 2）模具設計 ? 3）生產準備 ? 4）模具成形零件加工 ? 5）裝配與調試 ? 6）試模與驗收 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 38 模具零件的加工 . 模具零件的常規機械加工 ? 機械加工是模具加工的基本手段，主要包括 車、銑、磨、刨、插等 ，其中車、銑、磨是模具零件機械加工中最常用的方法。 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 34 模具的制造 ? 模具制造 是指在 一定的制造裝配和制造工藝過程條件下，直接對模具材料進行加工，以改變其形狀、尺寸、相對位置和性質，使之成為符合要求的零件，再將這些零件相互配合、定位與安裝、連接與固定成為模具的過程。 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 32 2）模具材料的影響 ? 模具材料必須滿足模具對 塑性變形抗力、斷裂抗力、疲勞抗力、硬度、耐磨性、冷熱疲勞抗力等性能的要求，如不能滿足模具則會發生早期失效。若按斷裂性質可分為 塑性斷裂、脆性斷裂 ；若按斷裂路徑可分為 穿晶斷裂、沿晶斷裂和混晶斷裂 ；若按斷裂機理可分為 一次性斷裂和疲勞斷裂。冷作模具容易產生脆斷而不出現冷熱疲勞失效，熱作模具容易產生冷熱疲勞、裂紋及變形，冷、熱模具都可能因磨損而失效。 ? 模具壽命＝工作面的一次壽命 修磨次數 易損件的更換次數。其硬度遠高于各種模具鋼，有很高的耐磨性，耐高溫，熱穩定性強；強度高，剛性大，熱脹率小、導熱率低；耐蝕耐氧化；不需要進行熱處理等。多用于 軟質塑料成型模， 如注射、擠壓等塑料模。 ? 此外，國內外用作熱作模具鋼的材料還有 H10（ 4Cr5Mo2MnVSi）、 H13（ 4Cr5MoSiV1）、 HM1（ 35Cr3Mo3W2V）、HM3（ 25Cr3Mo3VNb）、 RM2（ 5Cr4W5Mo2V）、 GR（ 4Cr3Mo3W4VTiNb）、 TM（ 4Cr2Mo2VMnW）、 HD（ 4Cr3Mo2NiVNb）等鋼以及 H10改進型鋼 ER8和用于 高速錘鍛模的無鉻鎳模 具鋼 4SiMnW3MoVN。鋼的淬透性好，小于 φ 100mm內的工件能空冷淬透，熱處理變形小。 ? 高速鋼： 具有 很高的淬透性 (空冷即可淬硬 )，很高的抗壓強度、回火穩定性和耐磨性，即使在 600℃ 高溫下 仍可保持高硬度、高韌性和耐磨性。 ? 6）模具的設計因素 大型模具常采用組合或鑲嵌結構，工作部位和支承部位材料可不相同，如大型汽車覆蓋件沖壓模具。 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 13 3．模具材料選用的一般原則 ? 1）足夠的強度、硬度、塑性、韌性等 根據模具工作條件，失效形式，壽命要求，可靠性等提出材料的 強度、硬度、塑性、韌性等指標，提出時要考慮尺寸效應及主要關鍵的性能指標。 ? （ 2）強度、塑性和韌性 要求模具材料具有良好的塑性，提高其 抗脆斷能力 ；要求具有高強度、高韌性和高的 抗疲勞強度 ，滿足模具在工作時能 承受高壓和沖擊循環載荷。 ? 5）模具的分型面應合理設置，能確保零件順利成形、取件和送。 接口尺寸是指模具外形結構形狀及尺寸與設備滑塊和工作臺面尺寸、設備工作行程、滑塊最大移動距離（設備開口高度或寬度）、送料所需空間和取件所需空間等相應尺寸的匹配和適應性 。 ? 旋轉運動 ：如旋壓成形、輥鍛成形、塑件旋轉卸件等。 ? 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。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。隨著產品工業化生產的發展而形成了“模具”的概念。 ? 塑料成型模具 包括注射模、壓縮模、擠塑模、吹塑模、發泡模等。 ? 5）其它零件： 各類標準件，如螺釘、銷、鍵、彈簧等。 ? 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。 因此，設計制造模具時應滿足下列技術要求。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 。這就要求模具具備一定的抗熱性能。 ? 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。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。 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。此類模具材料有： 4Cr5MoSiV、 4Cr5W2SiV、 4Cr5MoSiV 4Cr4MoWSiV等。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。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。 ? 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。 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。 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 。 ? 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。 ? 模具熱處理的目的是獲得 所需要的內部組織和性能 。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。 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。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。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。 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。 ? （ 4）適于加工深而小的微孔、窄縫，尺寸可小到微米級。 ? （ 5）加工過程中陰極電極在理論上不會損耗， 可長期使用。 ? （ 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。 ? 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。 ? 3．對所獲數據進行必要的數字擬合，為造型提供