模具(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 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。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。常用于制造高速沖模、多工位級進模、冷擠壓模、熱擠壓模、冷鐓模等。但其缺點是韌性差，加工困難，模具成本高。 ? 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。該鋼可進行鍛造、機械加工、熱處理等，熱處理變形小，淬火后具有硬質合金的硬度及良好的耐磨性和剛性，在工業上越來越廣泛應用。目前已成功用于制造冷鐓模、冷擠壓模、拉深模、拉絲模、熱鐓模、熱及模、粉末冶金模和陶瓷模。 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 22 模具壽命 ? 模具壽命 是指 模具在保證產品零件品質的前提下，所能加工的制件的總數量，它包括工作面的多次修磨和易損件更換后的壽命。 即在不發生事故的情況下，模具的自然壽命。 ? 模具壽命＝工作面的一次壽命 修磨次數 易損件的更換次數。 ? 一般在模具設計階段就應明確該模具所適用的 生產批量、類型或者模具生產制件的總次數，即模具的設計壽命。 ? 模具壽命與 模具類型和結構 有關，它是一定時期內對模具材料技術、模具設計與制造技術、模具熱處理技術以及模具使用維護水平的綜合反映。 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。 它與模具損傷是完全不同的概念，模具損傷是指模具在使用過程中，出現尺寸變化或微裂紋，但模具還未喪失服役能力。廣義上講， 模具的失效是指一套模具完全不能再用，而在實際生產中主要指模具的工作零件不能修復再用。 ? 模具類型不同、生產的產品不同，失效的形式也不同。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。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。 ? 模具失效的類型可分為 早期失效和正常實效 。 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 24 ? 模具的基本失效形式有磨損、斷裂及開裂、疲勞及冷熱疲勞、變形、腐蝕。 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 。當這種 磨損使模具的尺寸發生變化或改變了模具的表面狀態使之不能繼續服役時 ，稱為模具的 磨損失效 。磨損失效按磨損的機理又可分為以下幾種。 ? （ 1）磨粒磨損 ? （ 2）粘著磨損 ? （ 3）疲勞磨損 ? （ 4）氣蝕磨損和沖蝕磨損 ? （ 5）腐蝕磨損 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 26 2）斷裂失效 ? 模具出現大裂紋或分離為兩部分或數個部分，喪失服役能力時 ，稱為 斷裂失效 。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 。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。 ? 脆性斷裂 是指 斷裂時不發生或發生較小的宏觀塑性變形的斷裂。 ? 一次性斷裂 是指在 承受很大變形力或沖擊載荷的作用下，裂紋產生并迅速擴展造成的斷裂，斷口為結晶狀。 ? 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。 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 27 3）塑性變形失效 c）彎曲 a）塌陷 b）鐓粗 模具在使用過程中，發生塑性變形，改變了零件的幾何形狀或尺寸，而不能修復再服役時 稱為 塑性變形失效。 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 28 影響模具壽命的因素 1）模具結構的影響 a）整體式凹模 b）凹模早期斷裂 c）組合式凹模 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 29 模具圓角 模具圓角半徑 圓角半徑對模具壽命的影響 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 30 幾何形狀 a)凸端型 b）尖端型 c）平端型 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 31 導向裝置 ? 模具采用導向裝置能保證模具零件在工作中的相對位置精度，增加模具抗彎曲、抗偏載的能力，避免模具不均勻地磨損。可靠的導向結構，對于避免凸模與凹模間互相啃傷極為有效，對于小間隙或無間隙的大中型型腔模、沖裁模、精沖模更為重要。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。 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。 3）模具加工制造的影響 ? 模具加工制造工藝過程，特別是 鍛造工藝過程對模具的失效影響極大。 ? 模具的切削加工必須嚴格符合設計要求，應 保證尺寸過渡處的圓角半徑，圓弧與直線相接處應光滑。 ? 模具熱處理的目的是獲得 所需要的內部組織和性能 。 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 33 4）模具工作條件的影響 ? 模具使用壽命與模具的工作條件也密切相關。 ? 首先與 成形材料及其溫度 有關。 其次， 模具壽命與成形設備有關 。 再次， 模具工作時的冷卻和潤滑對其壽命也有影響 。 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 35 模具制造的基本要求 ? 1）制造精度高 ? 2）使用壽命長 在大批量生產的情況下，模具的壽命是先決條件 ? 3）制造周期短 模具制造周期的長短主要取決于制造工藝過程和生產管理水平的高低 ? 4）模具成本低 模具成本與模具結