模具加工制造PPT学习教案.pptx

会计学1模具加工模具加工(ji gng)制造制造第一页，共60页。第第1 1节节 概述概述第第2 2节节 模具的基本结构与组成模具的基本结构与组成第第3 3节节 模具材料与模具寿命模具材料与模具寿命第第4 4节节 模具的制造模具的制造(zhzo)(zhzo)第第5 5节节 其它模具制造其它模具制造(zhzo)(zhzo)技术技术第第6 6节节 模具的标准化模具的标准化主要主要(zhyo)内容内容第1页/共60页第二页，共60页。7.1 概述概述(i sh)n n所谓模具就是所谓模具就是“型型”和和“模模”，古时也称作，古时也称作“范范”，它是材料成形加工的，它是材料成形加工的工具。随着产品工业化生产的发展而形成了工具。随着产品工业化生产的发展而形成了“模具模具”的概念。通过一定的的概念。通过一定的方式使材料在模具内成形以制造所需制件。方式使材料在模具内成形以制造所需制件。n n模具是工业产品生产的重要工艺装备模具是工业产品生产的重要工艺装备 采用模具成形零件的技术代替传统采用模具成形零件的技术代替传统的切削加工技术，可以的切削加工技术，可以(ky(ky)提高生产效率、保证零件品质、节约材料、提高生产效率、保证零件品质、节约材料、降低生产成本，取得很高的经济效益。降低生产成本，取得很高的经济效益。n n模具工业是国民经济的基础工业模具工业是国民经济的基础工业 利用模具生产零件的方法已成为工业上利用模具生产零件的方法已成为工业上进行成批或大批生产的主要技术手段，它对于保证制品品质，缩短试制周进行成批或大批生产的主要技术手段，它对于保证制品品质，缩短试制周期，进而争先占领市场，以及产品更新换代和新产品开发都具有决定性意期，进而争先占领市场，以及产品更新换代和新产品开发都具有决定性意义。义。n n模具技术是体现一个国家制造技术水平的重要标志模具技术是体现一个国家制造技术水平的重要标志 利用模具成形和生产利用模具成形和生产零件的方法是一种少切削、无切削、多工序组合的生产方法。模具生产出零件的方法是一种少切削、无切削、多工序组合的生产方法。模具生产出的制件具有精度高、形状复杂、尺寸一致性好、材料利用率高、生产效率的制件具有精度高、形状复杂、尺寸一致性好、材料利用率高、生产效率高、能耗低等优点。是其它加工制造方法不能比拟的。高、能耗低等优点。是其它加工制造方法不能比拟的。第2页/共60页第三页，共60页。7.2 模具模具(mj)的基本结构与组成的基本结构与组成n n材料成形模具的分类材料成形模具的分类 n n1 1、冲压模、冲压模 包括冲裁模、单工序包括冲裁模、单工序(gngx)(gngx)模、复合模、级进模、汽车覆盖件冲模、模、复合模、级进模、汽车覆盖件冲模、硬质合金冲模等。硬质合金冲模等。n n2 2、塑料成型模具、塑料成型模具 包括注射模、压缩模、包括注射模、压缩模、挤塑模、吹塑模、发泡模等。挤塑模、吹塑模、发泡模等。n n3 3、橡胶制品成型模、橡胶制品成型模 n n4 4、玻璃制品成型模、玻璃制品成型模 n n5 5、陶瓷模具、陶瓷模具 包括压缩模、注射模等。包括压缩模、注射模等。n n6 6、锻造成形模具、锻造成形模具 n n7 7、压铸模、压铸模 可按压室温度分为冷压室压铸可按压室温度分为冷压室压铸机用压铸模、热压室压铸机用压铸模。机用压铸模、热压室压铸机用压铸模。n n8 8、铸造金属型模具、铸造金属型模具 n n9 9、粉末冶金成型模、粉末冶金成型模 n n1010、通用模具和经济模具、通用模具和经济模具第3页/共60页第四页，共60页。材料成形材料成形(chn xn)模具的基本结构组成模具的基本结构组成n n模具的基本结构模具的基本结构n n从结构上看主要由动模（上模）和定模（下模）两大主要部分组成。从结构上看主要由动模（上模）和定模（下模）两大主要部分组成。从各个部件的功能上可分如下几类零部件组成：从各个部件的功能上可分如下几类零部件组成：n n1 1）成形工作零件：直接加工或形成制件形状和表面的零部件。）成形工作零件：直接加工或形成制件形状和表面的零部件。n n2 2）导向、定位零件：保证模具的运动方向和模具定位，确保成形）导向、定位零件：保证模具的运动方向和模具定位，确保成形零件的相对关系合理零件的相对关系合理(或间隙或间隙(jin x)(jin x)均匀均匀)，能准确对合，保证坯，能准确对合，保证坯料有一个正确的加工位置。料有一个正确的加工位置。n n3 3）支承零件：固定、连接和支承模具成形零件、功能零件的零部）支承零件：固定、连接和支承模具成形零件、功能零件的零部件，使模具各部分能组装一起形成一副完整的模具，方便安装和调件，使模具各部分能组装一起形成一副完整的模具，方便安装和调试；也是与设备连接的接口部分。试；也是与设备连接的接口部分。n n4 4）送料、顶料机构、检测及安全机构：保证模具连续可靠工作，）送料、顶料机构、检测及安全机构：保证模具连续可靠工作，方便制件的取出，可靠的进行手工或自动送、进料等。方便制件的取出，可靠的进行手工或自动送、进料等。n n5 5）其它零件：各类标准件，如螺钉、销、键、弹簧等。）其它零件：各类标准件，如螺钉、销、键、弹簧等。第4页/共60页第五页，共60页。模具的驱动以及模具的驱动以及(yj)模具与模具与设备的连接设备的连接(1)模具的驱动 模具的运动形式取决于制件的材料和成形工艺过程，其运动和动力是由成形设备的动力和传动机构驱动和提供的。作为模具的运动形式也与成形工艺过程有关，模具运动部分的运动形式在各类模具中有以下几种：单向平移(pn y)运动：如板材成形、挤压成形、塑料压制和注射成型、金属压铸成形、陶瓷、橡胶与玻璃制品的模压成型等。单向、多向直线运动：无冲击的，如抽芯、送料与推料等。有冲击的，如冲孔、落料、弯曲、锻造等。旋转运动：如旋压成形、辊锻成形、塑件旋转卸件等。第5页/共60页第六页，共60页。n n机电驱动：由电动机提供动力和旋转运动，以驱动传动机构，并通过滑块等和模具运动部分相连，驱动模具定向运动，并传递动力给模具作用于材料进行成形加工。如各类曲柄压力机、摩擦压力机、辊锻机等。n n电液驱动：通过电动机驱动液压泵或水泵产生液体(yt)压力，驱动与模具运动部分相连的液压缸或活塞，使模具动模部分相对于定模作定向平移运动，从而实现对材料施加压力进行成形加工。如各类液压机、水压机等。n n气压成形：主要用于吸塑、吹塑成形加工，也常用于玻璃材料成型，即模具处于固定状态，经气泵产生负压将塑料吸附于模具型面形成制件，或产生一定气压，吹入热熔塑件或热熔状态的玻璃制件毛坯内，使其扩展、变形，并贴附于模具型腔表面，形成制件。第6页/共60页第七页，共60页。(2)模具与成形模具与成形(chn xn)设备的连接设备的连接n n在确定了成形工艺和成形设备类型后，模具设计时，需要对所选设备进行公称压力、工作速度、工作行程、连接部位接口的几何尺寸等参数进行校核计算。模具与设备通过模架（或模板(mbn)）与设备相连，首先需要确定模具与设备的连接形式和接口尺寸，模具的连接形式根据成形工艺过程和成形设备的不同可采用螺钉、压板、或是模柄等连接形式。接口尺寸是指模具外形结构形状及尺寸与设备滑块和工作台面尺寸、设备工作行程、滑块最大移动距离（设备开口高度或宽度）、送料所需空间和取件所需空间等相应尺寸的匹配和适应性。模具结构尺寸中，与设备相连的主要尺寸是模具闭合高度或模具厚度，在设计时还要考虑它们与设备滑块工作行程之间的关系。第7页/共60页第八页，共60页。模具的通用技术模具的通用技术(jsh)要求要求n n模具必须模具必须(bx)(bx)满足以下要求：保证制件结构要素的精度与品质；保证满足以下要求：保证制件结构要素的精度与品质；保证制件的互换性；保证生产规模，即保证模具的使用性能和寿命。因此，制件的互换性；保证生产规模，即保证模具的使用性能和寿命。因此，设计制造模具时应满足下列技术要求。设计制造模具时应满足下列技术要求。n n1 1）组成模具的各零件的材料、尺寸公差、形位公差、表面粗糙度和热）组成模具的各零件的材料、尺寸公差、形位公差、表面粗糙度和热处理等均应符合成形过程的技术要求。处理等均应符合成形过程的技术要求。n n2 2）模座（模板）安装平面的平行度、导柱轴心线和导套轴心线对各自）模座（模板）安装平面的平行度、导柱轴心线和导套轴心线对各自模座（模板）安装平面的垂直度应达到规定的精度等级要求。模座（模板）安装平面的垂直度应达到规定的精度等级要求。n n3 3）所有导向机构应运动平稳、无阻滞现象。）所有导向机构应运动平稳、无阻滞现象。n n4 4）所有模具工作零件的凸模和凹模）所有模具工作零件的凸模和凹模(动模和定模动模和定模)应保持精确的相对位应保持精确的相对位置置(间隙均匀间隙均匀)。n n5 5）模具的分型面应合理设置，能确保零件顺利成形、取件和送。）模具的分型面应合理设置，能确保零件顺利成形、取件和送。n n6 6）装配好的模具闭合高度或厚度应与相应的成形设备相适应。）装配好的模具闭合高度或厚度应与相应的成形设备相适应。n n7 7）模具应在生产条件下进行试验，确保批量生产出符合品质要求的制）模具应在生产条件下进行试验，确保批量生产出符合品质要求的制件件第8页/共60页第九页，共60页。7.3 模具模具(mj)材料与模具材料与模具(mj)寿命寿命模具材料1模具材料的分类 目前，可用于制作模具的材料种类繁多。若按模具类别可分为：冷作模具材料、热作模具材料、塑料模具材料、其它模具材料。按材料的类别可分为：钢铁材料、非铁金属材料和非金属材料。2模具材料的一般性能要求 作为材料成形加工的工具，模具的服役条件(tiojin)恶劣，精度要求高，并且要求具有一定的使用寿命。第9页/共60页第十页，共60页。1）模具）模具(mj)材料的使用性能材料的使用性能要求要求n n（1 1）硬度和耐磨性）硬度和耐磨性 这是最基本的性能要求。有了一定的硬度和耐磨这是最基本的性能要求。有了一定的硬度和耐磨性，才能使模具在特定的工作条件下，保持形状和尺寸的稳定而不迅性，才能使模具在特定的工作条件下，保持形状和尺寸的稳定而不迅速发生变化。速发生变化。n n（2 2）强度、塑性和韧性）强度、塑性和韧性 要求模具材料要求模具材料(cilio)(cilio)具有良好的塑性，提具有良好的塑性，提高其抗脆断能力；要求具有高强度、高韧性和高的抗疲劳强度，满足高其抗脆断能力；要求具有高强度、高韧性和高的抗疲劳强度，满足模具在工作时能承受高压和冲击循环载荷。模具在工作时能承受高压和冲击循环载荷。n n（3 3）抗热性能）抗热性能 模具材料模具材料(cilio)(cilio)经常受到高温作用或直接在高温工经常受到高温作用或直接在高温工作。冷作模具（冷挤压模）在强烈摩擦时，局部的温升可达作。冷作模具（冷挤压模）在强烈摩擦时，局部的温升可达400400以上，以上，热作模具的温升更高，锻模可达热作模具的温升更高，锻模可达500500600600，热挤压模具可达，热挤压模具可达800800850850，压铸模达，压铸模达30030010001000。这就要求模具具备一定的抗热性能。这就要求模具具备一定的抗热性能。模具材料模具材料(cilio)(cilio)的热性能包括热强性、热硬性、热稳定性、热疲劳的热性能包括热强性、热硬性、热稳定性、热疲劳抗力和抗粘着性等。抗力和抗粘着性等。第10页/共60页第十一页，共60页。2）模具材料的加工性能）模具材料的加工性能(xngnng)要求要求n n（1 1）热加工性能）热加工性能 包括铸造性能、锻造性能包括铸造性能、锻造性能和焊接性能。和焊接性能。n n（2 2）冷加工性能）冷加工性能 包括切削、抛光、研磨等包括切削、抛光、研磨等性能。性能。n n（3 3）热处理性能）热处理性能 包括淬透性和淬硬性，包括淬透性和淬硬性，要求热处理变形小，淬火温度要求热处理变形小，淬火温度(wnd)(wnd)范围范围宽，过热敏感性低。宽，过热敏感性低。第11页/共60页第十二页，共60页。3模具材料选用模具材料选用(xunyng)的一般原则的一般原则n n1）足够的强度、硬度、塑性、韧性等 根据模具工作条件，失效形式，寿命要求，可靠性等提出(t ch)材料的强度、硬度、塑性、韧性等指标，提出(t ch)时要考虑尺寸效应及主要关键的性能指标。n n2）良好的加工性能 所选材料根据不同的制造工艺过程应具有良好的加工性能。n n3）模具材料供应正常 应考虑市场资源和现实供应情况，尽量在国内解决，少进口，并且品种规格相对集中。n n4）经济性合理 在满足性能和使用条件下尽量选用价格低的材料。第12页/共60页第十三页，共60页。4模具模具(mj)材料选用考虑的因素材料选用考虑的因素n n 1）模具的工作条件 包括承载大小和性质、工作温度、腐蚀情况等，n n 2）模具的失效形式 分析弄清模具失效属于塑性变形失效、磨损失效还是断裂失效等。n n 3）模具所加工产品的特征 分清产品材质、形状复杂程度、生产批量大小、品质高低等。n n 4）模具自身结构 模具的大小、形状、模具的不同组件(z jin)和不同部位等。n n 5）模具的制造过程 热加工、冷加工、特种加工、热处理、表面处理等。n n 6）模具的设计因素 大型模具常采用组合或镶嵌结构，工作部位和支承部位材料可不相同，如大型汽车覆盖件冲压模具。也可采用低级材料进行强化处理。第13页/共60页第十四页，共60页。5常用常用(chn yn)的模具材料的模具材料1 1）冷作模具钢）冷作模具钢这类模具性能上一般要求高的硬度和耐磨性、足够的强度和适这类模具性能上一般要求高的硬度和耐磨性、足够的强度和适当的韧性。因此，冷作模具钢通常以高碳为主，有时要增加当的韧性。因此，冷作模具钢通常以高碳为主，有时要增加韧性抗击冲击载荷。韧性抗击冲击载荷。碳素工具钢：含碳量碳素工具钢：含碳量0.7%0.7%1.4%1.4%，主要有，主要有T7T7、T7AT7A、T8T8、T8AT8A、T10T10、T10AT10A、T12T12、T12AT12A等，一般适用于制造工作温度在等，一般适用于制造工作温度在250250以下、尺寸较小、形状以下、尺寸较小、形状(xngzhun)(xngzhun)简单、负荷较小的冷简单、负荷较小的冷作模具作模具低合金工具钢：这类钢含有一定的合金元素，合金元素总量在低合金工具钢：这类钢含有一定的合金元素，合金元素总量在1%1%3%3%。适用于各种冲剪工具、精压模、冷镦模、中小批。适用于各种冲剪工具、精压模、冷镦模、中小批量形状量形状(xngzhun)(xngzhun)较为复杂的模具。常用的模具材料有较为复杂的模具。常用的模具材料有9Cr29Cr2、9SiCr9SiCr、65Mn65Mn、60Si2Mn60Si2Mn、4CrW2Si4CrW2Si、CrWMnCrWMn、9Mn2V9Mn2V等。等。高合金工具钢：这类钢由于合金元素的大量增加（总量在高合金工具钢：这类钢由于合金元素的大量增加（总量在10%10%以上），广泛用于承载大、冲次多、工件形状以上），广泛用于承载大、冲次多、工件形状(xngzhun)(xngzhun)复复杂的模具，常用的材料有杂的模具，常用的材料有Cr12Cr12、Cr12MoVCr12MoV、Cr5Mo1VCr5Mo1V等。等。高速钢：具有很高的淬透性高速钢：具有很高的淬透性(空冷即可淬硬空冷即可淬硬)，很高的抗压强度、，很高的抗压强度、回火稳定性和耐磨性，即使在回火稳定性和耐磨性，即使在600600高温下仍可保持高硬度、高温下仍可保持高硬度、高韧性和耐磨性。适用于制造重载长寿命的冷挤压模、拉深高韧性和耐磨性。适用于制造重载长寿命的冷挤压模、拉深模等。常用的高速钢有钨系高速钢模等。常用的高速钢有钨系高速钢W18Cr4VW18Cr4V和钼系高速钢和钼系高速钢W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2。第14页/共60页第十五页，共60页。2）热作模具钢）热作模具钢n n热作模具钢的共同特点是：大多数为合金工具钢，少数为高温合金和热作模具钢的共同特点是：大多数为合金工具钢，少数为高温合金和硬质合金；钢的碳质量分数皆偏低，多为中碳成分，以满足高韧性、硬质合金；钢的碳质量分数皆偏低，多为中碳成分，以满足高韧性、导热性的要求；为了提高淬透性、抗热性和耐磨性以及导热性的要求；为了提高淬透性、抗热性和耐磨性以及(y(y j)j)抗氧化抗氧化性，材料中的合金元素主要为性，材料中的合金元素主要为CrCr、WW、MoMo、NiNi、V V、MnMn、Si Si等。等。n n低耐热高韧性钢：属于高韧性钢，具有较高的冲击韧性和高的疲劳强低耐热高韧性钢：属于高韧性钢，具有较高的冲击韧性和高的疲劳强度，淬透性较高，有一定的回火稳定性和高温强度，具有良好的导热度，淬透性较高，有一定的回火稳定性和高温强度，具有良好的导热性和抗氧化性，能在性和抗氧化性，能在500500600600的条件下工作，加工性能好。但相对的条件下工作，加工性能好。但相对于其它热作模具钢，耐热性能低。典型材料有锤锻模用的于其它热作模具钢，耐热性能低。典型材料有锤锻模用的5CrNiMo5CrNiMo、5CrMnMo5CrMnMo以及以及(y(y j)4CrMnSiMoVj)4CrMnSiMoV、5Cr2NiMoV5Cr2NiMoV等。等。n n中耐热性钢：具有中等耐热性，工作温度为中耐热性钢：具有中等耐热性，工作温度为600600650650，最高可达，最高可达660660。钢的淬透性好，小于。钢的淬透性好，小于100mm100mm内的工件能空冷淬透，热处理变内的工件能空冷淬透，热处理变形小。与形小。与5CrNiMo5CrNiMo相比韧性大致相等而硬度、热硬性和耐磨性高。这相比韧性大致相等而硬度、热硬性和耐磨性高。这类材料综合性能好，在最佳热处理状态下可做到高强度、高硬度、高类材料综合性能好，在最佳热处理状态下可做到高强度、高硬度、高韧性和高塑性的匹配。此类模具材料有：韧性和高塑性的匹配。此类模具材料有：4Cr5MoSiV4Cr5MoSiV、4Cr5W2SiV4Cr5W2SiV、4Cr5MoSiV14Cr5MoSiV1、4Cr4MoWSiV4Cr4MoWSiV等。等。第15页/共60页第十六页，共60页。n n高耐热性钢：具有较高的高温强度和高温硬度，可在600700高温下工作。淬透性好，小于150mm内的工件空冷可淬透，并具有二次硬化，回火抗力高，高耐磨、高抗疲劳。此类模具材料有3Cr2W8V、4Cr3Mo3W2V、5Cr4Mo2W2VSi和5Cr4W5Mo2V等。n n特殊用途热作模具钢：主要包括超高强度钢、高速工具钢、马氏体时效钢、耐热不锈钢、耐热合金(ni r h jn)等，用它们制造模具可满足热加工新工艺对材料性能的要求，并可大大提高模具寿命。n n此外，国内外用作热作模具钢的材料还有H10（4Cr5Mo2MnVSi）、H13（4Cr5MoSiV1）、HM1（35Cr3Mo3W2V）、HM3（25Cr3Mo3VNb）、RM2（5Cr4W5Mo2V）、GR（4Cr3Mo3W4VTiNb）、TM（4Cr2Mo2VMnW）、HD（4Cr3Mo2NiVNb）等钢以及H10改进型钢ER8和用于高速锤锻模的无铬镍模具钢4SiMnW3MoVN。2）热作模具钢）热作模具钢第16页/共60页第十七页，共60页。3）塑料）塑料(slio)模具钢模具钢n n一般要求具有一定的力学强度、一定的抗热性、较高的耐蚀性、较高的硬度，良好的机械加工性能和热加工性能。n n渗碳钢：碳的质量分数为0.1%0.2%，硬度低、加工性能良好，可采用(ciyng)冷压成形方法制造模具。通过表面渗碳处理淬火可获得表层高硬度、高耐磨及抛光性能好、表层强度高而内层韧性好的性能。常用碳素钢10、20号钢和20Cr、12CrNi3、12Cr2Ni4、20Cr2Ni4等合金渗碳钢制造表面要求高硬度、耐磨性好的塑料模具及配件。n n调质钢：调质后一般不再进行其他热处理，如硬度不够，可再进行进一步表面强化，如渗氮、碳氮共渗等。碳素钢45、50、55钢价廉、加工性能好、淬透性差。合金调质钢40Cr、4Cr3MoSiV、4Cr5MnSiV、4Cr5MoSiV1等淬透性好，热处理方便，强韧性好、耐磨，加工性能好。多用于软质塑料成型模，如注射、挤压等塑料模。第17页/共60页第十八页，共60页。n n冷作模具钢：包括碳素工具钢、高碳第合金钢、高耐磨钢等，由于热处理后可获得高硬度和高耐磨性，常用来制造热固性塑料模具或要求耐磨性较高的热塑性塑料模具。n n耐蚀钢：具有一定的硬度、强度和耐磨性，同时具有良好的抗蚀性能，用于具有腐蚀(fsh)介质析出的塑料加工模具。如4Cr13、9Cr8、Cr18MoV等材料可用于制造生产聚氯乙烯或聚苯乙烯塑料件的模具。n n马氏体钢：具有很高的强度，良好的韧性；热胀系数小，抗疲劳性能高，切削加工性能好，可进行时效处理提高硬度，热处理变形小，表面还可渗氮处理等，常用于要求高精度、耐磨、型腔复杂的塑料模具材料。第18页/共60页第十九页，共60页。4）铸铁）铸铁(zhti)铸铁作为制造模具的主要材料之一，常常制作铸铁作为制造模具的主要材料之一，常常制作各类冲压模、塑料模结构中的模板、模座、各类冲压模、塑料模结构中的模板、模座、模柄、底板定位板、支架等模具辅助零件，模柄、底板定位板、支架等模具辅助零件，并且铸铁也是玻璃成型模具的主要材料。通并且铸铁也是玻璃成型模具的主要材料。通常采用的铸铁牌号为常采用的铸铁牌号为HT200HT200和和HT250HT250，其它，其它(qt)(qt)还有球墨铸铁、耐热铸铁、低合金铸还有球墨铸铁、耐热铸铁、低合金铸铁等。铁等。第19页/共60页第二十页，共60页。5）硬质合金）硬质合金(yn zh h jn)和钢结硬质和钢结硬质合金合金(yn zh h jn)n n硬质合金是以难熔金属碳化物（WC、TiC）作硬质相，以铁族金属（Co和Ni）作粘结相，用粉末冶金方法生产的一种多相(du xin)组合材料，常用的有钨钴（YG）、钨钴钛（YT）和万能硬质合金（YW）三类。其硬度远高于各种模具钢，有很高的耐磨性，耐高温，热稳定性强；强度高，刚性大，热胀率小、导热率低；耐蚀耐氧化；不需要进行热处理等。常用于制造高速冲模、多工位级进模、冷挤压模、热挤压模、冷镦模等。但其缺点是韧性差，加工困难，模具成本高。n n钢结硬质合金是以合金钢为基体，以难熔金属碳化物（WC、TiC）作硬质相，用粉末冶金工艺过程生产的一种新型工模具钢。该钢可进行锻造、机械加工、热处理等，热处理变形小，淬火后具有硬质合金的硬度及良好的耐磨性和刚性，在工业上越来越广泛应用。目前已成功用于制造冷镦模、冷挤压模、拉深模、拉丝模、热镦模、热及模、粉末冶金模和陶瓷模。第20页/共60页第二十一页，共60页。模具模具(mj)寿命寿命n n模具寿命是指模具在保证产品零件品质的前提下，所能加工的制件的总数量，它包括工作面的多次修磨和易损件更换后的寿命。即在不发生事故的情况下，模具的自然寿命。n n模具寿命工作面的一次寿命修磨次数易损件的更换次数。n n一般(ybn)在模具设计阶段就应明确该模具所适用的生产批量、类型或者模具生产制件的总次数，即模具的设计寿命。n n模具寿命与模具类型和结构有关，它是一定时期内对模具材料技术、模具设计与制造技术、模具热处理技术以及模具使用维护水平的综合反映。第21页/共60页第二十二页，共60页。模具的失效模具的失效(sh xio)形式形式n n所谓模具失效是指模具受到损坏，不能通过修复而继续服役。它与模具损伤是完全不同的概念，模具损伤是指模具在使用过程(guchng)中，出现尺寸变化或微裂纹，但模具还未丧失服役能力。广义上讲，模具的失效是指一套模具完全不能再用，而在实际生产中主要指模具的工作零件不能修复再用。n n模具类型不同、生产的产品不同，失效的形式也不同。如锻模会因锻件尺寸不符合要求或锻模破裂而失效，而塑料件表面要求很光的塑料模，会因模具表面粗糙度变大而失效。冷作模具容易产生脆断而不出现冷热疲劳失效，热作模具容易产生冷热疲劳、裂纹及变形，冷、热模具都可能因磨损而失效。n n模具失效的类型可分为早期失效和正常实效。第22页/共60页第二十三页，共60页。n n模具的基本失效(sh xio)形式有磨损、断裂及开裂、疲劳及冷热疲劳、变形、腐蚀。a）折断 b）劈裂 c）崩块 d）龟裂(u li)e）热裂 f）镦粗变形 第23页/共60页第二十四页，共60页。1）磨损失效）磨损失效 n n模具在工作过程中，与成形模具在工作过程中，与成形(chn(chn xn xn)坯料接触，产生相对运动，造成坯料接触，产生相对运动，造成磨损。当这种磨损使模具的尺寸发生变化或改变了模具的表面状态使之不磨损。当这种磨损使模具的尺寸发生变化或改变了模具的表面状态使之不能继续服役时，称为模具的磨损失效。磨损失效按磨损的机理又可分为以能继续服役时，称为模具的磨损失效。磨损失效按磨损的机理又可分为以下几种。下几种。n n（1 1）磨粒磨损）磨粒磨损 n n（2 2）粘着磨损）粘着磨损n n（3 3）疲劳磨损）疲劳磨损 n n（4 4）气蚀磨损和冲蚀磨损）气蚀磨损和冲蚀磨损 n n（5 5）腐蚀磨损）腐蚀磨损 第24页/共60页第二十五页，共60页。2）断裂）断裂(dun li)失效失效n n模具出现大裂纹或分离为两部分或数个部分，丧失服役能力时，称为断裂失效。对模具来说断裂是最严重的失效形式，它是各种因素产生的裂纹扩展的归宿。若按断裂性质可分为塑性断裂、脆性断裂；若按断裂路径可分为穿晶断裂、沿晶断裂和混晶断裂；若按断裂机理(j l)可分为一次性断裂和疲劳断裂。n n脆性断裂是指断裂时不发生或发生较小的宏观塑性变形的断裂。n n一次性断裂是指在承受很大变形力或冲击载荷的作用下，裂纹产生并迅速扩展造成的断裂，断口为结晶状。n n疲劳断裂是指在较低的应力下，经多次使用，裂纹缓慢扩展后发生的断裂，断口为纤维状。第25页/共60页第二十六页，共60页。3）塑性变形失效）塑性变形失效(sh xio)c c）弯曲）弯曲(wnq)(wnq)a a）塌陷）塌陷(txin)(txin)b b）镦粗）镦粗模具在使用过程中，发生塑性变形，改变了零件的几何形状或尺寸，而不能修复再服役时模具在使用过程中，发生塑性变形，改变了零件的几何形状或尺寸，而不能修复再服役时称为称为塑性变形失效。塑性变形失效。第26页/共60页第二十七页，共60页。影响影响(yngxing)模具寿命的因素模具寿命的因素1 1）模具结构）模具结构(jigu)(jigu)的影响的影响a）整体式凹模 b）凹模早期(zoq)断裂 c）组合式凹模第27页/共60页第二十八页，共60页。模具模具(mj)圆角圆角 模具圆角半径 圆角半径对模具寿命(shumng)的影响第28页/共60页第二十九页，共60页。几何几何(j h)形状形状 a)凸端型 b）尖端(jindun)型 c）平端型 第29页/共60页第三十页，共60页。导向导向(do xin)装置装置n n模具采用导向装置能保证模具零件在工作中的相对位置精度，增加模模具采用导向装置能保证模具零件在工作中的相对位置精度，增加模具抗弯曲、抗偏载的能力，避免模具不均匀地磨损。可靠的导向结构，具抗弯曲、抗偏载的能力，避免模具不均匀地磨损。可靠的导向结构，对于避免凸模与凹模间互相啃伤极为有效，对于小间隙或无间隙的大对于避免凸模与凹模间互相啃伤极为有效，对于小间隙或无间隙的大中型型腔模、冲裁模、精冲模更为重要。因此，模具的导向也是影响中型型腔模、冲裁模、精冲模更为重要。因此，模具的导向也是影响模具寿命的重要因素，在其它条件相同的情况模具寿命的重要因素，在其它条件相同的情况(qngkung)(qngkung)下，模具的下，模具的导向精度越高，则模具的寿命就越长。导向精度越高，则模具的寿命就越长。第30页/共60页第三十一页，共60页。2）模具）模具(mj)材料的影响材料的影响n n模具材料必须满足模具对塑性变形抗力、断裂抗力、疲劳抗力、硬度、耐磨性、冷热疲劳抗力等性能的要求，如不能满足模具则会发生早期失效。n n3）模具加工制造的影响n n模具加工制造工艺过程，特别是锻造工艺过程对模具的失效影响极大。n n模具的切削加工必须严格符合设计要求，应保证尺寸过渡处的圆角半径，圆弧与直线相接处应光滑(gung hu)。n n模具热处理的目的是获得所需要的内部组织和性能。第31页/共60页第三十二页，共60页。4）模具）模具(mj)工作条件的影响工作条件的影响n n模具使用寿命与模具的工作条件也密切相关。模具使用寿命与模具的工作条件也密切相关。n n首先与成形材料首先与成形材料(cilio)(cilio)及其温度有关。及其温度有关。其次(qc)，模具寿命与成形设备有关。再次，模具工作时的冷却和润滑对其寿命也有影响模具工作时的冷却和润滑对其寿命也有影响。第32页/共60页第三十三页，共60页。7.4 模具模具(mj)的制造的制造模具的制造过程模具的制造过程模具制造是指在一定模具制造是指在一定(ydng)(ydng)的制造装配和制造工艺过程条件下，直接对模的制造装配和制造工艺过程条件下，直接对模具材料进行加工，以改变其形状、尺寸、相对位置和性质，使之成为符合具材料进行加工，以改变其形状、尺寸、相对位置和性质，使之成为符合要求的零件，再将这些零件相互配合、定位与安装、连接与固定成为模具要求的零件，再将这些零件相互配合、定位与安装、连接与固定成为模具的过程。的过程。第33页/共60页第三十四页，共60页。模具模具(mj)制造的基本要求制造的基本要求 n n1）制造精度高 n n2）使用寿命长 在大批量生产的情况(qngkung)下，模具的寿命是先决条件n n3）制造周期短 模具制造周期的长短主要取决于制造工艺过程和生产管理水平的高低n n4）模具成本低 模具成本与模具结构的复杂程度、模具材料、制造精度要求及加工方法等有关，必须根据制品要求合理设计模具和制定其加工工艺过程。n n 片面追求模具精度和使用寿命必然会导致制造成本增加。当然，只顾降低成本和缩短制造周期而忽视模具精度和使用寿命的做法也不可取。在保证制品品质的前提下，选择与制件生产量相适应的模具结构和制造方法，使模具成本降低到最低限度。第34页/共60页第三十五页，共60页。模具模具(mj)制造的特点制造的特点n n1）形状复杂 n n2）制造品质要求高 n n3）材料硬度高 n n4）单件生产 n n5）模具生产周期短。n n6）模具生产的成套性n n7）试模与修模n n8）模具加工向机械化、精密化和自动化发展n n 产品(chnpn)零件对模具精度的要求越来越高，高精度、高寿命、高效率的模具也越来越多。目前，精密成型磨床、CNC高精度平面磨床、精密数控电火花线切割机床、高精度连续轨迹坐标磨床以及三坐标测量仪的使用越来越普遍，使模具加工向高技术密集型发展。第35页/共60页第三十六页，共60页。模具制造模具制造(zhzo)的生产过程的生产过程n n1 1）模具方案确定）模具方案确定n n2 2）模具设计）模具设计n n3 3）生产准备）生产准备n n4 4）模具成形零件加工）模具成形零件加工n n5 5）装配）装配(zhungpi)(zhungpi)与调试与调试n n6 6）试模与验收）试模与验收第36页/共60页第三十七页，共60页。模具模具(mj)零件的加工零件的加工模具零件的常规机械加工(ji gng)机械加工(ji gng)是模具加工(ji gng)的基本手段，主要包括车、铣、磨、刨、插等，其中车、铣、磨是模具零件机械加工(ji gng)中最常用的方法。图6 复杂几何(j h)型线的分解磨削 图7 模具刃口形状 第37页/共60页第三十八页，共60页。成形(chn xn)砂轮磨削法 夹具磨削法 1-砂轮 2-工件 3-夹具(jij)回转中心 第38页/共60页第三十九页，共60页。图9 各种(zhn)圆弧砂轮形状 第39页/共60页第四十页，共60页。模具模具(mj)零件的电火花加工零件的电火花加工n n电火花加工是指在一定介质中，通过工具电极和工件电极之间脉冲放电(fng din)时的电腐蚀作用而去除材料的一种工艺方法。可以加工各种高熔点、高硬度、高强度、高纯度、高韧性的材料。图10电火花成形加工原理图1-脉冲(michng)电源 2-电极 3-工件 4-工作液第40页/共60页第四十一页，共60页。2）实现电火花加工）实现电火花加工(ji gng)的基本条件的基本条件n n（1）脉冲电源：必须具有波形(b xn)为单向的脉冲电源，脉冲宽度小于10-3s，放电时产生的热量来不及传散到材料内部，保证良好的加工精度和表面品质。同时，先后两次放电之间，必须要有足够的停歇时间使极间介电液充分消电离，恢复其介电性能，保证每次脉冲放电不在同一点重复进行，避免发生局部烧伤现象。n n（2）足够的放电能量：保证在脉冲放电点有足够的放电强度使局部金属熔化和气化。n n（3）放电间隙：电极与工件之间必须始终维持一定的间隙。间隙与工作介质、加工电压有关，一般为0.010.1mm。n n（4）绝缘介质：为了使脉冲放电能重复进行，极间必须充有绝缘介质，同时，绝缘介质还有排出放电间隙中的电蚀物和冷却电极的作用，常用的绝缘介质有煤油、皂化液、水基液等。第41页/共60页第四十二页，共60页。3）电火花成形）电火花成形(chn xn)加工的特点加工的特点n n（1 1）由于脉冲放电的能量密度很高，可加工用切削方法）由于脉冲放电的能量密度很高，可加工用切削方法难以难以(nny)(nny)加工或无法加工的高熔点、高硬度、高强度、加工或无法加工的高熔点、高硬度、高强度、高韧性、脆性大的材料以及形状复杂的零件，从而扩大高韧性、脆性大的材料以及形状复杂的零件，从而扩大了模具材料的选用范围。了模具材料的选用范围。n n（2 2）加工时，工件与电极不接触，二者之间不存在明显）加工时，工件与电极不接触，二者之间不存在明显的作用力，不受刚度和强度影响，电极材料也不需要比的作用力，不受刚度和强度影响，电极材料也不需要比工件材料硬度高。这不仅有助于电极的制造，而且也有工件材料硬度高。这不仅有助于电极的制造，而且也有利于加工包括小孔、窄槽在内的各种型孔、立体曲面及利于加工包括小孔、窄槽在内的各种型孔、立体曲面及复杂形状，能一次加工完成；尺寸小至几微米，大至几复杂形状，能一次加工完成；尺寸小至几微米，大至几米。米。第42页/共60页第四十三页，共60页。3）电火花成形加工）电火花成形加工(ji gng)的特点的特点n n（3 3）电火花加工时，脉冲放电时间短，热量传散）电火花加工时，脉冲放电时间短，热量传散 范围小，工范围小，工件上的热影响件上的热影响(yngxing)(yngxing)区也小。区也小。n n（4 4）脉冲参数可调，在同一台机床上可连续进行粗、中、精及精）脉冲参数可调，在同一台机床上可连续进行粗、中、精及精微加工，精加工时精度可达小于微加工，精加工时精度可达小于0.01mm0.01mm、表面粗糙度、表面粗糙度Ra0.63Ra0.631.25m1.25m，精微加工时精度可达，精微加工时精度可达0.0020.0020.004mm0.004mm、表面粗糙度、表面粗糙度Ra0.04Ra0.040.16m0.16m。n n（5 5）直接利用电能加工，便于实现自动化。）直接利用电能加工，便于实现自动化。n n（6 6）加工速度慢、效率低，需要制作电极，加工准备时间长，并）加工速度慢、效率低，需要制作电极，加工准备时间长，并存在电极损耗存在电极损耗第43页/共60页第四十四页，共60页。4）电火花成形）电火花成形(chn xn)加工的基本方加工的基本方法法n n（1）仿形法 即按照工件形状、尺寸及精度要求，设计、制造凸凹形状