模具設(shè)計制作的要求是:
尺寸精確、表面光潔;結(jié)構(gòu)合理、生產(chǎn)效率高、易于自動化;制造容易、壽命高、成本低;設(shè)計符合工藝需要,經(jīng)濟合理。
模具
結(jié)構(gòu)設(shè)計和參數(shù)選擇須考慮剛性、導(dǎo)向性、卸料機構(gòu)、定位方法、間隙大小等因素。模具上的易損件應(yīng)容易更換。對于塑料模和
壓鑄模,還需要考慮合理的澆注系統(tǒng)、熔融塑料或金屬流動狀態(tài)、進入型腔的位置與方向。為了提高生產(chǎn)率、減少流道澆注損失,可采用多型腔模具,在一模具內(nèi)能同時完成多個相同或不同的制品。在大批量生產(chǎn)中應(yīng)采用高效率、高精度、高壽命的模具。
沖壓模應(yīng)采用多工位級進模,可采用硬質(zhì)合金鑲塊級進模,以提高壽命。在小批量生產(chǎn)和新產(chǎn)品試制中,應(yīng)采用結(jié)構(gòu)簡單、制造快、成本低的簡易模具,如組合沖模、薄板沖模、聚氨酯橡膠模、
低熔點合金模、鋅合金模、超塑性合金模等。模具已開始采用
計算機輔助設(shè)計(CAD),即通過以計算機為中心的一整套系統(tǒng)對模具進行最優(yōu)化設(shè)計。這是模具設(shè)計的發(fā)展方向。
模具制造按結(jié)構(gòu)特點,分為平面的沖裁模和具有空間的型腔模。沖裁模利用凸模與凹模的尺寸精確配合,有的甚至是無間隙配合。其他鍛模如
冷擠壓模、壓鑄模、粉末冶金模、塑料模、橡膠模等都屬于型腔模,用于成形立體形狀的
工件。型腔模在長、寬、高 3個方向都有尺寸要求,形狀復(fù)雜,制造困難。模具生產(chǎn)一般為單件、小批生產(chǎn),制造要求嚴格、精確,多采用精密的加工設(shè)備和測量裝置。
平面沖裁??捎?a rel="nofollow" href="#" target="_blank">電火花加工初成形,再用成形磨削,坐標磨削等方法進一步提高精度。成形磨削可用光學投影
曲線磨床,或帶有縮仿、修打
砂輪機構(gòu)的平面磨床,也可在精密平面磨床上采用專用成形磨削工具磨削。
坐標磨床可用于模具的精密定位,以保證精密孔徑和孔距。也可用
計算機數(shù)控(CNC)連續(xù)軌跡坐標磨床磨削任何曲線形狀的凸模和凹模。 型腔模多用仿形銑床加工、電火花加工和
電解加工。將仿形銑加工與
數(shù)控聯(lián)合應(yīng)用和在電火花加工中增加三向平動頭裝置,都可提高型腔的加工質(zhì)量。電解加工中增加充氣電解可提高生產(chǎn)效率。
滿足工作條件要求
1、耐磨性
坯料在模具型腔中塑性變性時,沿型腔表面既流動又滑動,使型腔表面與坯料間產(chǎn)生劇烈的摩擦,從而導(dǎo)致模具因磨損而失效。所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。
硬度是影響耐磨性的主要因素。一般情況下,模具零件的
硬度越高,磨損量越小,耐磨性也越好。另外,耐磨性還與材料中碳化物的種類、數(shù)量、形態(tài)、大小及分布有關(guān)。
2、強韌性
模具的工作條件大多十分惡劣,有些常承受較大的沖擊負荷,從而導(dǎo)致脆性斷裂。為防止模具零件在工作時突然脆斷,模具要具有較高的強度和韌性。
模具的韌性主要取決于材料的含碳量、晶粒度及組織狀態(tài)。
3、疲勞斷裂性能
模具工作過程中,在循環(huán)應(yīng)力的長期作用下,往往導(dǎo)致疲勞斷裂。其形式有小能量多次沖擊疲勞斷裂、拉伸疲勞斷裂接觸疲勞斷裂及彎曲疲勞斷裂。
模具的疲勞斷裂性能主要取決于其強度、韌性、硬度、以及材料中夾雜物的含量。
4、高溫性能
當模具的工作溫度較高進,會使
硬度和
強度下降,導(dǎo)致模具早期磨損或產(chǎn)生
塑性變形而失效。因此,模具材料應(yīng)具有較高的抗
回火穩(wěn)定性,以保證模具在工作溫度下,具有較高的硬度和強度。
5、耐冷熱疲勞性能
有些模具在工作過程中處于反復(fù)加熱和冷卻的狀態(tài),使型腔表面受拉、壓力變應(yīng)力的作用,引起表面龜裂和剝落,增大摩擦力,阻礙塑性變形,降低了
尺寸精度,從而導(dǎo)致模具失效。冷熱疲勞是熱作模具失效的主要形式之一,幫這類模具應(yīng)具有較高的耐冷熱疲勞性能。
6、耐蝕性
有些模具如塑料模在工作時,由于塑料中存在氯、氟等元素,受熱后分解析出HCI、HF等強侵蝕性氣體,侵蝕模具型腔表面,加大其表面粗糙度,加劇磨損失效。
[1] 滿足工藝性能要求
模具的制造一般都要經(jīng)過鍛造、切削加工、熱處理等幾道工序。為保證模具的制造質(zhì)量,降低生產(chǎn)成本,其材料應(yīng)具有良好的可鍛性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性;還應(yīng)具有小的氧化、脫碳敏感性和淬火變形開裂傾向。
1、可鍛性
具有較低的熱鍛變形抗力,塑性好,鍛造溫度范圍寬,鍛裂冷裂及析出網(wǎng)狀碳化物傾向低。
2、退火工藝性
3、切削加工性
4、氧化、脫碳敏感性
高溫加熱時抗氧化懷能好,脫碳速度慢,對加熱介質(zhì)不敏感,產(chǎn)生麻點傾向小。
5、淬硬性
6、淬透性
淬火后能獲得較深的淬硬層,采用緩和的
淬火介質(zhì)就能淬硬。
7、淬火變形開裂傾向
常規(guī)淬火體積變化小,形狀翹曲、畸變輕微,異常變形傾向低。常規(guī)淬火開裂敏感性低,對淬火溫度及工件形狀不敏感。
8、可磨削性