第8章典型模具制造工艺及模具材料

1、模架的构成与作用：导柱、导套和上、下模座具连接和导向作用。2、模架的结构形式：①按导柱在模座上的固定位置，对角导柱模架、后侧导柱模架、中间导柱模架四导柱模架②按导向形式，滑动导向模架滚动导向模架。第八章典型模具制造工艺第一节模架制造一、导柱、导套的加工确保导向精度：①导柱、导套的配合部分符合尺寸精度：②满足配合表面间的同轴度，材料：20钢渗碳淬火或淬火加工工艺路线：毛坯(棒料)---车削加工---热处理---内外圆磨削--精磨磨至要求尺寸。精度要求高的模架：留0.01~0.015mm研磨余量研磨。2、导柱的磨削加工修复中心孔——磨削两个外圆在一次装夹中同时磨出，保证两表面间的同轴度。3、导套的磨削加工滚动导向模架滚动导向模架保持圈的加工：选材：黄铜、硬铝、塑料工序：黄铜、硬铝毛坯车出内外圆铣床上铣圆周孔车床上夹紧保持圈、钢球入孔收口工具收口钻孔的注意事项：①孔径比钢球直径大0.2~0.3mm②严格控制钻孔深度模座的作用：技术要求：模座的制造：材料：铸铁或铸钢(HT200、QT400-18或ZG3l0-570)铸坯退火处理刨削或者铣削上下表面钻导柱、导套孔磨上下表面镗导柱、导套孔二、模座的加工孔加工机床：保证孔位的加工措施：将两块模座装夹在一起同时加工。有双轴镗孔机时，可将模座的两孔同时镗出。(一)模架装配的技术要求1)各零件2）三项技术指标3)上模座沿导柱上、下移动应平稳和无阻滞现象。4)压入上、下模座的导套、导柱应牢固、不可松动。5)各零件的工作表面不应有碰伤、裂纹以及其他机械损伤。三、模架的技术要求及装配(二)模架的装配压入法、粘结法、低熔点合金浇注法压入法：导柱、导套与模座的固定采用过盈配合，利用压力机压入。第二节冷冲模制造冲裁模、弯曲模、成形模和冷挤压模等(一)制造冲裁模的主要技术要求总体要求：材料、公差、表面粗糙度、热处理等特殊要求：模架、模柄、凸凹模、闭合高度检测要求：试生产(二)冲裁模凸模和凹模的主要技术要求1)尺寸精度冲孔时：孔尺寸由凸模决定，凹模尺寸：凸模的尺寸加上凸凹模之间的最小间隙落料时：落料件的尺寸由凹模决定凸模的尺寸：凹模尺寸减凸凹模之间的最小间隙2)表面形状和位置精度表面形状的要求3.）表面光洁，刃口锋利。4.）硬度：凹模热处理硬度60~64HRC凸模热处理硬度58~62HRC二、模具工作表面的加工（一）凸模工作表面的加工1）圆形凸模车床上加工毛坯——热处理——外圆磨床精磨——工作部分抛光及刃磨2）非圆形凸模①传统加工方法：压印和仿形刨削（热处理前进行）②电火花线切割和成形磨削（热处理后进行）1、用凹模压印后锉修成形特点：无加工间隙冲模及无模具加工设备的情况下2、仿形刨床加工：用于加工直线和圆弧组成的各种形状复杂的凸模。3、电火花线切割加工：凸模设计成直通式，尺寸不可超过线切割机床的加工范围。加工工艺如下：线切割前工件已进行热处理。4、成形磨削万能夹具磨削凸模的工艺要点：1）选择直角坐标系2）工艺尺寸换算3）将复杂的凸模刃口轮廓分解成若干直线、圆弧段，依次磨削。4）选择回转中心，依次调转回转中心与夹具中心重合(二)凹模型孔的加工1．单个圆形型孔的加工毛坯—锻造退火—车削底、顶面、钻镗工作洞口—钳工划线并钻出各种固定用的孔—热处理—万能磨床或内圆磨床精加工小于5mm的孔钻孔、铰孔精加工—热处理——纱布抛光2．系列圆形型孔的加工（1）普通钻床加工（2）立式铣床加工（3）坐标镗床或坐标磨床加工3．非圆形型孔的加工先去除非圆形型孔废料，后精加工精加工方法：传统的加工方法：锉削加工和压印法。先进的加工方法：电火花线切割加工和电火花成形加工精加工之前去除余料的方法（1）沿洞口轮廓钻孔（2）用带锯机切除废料：加工效率高，精度也高(1)锉削加工：根据凹模图样制作凹模样板—按照样板在凹模表面划线—锉削加工型孔—锉至样板刚好能放入型孔内为止。(2)压印锉修加工(3)电火花线切割加工型孔图4-21倒装式精冲凹模，其加工过程如下：预加工：热处理：精加工：7)磨上下平面及角尺面。8)线切割型孔。9)将凹模稳定回火。精磨：(4)电火花加工型孔凹模加工方法：直接法：凸模加工凹模型孔间接法：凸模与加工凹模的电极分开制造。混合法：材料不同，焊接或粘结，同时加工，对凹模电火花加工，最后电极和凸模分开。二次电极法：凸形电极加工凹模，再加工凹形电极，凹形电极加工凸模。四、冷冲模结构工艺性结构工艺：结构工艺性良好：满足使用特性的前提下，成本低，生产效率高。冷冲模结构工艺性：注意简化成形表面的加工提高模具精度和寿命设计模具时必须考虑的主要原则：1)模具结构尽量简单。2)设置必要的补偿环节，3)尽可能采用标准化零部件4)模具零件具有良好的工艺性。5)模具应便于装配。镶拼结构在制造时的优点1)便于加工。2)既可避免整体模热处理变形，又节约了贵重钢材。3)便于更换易磨损的部分。电火花线切割加工的特点：1）应注意模具材料的选用。合金工具钢和硬质钢不可用碳素工具钢：①淬透性差②局部淬火，柱面变形2）对于精密细小、形状复杂的模具，不必采用镶拼结构。3）线切割模具所具有的结构特点a)凸模或凸凹模与固定板：过盈b)凹模的刃口厚度：不易落料刃口厚度减薄的方法①背面铣削台阶减薄②不能保证强度的情况下：电火花扩孔，使凹模背面有斜度。模具材料模具材料分类按照模具工作条件的不同分为冷作模具材料、热作模具材料、塑料模具材料、其他模具材料。指在常温下对材料进行压力加工或其他加工所使用的模具。种类：冲裁模、弯曲模、成形模、冷挤压模、冷镦模、冷拉拔模、冷滚丝模等性能要求：硬度、强度、韧性、耐磨性。一、冷作模具材料钢种牌号举例碳素工具钢T7、T8、T10油淬冷作模具钢9Mn2V、CrWMn、9CrWMn、9SiCr、Cr2空淬冷作模具钢Cr5Mo1V、Cr6WV、Cr4W2MoV8Cr2MnWMoVS高碳高铬冷作模具钢Cr12MoV、Cr12基体钢和低碳高速钢6W6Mo5Cr4V2、7W7Cr4MoV6Cr4W3Mo2VNb、硬质合金YG6、YG8N、YG11C、YG15、YG25钢结硬质合金GT35、TLMW50常用冷作模具材料概况冷作模具钢:高碳合金钢、硬度高于58HRC。低合金冷作模具钢:9CrWMn，试制模具；Cr12型高碳高合金钢:通用材料，强度和耐磨性较高，韧性较低；替代W6Mo5Cr4V21、碳素工具钢：0.7％~1.4％T7、T7A、T8、T8A、T10、T10A、T12、T12A等。应用场合：小、简单、低负荷冷作模具2、低合金钢：合金总量1％~3％CrWMn、9Mn2V、9SiCr、GCrl51)CrWMn/9CrWMn：中、小型冷作模具。2)9Mn2v：淬透性大于碳素钢冲裁模、弯曲模。3)9SiCr：剪切刀、搓丝板、滚丝模等。4)GCrl5：轴承钢。冷镦模、冲裁模、胶木模等。3、中合金工具钢：Cr6Wv、Cr4W2MoV弯曲模，硬度50~60HRC。4、高合金工具钢Crl2、Crl2MoV：使用场合：冲裁模、冷挤模、拉丝模、滚丝模。5、高速钢（高碳、高合金钢）典型牌号：W18Cr4V、Mo3Cr4VW、W6Mo5Cr4V2等。6、硬质合金和钢结硬质合金（1）硬质合金以难熔金属碳化物〔WC、TiC等)作硬质相，以铁族金属(主要为Co或Ni)作粘结相，用粉末冶金方法生产的一种多相组合材料。常用种类:钨钴、钨钴钛、万能硬质合金高速冲模、多工位级进模、冷挤模、热挤模、冷镦模（2）钢结硬质合金：定义：以高熔点碳化物WC、TiC作为硬质相，以碳素工具钢、合金工具钢或不锈钢作为粘结相，通过粉末冶金真空烧结而成。代表牌号：GT35;GW50、G5W50等应用：冷锻模、冷挤模、拉深模、拉丝模、热挤模、粉末冶金模、陶瓷模等。二、热作模具材料热作模具：将金属坯料加热到再结晶温度以上进行压力加工的模具。常见模具:压铸模、精锻模、热挤压模、锤锻模性能要求：高温硬度、高温强度抗热疲劳性能、抗氧化能力高温耐磨性和高温韧性钢种牌号举例中碳调质钢45、40Cr、45CrMo、40CrNiMo低合金调质模具钢5CrMnMo、5CrNiMo中铬热作模具钢高铬热作模具钢钨系热作模具钢3Cr2W8、3Cr2W8V常用热作模具材料概况热作模具钢-中碳钢(0.3-0.6%)1、低合金工具钢5CrMnMo、5CrNiMo——中碳低合金钢主要特点：强度高、韧性高；导热性好，耐热疲劳、耐磨使用场合：热锻模，热态弯曲模、切边模。2、高合金钢3Cr2W8、3Cr2W8V性能：热膨胀系数较小，耐蚀性和红硬性较好，导热性良好，热处理变形比较小，高温韧性较差。使用场合：压铸模、精锻模、热挤模等，一般低于600℃。3、高速钢（高碳、高合金钢）4、硬质合金和钢结硬质合金总结：三类模具：碳钢和合金钢主要差别：碳钢：①热处理工艺性差，水淬易开裂。②使用寿命短合金钢：①热处理工艺性好，易热处理，淬火应力小，不易开裂。②使用寿命长冷冲模：耐磨性要求高：合金钢生产批量很低：碳钢模具材料的选用原则成本最低，寿命最高考虑两个方面：工作条件：加工精度，粗糙度，批量等。工艺性：加工工艺性，本工厂的加工能力，生产能力，工厂的淬火能力。（1）冷冲模：T8、T10、9Mn2V、9SiCr、CrWMn、Crl2、Crl2MoV钢及硬质合金等（2）热锻模：5CrMnMo、5CrNiMo、3Cr2W8V、4Cr5MoViSi钢等（3）压铸模：45、40Cr(锌合金压铸模)和3Cr2W8V、4Cr5MoVlSi钢(铝、铜合金压铸模)。（3）塑料模：一般工具钢。