模具制造工藝

1、 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí) Review 模具制造工藝模具制造工藝 概述概述 所謂模具就是所謂模具就是“型型”和和“模?！?，古時(shí)也稱作古時(shí)也稱作“范范”，它是材料成形加它是材料成形加 工的工具。隨著產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展而形成了工的工具。隨著產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展而形成了“模具模具”的概念。通的概念。通 過一定的方式使材料在模具內(nèi)成形以制造所需制件。過一定的方式使材料在模具內(nèi)成形以制造所需制件。 模具模具是工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的重要工藝裝備是工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的重要工藝裝備 采用模具成形零件的技術(shù)代替采用模具成形零件的技術(shù)代替 傳統(tǒng)的切削加工技術(shù)，可以傳統(tǒng)的切削加工技術(shù)，可以提高生產(chǎn)效率、保證零件品質(zhì)、節(jié)約材料提高生產(chǎn)效率、保

2、證零件品質(zhì)、節(jié)約材料 、降低生產(chǎn)成本，取得很高的經(jīng)濟(jì)效益、降低生產(chǎn)成本，取得很高的經(jīng)濟(jì)效益。 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè) 利用模具生產(chǎn)零件的方法已成為工利用模具生產(chǎn)零件的方法已成為工 業(yè)上進(jìn)行成批或大批生產(chǎn)的主要技術(shù)手段，它對于保業(yè)上進(jìn)行成批或大批生產(chǎn)的主要技術(shù)手段，它對于保證制品品質(zhì)，縮證制品品質(zhì)，縮 短試制周期，進(jìn)而爭先占領(lǐng)市場，以及產(chǎn)品更新?lián)Q代和新產(chǎn)品開發(fā)都短試制周期，進(jìn)而爭先占領(lǐng)市場，以及產(chǎn)品更新?lián)Q代和新產(chǎn)品開發(fā)都 具有決定性意義。具有決定性意義。 模具技術(shù)是體現(xiàn)一個(gè)國家制造技術(shù)水平的重要標(biāo)志模具技術(shù)是體現(xiàn)一個(gè)國家制造技術(shù)水平的重要標(biāo)志 利用模具成形和利用

3、模具成形和 生產(chǎn)零件的方法是一種少切削、無切削、多工序組合的生產(chǎn)方法。模生產(chǎn)零件的方法是一種少切削、無切削、多工序組合的生產(chǎn)方法。模 具生產(chǎn)出的制件具有具生產(chǎn)出的制件具有精度高、形狀復(fù)雜、尺寸一致性好、材料利用率精度高、形狀復(fù)雜、尺寸一致性好、材料利用率 高、生產(chǎn)效率高、能耗低高、生產(chǎn)效率高、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。是其它加工制造方法不能比擬的。等優(yōu)點(diǎn)。是其它加工制造方法不能比擬的。 模具的基本結(jié)構(gòu)與組成模具的基本結(jié)構(gòu)與組成 材料成形模具的分類材料成形模具的分類 1 1、沖壓模、沖壓模 包括沖裁模、單工序模、復(fù)合模、級進(jìn)模、汽車覆蓋包括沖裁模、單工序模、復(fù)合模、級進(jìn)模、汽車覆蓋 件沖模、硬質(zhì)合金沖模等。

4、件沖模、硬質(zhì)合金沖模等。 2 2、塑料成型模具、塑料成型模具 包括注射模、壓縮模、擠塑模、吹塑模、發(fā)泡包括注射模、壓縮模、擠塑模、吹塑模、發(fā)泡 模等。模等。 3 3、橡膠制品成型模、橡膠制品成型模 4 4、玻璃制品成型模、玻璃制品成型模 5 5、陶瓷模具、陶瓷模具 包括壓縮模、注射模等。包括壓縮模、注射模等。 6 6、鍛造成形模具、鍛造成形模具 7 7、壓鑄模、壓鑄模 可按壓室溫度分為冷壓室壓鑄機(jī)用壓鑄模、熱壓室壓可按壓室溫度分為冷壓室壓鑄機(jī)用壓鑄模、熱壓室壓 鑄機(jī)用壓鑄模。鑄機(jī)用壓鑄模。 8 8、鑄造金屬型模具、鑄造金屬型模具 9 9、粉末冶金成型模、粉末冶金成型模 1010、通用模具和經(jīng)濟(jì)

5、模具、通用模具和經(jīng)濟(jì)模具 材料成形模具的基本結(jié)構(gòu)組成材料成形模具的基本結(jié)構(gòu)組成 模具的基本結(jié)構(gòu)模具的基本結(jié)構(gòu) 從結(jié)構(gòu)上看主要由從結(jié)構(gòu)上看主要由動(dòng)模（上模）和定模（下模）動(dòng)模（上模）和定模（下模）兩大主要部兩大主要部 分組成。從各個(gè)部件的功能上可分如下幾類零部件組成：分組成。從各個(gè)部件的功能上可分如下幾類零部件組成： 1 1）成形工作零件：）成形工作零件：直接加工或形成制件形狀和表面的零部件直接加工或形成制件形狀和表面的零部件 。 2 2）導(dǎo)向、定位零件：）導(dǎo)向、定位零件：保證模具的運(yùn)動(dòng)方向和模具定位，確保保證模具的運(yùn)動(dòng)方向和模具定位，確保 成形零件的相對關(guān)系合理成形零件的相對關(guān)系合理( (或間

6、隙均勻或間隙均勻) )，能準(zhǔn)確對合，保證坯料，能準(zhǔn)確對合，保證坯料 有一個(gè)正確的加工位置。有一個(gè)正確的加工位置。 3 3）支承零件：）支承零件：固定、連接和支承模具成形零件、功能零件的零固定、連接和支承模具成形零件、功能零件的零 部件，使模具各部分能組裝一起形成一副完整的模具，方便安裝部件，使模具各部分能組裝一起形成一副完整的模具，方便安裝 和調(diào)試；也是與設(shè)備連接的接口部分。和調(diào)試；也是與設(shè)備連接的接口部分。 4 4）送料、頂料機(jī)構(gòu)、檢測及安全機(jī)構(gòu)：）送料、頂料機(jī)構(gòu)、檢測及安全機(jī)構(gòu)：保證模具連續(xù)可保證模具連續(xù)可 靠工作，方便制件的取出，可靠的進(jìn)行手工或自動(dòng)送、進(jìn)料等?？抗ぷ?，方便制件的取出，可

7、靠的進(jìn)行手工或自動(dòng)送、進(jìn)料等。 5 5）其它零件：）其它零件：各類標(biāo)準(zhǔn)件，如螺釘、銷、鍵、彈簧等。各類標(biāo)準(zhǔn)件，如螺釘、銷、鍵、彈簧等。 模具的驅(qū)動(dòng)及模具與設(shè)備的連接模具的驅(qū)動(dòng)及模具與設(shè)備的連接 (1)(1)模具的驅(qū)動(dòng)模具的驅(qū)動(dòng) 模具的運(yùn)動(dòng)形式取決于模具的運(yùn)動(dòng)形式取決于制件的材料和成形工藝過程制件的材料和成形工藝過程 ，其運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力是由成形設(shè)備的動(dòng)力和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)和，其運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力是由成形設(shè)備的動(dòng)力和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)和 提供的。作提供的。作為模具的運(yùn)動(dòng)形式也與成形工藝過程有關(guān)，為模具的運(yùn)動(dòng)形式也與成形工藝過程有關(guān)， 模具運(yùn)動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)形式在各類模具中有以下幾種：模具運(yùn)動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)形式在各類模具中有以下

8、幾種： 單向平移運(yùn)動(dòng)：單向平移運(yùn)動(dòng)：如板材成形、擠壓成形、塑料壓制和注如板材成形、擠壓成形、塑料壓制和注 射成型、金屬壓鑄成形、陶瓷、橡膠與玻璃制品的模壓射成型、金屬壓鑄成形、陶瓷、橡膠與玻璃制品的模壓 成型等。成型等。 單向、多向直線運(yùn)動(dòng)：單向、多向直線運(yùn)動(dòng)：無沖擊的，如抽芯、送料與推料無沖擊的，如抽芯、送料與推料 等。有沖擊的，如沖孔、落料、彎曲、鍛造等。等。有沖擊的，如沖孔、落料、彎曲、鍛造等。 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：如旋壓成形、輥鍛成形、塑件旋轉(zhuǎn)卸件等。：如旋壓成形、輥鍛成形、塑件旋轉(zhuǎn)卸件等。 機(jī)機(jī)電驅(qū)動(dòng)：電驅(qū)動(dòng)：由由電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以驅(qū)動(dòng)傳提供動(dòng)力和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以驅(qū)動(dòng)傳 動(dòng)

9、機(jī)構(gòu)，并通過滑塊等和模具運(yùn)動(dòng)部分相連，驅(qū)動(dòng)模具動(dòng)機(jī)構(gòu)，并通過滑塊等和模具運(yùn)動(dòng)部分相連，驅(qū)動(dòng)模具 定向運(yùn)動(dòng)，并傳遞動(dòng)力給模具作用于材料進(jìn)行成形加工定向運(yùn)動(dòng)，并傳遞動(dòng)力給模具作用于材料進(jìn)行成形加工 。如各類。如各類曲柄壓力機(jī)、摩擦壓力機(jī)、輥鍛機(jī)曲柄壓力機(jī)、摩擦壓力機(jī)、輥鍛機(jī)等。等。 電電液驅(qū)動(dòng)：液驅(qū)動(dòng)：通過通過電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵或水泵電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵或水泵產(chǎn)生液體壓產(chǎn)生液體壓 力，驅(qū)動(dòng)與模具運(yùn)動(dòng)部分相連的液壓缸或活塞，使模具力，驅(qū)動(dòng)與模具運(yùn)動(dòng)部分相連的液壓缸或活塞，使模具 動(dòng)模部分相對于定模作定向平移運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對材料動(dòng)模部分相對于定模作定向平移運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對材料 施加壓力進(jìn)行成形加工。如各類施

10、加壓力進(jìn)行成形加工。如各類液壓機(jī)、水壓機(jī)液壓機(jī)、水壓機(jī)等。等。 氣壓成形：氣壓成形：主要用于主要用于吸塑、吹塑成形吸塑、吹塑成形加工，也常用于加工，也常用于玻玻 璃材料成型璃材料成型，即模具處于固定狀態(tài)，經(jīng)氣泵產(chǎn)生負(fù)壓將，即模具處于固定狀態(tài)，經(jīng)氣泵產(chǎn)生負(fù)壓將 塑料吸附于模具型面形成制件，或產(chǎn)生一定氣壓，吹入塑料吸附于模具型面形成制件，或產(chǎn)生一定氣壓，吹入 熱熔塑件或熱熔狀態(tài)的玻璃制件毛坯內(nèi)，使其擴(kuò)展、變熱熔塑件或熱熔狀態(tài)的玻璃制件毛坯內(nèi)，使其擴(kuò)展、變 形，并貼附于模具型腔表面，形成制件。形，并貼附于模具型腔表面，形成制件。 模具與成形設(shè)備的連接模具與成形設(shè)備的連接 在確定了成形工藝和成形設(shè)備類

11、型后，模具設(shè)計(jì)時(shí)，需在確定了成形工藝和成形設(shè)備類型后，模具設(shè)計(jì)時(shí)，需 要對所選設(shè)備進(jìn)行要對所選設(shè)備進(jìn)行公稱壓力、工作速度、工作行程、連公稱壓力、工作速度、工作行程、連 接部位接口的幾何尺寸接部位接口的幾何尺寸等參數(shù)進(jìn)行校核計(jì)算。模具與設(shè)等參數(shù)進(jìn)行校核計(jì)算。模具與設(shè) 備通過模架（或模板）與設(shè)備相連，首先需要備通過模架（或模板）與設(shè)備相連，首先需要確定模具確定模具 與設(shè)備的連接形式和接口尺寸，與設(shè)備的連接形式和接口尺寸，模具的連接形式根據(jù)成模具的連接形式根據(jù)成 形工藝過程和成形設(shè)備的不同可采用螺釘、壓板、或是形工藝過程和成形設(shè)備的不同可采用螺釘、壓板、或是 模柄等連接形式。模柄等連接形式。接口尺寸

12、是指模具外形結(jié)構(gòu)形狀及尺接口尺寸是指模具外形結(jié)構(gòu)形狀及尺 寸與設(shè)備滑塊和工作臺(tái)面尺寸、設(shè)備工作行程、滑塊最寸與設(shè)備滑塊和工作臺(tái)面尺寸、設(shè)備工作行程、滑塊最 大移動(dòng)距離（設(shè)備開口高度或?qū)挾龋⑺土纤杩臻g和大移動(dòng)距離（設(shè)備開口高度或?qū)挾龋?、送料所需空間和 取件所需空間等相應(yīng)尺寸的匹配和適應(yīng)性取件所需空間等相應(yīng)尺寸的匹配和適應(yīng)性。模具結(jié)構(gòu)尺模具結(jié)構(gòu)尺 寸中，與設(shè)備相連的主要尺寸是模具閉合高度或模具厚寸中，與設(shè)備相連的主要尺寸是模具閉合高度或模具厚 度度，在設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮它們與設(shè)備滑塊工作行程之間的，在設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮它們與設(shè)備滑塊工作行程之間的 關(guān)系。關(guān)系。 模具的通用技術(shù)要求模具的通用技術(shù)要求 模

13、具必須滿足以下要求：模具必須滿足以下要求：保證制件結(jié)構(gòu)要素的精度與品質(zhì)；保證制件的保證制件結(jié)構(gòu)要素的精度與品質(zhì)；保證制件的 互換性；保證生產(chǎn)規(guī)模，即保證模具的使用性能和壽命?；Q性；保證生產(chǎn)規(guī)模，即保證模具的使用性能和壽命。因此，設(shè)計(jì)制因此，設(shè)計(jì)制 造模具時(shí)應(yīng)滿足下列技術(shù)要求。造模具時(shí)應(yīng)滿足下列技術(shù)要求。 1 1）組成模具的各零件的材料、尺寸公差、形位公差、表面粗糙度和熱處）組成模具的各零件的材料、尺寸公差、形位公差、表面粗糙度和熱處 理等均應(yīng)符合成形過程的技術(shù)要求。理等均應(yīng)符合成形過程的技術(shù)要求。 2 2）模座（模板）安裝平面的平行度、導(dǎo)柱軸心線和導(dǎo)套軸心線對各自模）模座（模板）安裝平面的平

14、行度、導(dǎo)柱軸心線和導(dǎo)套軸心線對各自模 座（模板）安裝平面的垂直度應(yīng)達(dá)到規(guī)定的精度等級要求。座（模板）安裝平面的垂直度應(yīng)達(dá)到規(guī)定的精度等級要求。 3 3）所有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)應(yīng)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、無阻滯現(xiàn)象。）所有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)應(yīng)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、無阻滯現(xiàn)象。 4 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( (動(dòng)模和定模動(dòng)模和定模) )應(yīng)保持精確的相對位置應(yīng)保持精確的相對位置 ( (間隙均勻間隙均勻) )。 5 5）模具的分型面應(yīng)合理設(shè)置，能確保零件順利成形、取件和送。）模具的分型面應(yīng)合理設(shè)置，能確保零件順利成形、取件和送。 6 6）裝配好的模具閉合高度或厚度應(yīng)與相應(yīng)的成形設(shè)備相適應(yīng)。）裝配好的模具閉合高

15、度或厚度應(yīng)與相應(yīng)的成形設(shè)備相適應(yīng)。 7 7）模具應(yīng)在生產(chǎn)條件下進(jìn)行試驗(yàn)，確保批量生產(chǎn)出符合品質(zhì)要求的制件）模具應(yīng)在生產(chǎn)條件下進(jìn)行試驗(yàn)，確保批量生產(chǎn)出符合品質(zhì)要求的制件 模具材料與模具壽命模具材料與模具壽命 模具材料模具材料 1 1模具材料的分類模具材料的分類 目前，可用于制作模具的材料種類繁多。若按模具目前，可用于制作模具的材料種類繁多。若按模具 類別可分為：類別可分為：冷作模具材料、熱作模具材料、塑料模具冷作模具材料、熱作模具材料、塑料模具 材料、其它模具材料材料、其它模具材料。按材料的類別可分為：。按材料的類別可分為：鋼鐵材料鋼鐵材料 、非鐵金屬材料和非金屬材料。、非鐵金屬材料和非金屬材料

16、。 2 2模具材料的一般性能要求模具材料的一般性能要求 作為材料成形加工的工具，模具的服役條件惡劣，作為材料成形加工的工具，模具的服役條件惡劣， 精度要求高，并且要求具有一定的使用壽命。精度要求高，并且要求具有一定的使用壽命。 模具材料的使用性能要求模具材料的使用性能要求 （1 1）硬度和耐磨性）硬度和耐磨性 這是最基本的性能要求。有了這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條件下一定的硬度和耐磨性，才能使模具在特定的工作條件下 ，保持形狀和尺寸的穩(wěn)定保持形狀和尺寸的穩(wěn)定而不迅速發(fā)生變化。而不迅速發(fā)生變化。 （2 2）強(qiáng)度、塑性和韌性）強(qiáng)度、塑性和韌性 要求模具材

17、料具有良好的要求模具材料具有良好的 塑性，提高其塑性，提高其抗脆斷能力抗脆斷能力；要求具有高強(qiáng)度、高韌性和；要求具有高強(qiáng)度、高韌性和 高的高的抗疲勞強(qiáng)度抗疲勞強(qiáng)度，滿足模具在工作時(shí)能，滿足模具在工作時(shí)能承受高壓和沖擊承受高壓和沖擊 循環(huán)載荷。循環(huán)載荷。 （3 3）抗熱性能）抗熱性能 模具材料經(jīng)常受到模具材料經(jīng)常受到高溫作用或直接高溫作用或直接 在高溫工作在高溫工作。冷作模具（冷擠壓模）在強(qiáng)烈摩擦?xí)r，局。冷作模具（冷擠壓模）在強(qiáng)烈摩擦?xí)r，局 部的溫升可達(dá)部的溫升可達(dá)400400以上，熱作模具的溫升更高，鍛模以上，熱作模具的溫升更高，鍛模 可達(dá)可達(dá)500500600600，熱擠壓模具可達(dá)，熱擠壓模

18、具可達(dá)800800850850，壓鑄模，壓鑄模 達(dá)達(dá)30030010001000。這就要求模具具備一定的抗熱性能。這就要求模具具備一定的抗熱性能。 模具材料的熱性能包括熱強(qiáng)性、熱硬性、熱穩(wěn)定性、熱模具材料的熱性能包括熱強(qiáng)性、熱硬性、熱穩(wěn)定性、熱 疲勞抗力和抗粘著性等。疲勞抗力和抗粘著性等。 模具材料的加工性能要求模具材料的加工性能要求 （1 1）熱加工性能）熱加工性能 包括包括鑄造性能、鍛造性鑄造性能、鍛造性 能和焊接性能。能和焊接性能。 （2 2）冷加工性能）冷加工性能 包括包括切削、拋光、研磨切削、拋光、研磨 等性能。等性能。 （3 3）熱處理性能）熱處理性能 包括包括淬透性和淬硬性淬透性

19、和淬硬性 ，要求熱處理變形小，淬火溫度范圍寬，要求熱處理變形小，淬火溫度范圍寬， 過熱敏感性低。過熱敏感性低。 模具材料選用的一般原則模具材料選用的一般原則 1 1）足夠的強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性等）足夠的強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性等 根據(jù)模具工作條根據(jù)模具工作條 件，失效形式，壽命要求，可靠性等提出材料的件，失效形式，壽命要求，可靠性等提出材料的強(qiáng)度、強(qiáng)度、 硬度、塑性、韌性等指標(biāo)，提出時(shí)要考慮尺寸效應(yīng)及主硬度、塑性、韌性等指標(biāo)，提出時(shí)要考慮尺寸效應(yīng)及主 要關(guān)鍵的性能指標(biāo)。要關(guān)鍵的性能指標(biāo)。 2 2）良好的加工性能）良好的加工性能 所選材料根據(jù)不同的所選材料根據(jù)不同的制造工藝過程制造工藝過程 應(yīng)具

20、有良好的加工性能。應(yīng)具有良好的加工性能。 3 3）模具材料供應(yīng)正常）模具材料供應(yīng)正常 應(yīng)考慮市場資源和現(xiàn)實(shí)供應(yīng)情況應(yīng)考慮市場資源和現(xiàn)實(shí)供應(yīng)情況 ，盡量在國內(nèi)解決，少進(jìn)口，并且品種規(guī)格相對集中。，盡量在國內(nèi)解決，少進(jìn)口，并且品種規(guī)格相對集中。 4 4）經(jīng)濟(jì)性合理）經(jīng)濟(jì)性合理 在滿足性能和使用條件下盡量選用在滿足性能和使用條件下盡量選用價(jià)價(jià) 格低的材料。格低的材料。 模具材料選用考慮的因素模具材料選用考慮的因素 1 1）模具的工作條件）模具的工作條件 包括承載大小和性質(zhì)、工作溫包括承載大小和性質(zhì)、工作溫 度、腐蝕情況等，度、腐蝕情況等， 2 2）模具的失效形式）模具的失效形式 分析弄清模具失效屬于

21、塑性變分析弄清模具失效屬于塑性變 形失效、磨損失效還是斷裂失效等。形失效、磨損失效還是斷裂失效等。 3 3）模具所加工產(chǎn)品的特征）模具所加工產(chǎn)品的特征 分清產(chǎn)品材質(zhì)、形狀復(fù)雜分清產(chǎn)品材質(zhì)、形狀復(fù)雜 程度、生產(chǎn)批量大小、品質(zhì)高低等。程度、生產(chǎn)批量大小、品質(zhì)高低等。 4 4）模具自身結(jié)構(gòu)）模具自身結(jié)構(gòu) 模具的大小、形狀、模具的不同模具的大小、形狀、模具的不同 組件和不同部位等。組件和不同部位等。 5 5）模具的制造過程）模具的制造過程 熱加工、冷加工、特種加工、熱加工、冷加工、特種加工、 熱處理、表面處理等。熱處理、表面處理等。 6 6）模具的設(shè)計(jì)因素）模具的設(shè)計(jì)因素 大型模具常采用組合或鑲嵌結(jié)大

22、型模具常采用組合或鑲嵌結(jié) 構(gòu)，工作部位和支承部位材料可不相同，如大型汽車覆構(gòu)，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。也可采用低級材料進(jìn)行強(qiáng)化處理。蓋件沖壓模具。也可采用低級材料進(jìn)行強(qiáng)化處理。 常用的模具材料常用的模具材料 1 1）冷作模具鋼）冷作模具鋼 這類模具性能上一般要求高的硬度和耐磨性、足夠的強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)捻g性。因這類模具性能上一般要求高的硬度和耐磨性、足夠的強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)捻g性。因 此，冷作模具鋼通常以高碳為主，有時(shí)要增加韌性抗擊沖擊載荷。此，冷作模具鋼通常以高碳為主，有時(shí)要增加韌性抗擊沖擊載荷。 碳素工具鋼：碳素工具鋼：含碳量含碳量0.7%0.7%1.4%1.4%，主

23、要有，主要有T7T7、T7AT7A、T8T8、T8AT8A、T10T10、T10AT10A、T1T1 2 2、T12AT12A等，一般適用于制造工作溫度在等，一般適用于制造工作溫度在250250以下以下、尺寸較小、形狀簡單、尺寸較小、形狀簡單、 負(fù)荷較小的冷作模具負(fù)荷較小的冷作模具 低合金工具鋼：低合金工具鋼：這類鋼含有一定的合金元素，這類鋼含有一定的合金元素，合金元素總量在合金元素總量在1%1%3%3%。適用適用 于各種沖剪工具、精壓模、冷鐓模、中小批量形狀較為復(fù)雜的模具。常用的于各種沖剪工具、精壓模、冷鐓模、中小批量形狀較為復(fù)雜的模具。常用的 模具材料有模具材料有9Cr29Cr2、9SiC

24、r9SiCr、65Mn65Mn、60Si2Mn60Si2Mn、4CrW2Si4CrW2Si、CrWMnCrWMn、9Mn2V9Mn2V等。等。 高合金工具鋼：高合金工具鋼：這類鋼由于這類鋼由于合金元素的大量增加（總量在合金元素的大量增加（總量在10%10%以上），以上），廣泛用廣泛用 于承載大、沖次多、工件形狀復(fù)雜的模具，常用的材料有于承載大、沖次多、工件形狀復(fù)雜的模具，常用的材料有Cr12Cr12、Cr12MoVCr12MoV、CrCr 5Mo1V5Mo1V等。等。 高速鋼：高速鋼：具有具有很高的淬透性很高的淬透性( (空冷即可淬硬空冷即可淬硬) )，很高的抗壓強(qiáng)度、回火穩(wěn)定性，很高的抗壓強(qiáng)

25、度、回火穩(wěn)定性 和耐磨性，即使在和耐磨性，即使在600600高溫下高溫下仍可保持高硬度、高韌性和耐磨性。適用于制仍可保持高硬度、高韌性和耐磨性。適用于制 造重載長壽命的冷擠壓模、拉深模等。常用的高速鋼有鎢系高速鋼造重載長壽命的冷擠壓模、拉深模等。常用的高速鋼有鎢系高速鋼W18Cr4VW18Cr4V和和 鉬系高速鋼鉬系高速鋼W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2。 熱作模具鋼熱作模具鋼 熱作模具鋼的共同特點(diǎn)是：大多數(shù)為熱作模具鋼的共同特點(diǎn)是：大多數(shù)為合金工具鋼合金工具鋼，少數(shù)為，少數(shù)為高溫合金高溫合金 和硬質(zhì)合金和硬質(zhì)合金；鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)皆偏低，多為；鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)皆偏低，多為中碳成分中碳成分

26、，以滿足高韌，以滿足高韌 性、導(dǎo)熱性的要求；性、導(dǎo)熱性的要求；為了提高淬透性、抗熱性和耐磨性以及抗氧化為了提高淬透性、抗熱性和耐磨性以及抗氧化 性，材料中的合金元素主要為性，材料中的合金元素主要為CrCr、W W、MoMo、NiNi、V V、MnMn、SiSi等。等。 低耐熱高韌性鋼低耐熱高韌性鋼：屬于高韌性鋼，具有較高的沖擊韌性和高的疲勞：屬于高韌性鋼，具有較高的沖擊韌性和高的疲勞 強(qiáng)度，淬透性較高，有一定的回火穩(wěn)定性和高溫強(qiáng)度，具有良好的強(qiáng)度，淬透性較高，有一定的回火穩(wěn)定性和高溫強(qiáng)度，具有良好的 導(dǎo)熱性和抗氧化性，能在導(dǎo)熱性和抗氧化性，能在500500600600的條件下工作，加工性能好。

27、的條件下工作，加工性能好。 但相對于其它熱作模具鋼，耐熱性能低。典型材料有錘鍛模用的但相對于其它熱作模具鋼，耐熱性能低。典型材料有錘鍛模用的5C5C rNiMorNiMo、5CrMnMo5CrMnMo以及以及4CrMnSiMoV4CrMnSiMoV、5Cr2NiMoV5Cr2NiMoV等。等。 中耐熱性鋼中耐熱性鋼：具有中等耐熱性，工作溫度為：具有中等耐熱性，工作溫度為600600650650，最高可達(dá)，最高可達(dá) 660660。鋼的淬透性好，小于。鋼的淬透性好，小于100mm100mm內(nèi)的工件能空冷淬透，熱處理內(nèi)的工件能空冷淬透，熱處理 變形小。與變形小。與5CrNiMo5CrNiMo相比韌性

28、大致相等而硬度、熱硬性和耐磨性高相比韌性大致相等而硬度、熱硬性和耐磨性高 。這類材料綜合性能好，在最佳熱處理狀態(tài)下可做到高強(qiáng)度、高硬。這類材料綜合性能好，在最佳熱處理狀態(tài)下可做到高強(qiáng)度、高硬 度、高韌性和高塑性的匹配。此類模具材料有：度、高韌性和高塑性的匹配。此類模具材料有：4Cr5MoSiV4Cr5MoSiV、4Cr5W4Cr5W 2SiV2SiV、4Cr5MoSiV14Cr5MoSiV1、4Cr4MoWSiV4Cr4MoWSiV等。等。 高耐熱性鋼：高耐熱性鋼：具有較高的高溫強(qiáng)度和高溫硬度，可在具有較高的高溫強(qiáng)度和高溫硬度，可在6060 0 0700700高溫下工作。淬透性好，小于高溫下工

29、作。淬透性好，小于150mm150mm內(nèi)的工內(nèi)的工 件空冷可淬透，并具有二次硬化，回火抗力高，高耐磨件空冷可淬透，并具有二次硬化，回火抗力高，高耐磨 、高抗疲勞。此類模具材料有、高抗疲勞。此類模具材料有3Cr2W8V3Cr2W8V、4Cr3Mo3W2V4Cr3Mo3W2V、5 5 Cr4Mo2W2VSiCr4Mo2W2VSi和和5Cr4W5Mo2V5Cr4W5Mo2V等。等。 特殊用途熱作模具鋼：特殊用途熱作模具鋼：主要包括超高強(qiáng)度鋼、高速工具主要包括超高強(qiáng)度鋼、高速工具 鋼、馬氏體時(shí)效鋼、耐熱不銹鋼、耐熱合金等，用它們鋼、馬氏體時(shí)效鋼、耐熱不銹鋼、耐熱合金等，用它們 制造模具可滿足熱加工新工

30、藝對材料性能的要求，并可制造模具可滿足熱加工新工藝對材料性能的要求，并可 大大提高模具壽命。大大提高模具壽命。 此外，國內(nèi)外用作熱作模具鋼的材料還有此外，國內(nèi)外用作熱作模具鋼的材料還有H10H10（4Cr5Mo24Cr5Mo2 MnVSiMnVSi）、）、H13H13（4Cr5MoSiV14Cr5MoSiV1）、）、HM1HM1（35Cr3Mo3W2V35Cr3Mo3W2V）、）、 HM3HM3（25Cr3Mo3VNb25Cr3Mo3VNb）、）、RM2RM2（5Cr4W5Mo2V5Cr4W5Mo2V）、）、GRGR（4Cr3M4Cr3M o3W4VTiNbo3W4VTiNb）、）、TMTM（

31、4Cr2Mo2VMnW4Cr2Mo2VMnW）、）、HDHD（4Cr3Mo2NiVNb4Cr3Mo2NiVNb ）等鋼以及）等鋼以及H10H10改進(jìn)型鋼改進(jìn)型鋼ER8ER8和用于和用于高速錘鍛模的無鉻鎳高速錘鍛模的無鉻鎳 模模具鋼具鋼4SiMnW3MoVN4SiMnW3MoVN。 熱作模具鋼熱作模具鋼 塑料模具鋼塑料模具鋼 一般要求具有一定的力學(xué)強(qiáng)度、一定的抗熱性、較高的耐一般要求具有一定的力學(xué)強(qiáng)度、一定的抗熱性、較高的耐 蝕性、較高的硬度，良好的機(jī)械加工性能和熱加工性能。蝕性、較高的硬度，良好的機(jī)械加工性能和熱加工性能。 滲碳鋼：滲碳鋼：碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%0.1%0.2%0

32、.2%，硬度低、加工性能硬度低、加工性能 良好，良好，可采用冷壓成形方法制造模具。通過表面滲碳處理可采用冷壓成形方法制造模具。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(qiáng)度淬火可獲得表層高硬度、高耐磨及拋光性能好、表層強(qiáng)度 高而內(nèi)層韌性好的性能。常用碳素鋼高而內(nèi)層韌性好的性能。常用碳素鋼1010、2020號(hào)鋼和號(hào)鋼和20Cr20Cr、 12CrNi312CrNi3、12Cr2Ni412Cr2Ni4、20Cr2Ni420Cr2Ni4等合金滲碳鋼制造表面要等合金滲碳鋼制造表面要 求高硬度、耐磨性好的塑料模具及配件。求高硬度、耐磨性好的塑料模具及配件。 調(diào)質(zhì)鋼：調(diào)質(zhì)鋼：調(diào)質(zhì)后一

33、般不再進(jìn)行其他熱處理調(diào)質(zhì)后一般不再進(jìn)行其他熱處理，如硬度不夠，如硬度不夠， 可再進(jìn)行進(jìn)一步表面強(qiáng)化，如滲氮、碳氮共滲等。碳素鋼可再進(jìn)行進(jìn)一步表面強(qiáng)化，如滲氮、碳氮共滲等。碳素鋼 4545、5050、5555鋼價(jià)廉、加工性能好、淬透性差。合金調(diào)質(zhì)鋼鋼價(jià)廉、加工性能好、淬透性差。合金調(diào)質(zhì)鋼 40Cr40Cr、4Cr3MoSiV4Cr3MoSiV、4Cr5MnSiV4Cr5MnSiV、4Cr5MoSiV14Cr5MoSiV1等淬透性好，等淬透性好， 熱處理方便，強(qiáng)韌性好、耐磨，加工性能好。多用于熱處理方便，強(qiáng)韌性好、耐磨，加工性能好。多用于軟質(zhì)軟質(zhì) 塑料成型模，塑料成型模，如注射、擠壓等塑料模。如注

34、射、擠壓等塑料模。 冷作模具鋼：冷作模具鋼：包括碳素工具鋼、高碳第合金鋼、高耐磨包括碳素工具鋼、高碳第合金鋼、高耐磨 鋼等，由于熱處理后可獲得高硬度和高耐磨性，常用來鋼等，由于熱處理后可獲得高硬度和高耐磨性，常用來 制造制造熱固性塑料模具或要求耐磨性較高的熱塑性塑料模熱固性塑料模具或要求耐磨性較高的熱塑性塑料模 具具。 耐蝕鋼：耐蝕鋼：具有一定的硬度、強(qiáng)度和耐磨性，同時(shí)具有良具有一定的硬度、強(qiáng)度和耐磨性，同時(shí)具有良 好的抗蝕性能，用于具有腐蝕介質(zhì)析出的塑料加工模具好的抗蝕性能，用于具有腐蝕介質(zhì)析出的塑料加工模具 。如。如4Cr134Cr13、9Cr89Cr8、Cr18MoVCr18MoV等材料

35、可用于制造生產(chǎn)聚氯等材料可用于制造生產(chǎn)聚氯 乙烯或聚苯乙烯塑料件的模具。乙烯或聚苯乙烯塑料件的模具。 馬氏體鋼：馬氏體鋼：具有很高的強(qiáng)度，良好的韌性；熱脹系數(shù)小具有很高的強(qiáng)度，良好的韌性；熱脹系數(shù)小 ，抗疲勞性能高，切削加工性能好，可進(jìn)行時(shí)效處理提，抗疲勞性能高，切削加工性能好，可進(jìn)行時(shí)效處理提 高硬度，熱處理變形小，表面還可滲氮處理等，常用于高硬度，熱處理變形小，表面還可滲氮處理等，常用于 要求要求高精度、耐磨、型腔復(fù)雜的塑料模具材料高精度、耐磨、型腔復(fù)雜的塑料模具材料。 鑄鐵鑄鐵 鑄鐵作為制造模具的主要材料之一，常常鑄鐵作為制造模具的主要材料之一，常常 制作各類制作各類沖壓模沖壓模、塑料模

36、結(jié)構(gòu)中的、塑料模結(jié)構(gòu)中的模板、模板、 模座、模柄、底板定位板、支架等模具輔模座、模柄、底板定位板、支架等模具輔 助零件，助零件，并且鑄鐵也是玻璃成型模具的主并且鑄鐵也是玻璃成型模具的主 要材料。通常采用的鑄鐵牌號(hào)為要材料。通常采用的鑄鐵牌號(hào)為HT200HT200和和HTHT 250250，其它還有球墨鑄鐵、耐熱鑄鐵、低合，其它還有球墨鑄鐵、耐熱鑄鐵、低合 金鑄鐵等。金鑄鐵等。 硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金是以是以難熔金屬碳化物（難熔金屬碳化物（WCWC、TiCTiC）作硬質(zhì)相，以鐵族）作硬質(zhì)相，以鐵族 金屬（金屬（CoCo和和NiNi）作粘結(jié)相，用粉末冶金方法

37、生產(chǎn)的一種多相組）作粘結(jié)相，用粉末冶金方法生產(chǎn)的一種多相組 合材料，常用的有鎢鈷（合材料，常用的有鎢鈷（YGYG）、鎢鈷鈦（）、鎢鈷鈦（YTYT）和萬能硬質(zhì)合金）和萬能硬質(zhì)合金 （YWYW）三類。其硬度遠(yuǎn)高于各種模具鋼，有很高的耐磨性，耐三類。其硬度遠(yuǎn)高于各種模具鋼，有很高的耐磨性，耐 高溫，熱穩(wěn)定性強(qiáng)；強(qiáng)度高，剛性大，熱脹率小、導(dǎo)熱率低；高溫，熱穩(wěn)定性強(qiáng)；強(qiáng)度高，剛性大，熱脹率小、導(dǎo)熱率低； 耐蝕耐氧化；不需要進(jìn)行熱處理等。常用于制造高速?zèng)_模、多耐蝕耐氧化；不需要進(jìn)行熱處理等。常用于制造高速?zèng)_模、多 工位級進(jìn)模、冷擠壓模、熱擠壓模、冷鐓模等。但其缺點(diǎn)是韌工位級進(jìn)模、冷擠壓模、熱擠壓模、冷鐓模

38、等。但其缺點(diǎn)是韌 性差，加工困難，模具成本高。性差，加工困難，模具成本高。 鋼結(jié)硬質(zhì)合金鋼結(jié)硬質(zhì)合金是以是以合金鋼為基體，以難熔金屬碳化物（合金鋼為基體，以難熔金屬碳化物（WCWC、TiTi C C）作硬質(zhì)相，用粉末冶金工藝過程生產(chǎn)的一種新型工模具鋼）作硬質(zhì)相，用粉末冶金工藝過程生產(chǎn)的一種新型工模具鋼 。該鋼可進(jìn)行鍛造、機(jī)械加工、熱處理等，熱處理變形小，淬。該鋼可進(jìn)行鍛造、機(jī)械加工、熱處理等，熱處理變形小，淬 火后具有硬質(zhì)合金的硬度及良好的耐磨性和剛性，在工業(yè)上越火后具有硬質(zhì)合金的硬度及良好的耐磨性和剛性，在工業(yè)上越 來越廣泛應(yīng)用。目前已成功用于制造冷鐓模、冷擠壓模、拉深來越廣泛應(yīng)用。目前已成

39、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。模、拉絲模、熱鐓模、熱及模、粉末冶金模和陶瓷模。 模具壽命模具壽命 模具壽命模具壽命是指是指模具在保證產(chǎn)品零件品質(zhì)的前提下，所能模具在保證產(chǎn)品零件品質(zhì)的前提下，所能 加工的制件的總數(shù)量，它包括工作面的多次修磨和易損加工的制件的總數(shù)量，它包括工作面的多次修磨和易損 件更換后的壽命。件更換后的壽命。即在不發(fā)生事故的情況下，模具的自即在不發(fā)生事故的情況下，模具的自 然壽命。然壽命。 模具壽命工作面的一次壽命模具壽命工作面的一次壽命修磨次數(shù)修磨次數(shù)易損件的更易損件的更 換次數(shù)。換次數(shù)。 一般在模具設(shè)計(jì)階段就應(yīng)明確該模具所

40、適用的一般在模具設(shè)計(jì)階段就應(yīng)明確該模具所適用的生產(chǎn)批量生產(chǎn)批量 、類型或者模具生產(chǎn)制件的總次數(shù)，即模具的設(shè)計(jì)壽命、類型或者模具生產(chǎn)制件的總次數(shù)，即模具的設(shè)計(jì)壽命 。 模具壽命與模具壽命與模具類型和結(jié)構(gòu)模具類型和結(jié)構(gòu)有關(guān)，它是一定時(shí)期內(nèi)對模有關(guān)，它是一定時(shí)期內(nèi)對模 具材料技術(shù)、模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)、模具熱處理技術(shù)以具材料技術(shù)、模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)、模具熱處理技術(shù)以 及模具使用維護(hù)水平的綜合反映。及模具使用維護(hù)水平的綜合反映。 模具的失效形式模具的失效形式 所謂所謂模具失效模具失效是指是指模具受到損壞，不能通過修復(fù)而繼續(xù)模具受到損壞，不能通過修復(fù)而繼續(xù) 服役。服役。它與模具損傷是完全不同的概念，模具損

41、傷是指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(xiàn)尺寸變化或微裂紋，但模具還模具在使用過程中，出現(xiàn)尺寸變化或微裂紋，但模具還 未喪失服役能力。廣義上講，未喪失服役能力。廣義上講，模具的失效是指一套模具模具的失效是指一套模具 完全不能再用，而在實(shí)際生產(chǎn)中主要指模具的工作零件完全不能再用，而在實(shí)際生產(chǎn)中主要指模具的工作零件 不能修復(fù)再用。不能修復(fù)再用。 模具類型不同、生產(chǎn)的產(chǎn)品不同，失效的形式也不同。模具類型不同、生產(chǎn)的產(chǎn)品不同，失效的形式也不同。 如鍛模會(huì)因鍛件尺寸不符合要求或鍛模破裂而失效，而如鍛模會(huì)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(huì)

42、因模具表面粗糙度變塑料件表面要求很光的塑料模，會(huì)因模具表面粗糙度變 大而失效。冷作模具容易產(chǎn)生脆斷而不出現(xiàn)冷熱疲勞失大而失效。冷作模具容易產(chǎn)生脆斷而不出現(xiàn)冷熱疲勞失 效，熱作模具容易產(chǎn)生冷熱疲勞、裂紋及變形，冷、熱效，熱作模具容易產(chǎn)生冷熱疲勞、裂紋及變形，冷、熱 模具都可能因磨損而失效。模具都可能因磨損而失效。 模具失效的類型可分為模具失效的類型可分為早期失效和正常實(shí)效早期失效和正常實(shí)效。 模具的基本失效形式有磨損、斷裂及開裂、疲勞及冷熱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。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 磨損失

43、效磨損失效 模具在工作過程中，與成形坯料接觸，產(chǎn)生相模具在工作過程中，與成形坯料接觸，產(chǎn)生相 對運(yùn)動(dòng)，造成對運(yùn)動(dòng)，造成磨損磨損。當(dāng)這種。當(dāng)這種磨損使模具的尺寸磨損使模具的尺寸 發(fā)生變化或改變了模具的表面狀態(tài)使之不能繼發(fā)生變化或改變了模具的表面狀態(tài)使之不能繼 續(xù)服役時(shí)續(xù)服役時(shí)，稱為模具的，稱為模具的磨損失效磨損失效。磨損失效按。磨損失效按 磨損的機(jī)理又可分為以下幾種。磨損的機(jī)理又可分為以下幾種。 （1 1）磨粒磨損）磨粒磨損 （2 2）粘著磨損）粘著磨損 （3 3）疲勞磨損）疲勞磨損 （4 4）氣蝕磨損和沖蝕磨損）氣蝕磨損和沖蝕磨損 （5 5）腐蝕磨損）腐蝕磨損 斷裂失效斷裂失效 模具出現(xiàn)大裂紋

44、或分離為兩部分或數(shù)個(gè)部分，喪失服役模具出現(xiàn)大裂紋或分離為兩部分或數(shù)個(gè)部分，喪失服役 能力時(shí)能力時(shí)，稱為，稱為斷裂失效斷裂失效。對模具來說斷裂是最嚴(yán)重的失。對模具來說斷裂是最嚴(yán)重的失 效形式，它是效形式，它是各種因素產(chǎn)生的裂紋擴(kuò)展的歸宿各種因素產(chǎn)生的裂紋擴(kuò)展的歸宿。若按斷。若按斷 裂性質(zhì)可分為裂性質(zhì)可分為塑性斷裂、脆性斷裂塑性斷裂、脆性斷裂；若按斷裂路徑可分；若按斷裂路徑可分 為為穿晶斷裂、沿晶斷裂和混晶斷裂穿晶斷裂、沿晶斷裂和混晶斷裂；若按斷裂機(jī)理可分；若按斷裂機(jī)理可分 為為一次性斷裂和疲勞斷裂。一次性斷裂和疲勞斷裂。 脆性斷裂脆性斷裂是指是指斷裂時(shí)不發(fā)生或發(fā)生較小的宏觀塑性變形斷裂時(shí)不發(fā)生或

45、發(fā)生較小的宏觀塑性變形 的斷裂。的斷裂。 一次性斷裂一次性斷裂是指在是指在承受很大變形力或沖擊載荷的作用下承受很大變形力或沖擊載荷的作用下 ，裂紋產(chǎn)生并迅速擴(kuò)展造成的斷裂，斷口為結(jié)晶狀。，裂紋產(chǎn)生并迅速擴(kuò)展造成的斷裂，斷口為結(jié)晶狀。 疲勞斷裂疲勞斷裂是指是指在較低的應(yīng)力下，經(jīng)多次使用，裂紋緩慢在較低的應(yīng)力下，經(jīng)多次使用，裂紋緩慢 擴(kuò)展后發(fā)生的斷裂，斷口為纖維狀。擴(kuò)展后發(fā)生的斷裂，斷口為纖維狀。 塑性變形失效塑性變形失效 c c）彎曲）彎曲 a a）塌陷）塌陷 b b）鐓粗）鐓粗 模具在使用過程中，發(fā)生塑性變形，改變了零件的幾何形模具在使用過程中，發(fā)生塑性變形，改變了零件的幾何形 狀或尺寸，而不

46、能修復(fù)再服役時(shí)狀或尺寸，而不能修復(fù)再服役時(shí)稱為稱為塑性變形失效。塑性變形失效。 影響模具壽命的因素影響模具壽命的因素 1 1）模具結(jié)構(gòu)的影響）模具結(jié)構(gòu)的影響 a）整體式凹模 b）凹模早期斷裂 c）組合式凹模 模具圓角模具圓角 模具圓角半徑 圓角半徑對模具壽命的影響 幾何形狀幾何形狀 a)凸端型 b）尖端型 c）平端型 模具零件的電火花加工模具零件的電火花加工 電火花加工電火花加工是指是指在一定介質(zhì)中，通過工具電極和工件電在一定介質(zhì)中，通過工具電極和工件電 極之間脈沖放電時(shí)的電腐蝕作用而去除材料的一種工藝極之間脈沖放電時(shí)的電腐蝕作用而去除材料的一種工藝 方法?？梢约庸じ鞣N高熔點(diǎn)、高硬度、高強(qiáng)度、

47、高純度方法?？梢约庸じ鞣N高熔點(diǎn)、高硬度、高強(qiáng)度、高純度 、高韌性的材料。、高韌性的材料。 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 實(shí)現(xiàn)電火花加工的基本條件實(shí)現(xiàn)電火花加工的基本條件 （1 1）脈沖電源：）脈沖電源：必須具有必須具有波形為單向的脈沖電源，波形為單向的脈沖電源，脈沖寬度脈沖寬度 小于小于1010-3 -3s s，放電時(shí)產(chǎn)生的熱量來不及傳散到材料內(nèi)部，保證 ，放電時(shí)產(chǎn)生的熱量來不及傳散到材料內(nèi)部，保證 良好的加工精度和表面品質(zhì)。同時(shí)，先后兩次放電之間，必須良好的加工精度和表面品質(zhì)。同時(shí)，先后兩次放電之間，必須 要有足夠的停歇時(shí)間使極間介電液充分消電離，

48、恢復(fù)其介電性要有足夠的停歇時(shí)間使極間介電液充分消電離，恢復(fù)其介電性 能，保證每次脈沖放電不在同一點(diǎn)重復(fù)進(jìn)行，避免發(fā)生局部燒能，保證每次脈沖放電不在同一點(diǎn)重復(fù)進(jìn)行，避免發(fā)生局部燒 傷現(xiàn)象。傷現(xiàn)象。 （2 2）足夠的放電能量：）足夠的放電能量：保證在脈沖放電點(diǎn)有足夠的放電強(qiáng)度保證在脈沖放電點(diǎn)有足夠的放電強(qiáng)度 使使局部金屬熔化和氣化。局部金屬熔化和氣化。 （3 3）放電間隙：）放電間隙：電極與工件之間必須始終電極與工件之間必須始終維持一定的間隙。維持一定的間隙。 間隙與工作介質(zhì)、加工電壓有關(guān)，一般為間隙與工作介質(zhì)、加工電壓有關(guān)，一般為0.010.010.1mm0.1mm。 （4 4）絕緣介質(zhì)：）絕緣

49、介質(zhì)：為了使脈沖放電能重復(fù)進(jìn)行，極間必須充有為了使脈沖放電能重復(fù)進(jìn)行，極間必須充有 絕緣介質(zhì)，同時(shí)，絕緣介質(zhì)還有絕緣介質(zhì)，同時(shí)，絕緣介質(zhì)還有排出放電間隙中的電蝕物和冷排出放電間隙中的電蝕物和冷 卻電極的作用，卻電極的作用，常用的絕緣介質(zhì)有煤油、皂化液、水基液等。常用的絕緣介質(zhì)有煤油、皂化液、水基液等。 電火花成形加工的特點(diǎn)電火花成形加工的特點(diǎn) （1 1）由于脈沖放電的能量密度很高，可加工用切削方）由于脈沖放電的能量密度很高，可加工用切削方 法難以加工或無法加工的法難以加工或無法加工的高熔點(diǎn)、高硬度、高強(qiáng)度、高高熔點(diǎn)、高硬度、高強(qiáng)度、高 韌性、脆性大的材料以及形狀復(fù)雜的零件，從而擴(kuò)大了韌性、脆性

50、大的材料以及形狀復(fù)雜的零件，從而擴(kuò)大了 模具材料的選用范圍。模具材料的選用范圍。 （2 2）加工時(shí)，工件與電極不接觸，二者之間不存在明）加工時(shí)，工件與電極不接觸，二者之間不存在明 顯的作用力，不受剛度和強(qiáng)度影響，電極材料也不需要顯的作用力，不受剛度和強(qiáng)度影響，電極材料也不需要 比工件材料硬度高。這不僅有助于比工件材料硬度高。這不僅有助于電極的制造，而且也電極的制造，而且也 有利于加工包括小孔、窄槽在內(nèi)的各種型孔、立體曲面有利于加工包括小孔、窄槽在內(nèi)的各種型孔、立體曲面 及復(fù)雜形狀，能一次加工完成；尺寸小至幾微米，大至及復(fù)雜形狀，能一次加工完成；尺寸小至幾微米，大至 幾米。幾米。 電火花成形加工

51、的特點(diǎn)電火花成形加工的特點(diǎn) （3 3）電火花加工時(shí)，脈沖）電火花加工時(shí)，脈沖放電時(shí)間短，熱量傳散放電時(shí)間短，熱量傳散 范圍小，工件上的熱影響區(qū)也小。范圍小，工件上的熱影響區(qū)也小。 （4 4）脈沖參數(shù)可調(diào)，在同一臺(tái)機(jī)床上可連續(xù)進(jìn)行脈沖參數(shù)可調(diào)，在同一臺(tái)機(jī)床上可連續(xù)進(jìn)行 粗、中、精及精微加工，粗、中、精及精微加工，精加工時(shí)精度可達(dá)小于精加工時(shí)精度可達(dá)小于 0.01mm0.01mm、表面粗糙度、表面粗糙度R Ra0.63a0.631.25m1.25m，精微加，精微加 工時(shí)精度可達(dá)工時(shí)精度可達(dá)0.0020.0020.004mm0.004mm、表面粗糙度、表面粗糙度R Ra0.0a0.0 4 40.16

52、m0.16m。 （5 5）直接利用電能加工，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。）直接利用電能加工，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 （6 6）加工速度慢、效率低，需要制作電極，加工）加工速度慢、效率低，需要制作電極，加工 準(zhǔn)備時(shí)間長，并存在電極損耗準(zhǔn)備時(shí)間長，并存在電極損耗 電火花線切割加工電火花線切割加工 電火花線切割加工原理與電火花成形加工原理相同，都電火花線切割加工原理與電火花成形加工原理相同，都 是基于電極間脈沖放電時(shí)的電火花腐蝕原理。所不同的是基于電極間脈沖放電時(shí)的電火花腐蝕原理。所不同的 是是電火花線切割加工不需要制作復(fù)雜的成形電極，而是電火花線切割加工不需要制作復(fù)雜的成形電極，而是 用不斷移動(dòng)的電極絲作為工具，工

53、件則按預(yù)定的軌跡進(jìn)用不斷移動(dòng)的電極絲作為工具，工件則按預(yù)定的軌跡進(jìn) 行運(yùn)動(dòng)而切割出所需的復(fù)雜零件形狀。行運(yùn)動(dòng)而切割出所需的復(fù)雜零件形狀。 電火花線切割加工的特點(diǎn)：電火花線切割加工的特點(diǎn)： （1 1）不需要制造專用的電極，可）不需要制造專用的電極，可降低模具成本，縮短生產(chǎn)周降低模具成本，縮短生產(chǎn)周 期期 （2 2）能用很細(xì)的絲電極）能用很細(xì)的絲電極加工出復(fù)雜形狀的工件、細(xì)小通孔、加工出復(fù)雜形狀的工件、細(xì)小通孔、 窄縫和外表面等。窄縫和外表面等。 （3 3）加工過程中，電極損耗?。珊雎圆挥?jì)），可獲得較高）加工過程中，電極損耗?。珊雎圆挥?jì)），可獲得較高 的加工精度。的加工精度。 （4 4）由于絲

54、電極直徑很小，）由于絲電極直徑很小，蝕除金屬量少蝕除金屬量少，對貴重金屬的加，對貴重金屬的加 工更具意義。工更具意義。 （5 5）自動(dòng)化程度高，操作簡便自動(dòng)化程度高，操作簡便。 （6 6）脈沖電源的加工電流較小，脈沖寬度較窄，屬）脈沖電源的加工電流較小，脈沖寬度較窄，屬中、精加中、精加 工范疇。工范疇。電火花線切割加工基本是電火花線切割加工基本是一次加工成型一次加工成型，一般不要中，一般不要中 途轉(zhuǎn)換規(guī)準(zhǔn)。途轉(zhuǎn)換規(guī)準(zhǔn)。 （7 7）只能加工以直線為母線的曲面而）只能加工以直線為母線的曲面而不能加工空間曲面不能加工空間曲面。 其它模具技術(shù)其它模具技術(shù) 模具的超聲波加工模具的超聲波加工 利用工具端面

55、作超聲頻振動(dòng)，并通過懸浮液中的磨料加利用工具端面作超聲頻振動(dòng)，并通過懸浮液中的磨料加 工工件的方法工工件的方法叫叫超聲波加工。超聲波加工。 （1 1）適于加工各種硬質(zhì)材料，特別是一些不導(dǎo)電的非）適于加工各種硬質(zhì)材料，特別是一些不導(dǎo)電的非 金屬材料，擴(kuò)大了模具材料的選材范圍。金屬材料，擴(kuò)大了模具材料的選材范圍。 （2 2）工具可用較軟的材料做成較復(fù)雜的形狀來加工型）工具可用較軟的材料做成較復(fù)雜的形狀來加工型 面和型腔，不需要工具相對于工件作復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，面和型腔，不需要工具相對于工件作復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，機(jī)床結(jié)機(jī)床結(jié) 構(gòu)簡單，操作方便，構(gòu)簡單，操作方便， （3 3）由于去除加工材料是靠細(xì)微磨粒的瞬時(shí)撞擊作

56、用，）由于去除加工材料是靠細(xì)微磨粒的瞬時(shí)撞擊作用， 故工件表面的宏觀作用力很小，不會(huì)引起變形和燒傷，故工件表面的宏觀作用力很小，不會(huì)引起變形和燒傷，表表 面粗糙度也較好（面粗糙度也較好（R Ra a為為1 10.1m0.1m），加工精度達(dá)），加工精度達(dá)0.010.010.0. 02mm02mm，而且可以加工薄壁、窄縫、低剛性工件。，而且可以加工薄壁、窄縫、低剛性工件。 模具的激光加工模具的激光加工 （1 1）不需要加工工具，不存在工具損耗問題，）不需要加工工具，不存在工具損耗問題， 很適于自動(dòng)化連續(xù)加工。很適于自動(dòng)化連續(xù)加工。 （2 2）激光的功率密度很高，幾乎能加工所有的）激光的功率密度很高

57、，幾乎能加工所有的 材料。材料。 （3 3）加工速度快，效率高，熱影響區(qū)小。）加工速度快，效率高，熱影響區(qū)小。 （4 4）適于加工深而小的微孔、窄縫，尺寸可小）適于加工深而小的微孔、窄縫，尺寸可小 到微米級。到微米級。 （5 5）可以透過光學(xué)透明材料對工件進(jìn)行加工，）可以透過光學(xué)透明材料對工件進(jìn)行加工， 特別適合有特殊要求環(huán)境下的加工。特別適合有特殊要求環(huán)境下的加工。 模具的電解加工模具的電解加工 （1 1）電解加工與被加工材料的硬度、強(qiáng)度、韌性等無）電解加工與被加工材料的硬度、強(qiáng)度、韌性等無 關(guān)，可加工任何金屬材料關(guān)，可加工任何金屬材料。常用于加工高溫合金、鈦合。常用于加工高溫合金、鈦合 金

58、、硬質(zhì)合金等難切削加工的材料。金、硬質(zhì)合金等難切削加工的材料。 （2 2）能以簡單的直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，）能以簡單的直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，一次加工出復(fù)雜的型一次加工出復(fù)雜的型 腔、型孔等。腔、型孔等。 （3 3）生產(chǎn)效率高，）生產(chǎn)效率高，約為電火花加工的約為電火花加工的5 51010倍，生產(chǎn)效倍，生產(chǎn)效 率不受加工精度和表面粗糙度的影響。率不受加工精度和表面粗糙度的影響。 （4 4）表面品質(zhì)好，無毛刺和變質(zhì)層。）表面品質(zhì)好，無毛刺和變質(zhì)層。表面粗糙度可達(dá)表面粗糙度可達(dá)R R a1.25a1.250.2m0.2m；加工精度約為；加工精度約為0.1mm0.1mm。 （5 5）加工過程中陰極電極在理論上不會(huì)損耗，

59、）加工過程中陰極電極在理論上不會(huì)損耗，可長期可長期 使用。使用。 （6 6）加工精度和加工穩(wěn)定性偏低，加工不出棱角加工精度和加工穩(wěn)定性偏低，加工不出棱角。設(shè)。設(shè) 備投資大，占地大，設(shè)備銹蝕嚴(yán)重，需要進(jìn)行污染處理備投資大，占地大，設(shè)備銹蝕嚴(yán)重，需要進(jìn)行污染處理 。 模具的電鑄成形模具的電鑄成形 電鑄成形電鑄成形是利用是利用電化學(xué)過程中的陰極沉積現(xiàn)象來進(jìn)行成電化學(xué)過程中的陰極沉積現(xiàn)象來進(jìn)行成 形加工的，也就是在原模上通過電化學(xué)方法沉積金屬，形加工的，也就是在原模上通過電化學(xué)方法沉積金屬， 然后分離以制造或復(fù)制金屬制品然后分離以制造或復(fù)制金屬制品 （1 1）復(fù)制精度高。）復(fù)制精度高。 （2 2）重復(fù)

60、精度高。）重復(fù)精度高。 （3 3）原模的材料不一定是金屬。）原模的材料不一定是金屬。 （4 4）電鑄模具有一定的抗拉強(qiáng)度和硬度，因此鑄成之）電鑄模具有一定的抗拉強(qiáng)度和硬度，因此鑄成之 后不需要熱處理。后不需要熱處理。 （5 5）不需要特殊設(shè)備，操作簡單。）不需要特殊設(shè)備，操作簡單。 （6 6）電鑄速度慢，生產(chǎn)周期長，尖角和凹槽部分鑄層）電鑄速度慢，生產(chǎn)周期長，尖角和凹槽部分鑄層 不均勻，逐層具有一定的內(nèi)應(yīng)力，不均勻，逐層具有一定的內(nèi)應(yīng)力，不能承受沖擊載荷。不能承受沖擊載荷。 所以，電鑄成形難于在大、中型模具制造中推廣應(yīng)用。所以，電鑄成形難于在大、中型模具制造中推廣應(yīng)用。 模具模具CAD/CAE