模具概论.doc

模具概论学习目标 1.理解模具的概念 . 2.理解模具的功能和作用 . 3.掌握模具的分类方式 . 4.学会模具的制造特点 . 5.了解模具零件的标准化情况 . 6.了解常用模具材料的性能 . 7.学会模具材料的选用 . 8.学会常用模具材料的热处理方法 . 9.学会模具材料的选用1.1 模具的概念及分类 1.1.1 模具的概念及作用 1.模具的概念在工业生产中，用各种压力机和装在 在工业生产中， 压力机上的专用工具， 压力机上的专用工具，通过压力把金属或 非金属材料制成所需形状的零件或制品， 非金属材料制成所需形状的零件或制品， 这种专用工具统称为模具。 这种专用工具统称为模具。用模具成形制 造出来的零件通常称为“制件” 造出来的零件通常称为“制件”。2.模具的功能和作用 模具在工业生产中使用极为广泛， 模具在工业生产中使用极为广泛，采 用模具生产零部件，具有高效、节材、 用模具生产零部件，具有高效、节材、成 本低、保证质量等一系列优点， 本低、保证质量等一系列优点，是当代工 业生产的重要手段和工艺发展方向。 业生产的重要手段和工艺发展方向。 在工业生产中， 在工业生产中，产品的更新换代少不 了模具。试制新产品，少不了模具，如果模具供应不及时，很可能造成停产；如果模具精度不高，产品质量就得不到保证； 模具精度不高，产品质量就得不到保证； 如果模具结构及生产工艺落后， 如果模具结构及生产工艺落后，产品产量 就难以提高。 就难以提高。许多现代工业生产的发展和 技术水平的高低， 技术水平的高低，直接影响到工业产品的 发展。 发展。模具是发展和实现切削技术不可缺 少的工具， 少的工具，也是工业生产中应用极为广泛 的主要工艺装备。 的主要工艺装备。1.1.2 模具的种类及制造特点 1.模具的分类 模具的分类 在工业生产中，模具的用途广泛、 在工业生产中，模具的用途广泛、种 类繁多，常见的分类方式有： 类繁多，常见的分类方式有：按模具结构 形式分为冲模、塑料模具、 形式分为冲模、塑料模具、锻模和压铸模 冲模又分为单工序模、复合模、 等。冲模又分为单工序模、复合模、级进 模等； 模等；塑料模具可分为单分型面注射模和 双分型面注射型等。 双分型面注射型等。按模具使用对象可分为电工模、汽车模、机壳模、玩具模等。 为电工模、汽车模、机壳模、玩具模等。 按工艺性质划分，冲模分为冲孔模、 按工艺性质划分，冲模分为冲孔模、落料 拉深模、弯曲模。 模、拉深模、弯曲模。塑料模具分为压缩 压注模、注射模、挤出模、吹塑模等。 模、压注模、注射模、挤出模、吹塑模等。 采用综合归纳法，将模具分为10大类，按其使用对象、材料、功能和模具制 造方法，及工艺性质等， 造方法，及工艺性质等，再分成若干小类 和品种以冲 模为例说明如下冲裁模(少、无废料冲模、整修模、 光洁冲模、深孔冲模、精冲模等)、 使用金属(黑色金属和非黑色金属) 单工序模(冲孔模、落料模、弯曲模、板材，通过冲裁模和精冲模，或根据 拉深模、成形模等)、复合冲模、级 零件不同的生产批量、冲件精度，采 进冲模、汽车覆盖件冲模、硅钢片冲 用单工序模、复合模或级进模等相应 模、硬质合金冲模、微型冲件用精密 的工艺方法，成形加工为合格的冲件 冲模 成形模、手动模(实体单向、双向手 动压模、手动实体浮动压模)、机动 模(大型截面实体浮动压模、极掌单 向压模、套类单向、双向压模、浮动 压模)、整形模(手动和机动模、径 向整形模，带外台阶套类全整形模， 带球面件整形模等)、无台阶实体件 自动整形模、轴套拉杆式半自动整形 模、轴套通过式自动整形模、轴套全 整形自动模、带外台阶与外球面轴套 自动全整形模等2.模具的制造特点模具生产制造技术集中了机械加工的 精华，即是机电结合加工，也离不开模具 钳工的操作，其特点如下。(1)模具生产的工艺特点。一套模具 )模具生产的工艺特点。制出后，通过它可以生产出数十万件零件 或制品。但是制造模具自身，只能是单件 生产。(2)模具制造的特点。 模具制造对工人的技术等级要求较高。 模具生产周期一般较长，成本较高。 模具生产周期一般较长，成本较高。 制造模具的过程中， 制造模具的过程中，同一工序的加工往往 内容较多，因而生产效率较低。 内容较多，因而生产效率较低。 模具在加工中， 模具在加工中，某些工作部分的位置和尺 应经过试验才能确定。 寸，应经过试验才能确定。 装配后，模具必须试模和调整。 装配后，模具必须试模和调整。 模具生产是典型的单件生产，因此， 模具生产是典型的单件生产，因此，生产 工艺、管理方式、 工艺、管理方式、模具制造工艺等都有独特的适 应性与规律。 应性与规律。1.2 模具标准化及标准件 1.2.1 模具标准化 1.模具标准化的意义 . (1)提高使用性能和质量。(2)节约工时和原材料，缩短生产周期。(3)现代化生产技术需要标准化。(4)可有效降低生产成本，简化生产管理和企业库存，是提高企业经济、技术效益的有 力措施和保证。 2.模具技术标准及依据 . 模具技术标准是模具企业必须遵守 的行业或专业规范，也是一种社会规范。自1983年9月全国模具标准化技术委员会成立以来，其组织制订的国家标准和行 业标准940项 余标准号。 业标准 项，一些使用 余标准号 量大、面广的模具基本上都制订了标准。 .2。模具技术标准分类及标准体系 . 模具技术标准共分4类：模具产品标 准(含标准零、部件标准等)、模具工艺 质量标准(含技术条件标准等)、模具基 础标准(含名词术语标准等)和相关标准。 标准体系表是计划与规范性的文件。 模具体系表主要是计划或规划制订的 标准项目及项目系列；是制订模具标准项 目年度计划的依据。1.2.2 模具标准件 在标准化的基础上，使标准文件中规 定的每项标准均成为社会产品和人的实践 行为，即组织生产为标准件，并转化为工 业产品，实现商品化， 业产品，实现商品化，以供企业或用户选 购使用。 标准件的生产须具备的条件。 标准件的生产须具备的条件。 (1)要有一定的生产规模，并能产生规模 )要有一定的生产规模， 效益，其效益指标反映在质量和创利两方面。 效益，其效益指标反映在质量和创利两方面。 (2)保证标准件稳定的质量，须采取措施 )保证标准件稳定的质量， 保证标准件的使用互换性和稳定的可靠性，因此， 保证标准件的使用互换性和稳定的可靠性，因此， 标准件生产工艺管理须规范和科学， 标准件生产工艺管理须规范和科学，须采用保证 高精、高效的生产装备。 高精、高效的生产装备。 (3)销售服务须完善，其基本条件，在保证一定库存，使用户实现无库存管理，保证用户 定量、定期获得供应。建立合作伙伴关系。1.3 模具材料及热处理 1.3.1 常用模具材料 模具零件种类繁多， 功能各异， 模具零件种类繁多 ， 功能各异 ， 故选用 的材料品种也很多。随着新材料的不断问 模具材料也不断更新。根据工作条件 的不同，模具材料可分为金属在常温下成形的材料，称为冷作模具钢； 在加热状态下成形的材料 ， 称为热作模具钢 。 目前模具所用材料有各种碳素工具钢、金工具钢、铸铁、硬质合金等。(1)碳素工具钢为高碳钢，含碳量为0.7%1.4%,主要牌号有 、T7A、 ,主要牌号有T7、 、 T8、T8A、T10、T12、T12A等。这类 、 、 、 、 等 钢切削性能良好， 钢切削性能良好，淬火后有较高的硬度 和良好的耐磨性，但其淬透性差， 和良好的耐磨性，但其淬透性差，淬火 时须急冷，变形开裂倾向大，回火稳定 时须急冷，变形开裂倾向大， 性差，热硬性低。适用于制造尺寸小， 性差，热硬性低。适用于制造尺寸小， 形状简单的冷作模具。 形状简单的冷作模具。(2)合金工具钢是在碳钢的基础上加入 ) 一种或几种合金元素冶炼而成的钢。 一种或几种合金元素冶炼而成的钢。常用合 金工具钢有低合金工具钢与高合金工具钢。 金工具钢有低合金工具钢与高合金工具钢。 (3)高速钢目前常用的有钨系高速钢 ) 和钼系高速钢( (WC)W18Cr4V和钼系高速钢(MoC) ) 和钼系高速钢 ) W6Mo5 Cr4V2。高速钢具有良好的淬透性， 。高速钢具有良好的淬透性， 在空气中即可淬硬， 在空气中即可淬硬，在600左右仍保持高 硬度、高强度和良好的韧性、耐磨性。 硬度、高强度和良好的韧性、耐磨性。高速 钢适用于制造冷挤压模、热挤压模。 钢适用于制造冷挤压模、热挤压模。(4)铸铁的主要特点是铸造性能好， )铸铁的主要特点是铸造性能好， 容易成形，铸造工艺与设备简单。 容易成形，铸造工艺与设备简单。铸铁具 有优良的减震性、耐磨性和切削加工性。 有优良的减震性、耐磨性和切削加工性。 除灰铸铁可用在制造冲模的上、下模座外， 除灰铸铁可用在制造冲模的上、下模座外， 还可以代替模具钢制造模具主要工作部分 的受力零件。 的受力零件。 (5)硬质合金是以金属碳化物做硬质 ) 以铁族金属作为粘结相， 相，以铁族金属作为粘结相，用粉末冶金 方法生产的一种多相组合材料。 方法生产的一种多相组合材料。常用硬质合金有钨钴( )、 )、钨钴钛 常用硬质合金有钨钴(YG)、钨钴钛 (YT)和万能硬质合金(YW)3类。钨钴 )和万能硬质合金( ) 类 类强度较高，韧性好， 类强度较高，韧性好，钨钴钛类则具有较 好的热硬性和抗氧化性。 好的热硬性和抗氧化性。制造模具主要采 用钨钴类硬质合金。随着含钴量的增加， 用钨钴类硬质合金。随着含钴量的增加， 硬质合金承受冲击载荷的能力逐渐提高， 硬质合金承受冲击载荷的能力逐渐提高， 但硬度和耐磨性下降。因此， 但硬度和耐磨性下降。因此，应根据模具 的工作条件合理选用。 的工作条件合理选用。硬质合金可用于制 造高速冲模、冷热挤压模等。 造高速冲模、冷热挤压模等。(6)无磁模具钢是在强磁场中不被磁 ) 与磁性材料没有吸引力。 化，与磁性材料没有吸引力。主要用于制 造压制成形磁性材料和磁性塑料的模具， 造压制成形磁性材料和磁性塑料的模具， 由于没有磁力，所以便于脱模。 由于没有磁力，所以便于脱模。无磁模具 钢具有稳定的奥氏体组织， 钢具有稳定的奥氏体组织，其磁导率要求 等于1.051.10(Gs/Oe),具有较高的硬 ),具有较高的硬 等于 ( ), 度和耐磨性。 度和耐磨性。(7)新型模具钢具有较高的韧性、冲 )新型模具钢具有较高的韧性、 击韧度和断裂韧度，其高温强度、 击韧度和断裂韧度，其高温强度、热稳定 性及热疲劳性都较好的特点， 性及热疲劳性都较好的特点，可提高模具 的寿命。 的寿命。常用国内外新型模具钢特点及应 用，如表1-2所示；国内外合金工具钢牌号 如表 所示； 所示 对照，如表1-3所示 所示； 类与 类与G类硬质合金 对照，如表 所示；K类与 类硬质合金 牌号近似对照，如表1-4所示 所示； 牌号近似对照，如表 所示；碳素工具钢 牌号近似对照如表1-5所示 所示。 牌号近似对照如表 所示。钢 号 3Cr3Mo2V(HM1)新型模具钢特点及应用 高温强度、热稳定型及热疲劳性都较好，用于高速、高载、 高温强度、热稳定型及热疲劳性都较好，用于高速、高载、 水冷条件下工作的模具，提高模具寿命 水冷条件下工作的模具， 冲击韧度高，高温强度及热稳定性好，适用于高温、 冲击韧度高，高温强度及热稳定性好，适用于高温、大载 荷下工作的模具， 荷下工作的模具，提高模具寿命 高温强度、热稳定性好，适用于小型热作模具， 高温强度、热稳定性好，适用于小型热作模具，提高模具 寿命5Cr4Mo3SiMnVA1(CG2) 6Cr4Mo3Ni2WV(CG2)65Cr4W3Mo2