模具工作零件的其它成形方法介绍

网络功能正逐渐成为现代数控机床、数控系统的特征之一。诸如现代数控机床的远程故障诊断、远程状态监控、远程加工信息共享、远程操作（危险环境的加工）、远程培训等都是以网络功能为基础的。互联网络化美国波音公司利用数字文件作为制造载体，首次利用网络功能实现了无图纸制造波音777新型客机。

图示为波音公司利用计算机辅助设计对777客机的零部件进行信息化处理。

互联网络化第二章

模具工作零件的其它成形方法

本章要点

挤压成形铸造成形合成树脂模具

随着模具制造技术的发展和模具新材料的出现，对于凸模、凹模等模具工作零件，除采用切削加工和特种加工方法进行加工外，还可以采用挤压成形、铸造等方法进行加工。

掌握冷挤压成形，了解热挤压成形、了解锌合金模具，知道超塑成形原理和应用，了解铍铜合金模具的工艺过程，了解铸造成形的工艺过程，了解合成树脂模具的制造。本章知识要点第一节

挤压成形一、冷挤压成形

1、原理：在常温下，将淬硬的工艺凸模压入模坯，使坯料产生塑性变形，以获得与工艺凸模工作表面形状相同的内成形表面。2、特点1）可以加工形状复杂的型腔，尤其适用于加工某些难以进行切削加工的形状复杂的型腔。2）挤压过程简单迅速，生产率高。3）加工精度高，表面粗糙度小。4）冷挤压的型腔，材料纤维未被切断，金属组织更为紧密，型腔强度高。

3．冷挤压方式（1）封闭式冷挤压是将坯料放在冷挤压模套内进行挤压加工，挤压力大。应用：精度高、深度大、体积小的型腔。（2）敞开式冷挤压在挤压形腔毛坯外面不加模套。应用：精度要求不高的情况。4．冷挤压的工艺准备（1）冷挤压设备的选择小型专用油压机压力：F=pA（2）工艺凸模和模套设计

1）工艺凸模足够的强度、硬度和耐磨性

T10T12ACrWMnCr12MoV等①工作部分

L1段应与型腔设计尺寸一致，其精度比型腔精度高一级，Ra0.4~0.08。长度取型腔深度的1.1~1.3倍。端部圆角半径r不应小于0.2mm。1∶50的脱模斜度。②导向部分一般取D=1.5d；③过渡部分采用较大半径的圆弧平滑过渡，一般R≥5mm。2）模套

单层模套双层模套（3）模坯准准备模坯材料料应具有有低的硬硬度和高高的塑性性，型腔腔成形后后其热处处理变形形应尽可可能小。。如：铝及及铝合金金、铜及及铜合金金、10、20、20Cr、T10A3Cr2W8V,挤压前进进行退火火处理。。模坯的形形状尺寸寸应考虑虑模具的的设计尺尺寸要求求和工艺艺要求，，防止开开裂、翘翘曲。D=（2~2.5）dh=（2.5~3）h1为了减小小挤压力力，可在在模坯底底部加工工减荷穴穴。封闭式冷冷挤压坯坯料的外外形轮廓廓，一般般为圆柱柱体或圆圆锥体5．冷挤压压时的润润滑为了提高高型腔的的表面质质量和便便于脱模模，以及及减小工工艺凸模模和模坯坯之间的的摩擦力力，从而而减少工工艺凸模模破坏的的可能性性，应当当在凸模模与坯料料之间施施以必要要的润滑滑。1）浸入硫硫酸铜溶溶液、后后涂上凡凡士林或或润滑剂剂2）镀铜或或镀锌二、热挤压成成形将毛坯加加热到锻锻造温度度，用预预先准备备好的工工艺凸模模压入毛毛坯而挤挤压出型型腔的制制模方法法称为热热挤压法法或热反反印法。。1．工艺凸凸模采用T7、T8或5CrMnMo等。其尺尺寸应按按锻件尺尺寸放出出锻件本本身及型型腔的收收缩量，，一般取取1.5%~2.0%，并作出出拔模斜斜度。2．热挤压压工艺挤压吊钩钩锻模以锻件成成品作工工艺凸模模—砂轮打磨磨表面涂涂润滑剂剂—加工出锻锻模上下下模坯—加热保温温—去氧化皮皮—将工艺凸凸模置于于上下模模坯之间间——加压锻出出型腔。。3．后续加加工退火——机械加工工——淬火——磨光近年来发发展了超超塑性制制模技术术，也就就是以超超塑性金金属为型型腔材料料，在超超塑性状状态下将将工艺凸凸模压入入坯料内内部，以以实现成成型加工工模具型型腔的工工艺方法法。材料料不会因因大的塑塑性变形形而断裂裂和硬化化，是制制造复杂杂形状模模具型腔腔的有效效方法。。所谓超塑塑性是指指某些金金属材料料，在一定条件件下具有特别别好的塑塑性。其其伸长率率可达100%～2000%，这种现现象称之之为超塑塑性。凡凡是伸长长率能超超过100%的材料，，均称为为超塑性性材料。。目前，用用于模具具制造的的超塑性性金属主主要是近近年研制制的钢，，如10Ni3MnCuAl钢，简称称PMS钢。三、超塑塑成形1．超塑成成形原理理和应用用2．超塑性性合金ZnAl22的性能（1）超塑性性处理工工艺（2）强化处处理工艺艺3．超塑性性成形工工艺（1）坯料准准备形腔的坯坯料尺寸寸可按体体积不变变原理，，根据形形腔的结结构尺寸寸进行计计算。（2）工艺凸凸模1）材料：：中碳钢钢、低碳碳钢、工工具钢或或HPb59-1等2）尺寸（3）护套（4）挤压设设备及挤挤压力的的计算可可以在液液压机上上进行。。（5）润滑减小摩擦擦阻力，，降低单单位挤压压力，同同时可以以防止金金属粘附附，易于于脱模，，以获得得理想的的型腔尺尺寸和表表面粗糙糙度。第二节铸铸造造成形一、锌合合金模具具用锌合金金材料制制造工作作零件的的模具称称为锌合合金模模具1．模具用用锌合金金的性能能必须具有有一定的的强度、、硬度和和耐磨性性。2．锌合金金模具制制造工艺艺（1）砂型铸铸造法（2）金属铸铸造法（3）石膏型型铸造法法1）熔化合合金：融融化温度度在450~500℃。2）预热：：150~200℃。3）浇注：：420~450℃。浇注锌合合金凹模模的模框框：可调调式模框框、厚模模框例2图4-18是鼓风机叶片片冲模，采用用金属型铸造造1）制作样件图a必须有足够的的刚度和强度度，以防止在在存放或浇注注时产生变形形而影响模具具精度。2）铸型制作将样件置于型型砂内找正，，撞实，分型型面撒上分型型砂，图b将另一砂箱置置于砂型1上制成铸型，，图c将上、下砂箱箱打开，把预预先按尺寸制制造的铁板模模框放上，压压上压铁防止止移动图d、e3）浇注合金考虑冷凝时的的收缩，浇注注合金厚度为为所需厚度的的2~3倍。冷凝时用用喷灯加热使使其均匀凝固固。完成图d的浇铸后取出出样件，将其其放入图e的模框内浇铸铸，即可制成成鼓风机叶片片冲模的工作作零件。1．特点（1）导热性好（2）可缩短模具具制造时间（3）热处理后强强度均匀（4）耐腐蚀（5）铸造性好，，可铸成复杂杂形状的模具具（6）模型精度要要求高（7）材料价格高高（8）需要用压力力铸造技术二、铍铜合金金模具2．金属模型浇浇铸铍铜合金金的示意图。。工艺过程如下下：三、陶瓷型铸铸造1．陶瓷层材料料（1）耐火材料：：刚玉粉、、铝矾土、碳碳化硅及锆砂砂等。（2）粘接剂：硅硅酸乙酯酯水解液。（3）催化剂：氢氢氧化钙钙、氧化镁、、氢氧化钠以以及氧化等。。（4）脱模剂：上上光蜡、变压压器油、机油油、有机硅油油及凡林。（5）透气剂：双双氧水2．工艺过程及及特点（1）工艺过程1）母模制作用来制造陶瓷瓷型的模型称为母模模。2）砂套造型3）浇注和喷烧烧浇注喷喷烧烧合箱（2）陶瓷型铸造造的特点1）铸件尺寸精精度高，表面面粗糙度小。。2）投资少、生生产准备周期期短。3）可铸造大型型精密铸件。。第三节合合成树脂模具具的制造一、制造模具具的树脂1．聚酯树脂机械强度高，，成形方法容容易，化学性性能稳定。2．酚醛树脂脆，必须加入入填料方能获获得所要求的的性能，价格格低廉。3．环氧树脂收缩率最小，，机械性能高高，耐酸、碱碱、盐和有机机溶剂等化学学药品的侵蚀蚀，但抗冲击击性能低，质质脆，需加填填充剂、稀释释剂等来改善善其性能。4．塑料钢可作拉深模，，其缺点是价价格昂贵。现代意义上的的快速成型技技术始于70年代末期出出现的立体光光刻技术（SLA）,它是汹涌而来来的数字化浪浪潮在加工领领域中不可避避免的延拓，，连续的曲面面被离散成用用STL文件表达的三三角面片，零零件在加工方方向上被离散散成若干层。。这种离散化化使得任意复复杂的零件原原型都可以加加工出来，加加工过程也大大大简化了。。快速原型创意测量计算机辅辅助设计计算机工工艺设计计算机辅辅助制造数控加工构思草图快速原型现代产品开发发模式图形文档数控代码工艺文档产品快速原型快速原型的英英文缩写为RP，在RP出现的初期，，其用途主要要是加工产品品原型，随着着成型工艺、、材料的进步步以及快速制制模技术的发发展，RP已发展成能直直接或间接制制造功能零件件和模具的快快速成型制造造,奠定了在在制造业中的的位置,并且且形成了一个个不断扩大的的RP/RT市场。据WholersAssociates的统计，全球球RP设备已有近7000台，，分布在58个国家。快速原型RP技术发展到今今天已有20余年的历史史，新的快速速成型工艺不不断产生、功功能不断完善善、精度不断断提高、成型型速度不断提提高。快速原型例如：随着固态激光光技术的突破破，高达1000mw的紫外激光器器应用在SLA设备中，使其其成型速度得得到大大提高高，激光器的的使用寿命由由最初的2500小时延延长到上万小小时。RP技术发展到今今天已有20余年的历史史，新的快速速成型工艺不不断产生、功功能不断完善善、精度不断断提高、成型型速度不断提提高。快速原型例如：新型高性能能光敏树脂脂的出现，，解决了SLA的收缩变形形和强度等等问题。EOS公司的EOSINT_M激光金属粉粉末烧结快快速成型设设备可直接接成型金属属零件或注注塑模具。。RP技术发展到到今天已有有20余年年的历史，，新的快速速成型工艺艺不断产生生、功能不不断完善、、精度不断断提高、成成型速度不不断提高。。快速原型例如：在软件方面面，STL文件的处理理软件不断断专业化，，使得各种种文件的转转换和STL文件的修复复、处理、、操作等功功能日臻完完善，形成成了基于STL的CAD平台。从RP/RT技术的现状状来看，未未来几年的的主要发展展趋势如下下：快速原型提高RP系统的速度度、控制精精度和可靠靠性开发专门用用于检验设设计、模拟拟制品可视视化，而对对尺寸精度度、形状精精度和表面面粗糙度要要求不高的的概念机。。研究开发成成本低、易易成形、变变形小、强强度高、耐耐久及无污污染的成形形材料。研究开发新新的成形方方法研究新的高高精度快速速模具工艺艺高速切削高速加工技技术是自上上个世纪80年代发发展起来的的一项高新新技术，其其研究应用用的一个重重要目标是是缩短加工工时的切削削与非切削削时间，对对于复杂形形状和难加加工材料及及高硬度材材料减少加加工工序，，最大限度度地实现产产品的高精精度和高质质量。由于于不同加工工工艺和工工件材料有有不同的切切削速度范范围，因而而很难就高高速加工给给出一个确确切的定义义。目前，，一般的理理解为切削削速度达到到普通加工工切削速度度的5～10倍即可可认为是高高速加工。。TOSHIBA四轴高速加加工镗铣床床FIDIA五轴高速铣铣床高速切削高速加工与与传统的数数控加工方方法相比没没有什么本本质的区别别，两者牵牵涉到同样样的工艺参参数，但其其加工效果果相对于传传统的数控控加工有着着无可比拟拟的优越性性：高速切削简化了传统统加工工艺艺；经济效益显显著提高。。有利于提高高生产率；；有利于改善善工件的加加工精度和和表面质量量；有利于延长长刀具的使使用寿命和和应用直径径较小的刀刀具；有利于加工工薄壁零件件和脆性材材料；受高生产率率的驱使，，高速化已已是现代机机床技术发发展的重要要方向之一一。主要表表现在：数控机床主主轴高转速速工作台高快快速移动和和高进给速速度高速切削目前，高速速加工涉及及到的新技技术主要有有：高速切削高速加工是是通过大幅幅度提高主主轴转速和和加工进给给速度来实实现的，为为了适应这这种高速切切削加工，，主轴设计计采用了先先进的主轴轴轴承、润润滑和散热热等新技术术；高速速主主轴轴五轴轴高高速速铣铣削削头头高速速切切削削高速速切切削削高速速伺伺服服进进给给系系统统高速速加加工工通通常常要要求求在在高高主主轴轴转转速速下下，，使使用用在在很很大大范范围围内内变变化化的的高高速速进进给给。。高高速速进进给给的的需需求求已已引引起起机机床床结结构构设设计计上上的的重重大大变变化化：：采采用用直直线线伺伺服服电电机机来来代代替替传传统统的的电电机机丝丝杠杠驱驱动动；；高速速切切削削适于于高高速速加加工工的的数数控控系系统统高速速加加工工数数控控系系统统需需要要具具备备更更短短的的伺伺服服周周期期和和更更高高的的分分辨辨率率，，同同时时具具有有待待加加工工轨轨迹迹监监控控功功能能和和曲曲线线插插补补功功能能，，以以保保证证在在高高速速切切削削时时，，特特别别是是在在4-5轴轴坐坐标标联联动动加加工工复复杂杂曲曲面面轮轮廓廓时时仍仍具具有有良良好好的的加加工工性性能能。。高速速切切削削刀具具技技术术刀具具性性能能和和质质量量对对高高速速切切削削加加工工具具有有重重大大影影响响，，新新型型刀刀具具材材料料的的采采用用，，使使切切削削加加工工速速度度大大大大提提高高，，从从而而提提高高了了生生产产率率，，延延长长了了刀刀具具寿寿命命。。高速速切切削削刀夹夹装装置置及及快快速速刀刀具具交交换换技技术术在高高速速加加工工中中，，切切削削时时间间和和每每个个托托盘盘化化零零件件加加工工时时间间已已显显著著缩缩短短。。高高速速、、高高精精度度定定位位的的托托盘盘交交换换装装置置已已成成为为今今后后的的发发展展方方向向。。高速速加加工工作作为为一一种种新新的的技技术术，，其其优优点点是是显显而而易易见见的的，，它它给给传传统统的的数数控控加加工工带带来来了了一一种种革革命命性性的的变变化化，，但但是是，，目目前前既既便便是是在在加加工工机机床床水水平平先先进进的的瑞瑞士士、、德德国国、、日日本本、、美美国国，，对对这这一一崭崭新新技技术术的的研研究究也也还还处处在在不不断断的的摸摸索索研研究究中中。。有有许许多多问问题题有有待待于于解解决决：：如如高高速速机机床床的的动动态态、、热热态态特特性性；；刀刀具具材材料料、、几几何何角角度度和和耐耐用用度度问问题题；；机机床床与与刀刀具具间间的的接接口口技技术术（（刀刀具具的的公公平平衡衡、、扭扭矩矩传传输输））；；冷冷却却润润滑滑液液的的选选择择；；CAD/CAM的程程序序后后处处理理问问题题；；高高速速加加工工时时刀刀具具轨轨迹迹的的优优化化问问题题等等等等。。国国内内在在这这一一方方面面的的研研究究采采尚尚处处于于起起步步阶阶段段，，要要赶赶上上并并尽尽快快缩缩小小与与国国外外同同行行业业间间的的差差距距，，还还有有许许多多路路要要走走。。高速速切切削削高精精加加工工是是高高速速加加工工技技术术与与数数控控机机床床的的广广泛泛应应用用结结果果。。以以前前汽汽车车零零件件的的加加工工精精度度要要求求在在0.01mm数量量级级，，现现在在随随着着计计算算机机硬硬盘盘、、高高精精度度液液压压轴轴承承等等精精密密零零件件的的增增多多，，精精整整加加工工所所需需精精度度已已提提高高到到0.1μμm，加加工工精精度度进进入入了了亚亚微微米米世世界界。。高精精加加工工高精精加加工工提高高机机械械设设备备的的制制造造精精度度和和装装配配精精度度减小小数数控控系系统统的控控制制误误差差提高高数数控控系系统统的的分分辨辨率率以微微小小程程序