工模具的加工制作技术.ppt

1、工模具的加工制作技术,一、模具在挤压生产中的特殊地位 模具是保证产品的形状、尺寸和精度的基本工具，是产品内、外表面质量的最重要的因素之一。合理的模具结构在一定程度上可控制产品的内部组织和力学性能，合理的模具设计和精确地制作能大大提高模具使用寿命，提高生产率、降低能耗。新型的模具结构，对开发新产品、新工艺起着重要作用。,二、模具的工作环境 1.模具是直接完成金属塑性变形的工具； 2.在挤压过程中承受高温（450C550 C）； 3.在挤压过程中承受高压（4001200MPa）、高摩擦作用的工具。 三、对挤压工模具材料的要求 1.高的强度和硬度值，常温下b1500MPa; 2.高的耐热性，在500

2、C的工作温度下b1000MPa; 3.在常温和高温下具有高的冲击韧性和断裂韧性，防止脆断；,4.高的稳定性，具有抗激冷激热的适用能力； 5.抗反复循环应力强，具有持久强度，防止过渡疲劳； 6.具有高的回火抗力（在500C的工作温度下不会降低其硬度）； 7.具有高的耐磨性、良好的淬透性和可氮化性、高的导热性（能迅速从模具表面散发热量）、良好的工艺性能（包括熔炼、锻造、机加工、热处理、电加工）；,8.具有小的热膨胀系数和良好的抗蠕变性能，H13钢的线膨胀系数为12.7X10-6； 9.模具钢应具有较高的冶金质量，具有纯洁度和晶粒致密度，应尽量减少材料中气体含量、非金属夹杂和有害元素（S.P）。 1

3、0.在国内容易获得，价格低廉；,四、选择工模具材料的原则 1.根据被挤压金属或合金性能； 2.根据产品品种、形状和规格； 3.根据挤压模具结构形状和尺寸； 4.根据挤压方法、工艺条件与设备结构；,5.关于热作模具钢的牌号 国内：5CrNiMo、 4Cr5MoSiV1（属铬钼）钢 、 3Cr2W8V（属铬钨）钢 日本：SKD5、SKD62、SKD61（化学成分相当于美国的H13，相当于我国的4Cr5MoSiV1） 美国：H11-H21，H13化学成分近似于我国的4Cr5MoSiV1，H21相当于我国的3Cr2W8V） 俄罗斯：5XHM 3X2B8(化学成分相当于与美国的H21，相当于我国的5Cr

4、NiMo、 3Cr2W8V),6.模具坯料的技术要求： 1）模坯尺寸应符合GB908的要求； 2）模坯应按GB231的方法测定布氏硬度，应满足HB235 3）模坯的芯部与边部的冲击断裂韧性ak值比应0.85 ）,7.对模具的性能要求 1）模具的使用性能 硬度和红硬性（热稳定性）： 硬度是模具的重要指标。模具在工作中压应力的作用下，保持形状和尺寸不会迅速发生变化。红硬性是指模具在高温下工作，能保持组织和性能的稳定，具有抗软化的能力。,耐磨性 模具在工作中要承受相当大的压应力和摩擦力，要求模具能保持其形状、尺寸不变，持久耐磨。 硬度和韧性 模具在工作中承受负荷及冲击、震动等复杂应力。要求模具具有足

5、够高的硬度和一定的韧性。硬度太高，模具易开裂；硬度太低，模具容易塌陷。因此，要求硬度和韧性有一个最佳配合，否则，会造成模具的早期失效。 还要考虑模具的高温强度、热疲劳、导热性及耐磨性。,2）模具的工艺性能 加工性能：是指形成模具前模坯的锻、热加工性能和切削、研磨等形式的冷加工及电加工性能（它与钢材的化学成分、合金含量、组织状态有关）。 热处理变形和淬火温度：模具最终要求其尺寸和形状越稳定越好。所以对经热处理后的模具变形程度要求得很严；同时，要求淬火温度范围足够宽，以减少出现过热现象。,淬硬性和淬透性： 淬硬性是指在理想条件下，进行淬火后所能达到的最高硬度的能力， 淬透性则指在规定条件下，决定淬

6、硬深度和硬度分布的特性。 脱碳敏感性： 模具在空气炉内的加热过程中，表面会发生脱碳和氧化。使模具表面性能降低，所以要求模具表面脱碳敏感性越低越好，或在热处理中采用相应措施，控制表面脱碳（采用真空炉淬火会避免脱碳，但真空炉淬火受冷却油槽空间的限制，大的模子淬透性差些）。,五、模具的加工制作 1.模具设计者应考虑的问题 根据挤压机吨位、挤压筒直径的尺寸和产品合金计算挤压比、确定模孔数； 根据挤压产品的特点确定模具结构和模具外形尺寸； 模孔在模子平面上的方位、阻碍系统，计算模孔尺寸、工作带高度、出口带尺寸； 校核模具强度，包括模子的抗弯强度、抗剪切强度和安全系数的校核； 在图纸上标明产品形状、尺寸及

7、允许公差值； 提出模具技术条件和模具材料。,2.模具制造者应做的事 （模子最终需达到是三高一低要求, 即高的硬度、高的尺寸精度和形位精度、高的强度和低的表面粗糙度） 根据设计图纸的技术要求选择模子材料； 合理编制模子加工工艺（包括机加工、电加工、热处理和钳工装配），确保模子外形、模孔尺寸精度、形位精度、定径带和阻碍系统的加工精度； 模子外形、工作带等各个部位的表面粗糙度； 严格执行模具热处理工艺制度，保证模子硬度均匀适中。,3.模子的加工路线 平模： 下料粗车（外圆及两平面）划中心线（X、Y “十字”线、出口带型孔、钼丝孔坐标点、定位孔、起吊孔等）钻（钻钼丝孔、定位孔、起吊孔并绞丝）铣（出口带

8、、导流槽）热处理（淬火“+”多次回火）平磨（两平面）精车（外圆）线切割（模孔）电化花（出口带）钳工（钳修模孔工作带并抛光、打磨导流槽及出口带）检测验收。,组合模（分流模的上下模分开进行） 上模： 下料粗车（各外圆、模芯的最小外接圆、两平面）划中心线（X、Y十字线、分流孔、分流桥、起吊孔）钻（分流孔轮廓、配钻定位销孔、钻绞起吊孔）铣（分流孔、桥部焊合角、模芯颈部空刀）热处理（淬火“+”多次回火）半精车（外圆、两平面、配合止口）钳工（抛光分流孔、桥部焊合角面、模芯颈部、与下模试装配磨模芯或电火花加工模芯） 配车检查验收。,下模： 下料粗车（外圆、两平面、钼丝孔、焊合室最大内切圆）划中心线（X、Y十

9、字线、焊合室轮廓线、模孔出口带、钼丝孔坐标点、定位孔、起吊孔等）钻（钻钼丝孔、配钻定位销孔、钻绞起吊孔）铣（出口带、焊合室）热处理（淬火“+”多次回火）平磨（两平面）半精车（外圆）铣（焊合室）线切割（模孔）电化花（出口带）钳工（钳修模孔工作带并抛光、打磨焊合室）配上模（合二为一加工）,六、模具制作过程中的要点 1.机加工要点： 车工工序： 根据模子在挤压机上的安装和上压后的受力状况，车加工应确保模子外形尺寸精度和形位精度（包括尺寸公差值、平行度、垂直度），精车分流模的贴合面粗糙度达Ra1.6m, 使贴合面积达70%以上，以便加大承受压力； 粗车留余量的大小是根据热处理模子的变形量和脱碳层的深度

10、确定的； 粗车模子各外圆的相交点要用R过渡，因直角在热处理淬火时容易产生应力集中而开裂；,分流模上下模止口的内外圆为间隙配合，其间隙量为0.030.16mm，小模取下限，大模取上限，止口空位为23mm，如空位太大，拆卸模子时，铁锤易打击在模子止口圆上，容易震裂模子分流桥或造成工作带缺裂； 半精车模子外圆应在模子平磨两端面后进行，目的是以平面为基准能确保外圆与两平面的垂直度，分流模在模孔尺寸达到技术要求后需进行配车外圆。 直径大于500的模子，在模子工作端面（进料面）车成6斜面，目的是留剪刀位和减小与挤压筒的接触面积，以加大锁紧力。 不能,划线：在模子平面上划的两条相互垂直的中心线是加工模孔、分

11、流孔、焊合室、定位孔等部位的基准线，所以要求准确、平直； 钻加工： 钻床钻分流孔轮廓，要求钻孔密排，以减少铣工工作量； 上下模的定位销孔是配钻的，因为定位销与定位孔的配合为零位对零位，要求定位销孔不要出现椭圆或棱园；,铣加工： 加工方管、圆管及对称性空心型材模的分流孔、分流桥、阻流壁、过渡圆的相对应部位要一致，以防供料不对等，影响金属流速的均衡性。 下模焊合室轮廓尺寸应等于或稍微大于上模分流孔外形尺寸，目的是金属流入焊合室流畅。 平磨加工： 模子热处理后第一道工序是平磨两平面，开机后要及时开冷却液，且冷却液要经常更换。砂轮工作面需经常打磨，以防堵塞刃口引起模子工作面烧伤，工作面烧伤会使硬度降低

12、。,2.热处理要点 热处理质量好坏直接影响模子的使用寿命，模子是经过淬火“+”多次回火达到硬度要求的。淬火是为了提高模子硬度，多次回火是为了提高模子韧性，稳定内部组织。模子热处理的硬度值规定： 大型模子（500mm ），HRC45-48；中型模子（300500mm ），HRC47-50；小型模子（300mm ），HRC48-51；在一块模子的同平面上检测三点，每一点的硬度值都应在规定范围内方算合格。,热处理过程中需注意几点： 高温区段升温速度要快，保温时间不可过长，以防模子产生过烧或过热，过热晶粒粗大，过烧低熔点元素和夹杂产生溶解； 模子淬火后要及时回火，以防产生裂纹； 热处理后发现硬度不够或

13、硬度不均匀时，应进行退火，按工艺重新进行热处理（当硬度值HRC35时可不退火，直接进行热处理）； 对大型模子或型腔复杂的成品模应增加一次去应力回火工序（消除电加工、机加工应力，也就是消除热应力和组织应力）； 模子淬火油温应100C，以确保淬火效果。,3.电加工要点： 线切割模孔工作带时电流要稳定，使切割后的模孔尺寸均匀、孔壁平整； 切割模孔工作带时电流不易过大，以防熔融层过厚，因为熔融层是模孔工作带脆裂性剥落的主要原因之一，加工放电间隙控制在0.01mm； 电火花加工工作带空刀时，电流不易过大，以防烧伤加工面，放电间隙控制在0.050.1mm, 粗打空刀时在距工作带最高处1mm时卸下电极磨平，根据模孔工作带的宽度修正电极的工作面成曲面形（要