模具加工制造7

第七章模具材料成型工藝學(xué)第一頁(yè)，共六十一頁(yè)。第1節(jié)概述第2節(jié)模具的基本結(jié)構(gòu)與組成第3節(jié)模具材料與模具壽命第4節(jié)模具的制造第5節(jié)其它模具制造技術(shù)第6節(jié)模具的標(biāo)準(zhǔn)化主要內(nèi)容第二頁(yè)，共六十一頁(yè)。7.1概述所謂模具就是“型”和“?！保艜r(shí)也稱作“范”，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“模具”的概念。通過(guò)一定的方式使材料在模具內(nèi)成形以制造所需制件。模具是工業(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?zhèn)鹘y(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、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(guó)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業(yè)上進(jìn)行成批或大批生產(chǎn)的主要技術(shù)手段，它對(duì)于保證制品品質(zhì)，縮短試制周期，進(jìn)而爭(zhēng)先占領(lǐng)市場(chǎng)，以及產(chǎn)品更新?lián)Q代和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)都具有決定性意義。模具技術(shù)是體現(xiàn)一個(gè)國(guó)家制造技術(shù)水平的重要標(biāo)志利用模具成形和生產(chǎn)零件的方法是一種少切削、無(wú)切削、多工序組合的生產(chǎn)方法。模具生產(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。第三頁(yè)，共六十一頁(yè)。7.2模具的基本結(jié)構(gòu)與組成7.2.1材料成形模具的分類

1、沖壓模

包括沖裁模、單工序模、復(fù)合模、級(jí)進(jìn)模、汽車覆蓋件沖模、硬質(zhì)合金沖模等。2、塑料成型模具

包括注射模、壓縮模、擠塑模、吹塑模、發(fā)泡模等。3、橡膠制品成型模

4、玻璃制品成型模

5、陶瓷模具

包括壓縮模、注射模等。6、鍛造成形模具

7、壓鑄模

可按壓室溫度分為冷壓室壓鑄機(jī)用壓鑄模、熱壓室壓鑄機(jī)用壓鑄模。8、鑄造金屬型模具

9、粉末冶金成型模

10、通用模具和經(jīng)濟(jì)模具第四頁(yè)，共六十一頁(yè)。7.2.2材料成形模具的基本結(jié)構(gòu)組成7.2.2.1．模具的基本結(jié)構(gòu)從結(jié)構(gòu)上看主要由動(dòng)模（上模）和定模（下模）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：1）成形工作零件：直接加工或形成制件形狀和表面的零部件。2）導(dǎo)向、定位零件：保證模具的運(yùn)動(dòng)方向和模具定位，確保成形零件的相對(duì)關(guān)系合理(或間隙均勻)，能準(zhǔn)確對(duì)合，保證坯料有一個(gè)正確的加工位置。3）支承零件：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，方便安裝和調(diào)試；也是與設(shè)備連接的接口部分。4）送料、頂料機(jī)構(gòu)、檢測(cè)及安全機(jī)構(gòu)：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。5）其它零件：各類標(biāo)準(zhǔn)件，如螺釘、銷、鍵、彈簧等。第五頁(yè)，共六十一頁(yè)。7.2.2.2．模具的驅(qū)動(dòng)以及模具與設(shè)備的連接(1)模具的驅(qū)動(dòng)模具的運(yùn)動(dòng)形式取決于制件的材料和成形工藝過(guò)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)和提供的。作為模具的運(yùn)動(dòng)形式也與成形工藝過(guò)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：?jiǎn)蜗蚱揭七\(yùn)動(dòng)：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成型等。單向、多向直線運(yùn)動(dòng)：無(wú)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。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：如旋壓成形、輥鍛成形、塑件旋轉(zhuǎn)卸件等。第六頁(yè)，共六十一頁(yè)。機(jī)—電驅(qū)動(dòng)：由電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，并通過(guò)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。如各類曲柄壓力機(jī)、摩擦壓力機(jī)、輥鍛機(jī)等。電—液驅(qū)動(dòng)：通過(guò)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵或水泵產(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，使模具動(dòng)模部分相對(duì)于定模作定向平移運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)材料施加壓力進(jìn)行成形加工。如各類液壓機(jī)、水壓機(jī)等。氣壓成形：主要用于吸塑、吹塑成形加工，也常用于玻璃材料成型，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、變形，并貼附于模具型腔表面，形成制件。第七頁(yè)，共六十一頁(yè)。(2)模具與成形設(shè)備的連接在確定了成形工藝和成形設(shè)備類型后，模具設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)所選設(shè)備進(jìn)行公稱壓力、工作速度、工作行程、連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)備通過(guò)模架（或模板）與設(shè)備相連，首先需要確定模具與設(shè)備的連接形式和接口尺寸，模具的連接形式根據(jù)成形工藝過(guò)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。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、滑塊最大移動(dòng)距離（設(shè)備開(kāi)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。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關(guān)系。第八頁(yè)，共六十一頁(yè)。7.2.2.3模具的通用技術(shù)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)；保證制件的互換性；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)制造模具時(shí)應(yīng)滿足下列技術(shù)要求。1）組成模具的各零件的材料、尺寸公差、形位公差、表面粗糙度和熱處理等均應(yīng)符合成形過(guò)程的技術(shù)要求。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(duì)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(jí)要求。3）所有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)應(yīng)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、無(wú)阻滯現(xiàn)象。4）所有模具工作零件的凸模和凹模(動(dòng)模和定模)應(yīng)保持精確的相對(duì)位置(間隙均勻)。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。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)。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)要求的制件第九頁(yè)，共六十一頁(yè)。7.3模具材料與模具壽命7.3.1模具材料1模具材料的分類目前，可用于制作模具的材料種類繁多。若按模具類別可分為：冷作模具材料、熱作模具材料、塑料模具材料、其它模具材料。按材料的類別可分為：鋼鐵材料、非鐵金屬材料和非金屬材料。2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，精度要求高，并且要求具有一定的使用壽命。第十頁(yè)，共六十一頁(yè)。

1）模具材料的使用性能要求（1）硬度和耐磨性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，保持形狀和尺寸的穩(wěn)定而不迅速發(fā)生變化。（2）強(qiáng)度、塑性和韌性要求模具材料具有良好的塑性，提高其抗脆斷能力；要求具有高強(qiáng)度、高韌性和高的抗疲勞強(qiáng)度，滿足模具在工作時(shí)能承受高壓和沖擊循環(huán)載荷。（3）抗熱性能模具材料經(jīng)常受到高溫作用或直接在高溫工作。冷作模具（冷擠壓模）在強(qiáng)烈摩擦?xí)r，局部的溫升可達(dá)400℃以上，熱作模具的溫升更高，鍛模可達(dá)500～600℃，熱擠壓模具可達(dá)800～850℃，壓鑄模達(dá)300～1000℃。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、熱疲勞抗力和抗粘著性等。第十一頁(yè)，共六十一頁(yè)。

2）模具材料的加工性能要求（1）熱加工性能包括鑄造性能、鍛造性能和焊接性能。（2）冷加工性能包括切削、拋光、研磨等性能。（3）熱處理性能包括淬透性和淬硬性，要求熱處理變形小，淬火溫度范圍寬，過(guò)熱敏感性低。第十二頁(yè)，共六十一頁(yè)。3．模具材料選用的一般原則1）足夠的強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性等根據(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)及主要關(guān)鍵的性能指標(biāo)。2）良好的加工性能所選材料根據(jù)不同的制造工藝過(guò)程應(yīng)具有良好的加工性能。3）模具材料供應(yīng)正常應(yīng)考慮市場(chǎng)資源和現(xiàn)實(shí)供應(yīng)情況，盡量在國(guó)內(nèi)解決，少進(jìn)口，并且品種規(guī)格相對(duì)集中。4）經(jīng)濟(jì)性合理在滿足性能和使用條件下盡量選用價(jià)格低的材料。第十三頁(yè)，共六十一頁(yè)。4．模具材料選用考慮的因素1）模具的工作條件包括承載大小和性質(zhì)、工作溫度、腐蝕情況等，

2）模具的失效形式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。

3）模具所加工產(chǎn)品的特征分清產(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。

4）模具自身結(jié)構(gòu)模具的大小、形狀、模具的不同組件和不同部位等。

5）模具的制造過(guò)程熱加工、冷加工、特種加工、熱處理、表面處理等。

6）模具的設(shè)計(jì)因素大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，如大型汽車覆蓋件沖壓模具。也可采用低級(jí)材料進(jìn)行強(qiáng)化處理。第十四頁(yè)，共六十一頁(yè)。5．常用的模具材料1）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：含碳量0.7%～1.4%，主要有T7、T7A、T8、T8A、T10、T10A、T12、T12A等，一般適用于制造工作溫度在250℃以下、尺寸較小、形狀簡(jiǎn)單、負(fù)荷較小的冷作模具低合金工具鋼：這類鋼含有一定的合金元素，合金元素總量在1%～3%。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。常用的模具材料有9Cr2、9SiCr、65Mn、60Si2Mn、4CrW2Si、CrWMn、9Mn2V等。高合金工具鋼：這類鋼由于合金元素的大量增加（總量在10%以上），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Cr12、Cr12MoV、Cr5Mo1V等。高速鋼：具有很高的淬透性(空冷即可淬硬)，很高的抗壓強(qiáng)度、回火穩(wěn)定性和耐磨性，即使在600℃高溫下仍可保持高硬度、高韌性和耐磨性。適用于制造重載長(zhǎng)壽命的冷擠壓模、拉深模等。常用的高速鋼有鎢系高速鋼W18Cr4V和鉬系高速鋼W6Mo5Cr4V2。第十五頁(yè)，共六十一頁(yè)。2）熱作模具鋼熱作模具鋼的共同特點(diǎn)是：大多數(shù)為合金工具鋼，少數(shù)為高溫合金和硬質(zhì)合金；鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)皆偏低，多為中碳成分，以滿足高韌性、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性，材料中的合金元素主要為Cr、W、Mo、Ni、V、Mn、Si等。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500～600℃的條件下工作，加工性能好。但相對(duì)于其它熱作模具鋼，耐熱性能低。典型材料有錘鍛模用的5CrNiMo、5CrMnMo以及4CrMnSiMoV、5Cr2NiMoV等。中耐熱性鋼：具有中等耐熱性，工作溫度為600～650℃，最高可達(dá)660℃。鋼的淬透性好，小于φ100mm內(nèi)的工件能空冷淬透，熱處理變形小。與5CrNiMo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、高硬度、高韌性和高塑性的匹配。此類模具材料有：4Cr5MoSiV、4Cr5W2SiV、4Cr5MoSiV1、4Cr4MoWSiV等。第十六頁(yè)，共六十一頁(yè)。高耐熱性鋼：具有較高的高溫強(qiáng)度和高溫硬度，可在600～700℃高溫下工作。淬透性好，小于φ150mm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、高抗疲勞。此類模具材料有3Cr2W8V、4Cr3Mo3W2V、5Cr4Mo2W2VSi和5Cr4W5Mo2V等。特殊用途熱作模具鋼：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，用它們制造模具可滿足熱加工新工藝對(duì)材料性能的要求，并可大大提高模具壽命。此外，國(guó)內(nèi)外用作熱作模具鋼的材料還有H10（4Cr5Mo2MnVSi）、H13（4Cr5MoSiV1）、HM1（35Cr3Mo3W2V）、HM3（25Cr3Mo3VNb）、RM2（5Cr4W5Mo2V）、GR（4Cr3Mo3W4VTiNb）、TM（4Cr2Mo2VMnW）、HD（4Cr3Mo2NiVNb）等鋼以及H10改進(jìn)型鋼ER8和用于高速錘鍛模的無(wú)鉻鎳模具鋼4SiMnW3MoVN。2）熱作模具鋼第十七頁(yè)，共六十一頁(yè)。3）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：碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%～0.2%，硬度低、加工性能良好，可采用冷壓成形方法制造模具。通過(guò)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)度高而內(nèi)層韌性好的性能。常用碳素鋼10、20號(hào)鋼和20Cr、12CrNi3、12Cr2Ni4、20Cr2Ni4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。調(diào)質(zhì)鋼：調(diào)質(zhì)后一般不再進(jìn)行其他熱處理，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45、50、55鋼價(jià)廉、加工性能好、淬透性差。合金調(diào)質(zhì)鋼40Cr、4Cr3MoSiV、4Cr5MnSiV、4Cr5MoSiV1等淬透性好，熱處理方便，強(qiáng)韌性好、耐磨，加工性能好。多用于軟質(zhì)塑料成型模，如注射、擠壓等塑料模。第十八頁(yè)，共六十一頁(yè)。冷作模具鋼：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(lái)制造熱固性塑料模具或要求耐磨性較高的熱塑性塑料模具。耐蝕鋼：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。如4Cr13、9Cr8、Cr18MoV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。馬氏體鋼：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)效處理提高硬度，熱處理變形小，表面還可滲氮處理等，常用于要求高精度、耐磨、型腔復(fù)雜的塑料模具材料。第十九頁(yè)，共六十一頁(yè)。4）鑄鐵鑄鐵作為制造模具的主要材料之一，常常制作各類沖壓模、塑料模結(jié)構(gòu)中的模板、模座、模柄、底板定位板、支架等模具輔助零件，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HT200和HT250，其它還有球墨鑄鐵、耐熱鑄鐵、低合金鑄鐵等。第二十頁(yè)，共六十一頁(yè)。5）硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金是以難熔金屬碳化物（WC、TiC）作硬質(zhì)相，以鐵族金屬（Co和Ni）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（YG）、鎢鈷鈦（YT）和萬(wàn)能硬質(zhì)合金（YW）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；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(jí)進(jìn)模、冷擠壓模、熱擠壓模、冷鐓模等。但其缺點(diǎn)是韌性差，加工困難，模具成本高。鋼結(jié)硬質(zhì)合金是以合金鋼為基體，以難熔金屬碳化物（WC、TiC）作硬質(zhì)相，用粉末冶金工藝過(guò)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(lái)越廣泛應(yīng)用。目前已成功用于制造冷鐓模、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。第二十一頁(yè)，共六十一頁(yè)。7.3.2模具壽命模具壽命是指模具在保證產(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件更換后的壽命。即在不發(fā)生事故的情況下，模具的自然壽命。模具壽命＝工作面的一次壽命×修磨次數(shù)×易損件的更換次數(shù)。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、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。模具壽命與模具類型和結(jié)構(gòu)有關(guān)，它是一定時(shí)期內(nèi)對(duì)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)以及模具使用維護(hù)水平的綜合反映。第二十二頁(yè)，共六十一頁(yè)。7.3.2.1．模具的失效形式所謂模具失效是指模具受到損壞，不能通過(guò)修復(fù)而繼續(xù)服役。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(guò)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，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。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)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。模具失效的類型可分為早期失效和正常實(shí)效。第二十三頁(yè)，共六十一頁(yè)。模具的基本失效形式有磨損、斷裂及開(kāi)裂、疲勞及冷熱疲勞、變形、腐蝕。

a）折斷b）劈裂c）崩塊d）龜裂e）熱裂f）鐓粗變形

第二十四頁(yè)，共六十一頁(yè)。1）磨損失效

模具在工作過(guò)程中，與成形坯料接觸，產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，造成磨損。當(dāng)這種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)使之不能繼續(xù)服役時(shí)，稱為模具的磨損失效。磨損失效按磨損的機(jī)理又可分為以下幾種。（1）磨粒磨損（2）粘著磨損（3）疲勞磨損（4）氣蝕磨損和沖蝕磨損（5）腐蝕磨損

第二十五頁(yè)，共六十一頁(yè)。2）斷裂失效模具出現(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)，稱為斷裂失效。對(duì)模具來(lái)說(shuō)斷裂是最嚴(yán)重的失效形式，它是各種因素產(chǎn)生的裂紋擴(kuò)展的歸宿。若按斷裂性質(zhì)可分為塑性斷裂、脆性斷裂；若按斷裂路徑可分為穿晶斷裂、沿晶斷裂和混晶斷裂；若按斷裂機(jī)理可分為一次性斷裂和疲勞斷裂。脆性斷裂是指斷裂時(shí)不發(fā)生或發(fā)生較小的宏觀塑性變形的斷裂。一次性斷裂是指在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。疲勞斷裂是指在較低的應(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。第二十六頁(yè)，共六十一頁(yè)。3）塑性變形失效c）彎曲a）塌陷b）鐓粗模具在使用過(guò)程中，發(fā)生塑性變形，改變了零件的幾何形狀或尺寸，而不能修復(fù)再服役時(shí)稱為塑性變形失效。

第二十七頁(yè)，共六十一頁(yè)。7.3.2.2影響模具壽命的因素1）模具結(jié)構(gòu)的影響a）整體式凹模b）凹模早期斷裂c）組合式凹模第二十八頁(yè)，共六十一頁(yè)。

模具圓角

模具圓角半徑圓角半徑對(duì)模具壽命的影響第二十九頁(yè)，共六十一頁(yè)。幾何形狀

凸端型b）尖端型c）平端型第三十頁(yè)，共六十一頁(yè)。導(dǎo)向裝置模具采用導(dǎo)向裝置能保證模具零件在工作中的相對(duì)位置精度，增加模具抗彎曲、抗偏載的能力，避免模具不均勻地磨損?？煽康膶?dǎo)向結(jié)構(gòu)，對(duì)于避免凸模與凹模間互相啃傷極為有效，對(duì)于小間隙或無(wú)間隙的大中型型腔模、沖裁模、精沖模更為重要。因此，模具的導(dǎo)向也是影響模具壽命的重要因素，在其它條件相同的情況下，模具的導(dǎo)向精度越高，則模具的壽命就越長(zhǎng)。第三十一頁(yè)，共六十一頁(yè)。2）模具材料的影響模具材料必須滿足模具對(duì)塑性變形抗力、斷裂抗力、疲勞抗力、硬度、耐磨性、冷熱疲勞抗力等性能的要求，如不能滿足模具則會(huì)發(fā)生早期失效。3）模具加工制造的影響模具加工制造工藝過(guò)程，特別是鍛造工藝過(guò)程對(duì)模具的失效影響極大。模具的切削加工必須嚴(yán)格符合設(shè)計(jì)要求，應(yīng)保證尺寸過(guò)渡處的圓角半徑，圓弧與直線相接處應(yīng)光滑。模具熱處理的目的是獲得所需要的內(nèi)部組織和性能。第三十二頁(yè)，共六十一頁(yè)。4）模具工作條件的影響模具使用壽命與模具的工作條件也密切相關(guān)。首先與成形材料及其溫度有關(guān)。其次，模具壽命與成形設(shè)備有關(guān)。

再次，模具工作時(shí)的冷卻和潤(rùn)滑對(duì)其壽命也有影響。

第三十三頁(yè)，共六十一頁(yè)。7.4模具的制造7.4.1模具的制造過(guò)程模具制造是指在一定的制造裝配和制造工藝過(guò)程條件下，直接對(duì)模具材料進(jìn)行加工，以改變其形狀、尺寸、相對(duì)位置和性質(zhì)，使之成為符合要求的零件，再將這些零件相互配合、定位與安裝、連接與固定成為模具的過(guò)程。第三十四頁(yè)，共六十一頁(yè)。7.4.1.1模具制造的基本要求

1）制造精度高

2）使用壽命長(zhǎng)在大批量生產(chǎn)的情況下，模具的壽命是先決條件3）制造周期短模具制造周期的長(zhǎng)短主要取決于制造工藝過(guò)程和生產(chǎn)管理水平的高低4）模具成本低模具成本與模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、模具材料、制造精度要求及加工方法等有關(guān)，必須根據(jù)制品要求合理設(shè)計(jì)模具和制定其加工工藝過(guò)程。片面追求模具精度和使用壽命必然會(huì)導(dǎo)致制造成本增加。當(dāng)然，只顧降低成本和縮短制造周期而忽視模具精度和使用壽命的做法也不可取。在保證制品品質(zhì)的前提下，選擇與制件生產(chǎn)量相適應(yīng)的模具結(jié)構(gòu)和制造方法，使模具成本降低到最低限度。第三十五頁(yè)，共六十一頁(yè)。7.4.1.2模具制造的特點(diǎn)1）形狀復(fù)雜2）制造品質(zhì)要求高3）材料硬度高4）單件生產(chǎn)5）模具生產(chǎn)周期短。6）模具生產(chǎn)的成套性7）試模與修模8）模具加工向機(jī)械化、精密化和自動(dòng)化發(fā)展產(chǎn)品零件對(duì)模具精度的要求越來(lái)越高，高精度、高壽命、高效率的模具也越來(lái)越多。目前，精密成型磨床、CNC高精度平面磨床、精密數(shù)控電火花線切割機(jī)床、高精度連續(xù)軌跡坐標(biāo)磨床以及三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x的使用越來(lái)越普遍，使模具加工向高技術(shù)密集型發(fā)展。第三十六頁(yè)，共六十一頁(yè)。7.4.1.3模具制造的生產(chǎn)過(guò)程1）模具方案確定2）模具設(shè)計(jì)3）生產(chǎn)準(zhǔn)備4）模具成形零件加工5）裝配與調(diào)試6）試模與驗(yàn)收第三十七頁(yè)，共六十一頁(yè)。7.4.2模具零件的加工7.4.2.1.模具零件的常規(guī)機(jī)械加工機(jī)械加工是模具加工的基本手段，主要包括車、銑、磨、刨、插等，其中車、銑、磨是模具零件機(jī)械加工中最常用的方法。

圖6復(fù)雜幾何型線的分解磨削圖7模具刃口形狀

第三十八頁(yè)，共六十一頁(yè)。成形砂輪磨削法夾具磨削法

1-砂輪2-工件3-夾具回轉(zhuǎn)中心第三十九頁(yè)，共六十一頁(yè)。圖9各種圓弧砂輪形狀

第四十頁(yè)，共六十一頁(yè)。7.4.2.2模具零件的電火花加工電火花加工是指在一定介質(zhì)中，通過(guò)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。圖10電火花成形加工原理圖1-脈沖電源2-電極3-工件4-工作液第四十一頁(yè)，共六十一頁(yè)。2）實(shí)現(xiàn)電火花加工的基本條件（1）脈沖電源：必須具有波形為單向的脈沖電源，脈沖寬度小于10-3s，放電時(shí)產(chǎn)生的熱量來(lái)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)生局部燒傷現(xiàn)象。（2）足夠的放電能量：保證在脈沖放電點(diǎn)有足夠的放電強(qiáng)度使局部金屬熔化和氣化。（3）放電間隙：電極與工件之間必須始終維持一定的間隙。間隙與工作介質(zhì)、加工電壓有關(guān)，一般為0.01～0.1mm。（4）絕緣介質(zhì)：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)還有排出放電間隙中的電蝕物和冷卻電極的作用，常用的絕緣介質(zhì)有煤油、皂化液、水基液等。第四十二頁(yè)，共六十一頁(yè)。3）電火花成形加工的特點(diǎn)（1）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(wú)法加工的高熔點(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)大了模具材料的選用范圍。（2）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，電極材料也不需要比工件材料硬度高。這不僅有助于電極的制造，而且也有利于加工包括小孔、窄槽在內(nèi)的各種型孔、立體曲面及復(fù)雜形狀，能一次加工完成；尺寸小至幾微米，大至幾米。第四十三頁(yè)，共六十一頁(yè)。3）電火花成形加工的特點(diǎn)（3）電火花加工時(shí)，脈沖放電時(shí)間短，熱量傳散范圍小，工件上的熱影響區(qū)也小。（4）脈沖參數(shù)可調(diào)，在同一臺(tái)機(jī)床上可連續(xù)進(jìn)行粗、中、精及精微加工，精加工時(shí)精度可達(dá)小于±0.01mm、表面粗糙度Ra0.63～1.25μm，精微加工時(shí)精度可達(dá)0.002～0.004mm、表面粗糙度Ra0.04～0.16μm。（5）直接利用電能加工，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。（6）加工速度慢、效率低，需要制作電極，加工準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)，并存在電極損耗第四十四頁(yè)，共六十一頁(yè)。4）電火花成形加工的基本方法（1）仿形法即按照工件形狀、尺寸及精度要求，設(shè)計(jì)、制造凸凹形狀相反、尺寸與精度相同、留有后續(xù)加工余量，用來(lái)進(jìn)行成形加工的方法，如圖10。該方法的加工方式由單電極、多電極、單電極平動(dòng)和分解電極等4種常用方式。（2）創(chuàng)成法又稱展成法、軌跡法。即按工件加工面形狀要求，編制出軌跡的二維數(shù)字控制程序，控制形狀簡(jiǎn)單的圓柱體電極（一般為銅電極）一方面作自轉(zhuǎn)，同時(shí)沿?cái)?shù)控軌跡（使電極外圓沿工作型面）運(yùn)動(dòng)，作電火花加工的方法。第四十五頁(yè)，共六十一頁(yè)。5）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。第四十六頁(yè)，共六十一頁(yè)。電火花線切割加工的特點(diǎn)：

（1）不需要制造專用的電極，可降低模具成本，縮短生產(chǎn)周期（2）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、窄縫和外表面等。（3）加工過(guò)程中，電極損耗?。珊雎圆挥?jì)），可獲得較高的加工精度。（4）由于絲電極直徑很小，蝕除金屬量少，對(duì)貴重金屬的加工更具意義。（5）自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)便。（6）脈沖電源的加工電流較小，脈沖寬度較窄，屬中、精加工范疇。電火花線切割加工基本是一次加工成型，一般不要中途轉(zhuǎn)換規(guī)準(zhǔn)。（7）只能加工以直線為母線的曲面而不能加工空間曲面。第四十七頁(yè)，共六十一頁(yè)。7.5其它模具技術(shù)7.5.1模具的超聲波加工利用工具端面作超聲頻振動(dòng)，并通過(guò)懸浮液中的磨料加工工件的方法叫超聲波加工。

（1）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。（2）工具可用較軟的材料做成較復(fù)雜的形狀來(lái)加工型面和型腔，不需要工具相對(duì)于工件作復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，（3）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，表面粗糙度也較好（Ra為1～0.1μm），加工精度達(dá)0.01～0.02mm，而且可以加工薄壁、窄縫、低剛性工件。第四十八頁(yè)，共六十一頁(yè)。7.5.2模具的激光加工（1）不需要加工工具，不存在工具損耗問(wèn)題，很適于自動(dòng)化連續(xù)加工。（2）激光的功率密度很高，幾乎能加工所有的材料。（3）加工速度快，效率高，熱影響區(qū)小。（4）適于加工深而小的微孔、窄縫，尺寸可小到微米級(jí)。（5）可以透過(guò)光學(xué)透明材料對(duì)工件進(jìn)行加工，特別適合有特殊要求環(huán)境下的加工。第四十九頁(yè)，共六十一頁(yè)。7.5.3模具的電解加工（1）電解加工與被加工材料的硬度、強(qiáng)度、韌性等無(wú)關(guān)，可加工任何金屬材料。常用于加工高溫合金、鈦合金、硬質(zhì)合金等難切削加工的材料。（2）能以簡(jiǎn)單的直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，一次加工出復(fù)雜的型腔、型孔等。（3）生產(chǎn)效率高，約為電火花加工的5～10倍，生產(chǎn)效率不受加工精度和表面粗糙度的影響。（4）表面品質(zhì)好，無(wú)毛刺和變質(zhì)層。表面粗糙度可達(dá)Ra1.25～0.2μm；加工精度約為0.1mm。（5）加工過(guò)程中陰極電極在理論上不會(huì)損耗，可長(zhǎng)期使用。（6）加工精度和加工穩(wěn)定性偏低，加工不出棱角。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。第五十頁(yè)，共六十一頁(yè)。7.5.4模具的電鑄成形電鑄成形是利用電化學(xué)過(guò)程中的陰極沉積現(xiàn)象來(lái)進(jìn)行成形加工的，也就是在原模上通過(guò)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

（1）復(fù)制精度高。（2）重復(fù)精度高。（3）原模的材料不一定是金屬。（4）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。（5）不需要特殊設(shè)備，操作簡(jiǎn)單。（6）電鑄速度慢，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，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。第五十一頁(yè)，共六十一頁(yè)。7.5.5模具型腔的壓力加工模具型腔的壓力加工方法有冷擠壓法、熱反印法及超塑性擠壓等模具型腔的開(kāi)式擠壓

第五十二頁(yè)，共六十一頁(yè)。7.5.6模具CAD/CAE/CAM技術(shù)模具CAD技術(shù)就是利用計(jì)算機(jī)軟件把模具設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造思維、綜合判斷能力與計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的記憶、數(shù)字計(jì)算、信息檢索等能力有機(jī)結(jié)合，完成模具的設(shè)計(jì)計(jì)算、模具的幾何建模、工程分析、動(dòng)態(tài)模擬和自動(dòng)繪圖等工作。模具CAE技術(shù)主要針對(duì)不同的模具類型，以相應(yīng)的基礎(chǔ)理論，通過(guò)數(shù)字模擬方法模擬材料的成形過(guò)程，達(dá)到預(yù)測(cè)產(chǎn)品成形結(jié)果、減少試模次數(shù)、改進(jìn)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，控制產(chǎn)品成形品質(zhì)，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，降低產(chǎn)品成本。第五十三頁(yè)，共六十一頁(yè)。模具CAM技術(shù)就是利用計(jì)算機(jī)輔助完成模具的制造。模具CAD/CAM技術(shù)主要用于模具建模（造型）和為數(shù)控加工提供NC程序。模具CAD/CAE/CAM技術(shù)就是CAD/CAE/CAM技術(shù)在模具設(shè)計(jì)、分析計(jì)算、制造等全過(guò)程中的具體應(yīng)用，7.5.6模具CAD/CAE/CAM技術(shù)第五十四頁(yè)，共六十一頁(yè)。效果和作用

1）縮短模具生產(chǎn)周期2）提高模具設(shè)計(jì)水平3）提高模具制造的質(zhì)量4）提高模具技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化程度5）提高模具設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造性第五十五頁(yè)，共六十一頁(yè)。7.5.7模具的數(shù)控加工技術(shù)數(shù)控加工（NumericalControl,NC）就是用數(shù)字化信息對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)及其加工過(guò)程進(jìn)行控制的加工方法。模具數(shù)控加工的原理是，首先根據(jù)被加工模具零件的形狀、尺寸、工藝方案、工序順序等信息，用規(guī)定的代碼和格式編寫(xiě)出相應(yīng)程序，并輸入數(shù)控裝置，數(shù)控裝置對(duì)輸入的各種信息進(jìn)行譯碼、計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果向機(jī)床的各伺服系統(tǒng)的各個(gè)坐標(biāo)分配進(jìn)給脈沖，并發(fā)出動(dòng)作信號(hào)，伺服系統(tǒng)將這些脈沖和動(dòng)作信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換與放大，驅(qū)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的工作臺(tái)或