05模具工作零件的其它成形方法

第四章模具工作零件的其它成形方法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。模具技术系-模具设计与制造专业北京电子科技职业学院刘华刚2008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。本章知识要点模具技术系-模具设计与制造专业北京电子科技职业学院刘华刚2008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。模具技术系-模具设计与制造专业北京电子科技职业学院刘华刚20083．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。模具技术系-模具设计与制造专业北京电子科技职业学院刘华刚2008（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。模具技术系-模具设计与制造专业北京电子科技职业学院刘华刚20084．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等模具技术系-模具设计与制造专业北京电子科技职业学院刘华刚2008①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。模具技术系-模具设计与制造专业北京电子科技职业学院刘华刚20082）模套单层模套双层模套模具技术系-模具设计与制造专业北京电子科技职业学院刘华刚2008（3）模坯准备模坯材料应具有低的硬度和高的塑性，型腔成形后其热处理变形应尽可能小。如：铝及铝合金、铜及铜合金、10、20、20Cr、T10A3Cr2W8V,挤压前进行退火处理。模坯的形状尺寸应考虑模具的设计尺寸要求和工艺要求，防止开裂、翘曲。模具技术系-模具设计与制造专业北京电子科技职业学院刘华刚2008D=（2~2.5）dh=（2.5~3）h1为了减小挤压力，可在模坯底部加工减荷穴。封闭式冷挤压坯料的外形轮廓，一般为圆柱体或圆锥体模具技术系-模具设计与制造专业北京电子科技职业学院刘华刚20085．冷挤压时的润滑为了提高型腔的表面质量和便于脱模，以及减小工艺凸模和模坯之间的摩擦力，从而减少工艺凸模破坏的可能性，应当在凸模与坯料之间施以必要的润滑。1）浸入硫酸铜溶液、后涂上凡士林或润滑剂2）镀铜或镀锌模具技术系-模具设计与制造专业北京电子科技职业学院刘华刚2008二、热挤压成形将毛坯加热到锻造温度，用预先准备好的工艺凸模压入毛坯而挤压出型腔的制模方法称为热挤压法或热反印法。1．工艺凸模采用T7、T8或5CrMnMo等。其尺寸应按锻件尺寸放出锻件本身及型腔的收缩量，一般取1.5%~2.0%，并作出拔模斜度。模具技术系-模具设计与制造专业北京电子科技职业学院刘华刚20082．热挤压工艺挤压吊钩锻模以锻件成品作工艺凸模—砂轮打磨表面涂润滑剂—加工出锻模上下模坯—加热保温—去氧化皮—将工艺凸模置于上下模坯之间——加压锻出型腔。3．后续加工退火——机械加工——淬火——磨光模具技术系-模具设计与制造专业北京电子科技职业学院刘华刚2008近年来发展了超塑性制模技术，也就是以超塑性金属为型腔材料，在超塑性状态下将工艺凸模压入坯料内部，以实现成型加工模具型腔的工艺方法。材料不会因大的塑性变形而断裂和硬化，是制造复杂形状模具型腔的有效方法。所谓超塑性是指某些金属材料，在一定条件下具有特别好的塑性。其伸长率可达100%～2000%，这种现象称之为超塑性。凡是伸长率能超过100%的材料，均称为超塑性材料。目前，用于模具制造的超塑性金属主要是近年研制的钢，如10Ni3MnCuAl钢，简称PMS钢。三、超塑成形模具技术系-模具设计与制造专业北京电子科技职业学院刘华刚20081．超塑成形原理和应用2．超塑性合金ZnAl22的性能（1）超塑性处理工艺（2）强化处理工艺3．超塑性成形工艺（1）坯料准备形腔的坯料尺寸可按体积不变原理，根据形腔的结构尺寸进行计算。（2）工艺凸模1）材料：中碳钢、低碳钢、工具钢或HPb59-1等2）尺寸模具技术系-模具设计与制造专业北京电子科技职业学院刘华刚2008（3）护套（4）挤压设备及挤压力的计算可以在液压机上进行。（5）润滑减小摩擦阻力，降低单位挤压力，同时可以防止金属粘附，易于脱模，以获得理想的型腔尺寸和表面粗糙度。模具技术系-模具设计与制造专业北京电子科技职业学院刘华刚2008图4-14是用ZnAl22注射模制作的尼龙齿轮模具技术系-模具设计与制造专业北京电子科技职业学院刘华刚2008第二节铸造成形一、锌合金模具用锌合金材料制造工作零件的模具称为锌合金模具1．模具用锌合金的性能必须具有一定的强度、硬度和耐磨性。模具技术系-模具设计与制造专业北京电子科技职业学院刘华刚20082．锌合金模具制造工艺（1）砂型铸造法（2）金属铸造法（3）石膏型铸造法1）熔化合金：融化温度在450~500℃。2）预热：150~200℃。3）浇注：420~450℃。浇注锌合金凹模的模框：可调式模框、厚模框模具技术系-模具设计与制造专业北京电子科技职业学院刘华刚2008例2图4-18是鼓风机叶片冲模，采用金属型铸造模具技术系-模具设计与制造专业北京电子科技职业学院刘华刚20081）制作样件图a必须有足够的刚度和强度，以防止在存放或浇注时产生变形而影响模具精度。2）铸型制作将样件置于型砂内找正，撞实，分型面撒上分型砂，图b将另一砂箱置于砂型1上制成铸型，图c将上、下砂箱打开，把预先按尺寸制造的铁板模框放上，压上压铁防止移动图d、e3）浇注合金考虑冷凝时的收缩，浇注合金厚度为所需厚度的2~3倍。冷凝时用喷灯加热使其均匀凝固。完成图d的浇铸后取出样件，将其放入图e的模框内浇铸，即可制成鼓风机叶片冲模的工作零件。模具技术系-模具设计与制造专业北京电子科技职业学院刘华刚20081．特点（1）导热性好（2）可缩短模具制造时间（3）热处理后强度均匀（4）耐腐蚀（5）铸造性好，可铸成复杂形状的模具（6）模型精度要求高（7）材料价格高（8）需要用压力铸造技术二、铍铜合金模具模具技术系-模具设计与制造专业北京电子科技职业学院刘华刚20082．金属模型浇铸铍铜合金的示意图。工艺过程如下：模具技术系-模具设计与制造专业北京电子科技职业学院刘华刚2008三、陶瓷型铸造1．陶瓷层材料（1）耐火材料：刚玉粉、铝矾土、碳化硅及锆砂等。（2）粘接剂：硅酸乙酯水解液。（3）催化剂：氢氧化钙、氧化镁、氢氧化钠以及氧化等。（4）脱模剂：上光蜡、变压器油、机油、有机硅油及凡林。（5）透气剂：双氧水模具技术系-模具设计与制造专业北京电子科技职业学院刘华刚20082．工艺过程及特点（1）工艺过程1）母模制作用来制造陶瓷型的模型称为母模。模具技术系-模具设计与制造专业北京电子科技职业学院刘华刚20082）砂套造型3）浇注和喷烧浇注喷烧合箱（2）陶瓷型铸造的特点1）铸件尺寸精度高，表面粗糙度小。2）投资少、生产准备周期短。3）可铸造大型精密铸件。模具技术系-模具设计与制造专业北京电子科技职业学院刘华刚2008第三节合成树脂模具的制造一、制造模具的树脂1．聚酯树脂机械强度高，成形方法容易，化学性能稳定。2．酚醛树脂脆，必须加入填料方能获得所要求的性能，价格低廉。3．环氧树脂收缩率最小，机械性能高，耐酸、碱、盐和有机溶剂等化学药品的侵蚀，但抗冲击性能低，质脆，需加填充剂、稀释剂等来改善其性能。4．塑料钢可作拉深模，其缺点是价格昂贵。