模具设计及制造流程

模具设计及制造流程概况模具设计及制造流程概况一、根据产品形状和要求来进行模具设计二、选择模具材料三、模具加工（车加工、放电加工等）四、模具热处理（淬火、回火、冷处理）五、模具加工（精加工、磨加工等）六、模具装配七、模具抛光八、模具检验模具设计及制造流程概况粉末冶金模具材料选择和制造一、模具材料的选择和热处理1.模具的寿命：对模具寿命有较大影响的因素很多。例如，模具零件的制造精度和模具的装配精度，阴模、芯棒和模冲材料的选用及其工作表面粗糙度和硬度，熱處理質量，不正確使用模具，成形所用的粉末的種類和性能，制品的尺寸，形状和密度，润滑剂的效果等等。2.模具制造的精度和表面粗糙度，粉末冶金零件的压制成形和精整，是依靠模具零件的压力的作用而得到半成品和最终成品。在自动模中，模具零件固定在模架内。只有严格控制模具零件的安装精度，才能保证均匀的间隙，提高产品的精度，同时减少模具零件的互相磨损，如果模具零件安装偏斜，模冲将与阴模、芯棒发生碰撞而损坏工作表面。因此模具零件工作表面与其端面之间要求严格垂直，端面与端面之间要求严格平行。模架中的模板，底板和轭板通过导柱连接导套孔距要求精确，阴模、芯棒与模冲的尺寸精度直接影响到模具互相配合的间隙，这种间隙过大过小，都将降低模具的寿命。配合间隙的大小要根据粉末的粒度，压模自动化程度，压坯大小和精度确定。模具主要零件工作表面的表面粗糙度数值应尽量低，这样可以显著改善产品的表面粗糙度，同时大大延长模具寿命。一般模具工作表面的表面粗糙度为Ra0.2um左右。3.模具零件的硬度模具设计及制造流程概况一般要求模具主要零件有尽可以能高的硬度，但一定的硬度是与模具的材料和热处理工艺相联系的，如果热处理工艺选择不当，就有可能硬度达到指标，但脆性增大，在工作时造成模具炸裂，因此应该根据工作条件和具体材料合理地作出硬度要求及相应的热处理工艺。对于阴模硬度，因其在高应力状态下经受粉末的反复研磨，要求硬度尽量高，用高合金工具钢制造阴模，其热处理硬度应在63°--65°HRC，低于此值，阴模容易磨损。对于芯棒硬度，因其使用条件与阴模相同，故硬度值应与之近似，但其硬度值必须结合芯棒尺寸的大小来考虑，芯棒的长度与直径比值等于或小于12：1时，芯棒可以全部淬硬，当长度与直径比值为20：1时，要分段热处理，芯棒成形段的硬度值在58--60HRC范围，成形段以下的硬度可以降低到40--45HRC。芯棒与螺纹连接部分在任何情况下其硬度值均不能大于45HRC。模具设计及制造流程概况二、模具材料的选择选择模具材料主要从两方面考虑，首先要满足使用要求，阴模和芯棒都承受高压和反复摩擦，要求高硬度，高耐磨性，故应使用合金工具钢，高速钢，钢结硬质合金或硬质合金，这些材料的硬度和强度均可满足使用要求，但其耐磨性和成本是按由前者到后者顺序提高，因此具体选用哪一种材料还要视产品批量而定，对模冲的主要要求是韧性和强度，并且要有较好的抗疲劳性，一般选用中合金钢或高合金钢。其次还要从模具制造成本方面考虑。由于精加工在模具制造成本中占的比重很大，所以选材时还要注意材料的切削性和热处理性能，防止因热处理变形而影响加工精度。模具设计及制造流程概况模具主要零件的材料及性能要求见表：零件名称性能要求材料及其性能的参数阴模硬度高，而磨性好1、硬质合金：G3、87HRA以上，G2、89HRAC以上2、钢结硬质合金：GT35、69-72HRC，GW1、66-68HRC3、高速钢：W18Cr4V，W6Mo5Gr4V2、62-64HRC芯棒硬度高，耐磨性好同上上下模冲耐冲击性好，有一定的耐磨性，工作段热处理硬度63-65HRC高速钢：W18Cr4V，W6Mo5Gr4V、62-64HRC模套较好的韧性和拉伸强度1、中碳钢：45钢、28-32HRC2、合金钢：Cr12MOV、56-60HRC模具设计及制造流程概况零件名称性能要求材料及其性能的参数导柱高拉伸强度平行度公差为IT4级垂直度公差IT4级1、中碳钢：45钢，导向段高频淬火55-60HRC2、合金工具钢：Cr12、Cr12MoV、GCr15,62-63HRC上下模板下模板承受压制负荷，要求其厚度大于或等于在最大载荷作用下弯曲最小时的厚度值平行度公差为IT5级垂直度公差为IT4级1、中碳钢：45钢、28-32HRC2、球墨铸铁：ZG45阴模板韧性高，强度高合金钢：GCr15.Cr12MoV、40HRC轭板在拉下式模具中，轭板承受最大弯曲应力，其厚度应保证获得最小的弯曲变形合金工具钢：GCr15.Cr12.Cr12MoV、52-55HRC导套外圆对内孔的径跳容差为0.02~0.0420钢：渗碳层0.8~1.0mm，黄铜，多孔铁石墨模具设计及制造流程概况零件名称性能要求材料及其性能的参数压盖（包括上、下模冲、阴模、芯棒所用压盖）——35钢、45钢，调质处理，28~32HRC压垫（包括上、下模冲、阴模、芯棒所用压盖）——T10、Ce12,GCr15,Cr12MoV，热处理硬度52~56HRC芯棒座——35钢、45钢，调质处理，28~32HRC模具设计及制造流程概况三、模具主要零件制造1、模具主要零件的加工工藝流程：下料→锻造→退火→机加工→磨加工→退磁→是加工→研磨抛光2、模具主要零件加工的关健工艺：（1、磨削：是得用高速旋转的砂轮对工件的平面磨削和内外圆的磨削。（2、线切割加工：在粉末冶金模具加工中，数控线割机床主要用于加工阴模型腔孔和模冲内孔，或芯棒和模冲的外形面，经过热处理的钢件和硬质合金都可以加工。加工后的表面粗糙为Ra0.02，加工精度一般为±0.002。工作原理：线切割加工是利用线电极，计算和技术及电火花加工技术来实现各种复杂形状的模具加工。线切割是用一根很细的金属丝（直径为0.05-0.3）作工作电极，将金属丝装在一个高速转动的贮丝筒上，并过丝架以10m/s左右的线速度来回移动，金属丝接高频电源的负极，被切割的工件接正极，以煤油或乳化液作为工作介质，当电极接触金属工作时，即发生电蚀作用，若按规定的方向移动，并使移动的速度与金属丝对工件间电蚀速度相适当（即不使之‘短路’0，既能达到切割的目的。模具设计及制造流程概况（3、放电加工：主要用于加工阴模的异形型腔孔，特别是沿轴向带台阶的异形阴模孔用线切割往往无法加工，而只能采用电火花加工，芯棒及上下模冲端面型腔亦可用电火花加工。加工原理：金属电火花加工的原理是基于工件与电极之间进行脉冲放电时的电腐蚀现象，被加工的阴模接电源正极，加工电极接电源负极，通电后，电容器充电，这时两极渐渐移近到某一距离时，两极间的介质（矿物油）被击穿，电容器所蓄能量在极短的时间放出，致使火花通道中瞬时产生大量热能，以使工件表面的金属局部熔化和气化而被腐蚀下来，火花不断产生，金属不断被。一般作为正极的金属比负极被侵蚀的快，故阴模不断被侵蚀，其型腔最终变成与电极相似的形状。模具设计及制造流程概况（4、硬质合金的模具加工：用硬质合金做阴模，可以大幅度提高模具的使用寿命，但由于硬质合金的机械加工性能很差，一般是将硬质合金直接制造成接近阴模的形状，差留有一定的加工余量，然后进和磨削加工和电加工。硬质合金的磨削加工一般用金刚石砂轮，在普通磨床上进行，使用金刚石砂轮时，砂轮旋转要平稳，安装砂轮的锥度径向跳动不应超过0.005mm，当发现砂轮变形时，应立即对砂轮进行修整，砂轮的进给理不宜过大，一般为0.02~0.03mm，砂轮的转速应在15~25m/s（根据砂轮的直径，可由此计算出转数）。3、模具零件的加工工艺对于阴模、芯棒和上下模冲，可以根据图纸下料，经锻造改善材料组织并退火后，对毛坯的端面及内、外径进行切削加工。切削加工时要留磨加工余量，经过热处理后，磨内外圆及两端面。然后做退磁处理。必要时进行电加工，CNC铣床，最后还要研磨或抛光。