1、6.3 模具制造方法模具制造方法 一、模具的成形加工一、模具的成形加工 在常溫下將淬火過的成形模(原陽模)強有力地緩慢地 壓入未進行處理的模坯(銅或其它軟質材料)內,讓模坯產生 塑性變形,使原陽模的形狀復印在被壓的模坯上,制成所需 要的模具。 2）特點）特點 無切屑加工 ,生產率高。 表面質量好 ,Ra小, 0.80.2 m 。 機械性能有所提高 ,模具壽命長。 變形抗力大。（需要500T以上的液壓機） 模坯及原陽模的材料要求高。1）原理）原理塑性加工主要是冷擠壓制模法。 1塑性加工（成形）塑性加工（成形）3）方法）方法 開式擠壓 閉式擠壓 主要用于小尺寸、淺型槽的鍛模制造。4）應用）應用 模

2、坯金屬未受限制,成形模具結構簡單,但擠出的模具型腔 精度較低。故適于精度要求不高、型腔較淺的模具成形,擠壓后 還需機加工。 由于金屬流動受限，保證了模坯與沖頭緊密吻合,故成形精 度高。但擠壓力比開式的大得多。2鑄造鑄造 鑄造法制造模具是將液體金屬澆到鑄型內,待其冷卻后,獲 得與鑄型空腔形狀相應的鑄件，即模具。 容易制成形狀復雜特別是內腔復雜的模具,制作周期短； 鑄鐵模 1) 原理原理2）特點及應用）特點及應用3）常用鑄造模具）常用鑄造模具 鋅基合金模 陶瓷型精密鑄造模具 鑄造用材料廣泛,可適用于鋼模、鑄鐵模及有色合金模的制造。 主要用于精度不高,使用壽命要求不高的模具的快速制成。3焊接焊接 焊

3、接法制模是將分散加工好的模塊焊接在一起,形成所需 的模具。 加工簡單、快速、省料； 主要用于精度要求不高的大型模具的制造,或是用于模具 的修復。3）應用）應用1）原理）原理2）特點）特點 尺寸大小不受限； 精度難以保證； 承受沖擊的能力差。二、模具的去除加工（精密加工）二、模具的去除加工（精密加工）機械加工（傳統加工方法）機械加工（傳統加工方法） 精度很高（可達0.005mm）； B 應用應用1）坐標鏜床加工）坐標鏜床加工 是高精度孔用機床。具有精密定位裝置,加工精度為0.005 0.01mm； 具有萬能轉臺（繞垂直軸轉360，繞水平軸轉90）。 可進行鉆、鏜、鉸、劃線、檢驗。所以特別適合于孔

4、距有較 高要求的孔系凹模的精加工。2）坐標磨床加工）坐標磨床加工 表面粗糙度Ra可達0.2m以上； 可磨削孔徑為0.8200mm。適用于具有孔系凹模淬火后的精加工。3）成形磨削）成形磨削A 原理原理B 特點特點 C 應用應用 主要適用于精加工凸模（外成形面），拼塊凹模及電火花 加工用的電極等。 熱處理后精加工，精度高（IT7IT6）。 表面質量好 ，Ra可達0.80.4m。 生產率高。 把形狀復雜的零件的幾何線型分解成若干直線、圓弧等簡 單幾何線型，然后分段進行磨削。D 方法方法a) 成形砂輪磨削法成形砂輪磨削法 將砂輪用專用修砂輪工具修出與零件型面完全吻合的成 形面，再用此砂輪磨削工件形面。

5、 b) 夾具磨削法夾具磨削法 利用夾具使零件傾斜一定的角度或回轉，利用一般砂 輪在平面磨床或成形磨床上把斜面和圓弧面磨削出來。 主要用于磨削斜面和平面。 需要修整砂輪(用金剛石筆），適用于各種線型的成 形面加工。 特點： 原理： 原理： 根據工件形狀和尺寸、材料、技術要求，進行程序設 計；通過數控裝置的變換，發出相應的指令，控制機床的動作。 c) 數控機床加工數控機床加工 自動化程度高，生產率高；加工精度高，質量穩定； 適應性強。為單件、小批、試制產品（主要是模具）提供了 較大的便利。 數控銑床、數控磨床 主要有數控通用磨床、數控 成形磨床、連續軌跡坐標磨床 三種。加工中心:加工中心機床 即是

6、多工序可自動換刀的數控 鏜銑床。 原理： 特點： 常用數控機床分類：.特種加工（電加工）特種加工（電加工）1）特種加工）特種加工 2）特點）特點 可以用軟工具加工難以切削材料 工具和被加工工具之間作用力很小，可以用來加工小孔、窄 縫、各種形狀復雜的型孔和型腔。 加工質量好、鉗修量小。 效率低。（對電火花加工而言，電極有損耗） 直接利用電能、化學能、光能和聲能對工件進行加工，以 達到一定的形狀、尺寸和表面粗糙度要求的加工方法。3）模具常用特種加工方法）模具常用特種加工方法A 電火花加工電火花加工 加工原理： 基于電火花腐蝕原理，即在工具電極（做成與被加工零 件相反形狀）與工件電極（被加工零件）互

7、相靠近時，極間 電壓將在二極間使電介質（電介液）電離擊穿而形成火花放 電，在火花通道中瞬時產生大量熱能，使進金屬（被加工零 件）局部熔化、甚至汽化、蒸發，而將金屬腐蝕下來，從而 形成所需要的型孔或盲孔。 廣泛用于冷沖模穿孔加工、型腔模成形加工、 沖模刃口表面強化處理、塑料?？套帧⒒y及電火 花攻制螺紋。 應用： 與電火花成形原理相同，只是工具電極改為金屬絲。利用 連續往復運動的電極絲與零件之間在介質中產生火花放電而腐 蝕零件，從而切割出零件的一種加工方法。B 電火花線切割電火花線切割 不需要作工具電極，節約工時和貴重材料；周期短、成本 低。使用范圍廣（內外穿孔、成形面均可加工）；節約模具材 料

8、（在切縫寬度與凸凹模間隙相 當時，可一次切割出凸、凹模 來。廣泛用于冷沖模的凸凹模、 卸料板、固定板等零件加工。 特點及應用： 加工原理：C 電解加工電解加工 利用金屬在電解液中發生陽極溶解的原理，將金屬零件加 工成形。 特點及應用：加工效率高； 表面粗糙度可達Ra1.60.2 m以上； 工具電極基本不損耗，可重復長期使用； 設備投資大、成本高。 不易達到較高精度和加工穩定性（精度約為0.1mm左右）。 電解產物對環境有污染。 適用于大型型腔模（如鍛模、塑料模、壓鑄模）加工及電解磨削、電解拋光等批量較大且精度要求不高的零件加工。 原理：D 電鑄成形電鑄成形 用電解的方法使金屬離子還 原沉積在母

9、模（陰極）表面上，使 母模通過電解液獲得金屬沉積層， 然后將金屬沉積層與母模（胎模） 分離，即可獲得與母模型面凸凹 相反的型腔或型面。 復制精度高。（可達到微米級，一般不需要修正加工） 原理： 特點及應用：表面粗糙度小，Ra0.05 m （表面光潔，輪廓清晰）。母模可用各種材料，利用率高（一般重復鑄多件）；設備簡單，可一槽多模，同時加工不同形狀的型腔零件。效率低，制模周期長；鑄層厚度不均勻 主要用于塑料模、電火花加工用電極的加工，以及小形拉 深凹模、印刷板等。E 超聲波加工超聲波加工 利用工具端面作超聲頻震動，并通過懸浮液中的磨料加 工脆硬材料的一種加工方法。 適于加工各種硬脆材料，特別是不導

10、電的非金屬材料（如 陶瓷、玻璃、寶石、金剛石等）擴大了模具材料的選用范圍； 原理： 特點及應用： 工具可用較軟的材料制成各種復雜形狀； 機床結構簡單、操作方便；加工精度可達0.010.02mm， Ra10.1 m 。 型孔、型腔加工；切割加工單晶硅片、陶瓷模塊；超聲波拋磨。F 激光加工激光加工 利用激光強度高、方向性好、單色性好，在其聚焦出的功 率密度大，溫度高（10000）以上，在這樣高溫下，工具材 料將瞬間急劇熔化和汽化，以實現打孔和切割。 特點及應用： 原理：能加工所有材料； 不需制作加工工具； 加工速度快，效率高，熱影響小。 適用于加工深而小的微 孔和窄縫（幾微米），如金剛石拉絲模打孔

11、。三、模具的熱處理和表面處理三、模具的熱處理和表面處理模具熱處理及表面處理的目的模具熱處理及表面處理的目的模具熱處理工藝方法模具熱處理工藝方法 1）預先熱處理）預先熱處理 消除應力；改善組織中相的形態與分布； 降低硬度、便于切削加工；為最終熱處理做好準備。 模具鋼球化退火模具鋼的毛坯鍛成形后、機加工前，應進行球化退火。目的：2）表面處理的目的）表面處理的目的改善模具表面性能，提高模具壽命。1）熱處理的目的）熱處理的目的 改善模具零件的工藝性能。 提高模具零件的使用性能。球化退火球化退火工藝規范工藝規范加熱工藝等溫工藝牌號溫度()時間(h)冷速(/h)溫度()時間(h)退火后硬度HBST7、T8

12、740750600650187T10750770506606801979Mn2V7607806807002299CrWMn690720209255CrWMn770790680700217255GCr157908102470072046207229Cr12MoV720750207255Cr4W2MoV85087034750770269Cr2Mn2SiWMoV780800247007202696W6Mo5Cr4V820840W18Cr4V830850W6Mn05Cr4V282084073075068207255TLMW508608803430343540HRCGT3582085020453946H

13、RC3Cr2W88408602472074034 去應力退火和中間退火 防止在機加工過程中產生的應力在淬火加熱時會發生松弛造成淬火變形。牌 號加熱溫度()時間(h)冷卻方式T7、T8、T7A、T8A、T10、T10A60065023空冷或爐冷9Mn2VCrWMn9CrwMn650680GCr1565070024空冷或爐冷2068072020Cr7007204568072012空冷或爐冷12CrNi1365068023空冷Cr12Cr12MoVW18Cr4VW6mO5Cr4V23Cr2W8650750TLMW5050060034空冷或爐冷去應力退火工藝規定去應力退火工藝規定去應力退火目的：去應力

14、退火目的： 消除應力、降低硬度。主要用于舊模翻新與新模返修。 提高塑性軟化處理 降低硬度、提高塑性、減少冷作硬化趨向， 降低變形抗力。 冷擠、冷滾加工模具型腔時，常需采用提高 塑性軟化處理工藝。應用：應用：中間退火目的：中間退火目的：目的：目的：2）模具零件的最終熱處理）模具零件的最終熱處理 淬火和回火是模具零件加工過程中的關鍵工序之一。隨著淬、回火質量的優劣，模具使用壽命會出現懸殊差別。 為了縮短淬火保溫時間、減小淬火開裂與變形傾向,在淬火加熱前要進行預熱。 預 熱加 熱箱式爐鹽浴爐時間(min/mm)牌 號溫度()時 間(min/mm)溫 度()時 間(min/mm)溫 度()箱式鹽溶淬火

15、硬度HRC冷卻介質和應用范圍T87808006264T1079081011.20.40.562651. 鹽水冷油冷。用于簡單、低要求的模具零件2. 160180堿浴空冷。用于形狀復雜、要求較高的模具零件。3. 180220硝鹽空冷。用于復雜、要求高的模具零件9Mn2V7908106263CrWMn82084063659CrWMn8208406264GCr15400450238308501.21.50.50.661631. 冷油冷卻。用于一般模具和內形脹大后的返修工藝2. 熱油冷卻。用于較復雜、大尺寸的模具3. 160180硝鹽空冷。用于厚度30mm的復雜精密模具注：注：括號內數據是指二次硬化法

16、所采用的溫度及硬度。常用模具鋼加熱、淬火和冷卻工藝規范常用模具鋼加熱、淬火和冷卻工藝規范 淬火：預 熱加 熱箱式爐鹽浴爐時間(min/mm)牌 號溫度()時 間(min/mm)溫度()時間(min/mm)溫 度()箱式鹽溶淬火硬度HRC冷卻介質和應用范圍Cr12960980(10801100)6264(40 50)Cr12MoV7508008008500.5110201040(11001120)0.50.70.30.46264(4050)6W6Mo5Cr4V11801200W18Cr4V122012506163W6Mo5Cr4V27508001.528008500.40.5118012000.

17、30.50.150.31. 普通冷卻工藝 冷油冷卻用于一般簡單模具，空冷或風冷用于復雜、高要求模具2. 分級冷卻工藝 60100熱油或160180硝鹽浴空冷， 或者560620低溫鹽浴空冷，用于復雜精密沖模3. 貝氏體等溫冷卻工藝260380硝鹽浴空冷560620鹽浴360380硝鹽浴260380硝鹽浴空冷，用于形狀復雜、要求韌性的零件45400450238208500.50.70.30.455TLMW501040106020.36668GT3575080028008200.3960980120.30.667691. 3080油冷，用于一般形狀的零件2. 160180硝鹽浴空冷，用于復雜形狀和

18、易開裂零件 精密模具冷處理 冷處理是將淬火工件繼續冷至室溫以下，使在室溫下尚未轉變的殘留奧氏體繼續轉變成馬氏體的一種工藝。 防止精密模具零件在使用過程中因殘余奧氏體轉變而發生尺寸的變化，穩定精密零件幾何尺寸；可提高工件淬火硬度（12HRC），增加工件耐磨性。作用作用： 冷處理工藝是在零件淬火后冷至室溫后立即進行；冷處理溫度依相應模具材料的馬氏體轉變終了溫度Mf而定。 冷處理主要應用于低溫回火的冷作模具精密零件。 回火和時效處理回火的主要目的： 獲得零件最終所需的力學性能、減少或消除應力、提高組織和尺寸的穩定性、減小模具零件在隨后加工或使用中的變形開裂傾向。 回火溫度、回火時間、回火次數是回火工

19、藝中的三要素，直接影響模具的使用壽命。 在允許的條件下（保證硬度及耐磨性要求），盡可能采用較高溫度、較長時間、較多次數回火。一般原則是：常用碳素工具鋼和低合金工具鋼的回火溫度常用碳素工具鋼和低合金工具鋼的回火溫度回 火 溫 度()牌 號5862HRC5458HRC5054HRC4550HRCT8160190240260300320360380T101601902502703003203603809Mn2V160190260280320340380400CrWMn1601903203403804009CrWMn160190220280350380380430GCr1516019026028032

20、0340380400注：注：在硝鹽中進行加火13h，若用箱式爐回火，時間應增加一倍常用高合金工具鋼、高速鋼的回火溫度常用高合金工具鋼、高速鋼的回火溫度回 火 溫 度()牌 號5862HRC5458HRC5054HRC4550HRCCr12160190260280360380480520Cr12MoV1601902602803603804805206W6M05Cr4V23次回火，回火溫度560580，每次1.5h，硬度可達63HRCW18Cr4V23次回火，回火溫度550570，每次11.5h，硬度可達64HRCW6M05Cr4V223次回火，回火溫度560570，每次11.5h，硬度可達65H

21、RC淬火溫度()回火硬度HRC回火溫度()回火次數冷卻方法加火保溫時間44485605804044580620105010802832700720444860062040446206601100115028327207402空 冷鹽浴爐2h，箱式電爐34h3Cr2W8鋼回火工藝規范鋼回火工藝規范塑料模常用鋼回火溫度塑料模常用鋼回火溫度常用鋼結硬質合金回火溫度常用鋼結硬質合金回火溫度加 火 溫 度()牌 號5055HRC4550HRC4045HRCT103003203603804004209Mn2V320340380400420440CrWMn320340380400420440GCr15300

22、340380400420440加 火 溫 度()牌 號200400500600TLMW506668HRC65HRC62HRC5859HRCGT356769HRC6566HRC62HRC5859HRC析出硬化鋼時效處理：析出硬化鋼時效處理： 用析出硬化鋼制造的模具毛坯，采用軟化處理至2030HRC的低硬度，隨后經粗、精加工成型，這種低硬度模具零件再經500左右保溫時效處理，由于從固溶體中析出鎳、鋁金屬間化合物的緣故，使模具零件基體（心部至表面）硬度從2030HRC提高到3845HRC。滿足零件的工作硬度要求。 熱處理變形小得多（與淬、回火相比），時效處理和表面氮化處理可同爐進行。特點：特點：析出

23、硬化模具鋼時效處理工藝析出硬化模具鋼時效處理工藝牌 號軟化加工態硬度(HRC)時效處理工藝品時效處理后硬度(HRC)Cr12Mn5Ni4Mo3Al1822零件經80冷處理保溫12h，隨后使其回升至室溫，此時硬度達3540HRC。零件再經510530保溫34h的時效處理，隨后空冷或隨爐冷至室溫，達4550HRC405006Ni6CrMoVTia12028零件經510530保溫4h的時效處理硬度達43045HRC434525CrNi3MoA12528零件經500510保溫6h的時效處理硬度達3941HRC39417Mn15Cr2A13V2WMo1520零件經650700保溫46h的時效處理硬度達4

24、345HRC4345模具零件表面強化處理工藝模具零件表面強化處理工藝1) 化學熱處理化學熱處理2）在模具零件表面涂覆一層硬而耐磨的物質）在模具零件表面涂覆一層硬而耐磨的物質 包括鍍硬鉻、鎳磷鍍、噴涂硬質合金、沉積合金氮化 物、電火花表面強化等。 包括滲碳、滲氮、碳氮共滲、滲硼、滲硫、滲金屬、表面 合金化等。模具常用表面強化處理方法模具常用表面強化處理方法方 法性 能用 途表面熱處理表面強化（表面淬火、滲氮、滲硫、滲碳、滲硼、滲各種金屬，真空鍍鉻）高硬度、高的耐磨性、耐蝕性、抗咬合性，低摩擦系數滲氮主要用于高鉻冷作模具鋼和高速鋼；滲硫處理適用于成形模式表面淬火（用于碳素鋼）電火花表面強化提高沖模

25、刃口強度主要用于沖裁模刃口強化，也適用于彎曲模、拉深模的強化處理凸凹模工作表面鍍硬鉻提高表面耐磨性，降低表面粗糙度適用于熱作模具，如塑料模硬質合金堆焊沖模提高刃口強度、硬度及耐磨性，可提高壽命35倍主要用來強化磨擦制模及修復凸凹模工作表面及刃口表面鍍鉻提高表面強度、硬度及表面耐磨耐蝕性，降低摩擦系數，提高壽命23倍適用于型腔模、拉深模、彎曲模四、模具的檢驗四、模具的檢驗1. 模具的檢驗內容模具的檢驗內容 2. 模具檢測常用工具模具檢測常用工具 光學投影儀。 工具顯微鏡。 三坐標測量機。 模具材料的質量檢驗。 模具加工零件的尺寸精度測量。 模具零件形狀誤差與位置誤差的測量與檢驗。 模具零件的表面

26、粗糙度的檢測。 模具零件的硬度檢測。 模具型面、型腔的檢測。 模具裝配后的外觀質量檢測。 模具內在質量無損探傷檢測。五、模具的使用與維護五、模具的使用與維護.模具與設備的合理匹配模具與設備的合理匹配A 常用沖壓設備常用沖壓設備 曲柄壓力機（分開式、閉式） 摩擦壓力機 沖壓液壓機可用于沖裁、淺拉深、變形等工序。主要用于校平、壓印、切邊、彎曲等工序。主要用于拉深模。1）沖壓設備的選用原則）沖壓設備的選用原則B 沖壓設備的型號沖壓設備的型號按有關標準規定。用漢語拼音字母和數字表示如： 1 160機械壓力機代號變型設計代號列別代號組別代號壓力機公稱壓力（噸）改進設計代號 機械壓力機代號表示沖壓設備類別

27、，用字母表示。常用類別 為：機械壓力機液壓壓力機剪切機彎曲校正機 表示變型設計次數，用順序字母表示。如為第 一次變型設計；為第二次變型設計。 沖壓設備的型號共分十列九組，分別以、 、.10表示。變型設計代號變型設計代號：列（組）別代號列（組）別代號：注：注： 沖壓設備選用原則 中小型沖模應選用單柱開式壓力機； 壓力機的工作臺尺寸、滑塊底面尺寸應滿足模具的正確安裝。漏料孔的尺寸應大于或能通過制品及廢料尺寸。大中型沖模選用雙柱閉式壓力機；壓力機的公稱壓力應大于計算壓力（模具沖壓力）的1.21.3倍。 壓力機的行程應滿足制品高度尺寸要求，并保證沖壓后制品能順利地從模具中取出。壓力機的裝模高度應大于沖

28、模的高度。2）鍛模常用設備及選用）鍛模常用設備及選用 鍛模常用設備 選用模鍛設備的原則自由鍛錘（空氣錘、蒸汽空氣錘）； 摩擦壓力機； 熱模鍛曲柄壓力機；平鍛機。正確選用模鍛設備的規格。設備的公稱壓力要稍大于計算的模鍛壓力。根據鍛模的結構不同，選用不同的模鍛設備。根據批量大小選用模鍛設備。3）壓鑄模常用設備及選用）壓鑄模常用設備及選用 常用壓鑄機類型 壓鑄機的選用原則 理論計算的鎖模力要小于壓鑄機公稱鎖模力。 模具外形尺寸和伸出模體的外部機構的最大尺寸，應不與壓鑄機拉桿相碰，否則會影響壓鑄機的正常運行和使用。理論計算壓室容量應小于壓鑄機公稱壓室容量。 理論計算的模具開模和推件力應小于所選壓鑄機的

29、最大開模力和推件力。 模具的總厚度應大于壓鑄機最小合模距；而壓鑄機最大開模距應大于模具總厚度與制品高度之和。 模具安裝在壓鑄機上的模板尺寸及孔位置，應與壓鑄機固定板尺寸及孔位置相適 應。4）壓縮（塑）模常用設備及選用）壓縮（塑）模常用設備及選用 壓縮模常用設備 合理選用液壓機 液壓機的頂出力一定要大于計算的模具脫模力，即頂脫（KN）。 液壓機頂出桿最大行程一定要大于塑件所需頂出高度，即頂?？蚣苓B接式液壓機（適用于中小型液壓機） 立柱式液壓機（大、中型液壓機）液壓機的額定壓力必須大于所計算的塑件成形壓力。 壓成 / K(KN) 壓壓機額定壓力（KN） 成 計算塑件成形壓力（KN）壓機效率，0.9

30、0.75. 頂h（1015）（cm）液壓機頂出最大行程（mm） 頂塑件所需頂出高度（mm）塑件最大高度（mm）加料室高度（mm）模具的閉合高度應大于壓力機最小開模距離；小于壓力機 最大開模距離。式中:5）注射模常用設備及應用）注射模常用設備及應用A 注射模常用設備注射模常用設備 注射裝置 為豎立布置，鎖模部分、 頂出裝置及動模板、定模 板臥式排列，二者互危直 角。開模后制品能自動落 下，鎖緊可靠、受力均勻。但型芯及嵌件安放不方便。只 適于小型塑件及中心部位不允許留有澆口液痕跡的特殊零件 的成形。 注射裝置為柱塞式，鎖模機構為液壓機構，動 模設有頂出裝置，裝卸模方便，便于安裝活動型芯及嵌件。 取

31、件方便， 安裝嵌件較麻煩。適宜 各種大、中小型塑件生 產，應用最普遍。 直角式注射機： 臥式注射機： 立式注射機：B 設備選用原則設備選用原則 成形塑件（包括澆道）的體積不能超過注射機容量的80。 成形的注射壓力應小于注射機的額定最大注射力。 選用注射機的鎖模力必須大于型腔壓力產生的開模力。 注射機行程與模具最大厚度應滿足如下關系：模最大；其中模最大模具最大厚度（cm）；注射機模板間最大開檔（mm）；注射機模板行程。 注射機的閉合高度與模具厚度應滿足： 小大 臥式或立式注射機開模行程與模具應滿足下式： 模具最大外形尺寸安裝時應不受拉桿間距的影響。 模具安裝用的定位環尺寸應與機床定位孔直徑相配合。 模具的模板各安裝孔一定要與注射機模板上的安裝孔相對應設 計。 機床噴嘴孔徑和球面半徑一定要與模具進料孔相對應。模具厚度小注射機最小閉合高度大注射機最大閉合高度12（510）mm。注射機開模行程（）1脫模距離（）2塑件高度（）式中：2模具的安裝與拆卸模具的安裝與拆卸1）模具在安裝前應做的準備工作）模具在安裝前應做的準備工作2）模具安裝于壓力機上的要求）模具安裝于壓力機上的要求A 壓力機壓力機 噸位應大于模具工藝力； 壓力機要有足夠的剛性、強度、精度。 制動器、離合器及操作系統等機構的工作要正?？煽?。 壓力機啟動手柄或腳