1、模具设计与制造专业导论 一、模具生产的特点二、模具制造的特点! i三、模具的成型加工i ；四、模具的去除加工；*五、模具的热处理和表面处理一、模具生产的特点1.制造零件的毛坯常用木模、手工造型、沙型铸造或自 由锻造加工而成。2.加工模具零件，除用普通机床加工外，还可以用数控 机床等咼效专用机床。3.加工模具零件多用通用夹具，以划线和试切法保证尺寸精度。 ；4.一般模具多用配合加工的方法，精密模具应考虑工作 部分的互换性。5.为了使模具生产批量化，许多模具生产厂家都对模具 零件的生产和管理进行了标准化、通用化和系列化。1.模具制造对工人技术水平要求高。；雄長2.模具生产周期长，一般需要半个月到半
2、年8旨3.模具生产是单件生产无法进行流水作业，生产效率低 4.模具加工时，某些工作部分的位置和尺寸应经过试验 或制作模型才能确定。 5.模具装配时很难保证一次装配合格，因而需上机试模和调整。 6.模具生产是单件生产，因而其生产工艺和管理方式都 具有独特性。三、模具的成型加工1.塑性加工塑性加工主要是冷挤压制模法。1）原理在常温下将淬火过的成形模（原阳模）强有力地缓慢地压 入未进行处理的模坯（铜或其它软质材料）内，让模坯产生 塑性变形，使原阳模的形状复印在被压的模坯上,制成所 需要的模具。2）特点无切屑加工，生产率高。 ；表面质量好,Ra小,0.80.2 jum机械性能有所提高，模具寿命长 |变
3、形抗力大。（需要500T以上的液压机）模坯及原阳模的材料要求高。 3）方法开式挤压模坯金属未受限制，成形模具结构简单，但挤岀的模具型腔精度较 低。故适于精度要求不高、型腔较浅的模具成形，挤压后还需机加 工。| | | | | |闭式挤压； ； ；由于金属流动受限，保证了模坯与冲头紧密吻合，故成形精度高。但挤压力比开式的大得多。开尢挤压法环蕙图三、模具的成型加工2铸造1） 原理铸造法制造模具是将液体金属浇到铸型内，待其冷却后，获得与铸 型空腔形状相应的铸件，即模具。2） 特点及应用1容易制成形状复杂特别是内腔复杂的模具,制作周期短；2铸造用材料广泛，可适用于钢模、铸铁模及有色合金模的制造。3主要
4、用于精度不高，使用寿命要求不高的模具的快速制成。3） 常用铸造模具1铸铁模2锌基合金模3陶瓷型精密铸造模具三、模具的成型加工3焊接1）原理焊接法制模是将分散加工好的模块焊接在一起，形成所 需的模具。2）特点加工简单、快速、省料；尺寸大小不受限；精度难以保证；承受冲击的能力差。3）应用主要用于精度要求不高的大型模具的制造，或是用于模 具的修复。1.机械加工（传统加工方法）1）坐标镇床加工是高精度孔用机床。具有精密定位装置，加工精度为0.005 0.01mm；2具有万能转台（绕垂直轴转360,绕水平轴转90）3可进行钻、镇、较、划线、检验。所以特别适合于 孔距有较高要求的孔系凹模的精加工。2）坐标
5、磨床加工1精度很高（可达0.005mm）；2表面粗糙度Ra可达ONpm以上；3可磨削孔径为0.8200mm。3）成形磨削A原理把形状复杂的零件的几何线型分解成若干直线、圆弧 等简单几何线型，然后分段进行磨削。B 特点； ；热处理后精加工，精度高（IT7IT6）。 1表面质量好，Ra可达0.80.4pm。生产率高。 ； ；C应用主要适用于精加工凸模（外成形面），拼块凹模及电 火花加工用的电极等。D方法a）成形砂轮磨削法原理：将砂轮用专用修砂轮工具修出与零件型面完 全吻合的成形面，再用此砂轮磨削工件形面。特点：需要修整砂轮（用金刚石笔），适用于各种 线型的成形面加工。b）夹具磨削法原理：利用夹具使
6、零件倾斜一定的角度或回转，利 用一般砂轮在平面磨床或成形磨床上把斜面和圆弧面 磨削岀来。主要用于磨削斜面和平面。 C）数控机床加工原理：根据工件形状和尺寸、材料、技术要求，进 行程序设计；通过数控装置的变换，发出相应的指令， 控制机床的动作。特点：自动化程度高，生产率高；加工精度高，质 量稳定；适应性强。为单件、小批、试制产品（主要是 模具）提供了较大的便利。常用数控机床分类：数控铳床、数控磨床主要有数控通用磨床、数控成形磨床、连续轨迹坐标磨 床三种。加工中心:加工中心机床即是多工序可自动换刀的数控 镇铳床。2 特种加工（电加工）1）特种加工直接利用电能、化学能、光能和声能对工件进行加工， 以
7、达到一定的形状、尺寸和表面粗糙度要求的加工方法。2）特点可以用软工具加工难以切削材料工具和被加工工具之间作用力很小，可以用来加工 小孔、窄缝、各种形状复杂的型孔和型腔。加工质量好、钳修量小。效率低。（对电火花加工而言，电极有损耗）-3）模具常用特种加工方法 A电火花加工加工原理：基于电火花腐蚀原理，即在工具电极（做成与被 加工零件相反形状）与工件电极（被加工零件）互相靠近时， 极间电压将在二极间使电介质（电介液）电离击穿而形成火花 放电，在火花通道中瞬时产生大量热能，使进金属（被加工零 件）局部熔化、甚至汽化、蒸发，而将金属腐蚀下来，从而形 成所需要的型孔或盲孔。四、模具的去除加工 B电火花线
8、切割加工原理：与电火花成形原理相同，只是工具电极I 改为金属丝。利用连续往复运动的电极丝与零件之间在 介质中产生火花放电而腐蚀零件，从而切割出零件的一 种加工方法。； ；特点及应用：不需要作工具电极，节约工时和贵重 材料；周期短、成本低。使用范围广（内外穿孔、成 形面均可加工）；节约模具材料（在切缝宽度与凸凹模 间隙相当时，可一次切割出凸、凹模来。广泛用于冷冲 模的凸凹模、卸料板、固定板等零件加工。c电解加工 原理：利用金属在电解液中发生阳极溶解的原理，将金属零 件加工成形。特点及应用：加工效率高；表面粗糙度可达Rol.60.2 |Lim 以上；工具电极基本不损耗，可重复长期使用；设备投资大、
9、成 本高。不易达到较高精度和加工稳定性（精度约为0.1mm左 右）。电解产物对环境有污染。适用于大型型腔模（如锻模、塑料模、压铸模）加工及电解磨 削、电解抛光等批量较大且精度要 “ “ “缶木宣餡実徃十nT ）卑況屯邂- .电解液 D电铸成形原理：用电解的方法使金属离子 还原沉积在母模（阴极）表面上， 使母模通过电解液获得金属沉积层， 然后将金属沉积层与母模（胎模） 分离，即可获得与母模型面凸凹 相反的型腔或型面。电铸原理国特点及应用：复制精度高。（可达到微米级，一般不需要 修正加工）表面粗糙度小，Ra0.05 nm （表面光洁，轮廓清晰）。 母模可用各种材料，利用率高（一般重复铸多件）；设备
10、简单， 可一槽多模，同时加工不同形状的型腔零件。效率低，制模周期 长；主要用于塑料模、电火花加工用电极的加工，以及小形拉深凹模、 印刷板等。四、模具的去除加工E超声波加工原理：利用工具端面作超声频震动，并通过悬浮液中的磨 料加工脆硬材料的一种加工方法。特点及应用：适于加工各种硬脆材料，特别是不导电的 非金属材料（如陶瓷、玻璃、宝石、金刚石等）扩大了模具材 料的选用范围；工具可用较软的材料制成各种复杂形状;可用于型孔、型腔加工；切割加工单晶硅片、陶瓷模块；超声波抛磨。U初工圆孔b）加工理舵越声波加工的应用0加工异形JLd）加工泰料e）加工徽细孔1.模具热处理及表面处理的目的1）热处理的目的改善模
11、具零件的工艺性能。提高模具零件的使用性能。；;；2）表面处理的目的改善模具表面性能，提高模具寿命。2.模具热处理工艺方法模具钢球化退火模具钢的毛坯锻成形后、机加工前，应进行球化退火。目的：消除应力；改善组织中相的形态与分布；降低硬 度、便于切削加工；为最终热处理做好准备。五、模具的热处理和表面处理去应力退火和中间退火 ；去应力退火目的：防止在机加工过程中产生的应力在淬火 加热时会发生松弛造成淬火变形。中间退火目的：消除应力、降低硬度。主要用于旧模翻新 与新模返修。提高塑性软化处理目的：降低硬度提高塑性、降低变形抗力。 2.模具零件表面强化处理工艺 1）化学热处理包括渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼、
12、渗硫、渗金属、表面合金化等。 2）在模具零件表面涂覆一层硬而耐磨的物质包括镀硬辂、篠一磷镀、喷涂硬质合金、沉积合金氮 化物、电火花表面强化等。1.3模具设计与制造专业发展的趋势与研究领域1.3.1我国模具技术发展的现状 (Ab 11.3.2国内模具技术发展方向 ；1.3.3模具专业的发展趋势1.3.1我国模具技术发展的现状近几年来，我国模具技术有了很大发展，模具水平有了 较大提高。大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又上 了新台阶。大型复杂冲模以汽车覆盖件具为代表，我国主要汽车模 具企业，已能生产部分轿车覆盖件模具。体现高水平制 造技术的多工位级进模、覆盖面大增，已从电机、电铁 芯片模具，扩大到
13、接插件、电子零件、汽车零件、空调 器散热片等家电零件模具上。压铸模方面已能生产自动扶梯整体梯级压铸模及汽车 后轿齿轮箱压铸模等。模具质量、模具寿命明显提高； 模具交货期较前缩短。模具CAD/CAM/CAE技术相当广泛地得到应用，并开发 出了自主版权的模具CAD/CAE软件一、冲模技术大型冲模覆盖件模具为代表。我国已能生产部分轿车 覆盖件模具。如东风汽车公司冲模厂，已设计制造了富康轿车部分 内覆盖件模具。 一汽模具中心生产了捷达轿车外覆盖件模具。轿车覆 盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求 高的特点。可代表覆盖件模具的水平。在设计制造方法，手段上面已基本达到了国际水，模 具结构功能方面
14、也接近国际水平，在轿车模具国产化 进程中前进了一大步。1、塑料模具技术近年来，我国塑料模有长足的进步。在大型塑料模方面，已能生产34大屏幕彩电塑壳模匕 具，6kg大容量洗衣机全套塑料模具及汽车保险杠和整 体仪表板等的塑料模具。模具重要可达10-20吨。在精密塑料模具方面，能生产多型腔小模数齿轮模具 和600腔塑封模具，还能生产厚度仅为0.08mm的一模 两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤岀模等在制造技术方面，首先是采用CAD/CAM技术，用计 算机造型、编程并由数控机床加工已是主要手段， CAE软件也得到应用。一般均采用内热式或外热式热 流道装置。三、压铸模汽车和摩托车工业的快速发展，推动
15、了压模生产的 发展。汽车发动机缸罩、盖板、变速器壳体和摩托车 发动机缸机、齿轮箱壳体、制动器、轮毂等铝合金铸 件模具以及自动扶梯级压铸模等，我国均已能生产。 技术水平有所提高。压铸模制造精度可达0.02-0.05mm（国外为0.01- 0.03mm）,型腔表面粗糙度为Ra0.4-0.2pim（国外为 Ra0.02-0.01|im）,模具制造周期为中小型的3-4个月,中等复杂的4-8个月，大型的8-12个月。模具寿命：铝合金铸件模具一般为4-8万次，个别可 超过10万次，国外可达8-15万次以上。模具价格：国内约为引进价格折l/4-l/3o四、模具CAD/CAM技术已有一大批模具企业推广普及了计算机绘图技术，数控加 工的使用率也越来越高，陆续引进了相当数量的CAD/CAM 系统。如美国EDS的UGII ；美国Parametric Technology公司的 Pro/Engineer;美国 CV 公司的 CADS5；英国Deltacam公司的DOCT5;日本HZS公司的CRADE；以色列公司的Cimatron;还引进了美国AC-Tech公司的C-Mold;近年来，我国自主开的CAD/CAM系统有了很大发展。北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统； ；华中理工大学开发的注塑模HSC3.0系统及CAE软件；上海交大模具CAD国家工程中心开发的冷冲模CAD系统等
