模具制造工艺学第一章

1、模具制造工艺学第一章：概论第一章：概论第二章：模具的机械加工第二章：模具的机械加工第三章：模具的特种加工第三章：模具的特种加工第四章：典型模具的制造工艺第四章：典型模具的制造工艺第一章：绪论第一章：绪论 1.1 模具技术的发展模具技术的发展一、模具工业在国民经济中的重要地位一、模具工业在国民经济中的重要地位（一）模具生产的主要特点（一）模具生产的主要特点1以其特定的形式，通过一定的方式使原材料成形以其特定的形式，通过一定的方式使原材料成形2少切削、无切削、多工序重合少切削、无切削、多工序重合3生产率高、质量好生产率高、质量好4节约材料，成本低节约材料，成本低（二）应用（二）应用1机电产品机电产

2、品2电子产品电子产品3日用五金，耐用消费品日用五金，耐用消费品（三）各国模具工业现状（三）各国模具工业现状二、我国模具技术的历史、现状及发展趋势二、我国模具技术的历史、现状及发展趋势（一）历史（一）历史1、陶器、同期时代，产生、陶器、同期时代，产生“型型”“”“模模”概念概念2、成形工具：、成形工具：100-150年年3、手工制造阶段：锯、锉等；机械化，半机械化，车、刨；工业化生产初始阶段：、手工制造阶段：锯、锉等；机械化，半机械化，车、刨；工业化生产初始阶段：铣床、磨床等；工业化生产阶段（上世纪铣床、磨床等；工业化生产阶段（上世纪30年代），模具厂，电火花加工，成形年代），模具厂，电火花加工

3、，成形磨削。磨削。1975年以后，计算机和现代机床工业的发展，模具设计与制造一体化的现年以后，计算机和现代机床工业的发展，模具设计与制造一体化的现代化模具生产体制，普及了代化模具生产体制，普及了CAD/CAM/CAE系统系统（二）现状：（二）现状：模具技术的进步主要表现在：模具技术的进步主要表现在：不足：不足：（三）发展方向：（三）发展方向：1.2 模具制造的基本要求与特点模具制造的基本要求与特点一、模具制造的基本要求一、模具制造的基本要求*应用模具：保证产品质量，提高生产率，降低生产成本应用模具：保证产品质量，提高生产率，降低生产成本1制造精度高：比制件高两级，配合间隙及其均匀性，导向副、制

4、造精度高：比制件高两级，配合间隙及其均匀性，导向副、结构件和支撑件之间的配合精度，定位精度等提高结构件和支撑件之间的配合精度，定位精度等提高2使用寿命长：长期使用中的可靠性要求使用寿命长：长期使用中的可靠性要求3制造周期短：大计划：以季，半年为期的计划制造周期短：大计划：以季，半年为期的计划 小计划：以月限为期的计划小计划：以月限为期的计划4模具成本低模具成本低 ：模具生产成本：模具设计与制造费用；模具材料：模具生产成本：模具设计与制造费用；模具材料与标准件购置费；生产管理费；技术附加费；税金（增值税，所得与标准件购置费；生产管理费；技术附加费；税金（增值税，所得税）税）二、模具制造特点（与一

5、般机械制造相比）二、模具制造特点（与一般机械制造相比）1制造质量要求高制造质量要求高（1）工作部分的制造公差：）工作部分的制造公差：0.01mm或或0.001mm（2）表面无缺陷：）表面无缺陷：Ra0.8m2形状复杂形状复杂3、材料硬度高，淬火工具钢或硬质合金等、材料硬度高，淬火工具钢或硬质合金等4单件生产单件生产 1.3 模具材料及热处理模具材料及热处理*一般制模材料一般制模材料以钢为主以钢为主，如冲压模、锻模、塑料模、压铸模、锻，如冲压模、锻模、塑料模、压铸模、锻模、粉末冶金模等模、粉末冶金模等 塑料模除钢外，根据成型工艺条件不同，还可采用低熔点合金，塑料模除钢外，根据成型工艺条件不同，还

6、可采用低熔点合金，铸铝合金，锌合金、铍铜及其他非金属，如环氧树脂铸铝合金，锌合金、铍铜及其他非金属，如环氧树脂一、模具用钢一、模具用钢（一）基本要求（一）基本要求1加工性能良好，热处理变形小加工性能良好，热处理变形小2抛光性良好抛光性良好3耐磨损耐磨损4良好的淬透性良好的淬透性5耐腐蚀性耐腐蚀性 6装饰纹加工形能装饰纹加工形能 （二）常用材料（二）常用材料1碳素工具钢碳素工具钢2冷做模具用钢冷做模具用钢（1）将金属在冷态下进行冲、剪或变形加工。如冷冲压、冷镦锻、冷）将金属在冷态下进行冲、剪或变形加工。如冷冲压、冷镦锻、冷挤压、冷轧加工等挤压、冷轧加工等（2）冷冲压过程中，变形抗力大，刃口承受强

7、烈摩擦、挤压。）冷冲压过程中，变形抗力大，刃口承受强烈摩擦、挤压。 要求：高硬度、耐磨性，强度，适当的韧性，冷热加工性要求：高硬度、耐磨性，强度，适当的韧性，冷热加工性（3）冷挤压时：变形抗力）冷挤压时：变形抗力+摩擦摩擦 要求：足够的强度，耐磨性，一定的红硬性（要求：足够的强度，耐磨性，一定的红硬性（300）和耐疲劳性。）和耐疲劳性。（4）常用牌号：）常用牌号：Cr12 Cr12MoV 9Mn2V Cr6WV 9CrWMn Cr4W2MoV 3热做模具用钢热做模具用钢（1）主要用于热加工：锤上模锻、热挤压、热镦锻，精密锻造，高速锻）主要用于热加工：锤上模锻、热挤压、热镦锻，精密锻造，高速锻造

8、等，塑料成型造等，塑料成型（2）热锻模：承受冲击载荷，工作压力，型腔产生剧烈摩擦，还于）热锻模：承受冲击载荷，工作压力，型腔产生剧烈摩擦，还于10501200度的毛坯接触，型腔表面一般高于度的毛坯接触，型腔表面一般高于400度，有时达度，有时达700度，经常度，经常要冷却，易产生热疲劳要冷却，易产生热疲劳 要求：高温强度要求：高温强度+热稳定性，适当的冲击韧性热稳定性，适当的冲击韧性+高导热性，良好的耐磨性，高导热性，良好的耐磨性，较好的切削性较好的切削性（3）热挤压，热镦锻，精密铸造，等先进工艺模具工作条件比一般热锻）热挤压，热镦锻，精密铸造，等先进工艺模具工作条件比一般热锻模更恶劣。模更恶

9、劣。（4）常用牌号：）常用牌号：5CrMnMo 5CrNiMo 3Cr2W8V 35Cr3Mo3W2V等等 二、其他制模材料二、其他制模材料（一）铸造铝合金（一）铸造铝合金1AlSi系系（1）简单硅铝明：）简单硅铝明：10%-13%Si，共晶组织，锻造性能优越，抗蚀，共晶组织，锻造性能优越，抗蚀性，耐热性好，但密度小，强度不高，不能淬火，时效强化，适性，耐热性好，但密度小，强度不高，不能淬火，时效强化，适于形状复杂，强度不高的铸件，常用于形状复杂，强度不高的铸件，常用ZL102（2）特殊硅铝明：加入）特殊硅铝明：加入CuMg等，增加强度等，增加强度2AlCu系系3AlMg系系4AlZn系系 （

10、二）锌基合金模具（二）锌基合金模具*铸造锌合金：铸造方法制模具铸造锌合金：铸造方法制模具 超塑性锌基合金：超塑性等温挤压加工模具型腔超塑性锌基合金：超塑性等温挤压加工模具型腔1铸造模具用锌基合金铸造模具用锌基合金4%Al+3%Cu+Zn（1）锌合金模具的特点）锌合金模具的特点* 熔化温度低熔化温度低* 强度与软钢相似强度与软钢相似*可用加工的凹凸模直接铸出相应的凸凹模可用加工的凹凸模直接铸出相应的凸凹模* 塑料膜上直接铸出冷却水道，传热性较好塑料膜上直接铸出冷却水道，传热性较好* 切削加工性能较铝合金好切削加工性能较铝合金好* 可用压弧焊进行焊接，堆焊，修补模具等可用压弧焊进行焊接，堆焊，修补

11、模具等* 旧模具可重新熔化，反复使用，模具材料费用低旧模具可重新熔化，反复使用，模具材料费用低 （2）模具用锌合金的一般性质）模具用锌合金的一般性质* 含有少量杂质，杂质影响非常严重含有少量杂质，杂质影响非常严重*强度比铸铁好，有良好的冲击韧性，硬度低强度比铸铁好，有良好的冲击韧性，硬度低 2AS：b=256Mpa 冲击值冲击值5.5J 120HBS 在在200250度下水冷时，硬度可提高度下水冷时，硬度可提高10%15%*150170以下工作时，性能与常温相同，高于此温，用水冷。以下工作时，性能与常温相同，高于此温，用水冷。2超塑性材料超塑性材料锌铝合金模具锌铝合金模具（1）超塑性金属：在某

12、种特定条件下，能使延伸率变得异常大而变形阻）超塑性金属：在某种特定条件下，能使延伸率变得异常大而变形阻力变得异常小，并在特定温度下很容易加工的一种特殊金属。力变得异常小，并在特定温度下很容易加工的一种特殊金属。（2）锌铝共析合金（）锌铝共析合金（Zn22%Al）=1000%；锌铝共晶合金（；锌铝共晶合金（Zn5%Al）=2000%，变形阻力为常温的，变形阻力为常温的1/10。（3）适用于制作简单成型模，熔模铸性等）适用于制作简单成型模，熔模铸性等（4）已有）已有7种牌号，详见种牌号，详见金属超塑性及超塑成型金属超塑性及超塑成型 （三）环氧树脂（三）环氧树脂1应用：型腔、型芯，缩短生产周期，降低

13、生产成本，适于强度要求不应用：型腔、型芯，缩短生产周期，降低生产成本，适于强度要求不高，而需减轻重量的小批量生产模具。高，而需减轻重量的小批量生产模具。2制造环氧树脂注射模所用材料除钢外还有：制造环氧树脂注射模所用材料除钢外还有：（1）环氧树脂）环氧树脂（2）填料：降低成本，减少环氧树脂；降低线膨胀系数，增加导热性，）填料：降低成本，减少环氧树脂；降低线膨胀系数，增加导热性，提高机械强度。提高机械强度。（3）硬化剂：促进固化反应）硬化剂：促进固化反应（4）封闭剂：防止环氧树脂液在浇铸过程中渗入石膏模微孔中。聚乙烯）封闭剂：防止环氧树脂液在浇铸过程中渗入石膏模微孔中。聚乙烯醇醇（5）脱模剂）脱模

14、剂1.3 模具制造工艺路线模具制造工艺路线模具生产过程的六个阶段模具生产过程的六个阶段1、模具方案策划：分析产品零件结构，尺寸精度、表面质量，成形工艺、模具方案策划：分析产品零件结构，尺寸精度、表面质量，成形工艺2、模具结构技术设计：成型件结构设计，定位、导向等总成设计；、模具结构技术设计：成型件结构设计，定位、导向等总成设计；3、生产准备：成型件等坯料加工，标准零部件配购，确定加工程序，刀、生产准备：成型件等坯料加工，标准零部件配购，确定加工程序，刀具，工装等具，工装等4、模具成型件加工：、模具成型件加工：5、装配与试模：、装配与试模：6、验收与试用、验收与试用一、分析估算一、分析估算订单订

15、单零件图纸，实物零件图纸，实物套数，结构，主要加工方法套数，结构，主要加工方法模具估算模具估算1模具费用：材料、外购零件、设计费，加工费，装配调整，模具费用：材料、外购零件、设计费，加工费，装配调整，试模费等，加工方法所用工具及加工费。试模费等，加工方法所用工具及加工费。2交货期：估算完成每项工作的时间交货期：估算完成每项工作的时间3模具总寿命：单次寿命，多次简单修复后的总寿命模具总寿命：单次寿命，多次简单修复后的总寿命4制品材料：制品规定的材料性能，尺寸大小，消耗量及材料制品材料：制品规定的材料性能，尺寸大小，消耗量及材料利用率利用率5所用设备：设备性能，规格及其附属设备所用设备：设备性能，

16、规格及其附属设备二、模具设计二、模具设计1所要加工制品的质量要求、用途及设计修正、改变形状和公差的可所要加工制品的质量要求、用途及设计修正、改变形状和公差的可能性。能性。2生产部门的信息生产部门的信息3、模具制造部门的信息、模具制造部门的信息4、标准件及其他外购件的供应情况、标准件及其他外购件的供应情况三、模具制图（由模具设计方案及结构确定装配图）三、模具制图（由模具设计方案及结构确定装配图）1装配图装配图（1）主视图画成上下对合状态（下止位置），俯视图只画下模；）主视图画成上下对合状态（下止位置），俯视图只画下模；（2）主视图画成上下对合状态（下止位置），俯视图上下模各画一半；）主视图画成上

17、下对合状态（下止位置），俯视图上下模各画一半；（3）绘制组合状态的主视图后，分别再划上、下模俯视图）绘制组合状态的主视图后，分别再划上、下模俯视图2零件图：装配关系，注明尺寸公差，零件图：装配关系，注明尺寸公差，Ra，技术要求。，技术要求。四、零件加工：制定加工工艺卡，粗、半精，热处理，精加工，抛光。四、零件加工：制定加工工艺卡，粗、半精，热处理，精加工，抛光。五、装配调整：进行一定的人工修整或机械加工。五、装配调整：进行一定的人工修整或机械加工。六、试模：安装在机器设备上进行试模六、试模：安装在机器设备上进行试模1.4 模具的主要加工方法板类零件：座板、支撑板、垫板、凹凸模固定板凳，多为中碳

18、钢，铸铁圆柱形零件：导柱，推杆、复位杆、定位销等，碳钢、合金钢等套类零件：导套，定位圈等，多为碳钢成形件：凸模、凹模，型腔，型芯等，合金模具钢、中碳钢，合金铸铁一、机械加工：切削、磨削1主要用于模架加工，模坯加工，模具型面加工及孔表面加工；2精度高，效率高3难以加工形状复杂的型腔，硬材料难加工，材料利用率不高，工人技术水平要求高。二、特种加工1直接用声、光、电、化学能来去除工件上的多于部分，以达到一定形状、尺寸和Ra的加工方法；2主要有：电火花型腔加工、电火花切割、电解、电化学抛光、电铸、化学蚀刻、超声波加工、激光加工等；3主要特点：（1）加工情况一般和硬度无关；（2）工具与工件一般不接触，无明显机械力；（3）可加工各种形状复杂的零件（4）易于实现自动化。三、塑性加工1冷挤压制模法2不用精加工，制模速度快，省料，形状精确。3一套原模制做多幅相同的模