【正文】 材 料 科 學 與 工 程 學 院 S c h o o l of M a t e r i a l s S c i e n c e E n g i n e e r i n g Page 1 模 具 材 料 科 學 與 工 程 學 院 S c h o o l of M a t e r i a l s S c i e n c e E n g i n e e r i n g Page 2 第 1節(jié) 概述 第 2節(jié) 模具的基本結構與組成 第 3節(jié) 模具材料與模具壽命 第 4節(jié) 模具的制造 第 5節(jié) 其它模具制造技術 第 6節(jié) 模具的標準化 主要內容 材 料 科 學 與 工 程 學 院 S c h o o l of M a t e r i a l s S c i e n c e E n g i n e e r i n g Page 3 概述 ? 所謂模具就是 “型”和“?！?， 古時也稱作 “范”， 它是材料成形加工的工具。隨著產品工業(yè)化生產的發(fā)展而形成了“模具”的概念。通過一定的方式使材料在模具內成形以制造所需制件。 ? 模具 是工業(yè)產品生產的重要工藝裝備 采用模具成形零件的技術代替?zhèn)鹘y(tǒng)的切削加工技術，可以 提高生產效率、保證零件品質、節(jié)約材料、降低生產成本，取得很高的經濟效益 。 ? 模具工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè) 利用模具生產零件的方法已成為工業(yè)上進行成批或大批生產的主要技術手段，它對于保 證制品品質，縮短試制周期，進而爭先占領市場，以及產品更新?lián)Q代和新產品開發(fā)都具有決定性意義。 ? 模具技術是體現(xiàn)一個國家制造技術水平的重要標志 利用模具成形和生產零件的方法是一種少切削、無切削、多工序組合的生產方法。模具生產出的制件具有 精度高、形狀復雜、尺寸一致性好、材料利用率高、生產效率高、能耗低 等優(yōu)點。是其它加工制造方法不能比擬的。 材 料 科 學 與 工 程 學 院 S c h o o l of M a t e r i a l s S c i e n c e E n g i n e e r i n g Page 4 模具的基本結構與組成 ? ? 沖壓模 包括沖裁模、單工序模、復合模、級進模、汽車覆蓋件沖模、硬質合金沖模等。 ? 塑料成型模具 包括注射模、壓縮模、擠塑模、吹塑模、發(fā)泡模等。 ? 橡膠制品成型模 ? 玻璃制品成型模 ? 陶瓷模具 包括壓縮模、注射模等。 ? 鍛造成形模具 ? 壓鑄模 可按壓室溫度分為冷壓室壓鑄機用壓鑄模、熱壓室壓鑄機用壓鑄模。 ? 鑄造金屬型模具 ? 粉末冶金成型模 ? 通用模具和經濟模具 材 料 科 學 與 工 程 學 院 S c h o o l of M a t e r i a l s S c i e n c e E n g i n e e r i n g Page 5 材料成形模具的基本結構組成 ? ．模具的基本結構 ? 從結構上看主要由 動模（上模）和定模（下模） 兩大主要部分組成。從各個部件的功能上可分如下幾類零部件組成： ? 1）成形工作零件： 直接加工或形成制件形狀和表面的零部件。 ? 2）導向、定位零件： 保證模具的運動方向和模具定位，確保成形零件的相對關系合理 (或間隙均勻 )，能準確對合，保證坯料有一個正確的加工位置。 ? 3）支承零件： 固定、連接和支承模具成形零件、功能零件的零部件，使模具各部分能組裝一起形成一副完整的模具，方便安裝和調試；也是與設備連接的接口部分。 ? 4）送料、頂料機構、檢測及安全機構： 保證模具連續(xù)可靠工作，方便制件的取出，可靠的進行手工或自動送、進料等。 ? 5）其它零件： 各類標準件，如螺釘、銷、鍵、彈簧等。 材 料 科 學 與 工 程 學 院 S c h o o l of M a t e r i a l s S c i e n c e E n g i n e e r i n g Page 6 ．模具的驅動以及模具與設備的連接 (1)模具的驅動 ? 模具的運動形式取決于 制件的材料和成形工藝過程，其運動和動力是由成形設備的動力和傳動機構驅動和提供的。作 為模具的運動形式也與成形工藝過程有關，模具運動部分的運動形式在各類模具中有以下幾種： ? 單向平移運動： 如板材成形、擠壓成形、塑料壓制和注射成型、金屬壓鑄成形、陶瓷、橡膠與玻璃制品的模壓成型等。 ? 單向、多向直線運動： 無沖擊的，如抽芯、送料與推料等。有沖擊的，如沖孔、落料、彎曲、鍛造等。 ? 旋轉運動 ：如旋壓成形、輥鍛成形、塑件旋轉卸件等。 材 料 科 學 與 工 程 學 院 S c h o o l of M a t e r i a l s S c i e n c e E n g i n e e r i n g Page 7 ? 機 — 電驅動： 由 電動機 提供動力和旋轉運動，以驅動傳動機構，并通過滑塊等和模具運動部分相連，驅動模具定向運動，并傳遞動力給模具作用于材料進行成形加工。如各類 曲柄壓力機、摩擦壓力機、輥鍛機 等。 ? 電 — 液驅動： 通過 電動機驅動液壓泵或水泵 產生液體壓力，驅動與模具運動部分相連的液壓缸或活塞，使模具動模部分相對于定模作定向平移運動，從而實現(xiàn)對材料施加壓力進行成形加工。如各類 液壓機、水壓機 等。 ? 氣壓成形： 主要用于 吸塑、吹塑成形 加工，也常用于 玻璃材料成型 ，即模具處于固定狀態(tài)，經氣泵產生負壓將塑料吸附于模具型面形成制件，或產生一定氣壓，吹入熱熔塑件或熱熔狀態(tài)的玻璃制件毛坯內，使其擴展、變形，并貼附于模具型腔表面，形成制件。 材 料 科 學 與 工 程 學 院 S c h o o l of M a t e r i a l s S c i e n c e E n g i n e e r i n g Page 8 (2) 模具與成形設備的連接 ? 在確定了成形工藝和成形設備類型后，模具設計時，需要對所選設備進行 公稱壓力、工作速度、工作行程、連接部位接口的幾何尺寸 等參數(shù)進行校核計算。模具與設備通過模架（或模板）與設備相連，首先需要 確定模具與設備的連接形式和接口尺寸， 模具的連接形式根據成形工藝過程和成形設備的不同可采用螺釘、壓板、或是模柄等連接形式。 接口尺寸是指模具外形結構形狀及尺寸與設備滑塊和工作臺面尺寸、設備工作行程、滑塊最大移動距離（設備開口高度或寬度）、送料所需空間和取件所需空間等相應尺寸的匹配和適應性 。 模具結構尺寸中，與設備相連的主要尺寸是模具閉合高度或模具厚度 ，在設計時還要考慮它們與設備滑塊工作行程之間的關系。 材 料 科 學 與 工 程 學 院 S c h o o l of M a t e r i a l s S c i e n c e E n g i n e e r i n g Page 9 模具的通用技術要求 ? 模具必須滿足以下要求： 保證制件結構要素的精度與品質；保證制件的互換性；保證生產規(guī)模，即保證模具的使用性能和壽命。 因此，設計制造模具時應滿足下列技術要求。 ? 1）組成模具的各零件的材料、尺寸公差、形位公差、表面粗糙度和熱處理等均應符合成形過程的技術要求。 ? 2）模座（模板）安裝平面的平行度、導柱軸心線和導套軸心線對各自模座（模板）安裝平面的垂直度應達到規(guī)定的精度等級要求。 ? 3）所有導向機構應運動平穩(wěn)、無阻滯現(xiàn)象。 ? 4）所有模具工作零件的凸模和凹模 (動模和定模 )應保持精確的相對位置(間隙均勻 )。 ? 5）模具的分型面應合理設置，能確保零件順利成形、取件和送。 ? 6）裝配好的模具閉合高度或厚度應與相應的成形設備相適應。 ? 7）模具應在生產條件下進行試驗，確保批量生產出符合品質要求的制件 材 料 科 學 與 工 程 學 院 S c h o o l of M a t e r i a l s S c i e n c e E n g i n e e r i n g Page 10 模具材料與模具壽命 1模具材料的分類 ? 目前，可用于制作模具的材料種類繁多。若按模具類別可分為： 冷作模具材料、熱作模具材料、塑料模具材料、其它模具材料 。按材料的類別可分為： 鋼鐵材料、非鐵金屬材料和非金屬材料。 2模具材料的一般性能要求 ? 作為材料成形加工的工具，模具的服役條件惡劣，精度要求高，并且要求具有一定的使用壽命。 材 料 科 學 與 工 程 學 院 S c h o o l of M a t e r i a l s S c i e n c e E n g i n e e r i n g Page 11 1）模具材料的使用性能要求 ? （ 1）硬度和耐磨性 這是最基本的性能要求。有了一定的硬度和耐磨性，才能使模具在特定的工作條件下， 保持形狀和尺寸的穩(wěn)定 而不迅速發(fā)生變化。 ? （ 2）強度、塑性和韌性 要求模具材料具有良好的塑性，提高其 抗脆斷能力 ；要求具有高強度、高韌性和高的 抗疲勞強度 ，滿足模具在工作時能 承受高壓和沖擊循環(huán)載荷。 ? （ 3）抗熱性能 模具材料經常受到 高溫作用或直接在高溫工作 。冷作模具（冷擠壓模）在強烈摩擦時，局部的溫升可達 400℃ 以上，熱作模具的溫升更高，鍛模可達 500～ 600℃ ，熱擠壓模具可達