【正文】 光滑的各種儀表、電器、汽車、輕工產(chǎn)品的工件時(shí)，模具主要是由于咬合而失效。 冷作模具材料的性能要求 冷作模具在工作中由于承受拉伸、壓縮、彎曲、沖擊、疲勞等機(jī)械力的作用，從而發(fā)生脆斷、堆塌、磨損、咬合、啃傷、軟化等現(xiàn)象。另外，軟的基體與分布均勻的硬質(zhì)點(diǎn)的材料組織，其耐磨性能較好。因此單純用硬度指標(biāo)并不能充分反映各種模具材料的變形抗力。上述指標(biāo)可反映沖頭在過(guò)載時(shí)的斷裂抗力。根據(jù)斷裂力學(xué)理論，可采用斷裂韌度指標(biāo)來(lái)表征裂紋體的斷裂抗力。這一載荷稱為 “ 咬合臨界載荷 ” 。 冷作模具材料的性能要求 （ 1） 冷沖裁模 （ 2） 冷拉深模 （ 3） 冷鐓模 （ 4） 冷擠壓模 （ 1）冷沖裁模： 通過(guò)對(duì)冷沖裁模工作條件及失效形式的分析，對(duì)薄板沖裁模具用鋼則要求具有高的耐磨性，而對(duì)厚板沖裁模除要求具有高的耐磨性、抗壓屈服點(diǎn)外，為防止模具崩刃或斷裂，還應(yīng)具有高的強(qiáng)韌性。一般要求硬度 61～ 63HRC，硬度過(guò)高，模具容易碎裂、崩塊；硬度不夠，模具容易磨損，也可能發(fā)生壓塌及變形。 （ 1）鋼的力學(xué)性能 （ 2）工藝性能 （ 3）碳素工具鋼的選用 GCr15鋼是專用的軸承鋼之一，但也常用來(lái)制造冷作模具，如落料模、冷擠壓模和成形模等。 低變形冷作模具鋼常用的鋼號(hào)有： CrWMn、 9Mn2V、9SiCr、 9CrWMn、 9Mn MnCrWV、 SiMnMo等。鎢還能細(xì)化晶粒，使鋼具有較好的韌性。 高耐磨微變形冷作模具鋼 高耐磨微變形鋼常用鋼號(hào)有： Cr12 、 Cr12MoV 、Cr12Mo1V1（ D2）、 Cr5Mo1V、 Cr4W2MoV、 Cr2Mn2SiWMoV、Cr6WV、 ，這里主要介紹高碳高鉻的 Cr12形三種鋼。因此，高速鋼越來(lái)越多地應(yīng)用于要求重載荷、高壽命的冷作模具。 6W6Mo5Cr4V鋼力學(xué)性能 與回火溫度關(guān)系（ 1200℃ 淬火） 高強(qiáng)韌性冷作模具鋼 高強(qiáng)韌性冷作模具鋼具有最佳的強(qiáng)韌性配合，此類鋼包括基體鋼、低合金高強(qiáng)度鋼、降碳減釩的低碳 M2鋼，馬氏體時(shí)效鋼等。為此研制了高耐磨、高韌性的冷作模具鋼，其典形鋼種主要有 GM、 ER5。 （ 7Mn15）無(wú)磁冷作模具鋼 作為無(wú)磁模具鋼，除具備一般冷作模具鋼的使用性能外，還具有在磁場(chǎng)中使用時(shí)不被磁化的特性。 （ 1） DT合金的力學(xué)性能 （ 2） DT合金的熱加工特性 1）退火工藝 2）淬火、回火工藝 3）鍛造工藝性 （ 3） DT合金的切削加工性 （ 4） DT合金的應(yīng)用 硬質(zhì)合金 冷作模具零件的熱處理工藝 在模具材料選定之后，必須配以正確的熱處理，才能保證模具的使用性能和壽命。 （ 2）成形磨削及電加工冷作模具 鍛造 → 球化退火 → 機(jī)械粗加工 → 淬火與回火 → 精加工成形（凸模成形磨削，凹模電加工） → 鉗修裝配。 主要的工藝問(wèn)題有以下幾個(gè)方面 : （ 1）合理選擇淬火加熱溫度 （ 2）合理選擇淬火保溫時(shí)間 （ 3）合理選擇淬火冷卻介質(zhì) （ 4）采用合適的淬火加熱保護(hù)措施 冷作模具鋼的強(qiáng)韌化處理工藝主要包括：低淬低回、高淬高回、微細(xì)化處理、等溫和分級(jí)淬火等。 冷鐓模的熱處理有如下特點(diǎn) 。 （ 4）采用快速加熱工藝。 （ 2）采用較長(zhǎng)時(shí)間的回火或多次回火，消除應(yīng)力，提高韌性，穩(wěn)定尺寸。 （ 1）要避免模具表面產(chǎn)生氧化脫碳。 （ 2）為了提高拉深模表面的抗磨損和抗粘附性能，常對(duì)模具進(jìn)行表面處理，如滲氮、滲硼、鍍硬鉻、滲釩等。 熱作模具是在機(jī)械載荷和溫度均發(fā)生循環(huán)變化下工作，由于使用的成型設(shè)備和被加工材料差別，模具的工作條件存在較大差異。 既承受壓縮應(yīng)力和彎曲應(yīng)力，也承受一定的拉應(yīng)力，還受到?jīng)_擊負(fù)荷的作用，模具受熱溫度比錘鍛模更高。 熱作模具的工作條件 （ 1）塑性變形 （ 2）熱疲勞 （ 3）熱磨損 （ 4）斷裂 （ 5）熱熔損和沖蝕 熱作模具的失效形式 熱作模具材料的性能要求 ①室溫硬度、高溫硬度 ②室溫抗拉強(qiáng)度、高溫抗拉強(qiáng)度 ③室溫沖擊韌度、高溫沖擊韌度 ④冷熱疲勞抗力、斷裂韌度 還要求具有某些特殊性能 （ 1）熱穩(wěn)定性 （ 2）回火穩(wěn)定性 （ 3）熱疲勞抗力及斷裂韌度 （ 4）高溫磨損與抗氧化性能 （ 1）錘鍛模：較高的高溫強(qiáng)度和韌性，良好的耐磨性，還應(yīng)有冷熱疲勞和機(jī)械疲勞抗力的要求。 （ 4）熱沖裁模：工作溫度較低，應(yīng)具有高的耐磨性、良好的強(qiáng)韌性以及加工工藝性能。 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB1299— 85《 合金工具鋼技術(shù)條件 》 列入了12個(gè)熱作模具鋼鋼號(hào)。 %鉻系熱作模具鋼 4Cr5MoSiV1（ H13）、 4Cr5MoSiV（ H11）和 4Cr5W2VSi 3Cr3Mo3W2V（ HM1）、 4Cr3Mo3SiV（ H10）及 25Cr3Mo3VNb（ HM3） （ RM2）鋼 （ GR）鋼 （ 012Al） （ CG2）鋼 (HD)鋼 熱擠壓模用鋼 常用的壓鑄模用鋼以鎢系、鉻系、鉻鉬系和鉻鎢鉬系熱作模具鋼為主，也有一些其它的合金工具鋼或合金結(jié)構(gòu)鋼，用于工作溫度較低的壓鑄模，如 40Cr、 30CrMnSi、4CrSi、 4CrW2Si、 5CrW2Si、 5CrNiMo、 5CrMnMo、4Cr5MoSiV、 4Cr5MoSiV 4Cr5W2VSi、 3Cr2W8V、3Cr3Mo3W2V等。 熱作模具零件的熱處理工藝 （ 1）錘鍛模的制造工藝路線 下料 → 鍛造 → 退火 → 機(jī)械粗加工 → 探傷 → 成形加工 →淬火及回火 → 鉗修 → 拋光。 主要熱作模具的制造工藝路線 為了保證錘鍛模獲得足夠的強(qiáng)度和韌性，最終熱處理為淬火加中溫或高溫回火。 塑料模具按塑料品種不同，可以分為兩大類，即熱固性塑料壓模和熱塑性塑料注射模，分別來(lái)成型熱固性和熱塑性兩大類塑料制品。 隨著高性能塑料的發(fā)展和不斷生產(chǎn)，塑料制品的種類日益增多，用途不斷擴(kuò)大，制品向精密化、大型化、復(fù)雜化發(fā)展，成型生產(chǎn)向高速化發(fā)展，模具的工作條件也越趨復(fù)雜。 ，且線膨脹系數(shù)要小。 。 對(duì)于我國(guó)傳統(tǒng)常用的塑料模具鋼，已有很多書藉資料作過(guò)詳細(xì)的論述，本節(jié)主要介紹我國(guó)近年研制和從國(guó)外引進(jìn)并已在生產(chǎn)中推廣使用的塑料模具鋼。最終熱處理一般是淬火和低溫回火，熱處理后的硬度通常在 45～ 50HRC以上。 1. 3Cr2Mo（ P20）塑料模具鋼 2. 3Cr2NiMo（ P4410）塑料模具鋼 3. 8Cr2MnWMoVS（ 8Cr2S）鋼 4. 5CrNiMnMoVSCa（ 5NiSCa）鋼 5. Y55CrNiMnMoV（ SM1） 時(shí)效硬化型塑料模具鋼 此類鋼的共同特點(diǎn)是含碳量低、合金度較高，經(jīng)高溫淬火（固溶處理）后，鋼處于軟化狀態(tài)，組織為單一的過(guò)飽和固溶體。該鋼再經(jīng) 460～ 480℃ 時(shí)效處理后，可獲得較好的綜合力學(xué)性能。 下料 → 鍛造模坯 → 正火并高溫回火 → 機(jī)械粗加工 → 高溫回火→ 精加工 → 滲碳 → 淬火、回火 → 研磨拋光 → 裝配。坯料其工藝路線為：下料→ 改鍛 → 球化退火 → 刨或銑六面 → 預(yù)硬處理（ 34～ 42HRC） → 機(jī)械粗加工 → 去應(yīng)力退火 → 機(jī)械精加工 → 拋光 → 裝配。 （一般為 550～ 570℃ ），模具變形甚微和滲層硬度高（可達(dá) 1000～ 1200HV）等優(yōu)點(diǎn)，因而也非常適合塑料模的表面處理。 作用： （ 1）強(qiáng)化工件表面 （ 2）保護(hù)工件表面 活性原子滲入工件表層都是由以下三個(gè)基本過(guò)程組成： （ 1）分解 （ 2）吸收 （ 3）擴(kuò)散 圖 41 氣體滲碳示意圖 滲碳 滲碳 ：把鋼置于滲碳介質(zhì)中，加熱到單相奧氏體區(qū)，保溫一定時(shí)間，使碳原子滲入鋼表層的化學(xué)熱處理工藝。目前生產(chǎn)中廣泛采用氣體滲碳。圖 42為離子滲氮裝置示意圖。 滲硼的方法有固體滲硼、氣體滲硼、液體滲硼等。 碳氮共滲的方法有液體碳氮共滲和氣體碳氮共滲。 電鍍是應(yīng)用電化學(xué)的基本原理，將金屬工件浸入欲鍍金屬鹽溶液（即電解質(zhì)溶液）中并作為陰極與直流電源負(fù)極相連，以鍍層金屬板作為陽(yáng)極與電源正極相連，通入直流電，在直流電場(chǎng)的作用下，金屬鹽溶液中的陽(yáng)離子在工件表面沉積出牢固鍍層的工藝過(guò)程。因此，電刷鍍可以看作是電鍍的一種特殊形式，不用鍍槽，故又稱無(wú)槽鍍或涂鍍。它從本質(zhì)上說(shuō)是一個(gè)無(wú)外加電場(chǎng)的電化學(xué)過(guò)程。 熱浸鍍工藝分鍍前表面處理、助鍍處理、熱浸鍍和鍍后處理四個(gè)基本工藝階段，主要步驟： 預(yù)鍍件堿洗 → 酸洗 → 水洗 → 稀鹽酸處理 → 水洗 → 溶劑處理→ 烘干 → 熱浸鍍 → 鍍后處理 → 制品。 （ 2）涂層具有很高的熔點(diǎn)、化學(xué)穩(wěn)定性好，基體金屬在涂層中的溶解度小，以及較低的摩擦系數(shù)。 物理氣相沉積可分為真空蒸鍍、真空濺射和離子鍍?nèi)悺? 2. 真空濺射 其它表面處理技術(shù) 熱噴涂 熱噴涂是一種采用專用設(shè)備利用熱源將金屬或非金屬材料加熱到熔化或半熔化狀態(tài)，用高速氣流將其吹成微小顆粒并噴射到機(jī)件表面，形成覆蓋層。 （ 3）可噴涂材料極為廣泛。 激光表面處理 利用專門的激光器發(fā)出能量極高的激光（即高功率密度激光束），以極快的速度加熱工件表面，自冷淬火后使工件表面強(qiáng)化的熱處理方法稱為激光熱處理。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，離子注入能使金屬和合金的摩擦因數(shù)、耐磨性、抗氧化性、抗腐蝕性、耐疲勞性以及某些材料的超導(dǎo)性能、催化性能、光學(xué)性能等發(fā)生顯著的變化。目前電子束和激光束一樣已被用于鋼和鑄鐵的表面硬化，提高其抗疲勞、耐磨損和抗腐蝕性能。所以模具又有“ 工業(yè)之母 ” 的美譽(yù)。 4．操作簡(jiǎn)單，操作者不需具備高技能。 模具的分類 模具分類 沖壓模具 沖裁模 落料模 沖孔模 切斷模 彎曲模 彎型模 卷邊模 扭曲模 拉深模 變薄拉深 不變薄拉深 成形模 脹形模 縮口模 翻邊模 整形模 覆蓋件模具 型腔模具 塑料模 注射模 壓注模 壓縮模 鍛模 壓鑄模 粉末冶金模 擠壓模 玻璃模 陶土模 橡膠模 模具設(shè)計(jì)及其特點(diǎn) 模具設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)人員從事的主要工作包括： 1．?dāng)?shù)字化制圖：運(yùn)用 CAD軟件，將產(chǎn)品及模具繪制成二維或三維工程圖紙以便設(shè)計(jì)與加工；根據(jù)樣品反求測(cè)繪（逆向工程）。 3．以最低成本滿足制品的各項(xiàng)技術(shù)要求和生產(chǎn)綱領(lǐng)。 模具制造及其特點(diǎn) 模具制造方法 目前，廣泛采用的將模具材料加工成模具的方法： 1．機(jī)械加工 2．?dāng)?shù)控設(shè)備加工 3．特種加工 4．塑性加工 5．鑄造 6．焊接 模具制造特點(diǎn) 由于模具制造難度較大，它與一般機(jī)械制造相比，有許多特殊性。一些傳統(tǒng)的普通加工方法已退居為非主要零件的輔助加工手段。 模具的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 1．模具的精度、強(qiáng)度與剛度 2．模具的生產(chǎn)周期 3．模具生產(chǎn)成 4．模具壽命 模具價(jià)格的構(gòu)成 模具生產(chǎn)的一般過(guò)程 （ 1）模具技術(shù)開發(fā) （ 2）坯料準(zhǔn)備與外協(xié)準(zhǔn)備 （ 3）加工制造 （ 4）其它 模具價(jià)格的基本構(gòu)成及計(jì)算公式 式中： Mx—— 模具銷售價(jià)格，即模具的總價(jià)格（含稅收價(jià)）； Mc—— 材料費(fèi)，包括原材料費(fèi)及所有外購(gòu)部分的價(jià)格； Mz—— 制造費(fèi)； Dd—— 技術(shù)開發(fā)費(fèi)； Mg—— 管理費(fèi)； Q —— 其它費(fèi)用，如運(yùn)輸費(fèi)、售后服務(wù)費(fèi)、差旅費(fèi)等由合 同規(guī)定的費(fèi)用； R —— 利潤(rùn)； T —— 稅金。管理費(fèi) Mg的計(jì)算常采用材料費(fèi)、制造費(fèi)和技術(shù)開發(fā)費(fèi)之和的一定比例計(jì)算。 7．稅金 稅率由國(guó)家的法規(guī)確定，目前我國(guó)模具行業(yè)取 17%，若材料費(fèi)或勞務(wù)費(fèi)是含稅價(jià)，在計(jì)算稅收時(shí)應(yīng)予以扣除。經(jīng)過(guò)討價(jià)還價(jià)，可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)低報(bào)價(jià)。 沖壓模具概述 沖壓是利用安裝在壓力設(shè)備上的模具對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種加工方法。沖模是將材料批量加工成所需沖件的專用工具。 （ 2）沖模的結(jié)構(gòu)選擇與工件的尺寸大小、結(jié)構(gòu)形狀、批量等因素有關(guān)。 小型沖壓模具價(jià)格估算 小型沖壓模具的特點(diǎn) 小型沖壓模具是相對(duì)于中、大型沖壓模具而言的，當(dāng)模具凹模板（或模具底板）的半周長(zhǎng)小于 1400mm時(shí)，統(tǒng)稱為小型沖壓模具。 小型沖壓模具的制造工藝 小型沖壓模具的常規(guī)制造工藝流程如圖 71