模具是在沖裁掐划、成形沖壓奥猎、模鍛、冷鐓叶雹、擠壓财饥、粉末冶金件壓制、壓力鑄造折晦,以及工程塑料钥星、橡膠、陶瓷等制品的壓塑或注塑的成形加工中满着,用以在外力作用下使坯料成為有特定形狀和尺寸的制件的工具谦炒。
模具具有特定的輪廓或內(nèi)腔形狀,具有刃口的輪廓形狀可以使坯料按輪廓線形狀發(fā)生分離风喇,即進行沖裁宁改;內(nèi)腔形狀可以使坯料獲得相應(yīng)的立體形狀缕探。(補充一句,國外把模具分兩類:MOLD和DIE还蹲。MOLD意思是“模子爹耗,模腔”,指塑模谜喊、鑄造模一類的劣秦;DIE意思是“金屬模子,印模”巨陌,指沖模蔼邓、鍛模一類的。分別很簡單:一種是把材料加熱熔融后灌入模腔巡抛,一種是用外力把材料壓成所需的形狀侨懈。)
模具一般分為兩個部分:動模和定模,或凸模和凹模追艘,它們可分可合凄系。分開時裝入坯料或取出制件,合攏時使制件與坯料分離或成形鞭玩。在沖裁啰林、成形沖壓、模鍛离览、冷鐓鸡焰、壓制和壓塑過程中,分離或成形所需的外力通過模具施加在坯料上限番;在擠壓舱污、壓鑄和注塑過程中,外力則由氣壓弥虐、柱塞扩灯、沖頭等施加在坯料上,模具承受的是坯料的脹力霜瘪。
模具除其本身外珠插,還需要模座、模架颖对、導(dǎo)向裝置和制件項出裝置等捻撑,這些部件一般都是制成通用型,以適用于一定范圍的不同模具缤底。
模具的應(yīng)用極為廣泛顾患,大量生產(chǎn)的機電產(chǎn)品,如汽車个唧、自行車江解、縫紉機设预、照相機、電機废筒、電器焦忌、儀表等,以及日用器具的制造都應(yīng)用大量模具棉挤。
模具基本上是單件生產(chǎn)的淮晓,其形狀復(fù)雜,對結(jié)構(gòu)強度上互、剛度、表面硬度舷翰、表面粗糙度和加工精度都有很高的要求匀冈,所以模具生產(chǎn)需要有很高的技術(shù)水平。模具的及時供應(yīng)及其質(zhì)量坐蓉,直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量郁秦、成本和新產(chǎn)品研制。因此浩淹,模具生產(chǎn)的水平是機械制造水平的重要標(biāo)志之一能说。
加工金屬的模具按所采用的加工工藝分類,常用的有:沖壓模井辜,包括沖裁模绎谦、彎曲模、拉深模粥脚、翻孔模窃肠、縮孔模、起伏模刷允、脹形模冤留、整形模等;鍛模树灶,包括模鍛用鍛模纤怒、鐓鍛模等;以及擠壓模和壓鑄模天通。用于加工非金屬和粉末冶金的模具泊窘,則按加工對象命名和分類,有塑料模土砂、橡膠模和粉末冶金模等州既。
沖壓模是用于板料沖壓成形和分離的模具。成形用的模具有型腔糕加,分離用的模具有刃口芜溪。最常用的沖壓模只有一個工位囱叼,完成一道生產(chǎn)工序。這種模具應(yīng)用普遍明殊,結(jié)構(gòu)簡單沟乘,制造容易,但生產(chǎn)效率低蹄警。為提高生產(chǎn)率伟铸,可將多道沖壓工序,如落料覆首、拉深厘沉、沖孔、切邊等安排在一個模具上亦蟋,使坯料在一個工位上完成多道沖壓工序护丢,這種模具稱為復(fù)合模。
另有將落料纲盟、彎曲砂沛、拉深、沖孔和切邊等多工序安排在一個模具的不同工位上曙求,在沖壓過程中坯料依次通過多工位被連續(xù)沖壓成形碍庵,至最后工位成為制件,這種模具稱為級進模悟狱,又稱連續(xù)模静浴。
沖壓模的特點是:精度高,尺寸準(zhǔn)確芽淡,有些沖裁模的凸模與凹模的間隙近于0马绝;沖壓速度快,每分鐘可沖壓數(shù)十次至上千次挣菲;模具壽命長富稻,有些硅鋼片沖裁模壽命在幾百萬次以上。
煅模是用于熱態(tài)金屬模鍛成形的模具白胀。模鍛時椭赋,坯料往往經(jīng)過多次變形才能制成鍛件,這就需要在一個模塊上刻有幾個型腔或杠。金屬依次送至各個型腔哪怔,并在型腔內(nèi)塑性流動,最后充滿型腔赵溢,制成鍛件夷硅。在模鍛成形中,坯料很難與終鍛時的型腔體積相等,為了避免廢品氢滋,常選用稍大一些的坯料谦牛。為此,在終鍛模的上价忙、下模分界面的型腔四周設(shè)有飛邊槽住建,以存貯多余的金屬,成形后將飛邊切去皮围。
鍛模的技術(shù)特點是:有多個形式復(fù)雜的型腔逆辐;工作條件惡劣,1000℃以上熾紅的鋼在模具型腔內(nèi)變形和流動沖刷捏裂;模具要承受鍛錘的高速沖擊或重負(fù)載的壓下唧尊;在使用過程中常處于急冷、急熱和冷熱交變狀態(tài)吩屹。因此啸驯,模具材料應(yīng)具有很高的強度、韌性和耐磨性祟峦。熱鍛時還須有較高的溫度強度和硬度,并經(jīng)過強韌化熱處理徙鱼。
擠壓模是用于將金屬擠壓成形的模具宅楞。正擠壓模有一個靜止的凹模和放置坯料的擠壓筒,以及對坯料施加壓力的沖頭袱吆。反擠壓模的擠壓筒為凹模厌衙,沖頭為凸模。由于金屬需要在很大的壓強下才能從凹模擠出成形绞绒,因此婶希,擠壓筒和反擠壓的凹模需要有很高的強度,故常采用多層預(yù)應(yīng)力組合結(jié)構(gòu)蓬衡。沖頭和凸模的工作長度宜短喻杈,避免在高的壓應(yīng)力下發(fā)生不穩(wěn)和彎曲。
壓鑄模是安裝在壓鑄機上的狰晚,能夠?qū)⒁簯B(tài)金屬在高壓下注入型腔筒饰,并保壓至金屬凝固、成形的模具乒萝。它主要用于鋁捶益、鋅、銅件想预,也可用于鋼件锌拾。壓鑄模的結(jié)構(gòu)與塑料注射模類似,它由動模與定模構(gòu)成型腔,用型芯做鑄件的孔腔肴摊。金屬在型腔內(nèi)冷卻姆已、凝固后抽出型芯,分開模具血明。
壓鑄件一般壁薄中空夫石,有眾多臺、筋腊尤,形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜鸭僧,尺寸要求較精確,表面較光潔揩页。由于金屬在熔融的高溫下成形旷偿,因此壓鑄模需要采用耐高溫的材料制造。
塑料模是用于塑料成形的模具爆侣。隨著塑料工業(yè)的發(fā)展萍程,塑料模需求量日益增多,其產(chǎn)量已占各類模具產(chǎn)量的首位兔仰。常用的塑料模有注射模茫负、壓塑模和擠塑模等。
塑料模工作時乎赴,所承受的壓力忍法、溫度都不高,但制件數(shù)量很大榕吼,表面要求特別光潔饿序。為此,模具材料可選用預(yù)淬硬鋼羹蚣,即先對模具進行熱處理原探,達到一定硬度后再進行切削加工,以防止熱處理后變形忘当,最后再進行拋磨加工芯妇,以提高表面質(zhì)量。
橡膠模是主要用于輪胎圈蛹、汽車蓄電池殼栏葬、鞋底等橡膠產(chǎn)品成形的模具。一般是將橡膠材料夾入模具內(nèi)杯削,經(jīng)蒸汽加熱成形抚言,也有與塑料注射模相似的橡膠注射模。
粉末冶金模是將固體金屬粉末壓制成形的模具褐泊。工作時芦槽,將金屬粉末定量地倒入下模,然后上模壓下、閉合黎伤、成形儡特,再用頂料裝置頂出預(yù)制坯,并送入燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)催舅,遂制成粉末冶金零件疏唾。
一般粉末冶金件的空隙很大,占總體積的15%左右函似,成形壓力不大槐脏,模具結(jié)構(gòu)較簡單,精度撇寞、表面粗糙度要求一般顿天,所以對模具無特殊要求。為了減少空隙蔑担、提高密度和強度牌废,對燒結(jié)后的坯件,再進行一次熱鍛啤握,通稱粉末鍛造鸟缕,所用的模具與模鍛模相似。
由于模具是進行成型加工的工具排抬,所以要求尺寸精確叁扫、表面光潔、結(jié)構(gòu)合理畜埋、生產(chǎn)效率高、易于自動化策见;并且還要制造容易镀材、壽命高、成本低蒜材;另外還要考慮到設(shè)計符合工藝需要忍具,經(jīng)濟合理等。
模具結(jié)構(gòu)設(shè)計和參數(shù)選擇須考慮剛性抖臭、導(dǎo)向性却怪、卸料機構(gòu)、定位方法倾伶、間隙大小等因素殷感,模具上的易損件應(yīng)容易更換。對于塑料模和壓鑄模感戴,還要考慮合理的澆注系統(tǒng)熏迷、熔融塑料或金屬流動狀態(tài),以及進入型腔的位置與方向。為了提高生產(chǎn)率谐歪、減少流道澆注損失敦间,可采用多型腔模具,即在一模具內(nèi)能同時完成多個相同或不同的制品束铭。
模具的生產(chǎn)一般為單件廓块、小批生產(chǎn),在制造要求嚴(yán)格契沫、精確带猴。因此多采用精密的加工設(shè)備和測量裝置。按結(jié)構(gòu)特點埠褪,模具一般分為平面的沖裁模和具有空間的型腔模浓利。
平面沖裁模可用電火花加工初成形钞速,再用成形磨削贷掖、坐標(biāo)磨削等方法進一步提高精度。坐標(biāo)磨床一般用于模具的精密定位渴语,以保證精密孔徑和孔距苹威。也可用計算機數(shù)控連續(xù)軌跡坐標(biāo)磨床,磨削任何曲線形狀的凸模和凹模驾凶。
型腔模主要用于立體形狀工件的成形阿魏,因此在長、寬氛灸、高三個方向都有尺寸要求耘泰,形狀復(fù)雜,制造難度較大剑碌。象冷擠壓模嘀醋、壓鑄模、粉末冶金模孟溯、塑料模讲侵、橡膠模等都屬于型腔模,型腔模多用仿形銑床加工呜款、電火花加工和電解加工耸壮。將仿形銑加工與數(shù)控聯(lián)合應(yīng)用,和在電火花加工中增加三向平動頭裝置剩症,都可提高型腔的加工質(zhì)量笑驶。
計算機數(shù)控多軸銑床、坐標(biāo)磨削和加工中心機床胞饭,是型腔模加工的重要設(shè)備粤蝎。型腔的表面研磨和拋光一般采用電動或風(fēng)動工具真仲,配以各種研磨、拋光輪和研磨膏粉初澎,或采用超聲波研磨秸应、擠壓珩磨、化學(xué)拋光等方法碑宴。三坐標(biāo)測量機和光學(xué)投影比較儀是模具制造中常用的精密測量設(shè)備软啼。
模具是精密工具,價格昂貴延柠,必須盡量提高使用壽命祸挪。模具的正常失效形式主要有磨損、塌陷斷裂贞间、粘合等贿条,不同用途的模具失效形式也各不相同。提高模具壽命的途徑主要是根據(jù)應(yīng)用條件增热,合理選用模具鋼和確定熱處理規(guī)范整以。
選用在使用溫度下強度高的材料可防止塌陷;提高模具硬度可以減少磨損率嗤矾;較高的韌性和抗疲勞性能勒蜘,以及消除電加工的硬化層及加工殘余應(yīng)力,可以阻礙裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展拒牡,防止裂斷炊惊。
表面處理、潤滑和選用抗粘合性能好的模具材料随去,是延長模具壽命的重要措施亮钩。模具工作表面和基體的要求差異很大,很難用一種材料完全合理地滿足扔泵,但可以在工作部位用鑲塊巢驶、堆焊、噴鍍和局部強化的辦法提高其綜合性能荡担。此外,合理的操作使用榴弧,是消除非正常失效准瘪、減緩正常失效的另一途徑。
模具是現(xiàn)代工業(yè)中非常常見的一種工器具桅狠。模具雖然分類為很多種類讼载,但是總的來說它們的作用都是相近的:依賴它們自身的形狀,通過一定手段使得具有一定塑性或流動性的工料也成為特定的形狀中跌。通常意義上的模具是指的三類模具:鑄造模具咨堤、金屬塑性成形模具和注塑模具(射出模具)菇篡。
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