教學(xué)課件·現(xiàn)代模具制造

1、2022/7/201第一講 概論模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位我國(guó)模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)模具制造的基本要求模具制造的特點(diǎn)模具制造的工藝路線模具的主要加工方法本課程的性質(zhì)、任務(wù)和要求2022/7/202模具工業(yè) 在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位什么是模具定義：模具在現(xiàn)代生產(chǎn)中，是生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝設(shè)備，它以其特定的形狀通過(guò)一定的方式使原材料成形。發(fā)展模具工業(yè)的意義模具在機(jī)械、電子、汽車、摩托車、航空航天、儀器儀表、家電通訊、石油化工、輕工日用品等工業(yè)領(lǐng)域里，正日益成為使用最廣泛的、工業(yè)化生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝配，它承擔(dān)了這些工業(yè)領(lǐng)域中產(chǎn)品的60%80%的零部件的加工生產(chǎn)。模具工業(yè)涉及的行業(yè)相當(dāng)廣泛，在

2、日本其構(gòu)成為：沖模占40，塑料模占40，壓鑄模占5，橡膠模占4，鍛模占3，鑄造模占3，玻璃模3%，粉末冶金模占2，在中國(guó)其構(gòu)成為：沖模占50，塑料模占33，壓鑄模占6，其它模具占112022/7/203由于用模具生產(chǎn)制件表現(xiàn)出來(lái)的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。同時(shí)模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。模具與新產(chǎn)品是緊密聯(lián)系在一起的。隨著全球化市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，產(chǎn)品的更新?lián)Q代日新月異，模具技術(shù)應(yīng)時(shí)而生，引起世界各國(guó)的高度重視，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。因此在現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中，模具工業(yè)已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)中一

3、個(gè)非常重要的行業(yè)，模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志之一，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。 圖例模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位2022/7/204模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位模具工業(yè)被喻為“百業(yè)之母”, 有“不衰亡工業(yè)”之稱。在日本，模具被譽(yù)為“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力”。在德國(guó)，模具被稱為“金屬加工業(yè)中的帝王”。羅馬尼亞：“模具就是黃金”2022/7/205模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位 在機(jī)械、電子、汽車、摩托車、航空航天、儀器儀表、家電通訊、輕工日用品等工業(yè)領(lǐng)域里，60%70%的零部件依靠模具加工生產(chǎn)。 以汽車行業(yè)為例，一種車型的轎車共需模具

4、約4000套，模具價(jià)值達(dá)2億元至3億元。 單臺(tái)電冰箱需要模具生產(chǎn)的零件約150個(gè)，共需模具約350套，模具價(jià)值約400萬(wàn)元。 在建筑行業(yè)用的地磚、墻磚、衛(wèi)生潔具，需要大量的陶瓷模具；塑料管件、塑鋼門窗需要大量的塑料模具。2022/7/206國(guó)家對(duì)模具工業(yè)的政策支持在我國(guó)，自1997年以來(lái)，相繼把模具及其加工技術(shù)和設(shè)備列入了當(dāng)前國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄和鼓勵(lì)外商投資產(chǎn)業(yè)目錄；從1997年到2005年，對(duì)全國(guó)部分重點(diǎn)專業(yè)模具廠實(shí)行增值稅返還70%的優(yōu)惠政策；并把有關(guān)模具技術(shù)和產(chǎn)品列入國(guó)家計(jì)委和科學(xué)技術(shù)部發(fā)布的當(dāng)前國(guó)家優(yōu)先發(fā)展的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)領(lǐng)域指南(目錄)。2022/7/207我

5、國(guó)模具工業(yè)的現(xiàn)狀-快速發(fā)展我國(guó)目前模具總產(chǎn)值已躍居世界第三，僅次于日本和美國(guó)。19962002年間，中國(guó)模具制造業(yè)的產(chǎn)值年平均增長(zhǎng)14%左右，2003年增長(zhǎng)25%左右。2004年我國(guó)模具產(chǎn)值達(dá)600億元人民幣?！笆晃濉逼陂g提出的發(fā)展目標(biāo)為年均增速12% 15% 。2022/7/208模具工業(yè)的現(xiàn)狀不足近幾年，我國(guó)每年約進(jìn)口10億美元的左右的模具，尤其在汽車大型覆蓋件模具、電子產(chǎn)品精密塑料模具在質(zhì)與量上都遠(yuǎn)不能滿足這些支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。我國(guó)目前模具總產(chǎn)值已躍居世界第三，僅次于日本和美國(guó)。目前國(guó)際上，全世界模具總產(chǎn)值約為680億美元，我國(guó)只占8%左右 2022/7/209模具工業(yè)的人才需求模具

6、設(shè)計(jì)專業(yè)人才已列入國(guó)家急需的重要復(fù)合型人才之一，一直被人才市場(chǎng)列為最受歡迎的專業(yè)人才之一，有較高的工作待遇。2005年，全國(guó)有模具制造企業(yè)3萬(wàn)余家，從業(yè)人員90萬(wàn)。目前，從事模具技術(shù)研究的機(jī)構(gòu)和院校已達(dá)30余家，從事模具技術(shù)教育的培訓(xùn)的院校已超過(guò)50余家。2022/7/2010模具工業(yè)的人才需求目前“模具設(shè)計(jì)與制造”專業(yè)人才的需求遠(yuǎn)大于供給，且供求關(guān)系日趨緊張。 1、我國(guó)經(jīng)濟(jì)仍處于高速發(fā)展階段，國(guó)際上經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展趨勢(shì)日趨明顯，這為我國(guó)模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和機(jī)遇。一方面，國(guó)內(nèi)模具市場(chǎng)將繼續(xù)高速發(fā)展，另一方面，模具制造也逐漸向我國(guó)轉(zhuǎn)移以及跨國(guó)集團(tuán)到我國(guó)進(jìn)行模具采購(gòu)趨向也十分明顯。 2

7、022/7/20112、我國(guó)加入WTO后，各行業(yè)大批境外企業(yè)的涌入，使作為支柱工業(yè)的模具行業(yè)將迎來(lái)新一輪的發(fā)展機(jī)遇。3、模具人才的薪酬有上漲趨勢(shì)，如專業(yè)模具設(shè)計(jì)人才一般月薪3000元。熟悉設(shè)計(jì)、加工、造型整個(gè)操作流程的高級(jí)人才月薪5000元左右，其中技能好的人才月薪過(guò)萬(wàn)元也不鮮見。2022/7/2012我國(guó)模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)步不足發(fā)展方向開發(fā)、發(fā)展精密、復(fù)雜、大型、長(zhǎng)壽命模具加速模具標(biāo)準(zhǔn)化、商品化大力開發(fā)和推廣應(yīng)用模具CAD/CAM技術(shù)開發(fā)模具新品種、新工藝、新技術(shù)和新材料發(fā)展復(fù)雜模具加工成套設(shè)備模具CAD/CAE/CAM向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。模具制造向精密、高效、復(fù)合

8、和多功能方向發(fā)展。快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)得到應(yīng)用，主要在四個(gè)方面：高速銑削、快速原型（）、易切削模具材料、復(fù)合加工和多軸加工。特種加工技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展：電火花加工向精密化、微細(xì)化方向發(fā)展。模具材料及表面處理技術(shù)發(fā)展迅速：模具表面處理趨勢(shì)：多元素共滲等模具工業(yè)新工藝、新理念和新模式逐步得到認(rèn)同。模具技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)2022/7/2014模具制造的基本要求制造精度高模具精度主要由制品精度和模具結(jié)構(gòu)的要求來(lái)決定工作部分精度通常要比制品精度高 24級(jí)；上、下模之間配合精度要求高使用壽命長(zhǎng)制造周期短決定因素：制模技術(shù)、生產(chǎn)管理水平現(xiàn)代快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)（講座內(nèi)容）模具成本低模具成本與模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、模具材料、制造

9、精度要求和加工方法有關(guān)2022/7/2015模具制造的特點(diǎn) 模具制造屬機(jī)械制造的研究范疇制造質(zhì)量要求高加工精度高、表面質(zhì)量好一般：制造公差 0.01mm;工作部分Ra0.8m形狀復(fù)雜(二維、三維的復(fù)雜曲面)材料硬度高模具相當(dāng)于刀具，工作部分一般都用淬火工具鋼或硬質(zhì)合金鋼，若用傳統(tǒng)機(jī)械加工方法制造往往困難。單件生產(chǎn)2022/7/2016模具制造的工藝路線分析估算模具設(shè)計(jì)與制圖零件加工裝配調(diào)整外 購(gòu) 件成 品試 模返修交貨期模具總壽命制品材料所用設(shè)備模具費(fèi)用收集信息2022/7/2017現(xiàn)代模具制造與傳統(tǒng)模具制造比較傳統(tǒng)模具制造主要根據(jù)設(shè)計(jì)圖樣，用仿型加工、成型磨削及電火花加工制造模具。近年來(lái)隨著

10、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，提出了現(xiàn)代模具制造，利用CAD/CAE/CAPP技術(shù)和數(shù)控加工技術(shù)有效地對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)制造過(guò)程進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)估。傳統(tǒng)模具制造與現(xiàn)代模具制造比較：1.傳統(tǒng)制模質(zhì)量依賴人為因素，再現(xiàn)能力差，整體水平不易控制，現(xiàn)代制模質(zhì)量依賴物化因素。2022/7/20182.傳統(tǒng)制模采用串行方式進(jìn)行，易造成設(shè)計(jì)與制造脫節(jié)，現(xiàn)代制模采用并行方式，設(shè)計(jì)和制造基于共同數(shù)學(xué)模型，通過(guò)公共數(shù)據(jù)庫(kù)并行通信，共享信息，重復(fù)勞動(dòng)少，加工周期短。3. 傳統(tǒng)制模只能通過(guò)試模來(lái)完成對(duì)模具的評(píng)價(jià)，返修多，成本高；現(xiàn)代制模通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)模擬和仿真技術(shù)來(lái)完善模具結(jié)構(gòu)，返修少，成本低。2022/7/2019

11、傳統(tǒng)模具制造流程圖2022/7/2020現(xiàn)代模具制造流程圖2022/7/20212022/7/2022模具的主要加工方法機(jī)械加工（主要的加工手段）傳統(tǒng)的切削與磨削加工是模具制造不可缺少的加工方法。左右的模具主要由銑削、車削、磨削等機(jī)加工方法完成。如模架加工、模胚加工、模具型面粗加工以及孔類加工等。主要加工方法包括：切削加工及高速銑削技術(shù)，高速銑削是目前切削技術(shù)中最熱門的一種工藝技術(shù)，一般用于大、中型模具加工。磨削加工及多軸聯(lián)動(dòng)坐標(biāo)磨研磨及拋光特點(diǎn)：加工精度高、生產(chǎn)效率高、通用性強(qiáng)特種加工（電加工）定義特點(diǎn)：以柔克鋼、不施加明顯機(jī)械力、加工復(fù)雜形狀零件、加工過(guò)程自動(dòng)化。主要方法有：電加工（電火花

12、、電解加工），化學(xué)腐蝕加工。模具的成型法加工主要方法有：鑄造法制模（砂型鑄造、陶瓷鑄造、實(shí)型鑄造），塑性擠壓法制模（熱壓印法、冷擠壓法），超塑性擠壓法制模。模具累加法加工是指零件形狀是不斷地按一定指令添加材料、累積而得到。主要方法包括：金屬噴涂、電鑄法、快速原型法和快速制模（）技術(shù)焊接2022/7/2024本課程的性質(zhì)、任務(wù)和要求性質(zhì)：模具方向的一門專業(yè)課任務(wù)掌握模具設(shè)計(jì)與制造所必須具備的工藝知識(shí)，提高合理設(shè)計(jì)模具的能力要求掌握各種現(xiàn)代模具加工方法的基本原理、特點(diǎn)及加工工藝掌握各種制造方法對(duì)模具結(jié)構(gòu)的要求提高分析模具結(jié)構(gòu)工藝性的能力結(jié)束返回模具設(shè)計(jì)主干線材料學(xué)金屬材料成形工藝及模具設(shè)計(jì)高分子材

13、料金屬材料成形加工理論機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料金屬工藝學(xué)切削加工數(shù)控機(jī)床與數(shù)控技術(shù)特種加工模具加工技術(shù)模具失效與壽命程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言電子技術(shù)測(cè)試技術(shù)模具CAM模具CAD模具CAD/CAM微機(jī)原理與應(yīng)用非金屬材料成形工藝及模具設(shè)計(jì)模具制造主干線模具知識(shí)結(jié)構(gòu)框圖設(shè)計(jì)制造機(jī)械電子模具 一體應(yīng)用寧波某汽配模具廠的部分產(chǎn)品照片返回2022/7/2027研究開發(fā)了一些新技術(shù)和新工藝，如模具表面拋光、三維曲面數(shù)控仿形加工、模具鋼的超塑性成形技術(shù)和快速制模技術(shù)等。模具加工設(shè)備得到較大的發(fā)展，國(guó)內(nèi)已能批量生產(chǎn)精密坐標(biāo)磨床、CNC仿形銑床、CNC電火花線切割機(jī)床及電火花加工機(jī)床。模具CAD/CAM技術(shù)已在國(guó)內(nèi)數(shù)十個(gè)單位得

14、到開發(fā)應(yīng)用。發(fā)展了一些多工位級(jí)進(jìn)模和硬質(zhì)合金模等新產(chǎn)品，并根據(jù)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)需要研制了一批精密塑料注射模。我國(guó)模具技術(shù)的進(jìn)步表現(xiàn)：研究開發(fā)了幾十種模具新鋼種及硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金等新材料，并采用了一些熱處理新工藝，使模具使用壽命得到延長(zhǎng)。返回2022/7/2028我國(guó)模具技術(shù)的進(jìn)步表現(xiàn)1997年以來(lái)，國(guó)家相繼把模具和設(shè)備列入當(dāng)前國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品和技術(shù)目錄和鼓勵(lì)外商投資產(chǎn)業(yè)目錄，從1997年2005年，對(duì)全國(guó)專業(yè)模具廠實(shí)行增值稅減免70的優(yōu)惠政策。1994年有模具企業(yè)約1萬(wàn)，職工43萬(wàn)，產(chǎn)值130億，2005年，企業(yè)3萬(wàn)，職工90萬(wàn)，產(chǎn)值610億。 返回2022/7/2029我國(guó)模具技術(shù)的

15、不足原因：專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化程度低。目前專業(yè)化程度不到10%，而標(biāo)準(zhǔn)化程度也只有20%左右。模具品種少，效率低，經(jīng)濟(jì)效益差。制造周期長(zhǎng)，模具精度不高，制造技術(shù)較落后。模具壽命短，新材料使用量不到10%。力量分散，管理落后。返回2022/7/2030結(jié)束語(yǔ)第一章 概論一般了解模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位、作用及發(fā)展概況了解模具制造的基本要求、特點(diǎn)、工藝路線以及模具的主要加工方法第二章 模具的機(jī)械加工（自學(xué)提綱）了解一般機(jī)械加工：通過(guò)自學(xué)了解車削、銑削、刨插削及磨削等機(jī)械加工方法的加工范圍、工序性質(zhì)、精度以及加工方式、工藝要點(diǎn)了解模具仿形加工的控制方式及工作原理、加工工藝，掌握仿形加工的基本方式一般了解

16、坐標(biāo)鏜床、坐標(biāo)磨床的結(jié)構(gòu)，了解其主要附件和加工工藝方法退出2022/7/2031第三章 模具特種加工了解電火花成型加工原理、設(shè)備及工藝特點(diǎn)了解電火花線切割加工、設(shè)備及工藝特點(diǎn)介紹模具表面處理技術(shù)第四章 模具的裝配介紹泠沖模裝配工藝與實(shí)例介紹塑料模裝配工藝與實(shí)例第三講 模具的機(jī)械加工一般機(jī)械加工仿形加工精密加工模具加工特點(diǎn)：模具零件形狀復(fù)雜，精度要求高。需要使用電火花加工、電火花線切割、精密磨削，數(shù)控加工中心等先進(jìn)設(shè)備。一般機(jī)械加工（自學(xué)）車削加工銑削加工刨削和插削加工磨削加工仿形加工仿形加工原理仿形加工工藝（自學(xué)） 加工效率高，其初加工效率為電火花加工40-50倍，尺寸精度達(dá)0.05mm，表面

17、粗糙度為Ra3.2-6.3m。不能加工內(nèi)清角和較深的窄槽，對(duì)于要求高的模具，該工藝只能作粗加工工序。加工前必須制作靠模、選擇觸頭和刀具。仿形加工的基本形式有：垂直二維仿形、水平二維仿形、三維仿形雕刻加工仿形加工主要加工各種模具型腔或型面，包括：仿形車削、仿形刨削、仿形銑削、仿形磨削。仿形加工原理仿形加工以靠模為依據(jù)，加工時(shí)觸頭對(duì)靠模表面施加一定壓力，并沿其表面移動(dòng)，通過(guò)仿形機(jī)構(gòu)，使刀具做同步動(dòng)作。實(shí)現(xiàn)仿形加工的方法有：機(jī)械式、液壓式、電控式、電液式、光電式。機(jī)械式仿形觸頭與刀具剛性連接，如通過(guò)縮放儀及杠桿連接。其靠模與觸頭之間有較大的壓力，引起彈性變形，易磨損，精度較低。液壓式仿形利用油液作為

18、介質(zhì)傳遞信息和動(dòng)力。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、輸出功率大。其精度比機(jī)械式仿形高。仿形加工電控式仿形銑床以電信號(hào)傳遞信息，利用伺服電機(jī)帶動(dòng)銑刀作仿形運(yùn)動(dòng)。觸頭與靠模接觸并作相對(duì)移動(dòng)，通過(guò)傳感器將此信號(hào)變成電信號(hào)，經(jīng)隨動(dòng)系統(tǒng)放大后，控制銑刀運(yùn)動(dòng)。觸頭壓力比機(jī)械式小(16N)，精度0.010.03mm。電液式仿形以電傳感器傳遞信息，利用液壓作為動(dòng)力進(jìn)行仿形加工。傳感器信號(hào)經(jīng)電-液轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)（電液伺服閥）使液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)做相應(yīng)的伺服運(yùn)動(dòng)。光電式仿形利用光電傳感器傳遞信息。加工時(shí)不需靠模，只需圖樣，由光電跟蹤接受圖樣反射的光信號(hào)，經(jīng)光敏元件轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送往控制部分進(jìn)行變換處理和放大，分別控制X、Y兩方向

19、的伺服電機(jī)帶動(dòng)工作臺(tái)作仿形運(yùn)動(dòng)。雕刻加工在模具形腔表面或型面上帶有文字、數(shù)字和花紋圖案時(shí)，用前述方法難以加工，需要用雕刻加工。雕刻加工屬機(jī)械式仿形加工的一種，但不是直接作用式機(jī)械仿形，是通過(guò)縮放尺進(jìn)行仿形?？s放尺的比例可調(diào)，靠模放大率越大，雕刻的花紋越細(xì)致，精度越高。雕刻機(jī)分為平面雕刻機(jī)和立體雕刻機(jī)：前者用于加工平面上的文字、圖案，后者還可以加工小型模具。模具精密加工坐標(biāo)鏜床加工：是一種高精度孔的加工方法，主要用于加工零件各面上有精確孔距要求的孔?？壮叽缇瓤蛇_(dá)IT6-IT7，表面粗糙度可達(dá)Ra.8m，孔距精度達(dá)0.0050.01mm。坐標(biāo)鏜床是一種高精度機(jī)床，其零部件制造與裝配精度很高，剛性

20、、抗振性好。分立式單柱、立式雙柱和臥式?？烤軠y(cè)量裝置來(lái)確定工作臺(tái)、主軸位移距離，以實(shí)現(xiàn)工件與刀具精確定位。常見測(cè)量裝置有：帶校正尺的精密絲桿坐標(biāo)測(cè)量裝置；精密刻度尺（光屏讀數(shù)器坐標(biāo)測(cè)量裝置）；光柵（見教材圖）立式雙柱坐標(biāo)鏜床1工作臺(tái)；2橫梁；3，6立柱；4頂梁；5主軸箱；7主軸；8床身 萬(wàn)能回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 圓形回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 光學(xué)顯微鏡式和千分表式中心測(cè)定器 各種鏜桿和鏜孔工具坐標(biāo)鏜床的主要附件坐標(biāo)鏜削加工工藝（自學(xué)）模具精密加工坐標(biāo)磨床加工：與坐標(biāo)鏜床相似，利用準(zhǔn)確的坐標(biāo)定位實(shí)現(xiàn)孔的精確加工，利用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪對(duì)淬火的工件內(nèi)孔進(jìn)行磨削加工。精度達(dá)m， Ra.m，可磨孔徑為：.8-200mm。坐標(biāo)磨

21、床有立式和臥式，模具加工常用立式。有三個(gè)主要運(yùn)動(dòng)：砂輪自轉(zhuǎn)，主軸公轉(zhuǎn)（行星回轉(zhuǎn)）及主軸上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。是精密坐標(biāo)定位機(jī)構(gòu)與行星高速磨削機(jī)構(gòu)的結(jié)合。（見教材圖）成形磨削概述成形砂輪磨削法夾具磨削法原理：把零件的輪廓分成若干直線與園弧，然后按照一定的順序逐段磨削，使之達(dá)到圖樣上的技術(shù)要求。設(shè)備：平面磨床成形磨床成形磨削的方法成形砂輪磨削法夾具磨削法圖解概述加工范圍（模具制造）精加工凸模、拼塊凹模及電極模具刃口形狀示例成形砂輪磨削法砂輪的選擇性能指標(biāo)：磨料、粒度、硬度、組織、結(jié)合劑選用標(biāo)準(zhǔn)：磨損量小、組織均勻（參考見P.39表2-10）砂輪的修理砂輪角度的修理圓弧砂輪的修理非圓弧砂輪的修理“成形砂輪磨

22、削法”之砂輪角度的修理（一）修理砂輪角度的夾具是按照正弦原理設(shè)計(jì)的。左圖為修理砂輪角度工具。修理砂輪角度夾具齒輪齒條“成形砂輪磨削法”之砂輪角度的修理（二）a) b) c) 砂輪圓弧的修整 修整圓弧砂輪夾具1金剛刀；2擺桿；3滑座；4刻度盤；5角度標(biāo);6主軸；7手輪；8擋塊；9支架；10螺桿 靠模工具修整砂輪1支架；2樣板；3靠模工具；4金剛刀“成形砂輪磨削法”之圓弧砂輪的修理（一） 修理圓弧砂輪修理園弧砂輪工具結(jié)構(gòu)原理：由擺桿、滑座和支架等組成。修整砂輪，先根據(jù)所修砂輪的情況及半徑計(jì)算塊規(guī)值，并調(diào)好金剛刀尖的位置，然后按照工具，使刀尖處于砂輪下面，旋轉(zhuǎn)手輪，使金剛刀繞工具的主軸中心來(lái)回?cái)[動(dòng)則

23、可修整出園弧。 HP（常量）砂輪RR=P+R修整凸圓弧砂輪半徑 的控制過(guò)程動(dòng)態(tài)演示RRHP=P-R修整凹圓弧砂輪半徑 的控制過(guò)程動(dòng)態(tài)演示“成形砂輪磨削法”之圓弧砂輪的修理（二）該工具是用塊規(guī)控制金剛刀與支架的相對(duì)位置來(lái)調(diào)節(jié)圓弧半徑的。調(diào)節(jié)方法修整凸圓弧砂輪修整凹圓弧砂輪修整圓弧砂輪工具（立式）鎖緊鎖緊修整凸圓弧砂輪半徑的調(diào)節(jié)過(guò)程（立式）鎖緊10（一）支架金剛刀桿調(diào)節(jié)環(huán)10鎖緊5（二）金剛刀桿調(diào)節(jié)環(huán)支架鎖緊RR（四）支架金剛刀桿調(diào)節(jié)環(huán)鎖緊松開（三）調(diào)節(jié)環(huán)支架金剛刀桿鎖緊鎖緊修整凹圓弧砂輪半徑的調(diào)節(jié)過(guò)程（立式）鎖緊10(一)金剛刀桿支架調(diào)節(jié)環(huán)鎖緊松開45(三)調(diào)節(jié)環(huán)金剛刀桿支架鎖緊45-RR(四)

24、調(diào)節(jié)環(huán)金剛刀桿支架10鎖緊50(二) 支架調(diào)節(jié)環(huán)金剛刀桿“成形砂輪磨削法”之非圓弧砂輪的修理樣板曲線是按照被磨削工件的形狀而設(shè)計(jì)的，其制造精度應(yīng)高于工件精度。修整凸、凹圓弧砂輪的靠模工具之區(qū)別為其觸頭形狀：凸平凹尖注意事項(xiàng)：為了保證修出的砂輪形狀準(zhǔn)確，必須使金剛刀尖在通過(guò)砂輪主軸中心的垂直面或水平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。用靠模工具修整砂輪夾具磨削法正弦精密平口鉗正弦磁力臺(tái)(P.44)適用磨削扁平工件正弦分中夾具萬(wàn)能夾具光學(xué)曲線磨床結(jié)束應(yīng)墊塊規(guī)的計(jì)算“夾具磨削法”之正弦分中夾具（一）適用：磨削具有同一回轉(zhuǎn)中心的凸圓柱面和斜面。工作原理（P.46）塊規(guī)值計(jì)算（分二種情況） 正弦分中夾具 正弦分中夾具1量塊墊板；

25、2蝸桿；3正弦圓柱；4分度盤；5零位指標(biāo)；6蝸輪；7主軸；8前頂座；9前頂尖；10雞心夾頭；11工件；12后頂尖；13手輪；14支架；15底座結(jié)合教材分析原理P46返回“夾具磨削法”之正弦分中夾具（二）工件的安裝方法心軸裝夾法適用：工件上有內(nèi)孔或可作工藝孔，且孔中心為成形外表面的回轉(zhuǎn)中心雙頂尖裝夾法適用：工件上沒(méi)有內(nèi)孔且不可作工藝孔夾具主軸心軸工件螺母雞心夾頭AA-AA工件加長(zhǎng)頂尖螺母副頂尖叉形滑板d標(biāo)準(zhǔn)棒測(cè)量方法：被磨削表面尺寸用測(cè)量調(diào)整器，塊規(guī)和百分表作比較測(cè)量?！皧A具磨削法”之正弦分中夾具（三）50d/2具體方法：調(diào)整塊規(guī)座位置使它能反映夾具的中心高（如下圖所示）測(cè)量調(diào)整器三角架塊規(guī)座設(shè)

26、被測(cè)量表面距夾具中心為s，則塊規(guī)組上的測(cè)量高度為 H=h+s50d/2h實(shí)例 a) 返回 b) c) d)適用：磨削不同心的凸圓柱面和斜面工件的裝夾方法用螺釘緊固工件用精密平口鉗裝夾用磁力臺(tái)裝夾用磨回轉(zhuǎn)體的夾具裝夾組成：裝夾部分、回轉(zhuǎn)部分、十字滑板和分度部分“夾具磨削法”之 萬(wàn)能夾具（一）圖解十字滑板回轉(zhuǎn)中心萬(wàn)能夾具是成形磨床的主要部件,也可用于平面磨床萬(wàn)能夾具1轉(zhuǎn)盤；2小滑板；3手柄；4中滑板；5絲桿；6絲桿；7主軸；8蝸輪；9游標(biāo)；10正弦分度盤;11蝸桿；12正弦圓柱；13量塊墊板；14夾具體；15滑板座萬(wàn)能夾具比正弦分中夾具更完善，不但能使工件回轉(zhuǎn)，通過(guò)十字滑塊還可使工件在兩個(gè)垂直方向

27、移動(dòng)，以調(diào)整工件回轉(zhuǎn)中心，使它與夾具主軸中心重合圓弧的測(cè)量“夾具磨削法”之 萬(wàn)能夾具（二）A）凸圓弧H=h+R50RhH50RhH圓弧的測(cè)量B）凹圓弧H=h-R“夾具磨削法”之成形磨削工藝尺寸的換算成形磨削工藝尺寸的換算的要求是根據(jù)磨削和測(cè)量的需要而定的。工藝尺寸的換算的要求：各圓弧中心之間的坐標(biāo)尺寸。（萬(wàn)能夾具）回轉(zhuǎn)中心至各斜面或平面的垂直距離。各斜面對(duì)坐標(biāo)軸的傾斜角度。各圓弧的包角。工藝尺寸的換算結(jié)果要求：中間數(shù)值（六位） 最終值（二三位）角度值（10 ）0R3.5R16R506.4R14(35.875,3)(30.577,-29)(13.027,-37.5)(99.522,-15.347

28、)29.4638.832227 224894 4647145 1616165 22183R3.52962.558R16R506.4R142255工藝尺寸的換算實(shí)例返回凸模磨削順序與操作要點(diǎn)返回 成形磨床垂直調(diào)節(jié)手輪 床身手輪 （夾具橫向移動(dòng)）手把（鎖緊萬(wàn)能夾具） 砂輪垂直導(dǎo)軌縱向?qū)к壞ヮ^架電動(dòng)機(jī)測(cè)量平臺(tái)萬(wàn)能夾具夾具工作臺(tái)手把 （控制往復(fù)運(yùn)動(dòng)）返回 1.螺釘裝夾 2. 精密平口鉗裝夾 3.磁力平臺(tái)裝夾4.磨回轉(zhuǎn)體夾具裝夾磨回轉(zhuǎn)體夾具返回各類成形砂輪返回圖11 正弦精密平口鉗1量塊；2正弦圓柱；3砂輪； 4工件；5精密平口鉗；6底座返回成形砂輪磨削法與夾具磨削法返回成形砂輪磨削法與夾具磨削法成形砂

29、輪磨削法（專用砂輪，普通夾具）夾具磨削法（普通砂輪，專用夾具）返回正弦規(guī)正弦規(guī)是利用正弦函數(shù)原理對(duì)精密角度進(jìn)行間接測(cè)量或加工的一種常用的精密量具或工具,常用于測(cè)量?jī)?nèi)、外錐體的錐角及外錐體的大小端直徑,也用于測(cè)量角度塊的角度、孔中心線與平面之間的夾角.正弦規(guī)實(shí)際上是通過(guò)測(cè)量長(zhǎng)度來(lái)計(jì)算角度,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,造價(jià)低廉,使用方便. 通過(guò)誤差分析得出:利用正弦規(guī)測(cè)量小角度能獲得很高的精度. 利用正弦原理可將小角度測(cè)量轉(zhuǎn)化為線度測(cè)量。即只要已知直角三角形的斜邊，測(cè)量小角度的對(duì)邊 光學(xué)曲線磨床M9017A型光學(xué)曲線磨床1投影屏幕；2砂輪架；3，5，6手柄；4工作臺(tái)光學(xué)曲線磨床光學(xué)曲線磨床光學(xué)曲線磨床的基本原理1光

30、源；2砂輪；3工件；4光屏；5棱鏡結(jié)束語(yǔ)了解成形磨削的工序性質(zhì)、原理和設(shè)備。重點(diǎn)掌握成形砂輪磨削法和夾具磨削法及成形磨削工藝尺寸的換算。退出退出第二講 模具材料及熱處理常用模具材料模具材料的一般性能要求及選用原則模具常用熱處理冷作模具鋼及其熱處理塑料模具鋼及其熱處理其他模具材料的熱處理常用模具材料模具用途廣泛，工作條件差別大，制造模具的材料范圍很廣。目前，沖壓模、塑料模、壓鑄模、粉末冶金模的材料以鋼為主，有些模具還可采用低熔點(diǎn)合金和非金屬材料等。模具用鋼主要性能要求： 硬度和耐磨性（最重要的模具失效形式，決定模具壽命） 可加工性能（模具零件形狀復(fù)雜，要求熱處理變形?。?強(qiáng)度和韌性（足夠的強(qiáng)度承

31、受高壓，沖擊載荷等要求高韌性） 淬透性、拋光性、耐腐蝕性（塑料及添加劑的腐蝕作用）。模具材料的性能對(duì)模具壽命有決定性的影響，根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)和使用情況，合理選用制模材料是模具工程師的重要任務(wù)之一。模具熱處理及表面強(qiáng)化是模具制造中的關(guān)鍵工藝，是保證模具質(zhì)量和使用壽命的重要環(huán)節(jié)，實(shí)際使用證明，在模具失效中由于熱處理不當(dāng)引起的占很大比例。模具用鋼按用途可分為三大類： 冷作模具鋼：制作金屬在冷態(tài)下變形的模具，包括：冷沖模、冷擠壓模、冷鐓模、粉末壓制模。要求高硬度、高耐磨性及足夠強(qiáng)度和韌性。 熱作模具鋼：制造經(jīng)過(guò)加熱的固態(tài)或液態(tài)金屬在壓力下成型的模具，包括：熱鍛模、壓鑄模。要求高溫下足夠的強(qiáng)度、韌性和耐磨

32、性及高熱疲勞抗力和導(dǎo)熱性 塑料模具鋼：制造各種塑料模具。塑料品種多，要求差別大，其模具材料范圍廣。主要要求工藝性能高（熱處理變形小、拋光性好、耐腐蝕）選用一般原則：滿足使用性能要求、良好的工藝性能、適當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)性 模具材料的性能要求及選用原則模具材料的一般性能要求包括：力學(xué)性能、高溫性能、表面性能及經(jīng)濟(jì)性。模具的用途不同，在性能上側(cè)重點(diǎn)也不同，如冷沖模對(duì)耐磨性和淬透性要求高，塑料模要求材料可加工性和拋光性好。常用模具材料牌號(hào)對(duì)照表類別中國(guó)鋼號(hào)通用鋼號(hào)鋼材特性塑膠模具鋼3Cr2MoP20（美國(guó)）預(yù)硬塑膠模具鋼3Cr2NiMo718（瑞典）超預(yù)硬塑膠模具鋼4Cr13S136（瑞典）抗腐蝕塑膠模具鋼

33、1CrNi3NAK80（日本）鏡面塑膠模具鋼3Cr17MoM300（奧地利）耐腐蝕塑膠模具鋼五金模具鋼CrWMnSKS3（日本）不變形油鋼Cr12MoVSKD11（日本）耐磨韌性鉻鋼熱作模具鋼4Cr5MoSiV18407（瑞典）SKD61（日本）H13（美國(guó)）通用熱作模具鋼模具常用熱處理工藝模具材料熱處理：在鋼廠內(nèi)完成，保證鋼材質(zhì)量，如基本力學(xué)性能，金相組織要符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。特點(diǎn)是大型工業(yè)爐中大批量生產(chǎn)。模具零件熱處理：在模具制造廠完成，或?qū)I(yè)熱處理廠完成。特點(diǎn)是小批量或單件生產(chǎn)，工藝復(fù)雜多樣，設(shè)備精良。熱處理工藝方法，分預(yù)備熱處理和最終熱處理。常用方法有：正火、退火、淬火、調(diào)質(zhì)、滲碳

34、及氮化等，見表。模具熱處理包括模具材料熱處理和模具零件熱處理。冷作模具鋼及其熱處理冷作模具鋼的主要性能要求：高變形抗力、斷裂抗力、耐磨損、抗疲勞、抗黏著性能常用材料包括：碳素工具鋼，T10A，T12A低合金鋼，9Mn2V、CrWMn、9SiCr、GCr15高合金鋼，Cr12、Cr12MoV合金鋼主要特點(diǎn)： 含C量高、含較多合金元素、合金元素降低鋼的馬氏體相變點(diǎn)Ms冷作模具主要用于金屬或非金屬材料的沖裁、拉伸、彎曲等工序。工作零件承受拉壓、彎曲、沖擊、疲勞、摩擦等多種機(jī)械力作用。主要失效形式：斷裂、堆塌、磨損、黏著（咬合）、啃傷、軟化等冷作模具鋼側(cè)重硬度、耐磨性。含碳量高，合金元素以增加淬透性，

35、提高耐磨性為主。 冷作模具鋼及其熱處理冷作模具鋼熱處理特點(diǎn)：加熱方式(預(yù)熱或階梯式升溫）、加熱介質(zhì)（采用控制氣氛爐、真空爐）、冷卻方式（較緩和的冷卻方式以減少變形）、表面處理（深冷處理、滲氮）、工序間防護(hù)（及時(shí)清理）碳素工具鋼的熱處理：用于要求不太高的小型簡(jiǎn)單冷作模具工作零件，（T8A,T10A)，T10A應(yīng)用最普遍，強(qiáng)度和韌性較高。碳素工具鋼淬透性差，常規(guī)淬火后淬硬層1.53.0mm。低合金鋼的熱處理：俗稱油淬鋼，這類鋼一般淬火溫度較低，在油中冷卻，變形小，尺寸穩(wěn)定性好。主要有：鉻鎢錳鋼(CrWMn，9CrWMn)，錳釩鋼(9Mn2V)，高碳鉻鋼（Cr2），鉻硅鋼(9SiCr)高合金鋼的熱處

36、理：主要是高鉻高碳鋼，淬透性極高，具有微變形性，也叫微變形鋼，是高級(jí)冷作鋼。 代表鋼號(hào)Cr12，Cr12MoV，Cr12W，Cr5MoV等火焰淬火冷作模具鋼的熱處理：為簡(jiǎn)化大型、特大型冷作模具的生產(chǎn)過(guò)程而專門研制的，其熱處理特點(diǎn)是：淬火溫度范圍很寬（880-1150），適合手工操作；淬透性很高，空冷后表面硬度高，芯部性能也好；淬火變形傾向性小。應(yīng)用較普遍的是：7CrSiMnMoV（日立金屬HITACHI） SKD11 (56.00元/公斤 )是一種耐磨性能較佳的通用冷作模具鋼.有著良好的淬火性,并且淬火變形量小。用 途:此鋼易于車削,并宜制鋒利刀口,剪刀,圓鋸,冷或熱作修整模,滾簡(jiǎn)邊,螺絲紋,

37、線模,銑刀,沖壓模,圓形滾邊,制電力變壓器心沖模,切割鋼皮軋刀,鋼管成型滾簡(jiǎn),首筋匠滾簡(jiǎn),特殊成型滾簡(jiǎn),精密規(guī),形狀繁雜之冷壓工具,治金,錫作模,塑膠模,螺釘打頭模等. 冷作模具鋼與熱作模具鋼的區(qū)別：冷作模具鋼側(cè)重硬度、耐磨性。含碳量高，合金元素以增加淬透性，提高耐磨性為主。 熱作模具鋼對(duì)硬度要求適當(dāng)，側(cè)重于紅硬性，導(dǎo)熱性，耐磨性。因此含碳量低，合金元素以增加淬透性，提高耐磨性、紅硬性為主。 塑料模具鋼及其熱處理塑料模具鋼的主要特點(diǎn)：范圍廣：從普通鋼到專用鋼。專用鋼已自成體系，鋼號(hào)前加SM性能要求嚴(yán)格，熱處理難度大，要求可拋光性和鏡面質(zhì)量避免變形耐腐蝕易切削性塑料模具鋼及其熱處理各種鋼型的熱處

38、理預(yù)硬化型塑料模具鋼的熱處理易切削預(yù)硬化型塑料模具鋼的熱處理非合金中碳塑料模具鋼的熱處理滲C型塑料模具鋼的熱處理耐腐蝕型塑料模具鋼的熱處理時(shí)效硬化塑料模具鋼的熱處理塑料模具鋼及其熱處理預(yù)硬化鋼泛指鋼廠已進(jìn)行最終熱處理（淬火回火）的鋼材。典型預(yù)硬化塑料模具鋼為：SM3Cr2Mo.其熱處理工藝為：840-880淬火，油冷，600-650回火，空冷，供應(yīng)硬度32HRC。對(duì)應(yīng)的美國(guó)鋼材為P20，德國(guó)鋼40CrMnMo7，日本HPM2。P20鋼滲后熱處理工藝為： 820-870淬火, 150-260回火，空冷，滲層硬度達(dá)58-64HRC。德國(guó)鋼40CrMnMo7淬透性比SM3Cr2Mo好，加工性、拋光性

39、更好。塑料模具鋼及其熱處理易切削預(yù)硬化鋼在保證原有性能前提下，添加一種或幾種易切削合金元素。典型材料有：8CrMnWMoVS(8CrS)，含S易切削鋼，熱處理硬度達(dá)4042HRC時(shí)，其切削加工性相當(dāng)與退火態(tài)的T10A鋼（200HBS），可拋光性和光刻浸蝕性好。典型熱處理：80010 退火，保溫2-4h，降溫到700-720 ，保溫4-6h，爐冷，硬度=58HRC。高韌性易切削鋼：5CrNiMnMoVSCa塑料模具鋼及其熱處理非合金中碳塑料模具鋼是冶金質(zhì)量（純潔度）更高的中碳碳素結(jié)構(gòu)鋼，含C量在0.4%0.6%。典型材料有：SM45、SM50，同類日本鋼號(hào)是S45CS58C。其熱處理工藝與常規(guī)工

40、藝無(wú)異，對(duì)于小型、精度要求不高的塑料模具零件，首選此鋼種。滲C型塑料模具鋼：對(duì)受沖擊大的塑料模具零件，要求表面硬心部韌，采用滲C鋼。一般零件采用20Cr。對(duì)表面質(zhì)量要求很高的零件采用專門鋼種：12CrNi3A。塑料模具鋼及其熱處理耐腐蝕型塑料模具鋼用于制造對(duì)金屬有腐蝕作用的塑料制品模具 零件。典型鋼種有：Cr13、9Cr18等可強(qiáng)化馬氏體不銹鋼。其熱處理與一般不銹鋼制品熱處理相同。時(shí)效硬化型塑料模具鋼：對(duì)于形狀復(fù)雜、高精度、長(zhǎng)壽命的塑料模具零件為減少熱處理變形和提高模具零件的精度保持性采用時(shí)效硬化鋼。模具零件在固溶處理后變軟（28-34HRC），便于加工成型，然后再時(shí)效硬化，獲得所需綜合力學(xué)性

41、能。塑料模具鋼及其熱處理馬氏體時(shí)效硬化鋼具有高屈強(qiáng)比、良好切削性能和焊接性能。典型鋼種有18Ni在固溶狀態(tài)下硬度28HRC，480 時(shí)效3h，硬度可提高到43HRC，保溫時(shí)間更長(zhǎng)，硬度可達(dá)52HRC。析出硬化型鋼是通過(guò)固溶處理和沉淀析出第二相而強(qiáng)化，硬度可達(dá)37-43HRC。代表性鋼號(hào)有：25CrNi3MoAl。這類鋼冶金質(zhì)量高，一般采用特殊冶煉，純潔讀好，鏡面研磨性好。其熱處理分為：第一次固溶（淬火），第二次固溶處理（回火）和時(shí)效處理。市場(chǎng)上常用塑料模具鋼718塑料模具鋼 （ 43元/單位）718塑料模具鋼：交貨狀態(tài)已預(yù)加硬至HB285-320（HRC30-35）不需要再淬硬，永不變形；可再

42、加硬至HRC40。性能說(shuō)明:經(jīng)電爐精煉或電渣重溶鋼，適合電蝕（電火花）加工，易鏡面拋光；淬透性好，綜合力學(xué)性能好。主要用于：(1)長(zhǎng)期生產(chǎn)或大型塑膠料模具；(2)有鏡面拋光要求的大型塑料模具。718H （ 36元/單位） 為真空熔煉之鉻-鎳-鉬合金鋼，出廠前已經(jīng)過(guò)淬硬及回火處理，具備下倆各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)：無(wú)淬裂和熱處理變形風(fēng)險(xiǎn)無(wú)需熱處理費(fèi)用縮短模具制作周期降低模具所需成本（例，無(wú)需僑正變形）模具易于修正可施以氮化及火眼硬化處理，以增進(jìn)模具的表面硬度及耐磨性。 718H主要用途： 大型長(zhǎng)壽命塑膠注塑模，如家電制品，電腦外殼等模具高表面光潔度之塑膠制品模具吹塑模由于硬度高，可用于塑膠模具中之滑塊成形工具，

43、壓縮-制動(dòng)模（彎板機(jī)模），（視生產(chǎn)需要可施加火焰硬化或氮化處理）構(gòu)造零件及軸 718H鋼材特長(zhǎng)： 拋光性及加工性好,鋼材純潔度高. 出廠狀態(tài)： 預(yù)硬HB330-370 S136 (96元/單位)S136 高耐磨抗腐蝕預(yù)硬鏡面鋼材一勝百（瑞典）ASSAB STAVAX ESR(S-136)為高級(jí)不銹工具鋼、其具備以下的特性： 優(yōu)良的耐腐蝕性優(yōu)良的拋光性優(yōu)良的耐磨性優(yōu)良的機(jī)械加工性 淬火時(shí)具有優(yōu)良的穩(wěn)定性綜合上列的優(yōu)點(diǎn)，使得該鋼種具有卓越的生産特性。由於其優(yōu)良的耐腐蝕性，在塑料模具中使用的好處概述如下： 較低的維修費(fèi)用模具經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用後，模穴表面仍然維持原先的光滑狀態(tài)。模具在潮濕的環(huán)境下操作HPM

44、38 (日立金屬 )高耐磨抗腐蝕預(yù)硬鏡面鋼材 HPM38是13Cr系含Mo不銹鋼,經(jīng)過(guò)特殊溶解制造而成有很好的耐腐蝕性.因此,最適合于要求硬度高且對(duì)耐腐蝕鏡面性要求高的塑膠模具,而且,HPM38熱處理尺寸變化極小,適合精密熱處理.另外,它的浸蝕性好,有利于模具的保養(yǎng).主要用于:日用透明産品(家電,醫(yī)療,食品)高拋光要求的模具以及耐腐蝕要求的橡膠模具等.如:通訊器材零件,醫(yī)療器械零件等.特點(diǎn)：拋光性非常好,耐腐蝕性佳,熱處理尺寸極小 熱作模具鋼及其熱處理熱作模具主要有鍛模、熱擠壓模、壓鑄模等主要失效形式：斷裂（開裂或機(jī)械疲勞裂紋）、塑性變形或型腔堆塌、熱疲勞、熱磨損和熱熔損.熱作模具鋼的主要特點(diǎn)

45、：除良好的工藝性能外，還要求在不同溫度下具有高的強(qiáng)度、韌性、硬度、熱穩(wěn)定性。一般含C量較低，多元合金化（含Cr、W、Mo、Ni、V、Si、Co等）較高韌性熱作模具鋼：用于制造受沖擊載荷較大的熱作模具工作零件。典型鋼號(hào)：5CrNiMo和5CrMnMo。熱作模具鋼及其熱處理高熱強(qiáng)性熱作模具鋼：主要制作壓鑄模、機(jī)鍛模的工作零件。要求有較高的熱強(qiáng)性、熱疲勞性、熱熔損、回火抗力、熱穩(wěn)定性。一般含較多Cr、W、Si、Mo、V等合金元素。代表鋼號(hào)有： 4Cr5MoSiV、 4Cr5MoSiV1(國(guó)外牌號(hào)H13)、4Cr3Mo3SiV高耐磨性熱作模具鋼：具有紅硬性和良好的熱磨損性，有較高的高溫強(qiáng)度、高溫韌性和

46、熱穩(wěn)定性。代表鋼號(hào)：3Cr2W8V，含W量高。淬火溫度高：1100-1150 ，為減少變形，要緩慢升溫，對(duì)復(fù)雜、大型件應(yīng)預(yù)熱其他模具材料的熱處理模具用鑄鐵的熱處理：制造大型復(fù)雜模具，一般選用球墨鑄鐵、合金鑄鐵。典型熱處理為正火及高溫回火。模具用鑄鋼的熱處理：大型鍛模，典型代表ZG5CrMnMo、ZG5CrNiMo等。熱處理一般為正火和回火。鋼結(jié)硬質(zhì)合金的熱處理：以鋼基體為黏結(jié)相，以金屬碳化物為硬質(zhì)相，通過(guò)粉末冶金工藝壓制燒結(jié)而成。其熱處理與合金工具鋼基本相同。結(jié)束時(shí)效硬化鋼凡通過(guò)時(shí)效熱處理可提高硬度的合金鋼，均稱之為時(shí)效硬化合金鋼。典型鋼種有馬氏體時(shí)效鋼和沉淀硬化不銹鋼。前者的基本成分為含碳0

47、.03%和鎳18%25%，并添加有各種能產(chǎn)生時(shí)效硬化的合金元素，它主要用于飛機(jī)上的某些部件、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)外殼等，也用于壓鑄模具等方面。沉淀硬化不銹鋼又分為奧氏體-馬氏體沉淀硬化不銹鋼和馬氏體沉淀硬化不銹鋼。奧氏體-馬氏體沉淀硬化不銹鋼可用作飛機(jī)機(jī)體的薄壁結(jié)構(gòu)、蜂窩結(jié)構(gòu)，還可作燃料儲(chǔ)箱、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)外殼、高壓容器等。馬氏體沉淀硬化不銹鋼可耐大氣、水以及其他一些介質(zhì)腐蝕，用于制造液體火箭殼體和核動(dòng)力裝置中的某些零件。2022/7/20111第四講 模具的特種加工（一） 電火花成形加工模具的特種加工概述電火花加工的基本原理及特點(diǎn)電火花加工的基本規(guī)律電火花成形加工設(shè)備及附件模具電火花穿孔加工型腔模電火花加

48、工結(jié)束語(yǔ)大討論2022/7/20112模具的特種加工概述特種加工的定義(NTM，Non-Traditional Machining)特種加工是指一種與傳統(tǒng)機(jī)械加工有本質(zhì)區(qū)別的、不要求工具材料比工件材料更硬、也不需要在加工過(guò)程中施加明顯機(jī)械力、而是直接利用電能、化學(xué)能、光能和聲能等對(duì)工件進(jìn)行加工以達(dá)到一定的形狀、尺寸和表面粗糙度要求的加工方法。特種加工的內(nèi)容： 電火花加工、電火花線切割加工、電解加工、電鑄、電化學(xué)拋光、化學(xué)加工、激光加工、超聲波加工2022/7/20113特種加工的特點(diǎn)及發(fā)展與傳統(tǒng)的機(jī)械加工相比，特種加工的不同點(diǎn)是： (1) 不是主要依靠機(jī)械能，而是主要用其他能量(如電、化學(xué)、光

49、、聲、熱等)去除金屬材料。(2) 加工過(guò)程中工具和工件之間不存在顯著的機(jī)械切削力，故加工的難易與工件硬度無(wú)關(guān)。(3) 各種加工方法可以任意復(fù)合、揚(yáng)長(zhǎng)避短，形成新的工藝方法，更突出其優(yōu)越性，便于擴(kuò)大應(yīng)用范圍。如目前的電解電火花加工(ECDM)、電解電弧加工(ECAM) 就是兩種特種加工復(fù)合而形成的新加工方法。2022/7/20114正因?yàn)樘胤N加工工藝具有上述特點(diǎn)，所以就總體而言，特種加工可以加工任何硬度、強(qiáng)度、韌性、脆性的金屬或非金屬材料，且專長(zhǎng)于加工復(fù)雜、微細(xì)表面和低剛度的零件。目前，國(guó)際上對(duì)特種加工技術(shù)的研究主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1) 微細(xì)化。目前，國(guó)際上對(duì)微細(xì)電火花加工、微細(xì)超聲波加工

50、、微細(xì)激光加工、微細(xì)電化學(xué)加工等的研究正方興未艾，特種微細(xì)加工技術(shù)有望成為三維實(shí)體微細(xì)加工的主流技術(shù)。(2) 特種加工的應(yīng)用領(lǐng)域正在拓寬。例如，非導(dǎo)電材料的電火花加工，電火花、激光、電子束表面改性等。2022/7/20115(3) 廣泛采用自動(dòng)化技術(shù)。充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)特種加工設(shè)備的控制系統(tǒng)、電源系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，建立綜合參數(shù)自適應(yīng)控制裝置、數(shù)據(jù)庫(kù)等，進(jìn)而建立特種加工的CAD/CAM和FMS系統(tǒng)，這是當(dāng)前特種加工技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)。用簡(jiǎn)單工具電極加工復(fù)雜的三維曲面是電解加工和電火花加工的發(fā)展方向。目前已實(shí)現(xiàn)用四軸聯(lián)動(dòng)線切割機(jī)床切出扭曲變截面的葉片。隨著設(shè)備自動(dòng)化程度的提高，實(shí)現(xiàn)特種加工柔性制造系

51、統(tǒng)已成為各工業(yè)國(guó)家追求的目標(biāo)。2022/7/20116特種加工的分類特種加工的分類還沒(méi)有明確的規(guī)定，一般按能量來(lái)源和作用形式以及加工原理分2022/7/201172022/7/20118電火花加工 的基本原理與必備條件原理：基于工具與工件(正、負(fù)電極)之間脈沖性火花放電時(shí)的電腐蝕現(xiàn)象來(lái)對(duì)工件進(jìn)行加工，以達(dá)到一定形狀、尺寸和表面粗糙度要求。脈沖電源放電間隙自動(dòng)調(diào)節(jié)器機(jī)床床身工作液及其循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)必備條件電源要求：強(qiáng)度、脈沖、停歇時(shí)間機(jī)床及自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)要求電解液的要求2022/7/20119電火花加工的機(jī)理電火花加工的微觀過(guò)程是電動(dòng)力、磁動(dòng)力、熱動(dòng)力和流體動(dòng)力等綜合作用的過(guò)程，大致可分為如下四個(gè)階

52、段：介質(zhì)擊穿和通道形成能量轉(zhuǎn)換、分布與傳遞電極材料的拋出極間介質(zhì)的消電離圖解2022/7/20120(1) 極間介質(zhì)的電離、擊穿，形成放電通道(如圖2-1(a)所示)。工具電極與工件電極緩緩靠近，極間的電場(chǎng)強(qiáng)度增大，由于兩電極的微觀表面是凹凸不平的，因此在兩極間距離最近處電場(chǎng)強(qiáng)度最大。工具電極與工件電極之間充滿著液體介質(zhì)，液體介質(zhì)中不可避免地含有雜質(zhì)及自由電子，它們?cè)趶?qiáng)大的電場(chǎng)作用下，形成了帶負(fù)電的粒子和帶正電的粒子，電場(chǎng)強(qiáng)度越大，帶電粒子就越多，最終導(dǎo)致液體介質(zhì)電離、擊穿，形成放電通道。放電通道是由大量高速運(yùn)動(dòng)的帶正電和帶負(fù)電的粒子以及中性粒子組成的。由于通道截面很小，通道內(nèi)因高溫?zé)崤蛎浶纬?/p>

53、的壓力高達(dá)幾萬(wàn)帕，高溫高壓的放電通道急速擴(kuò)展，產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)烈的沖擊波向四周傳播。在放電的同時(shí)還伴隨著光效應(yīng)和聲效應(yīng)，這就形成了肉眼所能看到的電火花。2022/7/20121(2) 電極材料的熔化、氣化熱膨脹(所示)。液體介質(zhì)被電離、擊穿，形成放電通道后，通道間帶負(fù)電的粒子奔向正極，帶正電的粒子奔向負(fù)極，粒子間相互撞擊，產(chǎn)生大量的熱能，使通道瞬間達(dá)到很高的溫度。通道高溫首先使工作液汽化，進(jìn)而氣化，然后高溫向四周擴(kuò)散，使兩電極表面的金屬材料開始熔化直至沸騰氣化。氣化后的工作液和金屬蒸氣瞬間體積猛增，形成了爆炸的特性。所以在觀察電火花加工時(shí)，可以看到工件與工具電極間有冒煙現(xiàn)象，并聽到輕微的爆炸聲。20

54、22/7/20122(3) 電極材料的拋出(所示)。正負(fù)電極間產(chǎn)生的電火花現(xiàn)象，使放電通道產(chǎn)生高溫高壓。通道中心的壓力最高，工作液和金屬氣化后不斷向外膨脹，形成內(nèi)外瞬間壓力差，高壓力處的熔融金屬液體和蒸汽被排擠，拋出放電通道，大部分被拋入到工作液中。仔細(xì)觀察電火花加工，可以看到桔紅色的火花四濺，這就是被拋出的高溫金屬熔滴和碎屑。2022/7/20123(4) 極間介質(zhì)的消電離(所示)。加工液流入放電間隙，將電蝕產(chǎn)物及殘余的熱量帶走，并恢復(fù)絕緣狀態(tài)。若電火花放電過(guò)程中產(chǎn)生的電蝕產(chǎn)物來(lái)不及排除和擴(kuò)散，產(chǎn)生的熱量將不能及時(shí)傳出，使該處介質(zhì)局部過(guò)熱，局部過(guò)熱的工作液高溫分解、積炭，使加工無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行，

55、并燒壞電極。因此，為了保證電火花加工過(guò)程的正常進(jìn)行，在兩次放電之間必須有足夠的時(shí)間間隔讓電蝕產(chǎn)物充分排出，恢復(fù)放電通道的絕緣性，使工作液介質(zhì)消電離。2022/7/20124上述步驟(1)(4)在一秒內(nèi)約數(shù)千次甚至數(shù)萬(wàn)次地往復(fù)式進(jìn)行，即單個(gè)脈沖放電結(jié)束，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間間隔(即脈沖間隔)使工作液恢復(fù)絕緣后，第二個(gè)脈沖又作用到工具電極和工件上，又會(huì)在當(dāng)時(shí)極間距離相對(duì)最近或絕緣強(qiáng)度最弱處擊穿放電，蝕出另一個(gè)小凹坑。這樣以相當(dāng)高的頻率連續(xù)不斷地放電，工件不斷地被蝕除，故工件加工表面將由無(wú)數(shù)個(gè)相互重疊的小凹坑組成(如圖所示)。所以電火花加工是大量的微小放電痕跡逐漸累積而成的去除金屬的加工方式。2022/7/

56、20125電火花表面局部放大圖2022/7/20126適宜加工硬、脆、韌及高熔點(diǎn)的導(dǎo)電材料，也可加工半導(dǎo)體和非導(dǎo)體材料，擴(kuò)大了模具材料的選用范圍加工時(shí)工具電極與工件不存在明顯的宏觀作用力，而且工具材料也不必比工件硬。這有利于工具電極和各種復(fù)雜精密模具的加工，且能在淬火之后進(jìn)行脈沖放電的持續(xù)時(shí)間短，放電時(shí)所產(chǎn)生的熱量傳散范圍小，工件表面的熱影響區(qū)小特別適合加工微小異形孔脈沖參數(shù)能在一個(gè)較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，可在一臺(tái)機(jī)床連續(xù)進(jìn)行粗、半精、精及精微加工直接利用電能加工，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化電火花加工的特點(diǎn)2022/7/20127電火花加工的常用術(shù)語(yǔ)電火花加工中常用的主要名詞術(shù)語(yǔ)和符號(hào)如下：1工具電極電火花加工用

57、的工具是電火花放電時(shí)的電極之一，故稱為工具電極，有時(shí)簡(jiǎn)稱電極。由于電極的材料常常是銅，因此又稱為銅公。 2022/7/201282放電間隙放電間隙是放電時(shí)工具電極和工件間的距離，它的大小一般在0.010.5 mm之間，粗加工時(shí)間隙較大，精加工時(shí)則較小。3脈沖寬度ti(s) 脈沖寬度簡(jiǎn)稱脈寬(也常用ON、TON等符號(hào)表示)，是加到電極和工件上放電間隙兩端的電壓脈沖的持續(xù)時(shí)間(如圖3-2所示)。為了防止電弧燒傷，電火花加工只能用斷斷續(xù)續(xù)的脈沖電壓波。一般來(lái)說(shuō)，粗加工時(shí)可用較大的脈寬，精加工時(shí)只能用較小的脈寬。 2022/7/20129脈沖參數(shù)與脈沖電壓、電流波形2022/7/201304脈沖間隔t

58、o(s) 脈沖間隔簡(jiǎn)稱脈間或間隔(也常用OFF、TOFF表示)，它是兩個(gè)電壓脈沖之間的間隔時(shí)間(如圖3-2所示)。間隔時(shí)間過(guò)短，放電間隙來(lái)不及消電離和恢復(fù)絕緣，容易產(chǎn)生電弧放電，燒傷電極和工件；脈間選得過(guò)長(zhǎng)，將降低加工生產(chǎn)率。加工面積、加工深度較大時(shí)，脈間也應(yīng)稍大。5放電時(shí)間(電流脈寬)te(s)放電時(shí)間是工作液介質(zhì)擊穿后放電間隙中流過(guò)放電電流的時(shí)間，即電流脈寬，它比電壓脈寬稍小，二者相差一個(gè)擊穿延時(shí)td。ti和te對(duì)電火花加工的生產(chǎn)率、表面粗糙度和電極損耗有很大影響，但實(shí)際起作用的是電流脈寬te。2022/7/201318脈沖頻率fP(Hz)脈沖頻率是指單位時(shí)間內(nèi)電源發(fā)出的脈沖個(gè)數(shù)。顯然，它

59、與脈沖周期tP互為倒數(shù)，即9有效脈沖頻率fe(HZ)有效脈沖頻率是單位時(shí)間內(nèi)在放電間隙上發(fā)生有效放電的次數(shù)，又稱工作脈沖頻率。10脈沖利用率脈沖利用率是有效脈沖頻率fe與脈沖頻率fp之比，又稱頻率比，即2022/7/20132亦即單位時(shí)間內(nèi)有效火花脈沖個(gè)數(shù)與該單位時(shí)間內(nèi)的總脈沖個(gè)數(shù)之比。11脈寬系數(shù)脈寬系數(shù)是脈沖寬度ti與脈沖周期tp之比，其計(jì)算公式為12占空比占空比是脈沖寬度ti與脈沖間隔to之比，=ti/to。粗加工時(shí)占空比一般較大，精加工時(shí)占空比應(yīng)較小， 否則放電間隙來(lái)不及消電離恢復(fù)絕緣，容易引起電弧放電。13開路電壓或峰值電壓(V)開路電壓是間隙開路和間隙擊穿之前td時(shí)間內(nèi)電極間的最高

60、電壓(見圖3-2)。一般晶體管方波脈沖電源的峰值電壓=6080 V，高低壓復(fù)合脈沖電源的高壓峰值電壓為175300 V。峰值電壓高時(shí)，放電間隙大，生產(chǎn)率高，但成形復(fù)制精度較差。2022/7/2013414火花維持電壓火花維持電壓是每次火花擊穿后，在放電間隙上火花放電時(shí)的維持電壓，一般在25 V左右，但它實(shí)際是一個(gè)高頻振蕩的電壓(見圖3-2)。15加工電壓或間隙平均電壓U(V) 加工電壓或間隙平均電壓是指加工時(shí)電壓表上指示的放電間隙兩端的平均電壓，它是多個(gè)開路電壓、火花放電維持電壓、短路和脈沖間隔等電壓的平均值。16加工電流I(A)加工電流是加工時(shí)電流表上指示的流過(guò)放電間隙的平均電流。精加工時(shí)小