模具实战
压铸件一般壁薄中空,有众多台、筋,形状结构复杂,尺寸要求较精确,表面较光洁。由于金属在熔融的高温下成形,因此压铸模需要采用耐高温的材料制造。
塑料模是用于塑料成形的模具。随着塑料工业的发展,塑料模需求量日益增多,其产量已占各类模具产量的首位。常用的塑料模有注射模、压塑模和挤塑模等。
塑料模工作时,所承受的压力、温度都不高,但制件数量很大,表面要求特别光洁。为此,模具材料可选用预淬硬钢,即先对模具进行热处理,达到一定硬度后再进行切削加工,以防止热处理后变形,最后再进行抛磨加工,以提高表面质量。
橡胶模是主要用于轮胎、汽车蓄电池壳、鞋底等橡胶产品成形的模具。一般是将橡胶材料夹入模具内,经蒸汽加热成形,也有与塑料注射模相似的橡胶注射模。
粉末冶金模是将固体金属粉末压制成形的模具。工作时,将金属粉末定量地倒入下模,然后上模压下、闭合、成形,再用顶料装置顶出预制坯,并送入烧结炉内烧结,遂制成粉末冶金零件。
一般粉末冶金件的空隙很大,占总体积的15%左右,成形压力不大,模具结构较简单,精度、表面粗糙度要求一般,所以对模具无特殊要求。为了减少空隙、提高密度和强度,对烧结后的坯件,再进行一次热锻,通称粉末锻造,所用的模具与模锻模相似。
由于模具是进行成型加工的工具,所以要求尺寸精确、表面光洁、结构合理、生产效率高、易于自动化;并且还要制造容易、寿命高、成本低;另外还要考虑到设计符合工艺需要,经济合理等。
模具结构设计和参数选择须考虑刚性、导向性、卸料机构、定位方法、间隙大小等因素,模具上的易损件应容易更换。对于塑料模和压铸模,还要考虑合理的浇注系统、熔融塑料或金属流动状态,以及进入型腔的位置与方向。为了提高生产率、减少流道浇注损失,可采用多型腔模具,即在一模具内能同时完成多个相同或不同的制品。
模具的生产一般为单件、小批生产,在制造要求严格、精确。因此多采用精密的加工设备和测量装置。按结构特点,模具一般分为平面的冲裁模和具有空间的型腔模。
平面冲裁模可用电火花加工初成形,再用成形磨削、坐标磨削等方法进一步提高精度。坐标磨床一般用于模具的精密定位,以保证精密孔径和孔距。也可用计算机数控连续轨迹坐标磨床,磨削任何曲线形状的凸模和凹模。
型腔模主要用于立体形状工件的成形,因此在长、宽、高三个方向都有尺寸要求,形状复杂,制造难度较大。象冷挤压模、压铸模、粉末冶金模、塑料模、橡胶模等都属于型腔模,型腔模多用仿形铣床加工、电火花加工和电解加工。将仿形铣加工与数控联合应用,和在电火花加工中增加三向平动头装置,都可提高型腔的加工质量。
计算机数控多轴铣床、坐标磨削和加工中心机床,是型腔模加工的重要设备。型腔的表面研磨和抛光一般采用电动或风动工具,配以各种研磨、抛光轮和研磨膏粉,或采用超声波研磨、挤压珩磨、化学抛光等方法。三坐标测量机和光学投影比较仪是模具制造中常用的精密测量设备。
模具是精密工具,价格昂贵,必须尽量提高使用寿命。模具的正常失效形式主要有磨损、塌陷断裂、粘合等,不同用途的模具失效形式也各不相同。提高模具寿命的途径主要是根据应用条件,合理选用模具钢和确定热处理规范。
选用在使用温度下强度高的材料可防止塌陷;提高模具硬度可以减少磨损率;较高的韧性和抗疲劳性能,以及消除电加工的硬化层及加工残余应力,可以阻碍裂纹的产生和发展,防止裂断。
表面处理、润滑和选用抗粘合性能好的模具材料,是延长模具寿命的重要措施。模具工作表面和基体的要求差异很大,很难用一种材料完全合理地满足,但可以在工作部位用镶块、堆焊、喷镀和局部强化的办法提高其综合性能。此外,合理的操作使用,是消除非正常失效、减缓正常失效的另一途径。