《模具制造工艺》2014年备课笔记(40本科)

第1章模具制造工艺概述

1．1 模具制造的特点与基本要求

1．1．1 模具制造的基本要求

（1）制造精度高

（2）使用寿命长

（3）制造周期短

（4）模具成本低

1．1．2 模具制造的特点

（1）制造质量要求高

（2）形状复杂

（3）材料硬度高

（4）单件生产

1．2 模具制造的工艺路线

1．3 模具技术现状及发展趋势

1．3．1 模具工业在国民经济中的重要地位

1）模具工业是国民经济的基础工业

2）模具工业是衡量一个国家工业水平的重要标志

3）模具工业是技术转化成果的基础

4）模具工业是制造业和国民经济发展的动力

1．3．2 模具设计技术的发展方向

1）技术支持—模具设计资料库和知识库系统。

2）统一技术—模具及零件的标准件化。

3）在理论研究方面，要进一步探讨新型材料大弹塑性变形本构关系、表面摩擦特性等。

4）冲压模金属成形过程的模拟、缺陷预测，起皱、破裂、及回弹分析等。

1．3．3 模具加工技术的发展方向

模具加工方法主要有：

1）精密铸造

2）金属切削加工

3）电火花加工

4）电化学加工

5）激光及其他高能波束加工

6）复合加工

数控和计算机技术的不断发展使它们在模具加工方法中得到了越来越广泛的应用。

1．3．4 模具制造综合技术的发展方向

1）传统的模具制造技术，主要是根据设计图纸，用仿型加工，成形磨削以及电火花加工方法来制造模具。

2）现代模具不仅形状与结构十分复杂，而且技术要求更高，用传统的模具制造方法显然难于制造，必须采用先进制造技术才能达到它的技术要求。

1．3．5 模具材料及先进表面处理技术

1）模具工业要上水平，材料应用是关键

2）因选材和用材不当，致使模具过早失效，大约占失效模具的45％以上。

3）对策：一是研究新型模具材料（冷作、热作），钢结硬质合金；二是采用表面工程技术对材料进行改性。

1．3．6 国内模具技术的发展趋势

为了适应市场对模具制造的短交货期，高精度、低成本的迫切要求，未来我国的模具将呈现几大发展趋势：

1、模具日趋大型化

1）—方面是由于用模具生产的零件日渐大型化，另一方面也是由于高生产率要求而发展多工位模具，多腔模具（现在有的注塑模已达几百腔）所致。

2）新型轿车的大尺寸覆盖件成形、大功率汽车的六拐曲轴成形。

2、模具的精度越来越高

1）10年前，精密模具的精度一般为5μm，现在已达2～3μm，不久1μm精度的模具都将上市。随着零件微型化及精度要求的提高，有些模具的加工精度要求在1μm以内。

2）超精密加工已进入纳米（0.1μm～100nm）级精度阶段，大致可分3个层次：

⏹一是用于汽车、飞机、精密机械的微米(μm)级精密加工；

⏹二是用于磁盘、磁鼓制造的亚微米(0.1μm)级精密加工；

⏹三是用于超精密电子器件的毫微米(0.001μm)级精度加工。

这就要求发展超精加工，并对模具的加工设备、检测技术、研磨抛光工艺等提出更高的要求。

3、压铸模及塑料模的比例将不断提高

1）随着车辆和电机等产品向轻量化方向发展，压铸模具的比例将不断提高，同时对压铸模的寿命和复杂程度将提出更高的要求。

2）随着以塑代钢、以塑代木的进一步发展，塑料模的比例也将不断提高。

4、挤压模及粉末成形模将增多

1）由于汽车、车辆和电机等产品和轻量化发展，以铝代钢，高分子材料、复合材料、工程陶瓷、超硬材料的成形加工技术。

2）新型材料的采用，不仅改变产品结构和性能，而且使生产工艺发生了根本变革，相应地出现了液态、半固态挤压模具及粉末锻模。

3）金属粉末锻造成形，金属粉末超塑性成形，粉末注射成形、粉末喷射和喷涂成形大大扩充了现代精密塑性成形的应用范围。

5、多功能复台模具将进一步发展

1）级进组合冲压模已在美国汽车工业中普遍应用（加工转子、定子板或者插接件），其优点是生产率高，模具成本低，不需要板料剪切。

2）如集成电路引线框架的20~30工位的级进模，工位数量最多已达160个。

3）自动冲切、叠压、铆合、计数、分组、转子铁芯扭斜和安全保护等功能的铁芯精密自动叠片多功能模具。

4）这种多功能复合模具生产出来的不再是单个零年，而是成批的组件，可大大缩短产品的生产及装配周期。

6、热流道技术的应用扩大

1）采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节约制件的原材料。

2）在国外热流道技术的应用发展较快，许多塑料模具厂所生产的塑料模具50％以上采用了热流道技术，甚至达到80％以上，效果十分明显。

3）热流道模具在国内也已生产，有些企业使用率上升到20~30%。国产商品化热流道系统元件也已出现，但也有些模具企业，热流道模具已占其模具生产总旦的l／3左右。

4）制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道技术的关键。

7、塑料气辅成形、高压注射成形工艺日趋成熟

1）气辅成形是在传统的注射成型基础上发展起来的一种创新的注射成型工艺：在充填阶段，当型腔充填至70％--95％时向型腔内注入高压气体，并使气体进入型腔，进入保压阶段，继续注入高压气体以弥补因熔体冷却而引起的收缩。

2）气辅成形成形特点与应用

气体辅助注射成形能改善塑件内在和外观质量，它具有注射压力低、制品翘曲变形小、易于成形壁厚差异较大的制品等优点。高压注射成形可减小树脂收缩率，增加塑件尺寸的稳定性；可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。

该工艺在国外已比较成熟，国内目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。不少企业已能在电视机外壳、洗衣机外壳、汽车饰件以及一些厚壁塑料件的模具上成功地运用气辅技术。

8、快速经济模具的前景十分广阔

1）目前是多品种小批量生产时代，21世纪，这种生产方式占工业生产的比例将达到75％以上。

2）中、低熔点合金模具，喷涂成形模具、精铸模、层叠模、陶瓷吸塑模、环氧树脂模及光造型等快速经济模具将进一步发展。

3）由于铝合金优良的综合性能，用它作模具材料可缩短制模周期和降低模具成本，且用于塑料模可有10万次以上寿命，因此用铝合金进行高速切削来制作快速经济模具已在世界上得到较为广泛的使用，我国也已开始使用，预计今后会得到较快发展。