金属模和木模

金属模和木模

金属模和木模的应用

铸造是个很大的类别，当然模具也是不同。

从铸造方法分类，有砂型铸造和特种铸造之分，特种铸造又分失蜡铸造、压力铸造、离心铸造、消失模铸造、低压铸造、金属型铸造等等。他们各自的模具各不相同。很难一言以蔽之。最最常见的砂型铸造，有手工造型和机器造型之分，有模板造型和无模板造型，模具也不同。不论手工或者机器造型，通常模具有外模（包括上模和下模，有时还有中模）和芯盒之分，在外模或者芯盒上常常有附带的活块。和模具配合使用还有其它工装—如砂箱、底板、销子、吊具等等，通常和模具统一管理。模具的材质视生产量而定，大量流水线生产通常采用金属模（铝或者铸铁），小批量或者单件生产通常用木头或者聚苯乙烯泡沫塑料。现在由于数控加工的普及，金属模具逐渐趋于短周期低成本，过去曾经有过的环氧树脂模具和陶瓷模具都已经逐渐淘汰。

一、基本简介

模具是用来成型物品的工具，这种工具由各种零件构成，不同的模具由不同的零件构成。它主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工。在冲裁、成形冲压、模锻、冷镦、挤压、粉末冶金件压制、压力铸造，以及工程塑料、橡胶、陶瓷等制品的压塑或注塑的成形加工中，用以在外力作用下使坯料成为有特定形状和尺寸的制件的工具。

二、基本分类

按所成型的材料的不同，模具可分为金属模具和非金属模具。

金属模具又分为：铸造模具（有色金属压铸，钢铁铸造）、冲压模具和锻造模具等；非金属模具也分为：塑料模具和无机非金属模具。

按照模具本身材料的不同，模具可分为：砂型模具，金属模具，真空模具，石蜡模具等等。

三、金属模具

模具按加工金属的加工工艺分类，常用的有：

冲压模，包括冲裁模、弯曲模、拉深模、翻边模、缩口模、起伏模、胀形模、整形模等；锻模，包括模锻用锻模、镦锻模等；以及挤压模和压铸模。

用于加工非金属和粉末冶金的模具则按加工对象命名和分类，有塑料模、橡胶模和粉末冶金模等。

1.冲压模用于板料冲压成形和分离的模具。成形用的模具有型腔，分离用的模具有刃口。最常用的冲压模只有一个工位，完成一道生产工序。这种模具应用普遍，结构简单，制造容易，但生产效率低。为提高生产率，可将多道冲压工序，如落料、拉深、冲孔、切边等安排在同一模具上，使坯料在同一工位上完成多道冲压工序，这种模具称为复合模。另有将落料、弯曲、拉深、冲孔和切边等多工序安排在同一模具的不同工位上，这种模具称为级进模（又称连续模）。

2.锻模用于热态金属模锻成形的模具。模锻时，坯料往往经过多次变形才能制成锻件，这就需要在一个模块上刻有几个型腔。金属依次送至各个型腔，并在型腔内塑性流动，最后充满型腔制成锻件。在模锻成形中，坯料很难与终锻时型腔体积相等，为了避免废品，坯料选用稍大一些。为此，在终锻模的上、下模分界面的型腔四周设有飞边槽，以存贮多余的金属，成形后将飞边切去。型腔中应尽量减少尖角、深槽，以利于金属塑性流动和充填，减少模具

磨损和开裂，提高模具寿命。

3.挤压模用于将金属挤压成形的模具。正挤压模有一个静止的凹模和放置坯料的挤压筒和对坯料施加压力的冲头。挤压空心件时，冲头前端带有芯棒。反挤压模的挤压筒为凹模，冲头成为凸模。金属需要在很大的压强下才能从凹模挤出成形，在冷态下所需压强可高达2000千牛/毫米（200千克/毫米）以上。为此，挤压筒和反挤压的凹模需要有很高的强度，常采用多层预应力组合结构。冲头和凸模的工作长度宜短，避免在高的压应力下发生不稳和弯曲。

4. 压铸模安装在压铸机上，液态金属在高压下注入型腔、保压至金属凝固和成形的模具。它主要用于铝、锌、铜件，也可用于钢件。压铸模的结构与塑料注射模类似。它由动模与定模构成型腔，用型芯形成铸件的孔腔。金属在型腔内冷却、凝固后抽出型芯，分开模具，由顶杆推出铸件。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，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。

5.粉末冶金模将固体金属粉末压制成形的模具。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。将预制坯送入烧结炉内烧结，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。

四、模具材料

模具材料最重要的因素是热强度和热稳定性，常用模具材料：工作温度成形材料模具材料<300℃锌合金 Cr12、Cr12MoV、S-136、SLD、NAK80、GCr15、T8、T10。

300～500℃铝合金、铜合金5CrMnMo、3Cr2W8、9CrSi、W18Cr4V、5CrNiMo、W6Mo5Cr4V2、M2。

500～800℃铝合金、铜合金、钢钛GH130、GH33、GH37。

800～1000℃钛合金、钢、不锈钢、镍合金K3、K5、K17、K19、GH99、IN100、ЖC-6NX88、MAR-M200、TRW-NASA、WA。

>1000℃镍合金铜基合金模具、硬质合金模具

五、模具选料

模具选材是整个模具制作过程中非常重要的一个环节。

模具选材需要满足三个原则，模具满足耐磨性、强韧性、抗腐蚀性等工作需求，模具满足工艺要求，同时模具应满足经济适用性和后期保养

模具满足工作条件要求

1、耐磨性

坯料在模具型腔中塑性变性时，沿型腔表面既流动又滑动，使型腔表面与坯料间产生剧烈的摩擦，从而导致模具因磨损而失效。所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。硬度是影响耐磨性的主要因素。一般情况下，模具零件的硬度越高，磨损量越小，耐磨性也越好。另外，耐磨性还与材料中碳化物的种类、数量、形态、大小及分布有关。

2．强韧性

模具的工作条件大多十分恶劣，有些常承受较大的冲击负荷，从而导致脆性断裂。为防止模具零件在工作时突然脆断，模具要具有较高的强度和韧性。

模具的韧性主要取决于材料的含碳量、晶粒度及组织状态。

3．疲劳断裂性能

模具工作过程中，在循环应力的长期作用下，往往导致疲劳断裂。其形式有小能量多次冲击疲劳断裂、拉伸疲劳断裂接触疲劳断裂及弯曲疲劳断裂。

模具的疲劳断裂性能主要取决于其强度、韧性、硬度、以及材料中夹杂物的含量。

4．高温性能