《模具制造技术 教学课件 ppt 作者 谭海林2 第6章 模具零件的无屑加工》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模具制造技术 教学课件 ppt 作者 谭海林2 第6章 模具零件的无屑加工（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第6章 模具零件的无屑加工,了解冷挤压成形加工 ； 了解快速模具制造技术(RPT) ； 了解电铸成形加工 ； 了解陶瓷型铸造成形技术,本章的学习目的与要求：,重点：,型腔的冷挤压加工 ； 铸造制模技术； 快速模具制造技术(RPT),难点：,铸造制模技术； 快速模具制造技术(RPT),第五章 模具制造的其他方法,随着模具制造技术的发展和模具新材料的出现，对于凸模、凹模等模具零件，除采用切削加工和特种加工方法进行加工外，还可以采用铸造、冷挤压、超塑性成形等方法进行加工。这些加工方法各有其特点和适用范围。在应用时可根据模具材料、模具的结构特点和生产条件等因素进行选择。,引言：,、概念：,冷挤压加工是
2、在常温条件下，将淬硬的工艺凸模压入模坯，使坯料 产生塑性变形，以获得与工艺凸模工作表面形状相同的内成形表面。,6.1 冷挤压成形,第6章 模具零件的无屑加工,2、冷挤压方法适合于加工：,有色金属,低碳钢,中碳钢,压铸模型腔,一定塑性的工具钢为材料的塑料模型腔,锻模型腔和粉末冶金压模的型腔,3、加工特点 ：效率高；精度高；所加工的型腔强度高；可加工形状复杂的型腔。,4、冷挤压方式,型腔的冷挤压加工分为封闭式冷挤压和敞开式冷挤压。,（一）封闭式冷挤压,封闭式冷挤压是将坯料放在冷挤压模套内进行挤压加工，如图6一1所示。在将工艺凸模压入坯料的过程中，由于坯料的变形受到模套的限制，金属只能朝着工艺凸模压
3、入的相反方向产生塑性流动，迫使变形金属与工艺凸模紧密贴合，提高了型腔的成形精度。,第6章 模具零件的无屑加工,图6-1封闭式冷挤压 1垫板 2套圈 3导向圈 4压机上座 5挤压冲头 6坯料 7压机下座,(二)敞开式冷挤压,挤压时在型腔毛坯外面不加模套，如图63所示。这种方式在挤压前，其工艺准备较封闭式冷挤压简单。被挤压金属的塑性流动，不但沿工艺凸摸的轴线方向，也沿半径方向(如图中箭头所示)流动。因此，敞开式冷挤压只宜在模坯的端面积与型腔在模坯端面上的投影面积之比较大，及模坯厚度和型腔深度之比较大的情况下采用。否则，坯料将向外胀大或产生很大的翘曲，使型腔的精度降低甚至使坯料开裂报废。,图63 敞
4、开式冷挤压,第6章 模具零件的无屑加工,5、封闭式冷挤压的工艺过程 （1）冷挤压力及设备选择,型腔冷挤压所需的力，与冷挤压方式、模坯材料及其性能、挤压时的润滑情况等许多因素有关，一般都采用下列公式计算： F=10-6pA 式中 F冷挤压所需的压力，F为N； A一型腔投影面积，A为mm2； p单位挤压力，p为Pa。挤压深度与单位挤压力的关系见表61。,第6章 模具零件的无屑加工,制造工艺凸模的常用材料有：T8A、T10A、T12A、Crl2、Crl2Mo、Crl2V、Crl2TiV等。其热处理硬度为6164HRC。 工艺凸模的结构如图64所示。它由以下三个部分组成：,1.工作部分图64中的L1段
5、。 这部分的尺寸应和型腔的设计尺寸一致，其精度比型腔所需精度高一级；表面粗糙度Ra=0.320.08m。一般将工作部分的长度取为型腔深度的1.ll.3倍。端部圆角半径r不应小于0.2m。为了便于脱模，在可能情况下将工作部分作出1：50的脱模斜度。 2.导向部分图64中的L2段 用来和导向套的内孔配合，以保证工艺凸模和工作台面垂直，在挤压过程中可防止凸模偏斜，保证正确压入。一般取D=1.5d；L2(11.5)D。外径D与导向圈的配合为D8h7，表面粗糙度Ra=125m。 3.过渡部分 过渡部分是工艺凸模工作端和导向端的连接部分，为减少工艺凸模应力集中，防止挤压时断裂，过渡部分应采用较大半径的圆弧
6、平滑过渡，一般取R5mm。,（2）工艺凸模设计与制造,图6-4 工艺凸模,第6章 模具零件的无屑加工,适宜于采用冷挤压加工的材料有；铝及铝合金铜及铜合金、低碳钢、中碳钢、部分工具钢及合金钢。如10、20、20Cr、T8A、T10A、3 Cr 2W8V等。,1）尺寸确定:,（3）冷挤压的坯料准备,封闭式冷挤压坯料的外形轮廓，一般为圆柱体或圆锥体，其尺寸按以下经验公式确定(如图66 a所示)； D=(22.5)d h=(2.53)h1 式中D坯料直径 d型腔直径； h坯料高度； h1一一型腔深度。,图66 模坯尺寸 a)无减荷穴的模坯 b)有减荷穴的模坯,第6章 模具零件的无屑加工,2） 减荷穴,
7、有时为了减小挤压力，可在模坯底部加工出减荷穴如图6一6 b所示。但当型腔底面需要同时挤出图案或文字时，坯料不能设置减荷穴。相反应将模坯顶面作成球面(如图67 a所示)，或在模坯底面垫一块和图案大小一致的垫块，如图67 b所示。以使图案文字清晰。,图66 模坯尺寸 a)无减荷穴的模坯 b)有减荷穴的模坯,图67 有图案或文字的模坯,第6章 模具零件的无屑加工,模套的作用是限制模坯金属的径向流动，并使之处于三向应力状态下，以提高模坯的塑性变形能力，防止坯料破裂。模套有以下两种：,4. 选择或定制模套,1.单层模套 如图68所示为单层模套。,图68 单层模套,2.双层模套 如图69所示为双层模套。,
8、图69 双层模套,第6章 模具零件的无屑加工,（5）冷挤压时的润滑,在冷挤压过程中，工艺凸模与坯料通常要承受(235)109Pa的压强，为了提高型腔的表面质量和便于脱模，以及减小工艺凸模和模坯之间的摩擦力，从而减少工艺凸模破坏的可能性，应当在凸模与坯料之间施以必要的润滑。为保证良好润滑，防止在高压下润滑剂被挤出润滑区，最简便的润滑方法是将经过去油清洗的工艺凸模与坯料，在硫酸铜饱和溶液中浸渍34 s，并涂以凡士林或用机油稀释的二硫化钼润滑剂。 另一种较好的润滑方法是将工艺凸模进行镀铜或镀锌处理，而将坯料进行除油清洗后，放入磷酸盐溶液中进行浸渍，使坯料表面产生一层不溶于水的金属磷酸盐薄膜，其厚度一
9、般为515m 。,第6章 模具零件的无屑加工,（6）挤压后的工作,6.2 快速成形制模技术,21世纪是以知识经济和信息社会为特征的时代，制造业面临信息社会中瞬息万变的市场对小批量多种产品要求的严峻挑战。在制造业日趋国际化的状况下，缩短产品开发周期和减少开发新产品投资风险，成为企业赖以生存的关键。直接从计算机模型产生三维物体的快速成形技术，是由现代设计和现代制造技术迅速发展的需求应运而生的，它涉及机械工程、自动控制、激光、计算机、材料等多个学科，近年来，该技术迅速在工业造型、制造、建筑、艺术、医学、航空、航天、考古和影视等领域得到良好的应用。快速成形/快速制模/快速制造技术为企业提高竞争力提供了
10、一种先进的手段。,快速成形技术(Papid prototyping，以下简称RP)自80年代问世以来，在成形系统、材料方面有了长足的进步，同时推动了快速制模(Rapid Tooling，以下简称RT)和快速制造(Rapid Manufacturing，以下简称RM)的发展，90年代中末期是RP技术蓬勃发展的阶段。我国的华中科技大学、清华大学、西安交通大学、北京隆源公司和南京航空航天大学等单位，于90年代初率先开发RP及相关技术的研究、开发、推广和应用。到1999年，国内已有数十台引进或国产RP系统在企业、高校、研究机构和快速成形服务中心运行。在国家科技部的领导和支持下，先后成立了近十家旨在推广
11、应用RP技术的“快速原型制造技术生产力促进中心”，863/CIMS主题专家组还将快速成形技术纳入目标产品发展项目。此外，有相当一部分高校将RP技术列入了“211”规划。国内投入RP研究的单位逐年增加，RP市场初步形成。,6.2.1 快速成形制造技术简介,1、快速成型制造技术的基本原理 快速成形制造的基本思想是利用计算机将复杂的三维物体转化为二维层，然后运用积分的思想，由点、线构造零件的面（层），然后逐层累积成形。其工作步骤如下： （1）切片：将三维CAD模型转换为RPM系统能接收的文件格式（如STL格式），然后运用切片软件将模型分层，即用一簇平行平面沿某一设定方向与CAD模型求截交线得到轮廓信
12、息。 （2）扫描：通过数控扫描装置，逐层扫描切割出每一切片截面的轮廓形状。因工艺不同其方法分为激光聚合物固化、激光烧结、激光切割、喷墨粘结、曝光成像等多种。 （3）成形：将成形材料覆盖在当前层上，通过加热、加压等方式使材料成形。 （4）后处理：成形后根据工艺不同应采用固化、烧结、渗透等多种后处理方法。,快速成型分类（材料分离状态）,材料去除成形,材料堆积成形,实体CAD模型,Z向分离（分层）,层面信息处理,层面制造与连接,层面全部完成,后处理,是,否,快速成形原理图,2、快速成形的特点 解决常规机械加工或手工无法解决的问题。快速成型制造技术是多学科、技术的交叉产物，融合了机械工程、材料科学、计
13、算机技术、数控、光学技术等前沿技术。快速成型制造技术可实现低成本、高生产率和短周期的生产特点。从设计和工艺的角度出发可以设计形状复杂的零件，无需受时间、成本、可制造性方面的限制 。,快速成型的应用特点,用于新产品开发； 产品的加工不用刀具； 应用快速制造模具 ； 不需要前期投入专门工装 ； 在逆向工程（Reverse Engineering）中有着广泛的应用 ；,快速成型的加工特点 效率高 ； 自动化高； 非接触； 产品形状任意；,常用的软件及文件接口： 只要有三维实体或曲面造型功能的软件基本上都能满足如：UG、PRO/E、CATIA、MDT等 格式要求有通用性如：IGES（IGS）、STEP
14、、STL等,3、几种快速成形加工的方法,（1）光固化立体成形（Stereo Lithography ApparatusSLA）,1-激光发生器； 2-成形零件；3-光敏树脂； 4-液体面； 5-刮平器； 6-升降台 光固化立体成形工艺原理,成型原理：用计算机CAD造型系统获得制品的三维模型，通过微机控制激光，按着确定的轨迹，对液态的光敏树脂进行逐层扫描，使被扫描区层层固化，连成一体，形成最终的三维实体，再经过有关的最终硬化打光等后处量，形成制件或模具。 成型材料：光敏树脂 截层厚度：0.040.07mm 可控精度：0.1mm,是可成型任意复杂形状，成型精度高，仿真性强，材料利用率高，性能可靠，
15、性能价格比较高。适合产品外型评估、功能实验、快速制造电极和各种快速经济模具。但该技术所用的设备和光敏树脂价格昂贵，使其成本较高。,（2）叠层实体制造（Laminated Object Manufacturing LOM）,1-收纸辊；2-升降工作台；3-加工平面；4-定位装置（切割头）； 5-激光器；6热压辊；7-计算机；8-箔材带；9-展开辊 叠层实体制造 LOM法原理图,原理：通过计算机的三维模型，利用激光选择性地对其分层切片，将得到的各层截面轮廓层层粘结，最终叠加成三维实体产品。 材料：金属箔、纸； 截层厚度：0.070.15mm 精度：与切割材质有关,成型速度快，成型材料便宜、成本低，
16、因无相变，故无热应力、收缩、膨胀、翘曲等，所以形状与尽寸精度稳定，但成型后废料块剥离较费事，特别是复杂件内部的废料剥离。所以不宜制造形状复杂的零件 该工艺适用于航空、汽车等和中体积较大制件的制作。,（3）选择性激光烧结（Selected Laser SinteringSLS）,原理：将计算机的三维模型通过分层软件将其分层，在计算机控制下，使激光束依据分层的切片截面信息对粉末逐层扫描，扫描到的粉末烧结固化(聚合、烧结、粘结、化学反应等)，层层叠加，堆积成三维实体制件。 材料：陶瓷、金属粉等等； 截层厚度：0.10.2mm 优缺点：材料使用广；适合中小型制件；成型效率不高；后处理复杂,选择性激光烧结原理图,（4）熔融沉积成形（Fused Deposition ModelingFDM）,原理：由计算机控制可挤出熔融状态材料的喷嘴，根据CAD产品模型分层软件确定的几何信息，挤出半流动状态的热塑材料沉积固化成精
