模具材料与制造

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1、模具材料与制造,授课教师：胡双锋 联系方式：,绪 论,主要内容： 模具及其在国民经济发展中的地位、作用 模具制造技术的历史及现状、发展趋势 模具制造的要求、特点、过程和方法 本课程的性质和学习要求,1、模具（mould）及在国民经济发展中的地位、作用,用以限定生产对象的形状和尺寸的一种装备。 简而言之，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。有些也涉及化学转变。,模具概念：,分类,采用加工的工艺性质和使用对象为主的综合分类方法，分为十大类： 冲压模具 塑料成型模具 压铸模 锻造成形模具 铸造用金属模具

2、 粉末冶金模具 玻璃制品模具 橡胶成型模具 陶瓷模具 经济模具,模具在国民经济发展中的地位、作用,模具成型方法在现代工业的主要部门，如机械、电子、轻工、交通和国防工业中得到了极其广泛的应用。例如70以上的汽车、拖拉机、电机、电器、仪表零件，80以上的塑料制品，70以上的日用五金及耐用消费品零件，都采用模具成型的方法来生产。因此德国把模具称为“金属加工中的帝王”，把模具工业视为“关键工业”；美国把模具称为“美国工业的基石”，把模具工业视为“不可估量其力量的工业”；日本把模具说成是“促进社会富裕繁荣的动力”，把模具工业视为“整个工业发展的秘密”。我国将模具工业视为整个制造业的“加速器”。 由此可见

3、，利用模具生产零件的方法已成为工业上进行成批或大批生产的主要技术手段，它对于保证制品质量，缩短试制周期，进而争先占领市场，以及产品更新换代和新产品开发都具有决定性意义。,模具技术已成为衡量一个国家制造水平的重要标志之一。 模具工业在我国已经成为国民经济发展的重要基础工业之一。 因此，要使国民经济各个部门获得高速发展，尽快缩短和发达国家之间的差距，加速实现社会主义现代化步伐，惟一的出路就是必须尽快将模具工业搞上去，使模具生产形成一个独立的工业部门，从而充分发挥模具工业在国民经济中的关键作用,2、模具制造技术的历史及现状、发展趋势,历史与现状,近年来，我国模具技术的发展进步主要表现在： (1)研究

4、开发了模具新钢种及硬质合金、钢结硬质合金等新材料，并采用了一些新的热处理工艺，延长了模具的使用寿命。 (2)开发了一些多工位级进模和硬质合金模等新产品，并根据国内生产需要研制了一批精密塑料注射模。 (3)研究开发了一些模具加工新技术和新工艺。如三维曲面数控、仿形加工；模具表面抛光、表面皮纹加工及皮纹辊制造技术；模具钢的超塑性成型技术和各种快速成型技术等。 (4)模具加工设备已得到较大发展，国内已能批量生产精密坐标磨床、计算机数字控制(CNC)铣床、CNC电火花线切割机床和高精度电火花成型机床,精雕机床等。 (5)模具计算机辅助设计和制造(模具CAD/CAM/CAE)已在国内得到了广泛的开发应用

5、。,我国模具技术的发展进步,我国模具技术的发展进步,我国的模具技术虽然得到了较大的发展，但仍然不能满足国民经济高速发展的需要，还需花费大量资金从国外进口模具，其原因是: 专业化生产和标准化程度低； 模具品种少，生产效率低，经济效益较差； 模具生产制造周期长，精度不高，制造技术落后； 模具寿命短，新材料使用量少； 模具生产力量分散，管理落后。 根据我国模具技术发展的现状及存在问题，今后的发展方向是： 开发和发展精密、复杂、长寿命的模具，以满足国内外市场需要； 加速模具的标准化和商品化，以提高模具质量，缩短模具生产周期; 大力开发和推广应用模具CAD/CAM/CAE技术，提高模具制造自动化水平；

6、积极开发模具新工艺、新技术和新材料，如表面处理，热处理工艺； 逆向工程技术的应用,存在的问题,3、模具制造的要求、特点、过程和方法,1.模具制造的基本要求 在模具生产中，除了正确进行模具设计、采用合理的模具结构外，还必须以先进的模具制造工艺作为保证。制造模具时，应满足以下几个基本要求。 (1)制造精度高 为了生产合格的产品和发挥模具的效能，设计、制造的模具必须具有较高的精度。模具的精度主要是由模具零件精度和模具结构的要求来决定的。为了保证制品精度，模具工作部分的精度通常要比制品精度高24级；模具结构对上、下模之间的配合有较高要求，因此组成模具的零件都必须有足够的制造精度。,(2)使用寿命长 模

7、具是比较昂贵的工艺装备，其使用寿命长短直接影响产品成本的高低，因此，除了小批量生产和新产品试制等特殊情况外，一般都要求模具有较长的使用寿命。在大批量生产的情况下，模具的寿命是先决条件。 (3)制造周期短 (4)模具成本低 上述四项指标是相互关联、相互影响的，片面追求模具精度和使用寿命必然会导致制造成本的增加。当然，只顾降低成本和缩短制造周期而忽视模具精度和使用寿命的做法也是不可取的。在设计与制造模具时，应根据实际情况作全面考虑，即在保证制品质量的前提下，选择与制品生产量相适应的模具结构和制造方法，使模具成本降低到最低限度。,2.特点,模具制造属于机械制造范畴，但与一般机械制造相比，它具有许多特

8、点。 单件生产 用模具成型制品时，每种模具一般只生产12副，所以模具制造属于单件生产。每制造一副模具，都必须从设计开始，制造周期比较长。 制造质量要求高 模具制造不仅要求加工精度高，而且还要求加工表面质量好。一般来说，模具工作部分制造公差应控制在0.01mm；工作部分的表面粗糙度Ra要求小于0.8m。 形状复杂 模具的工作部分一般都是二维或三维复杂曲面，而不是一般机械的简单几何体。 材料硬度高，耐腐蚀 模具实际上相当于一种机械加工工具，硬度要求高，一般采用淬火工具钢或硬质合金等材料，采用传统的机械加工方法制造有时十分困难。,3.模具制造的工艺过程,模具制造的工艺过程如图1.1所示，首先根据制品

9、零件图或实物进行工艺分析，然后进行模具设计、零件加工、装配调整、试模，直到生产出符合要求的制品。,(1) 分析估算 在接受制造模具的委托时，首先根据制品零件图样或实物分析研究采用什么样的成型方案、确定模具套数、模具结构及主要加工方法，然后估算模具费用及交货期等。 (2)模具设计 经过认真的工艺分析，然后进行模具设计。 装配图设计 模具设计方案及结构确定后，就可绘制装配图。 零件图设计 根据装配图拆绘零件图，使其满足装配关系和工作要求，并注明尺寸、公差、表面粗糙度，热处理等技术要求。 (3)零件加工 每个需要加工的零件都必须按照图样制定其加工工艺，然后分别进行毛坯准备、粗加工、半精加工、热处理及

10、精加工或修研抛光。 (4)装配调整 装配就是将加工好的零件组合在一起构成一副完整的模具。除紧固定位用的螺钉和销钉外，一般零件在装配调整过程中仍需一定的人工修研或机械加工。 (5)试模 装配调试好的模具，需要安装到机器设备上进行试模。检查模具在运行过程中是否正常，所得到的制品是否符合要求。如有不符合要求的则必须拆下模具加以修正，然后再次试模，直到能够完全正常运行并能加工出合格的制品。,4.模具零件的主要加工方法,模具零件绝大多数为金属材料，主要的加工方法有机械加工、特种加工和表面精加工等。 (1)机械加工 机械加工(即传统的切削与磨削加工)与现代数控机床加工，是模具制造中不可缺少的一种重要加工方

11、法。 机械加工方法加工形状复杂的工件时，其加工速度很慢，高硬度材料难以加工。 (2)特种加工 电火花成型加工、电火花线切割加工、超声波加工、激光加工、化学加工等。 特种加工是有别于传统机械加工的加工方法，因为它不是用力进行加工的，所以不要求工具的硬度大于工件的硬度。它是直接利用电能、声能、光能、化学能等来去除工件上的余量，以达到一定形状、尺寸和表面粗糙度要求的加工方法。,四、本课程的性质和学习要求,本课程是模具专业的一门专业课。 在学习本课程之前，学生应修完了“机械制造基础”课程，并开始学习“冷冲压与塑料成型机械”、“冲压工艺与模具设计”、“塑料成型工艺与模具设计”等有关课程，对模具设计已有初

12、步的了解。 由于模具设计与制造工艺之间有着密切的关系，作为一个模具设计人员如果不熟悉模具制造工艺知识，甚至连自己设计出来的模具都不知道应该用什么方法制造，那么不管其设计的模具功能多全，精度多高，我们仍然不可以说这是一副好的模具，因为所设计的模具未必是合理的，可能不仅工艺性和经济性很差，甚至无法加工。,因此，作为模具设计人员，在掌握设计知识后还必须熟悉模具制造方面的工艺知识，只有这样才能避免理论脱离实际，也只有这样，才能成为一个优秀设计师，即“一个好的设计师首先必须是一个好的工艺师”。 本课程的任务是使学生掌握模具设计与制造必备的工艺知识，提高合理设计模具的能力。 由于工业生产的发展和金属成型新技术的应用，对模具制造技术的要求越来越高，使之趋于复杂化和多样化。模具的制造方法已不再是过去的手工作业和传统的一般机械加工，而是广泛采用电火花成型、数控线切割、电化学加工、超声波加工、激光加工以及成型磨削、数控仿形、快速加工等现代加工技术。通过本课程的学习，要求学生掌握各种现代模具加工方法的基本原理、特点及加工工艺，掌握各种制造方法对模具结构的要求，以提高学生分析模具结构工艺性的能力。本课程的实践性很强，涉及的知识面很广。因此，在学习本课程时，既要重视必要的工艺原理与特点等理论学习，又要注重实践环节，认真参加现场教学和实训，不断丰富自己的实践知识。,谢谢！,