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模具设计过程中基本知识解析
发表时间: 2024-04-18 21:19:42 来源:乐鱼体育官网app
因为不同的成型模具已应用很多领域,加之专业模具的制造技术在这些年也有了一定的变化发展,因此在这部分,总结了真空吸塑成型模具的一般设计规则。真空吸塑成型模具的设计包括了批量大小、成型设备、精度条件、几何形状设计、尺寸稳定性及表面上的质量等内容。
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1、批量的大小实验用,模具产量小时,可采用木材或树脂进行制造。但是,如果实验用模具是为了获得制品有关收缩、尺寸稳定性及循环时间等的数据时,应该使用单型腔模具来实验,且能保证其能在生产条件下运用。模具一般用石膏、铜、铝或铝-钢合金制造,很少用到铝-树脂。2、几何形状设计,设计时,经常要考虑尺寸稳定性及表面上的质量。例如,制品设计和尺寸稳定性要求采用阴模(凹模),但是表面要求光泽度较高的制品却要求使用阳模(凸模),这样一来,塑件订购方会综合考虑到这两点,以使制品能在最佳条件下进行生产。经验证明,不符合实际加工条件的设计往往是失败的。3 、尺寸稳定,在成型的过程中,塑件与模具接触的面要比离开模具部分的尺寸稳定性更好。如果日后由于材料刚度的需要要求改变材料厚度,可能会引起要将阳模转换为阴模。塑件的尺寸公差不能低于收缩率的10%。4 、塑件表面 ,就成型材料能够包住的范围而言,塑件可见面的表面结构应在与模具接触处成型。如果可能的话,塑件的光洁面不要与模具表面接触。就像采用阴模制造浴盆和洗衣盆的情况。5、修饰, 若使用机械式水平锯锯掉塑件的夹持边,在高度方向上,至少要有6~8mm的余量。其他的修整工作,如磨削、激光切削或射流,也必须留有余量。刀口模切割线间的间隙最小,冲孔模修整时的分布宽度也很小,这些都是要注意的。6 、收缩和变形 ,塑料易收缩(如PE) ,有些塑件易变形,无论如何预防,塑件在冷却阶段都会发生变形。在这种条件下,就要改变成型模具的外形来适应塑件的几何偏差。例如:尽管塑件壁保持平直,但其基准中心已偏离10mm ;可以抬高模具底座,以调整这种变形的收缩量。7、收缩量, 在制造吸塑成型模具时一定要考虑到下列的收缩因素。① 成型制品收缩。若无法清楚地知道塑料的收缩率,则必须取样或用相似形状的模具通过试验来得到。注意:通过这种方法只能得到收缩率,不能得到变形尺寸。② 中间介质的不利影响造成的收缩,如陶瓷、硅橡胶等。③ 模具所用材料的收缩,如铸造铝时的收缩。
模具热处理包括锻造后的退火,粗加工以后高温回火或低温回火,精加工后的淬火与回火,电火花、线切割以后的去应力低温回火。只有冷热加工很好相互配合,才可能正真的保证良好的模具寿命。模具型腔大而壁薄时需要采用正常淬火温度的上限,以使残留奥氏体量增加,使模具不致胀大。快速加热法由于加热时间短,氧化脱碳倾向减少,晶粒细小,对碳素工具钢大型模具淬火变形小。对高速钢采用低淬、高回工艺比较好,淬火温度低,回火温度偏高,可大幅度的提升韧性,尽管硬度有所降低,但对提高因折断或疲劳破坏的模具寿命极为有效。通常Cr12MoV钢淬火加热温度为1000℃,油冷,然后220℃回火。如能在这种热处理以前先行热处理一次,即加热至1100℃保温,油冷,700℃高温回火,则模具寿命能大幅度提升。我们在70年代初期对3Cr2W8V钢施行高淬、高回工艺热处理钢丝钳热锻模具也取得良好效果,寿命提高2倍多。采用低温氮碳共渗工艺,表面硬度可达1200HV,也能大幅度的提升模具寿命。低温电解渗硫可降低金属变形时的摩擦力,提高抗咬粘性能。使用6W6Mo5Cr4V钢制作冷挤压凸模,经低温氮碳共渗后,常规使用的寿命平均提高1倍以上,再经低温电解渗硫处理能更加进一步提高寿命50%。模具淬火后存在很大的残留应力,它往往引起模具变形甚至开裂。为减少残留应力,模具淬火后应趁热进行回火,回火应充分,回火不充分易产生磨前裂纹。对碳素工具钢,200℃回火1h,残留应力能消除约50%,回火2h残留应力能消除约75%~80%,而如果500~600℃回火1h,则残留应力能消除达90%。某厂CrWMn钢制凸模淬火后回火1h,使用不久便断裂,而当回火2.5h,使用中未发现断裂现象。这说明回火不均匀,虽然表面硬度达到一定的要求,但工作内部组织不均匀,残留应力消除不充分,模具易早期破裂失效。回火后一般为空冷,在回火冷却过程中,材料内部有极大几率会出现新的拉应力,应缓冷到100~120℃以后再出炉,或在高温回火后再加一次低温回火。表面覆层硬化技术中的PVD、CVD近年来获得比较大的进展,在PVD中常用的真空蒸镀、真空溅射镀和离子镀,其中离子镀层具有附着力强、浇镀性好,沉积速度快,无公害等优点。离子镀工艺可在模具表面镀上TiC、TiN,其常规使用的寿命可延长几倍到几十倍。离子镀是真空蒸膜与气体放电相结合的一种沉积技术。空心阴极放电法(HCD法)是先用真空泵抽真空,再向真空泵通入反应气体,并使线Pa范围内,利用低压大电流HCD电子枪使蒸发的金属或化合物离子化,从而在工作表面堆积成一层防护膜。为提高镀敷效率,一般在工件上施加负电压。锻模的表面处理技术国内应用不太多,这一领域大有开发的必要。整体模腔的渗碳、渗氮、渗硼、碳氮共渗以及模腔局部的喷涂、刷镀和堆焊等表面硬化支持都是很有发展前途的,突破这一领域将使我国制模技术获得很大提高。模具失效以后的焊补技术,国内90年代初期就有工厂进行研究和应用,如青海锻造厂,焊补后的锻模寿命可提高1倍。