模具成形表面的专门加工.ppt

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1、1,模具成形表面的专门加工,型腔冷挤压、超塑成形、陶瓷型铸造、照相腐蚀,教学目的：了解型腔冷挤压、超塑成形、陶瓷型铸 造、照相腐蚀的基本原理和特点；了解型腔冷挤压、超塑成形、陶瓷型铸 造、照相腐蚀的工艺过程。,知识点：型腔冷挤压的特点及用途、超塑成形的特 点及用途、陶瓷型铸造的特点及用途、照相腐蚀的特点及用途,2,一、型腔冷挤压,1、原理：在常温下，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。,型腔冷挤压是利用金属塑性变形的原理实现的无切削加工方法。,2、特点1）可以加工形状复杂的型腔，尤其适用于加工某些 难以进行切削加工的形状复杂的型腔。2）挤

2、压过程简单迅速，生产率高。3）加工精度高，表面粗糙度小。4）冷挤压的型腔，材料纤维未被切断，金属组织更 为紧密，型腔强度高。,3,3冷挤压方式,（1）闭式冷挤压 是将坯料放在冷挤压模套内进行挤压加工，挤压力大。,应用：精度高、深度大、体积小的型腔。应用广泛。,工艺凸模,导向套,模套,垫板,坯料,特点：材料流动受限制，型腔精度高。,4,（2）开式冷挤压 在挤压形腔毛坯外面不加模套，坯料四周变形不受限制。,应用：型腔浅、精度要求不高，外形需加工的情况。,特点：坯料变形大，材料利用率低，型腔精度低。,5,4、冷挤压工艺过程,（1）挤压方式选择 形状简单，深度浅的锻模、多型腔塑料模、橡胶模的型腔，选择

3、开式挤压。深度较大的塑料模型腔采用闭式挤压。,（2）模具坯料的准备 坯料在冷挤压前，必须进行软化退火处理。挤压深度大时，为降低挤压力，可在坯料底部加工 出减荷穴或坯料周围开减荷槽。,减荷穴,6,（3）挤压工具的制备,1）工艺凸模材料用T10A或Cr12，淬硬HRC60以上。,2）模套材料用45号钢或40Cr钢，淬硬HRC4348。双层模套之间采用过盈配合，过盈量为直径的0.8%,(4)润滑处理,方法 一：经过脱脂清洗的坯料和凸模，在硫酸铜饱和溶液中浸34s，取出后涂凡士林或用机油稀释的二硫化钼润滑剂。（注意文字或花纹不能润滑，否则影响文字或花纹清晰）,7,方法二：凸模镀铜或镀锌，坯料磷酸盐处理

4、，凸模和坯料涂二硫化钼润滑。这种方法效果最佳。,磷化处理：将脱脂清洗后的坯料放入磷酸盐溶液里，使金属表面形成不溶于水的磷酸盐薄膜。这种磷化层是多孔组织，与基体金属结合牢固，能储存润滑剂，防止材料与凸模粘结。,（5）设备选择 挤压设备可选专用型腔挤压机或普通油压机。,8,二、超塑成形加工,某些金属在特定的条件下有特别好的塑性，这种现象称之为超塑性。凡是伸长率能超过100%的材料，均称为超塑性材料。,1、超塑成形原理,利用工艺凸模慢慢挤入超塑性状态下的坯料，并保持一定的温度，就可在不大的压力下获得与凸模吻合的型腔。超塑成形挤压力小，型腔精度高。,2、超塑性合金ZnAl22的性能 经超塑性处理后，保

5、温在250时,以应变速率=10-4/min变形，具有超塑性。型腔加工后经强化，有较强的力学性能。,9,3、超塑成形工艺过程 坯料超塑性处理润滑装入模套预热并保温超塑成形脱模并强化处理辅助加工装配,工艺凸模,尼龙齿轮工件,加热保温装置,型腔镶件,型腔固定板,超塑成形,10,1）坯料制备与处理：超塑合金ZnAl22出厂前一般都经过超塑性处理，可直接切削加工成型腔坯料。,超塑性处理：将材料加热到某一温度后保温一段时间，然后快速冷却至零度以下，得到细微晶粒。,超塑合金ZnAl22超塑处理工艺,加工时加热到250并保温,11,2）超塑性成形工具制造：,工艺凸模：用45#钢制作，尺寸需考虑超塑合金的收 缩

6、率，制作精度和表面粗糙度比型腔的要求高一级。,模套：用A3钢制作，壁厚不小于25mm，内部尺寸 比坯料大0.10.2mm，内表面粗糙度小于Ra0.63m 并加工成 1：50的锥度，以保证易于脱模。模套用于限制超塑合金的自由流动，有时由于模 具结构上的需要，模套转化为模具结构上的一部分，成为型腔固定板。,需镶嵌的模套在两端加工出沉坑，并在内壁加工多处沟槽，使型腔能牢固嵌在模套上。,需镶嵌的模套,12,3）预热：超塑合金ZnAl22预热到250,4）润滑：通过润滑减少磨擦阻力，降低挤压力，防 止金属粘附和便于脱模。在凸模和坯料表面均匀涂一薄层甲基硅油。,5）超塑成形：在250保温20min后，压力

7、机对凸模 缓慢加压，进行超塑成形，最后保压几分钟。,6）脱模及强化处理：冷却后脱模，对型腔加热到强 化温度并保温一定时间后空冷，热处理强化后，可 提高型腔硬度。,对超塑合金ZnAl22的型腔强化的方法是：将已成形的型腔加热到330，保温2小时后空冷到常温，即获得较强的力学性能。,13,超塑合金ZnAl22的强化处理工艺,14,4、超塑成形的特点和应用,1）可加工形状复杂的型腔，型腔精度高，表面质量 好，细微部分轮廓清晰。,2）与型冷挤压相比，挤压力小，容易成形，可加工 更深更复杂的型腔。,3）与型腔冷挤压相比，增加了超塑性处理、强化处 理及加热控温等项工作。,15,三、陶瓷型铸造成型,陶瓷型铸

8、成型是一种精密铸工艺。陶瓷铸型由特制的耐火材料制成。,常用于大型锻模、玻璃模、塑料模、拉深模等模具型腔的制造。,1、工艺过程及特点,陶瓷型铸造用陶瓷浆料作造型材料，灌浆成型后，经喷烧和烘干即完成造型工作。用陶瓷型进行铸造，经合箱、浇注金属液，铸成零件。,16,粗母模制作,精母模制作,用粗母模砂套造型,1砂箱 2粗母模3水玻璃砂4排气孔木塞,精母模放入砂套后灌浆,起模喷烧,这样经灌浆、起模、喷烧和烘干就完成造型工作。,17,烘干、合箱、浇铸,陶瓷型铸造的特点:1）便于批量铸造模具型腔。2）减小切削工作量，节约材料。3）生产周期短，成本低。4）投资少、设备简单。5）可铸造大型精密铸件。,18,2、

9、母模制作 母模需要两个（粗母模和精母模）。粗母模用于砂套造型，粗母模要求低，可用精母模贴一层橡皮泥代替。精母模比粗母模小一层陶瓷铸型的厚度。精母模的表面粗糙度决定了铸型的表面粗糙度，因此，加工要求高，精母模的表面粗糙度应小于铸型的表面粗糙度。,制造母模的材料有金属、木材、塑料、石膏、石蜡和橡胶等。大量生产用金属母模；少量生产用木母模。,母模设计时应考虑铸件收缩率和起模斜度。,19,3、造型材料 砂套造型用水玻璃砂，陶瓷层浆料由耐火材料、粘结剂、催化剂、透气剂和分离剂等组成。,耐火材料常用铝矾土；粘结剂用硅酸乙脂水解液；催化剂用氢氧化钙或氧化镁；透气剂用双氧水；分离剂用于防止粘模，木模涂石蜡和上

10、光蜡，金属母模用凡士林油和上光蜡。,4、陶瓷型铸造工艺过程 母模准备砂套造型陶瓷浆料配制灌浆起模喷烧烘干合箱熔化合金浇注清理 铸件,20,在模具工作零件型面上需加工图文的部分，涂一层感光胶，紧贴上要加工的透明图案膜版，经感光、显影、清洗后，利用感光胶膜稳定耐腐蚀的原理，用化学腐蚀去掉未被感光部分的金属，获得带有所需图文的模具型或电极。,四、照相腐蚀加工,1、照相腐蚀原理,和照相原理相同，利用感光胶膜感光部分不溶于水，具有耐腐蚀能力。而未感光部分能溶于水，用水清洗去掉未感光胶膜后，未感光部分金属便裸露出来，经腐蚀液腐蚀，只腐蚀未感光部分金属而不腐蚀感光部分有胶膜保护的金属，即能获得需要的图文。,

11、21,2、照相腐蚀的特点,1）加工的图文精度高，仿真性强，腐蚀深度均匀，适合图文深度较浅的加工。,2）可在淬火、抛光后进行图文加工，避免零件变形。,3）可在型腔侧壁上或曲面上加工图文。,4）加工质量好，成本低，效率高，工艺安全可靠，不 会使零件报废。,5）可加工金属和非金属，不受被加工材料硬度影响。,6）不需要用夹具和专用设备。,7）腐蚀液对设备和人体有危害，需有防护措施。,22,3、照相腐蚀工艺。,工艺过程：原图照相模具表面处理涂感光胶贴照相底片曝光（感光）显影坚膜及修补腐蚀去胶及修整,将所需图文按比例绘制在图纸上即为原图。然后通过照相，将原图缩小至所需大小的照相底片上。,感光胶要避光保存，

12、涂胶前必须清洗模具表面。用10%的氢氧化钠溶液煮沸后冲洗，再用开水冲洗。清洗后经电炉烘烤至50左右涂胶，否则涂上的胶容易起皮脱落。涂胶和贴底片要在暗室红灯下进行，可采用喷涂法涂胶，注意喷涂均匀。,23,照相腐蚀主要工序示意图,涂感光胶,底片贴在型面上对着光,感光部分产生光化学反应,感光部分经水洗后留在型面上,未感光部分受腐蚀液的浸蚀,除去感光胶的模具型面,24,在需腐蚀的表面上贴底片，用玻璃压紧或用透明胶带粘牢底片。在曲面部分用凡士林粘底片。,感光是用紫外线光源（如水银灯）照射，使工件表面的感光胶按图像感光。,显影冲洗是将感光后的工件放入4050的热水中浸30s，让未感光部分的胶膜溶于水中，取

13、出后滴上碱性紫5BN染料，涂匀显影，待出现清晰的图文后，再用水冲洗，用脱脂棉将未感光部分擦掉，用热风吹干。,坚膜及修补是将已显影的型腔模放入150200的电热恒温干燥箱内，烘520min，以提高胶膜的附着力及耐腐蚀性能。未去干净的胶膜用刀尖刮除，缺膜部位用油墨修补，不需腐蚀的部位，涂汽油沥青保护。,25,钢模腔常用三氯化铁水溶液进行腐蚀。在三氯化铁水溶液中加入适量的粉末硫酸铜调成糊状，涂在型腔表面，可减少向侧面渗透。,去胶及修整是将腐蚀好的型腔用溶剂或工业酒精擦洗。表面附着的感光胶有氢氧化钠溶液冲洗，最后用水清洗，用热风吹干，涂一层防锈油保护，即完成加工。,4、照相腐蚀对模具零件的要求,型腔侧

14、壁做图文应有拔模斜度，图文越深，拔模斜越大。拔模斜度一般在12之间。,图文面积小时，应尽量采用镶拼结构，这样加工容易，磨损后更换方便。,26,4、各种图文加工方法对比,1）机械雕刻：适合加工有规律比较深的规则图文，必须在淬火前雕刻，热处理时图文尖 角处易出现裂纹，影响模具寿命。,2）电火花加工：用机械雕刻或照相腐蚀将图文做在 电极上，在淬火后电火花加工。不 能加工侧壁的图文，加工的图文不 够精细。,3）照相腐蚀：能加工复杂不规则图文，能加工型腔 侧壁的图文，在淬火后加工。是一种 高质量、可靠、低成本、高效的图文 加工方法。加工的图文不能太深。,27,小结,1、型腔冷挤压特点：生产效率高，加工的

15、型腔质量 好，耐磨性高。一个工艺凸模可用多次，型腔一 致性好。型腔冷挤压单位挤压力大，需大吨位挤 压设备。,2、型腔冷挤压适合加工较深的低碳钢型腔，可加工 中等深度的中碳钢或高碳钢型腔；可加工较浅的 工具钢型腔。,3、型腔冷挤压有两种方式，开式挤压用于加工较浅 型腔。闭式挤压用于加工较深的型腔。,28,4、超塑成形加工特点：挤压力小，容易成形形状复 杂的较深型腔。加工的型腔质量好，细微部分轮 廓清晰。一个工艺凸模可用多次，型腔一 致性好。,5、超塑成形加工适合加工较深的形状复杂的超塑材 料型腔。,6、陶瓷型铸造的特点：便于批量铸造模具型腔。可 减少切削工作量，节约材料。生产周期短，成本低。投资

16、少、设备简单。可铸造大型精密铸件。,7、陶瓷型铸造适合铸造大型锻模、玻璃模、塑料模、拉深模等模具的型腔。,29,8、照相腐蚀特点：适合各种材料的图文加工，能加 工复杂不规则图文，能加工型腔侧壁的图文，在淬 火后加工。是一种高质量、可靠、低成本、高效的 图文加工方法。加工的图文不能太深。,9、照相腐蚀适合各种材料的复杂不规则图文加工，适合加工型腔侧壁和曲面上的较浅图文。,10、机械雕刻：适合淬火前加工有规律较深的规则图 文。不能加工型腔侧壁的图文。,11、电火花加工：适合淬火后加工各种图文。不能加 工型腔侧壁的图文，加工的图文不够精细。,30,作业：1、型腔冷挤压的特点是什么？有哪几种方式？适合制造哪类模具零件？2、与型腔冷挤压相比，超塑成形有何特点？3、陶瓷型铸造的特点是什么？适合制造哪类模具零件？4、照相腐蚀的主要用途是什么？,