1、2022-7-201第一讲 概论 模具工业在国民经济中的重要地位 我国模具技术的现状及发展趋势 模具制造的基本要求 模具制造的特点 模具制造的工艺路线 模具的主要加工方法 本课程的性质、任务和要求2022-7-202模具工业 在国民经济中的重要地位什么是模具定义：模具在现代生产中，是生产各种工业产品的重要工模具在现代生产中，是生产各种工业产品的重要工艺设备，它以其特定的形状通过一定的方式使原材料成形。艺设备，它以其特定的形状通过一定的方式使原材料成形。发展模具工业的意义 模具在机械、电子、汽车、摩托车、航空航天、仪器仪表、家电通讯、石油化工、轻工日用品等工业领域里，正日益成为使用最广泛的、工业
2、化生产的基础工艺装配，它承担了这些工业领域中产品的60%80%的零部件的加工生产。模具工业涉及的行业相当广泛，在日本其构成为：冲模占40，塑料模占40，压铸模占5，橡胶模占4，锻模占3，铸造模占3，玻璃模3%，粉末冶金模占2，在中国其构成为：冲模占50，塑料模占33，压铸模占6，其它模具占112022-7-203 由于用模具生产制件表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。同时模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具与新产品是紧密联系在一起的。随着全球化市场经济的发展，产品的更新换代日新月异，模
3、具技术应时而生，引起世界各国的高度重视，并取得了显著的经济效益。因此在现代机械制造业中，模具工业已成为国民经济中一个非常重要的行业，模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。图例模具工业在国民经济中的重要地位2022-7-204模具工业在国民经济中的地位罗马尼亚：罗马尼亚：“模具就是黄金模具就是黄金”2022-7-205模具工业在国民经济中的地位 在机械、电子、汽车、摩托车、航空航天、仪器仪表、家电通讯、轻工日用品等工业领域里，60%70%的零部件依靠模具加工生产。以汽车行业为例，一种车型的轿车共需模具约40
4、00套，模具价值达2亿元至3亿元。单台电冰箱需要模具生产的零件约150个，共需模具约350套，模具价值约400万元。在建筑行业用的地砖、墙砖、卫生洁具，需要大量的陶瓷模具；塑料管件、塑钢门窗需要大量的塑料模具。2022-7-206国家对模具工业的政策支持2022-7-207我国模具工业的现状-快速发展 我国目前模具总产值已跃居世界第三，仅次于日本和美国。19962002年间，中国模具制造业的产值年平均增长14%左右，2003年增长25%左右。2004年我国模具产值达600亿元人民币。“十一五”期间提出的发展目标为年均增速12%15%。2022-7-208模具工业的现状不足 2022-7-209
5、模具工业的人才需求 模具设计专业人才已列入国家急需的重要复合型人才之一，一直被人才市场列为最受欢迎的专业人才之一，有较高的工作待遇。2005年，全国有模具制造企业3万余家，从业人员90万。目前，从事模具技术研究的机构和院校已达30余家，从事模具技术教育的培训的院校已超过50余家。2022-7-2010模具工业的人才需求 目前“模具设计与制造”专业人才的需求远大于供给，且供求关系日趋紧张。1、我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明显，这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面，国内模具市场将继续高速发展，另一方面，模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具
6、采购趋向也十分明显。2022-7-2011 2、我国加入WTO后，各行业大批境外企业的涌入，使作为支柱工业的模具行业将迎来新一轮的发展机遇。3、模具人才的薪酬有上涨趋势，如专业模具设计人才一般月薪3000元。熟悉设计、加工、造型整个操作流程的高级人才月薪5000元左右，其中技能好的人才月薪过万元也不鲜见。2022-7-2012我国模具技术的现状及发展趋势进步不足发展方向 开发、发展精密、复杂、大型、长寿命模具 加速模具标准化、商品化 大力开发和推广应用模具CAD/CAM技术 开发模具新品种、新工艺、新技术和新材料 发展复杂模具加工成套设备 模具CAD/CAE/CAM向集成化、三维化、智能化和网
7、络化发展。模具制造向精密、高效、复合和多功能方向发展。快速经济制模技术得到应用，主要在四个方面：高速铣削、快速原型（）、易切削模具材料、复合加工和多轴加工。特种加工技术进一步发展：电火花加工向精密化、微细化方向发展。模具材料及表面处理技术发展迅速：模具表面处理趋势：多元素共渗等 模具工业新工艺、新理念和新模式逐步得到认同。模具技术发展趋势2022-7-2014模具制造的基本要求 制造精度高模具精度主要由制品精度制品精度和模具结构模具结构的要求来决定工作部分精度通常要比制品精度高 24级；上、下模之间配合精度配合精度要求高 使用寿命长 制造周期短决定因素：制模技术制模技术、生产管理水平生产管理水
8、平现代快速经济制模技术（讲座内容）模具成本低模具成本与模具结构的复杂程度模具结构的复杂程度、模具材料模具材料、制造制造精度要求精度要求和加工方法加工方法有关2022-7-2015模具制造的特点 模具制造属机械制造的研究范畴 制造质量要求高 加工精度高、表面质量好 一般：制造公差 0.01mm;工作部分Ra0.8m 形状复杂(二维、三维的复杂曲面)材料硬度高 模具相当于刀具，工作部分一般都用淬火工具钢或硬质合金钢，若用传统机械加工方法制造往往困难。单件生产2022-7-2016模具制造的工艺路线分析估算分析估算模具设计与制图模具设计与制图零件加工零件加工装配调整装配调整外外 购购 件件成成 品品
9、试试 模模返修交货期模具总寿命制品材料所用设备模具费用收集信息2022-7-2017现代模具制造与传统模具制造比较 传统模具制造主要根据设计图样，用仿型加工、成型磨削及电火花加工制造模具。近年来随着计算机技术、自动化技术、网络通信技术的发展，提出了现代模具制造，利用CAD/CAE/CAPP技术和数控加工技术有效地对整个设计制造过程进行预测评估。传统模具制造与现代模具制造比较：1.传统制模质量依赖人为因素，再现能力差，整体水平不易控制，现代制模质量依赖物化因素。2022-7-2018 2.传统制模采用串行方式进行，易造成设计与制造脱节，现代制模采用并行方式，设计和制造基于共同数学模型，通过公共数
10、据库并行通信，共享信息，重复劳动少，加工周期短。3.传统制模只能通过试模来完成对模具的评价，返修多，成本高；现代制模通过计算机数据模拟和仿真技术来完善模具结构，返修少，成本低。2022-7-2019传传统统模模具具制制造造流流程程图图2022-7-2020现现代代模模具具制制造造流流程程图图2022-7-20212022-7-2022模具的主要加工方法 机械加工（主要的加工手段）传统的切削与磨削加工是模具制造不可缺少的加工方法。左右的模具主要由铣削、车削、磨削等机加工方法完成。如模架加工、模胚加工、模具型面粗加工以及孔类加工等。主要加工方法包括：切削加工及高速铣削技术，高速铣削是目前切削技术中
11、最热门的一种工艺技术，一般用于大、中型模具加工。磨削加工及多轴联动坐标磨研磨及抛光特点：加工精度高、生产效率高、通用性强 特种加工（电加工）定义 特点：以柔克钢、不施加明显机械力、加工复杂形状零件、加工过程自动化。主要方法有：电加工（电火花、电解加工），化学腐蚀加工。模具的成型法加工 主要方法有：铸造法制模（砂型铸造、陶瓷铸造、实型铸造），塑性挤压法制模（热压印法、冷挤压法），超塑性挤压法制模。模具累加法加工 是指零件形状是不断地按一定指令添加材料、累积而得到。主要方法包括：金属喷涂、电铸法、快速原型法和快速制模（）技术 焊接2022-7-2024本课程的性质、任务和要求 性质：模具方向的一门
12、专业课 任务掌握模具设计与制造所必须具备的工艺知识，提高合理设计模具的能力 要求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提高分析模具结构工艺性的能力结束结束返回返回模具设计主干线模具设计主干线材料学金属材料成形工艺及模具设计高分子材料金属材料成形加工理论机械制造基础工程材料金属工艺学切削加工数控机床与数控技术特种加工模具加工技术模具加工技术模具失效与寿命程序设计语言电子技术测试技术模具CAM模具CAD模具CAD/CAM微机原理与应用非金属材料成形工艺及模具设计模具制造主干线模具制造主干线模具知识结构框图模具知识结构框图设计制造设计制造机械电子机械电子模
13、具模具 一体应用一体应用宁波某汽配模具厂的部分产品照片宁波某汽配模具厂的部分产品照片返回返回2022-7-2027l研究开发了一些新技术和新工艺，如模具表面抛光、三维研究开发了一些新技术和新工艺，如模具表面抛光、三维曲面数控仿形加工、模具钢的超塑性成形技术和快速制模曲面数控仿形加工、模具钢的超塑性成形技术和快速制模技术等。技术等。l模具加工设备得到较大的发展，国内已能批量生产精密坐模具加工设备得到较大的发展，国内已能批量生产精密坐标磨床、标磨床、CNC仿形铣床、仿形铣床、CNC电火花线切割机床及电火花电火花线切割机床及电火花加工机床。加工机床。l模具模具CAD/CAM技术已在国内数十个单位得到
14、开发应用。技术已在国内数十个单位得到开发应用。l发展了一些多工位级进模和硬质合金模等新产品，并根据发展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。国内生产需要研制了一批精密塑料注射模。我国模具技术的进步表现：研究开发了几十种模具新钢种及硬质合金、钢结硬质合金等新材料，并采用了一些热处理新工艺，使模具使用寿命得到延长。返回返回2022-7-2028我国模具技术的进步表现 1997年以来，国家相继把模具和设备列入当前国家重点鼓励发展的产业产品和技术目录和鼓励外商投资产业目录，从1997年2005年，对全国专业模具厂实行增值税减免70的优惠政策。1994年有模
15、具企业约1万，职工43万，产值130亿，2005年，企业3万，职工90万，产值610亿。返回返回2022-7-2029我国模具技术的不足原因：专业化和标准化程度低。目前专业化程度不到10%，而标准化程度也只有20%左右。模具品种少，效率低，经济效益差。制造周期长，模具精度不高，制造技术较落后。模具寿命短，新材料使用量不到10%。力量分散，管理落后。返回返回2022-7-2030结束语 第一章 概论一般了解模具工业在国民经济中的地位、作用及发展一般了解模具工业在国民经济中的地位、作用及发展概况概况了解模具制造的基本要求、特点、工艺路线以及模具了解模具制造的基本要求、特点、工艺路线以及模具的主要加
16、工方法的主要加工方法 第二章 模具的机械加工（自学提纲）了解一般机械加工：通过自学了解车削、铣削、刨插削及磨削等机械加工方法的加工范围、工序性质、精度以及加工方式、工艺要点了解模具仿形加工的控制方式及工作原理、加工工艺，掌握仿形加工的基本方式一般了解坐标镗床、坐标磨床的结构，了解其主要附件和加工工艺方法退出退出2022-7-2031第三章 模具特种加工 了解电火花成型加工原理、设备及工艺特点 了解电火花线切割加工、设备及工艺特点 介绍模具表面处理技术第四章 模具的装配 介绍泠冲模装配工艺与实例 介绍塑料模装配工艺与实例一般机械加工仿形加工精密加工模具加工特点：模具零件形状复杂，精度要求高。需要
17、使用电火花加工、电火花线切割、精密磨削，数控加工中心等先进设备。一般机械加工（自学）车削加工 铣削加工 刨削和插削加工 磨削加工仿形加工仿形加工原理仿形加工工艺（自学）加工效率高，其初加工效率为电火花加工40-50倍，尺寸精度达0.05mm，表面粗糙度为Ra3.2-6.3m。不能加工内清角和较深的窄槽，对于要求高的模具，该工艺只能作粗加工工序。加工前必须制作靠模、选择触头和刀具。仿形加工的基本形式有：垂直二维仿形、水平二维仿形、三维仿形雕刻加工仿形加工主要加工各种模具型腔或型面，包括：仿形车削、仿形刨削、仿形铣削、仿形磨削。仿形加工原理 仿形加工以靠模为依据，加工时触头对靠模表面施加一定压力，
18、并沿其表面移动，通过仿形机构，使刀具做同步动作。实现仿形加工的方法有：机械式、液压式、电控式、电液式、光电式。机械式仿形触头与刀具刚性连接，如通过缩放仪及杠杆连接。其靠模与触头之间有较大的压力，引起弹性变形，易磨损，精度较低。液压式仿形利用油液作为介质传递信息和动力。其结构简单、体积小、输出功率大。其精度比机械式仿形高。仿形加工 电控式仿形铣床以电信号传递信息，利用伺服电机带动铣刀作仿形运动。触头与靠模接触并作相对移动，通过传感器将此信号变成电信号，经随动系统放大后，控制铣刀运动。触头压力比机械式小(16N)，精度0.010.03mm。电液式仿形以电传感器传递信息，利用液压作为动力进行仿形加工
19、。传感器信号经电-液转换机构（电液伺服阀）使液压执行机构驱动工作台做相应的伺服运动。光电式仿形利用光电传感器传递信息。加工时不需靠模，只需图样，由光电跟踪接受图样反射的光信号，经光敏元件转换成电信号送往控制部分进行变换处理和放大，分别控制X、Y两方向的伺服电机带动工作台作仿形运动。雕刻加工 在模具形腔表面或型面上带有文字、数字和花纹图案时，用前述方法难以加工，需要用雕刻加工。雕刻加工属机械式仿形加工的一种，但不是直接作用式机械仿形，是通过缩放尺进行仿形。缩放尺的比例可调，靠模放大率越大，雕刻的花纹越细致，精度越高。雕刻机分为平面雕刻机和立体雕刻机：前者用于加工平面上的文字、图案，后者还可以加工
20、小型模具。模具精密加工 坐标镗床加工：是一种高精度孔的加工方法，主要用于加工零件各面上有精确孔距要求的孔。孔尺寸精度可达IT6-IT7，表面粗糙度可达Ra.8m，孔距精度达0.0050.01mm。坐标镗床是一种高精度机床，其零部件制造与装配精度很高，刚性、抗振性好。分立式单柱、立式双柱和卧式。靠精密测量装置来确定工作台、主轴位移距离，以实现工件与刀具精确定位。常见测量装置有：带校正尺的精密丝杆坐标测量装置；精密刻度尺（光屏读数器坐标测量装置）；光栅（见教材图）立式双柱坐标镗床1工作台；2横梁；3，6立柱；4顶梁；5主轴箱；7主轴；8床身 万能回转工作台 圆形回转工作台 光学显微镜式和千分表式中
21、心测定器 各种镗杆和镗孔工具坐标镗床的主要附件坐标镗床的主要附件坐标镗削加工工艺（自学）坐标镗削加工工艺（自学）模具精密加工 坐标磨床加工：与坐标镗床相似，利用准确的坐标定位实现孔的精确加工，利用高速旋转的砂轮对淬火的工件内孔进行磨削加工。精度达m，Ra.m，可磨孔径为：.8-200mm。坐标磨床有立式和卧式，模具加工常用立式。有三个主要运动：砂轮自转，主轴公转（行星回转）及主轴上下往复运动。是精密坐标定位机构与行星高速磨削机构的结合。（见教材图）概述成形砂轮磨削法夹具磨削法 原理：把零件的轮廓分成若干直线与园弧，然后按照一定的顺序逐段磨削，使之达到图样上的技术要求。设备：v平面磨床v成形磨床
22、 成形磨削的方法v成形砂轮磨削法v夹具磨削法图解图解概述 加工范围（模具制造）v 精加工凸模、拼块凹模及电极模具刃口形状示例成形砂轮磨削法 砂轮的选择v性能指标性能指标：磨料、粒度、硬度、组织、结合剂v选用标准选用标准：磨损量小、组织均匀（参考见P.39表2-10）砂轮的修理v砂轮角度的修理v圆弧砂轮的修理v非圆弧砂轮的修理“成形砂轮磨削法”之砂轮角度的修理（一）修理砂轮角度的夹具是按照正弦原理设计的。左图为修理砂轮角度工具。修理砂轮角度夹具齿轮齿条“成形砂轮磨削法”之砂轮角度的修理（二）a)b)c)450)10090(2)90sin(.)9045(2)90sin(.)450(2sindLlH
23、dLlHdLlH904510090 砂轮圆弧的修整 修整圆弧砂轮夹具1金刚刀；2摆杆；3滑座；4刻度盘；5角度标;6主轴；7手轮；8挡块；9支架；10螺杆 靠模工具修整砂轮1支架；2样板；3靠模工具；4金刚刀“成形砂轮磨削法”之圆弧砂轮的修理（一）修理圆弧砂轮 修理园弧砂轮工具结构原理：由摆杆、滑座和支架等组成。修整砂轮，先根据所修砂轮的情况及半径计算块规值，并调好金刚刀尖的位置，然后按照工具，使刀尖处于砂轮下面，旋转手轮，使金刚刀绕工具的主轴中心来回摆动则可修整出园弧。HP（常量）砂轮RR=P+R修整凸圆弧砂轮半径修整凸圆弧砂轮半径 的控制过程动态演示的控制过程动态演示RRHP=P-R修整凹
24、圆弧砂轮半径修整凹圆弧砂轮半径 的控制过程动态演示的控制过程动态演示“成形砂轮磨削法”之圆弧砂轮的修理（二）该工具是用块规控制金刚刀与支架的相对位置来调节圆弧半径的。调节方法v修整凸圆弧砂轮v修整凹圆弧砂轮修整圆弧砂轮工具（立式）锁紧锁紧修整凸圆弧砂轮半径的调节过程（立式）修整凸圆弧砂轮半径的调节过程（立式）锁紧10（一）支架金刚刀杆调节环10锁紧5（二）金刚刀杆调节环支架锁紧RR（四）支架金刚刀杆调节环锁紧松开（三）调节环支架金刚刀杆锁紧锁紧修整凹圆弧砂轮半径的调节过程（立式）修整凹圆弧砂轮半径的调节过程（立式）锁紧10(一)金刚刀杆支架调节环锁紧松开45(三)调节环金刚刀杆支架锁紧45-R
25、R(四)调节环金刚刀杆支架10锁紧50(二)支架调节环金刚刀杆“成形砂轮磨削法”之非圆弧砂轮的修理 样板曲线是按照被磨削工件的形状而设计的，其制造精度应高于工件精度。修整凸、凹圆弧砂轮的靠模工具之区别为v其触头形状：凸平凹尖 注意事项：为了保证修出的砂轮形状准确，必须使金刚刀尖在通过砂轮主轴中心的垂直面或水平面内运动。用靠模工具修整砂轮夹具磨削法 正弦精密平口钳 正弦磁力台(P.44)适用磨削扁平工件 正弦分中夹具 万能夹具 光学曲线磨床结束应垫块规的计算“夹具磨削法”之正弦分中夹具（一）适用：v磨削具有同一回转中心的凸圆柱面和斜面。工作原理（P.46）块规值计算（分二种情况）1sinoHHL
26、2sinoHHL 正弦分中夹具 正弦分中夹具1量块垫板；2蜗杆；3正弦圆柱；4分度盘；5零位指标；6蜗轮；7主轴；8前顶座；9前顶尖；10鸡心夹头；11工件；12后顶尖；13手轮；14支架；15底座结合教材分析原理P46返回“夹具磨削法”之正弦分中夹具（二）工件的安装方法v心轴装夹法 适用：工件上有内孔或可作工艺孔，且孔中心为成形外表面的回转中心v双顶尖装夹法 适用：工件上没有内孔且不可作工艺孔夹具主轴心轴工件螺母鸡心夹头AA-AA工件加长顶尖螺母副顶尖叉形滑板d标准棒 测量方法：v被磨削表面尺寸用测量调整器，块规和百分表作比较测量。“夹具磨削法”之正弦分中夹具（三）50d/2v具体方法：l调
27、整块规座位置使它能反映夹具的中心高（如下图所示）测量调整器三角架块规座l设被测量表面距夹具中心为s，则块规组上的测量高度为 H=h+s50d/2h实例 a)返回 b)c)d)&适用：适用：磨削不同心的凸圆柱面和斜面磨削不同心的凸圆柱面和斜面&工件的装夹方法工件的装夹方法v用螺钉紧固工件v用精密平口钳装夹v用磁力台装夹v用磨回转体的夹具装夹 组成：v装夹部分、回转部分、十字滑板和分度部分“夹具磨削法”之 万能夹具（一）图解图解十字滑板回转中心万能夹具是万能夹具是成形磨床成形磨床的主要部件的主要部件,也可用于平面磨床也可用于平面磨床万能夹具1转盘；2小滑板；3手柄；4中滑板；5丝杆；6丝杆；7主轴
28、；8蜗轮；9游标；10正弦分度盘;11蜗杆；12正弦圆柱；13量块垫板；14夹具体；15滑板座万能夹具比正弦分中夹具更完善，不但能使工件回转，通过十字滑块还可使工件在两个垂直方向移动，以调整工件回转中心，使它与夹具主轴中心重合 圆弧的测量“夹具磨削法”之 万能夹具（二）A）凸圆弧H=h+R50RhH50RhH圆弧的测量B）凹圆弧H=h-R“夹具磨削法”之成形磨削工艺尺寸的换算 成形磨削工艺尺寸的换算的要求是根据磨削和测量的需要而定的。工艺尺寸的换算的要求：各圆弧中心之间的坐标尺寸。（万能夹具）回转中心至各斜面或平面的垂直距离。各斜面对坐标轴的倾斜角度。各圆弧的包角。工艺尺寸的换算结果要求：中间
29、数值（六位六位）最终值（二二三位三位）角度值（10）0R3.5R16R506.4R14(35.875,3)(30.577,-29)(13.027,-37.5)(99.522,-15.347)29.4638.832227 224894 4647145 1616165 22183R3.52962.558R16R506.4R142255工艺尺寸的换算实例工艺尺寸的换算实例返回凸模磨削顺序与操作要点返回 成形磨床垂直调节手轮 床身手轮（夹具横向移动）手把（锁紧万能夹具）砂轮垂直导轨纵向导轨磨头架电动机测量平台万能夹具夹具工作台手把（控制往复运动）返回 1.螺钉装夹 2.精密平口钳装夹 3.磁力平台装夹
30、4.磨回转体夹具装夹磨回转体夹具返回各类成形砂轮返回图11 正弦精密平口钳1量块；2正弦圆柱；3砂轮；4工件；5精密平口钳；6底座返回aLHsin.成形砂轮磨削法与夹具磨削法返回成形砂轮磨削法与夹具磨削法成形砂轮磨削法（专用砂轮，普通夹具）夹具磨削法（普通砂轮，专用夹具）返回正弦规正弦规正弦规是利用正弦函数原理对精密角度进行间接测量或加工的一种常用的精密量具或工具,常用于测量内、外锥体的锥角及外锥体的大小端直径,也用于测量角度块的角度、孔中心线与平面之间的夹角.正弦规实际上是通过测量长度来计算角度,结构简单,造价低廉,使用方便.通过误差分析得出:利用正弦规测量小角度能获得很高的精度.利用正弦原
31、理正弦原理可将小角度测量转化为线度测量。即只要已知直角三角形的斜边，测量小角度的对边 光学曲线磨床M9017A型光学曲线磨床1投影屏幕；2砂轮架；3，5，6手柄；4工作台光学曲线磨床光学曲线磨床光学曲线磨床的基本原理1光源；2砂轮；3工件；4光屏；5棱镜结束语 了解成形磨削的工序性质、原理和设备。了解成形磨削的工序性质、原理和设备。重点掌握成形砂轮磨削法和夹具磨削法及成重点掌握成形砂轮磨削法和夹具磨削法及成形磨削工艺尺寸的换算。形磨削工艺尺寸的换算。退出退出第二讲 模具材料及热处理 常用模具材料 模具材料的一般性能要求及选用原则 模具常用热处理 冷作模具钢及其热处理 塑料模具钢及其热处理 其他
32、模具材料的热处理常用模具材料 模具用途广泛，工作条件差别大，制造模具的材料范围很广。目前，冲压模、塑料模、压铸模、粉末冶金模的材料以钢为主，有些模具还可采用低熔点合金和非金属材料等。模具用钢主要性能要求：硬度和耐磨性（最重要的模具失效形式，决定模具寿命）可加工性能（模具零件形状复杂，要求热处理变形小）强度和韧性（足够的强度承受高压，冲击载荷等要求高韧性）淬透性、抛光性、耐腐蚀性（塑料及添加剂的腐蚀作用）。模具材料的性能对模具寿命有决定性的影响，根据模具的结构和使用情况，合理选用制模材料是模具工程师的重要任务之一。模具热处理及表面强化是模具制造中的关键工艺，是保证模具质量和使用寿命的重要环节，实
33、际使用证明，在模具失效中由于热处理不当引起的占很大比例。模具用钢按用途可分为三大类：冷作模具钢：制作金属在冷态下变形的模具，包括：冷冲模、冷挤压模、冷镦模、粉末压制模。要求高硬度、高耐磨性及足够强度和韧性。热作模具钢：制造经过加热的固态或液态金属在压力下成型的模具，包括：热锻模、压铸模。要求高温下足够的强度、韧性和耐磨性及高热疲劳抗力和导热性 塑料模具钢：制造各种塑料模具。塑料品种多，要求差别大，其模具材料范围广。主要要求工艺性能高（热处理变形小、抛光性好、耐腐蚀）选用一般原则：满足使用性能要求、良好的工艺性能、适当考虑经济性 模具材料的性能要求及选用原则模具材料的一般性能要求包括：力学性能、
34、高温性能、表面性能及经济性。模具的用途不同，在性能上侧重点也不同，如冷冲模对耐磨性和淬透性要求高，塑料模要求材料可加工性和抛光性好。常用模具材料牌号对照表常用模具材料牌号对照表类别类别中国钢号中国钢号通用钢号通用钢号钢材特性钢材特性塑胶模具塑胶模具钢钢3Cr2MoP20（美国）（美国）预硬塑胶模具钢预硬塑胶模具钢3Cr2NiMo718（瑞典）（瑞典）超预硬塑胶模具钢超预硬塑胶模具钢4Cr13S136（瑞典）（瑞典）抗腐蚀塑胶模具钢抗腐蚀塑胶模具钢1CrNi3NAK80（日本）（日本）镜面塑胶模具钢镜面塑胶模具钢3Cr17MoM300（奥地利）（奥地利）耐腐蚀塑胶模具钢耐腐蚀塑胶模具钢五金模具五
35、金模具钢钢CrWMnSKS3（日本）（日本）不变形油钢不变形油钢Cr12MoVSKD11（日本）（日本）耐磨韧性铬钢耐磨韧性铬钢热作模具热作模具钢钢4Cr5MoSiV18407（瑞典）（瑞典）SKD61（日本）（日本）H13（美国）（美国）通用热作模具钢通用热作模具钢模具常用热处理工艺 模具材料热处理：在钢厂内完成，保证钢材质量，如基本力学性能，金相组织要符合国家标准或行业标准。特点是大型工业炉中大批量生产。模具零件热处理：在模具制造厂完成，或专业热处理厂完成。特点是小批量或单件生产，工艺复杂多样，设备精良。热处理工艺方法，分预备热处理和最终热处理。常用方法有：正火、退火、淬火、调质、渗碳及氮
36、化等，见表。模具热处理包括模具材料热处理和模具零件热处理。模具热处理包括模具材料热处理和模具零件热处理。冷作模具钢及其热处理 冷作模具钢的主要性能要求：高变形抗力、断裂抗力、耐磨损、抗疲劳、抗黏着性能 常用材料包括：碳素工具钢，T10A，T12A 低合金钢，9Mn2V、CrWMn、9SiCr、GCr15 高合金钢，Cr12、Cr12MoV 合金钢主要特点：含C量高、含较多合金元素、合金元素降低钢的马氏体相变点Ms冷作模具冷作模具主要用于金属或非金属材料的冲裁、拉伸、弯曲等工序。工作零件承受拉压、弯曲、冲击、疲劳、摩擦等多种机械力作用。主要失效形式主要失效形式：断裂、堆塌、磨损、黏着（咬合）、啃
37、伤、软化等冷作模具钢冷作模具钢侧重硬度、耐磨性。含碳量高，合金元素以增加淬透性，提高耐磨性为主。冷作模具钢及其热处理冷作模具钢热处理特点：冷作模具钢热处理特点：加热方式(预热或阶梯式升温）、加热介质（采用控制气氛炉、真空炉）、冷却方式（较缓和的冷却方式以减少变形）、表面处理（深冷处理、渗氮）、工序间防护（及时清理）碳素工具钢的热处理：用于要求不太高的小型简单冷作模具工作零件，（T8A,T10A)，T10A应用最普遍，强度和韧性较高。碳素工具钢淬透性差，常规淬火后淬硬层1.53.0mm。低合金钢的热处理：俗称油淬钢，这类钢一般淬火温度较低，在油中冷却，变形小，尺寸稳定性好。主要有：鉻钨锰钢(Cr
38、WMn，9CrWMn)，锰钒钢(9Mn2V)，高碳鉻钢（Cr2），鉻硅钢(9SiCr)高合金钢的热处理高合金钢的热处理：主要是高鉻高碳钢，淬透性极高，具有微变形性，也叫微变形钢，是高级冷作钢。代表钢号Cr12，Cr12MoV，Cr12W，Cr5MoV等火焰淬火冷作模具钢火焰淬火冷作模具钢的热处理：为简化大型、特大型冷作模具的生产过程而专门研制的，其热处理特点是：淬火温度范围很宽（880-1150），适合手工操作；淬透性很高，空冷后表面硬度高，芯部性能也好；淬火变形倾向性小。应用较普遍的是：7CrSiMnMoV（日立金属HITACHI）SKD11(56.00元/公斤)是一种耐磨性能较佳的通用冷作
39、模具钢.有着良好的淬火性,并且淬火变形量小。用 途:此钢易于车削,并宜制锋利刀口,剪刀,圆锯,冷或热作修整模,滚简边,螺丝纹,线模,铣刀,冲压模,圆形滚边,制电力变压器心冲模,切割钢皮轧刀,钢管成型滚简,首筋匠滚简,特殊成型滚简,精密规,形状繁杂之冷压工具,治金,锡作模,塑胶模,螺钉打头模等.冷作模具钢与热作模具钢的区别：冷作模具钢侧重硬度、耐磨性。含碳量高，合金元素以增加淬透性，提高耐磨性为主。热作模具钢对硬度要求适当，侧重于红硬性，导热性，耐磨性。因此含碳量低，合金元素以增加淬透性，提高耐磨性、红硬性为主。塑料模具钢及其热处理 塑料模具钢的主要特点：范围广：从普通钢到专用钢。专用钢已自成体
40、系，钢号前加SM 性能要求严格，热处理难度大，要求可抛光性和镜面质量 避免变形 耐腐蚀 易切削性塑料模具钢及其热处理各种钢型的热处理 预硬化型塑料模具钢的热处理 易切削预硬化型塑料模具钢的热处理 非合金中碳塑料模具钢的热处理 渗C型塑料模具钢的热处理 耐腐蚀型塑料模具钢的热处理 时效硬化塑料模具钢的热处理塑料模具钢及其热处理l预硬化钢泛指钢厂已进行最终热处理（淬火回预硬化钢泛指钢厂已进行最终热处理（淬火回火）的钢材。火）的钢材。l典型预硬化塑料模具钢为：典型预硬化塑料模具钢为：SM3Cr2Mo.其热其热处理工艺为：处理工艺为：840-880淬火，油冷，淬火，油冷，600-600-650650回
41、火，空冷，供应硬度回火，空冷，供应硬度32HRC32HRC。l对应的美国钢材为对应的美国钢材为P20，德国钢，德国钢40CrMnMo7，日本日本HPM2。P20钢渗后热处理工艺为：钢渗后热处理工艺为：820-870淬火淬火,150-260回火，空冷，渗回火，空冷，渗层硬度达层硬度达58-64HRC58-64HRC。德国钢德国钢40CrMnMo7淬淬透性比透性比SM3Cr2Mo好，加工性、抛光性更好。好，加工性、抛光性更好。塑料模具钢及其热处理l易切削预硬化钢在保证原有性能前提下，添加易切削预硬化钢在保证原有性能前提下，添加一种或几种易切削合金元素。一种或几种易切削合金元素。l典型材料有：典型材
42、料有：8CrMnWMoVS(8CrS)，含含S易易切削钢，热处理硬度达切削钢，热处理硬度达4042HRC时，其切时，其切削加工性相当与退火态的削加工性相当与退火态的T10A钢（钢（200HBS），），可抛光性和光刻浸蚀性好。典型热处理：可抛光性和光刻浸蚀性好。典型热处理：80010 退火，保温退火，保温2-42-4h h，降温到降温到700-720 700-720，保温保温4-64-6h h，炉冷，硬度炉冷，硬度=229=58=58HRCHRC。l高韧性易切削钢：高韧性易切削钢：5 5CrNiMnMoVSCaCrNiMnMoVSCa塑料模具钢及其热处理l非合金中碳塑料模具钢是冶金质量（纯洁度）
43、非合金中碳塑料模具钢是冶金质量（纯洁度）更高的中碳更高的中碳碳素结构钢碳素结构钢，含，含C量在量在0.4%0.6%。l典型材料有：典型材料有：SM45、SM50，同类日本钢号是同类日本钢号是S45CS58C。其热处理工艺与常规工艺无异，其热处理工艺与常规工艺无异，对于小型、精度要求不高的塑料模具零件，首对于小型、精度要求不高的塑料模具零件，首选此钢种。选此钢种。l渗渗C C型塑料模具钢：对受冲击大的塑料模具零型塑料模具钢：对受冲击大的塑料模具零件，要求表面硬心部韧，采用渗件，要求表面硬心部韧，采用渗C C钢。一般零钢。一般零件采用件采用2020CrCr。对表面质量要求很高的零件采用对表面质量要
44、求很高的零件采用专门钢种：专门钢种：1212CrNi3ACrNi3A。塑料模具钢及其热处理l耐腐蚀型塑料模具钢用于制造对金属有腐蚀作耐腐蚀型塑料模具钢用于制造对金属有腐蚀作用的塑料制品模具用的塑料制品模具 零件。零件。l典型钢种有：典型钢种有：Cr13、9Cr18等可强化马氏体不等可强化马氏体不锈钢。其热处理与一般不锈钢制品热处理相同。锈钢。其热处理与一般不锈钢制品热处理相同。l时效硬化时效硬化型塑料模具钢：对于形状复杂、高精型塑料模具钢：对于形状复杂、高精度、长寿命的塑料模具零件为减少热处理变形度、长寿命的塑料模具零件为减少热处理变形和提高模具零件的精度保持性采用时效硬化钢。和提高模具零件的
45、精度保持性采用时效硬化钢。模具零件在固溶处理后变软（模具零件在固溶处理后变软（28-3428-34HRCHRC），），便便于加工成型，然后再时效硬化，获得所需综合于加工成型，然后再时效硬化，获得所需综合力学性能。力学性能。塑料模具钢及其热处理l马氏体时效硬化钢具有高屈强比、良好切削性马氏体时效硬化钢具有高屈强比、良好切削性能和焊接性能。典型钢种有能和焊接性能。典型钢种有1818NiNi在固溶状态下在固溶状态下硬度硬度2828HRCHRC，480 480 时效时效3 3h h，硬度可提高到硬度可提高到4343HRCHRC，保温时间更长，硬度可达保温时间更长，硬度可达5252HRCHRC。l析出硬
46、化型钢是通过固溶处理和沉淀析出第二析出硬化型钢是通过固溶处理和沉淀析出第二相而强化，硬度可达相而强化，硬度可达37-4337-43HRCHRC。代表性钢号有：代表性钢号有：2525CrNi3MoAlCrNi3MoAl。这类钢冶金质量高，一般采用特这类钢冶金质量高，一般采用特殊冶炼，纯洁读好，镜面研磨性好。其热处理殊冶炼，纯洁读好，镜面研磨性好。其热处理分为：第一次固溶（淬火），第二次固溶处理分为：第一次固溶（淬火），第二次固溶处理（回火）和时效处理。（回火）和时效处理。市场上常用塑料模具钢 718塑料模具钢 （43元/单位）718塑料模具钢：交货状态已预加硬至HB285-320（HRC30-3
47、5）不需要再淬硬，永不变形；可再加硬至HRC40。性能说明:经电炉精炼或电渣重溶钢，适合电蚀（电火花）加工，易镜面抛光；淬透性好，综合力学性能好。主要用于：(1)长期生产或大型塑胶料模具；(2)有镜面抛光要求的大型塑料模具。718H（36元/单位）为真空熔炼之铬-镍-钼合金钢，出厂前已经过淬硬及回火处理，具备下俩各项优点：无淬裂和热处理变形风险 无需热处理费用 缩短模具制作周期 降低模具所需成本（例，无需侨正变形）模具易于修正 可施以氮化及火眼硬化处理，以增进模具的表面硬度及耐磨性。718H主要用途：大型长寿命塑胶注塑模，如家电制品，电脑外壳等模具高表面光洁度之塑胶制品模具吹塑模由于硬度高，可
48、用于塑胶模具中之滑块成形工具，压缩-制动模（弯板机模），（视生产需要可施加火焰硬化或氮化处理）构造零件及轴 718H钢材特长：抛光性及加工性好,钢材纯洁度高.出厂状态：预硬HB 330-370 S136 (96元/单位)S136 高耐磨抗腐蚀预硬镜面钢材一勝百（瑞典）ASSAB STAVAX ESR(S-136)为高級不锈工具钢、其具备以下的特性：优良的耐腐蝕性优良的抛光性优良的耐磨性优良的機械加工性 淬火時具有优良的穩定性綜合上列的优点，使得該鋼種具有卓越的生産特性。由於其優良的耐腐蝕性，在塑料模具中使用的好處概述如下：較低的維修費用模具經過長期使用後，模穴表面仍然維持原先的光滑狀態。模具在
49、潮湿的环境下操作 HPM38(日立金属)高耐磨抗腐蚀预硬镜面钢材 HPM38是13Cr系含Mo不锈钢,经过特殊溶解制造而成有很好的耐腐蚀性.因此,最适合于要求硬度高且对耐腐蚀镜面性要求高的塑胶模具,而且,HPM38热处理尺寸变化极小,适合精密热处理.另外,它的浸蚀性好,有利于模具的保养.主要用于:日用透明産品(家电,医疗,食品)高抛光要求的模具以及耐腐蚀要求的橡胶模具等.如:通讯器材零件,医疗器械零件等.特点：抛光性非常好,耐腐蚀性佳,热处理尺寸极小 热作模具钢及其热处理热作模具主要有鍛模、热挤压模、压铸模等主要失效形式：断裂（开裂或机械疲劳裂纹）、塑性变形或型腔堆塌、热疲劳、热磨损和热熔损.
50、热作模具钢的主要特点：除良好的工艺性能外，还要求在不同温度下具有高的强度、韧性、硬度、热稳定性。一般含C量较低，多元合金化（含Cr、W、Mo、Ni、V、Si、Co等）较高韧性热作模具钢：用于制造受冲击载荷较大的热作模具工作零件。典型钢号：5CrNiMo和5CrMnMo。热作模具钢及其热处理 高热强性热作模具钢：主要制作压铸模、机锻模的工作零件。要求有较高的热强性、热疲劳性、热熔损、回火抗力、热稳定性。一般含较多Cr、W、Si、Mo、V等合金元素。代表钢号有：4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiV1(国外牌号H13)、4Cr3Mo3SiV 高耐磨性热作模具钢：具有红硬性和良好的热磨损性，有较高的
