模具制造領(lǐng)域的14個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題解答【上】
/ 2021/6/5 9:29:44
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（1）選擇
模具鋼時(shí)什么是最重要的和最具有決定性意義的因素？
成形方法－可從兩種基本材料類型中選擇。
A)熱加工工具鋼，它能承受模鑄、鍛造和擠壓時(shí)的相對(duì)高的溫度。
B)冷加工工具鋼，它用于下料和剪切、冷成形、冷擠壓、冷鍛和粉末加壓成形。
塑料-一些塑料會(huì)產(chǎn)生腐蝕性副產(chǎn)品，例如PVC塑料。長(zhǎng)時(shí)間的停工引起的冷凝、腐蝕性氣體、酸、冷卻/加熱、水或儲(chǔ)存條件等因素也會(huì)產(chǎn)生腐蝕。在這些情況下，推薦使用不銹鋼材料的模具鋼。
模具尺寸－大尺寸模具常常使用預(yù)硬鋼。整體淬硬鋼常常用于小尺寸模具。
模具使用次數(shù)－長(zhǎng)期使用(>1000000次)的模具應(yīng)使用高硬度鋼，其硬度為48－65HRC。中等長(zhǎng)時(shí)間使用(100000到1000000次)今日焦點(diǎn)：
的模具應(yīng)使用預(yù)硬鋼，其硬度為30－45HRC。短時(shí)間使用(<100000次)的模具應(yīng)使用軟鋼，其硬度為160－250HB。
表面粗糙度－許多
塑料模具制造商對(duì)好的表面粗糙度感興趣。當(dāng)添加硫改善金屬切削性能時(shí)，表面質(zhì)量會(huì)因此下降。硫含量高的鋼也變得更脆。
模具制造領(lǐng)域的14個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題解答【上】
（2）影響材料可切削性的首要因素是什么？
鋼的化學(xué)成分很重要。鋼的合金成分越高，就越難加工。當(dāng)碳含量增加時(shí)，金屬切削性能就下降。
鋼的結(jié)構(gòu)對(duì)金屬切削性能也非常重要。不同的結(jié)構(gòu)包括：鍛造的、鑄造的、擠壓的、軋制的和已切削加工過(guò)的。鍛件和鑄件有非常難于加工的表面。
硬度是影響金屬切削性能的一個(gè)重要因素。一般規(guī)律是鋼越硬，就越難加工。高速鋼(HSS)可用于加工硬度最高為330-400HB的材料；高速鋼+鈦化氮(TiN)涂層，可加工硬度最高為45HRC的材料；而對(duì)于硬度為65-70HRC的材料，則必須使用硬質(zhì)合金、陶瓷、金屬陶瓷和立方氮化硼(CBN)。
非金屬參雜一般對(duì)刀具壽命有不良影響。例如Al2O3(氧化鋁)，它是純陶瓷，有很強(qiáng)的磨蝕性。
最后一個(gè)是殘余應(yīng)力，它能引起金屬切削性能問(wèn)題。常常推薦在粗加工后進(jìn)行應(yīng)力釋放工序。
（3）模具制造的生產(chǎn)成本由哪些部分組成？
粗略地說(shuō)，成本的分布情況如下：
切削65%
工件材料20%
熱處理5%
裝配/調(diào)整10%
這也非常清楚地表明了良好的金屬切削性能和優(yōu)良的總體切削解決方案對(duì)模具的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的重要性。
（4）鑄鐵的切削特性是什么？
一般來(lái)說(shuō)，它是：
鑄鐵的硬度和強(qiáng)度越高，金屬切削性能越低，從刀片和刀具可預(yù)期的壽命越低。用于金屬切削生產(chǎn)的鑄鐵其大部分類型的金屬切削性能一般都很好。金屬切削性能與結(jié)構(gòu)有關(guān)，較硬的珠光體鑄鐵其加工難度也較大。片狀石墨鑄鐵和可鍛鑄鐵有優(yōu)良的切削屬性，而球墨鑄鐵相當(dāng)不好。
加工鑄鐵時(shí)遇到的主要磨損類型為：磨蝕、粘結(jié)和擴(kuò)散磨損。磨蝕主要由碳化物、沙粒參雜物和硬的鑄造表皮產(chǎn)生。有積屑瘤的粘結(jié)磨損在低的切削溫度和切削速度條件下發(fā)生。鑄鐵的鐵素體部分最容易焊接到刀片上，但這可用提高切削速度和溫度來(lái)克服。
在另一方面，擴(kuò)散磨損與溫度有關(guān)，在高切削速度時(shí)產(chǎn)生，特別是使用高強(qiáng)度鑄鐵牌號(hào)時(shí)。這些牌號(hào)有很高的抗變型能力，導(dǎo)致了高溫。這種磨損與鑄鐵和刀具之間的作用有關(guān)，這就使得一些鑄鐵需用陶瓷或立方氮化硼(CBN)刀具在高速下加工，以獲得良好的刀具壽命和表面質(zhì)量。
一般對(duì)加工鑄鐵所要求的典型刀具屬性為：高熱硬度和化學(xué)穩(wěn)定性，但也與工序、工件和切削條件有關(guān)；要求切削刃有韌性、耐熱疲勞磨損和刃口強(qiáng)度。切削鑄鐵的滿意程度取決于切削刃的磨損如何發(fā)展：快速變鈍意味著產(chǎn)生熱裂紋和缺口而使切削刃過(guò)早斷裂、工件破損、表面質(zhì)量差、過(guò)大的波紋度等。
正常的后刀面磨損、保持平衡和鋒利的切削刃正是一般需要努力做到的。
（5）什么是模具制造中主要的、共同的加工工序？
切削過(guò)程至少應(yīng)分為3個(gè)工序類型：
粗加工、半精加工和精加工，有時(shí)甚至還有超精加工(大部分是高速切削應(yīng)用)。殘余量銑削當(dāng)然是在半精加工工序后為精加工而準(zhǔn)備的。在每一個(gè)工序中都應(yīng)努力做到為下一個(gè)工序留下均勻分布的余量，這一點(diǎn)非常重要。
如果刀具路徑的方向和工作負(fù)載很少有快速的變化，刀具的壽命就可能延長(zhǎng)，并更加可預(yù)測(cè)。如果可能，就應(yīng)在專用機(jī)床上進(jìn)行精加工工序。這會(huì)在更短的調(diào)試和裝配時(shí)間內(nèi)提高模具的幾何精度和質(zhì)量。
（6）在這些不同的工序中應(yīng)主要使用何種刀具？
粗加工工序：圓刀片銑刀、球頭立銑刀及大刀尖圓弧半徑的立銑刀。
半精加工工序：圓刀片銑刀(直徑范圍為10－25mm的圓刀片銑刀)，球頭立銑刀。
精加工工序：圓刀片銑刀、球頭立銑刀。
殘余量銑削工序：圓刀片銑刀、球頭立銑刀、直立銑刀。
通過(guò)選擇專門(mén)的刀具尺寸、槽形和牌號(hào)組合，以及切削參數(shù)和合適的銑削策略，來(lái)優(yōu)化切削工藝，這非常重要。
關(guān)于可使用的高生產(chǎn)率刀具，見(jiàn)模具制造用樣本C-1102:1
（7）在切削工藝中有沒(méi)有一個(gè)最重要的因素？
切削過(guò)程中一個(gè)最重要的目標(biāo)是在每一個(gè)工序中為每一種刀具創(chuàng)建均勻分布的加工余量。這就是說(shuō)，必須使用不同直徑的刀具(從大到小)，特別是在粗加工和半精加工工序中。任何時(shí)候主要的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)是在每個(gè)工序中與模具的最終形狀盡可能地相近。
為每一種刀具提供均勻分布的加工余量保證了恒定而高的生產(chǎn)率和安全的切削過(guò)程。當(dāng)ap/ae(軸向切削深度/徑向切削深度)不變時(shí)，切削速度和進(jìn)給率也可恒定地保持在較高水平上。這樣，切削刃上的機(jī)械作用和工作負(fù)載變化就小，因此產(chǎn)生的熱量和疲勞也少，從而提高了刀具壽命。如果后面的工序是一些半精加工工序，特別是所有精加工工序，就可進(jìn)行無(wú)人加工或部分無(wú)人加工。恒定的材料加工余量也是高速切削應(yīng)用的基本標(biāo)準(zhǔn)。
恒定的加工余量的另一個(gè)有利的效應(yīng)是對(duì)機(jī)床——導(dǎo)軌、球絲杠和主軸軸承的不利影響小。
