二十年大型塑胶模具制造
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> 塑胶模具设计制造需要注意事项
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一、不要只重产品设计，忽视塑胶模具制造。
有些用户在开发产品或新产品试制时，往往初期只注重于产品研制与开发，忽视与塑胶模具制作单位的沟通。产品设计方案初步确定后，即提前与模具厂商接触有两个好处：
1、可以保证设计的产品有好的成形工艺，不会因零件难以加工而修改定型设计。
2、模具制作方可提前做设计准备，防止匆忙中考虑不周，影响工期。
3、制作高质量塑胶模具，只有供需双方紧密配合，才能最终降低成本，缩短周期。
二、不要只看价格，要从质量、周期、服务全方位考虑。
1、模具种类很多，大致可分为十大类。根据零件材料、物理化学性能、机械强度、尺寸精度、表面光洁度、使用寿命、经济性等不同要求，选择不同类型的模具成形。
2、精度要求高的模具需要使用高精度的数控机床加工，而且模具材质、成形工艺都有严格要求，还需使用CAD / CAE / CAM模具技术去设计、分析。
3、有些零件由于成型时有特殊要求，模具还需使用热流道，气辅成型，氮气缸等先进的工艺。
4、制造厂家应具备数控、电火花、线切割机床及数控仿型铣设备，高精度磨床，高精度三座标测量仪，计算机设计及相关软件等。
5、一般大型冲压模具（如汽车复盖件模具）要考虑机床是否有压边机构，甚至边润滑剂、多工位级进等。除冲压吨位还要考虑冲次、送料装置、机床及模具保护装置。
6、上述模具的制造手段及工艺不是每个企业都具备和掌握的。在选择协作厂家时一定要了解它的加工能力，不但看硬件设备，还要结合管理水平、加工经验以及技术力量。
7、对同一套模具，不同厂家报价有时有很大差距。你不该付出高于模具价值费用的同时，也不应该少于模具的成本。模具厂家像你一样，要在业务中取得合理的利润。订制一套报价低得多的模具会是麻烦的开始。用户须从自身要求出发，全面衡量。
三、避免多头协作，尽量塑胶模具制作和制品加工一条龙。
1、有了合格的模具（试件合格），不一定能生产出批量的合格产品。这主要与零件的加工机床选型、成形工艺（成形温度、成形时间等）及操作者的技术素质有关系。
2、有了好的模具，还要有好的成形加工，最好是一条龙协作，尽量避免多头协作。如果条件不具备，就要选择一方全面负责，在订合同时一定要写清楚
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东莞塑胶模具厂
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电话：86-8
传真：86-6
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(C) 列表网&琼ICP备号-12&琼公网安备08模具设计要点
据统计，日常生活中一个普通人身上物品直接、间接的与约2千套模具有关！模具行业发达的程度可以说已成一个国家工业现代化的重要标志之一。国内很多大型企业的模具部门在整个公司中的地位都及其重要，像深圳的比亚迪最初就是由一个小模房发展起来的，而奇瑞汽车的模具制造技术在国际上也是一流的。随着珠三角经济的持续发展，越来越多的国际性大公司看中这里成熟的模具制造技术及具有丰富从业经验的技术人才，都纷纷把其塑胶、模具部门转来，或把模具发来制造。珠三角的模具出口数量逐年递增，已成为中国乃至国际最重要的模具生产、加工基地。特别是家用电器及汽车业的发展速度更快。说到珠三角模具制造业，就不得提香港、台湾。上世纪八、九十年代珠三角的经济刚刚起飞，其模具技术几乎空白，而随着香港、台湾的企业把工厂转移到内地，其先进的模具制造技术也带了过来。当时，一名熟练的模具制造师傅月薪可达上万RMB。其中，最重要的技术是CAD/CAM，即模具设计电脑化技术和模具加工电脑化技术（CNC，电脑锣技术）两项技术。现在珠三角的深圳、东莞两地的模具设计及制造技术都达到了较高的水平，在每年举办此类的展览中都有很多的领先国际的新技术、新设备涌现。这方面的人才亦成为抢手货，甚至长三角、江浙一带的企业也加入这场人才大战中，在各类招聘会中抢夺人才！！！
为使更多有志加入此行业的青年朋友、初学者得到相关的基础知识，本人总结了自己这几年从业的经验及平时收集的资料整理成文，供大家参考。全文分为序言、什么是塑胶模具、必备的知识、塑胶模具结构及分类、常用塑胶原料的特性、塑胶模具的加工方法及工艺、塑胶模具设计要点等几大部分。限于本人的水平，书中难免有错漏，欢迎各位朋友、同业者批评指正，不胜感激。此资料属免费提供，版权所有，任何个人、团体、组织、网站、公司等未经许可不得将其用于商业用途！！！
二、 什么是塑胶模具
人们为满足生产及生活的需要，按一定的要求而制造的生产工具。模具即生产工具，一般均可重复使用。工业中常见的有塑胶模、五金冲压模、压铸模、吹塑模、挤塑模等；广义来讲，一些日常生活中的刀模、纸模、石膏模、甚至拍月饼的木板模等都可称为模具。塑胶模具就是注塑成型生产中使用的模具。塑胶模具主要是装在塑胶注塑机上啤塑胶产品时使用的，如无特别注明，以下文章中提到的模具均指塑胶模具。
三、 必备的知识
基础知识：三角函数、平面&立体几何、解析几何、工程制图、画法几何、机械基础、五金&化学基础等；
2、 基础实践经验；
3、 软件知识：AutoCAD、PRO-E、UG、SilodWorks、CATIA、MasterCAM、CIMATRON
IT、MOLDFLOW等；
四、 塑胶模具结构及分类
1） 模具的基本结构及相关概念
1、模胚即模架：MoldBase。
模胚是整套模具的骨架，所有模具的零部件的制作均需考虑模胚的结构。模胚的成本一般占整套模具的30%左右，模胚由专门的大型模胚厂制造，已标准化，各模具制造厂只需根据自身的需要向模胚厂定制即可。模胚分为面板、A板（前模板）、B板（后模板）、C
板（方铁）、底板、顶针面板、顶针底板、司筒、导柱、回针、顶针、撑头、限位钉等。目前珠三角区域规模较大的模胚厂商有龙记模胚（LKM）、鸿丰模胚、中华模胚等，其中又以LKM名气最大，其模胚广大模具制造厂普遍采用，品质、精度均有保障。
2、模仁又称型腔，即嵌入模胚模板内的成型模芯。分为前模仁，后模仁，俗称前模（Cavity），后模（Core）。为何要在模板内嵌入模仁呢？主要是为节约成本。因为塑胶对模具的钢材特性有很高的要求，如硬度、耐腐蚀性、耐高温（热变形）等；而模胚的模板则无需太高的要求。模仁硬度一般为45~65HRC，模胚的模板硬度30~45HRC；用作模仁的钢料每公斤可达RMB
200，而模胚的钢料一般只需RMB20~30元。
& & 注：HRC为洛氏硬度。
3、唧嘴：Sprue。注塑机炮筒的射胶嘴通过该装置将熔融的塑胶原料注入型腔。
4、滑块又称行位：Slider。为顺利出模而必须使用的结构部件。因为有些产品结构特殊，如有侧边有空，有倒扣（勾）等，需用行位才可出模。
& 5、斜顶：Angle-Lifter。与行位相似，也是为顺利出模而必须使用的结构部件。
6、还有一些与模具有关的名词：分模线（P/L）、模具基准、缩水率（Shrinkage）、排位（Layout）、钢料、铜公（电极，其材质有铜、石墨等）、倒扣、运水、出模斜度（Draft
angle）、冷料井、流道、注塑仿真、分模、出模、开&合模步骤、模号、抛光（省模）、软模、硬模、模具表明处理、试模（TEST
MOLD）、改模、装模、交模等。
以下为一套有前模行位的模具结构图：
7、从上可看一套模具按其各部件的功能可细分为：流道系统、成型系统、温度调节系统、排气系统、顶出系统、开合模系统、复位系统。
1、按结构分为两大类：大水口模具及细水口模具，又称单分型面模具、双（多）分型面模具；
图（三）细水口模具
开模步骤说明：a、第一步P/L-1先开约10mm距离，水口勾将把水口从产品拉开；
b、第二步P/L-2开至少约100mm（此距离很重要，订模胚一定要参考它。一般不小于成人拳头或机械手的尺寸，且空间大小能保证顺利取出水口），水口将从此两板间取出；
& c、第三步P/L-3开，取出产品，同样，此距离也由产品的尺寸决定。
2、按热流道分为：普通流道模具及热流道模具。热流道模具除能满足有特殊结构、特大型的制品需要外，其还具有生产效率高、无水口产生的特点。从模具造价方面来说虽然贵很多，但从长远生产来讲还是很节约成本的。
图（四）热流道模具
4、 按注塑的颜色数量分为：单色模具、双色模具、三色模具。
按模具钢料之硬度又可分为软模、硬模。硬模通常用较硬的钢材（如LKM8407#钢材）制成，也有把软模经热处理得到的。一些大公司，一般都会先开一套软模，待模具改好，样板OK后，再开几套相同的硬模。比如NOKIA的手机模具，在开发阶段时就会先开软模，正式生产用的必是硬模。硬模除单价高外，其使用寿命高，啤件质量稳定，外观优良。有些硬模保养好的话，历经二十几年几百万次啤塑后，其啤件仍很漂亮，几乎像新模时刚啤出的一样！！！
五、 常用塑胶原料的特性
塑胶即塑料是一种以合成的或天然的高分子为主要成分的物质，通常含有添加剂等的辅助成分，广义地说，他是一种在一定温度及压力下可塑造成一定形状的高分子有机材料。在1996年公布的新国标（GB/T
）对塑料重新定义为：以高聚物为主要成分，并在加工为成品的某各阶段可流动成型的材料。
2、塑料的组成：
塑料的主要成分是合成树脂，再加上一些添加剂及填充材料。
a、合成树脂----人工合成的有机高分子化合物，其结构单元主要由碳原子、氢原子、氧原子及其它如硫原子、硅原子等通过化学键等连接组成。
b、填充材料-----常用有玻璃纤维、碳素纤维、碳酸钙（CaCO3）、二氧化硅（SiO2）、金属粉、木粉、棉布、石棉、云母、石粉等。
c、添加剂---------常用有增塑剂、稳定剂、润滑剂、着色剂、抗静电剂、阻燃剂、抗UV剂等。
3、一般而言，塑胶原料可大分为两大类：「热塑性塑胶」（Thermoplastic）及「热固性塑胶」(Thermosetting)。热塑性塑胶在常温下通常为颗粒状，加热到一定温度后变成熔融的状态，将其冷却后则固化成型，若再次加热则又会变成熔融的状态，而可进行再次的塑化成型。因此，热塑性塑胶可经由加热熔融而反复固化成型，所以热塑性塑胶的废料通常可回收再利用，亦即有所谓的「二次料」。相反的，热固性塑胶则是加热到一定温度后变成固化状态，即使继续加热也无法改变其状态。因此，热固性塑胶无法经由再加热来反复成型，所以热固性塑胶的废料通常是不可回收再利用的。其分类方式如下图所示。
4、塑胶按应用的范围也可分为通用塑胶、工程塑胶、特种塑胶；
& 通用塑胶常见的有： PP、PVC、PE、PS、等；
工程塑胶常见的有：ABS、PC、PMMA、POM、PA6、PA66、PET、PBT、SAN等；
特种塑胶常见的有：PPS、PEI等；
工程塑胶往往由一些通用塑胶改性得到；如改变某些分子结构、添加其它成分如玻璃纤维等；
工程塑胶就是被用做工业零件或外壳材料的工业用塑胶，其强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑胶。日本业界的定义为「可以做为构造用及机械零件用之高性能塑胶，耐热性在100℃以上，主要运用在工业上」。其性能包括：
热性质：玻璃转移温度(Tg)及熔点(Tm)高、热变形温度(HDT)高、长期使用温度高(UL-746B)、使用温度范围大、热膨胀系数小。
b、 机械性质：高强度、高机械模数、潜变性低、耐磨损、耐疲劳性。
c、 其他：耐化学药品性、优良的抗电性、耐燃性、耐候性、尺寸安定性佳。
2） 常见塑胶原料在实际应用中的经验谈
ABS料：最常用的塑胶料，很多家电产品的外壳均用它。具有较高的机械强度、耐热、耐化学腐蚀性及高光泽。常见的有台湾奇美、国乔产的ABS。如奇美：ABS
PA757通用级，良好的高光泽性；ABS PA727电镀级；ABS
PA777D耐热级。通常ABS的热变性温度不会超过88℃。
PC料：俗称百折胶，力学性能优良。有良好的热稳定性（-100~126℃可稳定使用）及透光性。常见有德国拜尔PC-2805、美国通用PC-241R、141R等。
尼龙：PA6、PA66。尼龙（Nylon）最大优点是韧性大，耐疲劳性极佳、摩擦系数低。常用于造纤维，牙刷毛，鱼丝，轴套，包装胶膜，齿轮，电动工具外壳，电器配件等。但最大的缺点是吸水性大，而吸水的增加使其拉伸强度急剧下降。如添加玻璃纤维可大大提高其耐温性能，即PA66+GF15%、PA66+GF30%耐温达180~210℃
。因此，没有加玻璃纤维的尼龙不得用于有耐高温要求的部件上。胶件啤出来后应尽快使用，以免放置时间过长使得尼龙吸水后发生不良变化。
六、 塑胶模具的加工方法及工艺
1） 常用加工工具及机器
1、 测量工具：卡尺、千分尺、千分表、标准量块、标准角块、转盘、角规、投影仪、抄数机等；
2、 加工机器及设备：锣床、车床、磨床、钻床、CNC（电脑锣）、火花机、线切割机等。
2） 加工方法及工艺
一般模胚直接从模胚厂订回，其加工方法这里略去。
按模具设计图纸，订回模胚、模仁、行位、斜顶、镶件等钢料即可开始安排加工。按加工工艺大概分为粗加工及精加工两块。模胚开框，由锣床或电脑锣先开粗、后精框（也可由模胚厂代为加工，但要付给相应的费用；一些小型模房为节约成本往往自己加工，但效率低，精度不高），其它部件同样也是先粗加工成粗胚，后经电脑锣、火化机、线切割机精加工的到符合图纸精度要求的零件，最后装配入模胚成为一套完整的模具。其流程大概如下：模胚开框&
模仁、行位等CNC加工& & &
& 铜公加工& &
& 火机加工型腔（EMD）& &
& 钳工加工（FIT模）& &
& 抛光（省模）& &
实际制造中，几种加工工艺交织在一起，需要模具设计人员与模具师傅安排好各个环节，一步出错，满盆皆负！返工往往造成对模具的损害，做出来的模就不漂亮了。要补救好的话，只能换料，这将增加时间和成本，而很多时候时间是最重要的。现在模具行业竞争很激烈，客户给模房的时间都很急，不能按时交模，最终将失去客户！
& & 各加工机械设备的功能简介：
锣床，用于人工铣、切较形状较简单、规则的工件，如直线、斜线；常用来加工精度不是很高的工件，模胚开框、模仁、行位开料等。
2、 车床，主要用于圆形的工件加工，如唧嘴、定位环、法兰、圆形模呵（CORE）、圆形铜公等；精度可达较高的要求。
3、 磨床, 主要用于钢料磨平，磨基准等，可满足大部精度要求。
4、 钻床，主要用于钻空、攻牙、打运水孔等。
CNC（电脑锣），已成为现代化模具工业的标志性设备，主要用于复杂、不规则曲面的数控加工。其特点是精度高、可靠性好、效率高，基本上任何模具的加工都离不开它。型腔、铜公等工件的加工都由它完成；它几乎可以加工任何形状的工件。
电脑锣由计算机程控，因此，其操控人员——CNC编程员除对电脑锣加工控制软件熟悉以外，还要对模具结构及加工方法有深入的了解。一个光懂加工软件而不懂模具结构及加工方法的编程员只能是纸上谈兵。一名优秀的编程员一般都经过3~5年的实践才可达成，其薪金一般都在RMB5.0K以上！目前，珠三角地区常用的加工控制软件是：
MasterCAM、CIMATRON
IT、UG、CATIA。近两年，UG以其操作方便、可靠性好、效率高、仿真性能良好而越来越受模具加工厂家的欢迎，其人才变得更抢手。
火花机，用于电蚀工件。把电极（铜公）装在机头上，通过机器的内部电路控制电流放电在工件上蚀出和电极形状一样的凹腔。工模术语：EMD加工。
线切割机，用于工件外形的切割。它把一根极细的钼丝穿过预先在工件上打的孔，依照电脑内的数据，控制钼丝放电及运行，在工件上割出设定的形状。一般钼丝直径为0.07~0.10mm，因此，它加工的精度也很高。线切割分为快走丝、慢走丝。一般模房的线切割机都属快走丝，
慢走丝顾名思意即加工速度很慢。它以牺牲速度换来的是高精度，基本上精密模具、一些五金端子模具都要用它来加工。单价为快走丝3~5倍。有个细节需提一提，即慢走丝使用的水是纯净水。当然，它也是数控的，需编写计算机程序来控制。
七、 塑胶模具设计要点
本章为全书的重点，首先介绍模具公司整体运作程序，如下图：
本章的内容基本围绕上述流程进行讲解。
1）模具报价
在接到客户样板或图纸询价后，应组织相关工程师进行图纸评审及初步报价。
1、 客户图纸评审
要注意以下几点：
产品的材质、尺寸、结构，客户对模具材料的要求及热处理工艺。材料越好价格越高。
特别还要从模具角度分析其结构，是否需三板模、模出数、入水形式、抽芯结构（斜顶、行位构造）、冷却系统、开&合模系统、顶出结构等。结构越复杂模具造价越高。另，从简化模具结构，节约成本、提高模具生产效率、模具寿命方面，针对产品的结构，模具设计师有义务建议客户对某些结构细节进行变更。
2、 模具报价分析& & &
& & 图纸评审完成后，下一步可进行报价。
a、首先要看客户的要求，因为要求决定材料的选择以及热处理工艺；
b、选择好材料，出一个粗略的模具方案图，从中算出模具的重量（计算出模芯材料和模架材料的价格）和热处理需要的费用。（都是毛胚重量）；
c、加工费用，根据模芯的复杂程度，加工费用一般和模芯材料价格是1.5~3 ：1，模架的加工费用一般是1 ：1；
d、风险费用是以上总价的10%；
g、设计费用是模具总价的10%；
公式： 模具价格=材料费+设计费+加工费与利润+增值税+试模费+包装运输费
各项比例通常为:
材料费:材料及标准件占模具总费用的15%-30%;
加工费与利润:30%-50%;
设计费:模具总费用的10%-15%;
试模:大中型模具可控制在3%以内,小型精密模具控制在5%以内;
包装运输费:可按实际计算或按3%计;
增值税:17%
模具精加工综述
模具型腔的精加工工序是模具加工的最后一道工序，是直接影响模具质量好坏的最重要的一环，它占整个模具加工量的30%～40%左右，因此倍受国内外专家的重视。在我国尽管模具加工的大部分工序（车、铣、刨、磨、电火花、线切割等）已经实现了高度自动化，但模具的精整加工大部分仍采用手工加工的方式，在一定程度上严重影响了我国模具的发展。
所谓精整加工就是在保证零件型面精度的前提下，降低零件表面粗糙度的加工方法。目前常用的方法有：手工抛光、超声波抛光、化学与电化学抛光等等。在这些方法中，手工抛光是最常用的精整方法，因为手工抛光运动灵活，可以加工任何复杂的型腔，但同时该方法的劳动强度大，生产效率低，产品的质量没有保障。而其它方法虽然效果也不错，从产品的质量、加工的效率和工人的强度都有很大的改善，但由于模具型腔的复杂性、多样性、不规则性，使得这些加工工具很难完全沿着工件的轮廓线加工、有时受到这些型腔空间的限制，所以很多精整加工方法只能在某些领域有自己的用武之地，却很难广泛地推广使用。
模具型腔表面精加工中存在的问题
国外大多数模具厂家都采用模具设计、加工甚至装配一体化，也就是模具CAD/CAM/CAE的一体化，利用模具CAD软件和反求工程进行设计；利用虚拟现实系统进行装配试模，发现干涉及时调整，在没有问题的条件下，才进行加工；在加工过程中，利用加工中心和CAD/CAM，把整个加工过程一体化，也就是工件一次安装就完成零件的加工，所以工件的精度可以保证。
尽管如此，对于模具型腔表面的精加工问题仍是个世界难题，这主要是由于存在以下几方面的问题：
◆模具型腔的多样化和不规则性。在很多场合下，模具的型腔表面都是三维不规则的自由曲面，由于这些曲面的形状各异，这给光整加工时的刀具或磨具的运动轨迹及进给带来很大的麻烦。即使用现代的数控加工技术来控制刀具或磨具的运动，但给数控程序的编制也带来很大的困难，所以这是导致模具光整加工难以实现自动化的根本原因。
◆用于模具光整加工的刀具或磨具的自适应性和柔性差。由于模具型面的特殊性，要求加工它的刀具或磨具要有很好的自我调整的能力，也就是所谓的自适应性，要随着加工轮廓形状的改变而改变自己的运行轨迹，当然这里指的是微调。这就要求加工模具型腔的工具具有一定范围的可塑性，即柔性。
◆模具表面的精度和光洁度要求较高。这也是模具自身的特点决定的，模具作为加工工件的模型，它的精度的高低直接决定了工件精度的好坏，也对自身的寿命、耐腐蚀性、耐磨性以及加工后能否顺利把工件从模具中取出都起到至关重要的作用。即使有些加工方法本身加工精度很高，但用在模具加工上，却由于在提高模具表面光洁度的同时，很难保证工件的原始形位公差，结果也很难胜任。
目前，我国对模具型腔精加工方法仍然是机械加工和电加工两大方面，并且有电加工越来越占优势的趋势；另外就是模具CAD/CAM技术的应用，但由于模具本身的特点，形状复杂难于规范化，所以型腔模CAD/CAM的开发不如冲模及塑料模在CAD/CAM上开发的那样快，那么成熟。尽管如此，这仍是型腔模加工方法的一个发展方向。在这些加工方法中，发展较快的是机械加工中的铣削技术、磨削技术和电加工中的电火花成形加工技术。分别简介如下。
（1）铣削加工技术的崛起——高速铣削加工
铣削加工是型腔模的重要加工手段，特别适用于中、大型锻模的加工。近年来铣削加工获得了迅速的发展，主要体现在以下几个方面：
◆高精度化：认为铣削加工是普通加工的时代已经过去。机床的定位精度从80年代的±12mm/800mm，已提高到90年代的±2～5mm/全行程。采用了精密机床的热平衡结构，以及主轴冷却等措施，以控制热变形，其控制分辨率已由原来的1mm提高到0.2mm。这样使加工精度由原来的±10mm提高到±2～5mm，精密级可达±1.5mm，使铣削加工机床进入了精密机床的领域。
◆加工效率高速化：随着刀具、电机、轴承、数控系统的进步，高速铣削技术迅速崛起。目前主轴转速已从r/min提高到14200r/min。切削进给速度提高到1～6m/min，快速进给速度由8～12m/min提高到30～40m/min，换刀时间由5～10s降到1～3s，这就大幅度提高了加工效率。高速铣削与普通的加工方式相比，加工效率可提高5～10倍。
◆铣削材料的高硬度化：高速铣削技术与新型刀具(金属陶瓷刀具、PCBN刀具、特殊硬质合金刀具等)相结合，可对硬度为36～52HRC的工件进行加工，甚至可加工60HRC的工件。
高速铣削加工技术的发展，促进了模具加工技术的进步。特别是对汽车，家电行业等中、大型型腔模具制造方面注入了新的活力。
（2）电火花成形加工面临新的挑战
高速铣削技术发展了，作为型腔模加工另一重要手段的电火花成形加工的发展也相当完美，但作为一个加工体系，确实面临着高速铣削加工的新的挑战。
◆电火花成形加工的技术进步：由于微精加工脉冲电源、工作液、混硅粉加工工艺等相关技术的进步，使电火花成形加工表面粗糙度达到Rmax0.6～0.8mm，而且可以进行大面积加工。并且由于电极损耗不断降低（最小达0.1%）以及对微加工加工余量的精确控制等，可以说电火花成形加工已进入了精密加工领域。
◆电火花成形加工面临的挑战：由于高速铣削能加工硬度36～52HRC，甚至60HRC的材料，几乎所有型腔模材料都能加工，改变了高硬度材料只有采用电加工的局面。高速铣削的加工效率与电火花加工的效率相比为4:1，有的甚至是电火花成形加工的7～8倍，而且节省了电极的制造。高速铣削还具有一定加工精度和较好的表面粗糙度。国外认为，在型腔模的加工领域里，高速铣削可以替代电火花加工，这不是没有根据的。由于这样，在应用领域方面，特别是在汽车等行业，电火花成形加工有被高速铣削挤出来的危险。不过电火花成形加工在加工深槽、窄缝、筋肋、纹理等方面有其不可替代的优越性。但总的说来。电火花成形在加工的应用领域缩小了，一部分市场被别的加工设备占领了，特别是对大型电火花成形加工机床的发展会产生更大的影响。
◆电火花成形加工的发展战略：电火花成形加工是几十年形成的一个加工体系，本身也在不断地发展，针对铣削加工技术的发展，最近提出了“电火花铣削加工”技术与之相抗衡。总体来说，“电火花铣削加工”是以提高电火花成形加工效率为目标，采用成形（石墨电极），以水作为工作液的电火花成形加工，与以油作为工作液相比，其加工效率提高2～3倍，国外称之谓“电火花铣削加工”，这代表了一个发展方向。但与高速铣削加工相比其整体加工效率还有较大差距。采用高速旋转的主轴，带动棒状（管状）电极旋转，配合工作台及主轴的数控轨迹运动及伺服进给，其加工成形方式类似于机械铣削加工。这种“电火花铣削加工”可以在电极库中存放不同直径的标准管电极，而在数控进给中成形，这大大简化了电极的设计、制造、管理等。这是一种新的发展策略，但同样存在加工效率低的问题。预计“电火花铣削加工”将有新的进展，与高速铣削加工会进行激烈的竞争。
随着电子、电器、通讯、计算机等行业的迅速发展，精密、微细、复杂模具的加工越来越多，市场越来越大，这些模具的加工正是电火花成形加工的优势。因此，在竞争的同时，应充分发挥电火花成形加工的优势，即应重点向精密、复杂、微细模具加工方向转移，这是电火花成形加工发展的又一重要方向。
（3）磨削加工仍是精密模具加工的主要手段
磨削加工是一种精密加工技术，到目前为止，磨削加工精度已经很高了，最高可达1～2mm，加工的表面质量也非常好，其表面的粗糙度一般在Ra0.04～0.32μm，并且利用磨削加工，加工出的表面没有软化层、变质层等缺陷，所以广泛用于精密模具的加工中。随着磨床种类的增多，如坐标磨床、成形磨床、光曲磨床以及专用模加工磨床等，特别是数控程度的提高，使加工的范围越来越大，精度越来越高。不仅能加工冷冲模，而且也能加工各种型腔模，如锻模、塑料模等，所以说，磨削加工仍是精密模具加工的主要手段。
下面将重点介绍磁粒研磨技术。
磁粒研磨技术的原理
磁力研磨就是在磁场中放入磁性磨料，磁性磨料在磁场力的作用下形成磁粒刷，当工件在磁场中相对磁极做相对运动时，磁粒刷将对工件表面进行研磨。由于形成的磁粒刷有很好的自适应性和柔性，因此非常有利于对复杂型面的加工。
磁粒研磨的特点
磁力研磨与其它加工方法相比具有以下特点：
◆工件不与磁极相接触，磁极的磨损量较小，磁极的形状误差对加工表面的形状精度影响较小。
◆磁极的结构形状不同，会影响加工区域磁场的分布状况，因而影响加工表面的质量和加工效率。
◆磁性磨料刷既有一定的刚性，同时又具有一定的柔性，可以随加工表面形状的变化而变形，因此它可以加工形状极为复杂的表面。
◆研磨的压力可以通过改变励磁电流进行调节，研磨过程比较容易控制。
◆受磁场力的作用，磨料不易飞散，磨料的耐用度高可反复使用，磨料的损耗少，工作环境比较清洁。
◆采用金刚石粉作为磨料时，可对陶瓷等超硬的非金属进行加工。
◆加工设备简单，成本较低。
该技术在国外研究的较多，在国内研究的人还很少，笔者认为该技术的发展如能和数控技术相结合必将对模具型腔的加工带来新的革命。
我国模具精加工的发展方向
21世纪模具制造业的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化，追求的目标是提高产品质量及生产效率、缩短设计及制造周期，降低生产成本，最大限度地提高模具制造业的应变能力，满足用户需求。具体表现为以下7个特征：
◆集成化技术；
◆智能化技术；
◆网络技术的应用；
◆多学科多功能综合产品设计技术；
◆虚拟现实与多媒体技术的应用；
◆反求技术的应用；
◆快速成形技术。
模具的最新和最佳新材料
内容摘要:模具制造商一直坚持不懈地寻找用于制造模具的最新和最佳的材料，而材料供应商对提供更好的表面硬度、更高的强度、更佳的可焊性、更高的抛旋光性和更容易的可加工性的工具钢和合金材料则一直充满信心。模具制造商之所以始终对新材料充满兴趣，这是因为新材料可降低加工周期和减少对于模具制造商加工模具所用机床的磨损和损伤，从而帮助模具制造商降低零件成本。以下提供若干材料制造商对模具材料发展趋势的阐述以及一些关于模具材料常见问题的回答。
请你预测今年模具材料方面的主要进展是什么。模具制造商一直坚持不懈地寻找用于制造模具的最新和最佳的材料，而材料供应商对提供更好的表面硬度、更高的强度、更佳的可焊性、更高的抛旋光性和更容易的可加工性的工具钢和合金材料则一直充满信心。模具制造商之所以始终对新材料充满兴趣，这是因为新材料可降低加工周期和减少对于模具制造商加工模具所用机床的磨损和损伤，从而帮助模具制造商降低零件成本。以下提供若干材料制造商对模具材料发展趋势的阐述以及一些关于模具材料常见问题的回答。
1. 请你预测今年模具材料方面的主要进展是什么？这些进展是如何影响模具制造商、模具设计人员和模具加工工艺的？
铜和黄铜销售公司（Southfield，MI）全国产品经理John M.
Perryman先生：我所看到的是在关于铝合金模具材料的表面硬度和更高的强度方面正在获得很大的进展。这使得铝合金的淬透性具有更好的一致性，材料厚度达12英寸及以上。随着机械性能的提高，这些合金仍然具有人们使用铝合金材料时已经习惯的很高的导热性能。再者，许多高强度铝合金的耐蚀性能将大幅提高。对于这些铝合金，模具制造商将看到加工时更高的进给量和速度并伴随着更好的表面粗糙度，使得粗、精加工的成本更为节约。设计人员在使用铝合金替代钢件时将获得更好的柔性，还使他们能确定类似于钢制注塑模的流道和其它尺寸。
ThyssenKrupp特种钢公司（Clinton Township，MI）有色金属产品北美地区经理Bob
Mang先生：多数汽车OEM供应商现在希望看到在生产加工中可使用能替代P20
的材料。这些进展将为模具制造商、模具设计人员和模具制造工艺提供更好的通用性。模具厂不能再只提供钢制模具─他们必须要适应于其它材料和工艺。
Bohler-Uddeholm集团公司（Rolling Meadows, IL）塑料应用部门技术经理Ed
Severson先生：正在发展中的趋势之一来自最终用户不断提高的要求，这些要求包括：模具能出色地通过初始零件加工的批准，并可长时间无问题运转。这已经迫使模具制造商坚决要求模具材料在抛旋光性能、韧性和可焊性方面必须不断改进。
Performance合金公司/Performance模具产品公司（Germantown，WI）总裁/副总裁Cliff
Moberg先生：由于对工作场所安全性以及公司可靠性的重视不断提高，因此有关安全夹持、加工和处理铍铜合金等问题重新受到强调，公司需要全面考虑地使用或者不再把铍铜合金作为一种模具结构材料。环境必须要受到保护，至少要遵循和坚持OSHA/NIOSH的安全性规定。我们不断地扩大不含铍的铜合金产品的供应，成功地替代铍铜合金产品，这有助于用户彻底避免铍元素带来的问题。
国际模具钢公司（Florence，KY）Paul Britton先生：我们有一种新的模具钢，它能被热处理到HRC
62/64并且比H-13、S-7模具材料耐用。我们的一些客户开始把这种材料用于塑料和橡胶模具。 Brush
Wellman有限公司（Cleveland，OH）塑料/加工部门的应用工程和市场总监Doug
Veitch先生：模具材料的进展之一缘于一些模具制造商不得不优先选用不含铍元素的材料。我们的模具用铜合金在响应那种优先性的同时仍然提供极佳的可加工性，它能缩短模具加工时间。我们已经找到了在高速机床上能获得接近铝合金的加工速度和进给量的铜合金。
模具制造行业最近关注的问题是原材料的持续涨价，导致塑性树脂的价格变得更高。模具界需要大量地降低成本，而为数不多的一些方法之一是使用能缩短加工周期的模具材料。模具材料起初可能确实相对昂贵，但是由于其更高的生产率，投资回收期通常不到六个月。
以大型平板形式提供模具合金是制造商对于使用高强度、高传导性铜合金的大型模具应用所需大型盘类零件的一种响应。这使得加工周期和所有型芯、型腔应用时直壁比率得以缩减。你现在能从整块金属料上加工模具，与其相反的是要使用一组镶嵌件。这为模具加工提供更好的完整性，减少模具维护并简化模具设计。
2．模具制造商关于模具材料最常见的问题是什么？你的答案是什么？模具制造商关于今日的模具材料所面临的常见挑战是什么？
铜和黄铜销售公司Perryman先生：如今由注塑模具制造商提出的最常见问题是关于有色金属模具材料承受耐磨树脂引起的磨损的能力、分型线上的支撑能力、模具材料的导热性和模具承受模具工不正确使用的能力。吹塑模具制造商很关心在使用铝合金时，流道内由金属各向异性引起的晶粒间的腐蚀。
然而，非常耐磨的树脂会擦伤和损伤许多铝合金、铜合金的表面，对于今日广泛使用的很多常见树脂，这不是一个问题。这些树脂中的很多种非常适用于有色合金型腔，不会损坏表面，即使在百万次的模具注塑加工之后。很多模具工认为必须对铝合金模具施加极高的夹紧力以防止模具内的喷溅。高强度铝合金和铜合金能轻易地承受保持模具闭合所需的夹紧力。此外，你能设计有色合金模具并有许多途径保护分型线，如在A和B板上使用钢制镶嵌件。铝合金和铜合金的导热性大约比钢件高两到十倍，所以它们把树脂上的热量传递到流道要比钢件快得多，降低了加工周期。
腐蚀问题要比多数模具制造商的认识复杂得多，它涉及几种不同类型的问题。晶粒间腐蚀通常由较差的水冷工况或添加到水中的化学物所引起。这种腐蚀多数能够被控制并通过材料加工时的控制转变成非破坏性的点蚀。这还防止模具内的裂纹或应力腐蚀裂纹的扩散。这些裂纹可由以下三个必须列出的因素进行模拟：应力、腐蚀工况和材料的敏感性。通过消除材料的敏感性，你能把问题最小化。电腐蚀能够在某种程度上以类似的方式被控制，也可通过镀层或一些其它手段来分离金属的扩散。
ThyssenKrupp公司的Mang先生:
如何才能削减模具成本？你可以不去通过控制每磅材料的价格来消减成本，而是通过注重导热性、加工和其它与模具相关的成本项目来达到目的。模具加工的挑战包括钢件和铝合金的价格上涨和如何把这些成本转嫁到客户身上。公司自身必须与其竞争对手在模具材料的切削性能上区分开来。
Performance合金公司/Performance模具产品公司的Moberg先生：价格和供应方面的稳定性是关键。考虑到过去四年的经济形势，工厂和仓库的供货一直是勉强够用。许多任务厂还未对近来市场的快速增长做好准备。原材料价格、美元贬值和产品及产能的海外需求也对美国市场有一定的影响，而且这些因素有共同的影响力。将这些和业务上的增长相结合，才能找到解困的良方。当你得到加工任务时，挑战转变为需要提供足够的原材料，而且要在规定时间内完成采购，直到你找到需要的材料。
国际模具钢公司的Britton先生：一般碰到客户的问题是：要多少钱？我什么时候能拿到产品？除了这些，真正问及模具钢的问题并不多。这真是一种羞耻，因为就P20来说，所有的材料各不相同。这些不同会很大地提高或降低模具制造商的模具加工成本。那是当今模具制造行业面临的最大问题之一。另外一个是海外竞争。可是，如果我们了解我们正在使用的材料，那么面对海外竞争时，我们将具有优势。
Wellman公司的Veitch先生：碰到过一些有关镀层和我们的材料是否能被镀层的问题。是的，它可以。我们提供了用于提高耐磨性的各种表面处理方法的清单。其它问题包括：
铜合金确实能提供更为一致的模具温度吗？是的，除了更快的散热，和P20或H13相比，它们还能提供更一致的模具温度。红外成像技术是一种查看冷却一致性的途径。它让一系列的快照来实时捕捉出模时的热成像。来自那些快照上的热量数据，加上专家的解读，能推荐并讨论如何改变模具设计才能生成零件更一致的热成像。.
铜铍合金（CuBe）加工时安全吗？是的，如果模具制造商想确信他们的供应商正致力于维护健康和安全的工作现场，他们将获取保证安全性的必要资料和程序。
镶嵌铜合金来优化模具性能的最佳场合在哪里？通过和有丰富经验的供应商合作，模具制造商将有权使用能推荐镶嵌物的大小和位置以获得最佳性能和成本的技术团队。
尽管实际上那是一个充满挑战的市场，模具材料制造商和供应商能应付自如地满足模具制造商对于高质量材料的需求，使其供应的材料具有更好的韧性、可焊性和更高层次的抛旋光性能，实现更短的加工周期、较少的模具维护和更高质量的模具。
模具设计要了解一些简单热处理
热处理基本概念介绍篇
一、『热处理』
钢的热处理就是将钢在固态下施以不同的加热、保温和冷却，以改变其内部组织结构，获得所需性能的一种加工工艺。在大多数热处理工艺中，钢加热的目的主要是获得奥氏体组织，因此习惯上把钢从室温组织加热到奥氏体状态的过程称为钢的奥氏体化。其最基本的类型根据加热和冷却方法不同，可分为退火、正火、淬火、回火等四种。
二、『退火』
1.退火概念:
所谓退火，就是将金属或合金加热到适当温度，保温一定时间，
然后随炉缓慢冷却的热处理工艺，其实质是将钢加热奥氏体化后进行珠光体转变。
2.退火目的:
(1).降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工;
(2).细化晶粒，消除因锻、焊等引起的组织缺陷，均匀钢的组织成分，改善钢的性能或为以后的热处理作准备;
(3).消除钢中的内应力，以防止变形或开裂。
3.退火方法:
常用的退火方法有完全退火、球化退火、去应力退火、再结晶退火、扩散退火和等温退火等几种。
(1).完全退火:又称重结晶退火，是将铁碳合金完全奥氏体化，随之缓慢冷却，获得接近平衡状态组织的退火工艺。适用于含碳量为0.3%~0.6%的中碳钢和中碳合金钢。
(2).球化退火:使钢中碳化物球状化而进行的退火工艺。常用的球化退火有
普通球化退火和等温球化退火两种，此工艺主要用于共析钢和过析钢的模具、量具和刃具钢等。
(3).去应力退火:为了去除由于塑性变形加工、锻造、焊接等造成及锻件内存在的残余应力而进行的退火工艺。
(4).再结晶退火:又称中间退火，是指经冷形变后的金属加热到再结晶温度以上，保持适当时间，使形变晶粒重新结晶成均匀的等轴晶粒，以消除形变强化和残余应力的热处理工艺。
(5).等温退火:就是将钢件或毛坯加热到高于Ac3(或Ac1)温度，保持适当时间后，较快地冷却到珠光体温度区间的某一温度并等温保持，使奥氏体转变为珠光体组织，然后在空气中冷却的热处理工艺。此种退火方式主要用于过冷奥氏体比较稳定的合金钢。
三、『正火』
1.正火概念:
正火就是将钢材或钢件加热到Ac3(或Accm)以上30~50℃，保温适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺。
2.正火目的:
(1).可消除过共析钢中的网状碳化物，改善钢的切削加工性能;
(2).细化过热铸、锻件晶粒和消除内应力;
(3).对含C量&0.4%的中、低碳钢可用正火代替退火作预先热处理;
(4).含C量在0.4~0.7%的不太重要的工件可在正火状态下使用。
四、『淬火』
1.淬火概念:
淬火就是将钢加热到Ac3或Ac1点以上某一温度，保持一定时间，然后
以适当速度冷却获得马氏体和(或)贝氏体组织的热处理工艺。
2.淬火目的:
淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体(或贝氏体)转变，得到马氏体（或
贝氏体）组织，然后配合以不同温度的回火，获得所需的力学性能。(注:
淬火态工件不允许直接投入现场使用，通常在此之后必须实时进行1~2次或以上之回火加工，以调整其组织及应力等!)
3.深冷处理：
深冷处理就是钢件淬火冷却到室温后，继续在０℃以下的介质中冷却的&
热处理工艺，也称为冷处理，是淬火过程的继续。
(1).深冷处理目的：
为了最大限度的减少残余奥氏体(常温下不稳定组织，容吋变易引起尺吋等)，以进一步提高工件淬火后的硬度和防止在使用过程中因残余奥氏体的分解而引起的变形，同时强度、硬度和耐磨性都可得到不同程度的提高。　
(2).深冷处理注意要项:
高合金钢或高合金渗碳钢，因Mf点很低，冷处理需在-120℃以下进行，保温1~2h，冷处理后必须进行回火或时效，以获得更稳定的回火马氏体组织，并使残余奥氏体进一步转变和稳定化，同时使淬火应力及深冷应力充分消除。
(3).深冷处理适用范围：
较适用于精度要求很高，必须保证其尺寸稳定性的工件，如量具等。
五、『回火』
1.回火概念：
回火就是钢件淬硬后，再加热到低于Ａｃ１点以下某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。
2.回火目的：
(1).合理地调整力学性能，使工件满足使用要求；
(2).稳定组织，使工件在使用过程中不发生组织转变，从而保证工件的尺寸、形状不变；
(3).降低或消除淬火内应力，以减少工件的变形并防止开裂。
3.回火分类：
按照加热温度的不同，回火可分为低温、中温和高温回火三类。
(1).低温回火：回火温度在２５０℃以下，回火后的组织为回火马氏体+残余奥氏体；
(2).中温回火：回火温度在５００～５００℃，回火后组织为回火托氏体+残余奥氏体；
(3).高温回火：回火温度在５００～６５０℃，回火后组织为回火索氏体+残余奥氏体；此工艺也称为调质处理（即淬火＋高温回火）。主要用于中碳结构钢工件，使钢的的强度、塑性、韧性达到恰当的配合，具有良好的综合机械性能，常用于高碳高合金钢(如高速钢等)之回，回火温度
在500~600℃，以使发生二次硬化作用，促进残余奥氏体的转变。
『注:通常低温回火之工件回含有较多残余奥氏体组织而不适合进行W/E、EDM加工，作为中温回火工艺针对模具钢材处理亦不属理想之回火温度
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