模具概论及典型结构4章5章课件.ppt

1、学习目地学习目地懂得挤出、吹塑、压铸、锻造、玻璃成型的工艺过程，对其相应模具也有较深刻的认识。第一节挤出成型工艺及挤出机头第一节挤出成型工艺及挤出机头第四章其 他 模 具一、挤出成型工艺过程一、挤出成型工艺过程1.挤出成型原理及特点 实心型材挤出成型如图4-1所示，大致分三阶段。图4-1实心型材挤出成型1)固态塑料的塑化。2)成型。3)定型。2.挤出成型工艺的分类第四章其 他 模 具(1)固态塑料的塑化通过挤出机加热器的加热和螺杆、料筒对塑料的混合、剪切作用所产生的摩擦热使固态塑料变成均匀的粘流态塑(1)成型成型是通过挤出模具来实现的。常用的是直向挤管机头，其结构如图3-21所示。(3)定型物

2、料从口模中挤出时，还处于熔融状态，具有相当高的温度，大约是180，为了保证管材的几何形状不随自重作用而变形，并达到要求的尺寸精度和表面糙度，必须立即进行定径和冷却，使其温度显著下降而硬化、定型。3.管材挤出成型工艺图4-2管材挤出成型工艺过程第四章其 他 模 具图4-3直向挤管机头第四章其 他 模 具1)内压定径法。图4-3所示实质上是典型的内压定径法工艺过程。从分流器支架往塑料管内通入压缩空气，经过芯模内孔到达管状物内孔，由于离定型套一定距离的管材内孔装有气塞(图4-3件号1)，由于气压的作用，使管壁与定径套内壁接触。定径套采用水冷，使塑料管在其中冷却、硬化、定型，然后进入水槽进一步冷却。气

3、塞1的作用是封气，使管内气压达到一定的值(一般为28280kPa)。2)真空定径法。如图4-4所示图4-4真空定径装置第四章其 他 模 具(4)冷却冷却装置起到进一步冷却管材，使其温度降室温的作用，冷却装置一般可分两种，水槽冷却装置和喷淋水箱冷却装置。(5)牵引牵引的作用是给从机头出来的已初具形状和尺寸的管材提供一定的牵引力和牵引速度，均匀地引出管材，并通过调节牵引速度来调节管材的壁厚。(6)切割或卷取1)切割装置。2)卷取装置。二、挤出机头二、挤出机头1.挤出机头的分类1)按机头的用途可分为挤管机头、吹塑薄膜机头、挤板机头等。第四章其 他 模 具2)按制品出口方向与挤出机螺杆轴向关系可分为直

4、向机头和横向机头。3)按机头内熔体压力大小可分为低压机头(熔体压力低于4MPa)、中压机头(熔体压力为410MPa)、高压机头(熔体压力在10MPa以上)。2.管材挤出机头(1)管材挤出机头的结构形式1)直管式机头。2)弯管式机头。3)旁侧式机头。第四章其 他 模 具图4 5弯管式机头1进气口2电加热器3调节螺钉4口模5芯模6测温孔7机体图4 6旁侧式机头1进气口2芯模3口模4电加热器5调节螺钉6机体7测温孔第四章其 他 模 具(2)管材挤出机头的基本结构图4-7分流器及其支架第四章其 他 模 具1)栅板(过滤网)。2)机体。3)分流器。4)分流器支架。如图4-7所示图4-8口模的结构第四章其

5、 他 模 具5)口模。结构图如4-8所示。6)芯模。如图4-9所示。图4-9芯模结构7)调节螺钉。8)温度调节系统。3.吹塑薄膜机头结构形式第四章其 他 模 具(1)芯棒式机头芯棒式吹塑薄膜机头如图4-10所示，塑料熔体自挤出机栅板挤出，通过机颈5到达芯棒轴7 时，被分成两股并沿芯棒分料线流动，然后在芯棒尖处重新汇合，汇合后的熔体沿机头环隙挤成管坯，芯棒中通入压缩空气将管坯吹胀成管膜。图4-10芯棒式机头第四章其 他 模 具(2)十字形机头十字形机头如图4-11所示，其结构类似管材挤出机机头。(3)螺旋式机头螺旋式机头如图4-12所示，塑料熔体从中央进口挤入。第四章其 他 模 具图4 11十字

6、形机头1口模2分流器3调节螺钉4进气管5分流器支架6机体图4 12螺旋式机头1口模2芯模3压紧圈4加热器5调节螺钉6机体7螺旋芯棒8气体进口第四章其 他 模 具(4)旋转式机头旋转式机头如图4-14所示，其特点是芯模2和口模1都能单独旋转。图4-13旋转式机头第四章其 他 模 具(5)多层薄膜吹塑机头随着薄膜应用范围的扩大，单层薄膜在性能上不能满足要求的情况越来越多。图4-14三层复合吹塑薄膜机头第二节吹塑成型工艺及吹塑模具第二节吹塑成型工艺及吹塑模具第四章其 他 模 具一、吹塑成型工艺一、吹塑成型工艺1、吹塑成型方法(1)挤出吹塑成型熔融型坯用挤出机(图4-15a)挤出，图4-15b所示是挤

7、出管状型坯，图4-15c所示是将型坯引入对开的模具，图4-15d所示是将模具闭合，图4-15e所示是向型腔内通入压缩空气，使其膨胀附着模腔壁而成型，图4-15f所示是保压、冷却、定型，最后放气，塑件脱模。(2)注射吹塑成型这种方法是用注射机在注射模具中制成型坯，然后把热型坯移入吹塑模具中进行吹塑成型，其工艺过程如图4-16所示。图4-16注射吹塑成型工艺过程第四章其 他 模 具(3)注射延伸吹塑成型1)成型有底的型坯。如图4-172)型坯加热。如图4-183)延伸吹塑。如图4-194)取出塑件。如图4-20第四章其 他 模 具图4 17成型有底的型坯1分流道2凹模冷却水孔3型芯冷却水孔图4 1

8、8型坯加热1型芯加热电阻丝2螺纹成型镶块 3凹模加热电阻丝第四章其 他 模 具图4 19延伸吹塑a)延伸b)吹塑图4 20取出塑件第四章其 他 模 具图4-21四工位注射吹塑成型机(4)多层吹塑多层吹塑是指用不同种类的塑料，经特定的挤出机头形成一个型坯壁分层而又粘接在一起的型坯，再经中空吹塑获得壁部多层的中空塑料制品的成型方法。如图4-21所示为注射有底型坯第一工位和延伸吹塑第三工位。第四章其 他 模 具1)多层化的目的。2)多层次吹塑成型技术。图4-22片材中空吹塑成型(5)片材中空吹塑成型片材中空吹塑成型如图4-22所示，是将压延或挤出成型的片材再加热，使之软化，放入型腔，闭模后在片板之间

9、吹入压缩空气，成型出中空制品，这是最早采用的中空塑件成型方法。第四章其 他 模 具2.吹塑成型工艺的控制因素(1)原材料的选择用于吹塑成型的聚合物主要有聚乙烯和聚氯乙烯。(2)成型温度由于树脂或其牌号不相同，成型温度也不完全一样，挤出机温度应从低到高，一般与聚合物的聚集状态相对应。中空制品成型参考温度见表4-1。第四章其 他 模 具表4-1中空制品成型参考温度(单位：)材料名称挤出机机头口模拉伸模具低密度聚乙烯1001801651702040高密度聚乙烯1502802402604060软聚氯乙烯1451701801852050硬聚氯乙烯1601901952002060聚丙烯2102402102

10、202050聚对苯二甲酸乙二醇酯26028026028080100第四章其 他 模 具图4-23离模膨胀现象(3)膨胀比离模膨胀是指挤出型坯尺寸大于口模尺寸的现象，如图4-23所示。各种聚乙烯膨胀比见表4-2。(4)吹胀比(BR)吹胀比是塑料制品最大直径与型坯直径之比。第四章其 他 模 具表4-2聚乙烯膨胀比材料名称低密度聚乙烯中密度聚乙烯高密度聚乙烯高低密度聚乙烯共混（1 1）密度/（g/c）0910092509260965094109650935左右百分膨胀比（%）30651540256525左右第四章其 他 模 具图4-24延伸比示意图(5)延伸比(SR)在注射延伸吹塑中，塑料制品长度与

11、型腔长度之比称为延伸比。如图4-24所示第四章其 他 模 具(6)吹塑压力和吹气速率吹塑压力和吹气速率影响制品的外观质量、壁厚均匀度、切口熔接强度和料把脱离难易程度。二、吹塑成型模具二、吹塑成型模具 如图4-261.挤出吹塑模具(1)模具型腔1)分型面。2)型腔表面。第四章其 他 模 具图4 25上吹法模具1颈部嵌块2型腔3、8余料槽4底部镶块5紧固螺钉6导柱7冷却水道图4 26下吹法模具1颈部嵌块2冷却水道3型腔4底部镶块5紧固螺栓6导柱(孔)第四章其 他 模 具图4-27中空吹塑模具夹坯口刃部分第四章其 他 模 具(2)模具底部镶块吹塑模具底部的作用是挤压、封接型坯的一端，切去尾部余料。1

12、)夹坯口刃。如图4-27为中空吹塑模具夹坯口刃部分2)余料槽。第四章其 他 模 具(3)模具颈部镶块成型塑料容器颈部的镶块主要有模颈圈和剪切块，如图4-28所示。(4)排气孔槽模具闭合后，应考虑在型坯吹胀时，型腔内原有空气的排出问题。深度按表4-3选取。图4-28挤出吹塑模具颈部镶块第四章其 他 模 具表4-3分型面排气槽深度容器容积V/L排气槽深度h/mm容器容积V/L排气槽深度h/mm5001002301000040105100020031005000100301030003004第四章其 他 模 具(5)模具的冷却模具冷却是保证中空吹塑工艺正常进行，保证产品外观质量和提高生产率的重要措施

13、。2.注射吹塑模具 如图4-29所示图4-29注射吹塑模具第四章其 他 模 具图4-30注射吹塑型腔体型坯型腔体如图4-30所示，由定模与动模两部分组成。第三节压铸成型工艺及模具第三节压铸成型工艺及模具第四章其 他 模 具一、压铸生产过程和特点一、压铸生产过程和特点1.压铸工艺的优点1)可以制造形状复杂、轮廓清晰、薄壁深腔的金属零件。2)压铸件的尺寸精度较高，可达IT1113级，有时可达IT9级，表面粗糙度Ra达0.8m有时Ra达0.4m，互换性好。3)材料利用率高。4)可以将其他材料的嵌件直接嵌铸在压铸件上。5)压铸件组织致密，具有较高的强度和硬度。6)可以实现自动化生产。2.压铸工艺的缺点

14、1)由于高速填充，快速冷却，型腔中气体来不及排出，致使压铸件常有气孔及氧化夹杂物存在，从而降低了压铸件质量。2)压铸机和压铸模具费用昂贵，不适合小批量生产。3)压铸件尺寸受到限制。4)压铸合金种类受到限制。第四章其 他 模 具二、压铸机的种类及工作原理二、压铸机的种类及工作原理1.热压室压铸机(1)热压室压铸机的压铸过程热压室压铸机的压铸过程如图4-31所示。(2)热压室压铸机的特点热压室压铸机结构简单，操作方便，生产率高，工艺稳定，铸件夹杂少，质量好。图4-31热压室压铸机压铸过程第四章其 他 模 具2.立式冷压室压铸机(1)立式冷压室压铸机的结构立式冷压室压铸机的结构如图4-32所示，其压

15、室和压射机构是处于垂直位置，压室中心与模具运动方向垂直。图4-32立式冷压室压铸机的结构第四章其 他 模 具(2)立式冷压室压铸机的压铸过程压铸过程如图4-33所示，合模后，浇入压室中的熔融合金被已封住喷嘴孔的反料冲头托住，当压射冲头向下运动压至熔融合金液面时，反料冲头开始下降，打开浇口道孔，熔融合金进入模具型腔。图4-33立式冷压室压铸机压铸过程第四章其 他 模 具(3)立式冷压室压铸机的特点立式冷压室压铸机由于压射前反料冲头封住了喷嘴孔，有利于防止杂质进入型腔，其主要用于开设中心浇口的各种有色合金压铸件生产。3.卧式冷压室压铸机(1)卧式冷压室压铸机的结构形式卧式冷压室压铸机的压室和压射机

16、构处于水平位置，压室中心线平行于模具运动方向。(2)卧式冷压室压铸机的压铸过程其压铸过程如图4-34所示,合模后，熔融合金浇入压室，压射冲头向前推动，熔融合金经浇道压入模具型腔，凝固冷却成压铸件，动模移动与定模分开而开模，在推出机构作用下推出铸件，取出压铸件，即完成一个压铸循环。图4-34立式冷压室压铸机压铸过程第四章其 他 模 具(3)卧式冷压室压铸机的特点卧式冷压室压铸机压力大，操作程序简单，生产率高，一般设有偏心和中心两个浇注位置，且可在偏心与中心间任意调节，比较灵活，便于实现自动化，设备维修也方便，因此广泛用于压铸各种非铁合金铸件，也适用于铁合金压铸件生产。但不便于压铸带有嵌件的铸件，

17、对中心浇口铸件的压铸模结构复杂。图4-35全立式冷压室压第四章其 他 模 具4.全立式冷压室压铸机(1)全立式压铸机的结构全立式冷压室压铸机的结构如图4-35所示，其压射机构和锁模机构处于垂直位置，模具水平安装在压铸机动、定模安装板上，压室中心线平行于模具运动方向。(2)全立式压铸机的压铸过程压铸过程如图4-36所示，熔融合金浇入压室后合模，压射冲头上压使熔融合金进入模具型腔，凝固冷却成压铸件，动模向上移动与定模分开而开模，在推出机构作用下推出铸件，在开模同时，压射冲头上升到稍高于分型面顶出余料，压射冲头复位，取出铸件，即完成一个压铸循环。图4-36全立式冷压室压铸机的压铸过程第四章其 他 模

18、 具(3)全立式压铸机的特点熔融合金进入模具型腔时流程短，压力损失小，故不需要很高的压射比压，冲头上下运行十分平稳，且模具水平放置，稳固可靠，安放嵌件方便，适用于各种非铁合金压铸。三、压铸件的结构工艺性三、压铸件的结构工艺性(1)壁厚在满足使用要求的情况下，以薄壁和均匀壁厚为好，一般不宜超过4.5mm。(2)肋条在铸件上设计肋条的目的除增加刚度、强度外，还可以使金属流动畅通和消除由于金属过分集中而引起的缩孔、气孔和裂纹等缺陷。(3)铸孔在压铸件上能铸出比较深而细的小孔。第四章其 他 模 具(4)铸造圆角铸造圆角可使金属液流动通畅，气体容易排除，并可避免因锐角而产生裂纹。(5)起模斜度为使工件顺

19、利起模，必须设计起模斜度，合理的起模斜度，既不影响工件的使用性能，也可以减少脱模力或抽芯力。(6)螺纹工件上需外螺纹时，可采用两半分型的螺纹型环压铸成形；需内螺纹时，一般可先铸出底孔，再由机械加工成内螺纹。四、压铸模的结构四、压铸模的结构1.压铸模的组成(1)成型零部件成型零部件是指动、定模中有关组成型腔的零件。(2)合模导向机构合模导向机构是保证动模和定模在合模时准确定位，以保证铸件形状和尺寸的精度，并避免模具中其他零件发生碰撞和干涉。(3)浇注系统浇注系统是使液态金属从压室进入模具型腔所流经的通道，它包括主流道衬套、分流锥、直浇道、横浇道、内浇口等。(4)溢流排气系统溢流、排气系统包括溢流

20、槽和排气槽(孔)等。溢流槽主要用来储存冷料和夹渣金属，以提高铸件的质量。排气槽(孔)用来排出型腔中的空气，使金属顺利填充型腔。(5)侧向分型与抽芯机构当铸件的侧向有凹凸形状的孔或凸台时，在开模推出铸件之前，必须先把成型铸件侧向凹凸形状的瓣合模块或侧向型芯从铸件上脱开或抽出，铸件方能顺利脱模。侧向分型与抽芯机构就是为实现这一功能而设置的。(6)推出机构推出机构是指分型后将铸件从模具中推出的装置，又称脱模机构。(7)加热和冷却系统加热和冷却系统亦称温度调节系统，它是为了满足压铸工艺对模具温度的要求而设置的。(8)支承零部件用来安装固定或支承成型零件及前述的各部分机构的零部件均成为支承零部件。第四节

21、模锻工艺和锻模 锻造是指对金属坯料(不含板材)施加外力，使其产生塑性变形，从而改变其尺寸、形状或改善性能的加工方法，用以制造机械零件、工件、工具或毛坯。锻造生产广泛应用于机械，冶金、造船、航空、航天、兵器等许多工业部门，在国民经济中占有极为重要的地位。一、锻造的类型和特点一、锻造的类型和特点1.锻造的分类(1)按锻造温度分类针对锻件质量和锻造工艺要求的不同，在不同的温度区域进行的锻造可分为冷锻、温锻、热锻三个成型温度区域。通常，在再结晶的温度以上区域进行的锻造叫热锻，在再结晶温度以下进行的锻造叫冷锻。(2)按锻造坯料的移动方式分类按坯料的移动方式，锻造可分为自由锻、模锻、闭式模锻、闭式镦锻等。

22、由于闭式模锻和闭式镦锻没有飞边，材料的利用率高，用一道工序或几道工序就可能完成复杂锻件的精加工。由于没有飞边，锻件的受力面积就减少，所需要的锻造力也减少。但是，应注意不能使坯料完全受到限制，为此要严格控制坯料的体积，控制锻模的相对位置和对锻件进行测量，减少锻模的磨损。2.锻造的特点1)锻造可以改变金属材料内部组织，细化晶粒，提高其力学性能。2)锻造生产具有较高的劳动生产率。如采用锻造的方式加工螺栓比采用机械加工的方式效率要高几十倍。3)可锻造小于1kg的小件，也可以锻造几百千克的大件；可单件小批生产，也可大量成批生产。由于锻造是在金属材料灼热状态下进行挤、压、锻、打成型的，因此生产过程存在高温

23、、烟尘、振动和噪声等危害因素，另一方面锻造生产不能锻造外形和内孔复杂的工件。二、锻造设备简介二、锻造设备简介常用模锻设备有模锻锤、热模锻压力机、螺旋压力机和平锻机等。1.模锻锤模锻锤包括蒸汽空气模锻锤、无砧座锤、高速锤和液压模锻锤。蒸汽空气模锻锤如图4-37所示，它是普遍应用的模锻锤。一般将蒸汽空气模锻锤简称为模锻锤。模锻锤规格用与热模锻压力机相比，模锻锤的主要工作特性是:1)模锻锤靠冲击力使金属变形，锤头具有较高的打击速度，在行程的最后，速度可达79m/s，且受力系统不是封闭的，冲击力通过下砧传给基础。2)锤头的行程不固定，单位时间内打击次数多。3)抗偏载能力和导向精度较差，且无顶出装置。4

24、)模锻锤以其通用性好的优点被广泛应用。但是模锻锤因其冲击振动大，噪声大，工人劳功条件差，对厂房地基要求高，锻件质量差等一系列严重问题，在现代生产中将越来越多地被其他模锻设备所替代。2.热模锻压力机热模锻压力机简称锻压机，如图4-38所示，它是针对模锻锤的缺点由一般曲柄压力机发展而成的。工作时，依靠曲柄的传动，使滑块作上、下往复运动进行锻压。热模锻压力机和模锻锤相比有以下工作特性。2.热模锻压力机热模锻压力机简称锻压机，如图4-38所示，它是针对模锻锤的缺点由一般曲柄压力机发展而成的。工作时，依靠曲柄的传动，使滑块作上、下往复运动进行锻压。热模锻压力机和模锻锤相比有以下工作特性。1)电动机通过飞

25、轮释放能量，滑块的压力甚本上属于静压，工作时无振动和噪声。2)机架和曲柄连杆机构的刚性大，工作时弹性变形小。3)滑块行程一定，每一模锻工步只在一次行程完成。4)滑块具有附加导向的象鼻形结构，从而增加了导向长度，提高了导向精度和承受偏载能力。5)具有上、下顶杆装置，便于锻后工件脱模。1.锻造工艺的分类锻造工艺按加工方法的不同可分为自由锻、胎模锻和模锻。利用锻造设备的上、下砧和简单的通用工具使坯料在压力下产生塑性变形的锻造方法，称为自由锻。自由锻对锻造设备要求低，通常在自由锻锤上进行，因此锻件精度低。利用简单的可移动模具，在自由锻锤上锻造，称为胎模锻。它通常用于批量不大，精度要求不高的锻件生产。2

26、.模锻工艺过程模锻工艺过程即由坯料经过一系列加工工序制成模锻件的整个生产过程，如图4-39所示，主要由以下几种工序组成：图4-39模锻工艺的一般流程(1)备料工序按锻件所要求的坯料规格尺寸下料，必要时还需对坯料表面进行除锈、防氧化和润滑等处理。(2)加热工序按变形工序所要求的加热温度对坯料进行加热。(3)模锻工序生产中模锻工序往往又要分成多个工步来逐步实现。工步是在锻造加工时采用一种模具在锻造设备一次或多次动作下，使坯料产生一种方式的变形并获得一定的外观变形量的步骤。续续(4)锻后工序该类工序的作用是弥补模锻工序和其他前期工序的不足，使锻件最后能完全符合图样的要求，锻后工序包括有切边、冲孔、热

27、处理、校正、表面清理，磨残余毛刺、精压等，见表4-5。(5)检验工序检验工序包括工序间检验和最终检验。工序间检验一般为抽检。检验项目包括几何形状尺寸、表面质量、金相组织和力学性能等，具体检验项目需根据锻件的要求确定。四、锻模的类型四、锻模的类型锻模是金属在热态或冷态下进行体积成形时所用模具的统称。锻模的种类很多。按模膛数量可分为单模膛模和多模膛模；按制造方法可分为整体模和组合模；按锻造温度可分为冷锻模、温锻模和热锻模；按成形原理可分开式锻模(有飞边锻模)和闭式锻模(无飞边锻模)；按工序性质可分为制坯模、预锻模、终锻模、弯曲模等。通常，锻模按锻造设备分为胎模、锤锻模、机锻模、平锻模、辊锻模等。各

28、种胎模在用途上具有多重性，如摔模可用于压痕，称为卡模；用于制坯的为型摔；用于整径的为光摔；用于校正整形的为校正摔，如图4-40所示。摔模的共同特征是都用于圆形件合模终锻前的制坯、整形或摔光。扣模除双扇扣模形式外，还有单扇扣模(图4-41)形件合模前的制坯或成形以及局部扣形。弯曲模大体上分为制坯弯曲和成形弯曲两种。套模分带垫和无垫两种，主要用于法兰件、齿轮、杯形件成形。若生产双面法兰，则应采用拼分套模。合模与单模膛锻模相似，为了保证一定的精度，在结构上有带导销，带导锁、导销导锁及导框等形式。图4-42所示为带导销形式的合模。由于合模用于最终成型，因而所需变形力锻锤吨位最大。2.锤锻模在模锻锤上使

29、坯料成形为模锻件或其半成品的模具称锤锻模。整体式多模膛锤锻模如图4-43所示，它由上下两个模块组成。上下模的分界面称为分型面，它可以是平面，也可以是曲面。复杂的锻件可以有两个以上的分型面。为了使被锻金属获得一定的形状和尺寸在模块上加工出的成形凹槽称为模膛，是锻模工作部分。图4-43所示整体式多模膛锤锻模有拔长、弯曲、预锻和终锻模膛，使坯料逐步成形。3.机锻模在机械压力机(如热模锻曲柄压力机)上使坯料成形为模锻件或其半成品的模具称为机械压力机锻模，简称机锻模。机锻模如图4-44所示，由上下模座和导柱、导套组成模架，下模座可安装推出机构。用六个锻模镶块构成模膛，锻模镶块圆柱面上开有圆柱形凹槽，靠压

30、板4螺钉3和后挡板9紧固在模座上，用定位键6定位。这种形式的锻模又称组合式机锻模。4.平锻模在水平锻造机上使坯料成形为模锻件或其半成品的模具称平锻模。平锻模如图4-45所示，凸模1由凸模夹持器固定在主滑块上作水平往复运动，凹模又分成两半，一半固定在机架上称为固定凹模，另一半固定在侧滑块上称为活动凹模。锻造时侧滑块先动作把坯料夹紧，然后主滑块推动凸模锻压坯料成形。5.辊锻模在辊锻机上将坯料纵轧成形的扇形模具称为辊锻模。辊锻模如图4-46所示，在两块扇形块的外表面分别制出型槽，用压板螺钉把扇形锻模安装在上下轧辊上。轧辊作相对转动，扇形锻模转到中心线附近时锻压坯料，迫使坯料在锻模内成形。第五节第五节

31、 玻璃模具玻璃模具 玻璃是由石英砂、纯碱、长石及石灰石等原料在15501600高温下熔融、澄清、匀化、冷却而成。如在玻璃中加入某些金属氧化物、化合物或经过特殊工艺处理，还可制得具有各种不同特性的特种玻璃。1.玻璃的共性(1)没有固定的熔点(2)各向同性(3)没有晶界或粒界(4)性能可设计性(5)无固定形态2.玻璃的类型玻璃的种类很多，按其化学成分来分有钠钙玻璃、铝镁玻璃、钾玻璃、硼硅玻璃、铅玻璃和石英玻璃等；按其加工工艺来分有普通平板玻璃、浮法玻璃、吸热玻璃、钢化玻璃、磨砂玻璃、夹丝玻璃等；按产品用途分有光学玻璃、工业玻璃、药用玻璃、器皿玻璃、瓶罐玻璃等。3.玻璃制品的类型1)瓶罐玻璃、器皿玻

32、璃和容器玻璃2)平板玻璃3)灯泡、真空管玻璃4)理化、医疗用玻璃5)工艺美术玻璃6)照明器具玻璃7)建筑用玻璃8)光学玻璃，滤片玻璃二、玻璃成型方法二、玻璃成型方法玻璃成型是指将熔化的玻璃转变为具有一定几何形状制件的过程。熔融玻璃在可塑状态下的成型过程与玻璃液粘度、固化速度、硬化速度及表面张力等要素有关。玻璃成型方法，从生产方面可分为人工成型和机械成型；从加工方面可分为压制法、吹制法、拉制法、压延法、浇铸法和烧结法。1.压制法压制法是将塑性玻璃熔料放入模具，受压力作用而成型的方法，该方法生产多种多样的空心或实心制件，如玻璃砖、透镜、水杯等。压制法特点是制件形状比较精确，能压出外表面花纹，工艺简

33、单，生产率较高。但压制法的应用范围有一定限制，首先压制件的内腔形状应能够使冲头从中取出，因此，内腔不能向下扩大，同时内腔侧壁不能有凸、凹部位；其次，由于薄层的玻璃液与模具接触会因冷却而失去流动性，因此，压制法不能生产薄壁和沿压制方向较长的制件。另外，压制件表面不光滑，常有斑点和模缝。2.吹制法吹制法又分压吹法和吹吹法。压吹法是先用压制的方法制成制件的口部和雏形，然后移入成型模中吹成制件。利用压吹法生产广口瓶如图4-47所示，先把熔态玻璃料加入雏形模4中，接着冲头1压下，然后将口模2和雏形一起移入成型模6中，放下吹气头5，用压缩空气将雏形吹制成型。口模和成型模均由两瓣组成并由铰链3相连，成型后打

34、开口模和成型模，取出制件，送去退火。3.拉制法拉制法主要用于玻璃管、棒、平板玻璃和玻璃纤维等生产。4.压延法压延法是将玻璃料液倒在浇铸台的金属板上，然后用金属辊压延使之变为平板，然后送去退火。厚的平板玻璃、刻花玻璃、夹金属丝玻璃等，可用压延法制造。5.浇铸法浇铸法又分普通浇铸和离心浇铸。普通浇铸法就是将熔好的玻璃液注入模型或铸铁平台上，冷却后取出退火并适当加工，即成制件，常用于建筑用装饰品、艺术雕刻等玻璃生产中。6.烧结法烧结法是将粉末烧结成型，用于制造特种制件及不宜用熔融态玻璃液成型的制件。这种成型法又可分为干压法、注浆法和用泡沫剂制造泡沫玻璃。三、玻璃模分类三、玻璃模分类从原材料进厂到玻璃

35、制品出厂的整个工艺流程包括配料、熔制、成型、退火、加工、检验等工序。在这样的成型工序中，模具是不可缺少的工艺装备，玻璃制品的质量与产量。在这样的成型工序中，模具是不可缺少的工艺装备，玻璃制品的质量与产量均与模具直接相关。用于玻璃制品成型的工艺装置，称为玻璃成型模具，简称玻璃模。璃模有多种分类方法。1.按成型方法分按玻璃制品成型方法可分为压制模、吹制模。2.按成型过程分按成型过程可分为成型模和雏形模。3.按润滑方式分按润滑方式可分为敷模(冷模)和热模。敷模模内壁敷有润滑涂层，多用于吹制空心薄壁制品，成型时制品与模具作相对旋转。一般采用水冷却，此模亦称冷模。热模多用于空心厚璧制品的成型。模具常采用

36、风冷并用油润滑或加涂润滑涂层。四、常见玻璃模的结构四、常见玻璃模的结构1.吹制模吹制模通常由两瓣组成，如图4-48所示，仅用于成型日用玻璃制品。它成型形状简单，对尺寸和形状的精度没有特殊要求的瓶罐，是吹制玻璃制品早期延续至今的主要模具。常用木材、塑料制造。只有批量较大时，才用灰铸铁制造。2、压制模主要用于日用玻璃制品和工业玻璃制品的生产，其制品形状复杂，可带有花纹图案。3.机制模全部由机械控制完成玻璃制品成形的工艺装置，称为机制模，大概有以下四种：1)行列式制瓶机吹吹模。2)行列式制瓶机双滴料单腔吹吹模。3)行列式制瓶机压吹模。4)回转式制瓶机滴料压吹模。第五章模具寿命及模具材料第五章模具寿命

37、及模具材料【学习目的】【学习目的】1.理解模具寿命的概念及其实效形式。2.了解影响模具寿命的因素。3.了解塑料模具材料、冲压模具常用材料。一、模具寿命一、模具寿命模具寿命指在保证制件品质的前提下，所能成型出的制件数。它包括反复刃磨和更换易损件，直至模具的主要部分更换前所成型的合格制件总数。模具的失效分为非正常失效和正常失效。非正常失效(早期失效)是指模具未达到一定的工业水平下公认的寿命时就不能使用。非正常失效的形式有塑性变形、断裂、局部严重磨损等。正常失效是指模具经大批量生产使用，因缓慢塑性变形、较均匀地磨损或疲劳断裂而不能继续使用。1.模具正常寿命模具正常失效前生产出的合格产品的数目称为模具

38、正常寿命，简称模具寿命；模具首次修复前生产出的合格产品的数目称为首次寿命；模具一次修复后到下一次修复前所生产出的合格产品的数目称为修模寿命。模具寿命是首次寿命与各次修复寿命的总和。2.模具失效形式及原因模具种类繁多，工作状态差别很大，损坏部位也各异，但失效形式归纳起来大致有三种，即磨损、断裂、塑性变形失效。(1)磨损失效模具在工作时，与成形坯料接触，产生相对运动。由于表面的相对运动，接触表面逐渐失去物质的现象叫磨损。磨损失效可分为以下几种：1)疲劳磨损。两接触表面相对运动时，在循环应力(机械应力与热应力)的作用下，使表面金属疲劳脱落的现象称为疲劳磨损。2)气蚀磨损和冲蚀磨损。金属表面的气泡破裂

39、，产生瞬间的冲击和高温，使模具表面形成微小麻点和凹坑的现象称为气蚀磨损。液体和固体微小颗粒反复高速冲击模具表面，使模具表面局部材料流失，形成麻点和凹坑的现象称为冲蚀磨损。3)磨蚀磨损。在摩擦过程中，模具表面和周围介质发生化学或电化学反应，再加上摩擦力的机械作用，引起表面材料脱落的现象称为磨蚀磨损。磨损的交互作用摩擦磨损情况很复杂，在一定的工况下，模具与工件(或坯料)相对运动中，磨损一般不只是以一种形式存在，往往是以多种形式并存，并相互影响。(2)断裂失效模具出现大裂纹或分离为两部分或数部分而丧失工作能力时，称为断裂失效。(3)塑性变形失效3.影响模具寿命的因素(1)模具结构的影响模具结构对模具

40、受力状态的影响很大，合理的模具结构能使模具工作时受力均匀，不易偏载，应力集中小。模具种类繁多，形式差别很大，工作环境也不同，下面从几个具有共性的方面加以讨论。1)圆角半径。圆角半径分为外(凸)圆角半径和内(凹)圆角半径。工作部位圆角半径的大小，不仅对成型过程及成型件质量有影响，也对模具的失效形式及寿命产生影响。2)模具结构形式。整体模具与镶拼模具整体模具的凹圆角半径很易造成应力集中，并由此引起开裂。模具的导向采用导向装置的模具，能保证在模具中各相关零件相互位置的精度，增加模具抗弯曲、抗偏载的能力，避免模具不均匀磨损。(2)模具工作条件的影响1)成型件的材料、温度。材料。温度。2)设备特性。设备

41、的精度与刚度。模具成型工件的力是由设备提供的，在成型过程中，设备因受力将产生弹性变形。速度。3)润滑1)锻造时，模块加热和冷却所带来的内外温差会产生温差应力；镦粗、冲孔和扩孔等过程如技术参数选择不当易使锻坯开裂。此外，当锻比超过一定值后，由于形成纤维组织，横向力学性能急剧下降，导致各向异性。2)在模具的电加工中，会出现不同程度的变质层，此外由于局部骤热和骤冷，还容易形成残余应力和龟裂。3)热处理的影响。模具热处理安排在模块锻造、粗加工之后，几乎是模具加工的最终工序。模具材料的选用及热处理工序的确定对模具性能的影响极大。(3)模具材料性能的影响模具材料的性能对模具的寿命影响较大，这些性能包括强度

42、、冲击韧度、耐磨性、耐蚀性、硬度、热稳定性和耐热疲劳性等。(4)模具制造过程的影响二、模具材料二、模具材料(一)塑料模具材料 1.满足工作条件要求(1)耐磨性(2)硬度(3)强度和韧性(4)疲劳断裂性能(5)高温性能(6)耐冷热疲劳性能(7)耐蚀性2.满足工艺性能要求模具的制造一般都要经过锻造、切削加工、热处理等几道工序。为保证模具的质量，降低生产成本，其材料应具有良好的可锻性、可加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性，还应具有小的氧化、脱碳敏感性和淬火变形开裂倾向。(1)可锻性具有较低的热锻变形抗力，塑性好，锻造温度范围宽，锻裂冷裂及析出网状碳化物倾向低。(2)退火工艺性球化退火温度范围宽，退火硬

43、度低且波范围小，球化率高。(3)可加工性切削用量大，刀具损耗低，加工表面粗糙度值小。(4)氧化、脱碳敏感性高温加热时抗氧化性能好，脱碳速度慢，对加热介质不敏感，产生麻点倾向小。(5)淬硬性淬火后具有均匀而高的表面硬度。(6)淬透性淬火后能获得较深的淬硬层，采用缓和的淬火介质就能淬硬。(7)淬火变形开裂倾向常规淬火体积变化小，形状翘曲、畸变轻微，异常变形倾向低。常规淬火开裂敏感性低，对淬火温度及工件形状不敏感。(8)可磨削性砂轮相对损耗小，无烧伤极限磨削用量大，对砂轮质量及冷却条件不敏感，不易发生磨伤及磨削裂纹。3.满足经济性要求选择模具材料时，必须尽可能地降低制造成本。因此，在满足使用性能的前

44、提下，首先选用价格较低的，能用碳钢就不用合金钢，能用国产材料就不用进口材料。4.适用于塑料模的钢材(1)结构零件用钢塑料模具中有许多单纯为了组成模具结构的零件，如注射模具的座板、垫板等，一般采用碳素结构钢。1)Q235A。价格低，用于注射模的动模及定模座板、垫板等。2)45钢。产量最大、用途最广，可用于注射模具的推杆固定板、侧滑块导轨、侧滑块体等，也可用于制造形状简单的型芯和凹模。但其有效寿命(保证精度的寿命)不过5000080000次，而且抛光性不良，调质后硬度不足而且硬化层浅。3)55钢 用于制造形状简单、精度要求不高的中型塑料注射模具的成型零件，也可用于制造注射模具的推板、侧滑块体、楔紧

45、块、模套、复位杆、直径较大的推杆、型芯固定板、支承板等。4)40Cr。用途广泛的中碳低合金钢，可用于制造形状不太复杂的中小型热塑性注射模具的成型零件及小的型芯、推杆、其他各种脱模机构的零件。可以淬硬、调质。5)T7A、T8A。用于制造导柱、导套、斜导柱、弯销、推杆、耐磨垫片、热固性压缩模的承压板及一切需要淬硬到45HRC以上的零件，也可以制造形状简单的压缩模成型零件。(2)模具钢1)通用模具钢。CrWMn、9Mn2V、9SiCr。用于热固性压缩模、压注模和注射模的成型零件，热处理性能较好。5CrMnMo。用于调质后精加工的大型热塑性塑料注射模具的成型零件，淬火变形小，但抛光性差。CrMn2Si

46、WMoV。用于热固性塑料注射模具的复杂型芯、嵌件等，可以淬硬(空淬)而微变形。20CrMnTi。用于小型精密型腔嵌件，用渗碳增加表面硬度，提高耐磨性。38CrMoAl。用于制造聚氯乙烯、聚碳酸酯等成型时有腐蚀性气体产生的注射模型腔，可以作渗氮处理，调质后具有一定的硬度(2832HRC)，渗氮后表面硬度可达1000HV。调质后不渗氮时，耐磨性差。2)塑料模具专用模具钢。预硬化钢。a.3Cr2Mo(P20)。美国通用的塑料模具钢，预硬化后硬度3638HRC。用于中、小型热塑性塑料注射模的成型零件。真空熔炼的品种可以抛成镜面光泽。抗拉强度约为1330MPa。b.5CrNiMnMoVSCa(5NiSC

47、a)、55CrNiMnMoVS(SMI)。这两种为含硫易切削钢，适用于制造大、中型热塑性塑料注射模具的成型零件。预硬化后硬度3545HRC。析出硬化钢。适用于热塑性塑料及热固性塑料注射模的成型零件，要求长寿命而精度高的中、小型模具。a.20CrNi3AlMnMo(SM2)。预硬化后时效硬化，硬度可达4045HRC。b.10Ni3CuAlVS(PMS)。预硬化后时效硬化，硬度可达4045HRC。热变形极小，可作镜面抛光，适用于腐蚀精细花纹。抗拉强度约1400MPa。马氏体时效钢(06Ni6CrMoVTiAl、06Ni7Ti2Cr)。在未加工前为固溶体状态，易于加工。精加工后以480520温度进行

48、时效，硬度可达5057HRC。适用于制造要求尺寸精度高的小型塑料注射模的成型零件，可作镜面抛光。镜面钢。a.10Ni3CuAlVS(PMS)。b.8CrMnWMoVS(8CrMn)。易切预硬化钢，抗拉强度可达3000MPa，用于大型注射模具可以减小模具体积。调质后硬度3335HRC。淬火时可空冷，硬度可达4260HRC。c.25CrNi3MoAl。适用于型腔腐蚀花纹，属于时效硬化型钢。调质后硬度2325HRC，可用普通高速钢刀具加工。时效后硬度3842HRC。可以作渗氮处理，处理后表层硬度可达11000HV。耐腐蚀钢(Cr16Ni4Cu3Nb(PCR)。为空冷淬火钢，属于不锈钢类型。空冷淬硬可

49、达4253HRC，适用于制造聚氯乙烯及混有阻燃剂的热塑性塑料注射模具的成型零件。易切削钢(4Cr5MoSiVS)。用于制造大型热塑性塑料注射模中的形状不太复杂的成型零件冷淬火、二次回火，硬度可达4346HRC。高速钢基体钢(65Cr4W3Mo2VNb(65Nb)、7Cr7Mo3VSi(LD2)、6Cr4Mo3Ni2WV(CG-2)、5Cr4Mo3SiMnVAl(012Al)。适用于小型、精密、形状复杂的型腔及嵌件，热处理后耐磨性优。(二二)冲压模具材料冲压模具材料冲压模具中使用了各种金属材料和非金属材料，主要有碳钢、合金钢、铸铁、铸钢、硬质合金、低熔点合金、锌基合金、铝青铜、合成树脂、聚氨脂橡胶、塑料、层压桦木板等。(1)生产批量(2)被冲压材料的性能、模具零件的使用条件(3)材料性能应考虑材料的冷热加工性能和工厂现有条件。(4)降低生产成本注意采用微变形模具钢，以减少机加工费用。(5)开发专用模具钢对特殊要求的模具，应开发应用具有专门性能的模具钢。(6)考虑我国模具的生产和使用情况选择模具材料要根据模具零件的使用条件来决定，做到在满足主要条件的前提下，选用价格低廉的材料，降低成本。