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精密模具热处理变形及预防 模具热处理变形是模具处理过程的主要缺陷之一,对一些精密复杂模具,常因热处理变形而报废,因此控制精密复杂模具的变形一直成为热处理生产中的关键问题。 众所周知,模具在热处理时,特别是在淬火过程中,由于模具截面各部分加热和冷却速度的不一致而引起的温度差,加之组织转变的不等时性等原因,使得模具截面各部分体积胀缩不均匀,组织转变的不均匀,从而引起“组织应力”和模具内外温差所引起的热应力。当其内应力超过模具的屈服极限时,就会引起模具的变形。 模具结构设计的影响 有些模具选材和钢的材质都很好,往往因为模具结构设计不合理,如薄边、尖角、沟槽、突变的台阶、厚薄悬殊等,造成模具热处理后变形较大。 1、变形的原因 由于模具各处厚薄不均或存在尖锐圆角,因此在淬火时引起模具各部位之间的热应力和组织应力的不同,导致各部位体积膨胀的不同,使模具淬火后产生变形。 2、预防措施 设计模具时,在满足实际生产需要的情况下,应尽量减少模具厚悬殊,结构不对称,在模具的厚薄交界处,尽可能采用平滑过渡等结构设计。根据模具的变形规律,预留加工余量,在淬火后不致于因为模具变形而使模具报废。 对形状特别复杂的模具,为使淬火时冷却均匀,可采用给合结构。 三、模具制造工序及残余应力的影响 在工厂经常发现,一些形状复杂、精度要求高的模具,在热处理后变形较大,经认真调查后发现,模具在机械加工和最后热处理未进行任何预先热处理。 1、 变形原因 在机械加工过程中的残余应力和淬火后的应力叠加,增大了模具热处理后的变形。 2、 预防措施 (1)粗加工后、半精加工前应进行一次去应力退火,即(630-680)℃×(3-4)h炉冷至500℃以下出炉空冷,也可采用400℃×(2-3)h去应力处理。 (2)降低淬火温度,减少淬火后的残余应力。 (3) 采用淬油170?C出油空冷(分级淬火)。 (4)采用等温淬火工艺可减少淬火残余应力。 采用以上措施可使模具淬火后残余应力减少,模具变形较小。 CAE 技术塑胶模具设计发展必然趋势 模具是生产各种工业产品的重要工艺装备,随着塑胶工业的迅速发展以及塑胶制品在航空、航太、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用,产品对模具的要求越来越高,传统的模具设计方法已无法适应产品更新换代和提高质量的要求。电脑辅助工程(CAE)技术已成为塑胶产品开发、模具设计及产品加工中这些薄弱环节的最有效的途经。同传统的模具设计相比,CAE 技术无论在提高生产率、保证产品质量,还是在降低成本、减轻劳动强度等方面,都具有很大优越性。 美国上市公司 Moldflow 公司是专业从事注塑成型CAE 软体和谘询公司,自 1976 年发行了世界上第一套流动分析软体以来,一直主导塑胶成型CAE 软体市场。近几年,在汽车、家电、电子通讯、化工和日用品等领域得到了广泛应用。 利用 CAE 技术可以在模具加工前,在电脑上对整个注塑成型过程进行类比分析,准确预测熔体的填充、保压、冷却情况,以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况,以便设计者能尽早发现问题,及时修改制件和模具设计,而不是等到试模以後再返修模具。这不仅是对传统模具设计方法的一次突破,而且对减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低成本等,都有着重大的技术经济意义。 塑胶模具的设计不但要采用 CAD 技术,而且还要采用 CAE 技术。这是发展的必然趋势。注塑成型分两个阶段,即开发/设计阶段(包括产品设计、模具设计和模具制造)和生产阶段(包括购买材料、试模和成型)。传统的注塑方法是在正式生产前,由于设计人员凭经验与直觉设计模具,模具装配完毕後,通常需要几次试模,发现问题後,不仅需要重新设置工艺参数,甚至还需要修改塑胶制品和模具设计,这势必增加生产成本,延长产品开发周期。采用 CAE 技术,可以完全代替试模,CAE 技术提供了从制品设计到生产的完整解决方案,在模具制造之前,预测塑胶熔体在型腔中的整个成型过程,帮助研判潜在的问题,有效地防止问题发生,大大缩短了开发周期,降低生产成本。
我国模具的10大发展趋势 据分析,未来我国模具的10大发展趋势是: 一、模具日趋大型化。 二、模具的精度将越来越高。10年前精密模具的精度一般为5微米,现已达到2-3微米,1微米精度的模具也将上市。 三、多功能复合模具将进一步发展。新型多功能复合模具除了冲压成型零件外,还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务,对钢材的性能要求越来越高。 四、热流道模具在塑料模具中的比重也将逐渐提高。 五、随着塑料成型工艺的不断改进与发展,气辅模具及适应高压注塑成型等工艺的模具也将随之发展。 六、标准件的应用将日益广泛。模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期,还能提高模具的质量和降低模具制造成本。 七、快速经济模具的前景十分广阔。 八、随着车辆和电机等产品向轻量化发展,压铸模的比例将不断提高。同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求。 九、以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快,塑料模具的比例将不断增大。由于机械零件的复杂程度和精度的不断提高,对塑料模具的要求也越来越高。 十、模具技术含量将不断提高。
精密模具热处理变形及预防 模具热处理变形是模具处理过程的主要缺陷之一,对一些精密复杂模具,常因热处理变形而报废,因此控制精密复杂模具的变形一直成为热处理生产中的关键问题。 众所周知,模具在热处理时,特别是在淬火过程中,由于模具截面各部分加热和冷却速度的不一致而引起的温度差,加之组织转变的不等时性等原因,使得模具截面各部分体积胀缩不均匀,组织转变的不均匀,从而引起“组织应力”和模具内外温差所引起的热应力。当其内应力超过模具的屈服极限时,就会引起模具的变形。 模具结构设计的影响 有些模具选材和钢的材质都很好,往往因为模具结构设计不合理,如薄边、尖角、沟槽、突变的台阶、厚薄悬殊等,造成模具热处理后变形较大。 1、变形的原因 由于模具各处厚薄不均或存在尖锐圆角,因此在淬火时引起模具各部位之间的热应力和组织应力的不同,导致各部位体积膨胀的不同,使模具淬火后产生变形。 2、预防措施 设计模具时,在满足实际生产需要的情况下,应尽量减少模具厚悬殊,结构不对称,在模具的厚薄交界处,尽可能采用平滑过渡等结构设计。根据模具的变形规律,预留加工余量,在淬火后不致于因为模具变形而使模具报废。 对形状特别复杂的模具,为使淬火时冷却均匀,可采用给合结构。 三、模具制造工序及残余应力的影响 在工厂经常发现,一些形状复杂、精度要求高的模具,在热处理后变形较大,经认真调查后发现,模具在机械加工和最后热处理未进行任何预先热处理。 1、 变形原因 在机械加工过程中的残余应力和淬火后的应力叠加,增大了模具热处理后的变形。 2、 预防措施 (1)粗加工后、半精加工前应进行一次去应力退火,即(630-680)℃×(3-4)h炉冷至500℃以下出炉空冷,也可采用400℃×(2-3)h去应力处理。 (2)降低淬火温度,减少淬火后的残余应力。 (3) 采用淬油170?C出油空冷(分级淬火)。 (4)采用等温淬火工艺可减少淬火残余应力。 采用以上措施可使模具淬火后残余应力减少,模具变形较小。 CAE 技术塑胶模具设计发展必然趋势 模具是生产各种工业产品的重要工艺装备,随着塑胶工业的迅速发展以及塑胶制品在航空、航太、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用,产品对模具的要求越来越高,传统的模具设计方法已无法适应产品更新换代和提高质量的要求。电脑辅助工程(CAE)技术已成为塑胶产品开发、模具设计及产品加工中这些薄弱环节的最有效的途经。同传统的模具设计相比,CAE 技术无论在提高生产率、保证产品质量,还是在降低成本、减轻劳动强度等方面,都具有很大优越性。 美国上市公司 Moldflow 公司是专业从事注塑成型CAE 软体和谘询公司,自 1976 年发行了世界上第一套流动分析软体以来,一直主导塑胶成型CAE 软体市场。近几年,在汽车、家电、电子通讯、化工和日用品等领域得到了广泛应用。 利用 CAE 技术可以在模具加工前,在电脑上对整个注塑成型过程进行类比分析,准确预测熔体的填充、保压、冷却情况,以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况,以便设计者能尽早发现问题,及时修改制件和模具设计,而不是等到试模以後再返修模具。这不仅是对传统模具设计方法的一次突破,而且对减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低成本等,都有着重大的技术经济意义。