模具材料
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模具材料范文第1篇
1 鎖具鈑金的設(shè)計(jì)要求
1.1 鎖具鈑金模具材料的使用性能 ①強(qiáng)度。強(qiáng)度是表征材料變形抗力和斷裂抗力的性能指標(biāo)。冷作鎖具鈑金模具的設(shè)計(jì)和使用，必須保證其具有足夠的強(qiáng)度，以防止鎖具鈑金模具的變形、破裂和折斷。高強(qiáng)度的獲得，主要通過適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚒＂谟捕取ｆi具鈑金模具零件硬度的高低，對鎖具鈑金模具的使用壽命影響很大，因此也是鎖具鈑金模具設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)。③韌性。韌性是材料在沖擊載荷作用下抵抗產(chǎn)生裂紋的一個(gè)特性，是鎖具鈑金模具鋼的一種重要性能指標(biāo)。對韌性的具體要求，應(yīng)根據(jù)鎖具鈑金模具的工作條件考慮。對沖擊載荷較大，受偏心彎曲載荷或應(yīng)力集中等的鎖具鈑金模具，都需要足夠的韌性。④耐磨性。耐磨性除影響鎖具鈑金模具壽命外，還影響產(chǎn)品的尺寸精度和表面粗糙度。一般鎖具鈑金模具材料的硬度要求，應(yīng)高于坯料硬度的30％～50％，鎖具鈑金模具材料的金相組織要求，為基體上分布著細(xì)小、彌散的細(xì)顆粒狀碳化物的下貝氏體或回火馬氏體。⑤抗疲勞性。抗疲勞力是反映材料在交變載荷作用下，抵抗疲勞破壞的性能指標(biāo)。根據(jù)不同的應(yīng)用場合，分為疲勞強(qiáng)度、疲勞裂紋萌生力、疲勞裂紋擴(kuò)展抗力、小能量多沖抗力等。⑥熱穩(wěn)定性。熱穩(wěn)定性表示鎖具鈑金模具在使用過程中，工作部位因受熱而保持組織和性能穩(wěn)定的能力。對于高速?zèng)_裁或劇烈摩擦磨損的冷作鎖具鈑金模具，宜選擇一些具有二次硬化能力的高合金鋼。
1.2 鎖具鈑金模具材料的工藝性能 ①鍛造工藝性能。②切削加工工藝性能。③熱處理工藝性能。熱處理工藝的好壞，對鎖具鈑金模具質(zhì)量有較大影響。一般要求熱處理變形小，淬火溫度范圍寬，過熱敏感性小，脫碳敏感性低，特別要有較大的淬硬性和淬透性。淬硬性，保證了鎖具鈑金模具的硬度和耐磨性；淬透性，保證了大尺寸模具的強(qiáng)韌性及斷面性能的均勻性。
2 鎖具鈑金模具材料的種類及特性
2.1 碳素工具鋼 碳素工具鋼的含碳量在0.7%~1.3%范圍內(nèi)，價(jià)格便宜，原材料來源方便，加工性能好，熱處理后可以得到高硬度和高耐磨性，用于制作尺寸不大、形狀簡單、受輕負(fù)荷的鎖具鈑金模具零件。T10A是最常用的鋼材，是性能較好的代表性碳素工具鋼，耐磨性也較高，經(jīng)適當(dāng)熱處理可得到較高強(qiáng)度和一定韌性，合適制作要求耐磨性較高而承受沖擊載荷較小的鎖具鈑金模具。T8A淬透性、韌性等均優(yōu)于T10A，耐磨性也較高，適合制作小型拉伸、擠壓模。
2.2 低合金工具鋼 低合金工具鋼，是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入了適量的合金元素。這樣可以降低淬火冷卻速度，減少熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，減少淬火變形及開裂傾向，鋼的淬透性也明顯提高。用于制造鎖具鈑金模具的低合金鋼有CrWMn、9Mn2V、9SiCr、9CrWMn、9Mn27CrSiMnMoV(代號CH-1)、6CrNiMnSiMoV(代號GD)等。
2.3 高碳高鉻冷作鎖具鈑金模具鋼 高碳高鉻冷作鎖具鈑金模具鋼包括Cr12、Cr12MoV、Cr12Mo1V1（代號D2），具有高硬度、高強(qiáng)度、高耐磨性、易淬透、穩(wěn)定性高、抗壓強(qiáng)度高及淬火變形小等優(yōu)點(diǎn)。高碳高鉻鋼經(jīng)鍛造后的毛坯硬度較高（大約在550HB左右），內(nèi)應(yīng)力較大，在室溫下長期停留會(huì)發(fā)生開裂報(bào)廢，為消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度，改善切削加工性能，必須進(jìn)行退火處理。
2.4 高速鋼 高速鋼具有很高的硬度、抗壓強(qiáng)度和耐磨性，采用低溫淬火、快速加熱等工藝措施，可以有效地改善其韌性。因此，高速鋼越來越多地應(yīng)用于要求重載荷、高壽命的冷作鎖具鈑金模具。鎢鉬系高速鋼，因其含碳化物分布較均勻，顆粒細(xì)小其抗彎強(qiáng)度與塑性、沖擊韌性等都相對較高，而硬度與二次硬化能力都得以保持。
2.5 硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金具有高的硬度、高的抗壓強(qiáng)度和高的耐磨性，所以用其制作的鎖具鈑金模具堅(jiān)固耐用，且制品表面質(zhì)量好，故適用于大批量生產(chǎn)，主要用來制作多工位級進(jìn)模，大直徑拉深凹模鑲塊。缺點(diǎn)是脆性大，加工困難，不能鍛造及熱處理，且成本高，致使其應(yīng)用受限制。
2.6 鋼結(jié)硬質(zhì)合金 鋼結(jié)硬質(zhì)合金是以難熔金屬碳化物為硬質(zhì)相，以合金為粘結(jié)劑，用粉末冶金方法生產(chǎn)的一種新型鎖具鈑金模具材料，具有硬質(zhì)合金的高硬度、高耐磨性和高抗壓強(qiáng)度，又具有鋼的可加工性和熱處理性。
3 鎖具鈑金模具材料的選用
鎖具鈑金模具材料的選用，不僅關(guān)系到鎖具鈑金模具的使用壽命，而且也直接影響到鎖具鈑金模具的制造成本，因此是鎖具鈑金模具設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。在沖壓過程中，選擇鎖具鈑金模具材料應(yīng)遵循如下原則：①根據(jù)鎖具鈑金模具種類及其工作條件，選用材料要滿足使用要求，應(yīng)具有較高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、耐沖擊、耐疲勞性等；②根據(jù)沖壓材料和沖壓件生產(chǎn)批量選用材料；③滿足加工要求，應(yīng)具有良好的加工工藝性能，便于切削加工，淬透性好、熱處理變形小；④滿足經(jīng)濟(jì)性的要求。
4 總結(jié)
影響鎖具鈑金模具使用壽命的重要因素是和材料的化學(xué)成分及其材料的強(qiáng)度、韌性、耐磨性、熱穩(wěn)定性等有關(guān)，因而，應(yīng)力求按照鎖具鈑金模具的服役條件、性能要求與實(shí)際生產(chǎn)需要，合理選擇高質(zhì)量的鋼材并實(shí)施熱處理工藝，提高鎖具鈑金模具的使用壽命。
模具材料范文第2篇
關(guān)鍵詞：沖壓模具材料；熱處理；表面處理；模具材料性能
中圖分類號：TG385
文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
文章編號：1009-2374（2012）17-0091-02
模具作為工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝設(shè)備，在其實(shí)際應(yīng)用過程中，具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高、制件精度高、復(fù)雜程度高等優(yōu)勢，這些是其它加工制造技術(shù)無法比擬的。模具生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在汽車、電子、機(jī)械、儀表、家電、航空等行業(yè)中。在很長一段時(shí)間內(nèi)，模具作為重要工藝設(shè)備極大的促進(jìn)了生產(chǎn)的發(fā)展，但是隨著模具種類的不斷增多，形狀越來越復(fù)雜，加工工藝越來越困難，再加上熱處理技術(shù)的限制，模具技術(shù)的發(fā)展速度逐漸緩慢，并出現(xiàn)各種質(zhì)量問題。在這種情況下，有必要對模具材料的種類進(jìn)行分析并選取合適的模具材料以及對應(yīng)的處理技術(shù)，確保模具質(zhì)量。
1 常見沖壓模具材料的種類及性能
1.1 常見沖壓模具材料種類
常見沖壓模具材料主要包括碳素工具鋼、低合金工具鋼、高碳高鉻工具鋼、高速鋼、基體鋼、硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金等。其中，碳素工具鋼價(jià)格便宜、加工性能較好，熱處理后硬度高、耐磨性好。一般在尺寸較小、形狀簡單且承受荷較小的模具零件中使用；低合金工具鋼是在碳素工具鋼基礎(chǔ)上加入適量的合金元素而形成的。它的優(yōu)勢是能有效的降低淬火冷卻速度，將熱應(yīng)力和組織應(yīng)力降至最低，同時(shí)減小淬火變形和降低開裂傾向；高碳高鉻工具鋼不僅具有高硬度、高強(qiáng)度、高耐磨性優(yōu)勢，還具有較好的淬透性、淬硬性、高穩(wěn)定性等優(yōu)勢，熱處理變形很小；高速鋼硬度較高，還具有較高的抗壓強(qiáng)度和耐磨性，通常采用快速加熱和低溫淬火工藝，在一定程度上改善了材料的韌性。但是高速鋼中的合金元素含量較高、成本高、脆性較大，再加上其工藝性能不佳，不能廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中；基體鋼是在高速鋼的基礎(chǔ)上添加少量的其它元素，在具有高速鋼好的耐磨性和硬度的前提下，其抗彎強(qiáng)度和韌性均有所提高。一般用于制造冷擠壓、冷鐓模具；硬質(zhì)合金一般具有較高的硬度和耐磨性，而鋼結(jié)硬質(zhì)合金的性能更佳，它是以鐵粉加入少量的合金元素粉末做粘合劑，以碳化鈦、碳化鎢等材料作為硬質(zhì)相，用粉末冶金的方法燒結(jié)而成，用這種材料制作的模具堅(jiān)固耐用，適合在大批量生產(chǎn)用模具上應(yīng)用。
1.2 模具材料性能
在模具材料的選用過程中，必須充分了解材料的使用性能和工藝性能。模具使用性能主要包括強(qiáng)度、硬度、韌性、耐磨性、抗疲勞性等。強(qiáng)度是材料抵抗變形能力和斷裂能力的指標(biāo)；硬度的高低將直接影響模具的使用壽命，對模具質(zhì)量有重要影響；韌性反映材料在較強(qiáng)的沖擊載荷的作用下，抵抗脆性斷裂的能力，也是模具鋼尤其是沖壓用冷作模具鋼的重要性能指標(biāo)；抗疲勞性是指材料在重復(fù)載荷條件下抵抗疲勞破壞的性能指標(biāo)。工藝性能主要包括鍛造性能和熱處理性能等。鍛造性能是指材料經(jīng)受鍛壓時(shí)的工藝性能；熱處理工藝對模具質(zhì)量有很大影響，在實(shí)際應(yīng)用過程中，材料必須有較好的淬硬性和較高的淬透性，以保證模具硬度及耐磨性。
2 沖壓模具材料的合理選擇對熱處理的影響
沖壓模具有很多類型，不同的沖壓模具對材料性能的要求也不同。因此，在選用模具材料時(shí)，應(yīng)該以模具工作條件和使用壽命為依據(jù)對模具材料和熱處理工藝進(jìn)行合理選擇，以保證模具質(zhì)量。某工廠在選擇模具材料過程中，出于經(jīng)濟(jì)角度和熱處理簡便的考慮，最終選擇T10A鋼，在實(shí)際應(yīng)用過程中，該材料熱處理后硬度與要求相符，但熱處理后模具產(chǎn)生較大變形，最終導(dǎo)致模具報(bào)廢；為了保證模具熱處理后的性能，熱處理前應(yīng)該對模具材質(zhì)進(jìn)行分析。某工廠新進(jìn)一批結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的沖壓模具，熱處理后，模板上的圓孔變成橢圓形，甚至呈帶狀或塊狀分布。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是模具鋼中有不均勻的碳化物存在，因碳化物膨脹系數(shù)比鋼小，加熱時(shí)它阻止模具內(nèi)孔膨脹，冷卻時(shí)又阻止模具內(nèi)孔收縮，最終出現(xiàn)變形。從上述內(nèi)容可以看出，沖壓模具材料的合理選擇對熱處理有重要影響。為了保證模具質(zhì)量和熱處理工藝的順利進(jìn)行，應(yīng)該對沖壓模具材料進(jìn)行合理選擇。
3 沖壓模具的表面處理
模具除要求基體金屬具有足夠高的強(qiáng)度和韌性外，其表面性能對生產(chǎn)效率和模具壽命也有很大影響，包括耐腐蝕性能、耐磨損性能及疲勞性能等。舉例說明，沖壓生產(chǎn)高強(qiáng)度板材時(shí)，模具表面易產(chǎn)生劃傷、棱角磨損等缺陷，需要經(jīng)常下模修理，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。該問題可以通過模具表面處理技術(shù)來解決。模具的表面處理技術(shù)已經(jīng)非常成熟，主要分為物理表面處理法和化學(xué)表面處理法兩種。
3.1 化學(xué)表面處理
從廣義上說，化學(xué)表面處理可以分為表面擴(kuò)散滲入和表面涂覆兩大類型。其中，表面擴(kuò)散滲入的處理方法是將模具放置在具有特定溫度和特定活性介質(zhì)的密閉空間里保溫，使特定介質(zhì)滲入模具表面，改變模具表面的化學(xué)成分和組織，從而提高模具材料表面的耐磨性、耐蝕性等，主要包括滲氮、滲碳、碳氮共滲等；表面涂覆是指在模具材料表面涂覆一層新材料的技術(shù)，以達(dá)到提高模具表面性能的效果，其中化學(xué)表面涂覆技術(shù)主要包括化學(xué)鍍、離子注入、化學(xué)氣相沉積等。
3.2 物理表面處理
物理表面處理技術(shù)是指用物理的辦法對模具材料的表面進(jìn)行強(qiáng)化處理，使模具表面獲得較高的力學(xué)性能和物理性能。主要包括激光表面淬火、高頻淬火等技術(shù)，可以有效的提高模具表面的硬度、耐磨性、耐疲勞性能等。
4 結(jié)語
模具憑借其獨(dú)特優(yōu)勢在工業(yè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，然而在生產(chǎn)制造過程中，模具容易因材料選擇錯(cuò)誤或處理技術(shù)不合適等出現(xiàn)相應(yīng)問題，在一定程度上影響模具質(zhì)量和使用壽命。文中通過對常用沖壓模具材料的種類進(jìn)行分析，并采取合適的熱處理、表面處理技術(shù)，使沖壓模具的性能得到改良，在生產(chǎn)中更好的發(fā)揮其作用。隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)對模具的性能和精度要求將會(huì)進(jìn)一步提高。為了更好的滿足時(shí)展需求，我們要不斷對沖壓模具材料、熱處理技術(shù)、表面處理技術(shù)進(jìn)行改良。
參考文獻(xiàn)
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模具材料范文第3篇
關(guān)鍵詞：模具；材料選用；性能優(yōu)化
1 模具材料的選用
模具材料的選用需要集合模具的具體生產(chǎn)條件和工作條件以及材料的性能等因素進(jìn)行選擇。
1.1 模具的工作條件
不同的工作條件下，模具材料的選擇存在一定的差異，具體如下：
（1）在模具的工作過程中，對材料強(qiáng)度的要求隨著其所需承載能力發(fā)生變化，對材料韌性的要求則隨著其所受沖擊力發(fā)生變化。
（2）冷作模具在工作過程中，所受的沖擊力和摩擦力通常較大，因此對模具的強(qiáng)度、硬度及韌性等具有較高的要求，一般選用冷作模具鋼作為主要材料；熱作模具在工程中則主要受到高溫及熱應(yīng)力的作用，因此，需要較好的抗疲勞性能和熱穩(wěn)定性，一般結(jié)合實(shí)際工作溫度選擇合適的熱作模具鋼。
1.2 模具的結(jié)構(gòu)因素
不同的模具結(jié)構(gòu)對模具材料的要求也有一定差異，針對模具結(jié)構(gòu)的差異，可以按照如下方法選用不同的材料：
（1）模具在熱處理加工過程中，受熱與冷卻速度的均勻性受到截面積的影響，當(dāng)截面積越大時(shí)，均勻性越差。在這種條件下，需要選擇導(dǎo)熱性及淬透性較好的材料，從而保證截面性能的均勻性。
（2）當(dāng)模具的形狀較為簡單時(shí)，容易加工成型，可以選擇低成本的碳素工具鋼作為主要材料；當(dāng)模具形狀較為復(fù)雜時(shí)，部分位置容易產(chǎn)生集中應(yīng)力，因此，需要選擇高性能合金材料，并配合合理的淬火方式進(jìn)行加工。
（3）當(dāng)模具的精度要求越高時(shí)，要求加工過程中的變形越小，因此，需要根據(jù)具體的加工精度選擇不同變形大小的模具材料。
1.3 模具的設(shè)計(jì)因素
在通常情況下，會(huì)將尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單的模具以整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，為了滿足整體結(jié)構(gòu)模具型腔工作所需性能，一般會(huì)選擇性能較好的材料；而對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型模具，由于材料的費(fèi)用在模具制造的總成本中會(huì)占據(jù)較大的比例，因此，通常采用多部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行拼接。模具本體主要是對整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行支承，因此對性能要求不高，可以選擇成本相對較低的碳素鋼材料；而針對模具中對工作性能要求的關(guān)鍵部位，則應(yīng)該選用高性能的材料。
2 模具材料性能優(yōu)化方法
2.1 強(qiáng)韌化技術(shù)
為了使模具材料的性能充分發(fā)揮，通常采用熱處理技術(shù)來盡可能地增加板條馬氏體的相對數(shù)量，從而提升材料的強(qiáng)度和韌性。要想增加板條馬氏體組織的數(shù)量，需要結(jié)合實(shí)際材料的特性選擇合適的淬火溫度及冷卻速度，不同鋼種的特性差異較大，在進(jìn)行熱處理工藝時(shí)難以進(jìn)行精確控制。
下貝氏體形成于貝氏體轉(zhuǎn)變時(shí)的較低溫度范圍，而中、高碳鋼則為350℃～Ms之間[1]。鐵素體在下貝氏體中呈細(xì)小狀且均勻分布，在鐵素體內(nèi)存在沉淀析出大量彌散的細(xì)小碳化物，具有較高的位錯(cuò)密度。因此，下貝氏體具有極高的強(qiáng)度和韌性，同時(shí)還具有較好的機(jī)械性能，有效避免了板條馬氏體容易造成模具變形的缺點(diǎn)。為了提升模具材料的強(qiáng)韌度，需要以模具的使用要求及破壞特征為出發(fā)點(diǎn)，尤其需要注意馬氏體組織材料容易變形的問題，可以通過選用有下貝氏體組織的材料作為模具的主要制造材料。
2.2 表面強(qiáng)化技術(shù)
表面強(qiáng)化處理技術(shù)是提高模具材料性能的方法之一，通過利用表面工程技術(shù)對模具表面進(jìn)行強(qiáng)化處理（包括改性和涂覆鍍層兩種方式），可以有效提高模具表面的性能，且不會(huì)對模具內(nèi)部的性能產(chǎn)生任何影響。目前，常用的模具表面強(qiáng)化技術(shù)主要有化學(xué)熱處理方法、表面覆層及處理和表面淬火及加工強(qiáng)化三種方法。
熱作模具在工作過程中，由于基體硬度較小，在溫度急速變化過程中，模具材料存在較大的彈塑性變形，同時(shí)加上模具型腔深切結(jié)構(gòu)復(fù)雜，表面強(qiáng)化層容易發(fā)生塌陷、過早產(chǎn)生熱疲勞、剝落等問題。針對這一問題，在對熱作模具表面進(jìn)行強(qiáng)化處理時(shí)，應(yīng)該避免對硬度的過分追求，而是需要同時(shí)提升模具的強(qiáng)度、韌性和耐熱強(qiáng)度，即可使模具材料在實(shí)際應(yīng)用過程中具有較好的綜合性能。
2.3 復(fù)合強(qiáng)化技術(shù)
通過合金化、塑性變形以及熱處理等多種強(qiáng)化技術(shù)結(jié)合起來，可以更好地滿足模具材料在不同工況下對性能的需求。
（1）彌散強(qiáng)化。彌散強(qiáng)化是通過對合金第二相外加一些堅(jiān)硬的細(xì)質(zhì)點(diǎn)，并使這些細(xì)質(zhì)點(diǎn)以細(xì)小彌散的形態(tài)均勻分布在基體中，從而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化的目的。在通常情況下，冷作模具可以通過合適的實(shí)效處理，來實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化；而熱作模具則可以通過加入鈦、鋁等元素，利用微合金化，使過冷的奧氏體發(fā)生相間沉淀并由鐵素體中析出彌散碳化物，這些微粒可以避免合金發(fā)生錯(cuò)位運(yùn)動(dòng)，從而使模具性能更加穩(wěn)定。彌散強(qiáng)化對模具的工作溫度具有一定的要求，通常要求模具的工作溫度小于650℃，如果溫度過高，就會(huì)使彌散為例集聚長大的速度加快，材料的塑性變形抗性快速下降，強(qiáng)度也隨之下降。
（2）固溶強(qiáng)化。固溶強(qiáng)化主要是通過形成固溶體的方式提升材料的性能，其利用溶質(zhì)原子與錯(cuò)位的交互作用來達(dá)到強(qiáng)化材料的目的。當(dāng)模具的工作溫度超高650℃時(shí)[2]，彌散強(qiáng)化的強(qiáng)化作用會(huì)出現(xiàn)大幅度降低，而固溶強(qiáng)化的效果與溫度有關(guān)，當(dāng)溫度越高時(shí)，固溶強(qiáng)化的效果越明顯，因此，當(dāng)彌散強(qiáng)化效果降低時(shí)，可以利用固溶強(qiáng)化機(jī)制保證模具材料的性能。
3 結(jié)束語
模具材料的具體選擇需要結(jié)合材料的化學(xué)成分、模具的性能要求、處理工藝等多個(gè)方面的因素。同時(shí)，還需要考慮材料的成本及加工難度等因素，確定合適的模具材料。另外，可以通過強(qiáng)化技術(shù)對模具材料的性能進(jìn)行優(yōu)化，以彌補(bǔ)材料在某些特定條件下或者某方面的性能缺陷，全面提升模具產(chǎn)品的質(zhì)量水平，進(jìn)一步推動(dòng)整個(gè)裝備制造業(yè)的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
模具材料范文第4篇
關(guān)鍵詞：材料成型；控制工程；模具制造技術(shù)
1前言
隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，加工制造行業(yè)發(fā)展迅速，為各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展提供強(qiáng)大動(dòng)力。在整個(gè)制造行業(yè)中，材料成型技術(shù)與控制工程技術(shù)屬于基礎(chǔ)性項(xiàng)目。對于目前的工業(yè)產(chǎn)品而言，更加凸顯精細(xì)化與微量化，質(zhì)量不斷提升，朝著標(biāo)準(zhǔn)的方向發(fā)展，而模具是推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程的重要前提。材料成型與控制工程技術(shù)在整個(gè)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中占據(jù)舉足輕重的地位，要重視對這兩種技術(shù)的完善與改進(jìn)，這也是提升整個(gè)制造行業(yè)生產(chǎn)水平的關(guān)鍵，在根本上滿足社會(huì)發(fā)展的實(shí)際需要。
2對材料成型與控制工程模具制造技術(shù)的概述
當(dāng)前，機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展飛速，材料成型與控制工程技術(shù)取得長足發(fā)展，其中，模具屬于基礎(chǔ)性的工藝設(shè)備類型，作用至關(guān)重要，不容忽視。在傳統(tǒng)的模具制造技術(shù)中，主要的材料是鋼板，但是，在科技的推動(dòng)下，塑料產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，高性能的改性材料層出不窮，在模具制造中應(yīng)用逐漸增多，其優(yōu)勢是成本不高、工藝較為簡潔、效率較高，塑料模具的應(yīng)用率不斷提高，仍呈現(xiàn)上升的趨勢。立足當(dāng)前模具制造技術(shù)，模具類型主要包含塑料模、沖壓模、鑄造模等，其中，應(yīng)用較多的是塑料模。針對塑料模，又分為很多，如注塑模、吸塑模等，在整個(gè)制造工藝中，主要類型為注塑制造工藝。在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，模具制造技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域中得到廣泛推廣，在諸多行業(yè)中發(fā)揮作用。
3詳細(xì)介紹材料成型與控制工程模具制造技術(shù)
3.1對金屬材料成型與控制工程模具制造技術(shù)的介紹
在金屬材料加工成型技術(shù)中，主要涉及一次成型和二次成型技術(shù)。一次成型即為直接成型技術(shù)，在模具制造中被視為最理想狀態(tài)，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面，首先，在一次成型技術(shù)的支持下，能夠促使產(chǎn)品一次完成，減少了材料之間連接點(diǎn)的數(shù)量，產(chǎn)品加工質(zhì)量增強(qiáng)。其次，一次成型技術(shù)的應(yīng)用有助于材料穩(wěn)定性的增強(qiáng)，產(chǎn)品的抗壓性、耐候性和耐寒耐溫性都得到提高。在應(yīng)用壓鑄法的時(shí)候，在熱壓影響下，內(nèi)部分子排列更加趨于規(guī)整化，穩(wěn)定性十分突出。再次，一次成型加工技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品更具可塑性，不會(huì)受制于材料的形成和外觀。但是，一次性成型也有自身的不足，操作過程比較復(fù)雜，尤其是面對分散性較強(qiáng)的材料，更不能采用這種方式；對于金屬材料的二次成型技術(shù)，涉及鍛造、沖壓以及焊接成型技術(shù)。在應(yīng)用鍛造技術(shù)進(jìn)行金屬材料模具制作的時(shí)候，產(chǎn)品生產(chǎn)中會(huì)出現(xiàn)較大的變形阻力，內(nèi)部出現(xiàn)應(yīng)力效應(yīng)，比較適合于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品鍛造，應(yīng)用價(jià)值突出。對于沖壓成型，借助外力的作用，促使金屬材料在模具內(nèi)部產(chǎn)生塑性變化，以滿足需要。
3.2對非金屬材料成型與控制工程模具技術(shù)的介紹
隨著塑料行業(yè)的發(fā)展的加快，非金屬材料成型與控制工程技術(shù)在整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛推廣，其中比較成熟的包含擠出成型、注射成型等。擠出成型技術(shù)主要發(fā)揮螺桿或者柱塞的作用，促使受熱軟化的塑料質(zhì)量在壓力作用下擠出成型，而后在冷卻作用下完成全固化，完成產(chǎn)品生產(chǎn)過程。這種技術(shù)的優(yōu)勢是能夠滿足連續(xù)化工藝的需求，生產(chǎn)效率較高，保證實(shí)現(xiàn)較高的產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品成本的降低。與此同時(shí)，加工設(shè)備較為簡潔，避免材料的浪費(fèi)。在當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)中，非金屬材料擠出成型技術(shù)應(yīng)用較為普遍。
4對材料成型與控制工程技術(shù)發(fā)展趨勢的介紹
在技術(shù)的發(fā)展以及社會(huì)需求增大的背景下，材料成型與控制工程技術(shù)更加趨向于精度和、高效化與自動(dòng)化。
4.1精確成型加工工藝不斷發(fā)展
在自動(dòng)化水的支持下，機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化控制成為趨勢，有助于勞動(dòng)強(qiáng)度的降低，避免人為操作失誤的發(fā)生，產(chǎn)品加工水平呈現(xiàn)高精度的趨勢。同時(shí)，面對激烈的行業(yè)競爭，產(chǎn)品質(zhì)量備受關(guān)注，為精確成型的發(fā)展提供條件。在一些對精度和安全系統(tǒng)要求較高的領(lǐng)域，精確成型加工技術(shù)應(yīng)用更加廣泛，在根本上推動(dòng)材料成型與過程控制技術(shù)的飛躍。
4.2快速成型技術(shù)發(fā)展迅速
為了有效提升產(chǎn)品的競爭能力，在進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量提升的同時(shí)，要關(guān)注生產(chǎn)效率。立足市場發(fā)展，企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品在滿足國家級行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方面都比較具有優(yōu)勢，達(dá)到社會(huì)需求，但是，要加大對生產(chǎn)效率的重視，這也是提升行業(yè)競爭力的關(guān)鍵。目前，產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)效率的提升備受關(guān)注，為快速成型的發(fā)展提供條件。在這種技術(shù)的應(yīng)用下，材料經(jīng)過加工之后，能在短時(shí)內(nèi)完成成型，加快生產(chǎn)過程的完成。快速成型技術(shù)的應(yīng)用在生產(chǎn)效率提升方面十分突出，同時(shí)，滿足連續(xù)生產(chǎn)的需要。
4.3對模擬及仿真成型工藝的介紹
在信息技術(shù)的支持下，既要依靠行業(yè)實(shí)驗(yàn)及理論解決材料加工中的問題，同時(shí)，將計(jì)算機(jī)信息技術(shù)應(yīng)用在材料方法的核算中，強(qiáng)化對材料處理和加工中問題的解決。在信息技術(shù)的影響下，能夠?qū)崿F(xiàn)對問題的深入分析和處理，突破階段性理論和實(shí)踐無法實(shí)現(xiàn)的研究。為此，模仿與成型工藝得到推廣和應(yīng)用，成為未來機(jī)械制造的發(fā)展趨勢和方向。
5結(jié)束語
綜上，在科技的推動(dòng)下，材料成型與控制工程模具制造技術(shù)得到不斷改進(jìn)與創(chuàng)新，成為制造領(lǐng)域備受關(guān)注的問題，對工業(yè)發(fā)展意義重大。同時(shí)，在社會(huì)需求不斷擴(kuò)大的情況下，材料成型與控制工程技術(shù)面對更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求，在保證質(zhì)量的同時(shí)，需要重視生產(chǎn)效率的提升，在根本上提升自身行業(yè)競爭力。在未來的發(fā)展中，材料成型與控制工程技術(shù)將更加趨于精確成型、快速成型與模擬成型，在不斷開拓創(chuàng)新，促進(jìn)這一行業(yè)實(shí)現(xiàn)長期穩(wěn)定的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
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模具材料范文第5篇
關(guān)鍵詞：基于先進(jìn)技術(shù)的復(fù)合材料；構(gòu)件成型模具；工裝技術(shù)
中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，我國出現(xiàn)了越來越多的復(fù)合材料，現(xiàn)階段在現(xiàn)代飛機(jī)領(lǐng)域，復(fù)合材料的使用量在不斷增加，已經(jīng)成為較為常用的航空結(jié)構(gòu)材料，與鈦合金材料、鋁合金材料、合金鋼材料均處于同等重要的位置。在A380中復(fù)合材料的使用量在總重量中所占的比重已達(dá)到25%，在B787中復(fù)合材料的使用量在總重量中所占的比重已達(dá)到50%，而在A350XWB結(jié)構(gòu)中的用量最多，大約為52%。新階段，先進(jìn)復(fù)合材料仍舊最受航空航天企業(yè)的青睞，玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、硼纖維等都屬于先進(jìn)復(fù)合材料。
一、基于先進(jìn)技術(shù)的復(fù)合材料構(gòu)件成型模具的類型
先進(jìn)復(fù)合材料構(gòu)件成型的工藝方法有很多，與此相對，模具的結(jié)構(gòu)形式也有很多，先進(jìn)復(fù)合材料構(gòu)件成型模具有以下幾種類型：
（一）框架式的模具
為了提高復(fù)合材料構(gòu)件成型模具整體以及局部的剛度，提高模具分型面加熱的效率，最大限度地減少模具變形的可能性，設(shè)計(jì)制造模具骨架的時(shí)候可以考慮隔柵結(jié)構(gòu)。
（二）組合式的模具
組合式模具的制造材料一般為金屬，它主要用于4種情況：一是壓機(jī)成型；二是模壓成型；三是樹脂傳遞模塑成型；四是注射模成型。組合模的組成結(jié)構(gòu)是兩個(gè)半模，它的分布方式是上下分布，通過模具的上壓盤和下壓盤能夠進(jìn)行加熱，上、下壓盤加熱的方式主要是傳導(dǎo)加熱，此外，周圍的熱源同樣能夠給模具進(jìn)行加熱，另外，組合模具中有內(nèi)置加熱系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)也能進(jìn)行加熱。液態(tài)成型技術(shù)包括3個(gè)不同的種類：一是樹脂轉(zhuǎn)移模塑；二是真空輔助成型；三是樹脂模溶滲成型。其中，樹脂轉(zhuǎn)移模塑結(jié)構(gòu)能夠被分成3個(gè)部分，這3個(gè)部分分別是型體和兩個(gè)端蓋。有些制品的形狀較復(fù)雜、尺寸較大，對于這部分制品可以進(jìn)一步分割組合其型體部分，分型面制作凸舌以及凹溝，還要在兩個(gè)端蓋所處的地方設(shè)置注射口以及排氣口，還應(yīng)關(guān)注樹脂分流道。圖2是組合式模具。
（三）拉擠成型模具與擠壓成型模具
拉擠成型模具與擠壓成型模具統(tǒng)稱為連續(xù)成型模具。將浸有樹脂的纖維通過某種特定的加熱口模擠出其中多余的樹脂，這個(gè)過程就是擠壓加工的具體過程，在牽引的條件下固化。連續(xù)擠壓過程包括多個(gè)過程，它的成型模具是組合式的，由多個(gè)運(yùn)動(dòng)部件形成。第一步，對位于模具中的多層熱塑性帶加熱同時(shí)壓成層合板；第二步，將壓好的層合板壓入成型的模具同時(shí)加熱，壓成滿足要求的截面型材，最后利用連續(xù)壓模把型材壓成需要的彎曲形狀，利用這種方式能夠成型彎曲或者扭轉(zhuǎn)以及變截面的型材，這種成型工藝是新型成型工藝。
二、基于先進(jìn)技術(shù)的復(fù)合材料構(gòu)件成型模具的設(shè)計(jì)方法研究
制造復(fù)合材料的構(gòu)件離不開模具，在該行業(yè)中，模具是相當(dāng)常見的工藝裝備之一，因?yàn)樗梢詫χ萍男螤睢⒔Y(jié)構(gòu)關(guān)系、控制外緣進(jìn)行確定，進(jìn)而確保表面的質(zhì)量。復(fù)合材料的聚合固化需要在模具上進(jìn)行，有的時(shí)候還應(yīng)在成型的模具上鋪疊預(yù)浸料，復(fù)合材料構(gòu)件質(zhì)量的高低在很大程度上受到模具設(shè)計(jì)制造的影響。
通過分析復(fù)合材料構(gòu)件成型模具的材料，我們可以把它分成不同的兩類為，其一是金屬模；另一類是復(fù)合材料模，它們的結(jié)構(gòu)和工藝比較特殊。當(dāng)前，因?yàn)橛?jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，CAD技術(shù)被廣泛運(yùn)用，越來越多的復(fù)合材料構(gòu)件成型模具設(shè)計(jì)會(huì)考慮數(shù)字化的設(shè)計(jì)方式。為了提升設(shè)計(jì)的效率，很多航空航天企業(yè)對于經(jīng)常使用的結(jié)構(gòu)會(huì)考慮模塊化設(shè)計(jì)以及參數(shù)化設(shè)計(jì)。
與常規(guī)的鈑金成型模具進(jìn)行對比能夠發(fā)現(xiàn)，對于累積公差，先進(jìn)復(fù)合材料有更加嚴(yán)格的要求。模具與零件兩者貼合面不同的尺寸取決于模具的類型以及它熱膨脹的特點(diǎn)；基體在最高固化溫度基礎(chǔ)上的尺寸與先進(jìn)復(fù)合材料最終的尺寸一致。
設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)先進(jìn)復(fù)合材料構(gòu)件成型模具時(shí)，應(yīng)當(dāng)著重考慮熱匹配的問題，原因是鋼和鋁的熱膨脹系數(shù)通常比碳和石墨的復(fù)合材料高，高出的系數(shù)在一個(gè)數(shù)量級左右，當(dāng)它從固化峰值的溫度逐漸往下冷卻時(shí)，金屬模具會(huì)出現(xiàn)一定程度地收縮，這種變化在構(gòu)件中會(huì)引起參與應(yīng)變或者固有應(yīng)變。設(shè)計(jì)模具的時(shí)候，設(shè)計(jì)人員如果做到及時(shí)修正尺寸，就應(yīng)當(dāng)選擇熱膨脹系數(shù)不高的材料模具，一般情況下，會(huì)使用熱膨脹補(bǔ)償?shù)姆绞剑瑓⒄战?jīng)驗(yàn)公式以及試驗(yàn)驗(yàn)證，把制作質(zhì)心當(dāng)作中心，按照特定的公式，設(shè)計(jì)人員把整個(gè)制作縮小，工程設(shè)計(jì)的輸入遵循縮小之后的制作。
另外，設(shè)計(jì)人員還可能會(huì)遇到角度回彈的問題，對于這類問題，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)提前考慮回彈角，即模具的角度為制件夾角和回彈角的和，這樣做使得制件脫模回彈之后與工藝數(shù)模的要求相符。這樣做能夠達(dá)到制件脫模回彈之后和工藝數(shù)模的要求兩者相符。對于某些比較復(fù)雜的制件，對模具結(jié)構(gòu)的剛度、溫度場的分布狀況、熱膨脹等效果開展模擬分析的時(shí)候，可以選擇CAE技術(shù)，進(jìn)而提供科學(xué)的參考依據(jù)用于模具溫度補(bǔ)償、回彈修正設(shè)計(jì)等。
三、基于先進(jìn)技術(shù)的復(fù)合材料構(gòu)件成型模具工裝技術(shù)研究
近幾年，先進(jìn)復(fù)合材料表現(xiàn)出結(jié)構(gòu)尺度變大、形狀更加復(fù)雜的特點(diǎn)，這就給構(gòu)件的制造提出了縮短周期，降低成本的要求。為了適應(yīng)這種變化，先進(jìn)復(fù)合材料構(gòu)件成型工裝方面表現(xiàn)出柔性化的趨勢。
柔性工裝的基礎(chǔ)是先進(jìn)的工裝制造理念以及靈活性高的工裝設(shè)計(jì)，這類工裝與幾何形狀相似，通過先進(jìn)的理念和制造技術(shù)在剛性工裝技術(shù)的前提下，對工裝型腔或成型表面開展迅速地再次利用、組合、加工。近年來，國外產(chǎn)生了SPT技術(shù)并得到了較快的發(fā)展，這種技術(shù)是利用組合或者細(xì)桿來對分型面的高度進(jìn)行調(diào)節(jié)，這種方式能夠低成本、迅速地制造相同類型的相似工裝。柔性工裝的理念與技術(shù)能夠用在對復(fù)合材料構(gòu)件制造的定位以及固化之后數(shù)據(jù)庫中對材料的性能以及力學(xué)性能的表達(dá)。
這個(gè)數(shù)據(jù)庫中對力學(xué)性能的表達(dá)能夠分成5個(gè)不同的層次。5個(gè)層次的內(nèi)容如下：
第一個(gè)層次包括對復(fù)合材料體系的力學(xué)性能的匯總，其中包含材料的篩選、取證、驗(yàn)收等基本信息，還包括對先進(jìn)復(fù)合材料體系的力學(xué)性能的全面匯總；
第二個(gè)層次為匯總單個(gè)測試項(xiàng)目的多批次的力學(xué)性能，用表格的方式進(jìn)行表達(dá)。其中，單個(gè)測試項(xiàng)目力學(xué)性能涉及多種統(tǒng)計(jì)的表達(dá)，譬如0度拉伸的強(qiáng)度包括最大值和最小值、離散的系數(shù)、平均值、分布的形式等；
第三個(gè)層次為每個(gè)批次的單個(gè)測試項(xiàng)目的力學(xué)性能，它的表達(dá)方式是表格的形式；
第四個(gè)層次為試驗(yàn)結(jié)束之后統(tǒng)計(jì)分析試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，然后將這些數(shù)據(jù)錄入到EXCEL表格，進(jìn)行細(xì)致的匯總；
第五個(gè)層次為試驗(yàn)結(jié)束之后，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集到的與單個(gè)試驗(yàn)件有關(guān)的原始數(shù)據(jù)。
結(jié)語
先進(jìn)復(fù)合材料屬于新型材料，與普通的材料相比，它具有許多優(yōu)點(diǎn)，譬如強(qiáng)度高、剛性高、具有較強(qiáng)的抗疲勞性和抗腐蝕性，航空航天企業(yè)中已經(jīng)大范圍地使用先進(jìn)復(fù)合材料。市場推動(dòng)了先進(jìn)復(fù)合材料構(gòu)件成型模具和工裝技術(shù)的不斷創(chuàng)新，為了盡可能減少加工迭代造成的不利影響，將來會(huì)深入研究檢測成型曲面質(zhì)量的方法。在充分考慮形狀特征、工件大小、不同的工藝等因素的基礎(chǔ)上，積極探索先進(jìn)復(fù)合材料構(gòu)件成型模具和工裝技術(shù)，提高技術(shù)水平，為先進(jìn)復(fù)合材料的發(fā)展提供有力的技術(shù)保障。
參考文獻(xiàn)
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