第一篇：SKD61用于壓鑄模具模芯制造用的常用熱模鋼材料

SKD61用于壓鑄模具模芯制造用的常用熱模鋼材料

SKD61是日立金屬提供給客戶用于壓鑄模具模芯制造用的常用熱模鋼材料，現(xiàn)在許多使用淬火注塑模的單位也使用此鋼材制作注塑模具。該鋼材有很好的強(qiáng)度、韌性及耐熱平衡性，切削性能也很好。未進(jìn)行熱處理時的硬度在HRC25-HRC28之間，加工過程中和使用過程中如果工藝得當(dāng)，產(chǎn)品外形合理，制作的壓鑄模具一般使用壽命可以達(dá)到10萬?；蛞陨?。

首先談采購過程。一般應(yīng)到日立金屬專賣店進(jìn)貨，要求購買電渣重熔真空冶煉的鋼材。此種鋼材比同樣牌號的普通真空冶煉特種鋼的性能更好，因為它的同向性好，不易變形。兩者的價格相差人民幣20元/KG左右。專賣店會提供鋼材質(zhì)量保證書，在條件具備時，應(yīng)該將該材料的熱處理也要求專賣店承擔(dān)，同時要求給予三次回火的服務(wù)（熱處理價格和運(yùn)輸費(fèi)用一并包含在采購貨款中）。

其次，談設(shè)計。微信公眾號：hcsteel我們現(xiàn)在的設(shè)計思路基本與日本的相同，即壓鑄模具的型腔基本上是采用鑲嵌的方法進(jìn)行制造，可以節(jié)省特種鋼。但在設(shè)計時務(wù)必要計算好剛性平衡點(diǎn)，以免為節(jié)省特種鋼而模具剛性不夠，造成模具壽命大幅下降。在設(shè)計時應(yīng)優(yōu)先考慮冷卻系統(tǒng)的設(shè)計和滑塊的工作可靠性，以保證模具使用壽命。其次是進(jìn)行模流分析，選擇最合適的流向、進(jìn)料口方案。在設(shè)計型腔時應(yīng)盡量避免在壓鑄時型腔內(nèi)應(yīng)力匯聚在相對薄弱的部位。

接下來，談加工過程。在加工過程中，首先是粗加工與半精加工。在此過程中，要注意加工過程的內(nèi)應(yīng)力積累。尤其是加工到后期，工件不應(yīng)有嚴(yán)重摔、砸，以免引發(fā)內(nèi)應(yīng)力造成潛在的裂紋。

然后送去熱處理。在真空爐內(nèi)應(yīng)該有較平緩的升溫過程，當(dāng)達(dá)到500-550℃時，有一個保溫過程；一般為第一段升溫時間的1.5倍。然后進(jìn)入第二段升溫，達(dá)到750-800℃時，應(yīng)有第二段升溫過程二倍的保溫時間，以確保加工過程中內(nèi)應(yīng)力的較好消除。接下來，在第三段升溫至1000-1050℃時，應(yīng)有第三段升溫的二倍的保溫時間以確保被加工鋼材的通體溫度均衡。淬火后風(fēng)冷至常溫，然后進(jìn)行第一次回火。當(dāng)然，最好是油冷，其金相狀態(tài)會適當(dāng)增加使用壽命。油冷時淬火件應(yīng)在不停流動的淬火油內(nèi)冷卻，以使其硬度均勻。

回火在二級升溫后至600℃時保溫，時間視工件大小及厚度而定。一般全過程為24小時或以上，出爐后油冷至常溫。此時的材料硬度應(yīng)該在HRC46-HRC52之間。

接下來是半精加工和精加工。完畢以后進(jìn)行第二次回火，此時材料硬度應(yīng)該在HRC44-HRC50之間。

第二篇：復(fù)合材料制件鋼模設(shè)計制造方法研究

復(fù)合材料制件鋼模設(shè)計制造方法研究

作者：龔強(qiáng)、吳茜

作者簡介：中航工業(yè)洪都公司

摘要：目前國外的航空領(lǐng)域，特別是四代機(jī)均采用復(fù)合材料作為飛機(jī)的主要結(jié)構(gòu)材料以及整體化設(shè)計技術(shù)。先進(jìn)復(fù)合材料具有重量輕、比強(qiáng)度高、比剛度高、可設(shè)計性強(qiáng)、抗疲勞斷裂性能好、耐腐蝕、尺寸穩(wěn)定性好以及便于大面積整體成形等優(yōu)點(diǎn)，在同等結(jié)構(gòu)情況下比金屬結(jié)構(gòu)節(jié)省重量可高達(dá)40%，大大提高了燃油效率，改善了飛機(jī)整體性能。伴隨復(fù)合材料制件的應(yīng)用，復(fù)合材料模具的設(shè)計制造也體現(xiàn)的非常重要，而公務(wù)機(jī)零部件尺寸較小，采用鋼結(jié)構(gòu)金屬模具具有造價低，加工周期短，壽命長等優(yōu)點(diǎn)，本文就公司試驗機(jī)新制模具設(shè)計制造技術(shù)相關(guān)方法進(jìn)行分析和研究，對工程實(shí)踐具有一定意義。

關(guān)鍵詞：復(fù)合材料模具；設(shè)計制造；脫模；結(jié)構(gòu)。引言

在航空工業(yè)中，隨著復(fù)合材料的廣泛應(yīng)用和復(fù)合材料制件技術(shù)的發(fā)展，相應(yīng)的模具設(shè)計制造也顯得相當(dāng)重要，就選材來言，復(fù)合材料模具需考慮的因素有：傳熱性，熱膨脹系數(shù)、費(fèi)用、制造周期等，就公司目前新制零件所需模具，考慮到周期、費(fèi)用等原因最后選用鋼制金屬模具，鋼制金屬模具費(fèi)用低，加工周期短、使用壽命長，雖然其熱膨脹系數(shù)與碳纖維復(fù)合材料稍有差異，但這次大部分零件尺寸較小，個別大尺寸零件其外形由于在裝配時需留裝配余量，使用鋼制模也可以滿足精度要求。模具設(shè)計考慮的因素

1.1 結(jié)構(gòu)簡單

1.1.1 鋼的密度較大，可達(dá)到7.85g/cm，用金屬鋼做復(fù)合材料制件模具在質(zhì)量方面都會比較

3重，導(dǎo)致運(yùn)輸不便，操作困難，所以模具其支撐結(jié)構(gòu)必須考慮合理的框架結(jié)構(gòu)，支撐結(jié)構(gòu)一般采用鋼結(jié)構(gòu)的型材，用中間均勻掏空的方式來固定型面結(jié)構(gòu)，這樣會有較好的熱傳導(dǎo)性，也會大大減重，節(jié)約成本，如圖1。

圖1 支撐框架結(jié)構(gòu)

1.1.2 在采用以上支撐框架結(jié)構(gòu)的情況下還需注意： 1）接縫要滿焊焊死；

2）做好框架后要消除應(yīng)力；

3）為了防銹劑美觀支撐結(jié)構(gòu)需噴鋁色耐高溫漆。

1.2 脫模性

1.2.1脫模性是在設(shè)計模具中考慮的關(guān)鍵因素之一，如果設(shè)計不合理制造出零件無法正常脫模，不僅會影響工作生產(chǎn)進(jìn)度，也會造成模具返修，對成本進(jìn)度等帶來影響。脫模性設(shè)計不合理有兩種情況：

1）設(shè)計缺陷，本身有負(fù)角的地方設(shè)計為整體模，導(dǎo)致負(fù)角把零件卡死，無法脫模，如在這次試驗機(jī)制件中，發(fā)動機(jī)短艙下壁板唇口位置，通過數(shù)模投影是一個負(fù)角（見圖2），但是模具設(shè)計成整體模，最后導(dǎo)致無法脫模，最終只能破壞零件，影響了生產(chǎn)進(jìn)度也造成了浪費(fèi)時間。合理的設(shè)計為在負(fù)角處沿軸線切開成組合模（見圖3）。

圖2 負(fù)角影響脫模

圖3 合理設(shè)計

2）設(shè)計不合理，有些模具雖然沒有負(fù)角，但是由于制件較大且型面復(fù)雜也會導(dǎo)致不好脫模，如試驗機(jī)制件中的主起落架艙左右模具（見圖4）都存在這樣的問題，該零件雖然最后脫模，但是脫模難度大，花費(fèi)時間久。合理設(shè)計是在模具底部開1-2個壓縮空氣口，用橡皮銷子插

上，密封好，脫模的時候打開把壓縮空氣嘴插進(jìn)去吹起制件。

圖4模具

1.2.2 對于復(fù)雜零件，合理的組合模，會大大降低脫模的難度，如試驗機(jī)制件中進(jìn)氣口蓋（如圖5），該零件型面復(fù)雜，必須采用多組合模的方式才能對其進(jìn)行很好的脫模，該模具設(shè)計為三塊組合模形式，先將橙色模塊從端口拔出，然后零件和紅色模塊整體從上脫出，然后把紅色模塊拔出，具體組合形式詳見圖6,7。這次就是通過與外協(xié)方很好的溝通，協(xié)助設(shè)計，定出最佳的設(shè)計方案才保證了制件的脫模。

1.2.3 組合模在日常模具設(shè)計中比較常見且應(yīng)用廣泛，但是由于復(fù)合材料模具對氣密有著嚴(yán)格的要求，所以在設(shè)計組合?？紤]脫模性的同時還必須保證氣密性，設(shè)計過程中往往采用整體底座的形式來保證組合模的氣密性，如進(jìn)氣口蓋模具的藍(lán)色整體底座，在該底座上制袋，就可以保證良好的氣密。

圖5進(jìn)氣口蓋

圖6進(jìn)氣口蓋模具

圖7進(jìn)氣口蓋模具組合形式

1.3 合模

合模在模具設(shè)計中也是很重要的，合理的合?？梢苑奖愎ぱb的管理，也可以降低模具制造的成本，多個小零件模具合模還可以提高整體的模具剛度。如試驗機(jī)制件的行李艙后上壁板左下角材、行李艙后上壁板右下角材及行李艙前壁板下支撐角材，三個零件合模（如圖8），大大的降低了模具制造的成本，也便于模具的管理。圖8

圖8合模圖

1.4 人性化

1.4.1 作為模具設(shè)計，制造出可以加工滿足要求的制件是不夠的，還需考慮工人師傅的可操作性以及安全性。

1.4.2 在較小的模具四周或兩側(cè)設(shè)計手柄，方便工人師傅移動模具，而且手柄要先平角后有一段上翹的角度，這樣要把模具放置在空心的架車上項通過手柄末端放置的話，不容易讓工人的手受傷，如圖9。

圖9 1.4.3 在框架模具配備叉車孔位（插孔要用矩形管，以不影響框架整體結(jié)構(gòu)）以及20kg以上非框架結(jié)構(gòu)的模具配吊環(huán)，方便質(zhì)量較大模具的移動。

1.4.4 有一些組合模塊，模塊較重，工人師傅在拆模塊的時候不方便抬舉，很容易失手砸腳造成安全事故，如試驗機(jī)發(fā)動機(jī)艙上罩壁板唇口處組合模（見圖10）外形光滑，質(zhì)量較大，極其容易在分離主模的時候不慎砸腳。合理的設(shè)計為在唇口組合模型面上攻絲，拆分時擰一手柄，制件時把手柄拆除。圖10

圖10 組合模塊

1.4.5 由于一些組合模是通過很多標(biāo)準(zhǔn)件及插銷等連接的，這些標(biāo)準(zhǔn)件及插銷在工人操作過

程中易丟失，配備一工具小盒放置，可以避免丟失現(xiàn)象。

1.5 可檢測性

在模具設(shè)計中，模具長期使用難免會有變形，為了便于檢測模具變形，在模具三個角落刻出相對于零件的坐標(biāo)系，以便于模具型面的檢測。如圖11。

圖11 1.6 機(jī)加性

在金屬模具設(shè)計過程中，要考慮設(shè)計的模具的機(jī)加性，根據(jù)現(xiàn)有的設(shè)備，是否可以加工出所設(shè)計的模具，即使可以加工出來，也要考慮機(jī)加的成本及周期，如果機(jī)加難度大、成本高，周期長，可以考慮采用組合模的方式，使加工簡便，也可以考慮把陰模改成陽模等。模具制造考慮的因素

2.1 機(jī)加精度

為了保證零件的精度，首先要保證模具精度，而金屬模具的精度是依靠數(shù)控設(shè)備保證的，必須采用滿足精度的數(shù)控設(shè)備才可以加工出合格的模具，試驗機(jī)模具要求機(jī)加精度為0.1mm。

2.2 原材料選擇

2.2.1 鋼制模具可采用鑄件銑切加工，鑄件需先設(shè)計木模，制造木模鑄出鑄件，然后用數(shù)控設(shè)備進(jìn)行機(jī)加，這樣鑄件體積大，鑄造周期長，且內(nèi)部質(zhì)量不佳，砂眼等會使模具表面質(zhì)量粗糙，更有可能會發(fā)生漏氣現(xiàn)象，不建議采用。2.2.2 鋼制模具也可以用板材焊接后加工，板材焊接即將板材彎曲成模具大致的型面滿焊焊接起來，然后用數(shù)控設(shè)備進(jìn)行機(jī)加，板材制造的模具周期短、體積小，熱分布好，表面質(zhì)量好，且費(fèi)用低。小的制件不需焊接直接整體板材機(jī)加即可滿足，大型模具需幾塊板材

滿焊后進(jìn)行機(jī)加，焊接的板材模具需進(jìn)行嚴(yán)格的氣密試驗來保證模具整體的氣密性，建議采用。試驗機(jī)模具都是選用該形式的金屬模具。

2.3 氣密檢測

對于鑄件機(jī)加模具和板材焊接機(jī)加模具需進(jìn)行嚴(yán)格的氣密試驗，氣密試驗的方法是鋪一層玻璃鋼預(yù)浸料，制袋抽真空進(jìn)固化爐加熱固化，固化后玻璃鋼制件上有發(fā)黃的區(qū)域該區(qū)域可能存在氣密問題。

結(jié)束語

本文通過試驗機(jī)制件過程中總結(jié)出模具設(shè)計制造需要考慮的六大因素1）結(jié)構(gòu)簡單，2）脫模性，3）合模，4）人性化，5）可檢測性，6）機(jī)加性，分別用圖片、文字，實(shí)例說明了各項因素的重要性及改進(jìn)合理的方法，制造需要考慮的三大要素1）機(jī)床精度，2）原材料選擇，3）氣密檢測。本文內(nèi)容是生產(chǎn)過程中不斷總結(jié)積累出來的，希望對以后的生產(chǎn)實(shí)踐有所幫助。

參考文獻(xiàn)