4切割路线的优化

切割路线的合理与否将关系到工件变形的大小。

因此，优化切割路线有利于提高切割质量和缩短加工时间。切割路线的安排应有利于工件在加工过程中始终与装夹支撑架保持在同一坐标系内，避免应力变形的影响，并遵循以下原则。

(1)一般情况下，最好将切割起始点安排在靠近夹持端，将工件与其夹持部分分离的切割段安排在切割路线的末端，将暂停点设在靠近坯件夹持端部位。

(2)切割路线的起始点应选择在工件表面较为平坦、对工作性能影响较小的部位。对于精度要求较高的工件，最好将切割起始点取在坯件上预制的穿丝孔中，不可从坯件外部直接切入，以免引起工件切开处发生变形。

(3)为减小工件变形，切割路线与坯件外形应保持一定的距离，一般不小于5mm。

线切割加工中对于一些具体工艺要求，应重点关注切割路线的优化。

(1)二次(或多次)切割法对于一些形状复杂、壁厚或截面变化大的凹模型腔零件，为减小变形，保证加工精度，宜采用二次切割法。通常，精度要求高的部位留2mm～3mm余量先进行粗切割，待工件释放较多变形后，再进行精切割至要求尺寸。若为了进一步提高切割精度，在精切割之前，留0.20mm～0.30mm余量进行半精切割，即为3次切割法，第1次为粗切割，第2次为半精切割，第3次为精切割。这是提高模具线切割加工精度的有效方法。

(2)尖角切割法当要求工件切割成“尖角”(或称“清角”)时，可采用方法一，在原路线上增加一小段超切路程，如图2所示的A0-A1段，使电极丝切割的最大滞后点达到程序A0点，然后再前进到附加点A1，并返回至A0点，接着再执行原程序，便可切割出尖角。也可采用图3所示的方法二的切割路线，在尖角处增加一段过切的小正方形或小三角形路线作为附加程序，这样便可保证切割出棱边清晰的尖角。

 

(3)拐角的割法线切割放电加工过程中，由于放电的反作用力造成电极丝的实际位置比机床X、Y坐标轴移动位置滞后，从而造成拐角精度较差。

电极丝的滞后移动则会造成工件的外圆弧加工过亏，而内圆弧加工不足，致使工件拐角处精度下降。为此，对于工件精度要求高的拐角处，应自动调慢X、Y轴的驱动速度，使电极丝的实际移动速度与X、Y轴同步。也就是，加工精度要求越高，拐角处的驱动速度应越慢。

(4)小圆角切割法若发现图样要求的内圆角半径小于切割时的偏移量，将会造成圆角处“根切”现象。为此，应明确图样轮廓中最小圆角必须大于最后一遍修切的偏移量，否则应选择直径更细的电极丝。在主切割加工及初修切割加工中，可根据各遍加工时不同的偏移量，设置不同的内圆角半径，即对于同段轮廓编制不同的内圆角半径子程序，子程序中的内圆角半径应大于此遍切割的偏移量，这样就可切割出很小的圆角，并获取较好的圆角切割质量。

5切割前工件的准备

为了减少切割过程中模具的变形及提高加工质量，切割前凸凹模零件应满足以下要求：

(1)工件上、下两平面的平行度误差应小于0.05mm。 

(2)工件应加工一对正交立面，作为定位、校验与测量基准。 

(3)模具切割应采用封闭式切割，以降低切割温度，减小变形。 

(4)切割工件的四周边料留量应为模具厚度的1/4为宜，一般边缘留量不小于5mm。 

(5)为减小模具变形，并正确选择加工方法和严格执行热处理规范，对于精度要求高的模具，最好进行两次回火处理。 

(6)工件淬火前应将所有销孔、螺钉孔加工成形。 

(7)模具热处理后，穿丝孔内应去除氧化皮与杂质，防止导电性能降低而引起断丝故障。 

(8)线切割前，工件表面应去除氧化皮和锈迹，并进行消磁处理。

6结语

编程完成后、正式切割加工之前，应对编制的程序进行检查与验证，确定其正确性。线切割机床的数控系统均提供程序验证的方法，常用的方法有：画图检验法主要用于验证程序中是否存在错误语法及是否符合图样加工轮廓;空行程检验法可检验程序的实际加工情况，检查加工中是否存在碰撞或干涉现象，以及机床行程是否满足加工要求等;动态模拟加工检验法通过模拟动态加工实况，对程序及加工轨迹路线进行全面验证。通常，可按编制的程序全部运行一遍，观察图形是否“回零”。对于一些尺寸精度要求高、凸、凹模配合间隙小的冲模，可先用薄板料试切割，检查有关尺寸精度与配合间隙，如发现不符要求处，应及时修正程序，直至验证合格后，方可正式切割加工。正式切割结束后，不可急于拆下工件，应检查起始与终结坐标点是否一致，如发现有问题，应及时采取&l 收起阅读 »

 

引言

线切割是冲模零件的主要加工方式，然而进行合理的工艺分析，正确计算数控编程中电极丝的设计走丝轨迹，关系到模具的加工精度。通过穿丝孔的确定与切割路线的优化，改善切割工艺，这对于提高切割质量和生产效率，是一条行之有效的重要途径。

2实际轨迹的计算



根据大量的统计数据表明，线切割加工后的实际尺寸大部分处于公差带的中位值(或称“中间尺寸”)附近，因此对于冲模零件图样中标注公差的尺寸，应采用中位值尺寸作为实际切割轨迹的编程数据，其计算公式为：中位值尺寸=基本尺寸+(上偏差+下偏差)。

例如：图样尺寸外圆半径R25–0.04，其中位值尺寸为25+(0–0.04)/2=24.98(mm)。

由于线切割放电加工的特点，工件与电极丝之间始终存在放电间隙。因此，切割加工时，工件的理论轮廓(图样)与电极丝的实际轨迹应保持一定的距离，即电极丝中心轨迹与工件轮廓的垂直距离，称为偏移量f0(或称为补偿值)。

f0=R丝+δ电

式中R丝——电极丝半径 

δ电——单边放电间隙

线切割加工冲模的凸、凹模，应综合考虑电极丝半径R丝、单边放电间隙δ电以及凸、凹模之间的单边配合间隙δ配，以确定合理的间隙补偿值f0。

例如：加工冲孔模(即要求保证工件的冲孔尺寸)，以冲孔的凸模为基准，故凸模的间隙补偿值为：f凸=R丝+δ电，凹模尺寸应增加δ配。而加工落料模(即要求保证冲下的工件尺寸)，以落料的凹模为基准，凹模的间隙补偿值f凸=R丝+δ电，凸模的尺寸应增加δ配。见图1。偏移量的大小将直接影响线切割的加工精度和表面质量。若偏移量过大，则间隙太大，放电不稳定，影响尺寸精度;偏移量过小，则间隙太小，会影响修切余量。修切加工时的电参数将依次减弱，非电参数也应作相应调整，以提高加工质量。

 

(a)凸模(b)凹模

根据实践经验，线切割加工冲裁模具的配合间隙应比国际上所流行的“大”间隙冲模(《手册》推荐值)应小些。因为凸、凹模线切割加工中，工件表面会形成一层组织脆松的熔化层，电参数越大，表面粗糙度越差，熔化层较厚。且随着模具冲裁次数的增加，这层脆松的表层会逐渐磨损，使模具的配合间隙逐渐增大，满足“大”间隙的要求。

3穿丝孔的确定

穿丝孔的位置对于加工精度及切割速度关系甚大。通常，穿丝孔的位置最好选在已知轨迹尺寸的交点处或便于计算的坐标点上，以简化编程中有关坐标尺寸的计算，减少误差。当切割带有封闭型孔的凹模工件时，穿丝孔应设在型孔的中心，这样既可准确地加工穿丝孔，又较方便地控制坐标轨迹的计算，但无用的切入行程较长。对于大的型孔切割，穿丝孔可设在靠近加工轨迹的边角处，以缩短无用行程。在切割凸模外形时，应将穿丝孔选在型面外，最好设在靠近切割起始点处。切割窄槽时，穿丝孔应设在图形的最宽处，不允许穿丝孔与切割轨迹发生相交现象。此外，在同一块坯件上切割出两个以上工件时，应设置各自独立的穿丝孔，不可仅设一个穿丝孔一次切割出所有工件。切割大型凸模时，有条件者可沿加工轨迹设置数个穿丝孔，以便切割中发生断丝时能够就近重新穿丝，继续切割。

穿丝孔的直径大小应适宜，一般为Φ2mm～Φ8mm。若孔径过小，既增加钻孔难度又不方便穿丝;若孔径太大，则会增加钳工工作量。如果要求切割的型孔数较多，孔径太小，排布较为密集，应采用较小的穿丝孔(Φ0.3mm～Φ0.5mm)，以避免各穿丝孔相互打通或发生干涉现象。

 

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浇口设计与塑件尺寸、形状、模具结构、注射工艺条件及塑件性能等因素有关。但就基本作用来说，浇口截面要小，长度要短，因为只有这样，才能满足增大料流速度，快速冷却封闭，便于塑件分离以及浇口残痕最小等要求。

一.浇口位置需要满足五个要求

1.外观要求（浇口痕迹、熔接线）；

2.产品功能要求；

3.模具加工要求；

4.产品的翘曲变形；

5.浇口容不容易去除。

二.对生产和功能的影响

1.流长（Flow Length）

流长决定射出压力、锁模力，以及产品填不填的满。缩短流长，可降低射出压力及锁模力。

2.浇口位置

浇口位置会影响保压压力、保压压力大小、保压压力是否平衡。将浇口远离产品受力位置（如轴承处）以避免残留应力；浇口位置必须考虑排气，以避免气穴发生；不要将浇口放在产品较弱处或嵌入处，以避免偏位。

三.选择浇口位置的技巧

1.浇口（Gate）

浇口是一条横截面面积细小的短槽，用以连接流道与模腔。横截面面积所以要小，目的是要获得以下效果：

（1）模腔注塑不久，浇口即冷结；

（2）除水口简易；

（3）除水口完毕，仅留下少许痕迹；

（4）使多个模腔的填料较易控制；

（5）减少填料过多现象。

2.浇口位置以及尺寸

（1）将浇口放置于产品最厚处。从最厚处进浇，可提供较佳的充填及保压效果。如果保压不足，较薄的区域会比较厚的区域更快凝固，避免将浇口放在厚度突然变化处，以避免迟滞现象或是短射的发生。

（2）可能的话，从产品中央进浇。将浇口放置于产品中央可提供等长的流长，流长的大小会影响所需的射出压力。中央进浇使得各个方向的保压压力均匀，可避免不均匀的体积收缩。

（3）当塑料流入流道时，塑料接近模面最先降热（冷却）及凝固。塑料再向前流动时，只是在此凝固的塑料层流过。又由于塑料是低传热物质，固态的塑料形成绝热层，中间的熔体仍可流动。所以，在理想情况下，浇口应设置在横流道层位置，使得产生最佳的塑料流动效应。此情况最常见于圆形及六角形的横流道，然而，梯形的横流道无法达致此效果，因浇口不能设置于流道的中间位置。

决定浇口位置时，应紧守下列原则：

（1）注入模腔各部分的胶料应尽量平均；

（2）注入模具的胶料，在注料过程的各阶段，都应保持统一而稳定的流动前沿；

（3）应考虑可能出现熔接痕、气泡、凹穴、虚位、射胶不足及喷胶等情况；

（4）应尽量使除水口操作容易进行，最好是自动操作；

（5）浇口的位置应与各方面配合。

设计浇口的方法并无硬性规定，大都是根据经验而行，但有两个基本要素须加以折衷考虑：

（1）浇口的横截面面积愈大愈好，而槽道之长度则愈短愈佳，以减少塑料通过时的压力损失；

（2）浇口须细窄，以便容易冷结，及防止过量塑料倒流。故此浇口在流道中央，而它的横截面应尽可能成圆形。不过，浇口的开关通常是由模件的开关来决定的。

3.浇口尺寸

浇口尺寸可由横截面积和浇口长度定出，下列因素可决定浇口最佳尺寸：

（1）胶料流动特性；

（2）模件之厚薄；

（3）注入模腔的胶料量；

（4）熔解温度；

（5）模具温度。

四.浇口的平衡

如果不能获得平衡的流道系统，可采用下述浇口平衡法，以达到平衡注模的目标。这种方法适用于有大量模腔的模具。

浇口的平衡法有两种：改变浇口槽道的长度及改变浇口的横截面面积。在另一种情况下，即模腔有不同的投影面积时，浇口也需要平衡。这时，要决定浇口的大小，就要先将其中一个浇口尺寸定出，求出它与其对应模腔体积相较的比率，并且把这个比率应用到其浇口与各对应模腔的比较上，便可相继求出各个浇口的尺寸。经过实际试注后，便可完成浇口的平衡操作。

五.直接浇口（Direct Gate）或大水口（Sprue Gate）

浇道直接供应塑料到制成品，浇道粘附在制成品上。在两板模具上，大水口通常是一出一。大水口很少用在三板模或热流道模具的设计上。

缺点：在制品表面形成水口印，会影响制品外观。

六.浇口选择

浇口是流道和型腔的连接部分，也是注塑模进料系统的最后部分，其基本作用为：

1.使从流道来的熔融塑料以最快的速度进入充满型腔；

2.型腔充满后，浇口能迅速冷却封闭，防止型腔里还未冷却的塑料回流。

 

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选用不同品种钢材作塑料模具，其化学成分和力学性能各不相同，因此制造工艺路线不同；同样，不同类型塑料模具钢采用的热处理工艺也是不同的。本节主要介绍塑料模具的制造工艺路线和热处理工艺的特点。   

 

    塑料模具的制造工艺路线   

 

    1.低碳钢及低碳合金钢制模具   

 

    例如，20，20Cr，20CrMnTi等钢的工艺路线为：下料→锻造模坯→退火→机械粗加工→冷挤压成形→再结晶退火→机械精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→装配。   

 

    2.高合金渗碳钢制模具   

 

    例如12CrNi3A，12CrNi4A钢的工艺路线为：下料→锻造模坯→正火并高温回火→机械粗加工→高温回火→精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→装配。   

 

    3.调质钢制模具   

 

    例如，45，40Cr等钢的工艺路线为：下料→锻造模坯→退火→机械粗加工→调质→机械精加工→修整、抛光→装配。 

   

    4.碳素工具钢及合金工具钢制模具   

 

    例如T7A～T10A，CrWMn，9SiCr等钢的工艺路线为：下料→锻成模坯→球化退火→机械粗加工→去应力退火→机械半精加工→机械精加工→淬火、回火→研磨抛光→装配。   

 

    5.预硬钢制模具   

 

    例如5NiSiCa，3Cr2Mo（P20）等钢。对于直接使用棒料加工的，因供货状态已进行了预硬化处理，可直接加工成形后抛光、装配。对于要改锻成坯料后再加工成形的，其工艺路线为：下料→改锻→球化退火→刨或铣六面→预硬处理（34～42HRC）→机械粗加工→去应力退火→机械精加工→抛光→装配。    

 

    塑料模具的热处理特点    

 

    （一）渗碳钢塑料模的热处理特点   

 

    1.对于有高硬度、高耐磨性和高韧性要求的塑料模具，要选用渗碳钢来制造，并把渗碳、淬火和低温回火作为最终热处理。 

   

    2.对渗碳层的要求，一般渗碳层的厚度为0.8～1.5mm，当压制含硬质填料的塑料时模具渗碳层厚度要求为1.3～1.5mm，压制软性塑料时渗碳层厚度为0.8～1.2mm。渗碳层的含碳量为0.7%～1.0%为佳。若采用碳、氮共渗，则耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化、防粘性就更好。   

 

    3.渗碳温度一般在900～920℃，复杂型腔的小型模具可取840～860℃中温碳氮共渗。渗碳保温时间为5～10h，具体应根据对渗层厚度的要求来选择。渗碳工艺以采用分级渗碳工艺为宜，即高温阶段（900～920℃）以快速将碳渗入零件表层为主；中温阶段（820～840℃）以增加渗碳层厚度为主，这样在渗碳层内建立均匀合理的碳浓度梯度分布，便于直接淬火。   

 

    4.渗碳后的淬火工艺按钢种不同，渗碳后可分别采用：重新加热淬火；分级渗碳后直接淬火（如合金渗碳钢）；中温碳氮共渗后直接淬火（如用工业纯铁或低碳钢冷挤压成形的小型精密模具）；渗碳后空冷淬火（如高合金渗碳钢制造的大、中型模具）。 

   

    （二）淬硬钢塑料模的热处理   

 

    1.形状比较复杂的模具，在粗加工以后即进行热处理，然后进行精加工，才能保证热处理时变形最小，对于精密模具，变形应小于0.05%。   

 

    2.塑料模型腔表面要求十分严格，因此在淬火加热过程中要确保型腔表面不氧化、不脱碳、不侵蚀、不过热等。应在保护气氛炉中或在严格脱氧后的盐浴炉中加热，若采用普通箱式电阻炉加热，应在模腔面上涂保护剂，同时要控制加热速度，冷却时应选择比较缓和的冷却介质，控制冷却速度，以避免在淬火过程中产生变形、开裂而报废。一般以热浴淬火为佳，也可采用预冷淬火的方式。   

 

    3.淬火后应及时回火，回火温度要高于模具的工作温度，回火时间应充分，长短视模具材料和断面尺寸而定，但至少要在40～60min以上。    

 

    （三）预硬钢塑料模的热处理   

 

    1.预硬钢是以预硬态供货的，一般不需热处理，但有时需进行改锻，改锻后的模坯必须进行热处理。  

  

    2.预硬钢的预先热处理通常采用球化退火，目的是消除锻造应力，获得均匀的球状珠光体组织，降低硬度，提高塑性，改善模坯的切削加工性能或冷挤压成形性能。   

 

    3.预硬钢的预硬处理工艺简单，多数采用调质处理，调质后获得回火索氏体组织。高温回火的温度范围很宽能够满足模具的各种工作硬度要求。由于这类钢淬透性良好，淬火时可采用油冷、空冷或硝盐分级淬火。 

 

    （四）时效硬化钢塑料模的热处理   

 

    1.时效硬化钢的热处理工艺分两步基本工序。首先进行固溶处理，即把钢加热到高温，使各种合金元素溶入奥氏体中，完成奥氏体后淬火获得马氏体组织。第二步进行时效处理，利用时效强化达到最后要求的力学性能。  

  

    2.固溶处理加热一般在盐浴炉、箱式炉中进行，加热时间分别可取：1min/mm、2～2.5min/mm，淬火采用油冷，淬透性好的钢种也可空冷。如果锻造模坯时能准确控制终锻温度，锻造后可直接进行固溶淬火。   

 

    3.时效处理最好在真空炉中进行，若在箱式炉中进行，为防模腔表面氧化，炉内须通入保护气氛，或者用氧化铝粉、石墨粉、铸铁屑，在装箱保护条件下进行时效。装箱保护加热要适当延长保温时间，否则难以达到时效效果。 

 

    塑料模的表面处理    

 

    为了提高塑料模表面耐磨性和耐蚀性，常对其进行适当的表面处理。   

 

    1.塑料模镀铬是一种应用最多的表面处理方法，镀铬层在大气中具有强烈的钝化能力，能长久保持金属光泽，在多种酸性介质中均不发生化学反应。镀层硬度达1000HV，因而具有优良的耐磨性。镀铬层还具有较高的耐热性，在空气中加热到500℃时其外观和硬度仍无明显变化。   

 

    2.渗氮具有处理温度低（一般为550～570℃），模具变形甚微和渗层硬度高（可达1000～1200HV）等优点，因而也非常适合塑料模的表面处理。含有铬、钼、铝、钒和钛等合金元素的钢种比碳钢有更好的渗氮性能，用作塑料模时进行渗氮处理可大大提高耐磨性。   

 

    适于塑料模的表面处理方法还有：氮碳共渗、化学镀镍、离子镀氮化钛、碳化钛或碳氮化钛，PVD、CVD法沉积硬质膜或超硬膜等。

 

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塑料模具加工中的注塑是怎么回事？

相信这个问题，相信许多朋友对塑料模具中的注塑还不知道是怎么回事，现在给拓成各位朋友们涨知识了！

模具注塑：热塑性塑料注塑成型这种方法即是将塑料材料熔融，然后将其注入膜腔。熔融的塑料一旦进入模具中，它就受冷依模腔样成型成一定形状。所得的形状往往就是最后成品，在安装或作为最终成品使用之前不再需要其他的加工。许多细部，诸如凸起部、肋、螺纹，都可以在注射模塑一步操作中成型出来。

一、注射模塑机有两个基本部件

用于熔融和把塑料送入模具的注射装置与合模装置。

合模装置的作用在于：1.使模具在承受住注射压力情况下闭合；2.将制品取出注射装置在塑料注入模具之前将其熔融，然后控制压力和速度将熔体注入模具。

目前采用的注射装置有两种设计：螺杆式预塑化器或双级装置，以及往复式螺杆。

螺杆式预塑化器利用预塑化螺杆（第一级）再将熔融塑料注入注料杆（第二级）。螺杆预塑化器的优点是熔融物质量恒定，高压和高速，以及精确的注射量控制（利用活塞冲程两端的机械止推装置）。这些长处是透明、薄壁制品和高生产速率所需要的。其缺点包括不均匀的停留时间（导致材料降解）、较高的设备费用和维修费用。

最常用的往复式螺杆注射装置不需要柱塞即将塑料熔融并注射。

二、挤出吹塑

挤出吹塑是一种制造中空热塑性制件的方法。广为人制的吹塑对象有瓶、桶、罐、箱以及所有包装食品、饮料、化妆品、药品和日用品的容器。大的吹塑容器通常用于化工产品、润滑剂和散装材料的包装上。其他的吹塑制品还有球、波纹管和玩具。对于汽车制造业，燃料箱、轿车减震器、座椅靠背、中心托架以及扶手和头枕覆盖层均是吹塑的。对于机械和家具制造业，吹塑零件有外壳、门框架、制架、陶罐或到有一个开放面的箱盒。

 

三、聚合物

最普通的吹塑挤塑料原料是高密度聚乙烯，大部分牛奶平时有这种聚合物制成的。其他聚烯烃也常通过吹塑来加工。根据用途，苯乙烯聚合物、聚氯乙烯、聚酯、聚氨酯、聚碳酸酯和其他热塑性塑料也可以用来吹塑。

最近工程塑料在汽车行业被广泛接受。材料选择是以机械强度、耐候性、电学性能、光学性能和其他性能为依据的。

四、工艺

目前塑料模具注塑加工3/4的吹塑制品是由挤出吹塑法制造的。挤出工艺是强迫物料通过一个孔或模具来制造产品。

挤出吹塑工艺由4步组成：

1.塑料型胚（中空塑料管的挤出）；

2.在型胚上将瓣合模具闭合，夹紧模具并切断型胚；

3.向模腔的冷壁吹胀型培，调整开口并在冷却期间保持一定的压力，打开模具，写下被吹的零件；

4.修整飞边得到成品。

 

五、 聚合物混配备

聚合物混配备定义为通过熔体混合使聚合物或聚合物体系提高等级的一种过程。

混配过程从单一添加剂的加入到多种添加剂处理、聚合物合金和反应性混培，其范围甚广。据估计，美国三分之一的聚合物生产要经过混佩。混配料可根据最终应用的性能要求进行定制。混配产品具有杂混的性能，例如高光泽和优良的抗冲击强度，或精密模塑性和良好的刚度。

混配好的聚合物通常被切粒用于进一步加工。然而工业上越来越来感兴趣的是将混配与下一步过程结合起来，例如型材挤出，这样可避免再次加热聚合物。

 

六、混合

人们使用各种类型的熔体混合设备，从辊炼机和分批混合机到单螺杆和双螺杆挤塑机。连续混配给（挤塑机）是最常用的设备，因为他可提供质量一致的产品，并且可降低操作费用。

有两种混合类型：

1.分布式混合品料再婚配料中无需采用高剪切应力就可以均匀地分布。这类混合液被称为延伸性混合或层流性混合。

2.分散式混合亦称强力混合，其中施加高剪切应力来打碎内聚成团的固体。例如当添加剂料团被打碎时，实际的颗粒尺寸就变小了。混配操作经常在一个过程中需要两种混合类型。

 

 

七、滚塑

滚塑又称旋转模塑是一种用于制造各种尺寸和形状的中空无缝产品的加工方法。传统上，它主要应用于热塑性材料上，近年来，可交联聚乙烯等热固性材料的滚塑也发展很快。由于滚塑并不需要较高的注射压力，较高的剪切速率或精确的化合物计量器。因此，模聚和机器都比较低廉，而且使用寿命也较长。其主要优点有：机器的性能/价格比较高；复杂的部件的成型不需要后组装；多种产品和多种颜色可以同时成型；模具的花费较低；颜色和材料容易改变；边角料损失少。。

基本加工过程很简单，将粉末状或液状聚合物放在模具里，加热同时围绕两个垂直轴旋转，然后冷却。在加热阶段的最初，如果用的是粉末状材料，将模具表面形成多孔层，然后随循环过程渐渐熔融，形成均匀厚度的均相层，如果用的是液体材料，则先流动和涂覆在模具表面，当达到凝胶点时则完全停止流动。模具随后转入冷却工区，通过强制通风或喷水冷却，然后被放置于工作区，在这里，模具被打开，完成的制件被取走，接着在进行下一轮循环。

 

 

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模具的表面处理技术

模具在工作中，除了要求基体具有足够高的强度和韧性的合理配合外，其表面性能对模具的工作性能和使用寿命至关重要。这些表面性能指：耐磨损性能、耐腐蚀性能、摩擦系数、疲劳性能等。这些性能的改善，单纯依赖基体材料的改进和提高是非常有限的，也是不经济的，而通过表面处理技术，往往可以收到事半功倍的效果，这也正是表面处理技术得到迅速发展的原因。

 

模具的表面处理技术，是通过表面涂覆、表面改性或复合处理技术，改变模具表面的形态、化学成分、组织结构和应力状态，以获得所需表面性能的系统工程。从表面处理的方式上，又可分为：化学方法、物理方法、物理化学方法和机械方法。虽然旨在提高模具表面性能新的处理技术不断涌现，但在模具制造中，应用较多的主要的渗氮、渗碳和硬化膜沉积。

No.1

渗氮

 

渗氮工艺有气体渗氮、离子渗氮和液体渗氮等方式。每一种渗氮方式中，都有若干种渗氮技术，可以适应不同钢种、不同工件的要求。由于渗氮技术可以形成优良性能的表面，并且渗氮工艺与模具钢的淬火工艺有良好的协调，同时，渗氮温度低，渗氮后不需激烈冷却，模具的变形极小，因此，模具的表面强化是采用渗氮技术较早，也是应用最广泛的。

 

No.2

渗碳

 

模具渗碳的目的，主要是为了提高模具的整体强韧性，即模具的工作表面具有高的强度和耐磨性。由此引入的技术思路是，用较低级的材料，即通过渗碳淬火来代替较高级别的材料，从而降低制造成本。

 

No.3

硬化膜沉积

 

硬化膜沉积技术，目前较成熟的是CVD和PVD。为了增加膜层与工件表面的结合强度，现在发展了多种增强型CVD、PVD技术。

 

硬化膜沉积技术最早在工具(刀具、刃具、量具等)上应用，效果极佳，多种刀具已将涂覆硬化膜作为标准工艺。

 

模具自上个世纪80年代开始采用涂覆硬化膜技术。目前的技术条件下，硬化膜沉积技术(主要是设备)的成本较高，仍然只在一些精密、长寿命模具上应用，如果采用建立热处理中心的方式，则涂覆硬化膜的成本会大大降低。更多的模具如果采用这一技术，可以整体提高我国的模具制造水平。

 

No.4

模具材料的预硬化技术

 

模具在制造过程中，进行热处理是绝大多数模具长时间沿用的一种工艺。自上个世纪70年代开始，国际上就提出预硬化的想法，但由于加工机床刚度和切削刀具的制约，预硬化的硬度无法达到模具的使用硬度，所以，预硬化技术的研发投入不大。

 

随着加工机床和切削刀具性能的提高，模具材料的预硬化技术开发速度加快，到上个世纪80年代，国际上工业发达国家在塑料模用材上使用预硬化模块的比例已达到30%(目前在60%以上)，我国在上世纪90年代中后期开始采用预硬化模块(主要用国外进口产品)。

 

模具材料的预硬化技术主要在模具材料生产厂家开发和实施。通过调整钢的化学成分和配备相应的热处理设备，可以大批量生产质量稳定的预硬化模块。我国在模具材料的预硬化技术方面，起步晚，规模小，目前还不能满足国内模具制造的要求。

 

采用预硬化模具材料，可以简化模具制造工艺，缩短模具的制造周期，提高模具的制造精度。可以预见，随着加工技术的进步，预硬化模具材料会用于更多的模具类型。

 

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车轮作为铁路列车的关键零部件，其热锻成形工艺为镦粗→预成形→轧制→压弯成形。热锻模作为锻造的重要工具，直接影响车轮锻件的精度和成形质量，由于车轮模具工作条件苛刻，经常出现型腔板表面裂纹、局部严重磨损或塌陷等非正常失效的缺陷，导致车轮锻件出现批量报废，而且更换模具所需时间长，造成了能源的浪费，提高企业的锻件制造成本，使模具费用占车轮锻件成本的15%以上，预防热锻模非正常失效是车轮成形工序的关键，也是车轮生产企业节约成本的途径之一。

原因分析

1. 热锻模的失效分为正常失效和非正常失效，非正常失效也叫早期失效，是指模具由于材料、制造工艺、工作过程等原因导致模具还未达到使用寿命要求就无法继续使用。因此，预防非正常失效应从以下几个方面进行优化。

01材料选择

车轮成形过程中，需经多次成形才能达到设计要求，每次成形时模具承受的压力很大，甚至达到5000MPa。因此，为降低生产成本、延长车轮模具的使用寿命，车轮模具的材料应具备良好的韧性、导热性和耐磨性。其材料应选择优质钢材，避免因钢材内部缺陷（如金属夹杂物、气孔、白点等）导致模具发生非正常失效。

 

国内目前广泛采用3Cr2W8V、5CrMnMo热模钢作为热锻模的材料。根据车轮模具的结构形式、材料价格及生产毛坯数量等综合因素考虑，选择5CrMnMo作为模具材料，并批量采购（经真空冶炼的钢材），入厂复检（从化学成份、金相组织等方面）等措施，严格控制材料的采购质量，5CrMnMo的化学成份如表1所示。

 

2.制造工艺

车轮模具的制造工艺为锻造、热处理、机加工。材料经高温加热和温度均匀后进行自由锻造，锻造后的毛坯及时进行等温退火处理，避免了锻后毛坯因冷却速度过快而产生裂纹。退火后的毛坯经加热、油淬、回火后进行性能检验，检验合格后进行机加工和成品检查，经检查合格的模具才能投入车轮生产。整个生产过程工艺参数固定，设备状态完好，确保了模具的制造质量。

 

3.模具工作过程

热锻模的正常使用寿命为2000~4000件，模具的正确使用与维护对使用寿命影响很大，若使用方法不当，会使使用寿命急剧降低几倍甚至几十倍，导致其非正常失效。现针对影响车轮模具使用寿命的环节进行具体分析。

关键点1模具冷却

车轮模具在工作状态时，模具零件与950~1050℃的高温坯料进行频繁接触，其表层的温度可达到500~600℃。高温使模具零件出现软化现象，导致模具零件硬度降低，从而缩短使用寿命。因此每个车轮成形后，模具需快速冷却，才能保证其使用寿命。

关键点2留模时间

车轮在成形时，成形时间决定了模具温度升高的幅度和回火时间的长短。温度高、留模时间长，回火效应增大，导致模具零件硬度降低，引起异常磨耗。因此在实际生产中应减少留模时间，这样既可以降低模具零件表面的温度，又可以缩短回火时间，提高生产效率，延长模具的使用寿命。

关键点3 润滑

车轮模具在工作时，模具零件表面与坯料在较高压力下进行剧烈摩擦，一些金属氧化皮或残余金属屑对模具零件表面产生拉伤及磨粒磨损。因此车轮成形后，应及时清理模具零件表面附着物，并做相应的润滑处理。通过以上分析得出，避免车轮模具非正常失效应从其工作过程进行优化。优化冷却、润滑方式、提高生产效率是降低车轮模具非正常失效的有效措施。经过不断改进，模具材料、制造工艺已经成熟，但同种规格模具的使用寿命仍存在较大差别，主要是因为使用过程冷却不当造成，为此采用不同冷却方式进行试验。

 

 

为了验证不同的冷却方式对模具使用寿命的影响，选用留模时间最长、订货数量较大的HDSA车轮预成形模具进行试验。

 

 

   冷却方式与生产车轮数量统计如图2所示，从图2可以看出，采用压缩空气吹扫方式冷却模具时，生产车轮的件数最少；采用水雾冷却模具时，生产车轮的件数最多。车轮成形后，采用压缩空气进行模具冷却时，受整个车轮锻轧的影响，冷却时间短，空气冷却强度弱，模具零件表层的温度高达450~550℃，长时间处于高温状态，模具零件局部软化塌陷造成车轮废品。车轮成形后，采用自来水（压力0.07MPa）人工喷射方式进行模具冷却，模具零件表面清理采用压缩空气（压力0.6~0.8MPa）人工吹扫。人工喷射自来水冷却效果不均匀，模具型腔内易存有积水，积水被高温金属封闭后，形成高温高压的气体，脱模的瞬间，高压气体会冲出，造成型腔底部冲击而产生深坑，这些深坑成为断裂的起点，导致模具失效。采用增压自来水进行模具冷却，利用自来水的管道，将原自来水压力提高到0.8~1MPa，在出口处加喷头，并固定在压力机上，使水流强喷到模具零件上进行冷却及清理。采用该冷却方式会导致模具零件个别部位冷却速度过快，测量表面温度为150~200℃，多次锻造生产后发现尖角处出现崩裂，导致模具失效。同时由于水压过大，冷却水直接喷到模具零件表面会出现不同程度的冲击点，直接导致模具开裂。

 

最后设计自控混合喷头用于自来水与压缩空气混合，喷头的数量和布置方式根据模具结构进行改进。因车轮为圆形，车轮成形后上、下模均需冷却，喷头设计时采用圆盘状作框架，喷头分上、下层均布，上层喷嘴向上，下层喷嘴向下，每层的喷头数量和布置方式如图4所示。

 

为了避免喷头堵塞，将自来水软化处理后加压形成高压水雾对模具进行冷却、清理。为了使模具使用寿命延长到极限，将自动机械臂、压力机的动作与喷雾冷却过程进行集成，同时对高压水雾所需的压强进行试验，发现水压调整为0.5~0.6MPa时车轮预成形模具可达到均匀冷却的效果，模具零件表面温度控制在300~350℃，实现了车轮成形后自动冷却清理，不仅提高了车轮锻轧的生产效率（每个车轮的生产时间由原来的100s降低到60~65s），而且使模具使用寿命延长到2500~3000件。

 

 

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1.查看散气孔处是否有生锈或潮湿现象

如果您在热流道排气孔附近发现有生锈或潮湿现象，那就意味着内部冷凝或是有可能水管破裂了。潮湿现象会引发对加热器致命的短路。如果机器不是全年不休地运行，而是在晚上或是周末会关机的话，注塑模具发生这种凝结现象的几率就会增加。

应该在刚开始使用加热器的时候就已经测量过它的电阻值，现在就是时候再次测量并进行对比了。如果电阻值有上下10%的浮动，就该考虑替换加热器以保证它不会在生产过程中的关键时刻出状况。要是从没有测量过最初的电阻值，那现在就测量一次并将所得的数值用做今后检查该加热器时的参考数据。

2.查看导柱和导套间是否有磨损的迹象，找寻是否有刮，或擦等痕迹

这种磨损是由于缺乏润滑的关系。如果痕迹只是刚出现，那么您还可以通过给导柱和导套多加润滑来延长其寿命。假若磨损已很严重，那就是时候更换新零件了。否则的话，型腔和型芯部分可能无法很好地切合，导致零部件腔壁薄厚不一。

3.检查水流情况

在水路出口处连接一条软管，让水通过水管留到桶里。如果流出的水不清澈或是有颜色就可能有生锈现象发生，而水流不通畅就意味着某处堵塞。如果发现这些问题就将所有水管再次钻穿，保证畅通 （或是采取您最常用的任何方法进行清理）。改进工厂的水处理系统能够防止未来再出现由生锈和阻塞而引发的各种问题。

4.注塑模具清洗顶针

经过一年的时间，顶针会由于气体囤积和膜状杂质而变得很脏。推荐每隔六到十二个月用模具清洗剂好好地清洗一番。清洗干净过后，在顶针上涂上一层润滑剂防止擦伤或断裂。

 

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模具加工中,铜公的制作和放电加工是其很重要的一环，铜工的质量好坏和加工工艺的差别，直接影响到产品的外在效果。

 

一、相关名词解释

1、什么是铜公？

铜公在内地也叫电极；因为电极大部份都采用红铜加工，因红铜的导电性好和易加工性，在电火花加工时，电极本身所产生的热量较小,损耗也相对要低些。所以在沿海地区把电火花加工的电极叫铜公。意思就是用铜去"放电"工件(模胚)的意思。根据加工的需要，也分为粗公和幼公也叫精公。

 

2、何谓拆铜公？

就是模具设计人员将一个产品图转换成模具设计图，根据产品的形状，去确定加工方法，只有当模具的形状设计好以后才知道什么地方需要通过车、铣、刨、磨、钻和放电等加工到所要的形状；当要采用电火花加工时，这时就要有电极(铜公)才可以加工了，电极相当铣加工中的一把成形刀，刀是什么样的，加工好的形状就同刀具的形状相反。折铜公也就是根据产品形状加工的难易程度，将其拆成若干个部件。也就是把你所要进行电火花加工的部位的产品形状用铜加工好，然后在火花机上进行放电加工。具体过程：就是由产品图-模具图-铜公-模具-产品。其中为了便于放电加工，根据加工的需要，将产品的外形或结构部分成若干个部件，再形成铜公加工图这个过程就是拆铜公。

 

 

二、简要谈谈铜公的加工方法和注意事项

1、在写刀路之前，将立体图画好后，要将图形中心移到坐标原点，最高点移到Z=0，加缩水率后，方可以加工，铜公火花位可加工负预留量。在加工前还要检查工件的装夹方向是否同电脑中的图形方向相同，在模具中的排位是否正确，装夹具是否妨碍加工，前后模的方向是否相配。还要检查你所用的刀具是否齐全，校表分中的基准等。

 

2、火花位的确定：

一般幼公（即精公）预留量为 0.05~0.15，粗公 0.2~0.5，具体火花位的大小可由做模师父定。

铜公有没有加工不到的死角，是否需要拆多一个散公来。加工铜工的刀路按排一般是：大刀（平刀）开粗-小刀（平刀）清角; 光刀用球刀光曲面。开粗一般较多用平刀不用球刀，大刀后用小刀开粗，然后将外形光到数，接着用大的球刀光曲面，再用小球刀光曲面不要图省事，为了一些小的角位而用小刀去加工大刀过不了的死角可心限定小刀的走刀范围， 以免直播太多的空刀。

铜公，特别是幼公，是精度要求比较高的，公差,一般选 0.005~0.02，步距 0.05~0.3。铜公开粗时要留球刀位的过刀位，即要将铜公外形开粗深一个刀半径。铜公还要加工分中位，校表基准，火花放电时要校正铜工，一般校三个面（上，下，左，右）加工出的铜工必须有三个基准面。铜料是比较容易加工的材料，走刀速度，转速都可以快一点，开粗时，留加工余量 0.2~0.5,视工件大小而定，加工余量大，开粗时走刀就可以快，提高效率。

 

3、前模开粗的问题：

首先将铜公图在前视图或边视图内旋转 180 度即变成了前模图，当然还要加上枕位，PL 面；原身要前模留的地方，不要用镜身的方法将铜工图变成前模图，有时会错（当铜公图X方向Y方向都不对称时）。

前模加工时有二个难点：

前模材质比较硬，因此不可轻易烧焊，错不得。前模开粗时用刀原则同铜工相似，大刀开粗→小刀开粗→大刀光刀→小刀光刀，但前模应尽量用大刀，不要用太小的刀，容易弹刀；光刀时也尽量用圆鼻刀，因这种刀够大，有力，有分型面的前模加工时，通常会碰到一个问题，当光刀时分型面因碰穿机要准数，而型腔要留 0.2~0.5 的加工余量（留出来打火花）。这是可以将模具型腔表面朝正向补正0.2~0.5，面在写刀路时将加工余量设为 0。前模开粗或光刀时通常要限定走刀范围，要记住你所设的范围是刀具中心的范围，不是刀具边界的范围，不是刀所加工到的范围，而大一个刀具半径。前模开粗常用的刀路方法是曲面挖槽，平行式光刀。前模加工时分型面，枕位面一般要加工到准数，而碰穿面可以留 0.1 余量，以备配模。

 

4、加工后模常碰到的问题：

后模有原身柯或镶柯二种，后模同前模一样是钢料，材料较硬，应尽量用刀把加工，常用刀路是曲面挖槽外形，平行铣光刀，选刀的原则是大刀开粗→小刀开粗→大刀光刀→小刀光刀。

后模图通常是铜公图缩小料位加上 PL 面，枕位，原身留出的东西而成，如果料位比较均匀，可以直接在加工信息量里留负料位即可，但是 PL（分型面），枕位，碰穿面不能缩料位。这时可以先把这些面正向补正一个料位或者把柯画出来。

原身柯常碰到的一个问题是球刀清不到利角，这时可以用平刀走曲面陡斜面加工清角；如镶柯，则后模分为藏框和柯芯，加藏柯时，要注意多走几遍空刀，不然框会有斜度，上边准数，下边小，很难配模。特别是较深的框，一定要注意这个问题，光框的刀也要新好，并且选用大一点的刀。柯芯如果太高，可以先翻过来加工框位，然后装配进框后，再加工形状，有时有支口，要注意，不要过切用球刀光形状时一定要保护支口台阶。

 

5、散铜公加工中的问题：

有时整体铜公加工有困难，有加工不到的死角，或者是不好加工，所需刀具太长或太小，就可以考虑分多一个铜公，有时局部需要清角铜公，这种铜公的加工并不困难，但一定要搞清楚的确良火花时的偏数，校对基准。

 

6、薄片位铜公的加工：

这种铜公加工时很容易变开，加工时要用新刀，刀要小点，进刀也不能太大，加工时可以先将长度做准，但厚度留大点余量(如 1.0mm)再二边走，每次深度h=0.2~1，深度进刀不要太多，也不要一周绕着走刀，而要分成二边分别走刀。

 

7、模具的方向：

模胚的四个导栓孔，不是完全对称，有一个是不对称的，所以加工前后模时这末搞清楚，每一块模板上都有基准，加工完的前后模合起来一定要基准对基准，特别是对原身模胚成形的模具一定要注意。画图时也注意方向，铜公的方向和正视图（俯视图）的方向一致，科芯，藏柯框的方向和铜公一致，前模则相反。

 

三、铜公质量的检查

铜公的质量特别是精公的质量，直接影响到产品注塑出来的外在质感。因此铜公制作完成后。一定要评审后再拿去加工工件。对于产品工程师来说，这也是工作细节的一部分，需要到模厂亲自去看。

铜公的检查主要注意以下几点：

1、铜公一般要求做粗公和精公二组，如果跟进的话，模厂为了节省成本只做一个公搞定；

2、铜公的拆解是否合理？对于外观有特别要求的或难以加工实现还需要做分公或是铜打铜；

3、与产品图比较检查铜公是否有做错的地方？

4、检查铜公表面是否有砂眼或是碰伤等缺陷，必要时需重做铜公；

5、要注意曲面过渡的地方，是否过渡的很顺畅，或是没有省好

6、要注意曲面相贯的地方和一些棱线清角的地方，是否有做清或是因省模导致棱线模糊和下陷扭曲等现象。特别注意：圆角的过渡位置是否顺畅圆整；

7、对于铜公有缺陷的地方，要及时跟进模厂修复或重做。

 

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目前，3D玻璃全制程加工（热弯）过程中有四大难点：3D曲面热成型、3D曲面抛光、3D曲面印刷和3D贴合。

一、3D玻璃热弯使用石墨模具的原因

在3D玻璃热成型工艺中，需要通过高温加热的方式将玻璃软化，在模具中固定得到需要的形状。我们知道，不管是塑料注塑成型、粉末注射成型（PIM）还是压铸成型，其模具都是金属模具；可以说，金属材质模具是目前应用最广的模具。但是，金属材料在高温下变形大、易变软，而石墨具有硬度高、导电性好、防辐射、耐腐蚀、导热性好、成本低，而且还具有耐高温的特性。石墨与金属升温变化具有相反的性能，温度越高，其体质反而越硬，这样就不会存在变形的问题。因此，玻璃热弯模具使用石墨材料来制作，可以保证最大限度地精密程度，另外，模具加工难度也有所降低。

二、石墨模具对石墨材料的要求

我国石墨矿山资源丰富，石墨产量约占世界总产量的45%左右，但国内用于3D玻璃热弯模具的石墨并不多。3D玻璃热弯对石墨模具具有很高的要求，具体表现为：

1、要求石墨纯度高和密度高。高纯度要求主要是防止高温下石墨被氧化产生气泡现象，从而影响表面光洁度；高密度要求是防止石墨模具的塌陷，尽可能提高其力学强度，保证模具寿命大大提高！

2、要求尽可能小的颗粒直径。3D玻璃热弯模具本体为石墨质凹字型矩形体，模腔为预设的曲面；其中，模腔和推板经精抛光加工得到。模腔的表面光洁度直接影响3D玻璃的表面效果，而模腔的表面不仅和精抛光有关，更和石墨颗粒直径密切相关！尽可能小的颗粒直径才能加工得到足够光滑的模腔。

三、石墨模具的制造工艺

3D玻璃热弯石墨模具是如何加工制成的呢？以东美石墨的3D玻璃热弯石墨模具加工工艺为例，讲讲其加工的4大工序：

第一步，按照以上要求选择高质量石墨材料。

第二步，整块石墨材料在切料房切成所需的尺寸大小。

第三步，石墨材料进入CNC加工中心进行成型雕刻，碳素CNC电脑锣需加工速度快，精度高。请注意：和金属CNC加工不同，石墨材料CNC不需要润滑油和切削液。

第四步，模具成型之后，就可以拿到抛光机上进行最后的石墨抛光，抛光完成，经过三次元检测仪尺寸检验，即可投入生产。石墨模具内腔抛光是一大难点，这就涉及到设备选择、抛光材料选择和抛光工艺参数等一系列问题。

石墨模具作为3D玻璃热弯成型的重要耗材，直接影响3D玻璃表面光洁度和弧度，石墨模具的使用寿命也对3D玻璃热弯成型的成本影响很大！

 

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