今天給各位分享汽車熱沖壓模具的數(shù)字化鑄造技術(shù)的知識，其中也會對塑料擠出模具的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行分享，希望能對你有所幫助！

本文導(dǎo)讀目錄：

1、汽車熱沖壓模具的數(shù)字化鑄造技術(shù)

2、塑料擠出模具的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

3、專家解讀：如何實(shí)施沖壓模具的壽命管理

汽車熱沖壓模具的數(shù)字化鑄造技術(shù)

　　由于模具的復(fù)雜型面一側(cè)為將來沖壓的工作面，所以這個工作面需要有比較好的鑄造性能，在鑄造方案設(shè)計(jì)時，將這個面置于底側(cè)。

　　采用底注式澆注方案，澆口設(shè)計(jì)在鑄件的最底端。

　　由于隨形冷卻水道的直徑大約在1012mm，對應(yīng)的砂芯直徑也很細(xì)，鋼液澆注時，需要保證鋼液在上升充型的時候要平穩(wěn)，故采用開放式澆注系統(tǒng)，減少鋼液對砂芯的沖擊。

　　澆道橫截面的面積比取∑F直∶∑F橫∶∑F內(nèi)1∶1.2∶1.5，直澆道為阻流面，根據(jù)以下公式計(jì)算阻流面面積以及澆注時間：。

　　式中，V為鑄件體積3cm3，A為傳熱表面積，根據(jù)式(4)可得，鑄件模數(shù)M。

　　根據(jù)鑄件模數(shù)，通過查，選取冒口為標(biāo)準(zhǔn)圓柱形冒口，其中直徑高度均為120mm。

　　依據(jù)計(jì)算得到的澆注系統(tǒng)以及冒口尺寸，鑄造方案設(shè)計(jì)如圖3。

　　將設(shè)計(jì)的鑄造方案CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有限元網(wǎng)格數(shù)據(jù)文件后，用procast鑄造模擬軟件對鑄造方案進(jìn)行計(jì)算。

　　計(jì)算結(jié)果最后凝固位置位于冒口內(nèi)，證明了冒口設(shè)置的合理性，但是由于各部分砂型采用3D打印的方案制作，所以冒口的設(shè)計(jì)并不需要完全按照標(biāo)準(zhǔn)形狀設(shè)計(jì)，而可以參照模具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)。

　　由于此模具呈長條狀，且一側(cè)質(zhì)量大于另一側(cè)，所以設(shè)計(jì)冒口形狀為腰圓形，且腰圓形兩側(cè)圓弧并不相等，圓弧半徑較大的一側(cè)對應(yīng)于模具鑄件質(zhì)量比較大的一側(cè)。

　　圖4中所示，改進(jìn)的鑄造方案中冒口為腰圓形冒口。

　　由于隨形水道的直徑比較小，對應(yīng)的水道芯的直徑也會比較小，為了降低澆注時鋼液對砂芯的沖擊，所以要考慮降低鋼液進(jìn)入鑄型時的速度。

　　除了采用全開放的澆注系統(tǒng)外，在內(nèi)澆道與橫澆道上做一定的緩流設(shè)計(jì)，而由于采用3D打印制作的工藝，并不會因?yàn)闈驳涝O(shè)計(jì)的復(fù)雜而增加制造難度。

　　圖4所示，改進(jìn)的鑄造方案設(shè)計(jì)中內(nèi)澆道與橫澆上有緩流設(shè)計(jì)。

　　腰圓形冒口形狀的設(shè)計(jì)，可以起到標(biāo)準(zhǔn)圓形冒口相應(yīng)的補(bǔ)縮作用，圖5所示為兩種冒口設(shè)計(jì)中計(jì)算的最后凝固位置，以看到最后凝固位置都位于冒口中。

　　由于腰圓形冒口與模具形狀相對應(yīng)，可以減少冒口質(zhì)量從而提高工藝出品率。

　　通過比較計(jì)算結(jié)果中鋼液流經(jīng)內(nèi)澆道時的速度，可以發(fā)現(xiàn)在內(nèi)澆道橫澆道上做緩流設(shè)計(jì)可以減少鋼液進(jìn)入鑄件的速度。

　　圖6所示為不同設(shè)計(jì)的澆道計(jì)算得到的鋼液流經(jīng)內(nèi)澆道的速度。

　　比較兩種設(shè)計(jì)計(jì)算得到縮松縮，可以發(fā)現(xiàn)改進(jìn)后的方案鑄件內(nèi)部縮孔縮松明顯少于初始方案設(shè)計(jì)。

　　選定改進(jìn)后的鑄造方案為實(shí)驗(yàn)澆注方案，圖8所示為不同時間下的充型圖，充型期間比較平穩(wěn)。

　　33D打印鑄型在完成鑄造方案的設(shè)計(jì)以及校核優(yōu)化后，需要對鑄件的陰模進(jìn)行分型設(shè)計(jì)。

　　由于各個部分采用3D打印工藝進(jìn)行制作，所以分型時并不需要像傳統(tǒng)砂型鑄造分型需要考慮的拔模問題。

　　考慮到最后各個砂型的組合以及3D打印設(shè)備制作效率，將鑄件陰模分成四個部分：下型部分，砂芯部分，冒口部分，澆注系統(tǒng)部分。

　　采用SLS法(選擇性激光燒結(jié)法)加工打印各個部分。

　　由于砂芯部分中隨形冷卻水道芯比較細(xì)，打印砂芯不能使用一般的覆膜砂，因此采用強(qiáng)度指標(biāo)比較高的寶珠砂，可以保證打印成功率以及打印得到砂芯強(qiáng)度。

　　打印過程中，調(diào)整打印設(shè)備中激光的掃描功率，以及打印設(shè)備腔體內(nèi)環(huán)境溫度，特別對于砂芯部分，由于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在加工時需要對打印參數(shù)精確控制。

　　將3D打印的預(yù)成型產(chǎn)品放入烘箱中烘烤以使其強(qiáng)度滿足澆注要求。

　　為了防止在烘烤時發(fā)生變形，將砂型周圍埋上細(xì)小的玻璃珠。

　　圖10所示為3D打印設(shè)備打印制作以及烘烤完成的砂芯以及砂型。

　　打印制作的砂型的尺寸精度直接影響最后得到的鑄件尺寸精度。

　　使用三維掃描儀對打印得到的各部分砂型進(jìn)行掃描測量，將測量所得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)與三維CAD數(shù)據(jù)進(jìn)行精度比對，確定砂型的制作誤差。

　　圖11為砂芯的精度比對結(jié)果，可以看出砂芯的整體制作誤差在1.5mm以內(nèi)，根據(jù)誤差分布圖以及誤差云圖顯示結(jié)果，隨形水道部分對應(yīng)的砂芯制作誤差在mm以內(nèi)，且大部分誤差在0.30mm以內(nèi)。

　　由于砂芯部分對應(yīng)鑄件的隨形水道部分，而最后隨形水道位于鑄件內(nèi)部無法測量其尺寸精度，所以此時測量的砂芯精度可以為最后鑄件內(nèi)部的隨形水道尺寸精度提供參考。

塑料擠出模具的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

　　通常來說，球狀密封較好，這是由于其相對唇形密封而言具備更出眾的彈性恢復(fù)能力。

　　相對于唇形密封，球型密封提供了更高的密封力。

　　這是因?yàn)榍驙蠲芊饪梢栽诿恳贿叾枷翊叫蚊芊庖粯?，提供密封力?/p>

　　當(dāng)然，事情總是公平的，球型密封要求提供比唇形密封更多的力，這些力轉(zhuǎn)變成更高的密封力。

　　當(dāng)擠出部件被安裝好后，并以一定的半徑彎曲，此時可能出現(xiàn)一種不利的現(xiàn)象，那就是擠出部件的扭折。

　　一般來說，彎曲的半徑越大，彎角旁邊安裝的擠出部件扭折的可能性越小。

　　為了避免扭折的發(fā)生，可以采用兩種可行的方法。

　　變大的壁厚，其內(nèi)徑彎曲比外徑彎曲的影響更大。

　　現(xiàn)在已經(jīng)知道的是，材料的硬度對扭折有一定的影響。

專家解讀：如何實(shí)施沖壓模具的壽命管理

　?、?模具的制造裝配精度對模具壽命的影響也很大，裝配精度高，底面平直，平行度好，凸模與凹模垂直度高，間隙均勻，亦可獲得相當(dāng)高的壽命。

　　一般來講，非金屬材料的強(qiáng)度低，所需的成形力小，模具受力小，模具壽命高。

　　因此，金屬件成形模比非金屬成形模的壽命低。

　　a.盡可能采用沖壓工藝性好的原材料，以減少沖壓變形力；。

　　b.沖壓前應(yīng)嚴(yán)格檢查原材料的牌號、厚度及表面質(zhì)量等，并將原材料擦拭干凈，必要時應(yīng)清除表面氧化物和銹跡；③根據(jù)沖壓工序和原材料種類，必要時可安排軟化處理和表面處理，以及選擇合適的潤滑劑和潤滑工序。

　　沖壓模具的工作溫度可分為低溫、常溫或交變溫度等幾種狀態(tài)，溫度對鋼的耐磨性有相當(dāng)大的影響。

　　通常在250度以下時主要為氧化磨損，即沖壓模具對接件或沖壓模具與工件之間相對摩擦，形成氧化膜并反復(fù)形成和剝落，磨損量較?。?50度到300度之間時轉(zhuǎn)變?yōu)檎持p，磨損量達(dá)到最大值；高于300度又轉(zhuǎn)化為氧化磨損為主，磨損量趨向減小，但溫度過高時，沖壓模具硬度明顯下降，粘著現(xiàn)象加重，甚至形成較大面積燒結(jié)和熔融磨損。

　　沖壓工作時，模具因受熱而升溫，隨著溫度的上升，模具的強(qiáng)度下降，易產(chǎn)生塑性變形。

　　同時，模具同工件接觸的表面與非接觸表面溫度有差別，在模具中造成溫度應(yīng)力。

　　潤滑模具與坯料的相對運(yùn)動表面，可減少模具與坯料的直接接觸，減少磨損，降低成形力。

　　同時，潤滑劑還能在一定程度上阻礙坯料向模具傳熱，降低模具溫度，對提高模具壽命都是有利的。

　　沖壓設(shè)備的精度與剛度,結(jié)構(gòu)特征,安裝環(huán)境以及沖壓速度都有將對模具壽命有很大的影響。

　?、?設(shè)備的精度與剛度沖壓設(shè)備的精度與剛性對沖壓模具壽命的影響極為重要。

　　沖壓設(shè)備的精度高、剛性好，沖模壽命大為提高。

　　模具成形工件的力是由設(shè)備提供的，在成形過程中，設(shè)備因受力將產(chǎn)生彈性變形。

　　復(fù)雜硅鋼片沖模材料為Crl2MoV，在普通開式壓力機(jī)上使用，平均復(fù)磨壽命為1-3萬次，而新式精密壓力機(jī)上使用，沖模的復(fù)磨壽命可達(dá)612萬次。

　　尤其是小間隙或無間隙沖模、硬質(zhì)合金沖模及精密沖模必須選擇精度高、剛性好的壓力機(jī)，否則，將會降低模具壽命，嚴(yán)重者還會損壞模具。

　?、?沖床本身堅(jiān)固的框架結(jié)構(gòu)和地基隔離帶可以分解沖壓過程中的沖擊力。

　　在沖床地基周圍設(shè)置高濕度的隔離帶,使用地基可以保持沖床的水平度，而水平度影響模具的壽命。

　　大多數(shù)沖床只靠導(dǎo)軌來控制滑塊的垂直運(yùn)動，導(dǎo)軌不但控制驅(qū)動輪的運(yùn)動而且承載機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的力。

　　滑軌必須定期更換，但如果安裝一個導(dǎo)向套，將延長滑塊和導(dǎo)軌的壽命。

　　這種帶導(dǎo)向套的滑塊吸收偏心輪產(chǎn)生的側(cè)向力，并將其分解。

　　在雙重導(dǎo)向的沖程中，導(dǎo)軌的作用是引導(dǎo)承受模具反作用力的滑塊，因此必須充分利用導(dǎo)軌的全部長度，使滑塊在整個行程中被充分導(dǎo)向。

　　這種導(dǎo)向套與導(dǎo)軌的組合導(dǎo)向比單獨(dú)由導(dǎo)軌導(dǎo)向的導(dǎo)向面積要大1倍多。

　　使用導(dǎo)向套再加上潤滑油（而不是脂潤滑），可使導(dǎo)軌間隙（0.0015英寸）比無導(dǎo)向套更?。?.008-0.015英寸）。

　　使用小間隙導(dǎo)向可精確的控制滑塊運(yùn)動，盡管這種結(jié)構(gòu)比無導(dǎo)向套初期的成本要高，但它可以使模具的壽命延長30%。

　　⑤.沖壓速度沖壓速度愈高，模具在單位時間內(nèi)受的沖擊力愈大(沖量大)；時間愈短，沖擊能量來不及傳遞和釋放，易集中在局部，造成局部應(yīng)力超過模具材料的屈服應(yīng)力或斷裂強(qiáng)度。

　　因此，沖壓速度越高，模具越易斷裂或塑性變形失效。

　　①.做好沖模的日常保養(yǎng)、維護(hù)工作,注意保持棋具的清潔和合理的潤滑，嚴(yán)格執(zhí)行沖?！叭龣z查”制度(使用前檢查，使用過程中檢查與使用后檢查)。

　?、?模具的正確安裝與調(diào)試:嚴(yán)格控制凸模進(jìn)入凹模深度；控制校正彎曲、冷擠、整形等工序上模的下止點(diǎn)。

　?、?沖模刃磨修理:凸、凹模表面粗糙度值越低，耐疲勞強(qiáng)度越高，粗糙度值每降低1級，壽命可提高1倍。

　　板料在沖裁時，隨著凸模進(jìn)入板料深度的增加，材料向凸、凹模刃口流動，直到凸模刃口和凹模刃口之間產(chǎn)生的裂紋重合時為止。

　　在材料流動時，凸、凹模端面產(chǎn)生很大的摩擦力，摩擦力大小在很大程度上取決于凸、凹模端面粗糙度的高低，因此，研磨凸、凹模端面有利于提高沖模壽命，特別是形狀復(fù)雜而精度要求高的中小型沖模。

　　因此，研磨凸、凹模時，必須研磨側(cè)面后再研磨端面磨削后。

　　④.模具使用部門可以根據(jù)以下情況提出模具壽命評估申請：。

　　a.當(dāng)模具的使用壽命達(dá)到模具壽命的80%時,可以提出申請對模具的狀況進(jìn)行評估,并填寫《模具壽命評估表。

　　b.對于模具狀況不太好，而模具的使用壽命又不太長時，模具使用單位可以提前提出申請對模具的狀況進(jìn)行評估,并填寫《模具壽命評估表，并由模具設(shè)計(jì)部門組織對提前報廢的模具進(jìn)行分析，找出原因并制定備模改善措施。

　?、?評估小組由模具使用單位、模具開發(fā)單位、品質(zhì)保證單位相關(guān)責(zé)任人組成,并由品質(zhì)保證單位主持評估小組對符合評估條件的模具進(jìn)行全面、客觀的評估。

　　⑥.當(dāng)評估出模具狀況良好時，可以提出申請延長模具壽命，并重新設(shè)定出模具之延長壽命；當(dāng)評估出模具狀況不好時，可以建議降低模具使用壽命或建議模具報廢，當(dāng)評估有爭議時，由技術(shù)總監(jiān)裁決。

　　⑧.當(dāng)檔案管理資料中反映出模具的使用壽命達(dá)到模具設(shè)計(jì)壽命或評估壽命時，如使用單位仍未申請模具壽命評估,模具制造部門應(yīng)及時通知使用單位申請模具壽命評估或建議申請報廢。

那么以上的內(nèi)容就是關(guān)于汽車熱沖壓模具的數(shù)字化鑄造技術(shù)的介紹了，塑料擠出模具的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是小編整理匯總而成，希望能給大家?guī)韼椭?/p>