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一起来认识振动摩擦焊接模具及其他模具

一起来认识振动摩擦焊接模具


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  振动摩擦焊接模具也是模具的一种,通常的模具是在冲裁、成形冲压、模锻、冷镦、挤压、粉末冶金件压制、压力铸造,以及工程塑料、橡胶、陶瓷等制品的压塑、注塑、焊接的成形加工中,用以在外力作用下使坯料成为有特定形状和尺寸的制件的工具。振动摩擦焊接模具是将壳料固定在上下模具腔体中,通过振动摩擦使得上下壳体熔融焊接的工具。


  振动摩擦焊接模具与普通模具一样,一般分为两个部分:动模和定模,或凸模和凹模,它们可分可合。分开时装入坯料或取出制件,合拢时使制件与坯料分离或成形。在冲裁、成形冲压、模锻、冷镦、压制和压塑过程中,分离或成形所需的外力通过模具施加在坯料上;在挤压、压铸和注塑过程中,外力则由气压、柱塞、冲头等施加在坯料上,模具承受的是坯料的胀力。


  模具具有特定的轮廓或内腔形状,具有刃口的轮廓形状可以使坯料按轮廓线形状发生分离,即进行冲裁;内腔形状可以使坯料获得相应的立体形状。(补充一句,国外把模具分两类:MOLD和DIE。MOLD意思是“模子,模腔”,指塑模、铸造模一类的;DIE意思是“金属模子,印模”,指冲模、锻模一类的。分别很简单:一种是把材料加热熔融后灌入模腔,一种是用外力把材料压成所需的形状。) 


  模具除其本身外,还需要模座、模架、导向装置和制件项出装置等,这些部件一般都是制成通用型,以适用于一定范围的不同模具。 


  模具的应用极为广泛,大量生产的机电产品,如汽车、自行车、缝纫机、照相机、电机、电器、仪表等,以及日用器具的制造都应用大量模具。 


  模具基本上是单件生产的,其形状复杂,对结构强度、刚度、表面硬度、表面粗糙度和加工精度都有很高的要求,所以模具生产需要有很高的技术水平。模具的及时供应及其质量,直接影响产品的质量、成本和新产品研制。因此,模具生产的水平是机械制造水平的重要标志之一。 


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  加工金属的模具按所采用的加工工艺分类,常用的有:冲压模,包括冲裁模、弯曲模、拉深模、翻孔模、缩孔模、起伏模、胀形模、整形模等;锻模,包括模锻用锻模、镦锻模等;以及挤压模和压铸模。用于加工非金属和粉末冶金的模具,则按加工对象命名和分类,有塑料模、橡胶模和粉末冶金模等。 


  冲压模是用于板料冲压成形和分离的模具。成形用的模具有型腔,分离用的模具有刃口。最常用的冲压模只有一个工位,完成一道生产工序。这种模具应用普遍,结构简单,制造容易,但生产效率低。为提高生产率,可将多道冲压工序,如落料、拉深、冲孔、切边等安排在一个模具上,使坯料在一个工位上完成多道冲压工序,这种模具称为复合模。 


  另有将落料、弯曲、拉深、冲孔和切边等多工序安排在一个模具的不同工位上,在冲压过程中坯料依次通过多工位被连续冲压成形,至最后工位成为制件,这种模具称为级进模,又称连续模。 


  冲压模的特点是:精度高,尺寸准确,有些冲裁模的凸模与凹模的间隙近于0;冲压速度快,每分钟可冲压数十次至上千次;模具寿命长,有些硅钢片冲裁模寿命在几百万次以上。 


  煅模是用于热态金属模锻成形的模具。模锻时,坯料往往经过多次变形才能制成锻件,这就需要在一个模块上刻有几个型腔。金属依次送至各个型腔,并在型腔内塑性流动,最后充满型腔,制成锻件。在模锻成形中,坯料很难与终锻时的型腔体积相等,为了避免废品,常选用稍大一些的坯料。为此,在终锻模的上、下模分界面的型腔四周设有飞边槽,以存贮多余的金属,成形后将飞边切去。 


  锻模的技术特点是:有多个形式复杂的型腔;工作条件恶劣,1000℃以上炽红的钢在模具型腔内变形和流动冲刷;模具要承受锻锤的高速冲击或重负载的压下;在使用过程中常处于急冷、急热和冷热交变状态。因此,模具材料应具有很高的强度、韧性和耐磨性。热锻时还须有较高的温度强度和硬度,并经过强韧化热处理。 


  挤压模是用于将金属挤压成形的模具。正挤压模有一个静止的凹模和放置坯料的挤压筒,以及对坯料施加压力的冲头。反挤压模的挤压筒为凹模,冲头为凸模。由于金属需要在很大的压强下才能从凹模挤出成形,因此,挤压筒和反挤压的凹模需要有很高的强度,故常采用多层预应力组合结构。冲头和凸模的工作长度宜短,避免在高的压应力下发生不稳和弯曲。 


  压铸模是安装在压铸机上的,能够将液态金属在高压下注入型腔,并保压至金属凝固、成形的模具。它主要用于铝、锌、铜件,也可用于钢件。压铸模的结构与塑料注射模类似,它由动模与定模构成型腔,用型芯做铸件的孔腔。金属在型腔内冷却、凝固后抽出型芯,分开模具。 


  压铸件一般壁薄中空,有众多台、筋,形状结构复杂,尺寸要求较精确,表面较光洁。由于金属在熔融的高温下成形,因此压铸模需要采用耐高温的材料制造。 


  塑料模是用于塑料成形的模具。随着塑料工业的发展,塑料模需求量日益增多,其产量已占各类模具产量的首位。常用的塑料模有注射模、压塑模和挤塑模等。 


  塑料模工作时,所承受的压力、温度都不高,但制件数量很大,表面要求特别光洁。为此,模具材料可选用预淬硬钢,即先对模具进行热处理,达到一定硬度后再进行切削加工,以防止热处理后变形,最后再进行抛磨加工,以提高表面质量。 


  橡胶模是主要用于轮胎、汽车蓄电池壳、鞋底等橡胶产品成形的模具。一般是将橡胶材料夹入模具内,经蒸汽加热成形,也有与塑料注射模相似的橡胶注射模。 


  粉末冶金模是将固体金属粉末压制成形的模具。工作时,将金属粉末定量地倒入下模,然后上模压下、闭合、成形,再用顶料装置顶出预制坯,并送入烧结炉内烧结,遂制成粉末冶金零件。 


  一般粉末冶金件的空隙很大,占总体积的15%左右,成形压力不大,模具结构较简单,精度、表面粗糙度要求一般,所以对模具无特殊要求。为了减少空隙、提高密度和强度,对烧结后的坯件,再进行一次热锻,通称粉末锻造,所用的模具与模锻模相似。 


  由于模具是进行成型加工的工具,所以要求尺寸精确、表面光洁、结构合理、生产效率高、易于自动化;并且还要制造容易、寿命高、成本低;另外还要考虑到设计符合工艺需要,经济合理等。 


  模具结构设计和参数选择须考虑刚性、导向性、卸料机构、定位方法、间隙大小等因素,模具上的易损件应容易更换。对于塑料模和压铸模,还要考虑合理的浇注系统、熔融塑料或金属流动状态,以及进入型腔的位置与方向。为了提高生产率、减少流道浇注损失,可采用多型腔模具,即在一模具内能同时完成多个相同或不同的制品。 


  模具的生产一般为单件、小批生产,在制造要求严格、精确。因此多采用精密的加工设备和测量装置。按结构特点,模具一般分为平面的冲裁模和具有空间的型腔模。 


  平面冲裁模可用电火花加工初成形,再用成形磨削、坐标磨削等方法进一步提高精度。坐标磨床一般用于模具的精密定位,以保证精密孔径和孔距。也可用计算机数控连续轨迹坐标磨床,磨削任何曲线形状的凸模和凹模。 


  型腔模主要用于立体形状工件的成形,因此在长、宽、高三个方向都有尺寸要求,形状复杂,制造难度较大。象冷挤压模、压铸模、粉末冶金模、塑料模、橡胶模等都属于型腔模,型腔模多用仿形铣床加工、电火花加工和电解加工。将仿形铣加工与数控联合应用,和在电火花加工中增加三向平动头装置,都可提高型腔的加工质量。 


  计算机数控多轴铣床、坐标磨削和加工中心机床,是型腔模加工的重要设备。型腔的表面研磨和抛光一般采用电动或风动工具,配以各种研磨、抛光轮和研磨膏粉,或采用超声波研磨、挤压珩磨、化学抛光等方法。三坐标测量机和光学投影比较仪是模具制造中常用的精密测量设备。


  模具是精密工具,价格昂贵,必须尽量提高使用寿命。模具的正常失效形式主要有磨损、塌陷断裂、粘合等,不同用途的模具失效形式也各不相同。提高模具寿命的途径主要是根据应用条件,合理选用模具钢和确定热处理规范。 


  选用在使用温度下强度高的材料可防止塌陷;提高模具硬度可以减少磨损率;较高的韧性和抗疲劳性能,以及消除电加工的硬化层及加工残余应力,可以阻碍裂纹的产生和发展,防止裂断。 


  表面处理、润滑和选用抗粘合性能好的模具材料,是延长模具寿命的重要措施。模具工作表面和基体的要求差异很大,很难用一种材料完全合理地满足,但可以在工作部位用镶块、堆焊、喷镀和局部强化的办法提高其综合性能。此外,合理的操作使用,是消除非正常失效、减缓正常失效的另一途径。


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