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模具结构与技术,一. 塑料模具的初步认识,1.模架(模架),2. 模具7大系统,二 模具质量等级分类,1. 一级质量模具,* CYCLES:必须能有一百万或以上的啤次。 * 一级模具的要求如下: (1)、详细的模具设计(连电脑图和物料); (2)、模架硬度最少要有HB280; (3)、模仁,入子必需最少淬硬HRC50,所有滑块及配件等亦必要淬硬;; (4)、要加中托司(EGP); (5)、滑块必定要有耐磨片; (6)、建议将全部冷却水道做镀镍(ELECTROLESS NICKEL PLATING) (7)、分模面必要加定位锁。,2、 二级质量模具,* CYCLES:要求大约50万啤次。 * 此乃二级和高级质量的模具,必须用好的物料及配件,并于模具的公差亦有一定的标准(尺寸精度)。 * 此模亦要求有顶好的质量 * 二级模具的要求如下: a、建议做详细的模具设计; b、模架硬度最少要有HB280; c、模仁、入子必需最少淬硬HRC48,所有滑块及配件等亦必要求热处理; d、分模线必要加定位锁; e、以下之要求会于个别要求及在报价时而定立: (a)、要加中托司(EGP) ; (b)、滑块加耐磨片; (c)、型腔电镀。,3. 三级质量模具,* CYCLES:要求大约25万啤次。 此乃一般的模具要求,生产亦为中生产模具。 * 三级模具的要求如下: (1)、建议做模具设计; (2)、模架硬度最少要有HB165; (3)、模仁、入子必需最少为HB280; (4)、除以上3点基本要求外,其它均视作选择性的额 外要求。,4. 四级质量模具,* CYCLES:要求大约1万啤次。 此乃低生产模具,一般而言没有什么特别要求,但模具质量仍需好及客户接受。 * 四级模具的要求如下: (1)、建议做模具设计; (2)、模架可能是一般的铜材或铝; (3)、入子可用铝或用客户同意下的钢材; (4)、除以上3点基本要求外,其它均视作选择性的额外要求。,三 塑 胶 模 具 常 用 钢 材,1. 王牌钢 (中炭钢或45号钢),美国标准编号: AISI 1050 1055 日本标准编号: S50C S55C 德国标准编号: 1.1730 硬度:HB170 HB220 特性:价格便宜,加工容易 用途:在模具上用作模架,顶柱,及一些不重要的零件上,市场上一般标准模架是采用此种钢材;,2. P20预硬塑胶模具钢,美国、日本、新加坡、香港、中国标准编号:AISI P20, 德国及有些欧洲国家编号:DIN:1.2311、1.2378、1.2312 硬度:HRC280400 特性:1.此种钢是预硬钢,一般不适宜热处理,但是可以 氮化处理, 2.硬度比中炭钢高,变形也比中炭钢稳定 3.由于已作预硬处理,机械切削也不太困难, 用途:很合适做一些中下价模具的镶件,有些生产大批量的 模具模架也采用此钢材 常规品牌: 瑞典:718S (330340HRC),718H (340380HRC) 日本:NAK 80(400HRC+20),NAK55(400HRC+20),德国: GS-711(硬度340360HRC) GS738(硬度320350HRC) GS808VAR(硬度380420HRC) GS318(硬度290330HRC) GS(硬度 290330HRC) 注意: 1. NAK 80做母模镶件, 2. NAK55做公模镶件,但不能直接做EDM纹(含硫); 3. GS312含硫不能做EDM纹,在欧洲做模架较为普遍,,公模,3. H13热作钢,美国、中国、香港、新加坡、标准编号:AISI H13, DIN:(欧洲)1.2344 日本: SKD61 硬度: HB185HB230须热处理。 特性: 1. 用在塑胶模具上的硬度一般是480520HRC,也可氮化处理 2.由于须要热处理,加工较为困难,故在模具的价格上比较贵一些 3.若是须要热处理到40HRC 以上的硬度,模具一般用机械加工比较 困难,所以在热处理之前一定要先做工件的粗加工 4.运水孔,螺钉孔,及攻牙必须做好才进行热处理,否则要 退火重做,那么是费时失事的 常规品牌:一胜百(ASSAB):8407; 德胜(THYSSEN):GS344ESR或GS344EFS。 (一般用在定件的是GS344ESR,用在动件的是GS344EFS); 日本大同制钢: DAIDO STEEL HI,5. 420 (不锈钢),AISI:420 STAVAX DIN:1.2083 硬度:HB180240, 特性:1.须要热处理,应用硬度480520HRC, 2.不适合氮化热处理(锐角的地方会龟裂), 3.耐腐蚀及抛光的效果良好,一般用于透明胶件及有腐 蚀性的胶料,例如:PVC及防火料等等 常规品牌:一胜百(ASSAB):S-136ESR 德胜:GS083-ESR、GS083 GS083VAR;,6. 420 预硬不锈钢,DIN:1.2316 AISI: 420 STAVAX 硬度:HB265380, 特性:1.不适用于透明胶件,因为抛光到高光洁度时,由于硬度不够很容易 有坑纹,同时在啤塑也很易有花痕,要经常再抛光, 2.硬度不高,机械切削较易, 3.耐腐蚀,常用于具腐蚀性的胶料。 常规品牌: 一胜百(ASSAB):S-136H(HB290330) 德胜钢厂(THYSSEN):GS316(HB265310) GS316ESR (3034HRC) GS083M(HB290340) GS128H(3842HRC) 日本大同(DAIDO): PAK90(HB300330),10. 油钢,AISI 01, DIN 1.2510 & AISI 02,DIN 1.2842 硬度:HB220230 特性:要热处理,应用硬度580600HRC 用途:一般作为滑块的硬片,压紧块,垃圾钉等 常规品牌: 一胜百(ASSAB):DF2, 德胜(THYSSEN):GS-510及GS-842, 龙记(LKM):2510 。,11. Be Cu 铍铜,用途:此材料一般用在塑胶模具难于做冷却的位置上 特性:散热效果好 常规品牌: MOLDMAX 30,硬度为:260320HRC MOLDMAX 40,硬度为: 360420HRC 德胜(B2)出厂硬度为350HRC。,型模之熱處理及表面處理,退火 淬火 回火 氮化 电镀,镀着,對鋼料施行适合正确之熱處理能使硬度,強度,韌性等机械性能提高. 再者,施行電鍍作表面處理,型模表面精度提高,表面光洁,使脫模良好,成形品外觀成為光洁,能使成形性向上.因之,型模壽命增長,品質向上必選用适當之材料等外,對於熱處理及表面處理方法之選定亦极重要. 以下對型模普通施行之熱處理及表面處理方法作概要之說明.,退火,* 為使鋼質軟化,調整結晶組織,再者消除內部應力,加熱至适當溫度后徐徐冷卻之操作(圖2),但由於目的及材料之不同,退火溫度及操作亦各各相异. * 此應型模加工時极普遍施行之事項,此有將應力去除,材料軟化,切削性提高之目的.有下述之事項. (1) 消除應力退火 為使將加工所生之內部應力消除,施行熱處理,特別對有淬火必要之型模場合,大多在粗切削及中切削作業間施行. 不施行退火消除加工內部應力,淬火時麻田散鐵變態所生之應力大,成為淬火開裂,撓曲等原因. (2) 球狀化退火 為使改善加工性,退火后韌性增加,防止淬火開裂,有必要將鋼之碳化物球狀化.為此目的對工作施行加熱,然后冷卻之操作.,淬火,淬火為使鋼之硬度增加,加至适當溫度,在适當之冷卻劑中急冷之操作(圖3),但有种种不同之方法,最普通施行之方法如下所述.,(1) 普通淬火,* 將鋼加熱至A,及A1變態點以上之适當溫度,然后在水或油中急冷由此在气冷中得麻田散鐵組織之方法. * 普通淬火之際,加熱必需注意之點為過熱及氧化脫碳之防止.型模部份為肉厚非常不均一之制品之場合,將有不均一之加熱,由於各部之溫度差發生熱膨脹差,致影響變態點,引起變態差,成為應力,淬火開裂之原因. * 氧化,脫碳之防止方法為使用能調整气氛之加熱爐及鹽浴爐,但如無法獲得之場合,則可在被覆以淬火用鹽粉之件制箱中加熱. * 為防止熱處理變形,使用淬火溫度低之鋼料,選用自硬性大,有气冷程度淬火之鋼料等,為有效之措施.,(2) 麻淬火(Marquenching),加熱至被處理材料之淬火溫度后,投入於溫度為Ms點(冷卻時由活斯田鐵轉為麻田散之開始溫度)之熱鹽槽中,使鋼材之溫度成為均一后,取出气冷緩慢引起麻田散鐵變態,形成硬化(圖5),气冷后施行回火處理.此法不致發生淬火開裂,淬火應力.,回火,鋼材於淬火狀態中,有非常硬脆,成為不安定狀態.回火將淬火所生之內部應用除去形成安定狀態外,為使能賦与适合各种用途之硬度及韌性,加熱至A1變態點以下之适當溫度后,再行冷卻之操作. 依照回火之目的,分為低溫回火及高溫回火兩种. 淬火硬度需要相當高之場合,使用高碳鋼,施行溫度在200左右之低溫回火,其目的系將由於淬火所生之應力消除;构造用鋼之場合,回火之目的,系將其組織轉化為有高韌性之糙斑鐵,施行溫度在500600之高溫退火. 高合金鋼及高速鋼施行一次回火,回火效果不能充份之場合,得施行23次之返复回火.此外,為使提高机械性能之場合,亦得施行23回之返复回火. 圖7示含碳量為0.45%之碳素鋼,不同回火溫度時机械性能之變化.,氮化,氮化亦為使鋼件表面硬化之方法,在氨气或含氮之适當媒劑 中加熱,使形成局部含氮量增加之操作. 氮化層非常硬,有特殊卓越之耐磨耗性,耐蝕性亦較良好.因之對型模,特別為摩擦部分有非常效果. 氮化有諸多方法,普通施行者有下列方法. (1) 气体氮化法 被處理件裝於氮化箱內,置入於爐中,通入氨气,溫度為500550左右,氮化時間為50100小時. 此种方法為低溫處理,使熱處理變形接近於無,氮化層非常硬,大至在Hv10001200左右.氮化層厚度標准,使用氮化鋼之場合,50小時為0.5mm,100小時為0.7mm.使用材料希望為含鋁之氮化鋼. (2) 低溫鹽槽氮化方法(軟氮化法) 此种方法施行於氯化鉀(KCN)等熔解鹽槽中,處理溫度為約550. 在熔解鹽槽施行氮化与滲碳處理方法相同,但以氮化為主之處理溫度較低. 氮化時間較气体氮化法為极短,12小時.此种方法所得之表面層硬度,低碳鋼,中碳鋼場合約為Hv570680左右,較气体氮化法為低,耐磨耗性,韌性等卓越,燒接及燒合等防止有特殊效果.再者,熱處理應力极為微小.使用材料以不含氮化生成元素之普通鋼為佳.,電 鍍,電鍍為在型模表面被覆其他金屬,增加表面光澤,提高表面硬度,增強耐蝕性等之表面處理方法,對型模作下列處理. (1) 鍍硬鉻 此為對型模廣泛施行之處理.此電鍍法將型模浸入於以無水鉻酸為主体之電解液中,通以電流,鉻析出電著於型模表面. 普通鍍層厚約為0.0050.05mm,施行於型模場合,以0.010.02mm左右最為适當. 在型模表面施行電鍍硬鉻之場合,得提高增進下列各項特征. 1) 脫模良好.鍍鉻面光滑如鏡,脫模非常卓越. 2) 鍍層面硬,耐磨耗性佳,不易刮傷.鍍層面硬度約為Hv9001000左右. 3) 形成良好之耐蝕性.鉻面除對鹽酸,稀硫酸等一部份化學品有作用外,對其他藥品安定. 4) 有良好光澤.鉻面具有精美之光澤,能反映於成形品上,能提高成形品之商業价值.,(2) 無電解鍍鎳 此法不經電解作用,以化學方法施行鍍著(例如無電解鍍著法).鍍著經由附著於被處理材上之触媒劑傷鎳被還原,行成表面鍍著層.此种鍍著之特性為. 1) 不致發生電鍍之鍍層厚度差,為較為均勻鍍著法. 2) 表面不生針孔,光滑而硬.經由熱處理硬度更能上升.鍍層硬度偶而可達Hv500左右,施行熱處理者可上升至Hv800900左右. 3) 密著性良好,不易剝离. 4) 耐蝕性良好.鍍著面之化學耐蝕性几与純鎳相匹.,模具设计合理化,Rationalization of Mol
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