模具制造技术第4章

nullnull第4章 模具制造的其它方法 4.1 超声波加工 4.2 化学及电化学加工 4.3 型腔的挤压成形技术 4.4 铸造成形技术 4.5 合成树脂模具制造 思考 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 null4.1 超 声 波 加 工 4.1.1 超声波抛光加工机的结构组成和工作原理 　　1．超声波抛光的工作原理 　　超声波抛光是利用工具端面作超声频振动，迫使磨料悬浮液对硬脆材料表面进行加工的一种方法。超声波抛光的作用是降低工件表面粗糙度，其原理如图4-1所示。抛光时工具5和工件7之间加入由磨料和工作液组成的磨料悬浮液，工具以较小的压力压在工件表面上。超声发生器1通入50 Hz的交流电，使超声换能器2产生16 000 Hz以上的超声频纵向振动，并借助变幅杆3、4把位移振幅放大到0.05～0.1 mm，迫使工具端面作超声振动。null图4-1　超声波抛光加工原理null　　超声发生器1通入50 Hz的交流电，使超声换能器2产生16 000 Hz以上的超声频纵向振动，并借助变幅杆3、4把位移振幅放大到0.05～0.1 mm，迫使工具端面作超声振动，使工作液中的悬浮磨料以很大的速度和加速度不断地撞击和抛磨被加工表面，使被加工表面的材料不断遭到破坏而变成粉末，实现微切削作用。虽然每次打击下来的粉末很少，但由于打击的频率很高，因此仍保持一定的加工效率。超声波抛光的主要作用是磨料在超声频振动下的机械撞击和抛磨，其次是工作液中的“空化”作用加速了超声波加工的效率。所谓“空化”作用，是当工作液对被加工表面产生正面冲击时，工作液将进入被加工表面的微裂处，加速了机械破坏作用；null　　在高频振动的某一瞬间，使工作液又以很大的加速度离开工件表面，使工件表面的微细裂纹间隙内形成负压和局部真空，同时在工作液内也形成很多微小的空泡，当工具端面以很大的加速度接近工件表面时，迫使空泡闭合，引起极强的液压冲击波，强化了加工过程。 null图4-2 手持式超声波抛光机外形图null　　2．超声波抛光机的结构和组成 　　模具超声波抛光机的外形如图4-2所示。超声波抛光机主要由超声波发生器、机械换能器和机械振动系统三部分组成，如图4-3所示。 null图4-3 超声波抛光机的组成 null　　1) 超声波发生器 　　超声波发生器的作用是将50 Hz的交流电转变成具有一定功率输出的超声波电振荡。 　　2) 机械振动换能器 　　机械振动换能器的作用是将超声波电振荡转换成机械振动。目前换能器有压电效应式和磁致伸缩效应式两种。 　　在锆钛酸铅(压电陶瓷)等界面上加以一定电压后，会产生一定的机械变形；反之，当它受到机械压缩或拉伸时，界面将产生一定的电荷，形成一定的电动势，这种现象称为压电效应。 null　　压电效应式换能器的结构是将锆钛酸铅制成圆形薄片，两面镀银，再经高压直流电进行极化处理，使之一面为阳极，一面为阴极。使用时将两片叠在一起，阳极在中间，阴极在两侧，用螺钉夹紧，如图4-4所示。为了方便引线，常用镍片夹在两压电陶瓷片阳极之间作为接线端片(阳极必须与设备绝缘)。压电陶瓷片的自振频率与其厚薄、上下端块的质量及夹紧力等成正比。 　　镍、钴、铁及其合金的长度能随着所处的磁场强度的变化而伸缩的现象称为磁致伸缩效应。在生产实际中，可利用叠合纯镍片制成封闭磁路的镍换能器，如图4-5所示。在两芯柱上同向绕以线圈，通入高频电流可使之伸缩。 null图4-4 压电效应式换能器 null图4-5 磁致伸缩效应式换能器 null　　3) 机械振动系统 　　变幅杆也称振荡扩大器，前述的压电式或磁致式换能器的变形量很小，在共振条件下其振幅不超过0.005～0.01 mm，所以需通过变幅杆将其放大到0.01～0.1 mm，才能进行超声波加工。变幅杆是一根上粗下细的杆子，将变幅杆大端与换能器的轴截面相连，小端与工具连接。上粗下细的变幅杆之所以能扩大振幅，是因为通过任一截面的能量是相等的，从大截面传来的能量通过小截面时，其能量密度变大(截面愈小，能量密度愈大)，而波的能量密度正比于振幅的平方，因此振动的振幅也就愈大。从而实现将换能器的振幅扩大的目的，并满足超声波加工的需要。变幅杆的形式有圆锥形、指数形和阶梯形等，如图4-6所示。 null图4-6 变幅杆的形式 (a) 圆锥形；(b) 指数形；(c) 阶梯形 null　　工具和变幅杆之间采用机械或胶合方式相连接。超声波机械振动经变幅杆扩大振幅后传递给工具，工具沿轴向振动。工具头的形状应该和模具需抛光型腔的形状相适应。固定磨料式工具头有金刚石油石、电镀金刚石锉刀、刚玉油石等，这类磨料用于粗抛光。游离磨料式工具头采用硬木和竹片等材料，抛光时在抛光面涂以研磨粉和工作液的混合剂，用于精抛光。研磨粉有氧化铝、碳化硅等，工作液用煤油、汽油或水。 null4.1.2 超声波抛光加工的特点 　　超声波抛光加工具有以下特点: 　　(1) 超声波抛光适用于加工硬脆材料及不导电的非金属材料。 　　(2) 工具对工件的作用力和热影响小，不会产生变形、烧伤和变质层，加工精度可达0.01～0.02 mm，表面粗糙度Ra＝1～0.1 μm。 　　(3) 可以抛光薄壁、薄片、窄缝及低刚度零件。 　　(4) 超声波抛光设备简单，使用和维修方便，操作简便。 　　(5) 由于抛光时工具头无旋转运动，工具头可以采用软材料做成复杂形状，因此用以抛光复杂的型孔和型腔表面。 　null4.1.3 抛光工艺 　　(1) 抛光余量。模具成形表面经过电火花精加工之后，进行超声波抛光时的抛光余量一般控制在0.02～0.04 mm之内，特殊情况下抛光余量可小于或等于0.15 mm。 　　(2) 抛光方式。欲使表面粗糙度Ra＝1.25～2.5 μm的表面抛光后达到Ra＝0.63～0.08 μm，要经过逐级抛光才能实现。一般要经过粗抛光、细抛光和精抛光几个阶段。粗抛光时采用固体磨料或采用F180左右的磨料进行抛光；细抛光时采用游离磨料，磨料粒度为F280或F320；精抛光时采用F1000以上的磨料进行干抛(无工作液)。每次更换磨料时，都应该将工具头和抛光表面清洗干净。 null4.1.4 影响抛光效率的因素 　　1) 工具的振幅和频率 　　超声波抛光的效率随着工具振动的频率和振幅的增大而提高，在分级抛光时可以在保持工具头压力的情况下，逐步提高工具头振动的频率和振幅。但是，随着频率和振幅的提高，将使变幅杆和工具承受过大的交变应力，这会导致变幅杆和工具的寿命降低。另外，随着频率和振幅的增大，将使变幅杆和工具、换能器之间连接处的能量损耗增大。因此，一般振幅应控制在0.01～0.1 mm，频率应控制在16 000～25 000 Hz。此外，在加工时频率应调至共振频率，以获得最大振幅。 null　　2) 工具对工件的静压力 　　抛光时工具对工件的进给力也称静压力。随着工具头末端与工件抛光表面之间间隙的增大，磨料和工作液对抛光表面压力的降低，削弱了磨料对工件的撞击力和打击深度。当两者的间隙过小时，磨料和工作液将不能顺利循环更新，从而降低了生产效率。因此，工具与工件之间应有一个合理的间隙和压力。 null　　3) 磨料的种类和粒度 　　磨料的种类应该根据被加工材料选择。加工硬质合金和淬火钢等高硬度材料时，应该选择碳化硼磨料；加工硬度不太高的硬脆材料时，可以选择碳化硅磨料。磨料粒度的选择和振幅有关：当振幅为0.05 mm时，磨料粒度愈大，加工效率愈高；当振幅小于0.05 mm时，磨料粒度愈小，加工效率愈高。 　　4) 料液比 　　磨料工作液中磨料与工作液之间的体积比或质量比，称为料液比。料液比过大和过小都将使抛光效率降低，通常抛光用的料液比为0.5∶1左右。 　null4.1.5 影响抛光表面质量的因素 　　超声波抛光的表面粗糙度和磨料的粒度、被加工材料性质、工具振幅等有关。磨料颗粒尺寸越小，工件材料硬度越高，超声振幅越小，则加工表面粗糙度的改观越大。另外，采用机油和煤油工作液比水工作液更能获得较小的表面粗糙度。 null4.2 化学及电化学加工4.2.1 化学腐蚀加工 　　1．化学腐蚀加工的原理和特点 　　化学腐蚀加工是将零件要加工的部位暴露在化学介质中，产生化学反应，使零件材料腐蚀溶解，以获得所需要形状和尺寸的一种工艺方法。化学腐蚀加工时，应先将工件表面不加工的部位用抗腐蚀涂层覆盖起来，然后将工件浸渍于腐蚀液中或在工件表面涂敷腐蚀液用以将裸露部位的余量去除，来达到加工目的。常见的化学腐蚀加工有照相腐蚀、化学铣削和光刻等。 null　　化学腐蚀加工的特点如下所述： 　　(1) 可加工金属和非金属(如玻璃、石板等)材料，不受被加工材料的硬度影响，不发生物理变化。 　　(2) 加工后表面无毛刺，不变形，不产生加工硬化现象。 　　(3) 只要腐蚀液能浸入的表面都可以加工，故适合于加工难以进行机械加工的表面。 　　(4) 加工时不需要用夹具和贵重装备。 　 (5) 腐蚀液和蒸气污染环境，对设备和人体有危害作用，需采用适当防护措施。 null　　2．照相腐蚀工艺 　　照相腐蚀加工是把所需图像摄影到底片上，再将底片上的图像经过光化学反应，复制到涂有感光胶(乳剂)的型腔工作表面上。经感光后的胶膜不仅不溶于水，而且还增强了抗腐蚀能力。未感光的胶膜能溶于水，用水清洗去除未感光胶膜后，部分金属便裸露出来，经腐蚀液的浸蚀，即能获得所需要的花纹、图案。 null照相腐蚀法的工艺过程如下： 　　图4-7所示为照相腐蚀主要工序示意图。和其它加工方法相比，照相腐蚀能降低劳动强度，提高生产率，获得清晰的花纹、图案。 null图4-7 照相腐蚀主要工序示意图 null　　1) 原图和照相 　　将所需图形或文字按一定比例绘制在图纸上即为原图。然后通过照相(专用照相设备)将原图缩小至所需大小的照相底片上。 null　　2) 感光胶 　　感光胶的配方有很多种，现以聚乙烯醇感光胶为例，其成分为： 聚乙烯醇：45～60 g 重铬酸铵：10 g 水：1000 mL 　配制时，先将聚乙烯醇溶解于900 mL的水中蒸煮4小时；将重铬酸铵溶解于100 mL的水中，倒入聚乙烯醇溶液里，再隔水蒸煮半小时即可。 null　　上述配制过程必须在暗室进行，暗室可用红灯照明。熬制好的感光胶需严格避光保存。 　　感光胶的作用原理是：聚乙烯醇和重铬酸铵间不起化学反应。聚乙烯醇的特点是易溶于水，无色透明，有粘结作用，水分挥发后，形成一层薄膜，但用水冲洗、擦拭便可去掉。重铬酸铵是一种感光材料，经光照、感光、显影之后，不易溶于水，和聚乙烯醇的混合物共同形成一层薄膜，较牢固的附着在模具表面上。而未感光部分，仍以聚乙烯醇为主，经水冲洗，用脱脂棉擦拭便可去除。附着在模具表面的感光胶膜，经过固化后具有一定的抗腐蚀能力，能保护金属不被腐蚀。 null　　3) 腐蚀面清洗和涂胶 　　涂胶前必须清洗模具表面。对小模具，可将其放入10％的NaOH溶液中加热去除油污，然后取出用清水冲洗。对较大的模具，先用10％的NaOH溶液煮沸后冲洗，再用开水冲洗。模具清洗后，经电炉烘烤至50℃左右涂胶，否则涂上的感光胶容易起皮脱落。涂胶可采用喷涂法在暗室红灯下进行，在需要感光成像的模具部位应反复喷涂多次，每次间隔时间根据室温情况而定，室温高，时间短；室温低，时间长。喷涂时要注意均匀一致。 null　　4) 贴照相底片 　　在需要腐蚀的表面上，铺上制作好的照相底片，校平表面，用玻璃将底片压紧，垂直表面则用透明胶带将底片粘牢。对于圆角或曲面部位，可用白凡士林将底片粘结。型腔设计时应预先考虑到贴片是否方便，必要时可将型腔设计成镶块结构。贴片过程都应在暗室红灯下进行。null　　5) 感光 　　将经涂胶和贴片处理后的工件部位用紫外线光源(如水银灯)照射，使工件表面的感光胶膜按图像感光。在此过程中应调整光源的位置，让感光部分均匀感光。感光时间的长短根据实践 经验 班主任工作经验交流宣传工作经验交流材料优秀班主任经验交流小学课改经验典型材料房地产总经理管理经验 确定。 null　　6) 显影冲洗 　　将感光(曝光)后的工件放入40～50℃的热水中浸40 s左右，让未感光部分的胶膜溶解于水中。取出后滴上碱性紫5BN染料，涂匀显影，待出现清晰的花纹后，再用清水冲洗，并用脱脂棉将未感光部分擦掉。最后用热风吹干。 　null　　7) 坚膜及修补 　　将已显影的型腔模放入150～200℃的电热恒温干燥箱内，烘焙5～20 min，以提高胶膜的粘附强度及耐腐蚀性能。型腔表面若有未去净的胶膜，可用刀尖修除干净，缺膜部位用印刷油墨修补。不需进行腐蚀的部位，应涂汽油沥青溶液，待汽油挥发后，便留下一层薄薄的沥青层。沥青能抗酸的腐蚀，可起到保护作用。 null　　8) 腐蚀 　　腐蚀不同的材料应选用不同的腐蚀液。对于钢型腔，常用三氯化铁水溶液，可用浸蚀或喷洒的方法进行腐蚀。若在三氯化铁水溶液中加入适量的粉末硫酸铜调成糊状，涂在型腔表面(涂层厚度为0.2～0.4 mm)，可减少向侧面渗透。为防止侧蚀，也可以在腐蚀剂中添加保护剂或用松香粉刷嵌在腐蚀露出的图形侧壁上。 　　腐蚀温度为50～60℃，根据花纹和图形的密度及深度一般约需腐蚀1～4次，每次约30～40 min。一般腐蚀深度为0.4 mm。 null　　9) 去胶、修整 　　将腐蚀好的型腔用漆溶剂和工业酒精擦洗。检查腐蚀效果，对于有缺陷的地方进行局部修描后，再腐蚀或机械修补。腐蚀结束，表面附着的感光胶应用火碱溶液冲洗，使保护层烧掉，接着用水冲洗若干遍。最后用热风吹干，涂一层油膜即完成全部加工。 null　　3．照相腐蚀对模具成形零件的要求 　　1) 材料要求 　　钢材除应具有强度高，韧性好，硬度高，耐磨、耐腐蚀性好，切削加工性能优良，易抛光等优点外，还应具有良好的图文饰刻性能，即钢质晶粒细小，组织结构均匀。常用的45钢、T8、T10、P20、40Cr、CrWMn等均具有良好的饰刻性，而Cr12、Cr12MoV等材料的饰刻性较差，花纹装饰效果不太理想。另外，在加工前应对钢材的偏析及各向异性作相应处理。 null　　2) 脱模斜度 　　如果型腔侧壁要做图文，则应有较大的脱模斜度。脱模斜度除根据塑件的材料、尺寸、精度来确定以外，还须考虑图文深度对脱模斜度的要求，图文越深，脱模斜度越大(一般在1°～2.5°之间)，当图文深度大于0.1 mm时，脱模斜度应在4°以上。 null　　3) 表面粗糙度 　　在高光洁度的型腔表面上制作图文时，涂感光胶和贴花纹版时会打滑，不易粘牢，但表面太粗糙时图文的效果也不好，因此表面粗糙度要适当。如果是亚光细砂纹，取表面粗糙度Ra＝0.4～0.8 μm，细花纹或砂纹取Ra＝1.6 μm，一般花纹取Ra＝3.2 μm。如果是粗花纹，表面粗糙度还可适当增加。 null　　4) 镶嵌块结构 　　如果图文面积很小，则可做成镶嵌块，只对镶嵌块做照相腐蚀。这种方法工艺性好，容易制作，不会因为腐蚀的失败而报废模具成形零件，且花纹磨损后镶嵌块更换方便。 null　　4．照相腐蚀的应用示例 　　1) 电器开关盒压塑模的工作型面饰刻 　　图4-8所示为电器开关盒，由于凹模型腔较深，文字又是圆弧排列，因此要采用照相蚀刻技术来做图文。由于使用过程中文字只起标志作用，故采用凸字，这样腐蚀面积较小，腐蚀工艺简单。采用如图4-9所示的正阳文文稿，经一次正拍、一次反拍后，得到反阳文版，曝光腐蚀后得到如图4-10所示的具有反向凹入文字的压塑模成形零件。 null图4-8 电器开关盒 null 图4-9 开关盒的阳文稿图 null图4-10 开关盒的压塑模 null　　2) 金属冲压件图案的冲压加工 　　金属冲压件装饰图案的冲压加工，首先是用照相腐蚀的方法分别制造出图案的凸模和凹模，然后进行冲压成形。照相腐蚀的凸模、凹模精度高，吻合好，成形图案清晰，如图4-11所示。 null图4-11 银碗装饰龙图 null　　3) 塑料模具型腔表面装饰花纹的加工技术 　　塑料制品表面装饰花纹(如电视机、收录机的机壳)是用化学腐蚀等方法直接在模具型腔表面形成一定深度的凸、凹纹络，经注射成形后获得的。常见的装饰花纹有皮革纹、桔皮、木纹等。 　　在塑料模具型腔表面加工装饰花纹的方法有丝印转移腐蚀法、光化学腐蚀法、电火花及手工雕刻和压印法等工艺。 null(1) 丝印转移腐蚀工艺参见表4-1。 表4-1 丝印转移腐蚀工艺 null表4-1 丝印转移腐蚀工艺 null(2) 光化学腐蚀法见表4-2。 表4-2 光化学腐蚀花纹法 null表4-2 光化学腐蚀花纹法 null表4-2 光化学腐蚀花纹法 null4.2.2 电铸加工 　　电铸加工是利用金属的电解沉积，翻制金属制品的一种工艺方法。其基本原理与电镀相同，但两者又有明显的区别，如表4-3所示。 表4-3 电铸、电镀的主要区别 null　　1．电铸加工的原理和特点 　　电铸加工如图4-12所示。用导电的原模作阴极，电铸材料作阳极，含电铸材料的金属盐溶液作电铸溶液。在直流电源(电压为6～12 V，电流密度为15～40 A/cm2)的作用下，电铸溶液中的金属离子在阴极获得电子还原成金属原子，沉积在原模表面，而阳极上的金属原子失去电子成为正离子源源不断地溶解到电铸溶液中进行补充，使溶液中金属离子的浓度保持不变。 null图4-12 电铸加工 null　　电铸加工具有以下特点： 　　(1) 能准确地复制形状复杂的成形表面，制件表面粗糙度(Ra＝0.1 μm左右)小，用同一原模能生产多个电铸件(其形状、尺寸的一致性极好)。 　　(2) 设备简单，操作容易。 　　(3) 电铸速度慢(需几十甚至上百小时)，电铸件的尖角和凹槽部位不易获得均匀的铸层,尺寸大而薄的铸件容易变形。 null　　在模具制造中，电铸加工法主要用于加工塑料压模、注射模等模具的型腔。为了保证型腔有足够的强度和刚度，其铸层厚度一般为6～8 mm。用镍为电铸材料时，电铸时间约8天左右。电铸件的抗拉强度一般为(1.4～1.6)×106 Pa，硬度为HRC45～50，不需进行热处理。对承受冲击载荷的型腔(如锻模型腔)，不宜采用电铸法制造。 null　　2．电铸法制模的工艺过程 　　电铸法制模是预先按型腔的形状、尺寸做成原模，在原模上电铸一层适当厚度的镍(或铜)后将镍壳从原模上脱下，外形经过机械加工，镶入模套内作型腔。其加工的工艺过程如下： 　　原模设计与制造→原模表面处理→电铸至 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 厚度→衬背处理→脱模→清洗干燥→成品null　　1) 原模 　　原模的尺寸应与型腔一致，沿型腔深度方向应加长5～8 mm，以备电铸后切除端面的粗糙部分。原模电铸表面应有脱膜斜度(一般取15‘～40’)，并进行抛光，使表面粗糙度Ra＝0.16～0.08 μm。此外还应考虑电铸时的挂装位置。 　 　　根据电铸模具的要求、铸件数量等情况，可采用不锈钢、铝、低熔点合金、有机玻璃、塑料、石膏、蜡等为原材料制造原模。凡是金属材料制作的原模，在电铸前需要进行表面钝化处理，使金属原模表面形成一层钝化膜，以使电铸后易于脱膜(一般用重铬酸盐溶液处理)。 null　　对于非金属材料制作的原模要进行表面导电化处理，其处理方法有： 　　(1) 以极细的石墨粉、铜粉或银粉调入少量胶合剂作成导电漆，均匀地涂在原模表面。 　　(2) 用真空镀膜或阴极溅射(离子镀)的方法使原模表面覆盖一薄层金或银的金属膜。 　　(3) 用化学镀的方法在原模表面镀一层银、铜或镍的薄层。 null　　2) 电铸金属及电铸溶液 　　电铸金属应根据模具要求进行选择。常用的电铸金属有铜、镍和铁三种，相应的电铸溶液为含有所选用电铸金属离子的硫酸盐、氨基磺酸盐和氧化物等的水溶液。 　　电铸铜所用的电铸溶液由下列成分组成： 硫酸铜 250～270 g 硫酸 60～70 g 酚磺酸 8 mL 蒸馏水 1000 mL 电铸温度 25～50℃ null电铸镍所用的电铸溶液由下列成分组成： 硫酸镍 180 g 氯化铵 20～25 g 硼酸 40 g 十二烷基硫酸 1 g 蒸馏水 1000mL 电铸温度：非金属原模 45～55℃ 　　金属原模 75～80℃ null　　电铸时注意事项，以电铸镍为例，应注意以下几点： 　　(1) 镍阳极必须采用高纯度电解镍板，其面积是电铸模型投影面积的1～2倍，采用铜螺钉与导线连接。 　　(2) 电铸槽内不应混入有机物及金属杂质，每2～4天分析调整溶液，并维持电铸溶液的水位，液温采用恒温控制。 　 (3) 原模放入电铸槽内一分钟后，待原模完全浸透再接通电源，开始4小时内每隔半小时观察铸层情况，并注意电流与温度的调整。 null　　(4) 在电铸时严禁断电，如中途断电时间不超过2小时可不必取出原模，待通电后做反向电流处理；如断电超过2小时，则将原模取出，用20％稀盐酸活化后再进行电铸。null图4-13 原模与阳极的位置 null　　(5) 原模及阳极在电铸溶液中的放置对电铸质量影响较大。为改善铸层的均匀性，原模的电铸面与阳极间距离宜大，且距离要均匀，一般不小于200 mm。对不同形状的原模，两者的放置也不相同。 　　对于轴类的原模，宜采用四面或呈三角形挂置阳极，以改善铸层的圆度。若因设备条件限制，阳极可两面挂置，如图4-13所示。铸层达一定厚度后，每隔一、二天将原模绕垂直轴线转置45°。 　　带有凸缘的盘形原模如图4-14(a)所示。垂直挂置则在凹处易生成气泡，一般可采用水平挂置，以改善铸件中间薄四周厚的现象，如图4-14(b)所示；或将原模倾斜30°挂置，如图4-14(c)所示。 null图4-14 原模放置位置 (a) 垂直挂置；(b) 水平挂置；(c) 倾斜挂置 当铸件达到所要求的厚度后，取出清洗，擦干。 null　　3) 衬背和脱模 　　有些电铸件(如塑料模具和电火花加工所用的电极等)电铸成型之后，需要用其它材料在其背面加固(称为衬背)，以防止变形，然后再对电铸件进行脱模和机械加工。加固可采用喷涂金属、镶入模套、铸铝、浇注低熔点合金或环氧树脂的方法来获得，见表4-4。 null表4-4 电铸成型件的加固 null　　电铸成型的型腔，结构简单时，对电铸表面机械加工后可直接镶入模套使用；型腔复杂时，为简化模套形状，一般都需要加衬背，机械加工后再镶入模套。脱模通常在镶入模套后进行，这样可避免电铸件在机械加工中变形或损坏。脱模方法有用锤敲打、加热(或冷却)、用脱模架脱出等，要视原模材料不同合理选用。图4-15所示为金属原模及电铸脱模架，旋转脱模架的螺钉，就可以将原模从电铸件中取出。 null图4-15 电铸型腔与模套的组合及脱模 null3．电铸法制模示例 某仪表壳塑压模型腔电铸成形工艺方法见表4-5。 表4-5 仪表壳电铸工艺过程 null表4-5 仪表壳电铸工艺过程 null4.2.3 电解加工 　　1．电解加工的基本原理和特点 　　电解加工是利用金属在电解液中发生电化学阳极溶解的原理，将工件加工成形的一种工艺方法。如图4-16(a)所示，加工时工具电极接直流稳压电源(6～24 V)的阴极，工件接阳极，两极之间保持一定的间隙(0.1～1 mm)。具有一定压力(0.49～1.96 MPa)的电解液从两极间隙间高速流过。当接通电源后(电流可达1000～10 000 A)，工件表面产生阳极溶解。由于两极之间各点的距离不等，其电流密度也不相等(图4-16(b)中以细实线的疏密程度表示电流密度的大小，实线越密处电流密度越大)，两极间距离最近的地方，通过的电流密度最大，可达10～70 A/cm2，该处的溶解速度最快。随着工具电极的不断进给(一般为0.4～1.5 mm/min)，工件表面不断被溶解(电解产物被电解液冲走)，使电解间隙逐渐趋于均匀，工具电极的形状就被复制在工件上，如图4-16(c)所示。 null1－工具电极；2－工件(阳极)；3－电解液泵；4－电解液；5－直流电源 图4-16 电解加工示意图 null　　电解加工钢制模具零件时，常用的电解液为NaCl水溶液，其浓度(指质量分数)为14％～18％。电解液的离解反应为 　　电解液中的H+、[OH]－、Na+、CI－离子在电场的作用下，正离子和负离子分别向负极和正极运动。阳极的主要反应如下： null　　由于Fe(OH)2在水溶液中的溶解度很小，沉淀为墨绿色的絮状物，随着电解液的流动而被带走，并逐渐与电解液以及空气中的氧作用生成Fe(OH)3： Fe(OH)3为黄褐色沉淀。 　　正离子H＋从阴极获得电子成为游离的氢气，即 由此可见，电解加工过程中，阳极不断以Fe＋2的形式被溶解，水被分解消耗，因而电解液的浓度稍有变化。电解液中的氯离子和钠离子起导电作用，本身并不消耗，所以NaCl电解液的使用寿命长，只要过滤干净，可以长期使用。 null　　电解加工与其它加工方法相比，具有如下特点： 　　(1) 可加工高硬度、高强度、高韧性等难切削的金属(如高温合金、钛合金、淬火钢、不锈钢、硬质合金等)，适用范围广。 　　(2) 加工生产率高。由于所用的电流密度较大(一般为10～100 A/cm2)，因此金属去除速度快，用该方法加工型腔比用电火花方法加工提高工效四倍以上，在某些情况下甚至超过切削加工。 　 (3) 加工中工具和工件间无切削力存在，所以适用于加工易变形的零件。 null　　(4) 加工后的表面无残余应力和毛刺，粗糙度Ra＝0.25～0.2 μm，平均加工精度可达±0.1 mm左右。 　　(5) 加工过程中工具损耗极小，可长期使用。 　　但由于工具电极设计、制造和修正都比较困难，因此难以保证很高的精度。另外，影响电解加工的因素很多，所以难于实现稳定加工；电解加工的附属设备比较多，占地面积较大；电解液对机床设备有腐蚀作用；电解产物需进行妥善处理，否则将污染环境。 null　　2．型腔电解加工工艺 　　1) 电解液的选择 　　在电解加工过程中，电解液除了传送电流使工件进行阳极溶解外，还可破坏阳极表面上形成的钝化薄膜，并把电解产物及热量从加工区域带走。 　　电解液可分为中性盐溶液、酸性溶液和碱性溶液三大类。中性盐溶液的腐蚀性较小，使用较安全，故应用最普遍，最常用的有NaCl、NaNO3、NaClO3三种电解液。NaCl电解液价廉、电流效率高，并在相当宽的范围内不随浓度和温度的变化而变化，加工过程消耗量也少；因其杂散电流腐蚀较大，所以成形精度较低。NaNO3、NaClO3经济性差，生产效率较低，但加工精度较高。使用时应根据不同的模具材料和工艺要求选择不同的电解液。null　　2) 工具电极的设计与制造 　　(1) 电极材料。电解加工的电极材料应具备电阻小，有耐液压的刚性，耐腐蚀性好，机械加工性好，导热性好和熔点高等条件。满足这些条件的材料主要有黄铜、紫铜和不锈钢等。null　　(2) 电极尺寸确定。设计电极时，一般是先根据被加工型腔尺寸和加工间隙确定电极尺寸，再通过工艺试验对电极尺寸、形状加以修正，以保证电解精度。 　　在电解加工中，当工作电压和进给速度恒定时，随着工具电极的不断进给，型腔底面的加工间隙逐渐趋于一稳定的数值Δb，称Δb为平衡间隙。其值按下式计算： 　　null式中：Δb——电解加工平衡间隙，单位为mm； 　η——电流效率； 　ω——被电解物质的体积电化当量，单位为mm3·A－1·min－1； 　γ——电解液的电导率，单位为Ω－1·mm－1； 　 UR——电解液的电压降，单位为V； 　　　vc ——电极的进给速度，mm/min。 null表4-6 常见金属的电化当量和体积电化当量 null　　由上式计算出底平面平衡间隙后，电解加工的侧面间隙Δs和法向间隙Δn(如图4-17所示)可分别按以下公式进行计算： 　　侧面不绝缘 侧面绝缘 null法向间隙 式中： s--加工的进给深度，单位为mm； 　　 h--阴极侧面露出高度，单位为mm； 　　　θ--型腔的倾斜角度，单位为rad。 null1－工具电极；2－工件 图4-17 电解加工的间隙 null　　(3) 电极制造。电极的制造主要采用机械加工。对三维曲面可采用仿形铣、数控铣和反拷贝法(电解加工)制作。反拷贝法是预先准备好基准模型，以基准模型作电极，用电解加工法制作工具电极，然后再用这个工具电极加工模具。为保证电极的加工精度，选用NaNO3作电解液。 null　　3．混气电解加工 　　混气电解加工是将具有一定压力的气体与电解液混合后，再送入加工区进行电解加工，如图4-18所示。压缩空气经喷嘴引入气、液混合腔(包括引入部、混合部及扩散部)，与电解液强烈搅拌成细小气泡，成为均匀的气、液混合物，经工具电极进入加工区域。 null　　由于气体不导电，而且气体的体积会随着压力的改变而改变，因此，在压力高的地方，气泡的体积小，电阻率低，电解作用强；在压力低的地方，气泡体积大，电阻率高，电解作用弱。混气电解液的这种电阻特性，可使加工区域的某些部位当间隙达到一定值时，电解作用趋于停止(这时的间隙值称为切断间隙)。所以，混气电解加工的型腔侧面间隙小而均匀，使加工电极的形状较接近型腔，使电极的设计、制造简化，易保证较高的成形精度。图4-19所示是两种加工的成形效果比较。 null图4-18 混气电解加工 null 图4-19 混气电解加工成形效 (a) 不混气；(b) 混气； null　　4．电解磨削 　　1) 电解磨削的基本原理和特点 　　图4-20所示为电解磨削的原理图。工件接直流电源的正极，导电砂轮接负极。导电砂轮和工件表面之间除凸出的磨粒(不导电)接触外，尚有极微小的间隙存在，该间隙即为电解间隙。当电解间隙中注入电解液并有直流电流通过时，工件(阳极)表面便发生电化学阳极溶解，同时在表面生成一层极薄的氧化物(或氢氧化物)薄膜，称为阳极钝化膜。这层钝化膜具有较高的电阻，使金属的阳极溶解过程减慢。由于导电砂轮磨粒的切削作用，将这层阳极钝化膜去除，并由电解液带走，使工件又露出新的金属表面，又使阳极表面重新活化。这样，在电解和磨削的综合作用下工件表面钝化、活化不断交替地进行，直至将工件磨削到一定的尺寸和表面粗糙度为止。 null　　在电解磨削过程中，工件加工余量的大部分(95％～98％)由电解作用去除，小部分(2％～5％)由磨粒切除。磨粒的主要作用是去除阳极钝化膜和平整工件表面。 null1－直流电源；2－绝缘主轴；3－导电砂轮；4－电解液喷嘴；5－工件； 6－电解液泵；7－电解液箱；8－机床本体；9－工作台 图4-20 电解磨削原理图 null　　与一般磨削相比，电解磨削具有如下特点： (1) 加工范围广，加工效率高，可以加工高硬度、高韧性的金属材料(如硬质合金、不锈钢、耐热合金等)。与用普通的金刚石砂轮磨削相比，用电解磨削加工硬质合金，其效率可提高3～5倍。 (2) 磨削后的表面质量高。因电解磨削由磨粒切除的金属量很少，因而磨削力和磨削热很小，不会产生毛刺、裂纹、烧伤等缺陷。表面粗糙度Ra≤0.16 μm。 　 (3) 磨削精度高。随着电解磨削工艺的发展，现已采用既能电解磨削又能单独磨削的导电砂轮，在电解磨削后切断直流电源进行纯机械磨削，能获得与机械磨削相同的加工精度。 　null　　(4) 砂轮损耗小。由于电解磨削主要靠电解作用去除金属材料，磨粒的切削负荷极小，因此砂轮的损耗小，寿命长。 　 但是，电解加工需要的辅助设备较多，设备投资较高。有时要使用具有腐蚀性的电解液，磨削中会产生电解液雾沫和有刺激性的气体，所以应采用相应的防护性措施。 null　　2) 电解磨床 　　电解磨床由直流电源、机床和电液系统三部分组成。根据用途不同机床有多种类型，如电解平面、内圆、外圆和成形磨床等。无论哪种电解磨床，其机械结构与普通磨床基本相同，但还需要有直流电源、电解液和绝缘、防腐蚀等方面的装置和要求。在无专用电解磨床时，可用普通磨床进行改装。 　电解磨削所用直流电源，一般采用硅整流器或可控硅整流器。电源电压一般为0～20 V，电流容量可按磨轮与工件最大接触面积和电流密度确定(一般可按40～50 A/cm2的电流密度计算)。电源必须能无级调压，具有过电流保护和稳压装置。 null　　在电解磨削过程中为了使直流电流集中通过磨轮与工件的接触表面，防止漏电和确保操作上的安全，主轴、工件必须与床身绝缘。在实际应用中有单极绝缘(工件或磨轮与机床床身绝缘)和双极绝缘(工件和磨轮分别与机床床身绝缘)两种形式。从绝缘性能的安全可靠考虑，应尽可能采用双极绝缘。   　电解液有一定的腐蚀性，特别是电解液中含有氯化钠成分的情况下更显著，因此必须从机床结构和材料等方面考虑，采取适当的防腐措施。 null　　为防止磨轮旋转时产生电解液飞溅，应在磨轮上安装防护罩，同时工作台上应装置有机玻璃密封箱。需设置抽风吸雾装置，吸风口应设置在磨轮的切线方向处，被抽吸的电解液雾沫应回收到电解液箱中，并应采用耐腐蚀的塑料风机。对于安装电解磨削机床的车间，也应具有良好的抽风排气装置。 　机床的滑动表面、导轨、轴承、电动机等均应注意防止电解液的渗入。同时，机床使用的润滑油应含有缓蚀剂成分。工作台、夹具等容易被腐蚀的零件，可采用不锈钢等耐腐蚀材料。一些外露表面，应喷涂塑料或防锈漆。 null　　3) 磨削用电解液 　　由电解磨削的原理可知，电解液是直接参与阳极电化学反应的物质，因此，电解液的选择对电解磨削的生产率、加工精度和表面质量等都有很大影响。有关 资料 新概念英语资料下载李居明饿命改运学pdf成本会计期末资料社会工作导论资料工程结算所需资料清单 所介绍的电解液种类较多，性质各异，以下是两种电解液成分。 null　　磨削硬质合金电解液成分： 　　NaNO2　 9.6％，NaNO3 0.3％，Na2HPO4 0.3％，K2Cr2O7 0.1％，C3H5(OH)3 0.05％，其余H2O 硬质合金与钢焊接在一起同时磨削的电解液成分： NaNO2　 5％，Na2HPO4 1.5％，KNO3 0.3％，Na2B4O7 0.3％，其余H2O null　　磨削不同材料的工件需使用不同成分的电解液，合适的电解液成分往往通过试验加以确定。在实际生产过程中希望电解液具备以下特性： (1) 对工件材料的各种成分能产生电化学溶解或生成阳极氧化膜； (2) 具有较高的电导率； (3) 腐蚀性小； (4) 能溶解反应生成物； (5) 不影响人体健康； 　 (6) 使用寿命长，价格便宜。 null　　4) 导电砂轮 　　导电砂轮既是电解作用的阴极，又要刮除工件表面的钝化膜，并与工件保持一定的电解间隙。它对提高生产率和加工精度、减小表面粗糙度有直接影响。导电砂轮应具备良好的导电性能和足够的强度，同时要求砂轮易于修整，使用寿命长，价格低廉。导电砂轮可以采用铜、树脂、石墨作结合剂，以人造金刚石、氧化铝、碳化硅为磨料制成。 null　　由于金属结合剂砂轮可以进行反极性处理(进行反极性处理时砂轮接直流电源的阳极，工件接阴极，砂轮慢慢转动，把砂轮的导电基体均匀电解，露出磨料的颗粒)，因此可获得均匀的电解间隙。特别是金属结合剂的人造金刚石砂轮，磨粒形状 规则 编码规则下载淘宝规则下载天猫规则下载麻将竞赛规则pdf麻将竞赛规则pdf ，硬度高，所以这种砂轮不仅磨削效率高，而且使用寿命长。 　用普通的氧化铝或碳化硅砂轮经化学镀银或将银粉、铜粉混合于液体树脂中，采用加压或抽真空的办法使其渗透到砂轮的气孔中，经干燥处理(称为导电处理)后作导电砂轮，能获得良好的导电性能和磨削能力。用于导电处理的砂轮粒度为80#～180#，气孔尺寸约为0.1～0.3 mm，气孔率为50％左右。 null　　5) 电解磨削的主要工艺参数 　　在电解磨削过程中，影响生产率、加工精度和表面粗糙度的工艺因素较多，其中主要有： 　 (1) 电参数。电解磨削的主要参数是工作电压和电流密度。电流密度是影响生产率的主要因素，一般，生产率随电流密度的增大而按比例上升。因此，要提高生产率，应在加工要求允许的条件下采用尽可能大的电流密度。当电解液的电阻率和电解间隙一定时，升高工作电压是提高电流密度的主要方法。但工作电压过高容易引起火花放电或电弧放电，使表面质量恶化。一般粗加工时工作电压约为10～20 V，精加工时为5～15 V。一般电流密度为30～50 A/cm2，较高可达100 A/cm2左右。 null　　(2) 磨轮(阴极)与工件间的导电面积。当电流密度一定时，通过的电量与导电面积成正比。砂轮和工件的接触面积愈大，通过的电量愈多，生产率就愈高。因此，应尽可能增加两极之间的导电面积。 　 磨削外圆时工件与砂轮之间的接触面积较小，为增大导电面积，可采用“中极法”进行磨削。图4-21所示为中极法电解磨削的原理图。由图可见，在普通砂轮之外再附加一个中间电极作为阴极，工件接阳极，砂轮不导电，电解作用在中间电极和工件之间进行，砂轮只起刮除钝化膜的作用，从而使导电面积增大，生产率提高。如果利用带孔的中间电极往工件表面喷射电解液，则生产率更高。但采用中极法磨削外圆时，对不同直径的工件需要制造不同的电极。 null图4-21 中极法电解磨削 null　　(3) 电解间隙。具有导电性能的砂轮结合剂是电解磨削的阴极，加工时凸出于结合剂之外的磨粒和工件相接触，工件表面和砂轮结合剂之间的间隙δ即为电解间隙，它等于磨粒凸出的高度，如图4-22所示。在磨削时，若δ大，则电流密度变小，生产率降低；若δ过小，则易发生短路使阳极(工件)表面烧伤，加工质量恶化。一般δ＝0.01～0.1 mm，精加工时δ较小(0.01～0.05 mm)，相应的工作电压也较低，以提高加工精度。为了得到一定的电解间隙δ，对金属结合剂砂轮可采用反极性处理来获得。 null图4-22 电解磨削的电解间隙 null　　(4) 磨削压力。磨削压力大，工作台运动速度快，均可提高生产率。但磨削压力愈大，将使磨料易于磨损或脱落而减小了加工间隙，影响电解液的输入，导致火花放电或发生短路现象，反而使生产率和加工质量下降。通常磨削压力为0.1～0.3 MPa。 　　(5) 磨轮转速。增加磨轮转速，可使电解间隙中的电解液供应充分和迅速更换，使电流密度增大，磨削作用增强，从而可提高生产率。但转速超过某一限度后，由于离心力增大，磨轮表面不能保持足够的电解液，反而使电流密度减小，生产率降低。一般磨轮线速度为20～30 m/min。 null 　(6) 电解液供给量。电解液按工件材料的性质选择，应保证流量充分，均匀注入电解间隙。流量过大，虽然生产率高，但加工精度不易控制。特别是工件的尖棱部分易形成圆角，流量过小或供应不均匀时，则易产生火花放电而影响加工质量。一般流量为(1～6) L/min。 　 电解磨削时还应对非加工表面(特别是有精度要求的)采取保护措施。 null　　5．电解修磨抛光 电解修磨抛光是在抛光工件和抛光工具之间施以直流电压，利用通电后工件(阳极)与抛光工具(阴极)在电解液中发生的阳极溶解和抛光工具上磨粒的刮削作用来进行抛光的一种工艺方法，其机理与电解磨削相类似。 　　电解修磨抛光工具可采用导电油石制造。这种油石以树脂作粘结剂与石墨和磨料(碳化硅或氧化铝)混合压制而成。为获得较好的加工效果，应将导电油石修整成与加工表面相似的形状，如图4-23所示。 null图4-23 电解修磨抛光 null　　图4-24所示为电解修磨抛光装置的示意图。工件8上吸附有一块与直流电源正极相连的永久磁铁7，抛光工具由带有喷嘴的手柄2和抛光头3组成，抛光头连接负极。直流电源4输出电压为0～24 V，最大电流10 A，外接一个可调的限流电阻5。离心式水泵13将电解液箱9内的电解液通过控制流量的阀门1输送到工件与抛光头之间。电解液可将电蚀产物冲走，并从工作槽6通过回液管10流回电解液箱中，箱中隔板12和过滤器14将电解液过滤。 null图4-24 电解修磨装置示意图 null　　电解液常采用每立升水溶入硝酸钠(NaNO3)150 g，氯酸钠(NaClO3)50 g制成。 电解修磨抛光有以下特点： (1) 电解修磨抛光不会使工件产生热变形或应力。 　　(2) 工件硬度不影响加工速度。 (3) 对型腔中用一般方法难以修磨的部位及形状(如深槽、窄缝及不规则圆弧等)，可采用相应形状的修磨工具进行加工，操作方便、灵活。 　　(4) 修磨抛光后，模具表面粗糙度一般为Ra＝6.3～3.2 μm，对粗糙度指标小于上述范围的表面再采用其它方法加工则较容易达到。 　(5) 装置简单，工作电压低，电解液无毒，生产安全。 　null4.3 型腔的挤压成形技术 4.3.1 冷挤压成形 　 型腔冷挤压成形是在常温下利用安装在压力机上的工艺凸模，以一定的压力和速度挤压模坯金属，使其产生塑性变形而形成具有一定几何形状和尺寸的模具型腔。该方法具有制造周期短，生产效率高，型腔精度高，模具寿命长等优点，但变形抗力大，需要大吨位的压力机。型腔冷挤压成形技术广泛应用于小尺寸浅型腔模具及难于机械加工的复杂型腔模具的制造，同时还可以用于有文字、花纹的模具及多型腔模具的加工。 null　　1．冷挤压方式 　　型腔的冷挤压方式有两种：开式挤压和闭式挤压。 　　1) 开式挤压 　　开式挤压如图4-25所示，将一定形状的模坯放在工艺凸模下加压，模坯金属的流动方向不受限制。这种方法比较简便，成形的压力较小。由于毛坯受挤压面有向下凹陷的现象，因此挤压成形后还需进行机械加工。开式挤压模坯易开裂，一般只宜加工精度不高或深度较浅的型腔。 null1－工艺凸模；2－模坯；3－导套 图4-25 开式冷挤压示意图null图4-26 闭式冷挤压示意图 null　　2) 闭式挤压 　　闭式挤压是将模坯放在挤压模套内挤压，如图4-26所示。在工艺凸模向下挤压的过程中，由于受到模套的限制，模坯金属产生塑性变形时只能向上流动，这就保证了模坯金属与工艺凸模的吻合。因此型腔轮廓清晰，尺寸精度较高，表面粗糙度可达Ra＝0.42～0.08 μm。但需要的挤压力较开式挤压大，模坯顶面产生变形，需机械加工。该方法多用于挤压面积小、型腔较深以及精度要求较高的模具型腔。 null　　2．工作压力与设备选择 　　型腔冷挤压所需的工作压力，与冷挤压方式、模坯材料及其性能、挤压时的润滑情况等许多因素有关，一般采用下列公式计算： 　F＝10－6 pA 式中：F--冷挤压所需的工作压力，单位为N； 　　A--型腔投影面积，单位为mm2； 　　p--单位挤压力，单位为Pa。单位挤压力的大小与挤压深度有关，具体见表4-7。 null表4-7 挤压深度与单位挤压力的关系 null　　由于型腔冷挤压所需的工作运动简单，行程短，挤压工具和坯料体积小，单位挤压力大，挤压速度低，因此冷挤压一般选用构造不太复杂的小型专用油压机作为挤压设备。要求油压机刚性好、活塞运动时导向准确；工作平稳，能方便观察挤压情况和反映挤入深度；有安全防护装置(防止工艺凸模断裂或坯料崩裂时飞出)。 null　　3．模坯准备 型腔模坯的准备要求较高，是因为材料的化学成分、组织和力学性能对挤压力有很大影响。在保证型腔强度的条件下，一般尽量选用含碳量较低的钢材或有色金属及其合金材料，如10、20、20Cr、T8A、T10A、4Cr2W8V与铝及铝合金、铜及铜合金等作型腔材料。模坯在冷挤压前，要进行退火处理(低碳钢完全退火至HBS100～160，中碳钢球化退火至HBS160～200)，以提高材料的塑性、降低强度，从而减小挤压时的变形抗力。 　开式冷挤压模坯的形状一般不受限制。闭式冷挤压时模坯应与模套配合，模坯轮廓直径可取型腔直径的2～2.5倍，高度为型腔深度的2.5～4倍。 null　　冷挤压成形较深的型腔时，为了减小挤压力，可在模坯上开减荷穴，如图4-27所示。图中减荷穴的尺寸：d1＝(0.6～0.7)d，h1＝0.7h，R≥2 mm，r＝1.5～2 mm，α＝4°～8°。如型腔底部有文字或图案时，应将模坯做成凸起的端面(见图4-28(a))，或挤压时在模坯下面用凸垫反顶成形(见图4-28(b))。 null图4-27 减荷穴尺寸 null图4-28 有文字或图案的模坯 (a) 端面有凸起的模坯；(b) 用凸垫反顶成形的模坯 null　　4．工艺凸模和模套 　　1) 工艺凸模 　　冷挤压工艺凸模在挤压过程中受到很大的工作压力，当凸模压入模坯后，其表面与模坯材料之间产生剧烈的摩擦。因此要求工艺凸模必须要有足够的强度、硬度、韧性和耐磨性。为了减少挤压时的摩擦阻力及避免使模坯材料粘附在凸模上，成形过程中常用硫酸铜或二硫化钼等润滑剂涂在凸模和模坯上。对于形状简单的工艺凸模，材料可选T8A、T10A；对于形状复杂的工艺凸模，材料可选9CrSi、Cr12、Cr12MoV、CrWMn。工艺凸模经热处理后，硬度为HRC60～64。硬度过低会造成型腔轮廓不清晰，过高则易使凸模崩裂。 null　　工艺凸模的基本结构如图4-29所示，分为工作部分(L1)、导向部分(L2)以及过渡部分。型腔的精度取决于工艺凸模工作部分的精度，该处的精度要比型腔的精度高1～2级，表面粗糙度Ra＝0.32～0.08 μm。一般将工艺凸模工作部分的长度设计为型腔深度的1.1～1.4倍。为便于模坯金属的塑性流动，工艺凸模的工作部分应尽量避免出现尖角或棱边，圆角半径r应大于0.2 mm；端面不宜采用单面大斜度结构，以免产生侧向压力过大而引起凸模折断。为了减少应力集中，工艺凸模的过渡部分应圆滑过渡，一般取R≥5 mm。导向部分应与导向套精密配合，以提高导向精度。工艺凸模顶端的螺纹孔，是为了方便挤压后取出凸模。 null图4-29 冷挤压工艺凸模的形状 (a) 型腔；(b) 工艺凸模 null　　2) 模套 　　模套的作用是限制金属的流动方向以提高材料的塑性和成形精度。模套的结构有两种：单层模套和双层模套(见图4-30)。 null图4-30 模套的结构 (a) 单层模套；(b) 双层模套 null　　实验证明，单层模套的外径、内径之比越大，强度越高。但当r2/r1＞4时，即使再增加r2，强度改变已不太明显，因此实际应用中常取r2＝(4～6) r1。单层模套的材料一般选用中碳钢、合金钢或工具钢，热处理硬度HRC44～48。双层模套内套的材料选用、热处理与单层模套相同；外套的材料可选Q245钢或45钢。内套压入到外套后因受外套的预压力，具有比同尺寸单层模套更高的承载能力。 null4.3.2 热挤压成形 　　热挤压成形又称为热反印法，是将模坯加热到锻造温度后，用预先准备好的模芯压入模坯而挤压出型腔的方法。热挤压成形模具制造方法简单，周期短，成本低，所形成的型腔内部纤维连续、组织细密，因而耐磨性好，强度高，使用寿命长。但由于模坯加热温度高，尺寸难以掌握，易出现氧化等缺陷。所以，热挤压成形技术常用于尺寸精度要求不高的锻模制造。 null1－上砧；2－上模坯；3－模芯；4－下模坯；5－下砧 图4-31 热挤压成形吊钩锻模示意图null　　模芯可以用工件本身或事先专门加工制造。用工件作模芯时，由于未考虑冷缩量，因而只适用于几何形状、尺寸精度要求不高的锻件的生产，如起重吊钩、吊环螺钉等产品。当工件形状复杂且尺寸精度要求较高时，必须设计、制造模芯。模芯的所有尺寸应按锻件尺寸放出收缩量，一般取1.5％～2.0％，并做出起模斜度。因考虑到分模面的后续加工，在高度方向上应加上5～15 mm的加工余量。模芯材料一般为T7、T8或5CrMnMo等，热处理硬度达到HRC50～55。 　　图4-31所示为热挤压成形起重吊钩锻模示意图。用吊钩本身做模芯，先用砂轮打磨表面后涂上润滑剂，放在加热好的上、下模坯之间，施加压力挤压出型腔。其工艺过程如图4-32所示。 null图4-32 热挤压制造模具的工艺过程 null4.3.3 超塑成形 　　1．模具超塑成形的特点 某些金属材料在特定的条件下具有特别好的塑性，其伸长率δ可达到100％～2000％，甚至更高，这种现象称为超塑性。 　在超塑性状态下，材料所允许的变形极大而且均匀，可以成形形状复杂的零件而不会产生加工硬化。超塑成形的模具型腔或型芯基本没有残余应力，尺