SKD61用于压铸模具模芯制造用的常用热模钢材料

第一篇：SKD61用于压铸模具模芯制造用的常用热模钢材料

SKD61用于压铸模具模芯制造用的常用热模钢材料

SKD61是日立金属提供给客户用于压铸模具模芯制造用的常用热模钢材料，现在许多使用淬火注塑模的单位也使用此钢材制作注塑模具。该钢材有很好的强度、韧性及耐热平衡性，切削性能也很好。未进行热处理时的硬度在HRC25-HRC28之间，加工过程中和使用过程中如果工艺得当，产品外形合理，制作的压铸模具一般使用寿命可以达到10万模或以上。

首先谈采购过程。一般应到日立金属专卖店进货，要求购买电渣重熔真空冶炼的钢材。此种钢材比同样牌号的普通真空冶炼特种钢的性能更好，因为它的同向性好，不易变形。两者的价格相差人民币20元/KG左右。专卖店会提供钢材质量保证书，在条件具备时，应该将该材料的热处理也要求专卖店承担，同时要求给予三次回火的服务（热处理价格和运输费用一并包含在采购货款中）。

其次，谈设计。微信公众号：hcsteel我们现在的设计思路基本与日本的相同，即压铸模具的型腔基本上是采用镶嵌的方法进行制造，可以节省特种钢。但在设计时务必要计算好刚性平衡点，以免为节省特种钢而模具刚性不够，造成模具寿命大幅下降。在设计时应优先考虑冷却系统的设计和滑块的工作可靠性，以保证模具使用寿命。其次是进行模流分析，选择最合适的流向、进料口方案。在设计型腔时应尽量避免在压铸时型腔内应力汇聚在相对薄弱的部位。

接下来，谈加工过程。在加工过程中，首先是粗加工与半精加工。在此过程中，要注意加工过程的内应力积累。尤其是加工到后期，工件不应有严重摔、砸，以免引发内应力造成潜在的裂纹。

然后送去热处理。在真空炉内应该有较平缓的升温过程，当达到500-550℃时，有一个保温过程；一般为第一段升温时间的1.5倍。然后进入第二段升温，达到750-800℃时，应有第二段升温过程二倍的保温时间，以确保加工过程中内应力的较好消除。接下来，在第三段升温至1000-1050℃时，应有第三段升温的二倍的保温时间以确保被加工钢材的通体温度均衡。淬火后风冷至常温，然后进行第一次回火。当然，最好是油冷，其金相状态会适当增加使用寿命。油冷时淬火件应在不停流动的淬火油内冷却，以使其硬度均匀。

回火在二级升温后至600℃时保温，时间视工件大小及厚度而定。一般全过程为24小时或以上，出炉后油冷至常温。此时的材料硬度应该在HRC46-HRC52之间。

接下来是半精加工和精加工。完毕以后进行第二次回火，此时材料硬度应该在HRC44-HRC50之间。

第二篇：复合材料制件钢模设计制造方法研究

复合材料制件钢模设计制造方法研究

作者：龚强、吴茜

作者简介：中航工业洪都公司

摘要：目前国外的航空领域，特别是四代机均采用复合材料作为飞机的主要结构材料以及整体化设计技术。先进复合材料具有重量轻、比强度高、比刚度高、可设计性强、抗疲劳断裂性能好、耐腐蚀、尺寸稳定性好以及便于大面积整体成形等优点，在同等结构情况下比金属结构节省重量可高达40%，大大提高了燃油效率，改善了飞机整体性能。伴随复合材料制件的应用，复合材料模具的设计制造也体现的非常重要，而公务机零部件尺寸较小，采用钢结构金属模具具有造价低，加工周期短，寿命长等优点，本文就公司试验机新制模具设计制造技术相关方法进行分析和研究，对工程实践具有一定意义。

关键词：复合材料模具；设计制造；脱模；结构。引言

在航空工业中，随着复合材料的广泛应用和复合材料制件技术的发展，相应的模具设计制造也显得相当重要，就选材来言，复合材料模具需考虑的因素有：传热性，热膨胀系数、费用、制造周期等，就公司目前新制零件所需模具，考虑到周期、费用等原因最后选用钢制金属模具，钢制金属模具费用低，加工周期短、使用寿命长，虽然其热膨胀系数与碳纤维复合材料稍有差异，但这次大部分零件尺寸较小，个别大尺寸零件其外形由于在装配时需留装配余量，使用钢制模也可以满足精度要求。模具设计考虑的因素

1.1 结构简单

1.1.1 钢的密度较大，可达到7.85g/cm，用金属钢做复合材料制件模具在质量方面都会比较

3重，导致运输不便，操作困难，所以模具其支撑结构必须考虑合理的框架结构，支撑结构一般采用钢结构的型材，用中间均匀掏空的方式来固定型面结构，这样会有较好的热传导性，也会大大减重，节约成本，如图1。

图1 支撑框架结构

1.1.2 在采用以上支撑框架结构的情况下还需注意： 1）接缝要满焊焊死；

2）做好框架后要消除应力；

3）为了防锈剂美观支撑结构需喷铝色耐高温漆。

1.2 脱模性

1.2.1脱模性是在设计模具中考虑的关键因素之一，如果设计不合理制造出零件无法正常脱模，不仅会影响工作生产进度，也会造成模具返修，对成本进度等带来影响。脱模性设计不合理有两种情况：

1）设计缺陷，本身有负角的地方设计为整体模，导致负角把零件卡死，无法脱模，如在这次试验机制件中，发动机短舱下壁板唇口位置，通过数模投影是一个负角（见图2），但是模具设计成整体模，最后导致无法脱模，最终只能破坏零件，影响了生产进度也造成了浪费时间。合理的设计为在负角处沿轴线切开成组合模（见图3）。

图2 负角影响脱模

图3 合理设计

2）设计不合理，有些模具虽然没有负角，但是由于制件较大且型面复杂也会导致不好脱模，如试验机制件中的主起落架舱左右模具（见图4）都存在这样的问题，该零件虽然最后脱模，但是脱模难度大，花费时间久。合理设计是在模具底部开1-2个压缩空气口，用橡皮销子插

上，密封好，脱模的时候打开把压缩空气嘴插进去吹起制件。

图4模具

1.2.2 对于复杂零件，合理的组合模，会大大降低脱模的难度，如试验机制件中进气口盖（如图5），该零件型面复杂，必须采用多组合模的方式才能对其进行很好的脱模，该模具设计为三块组合模形式，先将橙色模块从端口拔出，然后零件和红色模块整体从上脱出，然后把红色模块拔出，具体组合形式详见图6,7。这次就是通过与外协方很好的沟通，协助设计，定出最佳的设计方案才保证了制件的脱模。

1.2.3 组合模在日常模具设计中比较常见且应用广泛，但是由于复合材料模具对气密有着严格的要求，所以在设计组合模考虑脱模性的同时还必须保证气密性，设计过程中往往采用整体底座的形式来保证组合模的气密性，如进气口盖模具的蓝色整体底座，在该底座上制袋，就可以保证良好的气密。

图5进气口盖

图6进气口盖模具

图7进气口盖模具组合形式

1.3 合模

合模在模具设计中也是很重要的，合理的合模可以方便工装的管理，也可以降低模具制造的成本，多个小零件模具合模还可以提高整体的模具刚度。如试验机制件的行李舱后上壁板左下角材、行李舱后上壁板右下角材及行李舱前壁板下支撑角材，三个零件合模（如图8），大大的降低了模具制造的成本，也便于模具的管理。图8

图8合模图

1.4 人性化

1.4.1 作为模具设计，制造出可以加工满足要求的制件是不够的，还需考虑工人师傅的可操作性以及安全性。

1.4.2 在较小的模具四周或两侧设计手柄，方便工人师傅移动模具，而且手柄要先平角后有一段上翘的角度，这样要把模具放置在空心的架车上项通过手柄末端放置的话，不容易让工人的手受伤，如图9。

图9 1.4.3 在框架模具配备叉车孔位（插孔要用矩形管，以不影响框架整体结构）以及20kg以上非框架结构的模具配吊环，方便质量较大模具的移动。

1.4.4 有一些组合模块，模块较重，工人师傅在拆模块的时候不方便抬举，很容易失手砸脚造成安全事故，如试验机发动机舱上罩壁板唇口处组合模（见图10）外形光滑，质量较大，极其容易在分离主模的时候不慎砸脚。合理的设计为在唇口组合模型面上攻丝，拆分时拧一手柄，制件时把手柄拆除。图10

图10 组合模块

1.4.5 由于一些组合模是通过很多标准件及插销等连接的，这些标准件及插销在工人操作过

程中易丢失，配备一工具小盒放置，可以避免丢失现象。

1.5 可检测性

在模具设计中，模具长期使用难免会有变形，为了便于检测模具变形，在模具三个角落刻出相对于零件的坐标系，以便于模具型面的检测。如图11。

图11 1.6 机加性

在金属模具设计过程中，要考虑设计的模具的机加性，根据现有的设备，是否可以加工出所设计的模具，即使可以加工出来，也要考虑机加的成本及周期，如果机加难度大、成本高，周期长，可以考虑采用组合模的方式，使加工简便，也可以考虑把阴模改成阳模等。模具制造考虑的因素

2.1 机加精度

为了保证零件的精度，首先要保证模具精度，而金属模具的精度是依靠数控设备保证的，必须采用满足精度的数控设备才可以加工出合格的模具，试验机模具要求机加精度为0.1mm。

2.2 原材料选择

2.2.1 钢制模具可采用铸件铣切加工，铸件需先设计木模，制造木模铸出铸件，然后用数控设备进行机加，这样铸件体积大，铸造周期长，且内部质量不佳，砂眼等会使模具表面质量粗糙，更有可能会发生漏气现象，不建议采用。2.2.2 钢制模具也可以用板材焊接后加工，板材焊接即将板材弯曲成模具大致的型面满焊焊接起来，然后用数控设备进行机加，板材制造的模具周期短、体积小，热分布好，表面质量好，且费用低。小的制件不需焊接直接整体板材机加即可满足，大型模具需几块板材

满焊后进行机加，焊接的板材模具需进行严格的气密试验来保证模具整体的气密性，建议采用。试验机模具都是选用该形式的金属模具。

2.3 气密检测

对于铸件机加模具和板材焊接机加模具需进行严格的气密试验，气密试验的方法是铺一层玻璃钢预浸料，制袋抽真空进固化炉加热固化，固化后玻璃钢制件上有发黄的区域该区域可能存在气密问题。

结束语

本文通过试验机制件过程中总结出模具设计制造需要考虑的六大因素1）结构简单，2）脱模性，3）合模，4）人性化，5）可检测性，6）机加性，分别用图片、文字，实例说明了各项因素的重要性及改进合理的方法，制造需要考虑的三大要素1）机床精度，2）原材料选择，3）气密检测。本文内容是生产过程中不断总结积累出来的，希望对以后的生产实践有所帮助。

参考文献