成型基础知识(金型)
金属锻造成形的基本知识
金属锻造成形的基本知识锻造的根本目的：获得所需形状和尺寸的锻件，同时要求性能和组织符合一定的技术要求。
锻造的特点是利用金属的塑性流动来成形的，（借助于外力的作用产生塑性变形，获得所需形状、尺寸）在成形过程中不仅坯料的重量基本是不变的，而且体积也是基本不变，只有组织和性能发生变化。
优点是锻件内部致密且组织比较均匀，性能高于铸件和焊接件，缺点是需要较大的变形力。
锻造的分类：按工具和模具安置情况分为自由锻和模锻；按温度分为热锻、温锻、冷锻。
钢的加热规范：指钢料从装炉开始到出炉前（始锻温度）的整个过程，对炉温和料温随时间变化的关系所作的规定。
火焰加热是利用燃料（煤、油、气）燃烧所产生的热能直接加热金属的方法。
优点：炉子修造容易，费用低，加热适应性强；缺点：劳动条件差，加热质量难控制。
电加热是利用电能转换为热能来加热金属的方法。
优缺点与上相反，但铝合金由于熔点低必须电加热。
锻造温度范围的确定：是指始锻温度和终锻温度间的一段温度间隔，在锻造温度范围内金属应具有良好的可锻性（足够的塑性，低的变形抗力）和合适的金相组织，为了减少火次，都力求扩大温度范围。
始锻温度：一般低于Fe-C液相图150~250℃，首先保证无过烧现象。
一般低碳1300℃，中碳1230℃,高碳1150℃。
终端温度：在结束锻造之前，金属还应有足够的塑性，以锻后能获得再结晶组织，没有加工硬化现象为原则。
过高的终锻温度会使锻件晶粒在冷却过程中继续长大，从而降低机械性能；过低终锻温度，由于塑性极低造成加工硬化现象，甚至产生裂纹。
锻造比：是表示金属变形程度大小的指标，它关系着铸造粗大晶粒的破碎，内部缺陷的锻合，是保证锻件内部质量和满足性能要求的重要依据。
1、镦粗比的计算：镦粗的目的是为了增大横截面积，打碎金属内部粗大晶粒结构，获得较好的内部质量。
Y镦=（S后/S前截面积）（H）前/H后高度2、拔长锻造比的计算：拔长目的在于减小截面尺寸，增大长度尺寸。
Y拔=（S前/S后）（L后/L前长度）3、有镦粗和拔长，两者叠加。
《金型基础》课件
目录
•• 金型基础的优缺点分析 • 金型基础的发展趋势 • 金型基础的实际应用案例
01
金型基础概述
金型基础的定义
01
金型基础是指一种金属模具，通 常由钢材或铝合金制成，用于制 造各种金属零件或产品。
02
它通过将金属液体注入模具中， 经过冷却和凝固后形成所需的形 状，广泛应用于机械、汽车、航 空航天、电子等工业领域。
如齿轮、轴、轴承等。
汽车工业
汽车工业是金型基础应用的重 要领域，用于制造汽车零部件 ，如发动机零件、底盘零件等 。
航空航天
金型基础在航空航天领域中用 于制造飞机零部件和火箭发动 机零件等高精度零件。
电子工业
在电子工业中，金型基础用于 制造各种电子元件和连接器等
。
02
金型基础的构成
基础材料
基础材料的选择
可重复使用
金型基础是一种可重复使用的模具， 可以多次使用，降低了生产成本。
缺点分析
01
02
03
04
成本高
金型基础加工需要高精度设备 和专业技术人员，因此成本较
高。
维护困难
金型基础在使用过程中需要定 期维护和保养，否则容易出现
磨损和损坏。
不适合小批量生产
金型基础适合大规模、重复性 生产，对于小批量、定制化的
基础设计
基础设计的要求
根据建筑物的功能、安全、经济和环保等方面的要求，制定基础设计的基本原 则和目标。
基础设计的步骤
进行地质勘察、荷载分析、结构选型、计算分析等步骤，完成基础设计。
基础施工
施工前的准备
进行施工现场的清理、测量定位、排水设施的布置等准备工 作。
施工过程的质量控制
液态金属成型基础知识
离心铸造：
离心铸造是将熔融金属浇入高速旋转的铸型中，使其在离心力作用 下填充铸型和结晶，从而获得铸件的方法。按铸型旋转轴线的空间 位置不同，离心铸造分为立式和卧式两种。
铸件结构工艺性：
铸件结构应利于避免或减少铸件缺陷：
1.壁厚合理：设计铸件的时候应首先保证金属液的充型能力，在此 前提下减少铸件壁厚。
2.铸件壁厚力求均匀：防止形成热节而产生缩孔、缩松、晶粒粗大 等缺陷，并能减少铸造热应力及因此产生的变形和裂纹等缺陷。
3.铸件壁的连接：铸件不同壁厚的连接应逐渐过渡。拐弯和交接处 应采用较大的圆弧连接，避免锐角结构而采用大角度过渡，以避免 因应力集中而产生开裂。
2.体积疑固
当合金的结晶温度范围很宽，或因铸件截面温度梯度很小，铸 件凝固的某段时间内，其液固共存的疑固区域很宽，甚至贯穿整个 铸件截面，这种凝固方式称为“体积凝固”（或称糊状凝固）
3.中间凝固 金属的结晶范围较窄，或结晶温度范围虽宽，但铸件截面温度
梯度大，铸件截面上的凝固区域宽度介于逐层凝固与体积跽固之间， 称为“中间凝固”。
工艺缺点:熔模铸造工序繁杂，生产周期长，铸件的尺寸和重 量受到铸型（沙壳体）承载能力的限制（一般不超过25公斤）。
用途:成批生产形状复杂、精度要求高或难以进行切削加工的 小型零件，如汽轮机叶片和叶轮、大模数滚刀等。
三、压力铸造
压力铸造是压铸机上将熔融的金属在高压下快速压入金属型，并在 压力下凝固，以获得铸件的方法。压铸机分为立式和卧式两种。
为改善铸型的充填条件，在设计铸件的时候必须保证其壁厚不 小于规定的“最小壁厚”。
金属材料与成形工艺基础
金属材料与成形工艺基础金属材料是一种广泛应用于各个领域的重要材料，它的性能直接影响到产品的质量和使用寿命。
而成形工艺则是将金属材料加工成所需形状的过程，它是金属制造中不可或缺的一环。
本文将从金属材料的分类、特性以及常见的成形工艺等方面进行介绍，以便读者对金属材料与成形工艺有一个全面的了解。
一、金属材料的分类与特性金属材料主要分为两大类：黑色金属和有色金属。
黑色金属主要包括铁、钢和铸铁等，它们具有较高的强度和硬度，广泛应用于建筑、机械、汽车等领域。
有色金属则包括铜、铝、镁、锌等，它们具有良好的导电性、导热性和耐腐蚀性，被广泛应用于电子、航空航天等领域。
不同金属材料具有不同的特性。
例如，铁和钢具有优异的机械性能，可以承受较大的力和压力；铜具有良好的导电性和导热性，被广泛应用于电子领域；铝具有轻质、耐腐蚀等特点，被广泛应用于航空航天领域。
这些特性使得金属材料成为了各行各业必不可少的材料之一。
二、金属的成形工艺金属的成形工艺主要包括锻造、压力加工、焊接和热处理等。
这些工艺通过改变金属材料的形状和性能来满足不同的需求。
锻造是将金属材料置于模具中，通过施加压力使其产生塑性变形，从而得到所需形状的工艺。
锻造工艺可以提高金属的强度和硬度，广泛应用于汽车、航空航天等领域。
压力加工是通过施加力使金属材料在模具中产生塑性变形，从而改变其形状和尺寸的工艺。
常见的压力加工工艺包括冲压、拉伸和挤压等，它们被广泛应用于金属制品的制造中。
焊接是将两个或多个金属材料通过加热或施加压力使其熔化并连接在一起的工艺。
焊接技术可以实现金属材料的无缝连接，被广泛应用于建筑、船舶等领域。
热处理是通过加热和冷却等过程改变金属材料的组织结构和性能的工艺。
常见的热处理工艺包括退火、淬火和回火等，它们可以改善金属的硬度、强度和耐腐蚀性。
三、金属材料与成形工艺的应用金属材料与成形工艺在各个领域都有着广泛的应用。
例如，在汽车制造中，金属材料被用于制造车身、发动机和底盘等部件，而成形工艺则用于将金属材料加工成所需的形状和尺寸。
金属材料成形基础知识
金属材料成形基础知识引言金属材料成形是一种重要的制造过程，广泛应用于工业生产中。
成形过程通过施加力量和应变，将金属材料从一种形状转化成为另一种形状。
本文将介绍一些金属材料成形的基础知识，包括成形的分类、成形方法、成形工艺和材料选择等内容。
一、成形的分类金属材料成形可以根据成形的方法和成形的温度来进行分类。
1. 根据成形的方法根据成形的方法，金属材料成形可以分为两类：热成形和冷成形。
热成形是指在高温下进行的成形过程。
热成形可以分为锻造、淬火、热轧和热挤压等。
热成形通常用于加工高熔点金属，可以提高材料的塑性和加工性能。
冷成形冷成形是指在室温或接近室温下进行的成形过程。
冷成形可以分为压缩成形和拉伸成形等。
冷成形通常用于加工低熔点金属，可以获得更高的精度和更好的表面质量。
2. 根据成形的温度根据成形的温度，金属材料成形可以分为两类：热成形和冷成形。
热成形是指在高温下进行的成形过程。
热成形可以分为锻造、淬火、热轧和热挤压等。
热成形通常用于加工高熔点金属，可以提高材料的塑性和加工性能。
冷成形冷成形是指在室温或接近室温下进行的成形过程。
冷成形可以分为压缩成形和拉伸成形等。
冷成形通常用于加工低熔点金属，可以获得更高的精度和更好的表面质量。
二、成形方法金属材料成形可以通过不同的方法进行，下面将介绍常见的几种成形方法。
锻造是指将金属材料置于锻模或压模中，通过受力变形将其塑性加工成所需形状的成形方法。
锻造常用于加工大型零部件和高强度金属材料。
2. 淬火淬火是将金属材料加热到临界温度，然后迅速冷却，以使金属材料发生相变和组织变化的成形方法。
淬火可以使金属材料达到更高的硬度和强度。
3. 热轧热轧是指将金属材料加热至变形温度，然后通过轧制机械进行塑性变形的成形方法。
热轧通常用于加工薄板和带材。
热挤压是指将金属材料加热至变形温度，然后通过挤压机械施加压力将其挤压成所需形状的成形方法。
热挤压常用于制造管材和棒材等。
5. 冷冲压冷冲压是指在室温下，利用冲床等设备，在金属板材上施加压力，使其塑性变形成所需形状的成形方法。
金属材料成型基础-课件资料
2）合理选择焊接顺序。
1
①（Ⅰ—Ⅱ）—Ⅲ
Ⅰ
Ⅱ 2Ⅰ
Ⅱ
②（Ⅰ—Ⅲ） （Ⅱ—Ⅲ）
Ⅲ
Ⅲ
3）锤击或碾压焊缝
4）加热“减应区”法
5）焊前预热（150 ℃ ~450 ℃）、焊后缓冷
6）焊后进行去应力退火
可消除应力80%左右
2 . 焊接变形的防止及矫正措施
1）设计时，焊缝不要密集交叉，截面和长度也应尽可能小。
2）合理选择焊接顺序。
1. 埋弧自动焊设备及焊接过程 焊接电源 控制箱 焊接小车
焊接热源：电弧热 溶池保护：焊剂（气、渣）
2. 埋弧自动焊工艺
1）焊前准备 板厚在20~25mm以下的工件可不开坡口；但在实际生产中， 板厚在14~22mm应开Y型坡口，板厚在22~50mm，可开 双Y型 环坡焊口缝或：U焊型丝坡起口弧。点应与环的中心偏离 一定距离a；（a=20~40mm）。直径 小于250mm一般不采用埋弧焊。 2)采取防漏措施 ①双面焊；②手工电弧焊封底；③焊剂 垫；④采用锁底坡口；⑤水冷铜垫板。
3
2—4—3—2
1
4
1—2—3—4
3）加裕量法。
3 2 1
4 5 6
1— 4 — 5 — 2 — 3 — 6
4）反变形法。
5）采用焊前刚性固定法。 6）采用合理的焊接规范（小电流、快速焊接）。
① 机械矫正 7）焊接变形的矫正
② 火焰矫正
第二节 常用焊接成形方法
§2-1 熔化焊
一、埋弧焊
Fe+ [O] FeO
Mn+ [O] MnO Si+ [O] SiO2
①合金元素被烧损；
氧化的结果 ②焊缝产生夹渣的缺陷；
③形成CO气孔。
金属材料成形基础知识
第二章 锻造
利用冲击力或压力使金属在砥铁或锻模中变形，从而 获得所需形状和尺寸的锻件的工艺方法。
锻压成形工艺可分为：
自由锻造成形（ 也称自由锻）
模膛锻造成形 （也称模锻）
§1 锻造方法
一、自由锻造成形（也称自由锻）：
概念：是用冲击力或压力使金属在锻造设备的上下砧块（或砥铁）
G坯料=G锻件+G烧损+G料头 3、锻造工序的确定：选择什么工序，工序顺序，控制工序
寸，画出工序草图； 4、确定吨位，即选择设备； 5、确定温度范围：主要根据相图和合金材料； 6、热处理工艺：表面淬火、退火等； 7、制订技术要求和合格检验要求； 8、填写工艺卡片。
2）分模面的选择 分模面是指上下锻模在模锻件上的分界面。
（1）扣模
对坯料进行全部或局部扣形，生产长杆非回转体锻件；也可为合 模进行制坯。
（2）筒模
主要用于锻造齿轮、法兰盘等盘类锻件。
（d）组合筒模
（2）合模
由上模和下模组成，并有导向机构，可生产形状复杂、精度较高 的非回转体锻件。
§2 锻造工艺规程的制定
锤上模锻工艺规程包括：绘制模锻件图、计算坯料尺寸、 确定模锻工步（选择模膛）、选择设备及安排修整工序。其中 最主要的是模锻件图的绘制和模锻工步的确定。
当温度继续升高时，金属原子获得更多的热能，开始以碎晶或杂质为 核心结晶成细小而均匀的再结晶新晶粒，从而消除全部加工硬化，这个 过程称为再结晶。 T再 = 0.4 T熔
在再结晶温度以上加热已产生加工硬化的金属，使其发生再结晶而再 次获得良好的塑性，这种操作工艺称为再结晶退火。
这一特性在生产中得到广泛应用： ----如冷轧带钢通过再结晶退火，提高材料的综合性能，尤其是塑性。 进一步可用冷轧带钢来加工钢窗型材等。 ----如在板料拉深工艺中，通过退火提高塑性可增加变形程度。如日用 品中的脸盆、饭缸等。
1.1 液态金属成形理论基础
29
1.1.2 铸件的凝固和收缩
过冷度的大小与冷却速度密切相关。
冷却速度越快，实际结晶温度就越低，过冷度就
越大；
反之冷却速度越慢，实际结晶温度就更接近理论
结晶温度，过冷度就越小。
过冷度愈大，结晶速度愈快，
30
1.1.2 铸件的凝固和收缩
1.铸造合金的收缩性 液态合金当温度下降,而由液态转变为固态时，因为 金属原子由近程有序逐渐转变为远程有序，以及空 穴的减少或消失，一般都会发生体积减小。液态合 金凝固后，随温度的继续下降，原子间的距离还要 缩短，体积也进一步减小。 铸造合金在液态、凝固态和固态冷却的过程中，由 于温度的降低而发生的体积减小现象，称为铸造合 金的收缩性。
5
概念和特点
液态成形（砂型铸造）工艺流程
型砂配制 工装准备 芯砂配制 造型 炉料准备 造芯 砂型干燥 合金熔炼 型芯干燥 合箱浇注 凝固冷却
落砂清理
铸件检验
成品入库
6
1.1.1 液态金属的流动性和充型能力
铸造性能
是否容易铸造出形状完整和性能优异的铸件，通 常用铸造性能指标来表示。 影响铸造性能的因素：
34
1.1.2 铸件的凝固和收缩
（1）液态收缩
当液态合金从浇注温度t浇冷却至开始凝固的液相
线温度t液时的收缩，由于合金是处于液体状态， 故称其为液态收缩，表现为型腔内液面的降低。
液态收缩率εv液可用下式表示：
εV液=αv液（t浇－t液）X 100％
35
1.1.2 铸件的凝固和收缩
（2）凝固收缩 对于具有一定结晶温度范围的合金，由液态t液转变 为固态t固时，由于合金处于凝固状态，故称为凝固 收缩。
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嵌进在模具里面的东西，要与成形
机的射嘴接触，所以要使用材质
强度很高的材料
成形の基礎学習編
各部品名称和作用
导 销
在模具的固定型与可动型的导向时
使用 返回针 模具关闭时，起使顶出针返回到原来
的位置的作用，模具关闭时防止顶出
针的先端在模穴的内部上型）型板 在射出用成形模具，有凹模的模板
成形の基礎学習編
细小水口 优点
可以减少材料浪费，流动平衡 容易掌握
缺点 溶解树脂
装置不安定，射嘴堵塞，装置 费用高（成本高）
细小水口装置
注道 水口 浇口注道 G6C 本体 G6B-1114P 本体
成形部品
成形の基礎学習編
热流道
优点
没有水口废材，缩短成形周期
缺点
装置费用高 水口残留有1mm凹陷
热流道水口装置
制作继电器 部品的样品
内作加工
热处理
研磨加工
研磨加工
线切割加工
•热处理前加工 （粗加工）
热处理后加工 （±１～３μ的加工）
•研削加工 •线切割加工 •放電加工 •孔加工
•圆筒物的加工
円筒加工
放電加工
成形の基礎学習編
使用设备的概要
砂轮 钢材 钢材 加工物 磁座
加工物
金属线
【 研削加工 】
【线切割加工】
成形の基礎学習編
成形的基础
（成形模具篇）
结束
溶解树脂
投 资 费 用
热流道水口
细小水口
直通分流式水口
节省树脂效果
成形部品
MY4 カゼツ G2RL 本体2
成形の基礎学習編
切断浇口（マジックゲート）
变更前（通道水口）
Ｇ６Ｃ 可动板
变更后（切断浇口）
树脂流动时 Ｇ６Ｃ 可动板
树脂满时
Ｇ６Ｃ 可动板
浇口针
浇口顶针上升
成形の基礎学習編
浇口位置变更前
全体写真
可动型的位置 （防止位置错位）
固定侧安装板
可动侧安装板 成形機盤面に金型を取り付ける ツバの役目をする。
成形の基礎学習編
各部品名称及作用
顶针 由于射出压力，起防止模板倾斜 的作用 冷料井 为了成形机射嘴先端的固化的树 脂不直接进入成形部品里，这个
部分起除去的作用
成形の基礎学習編
模具制作概要
金型設計 外作加工 工程計画
水口別詳細
针浇口（针点浇口） 浇口位置
G6C 本体 G6B 本体
ＰＬ面
成形の基礎学習編
水口类别
直通分流道水口
细小水口
热流道水口
水口废材为零
. . . .
成形の基礎学習編
直通分流道水口
优点 缺点
装置安定 安定成形
浪费材料多 流动平衡难掌握
注道 水口 浇口注道 G6H-2 本体 成形部品
G6H-2F 本体
针，由顶出模板下面安装的顶出棒 的前进而顶出制品
成形の基礎学習編
各部品名称及作用
顶出针 返回针
为了顶出制品在模具内设计的针
顶出棒 返回棒 顶出模板下面安装的棒 开模，成形机侧的顶出棒碰到这
个棒，顶出模板向前方移动顶出
制品
成形の基礎学習編
各部品名称と役割 锥体块（定位块）
模具关闭后，最终决定固定型与
浇口位置
G6C-2114P可动板
浇口位置变更后
玻璃屑
无浇口
成形の基礎学習編
８．切断浇口的问题点（课题）
•流动不平衡（シャットタイミングに影響） •弯曲、规格尺寸（尺寸不安定） •模具针的强度 ・流动平衡与填充同时进行 ・不适合尺寸要求严格的产品 ・根据成形材料要分开使用（ＰＥＳ、ＰＢＴ） ・顶针要φ１以上
成形の基礎学習編
2模板模具的 构造特征
①构造简单使用方便。 ②耐久性与3模板相比较要好，开关模的时间短，可以加快成 形周期
浇口方式
阶梯浇口 通道浇口（潜伏式浇口） 直接浇口
当社製品 G6H 卷轴 G6E 可动块 G6Y 可动块 G6D 本体
成形の基礎学習編
３模板模具构造
关闭状态
打开状态
把粘合部与水口部的2个地方分开，产品由可动型的顶出取出来，水口
G6H 本体
G6B 本体
针浇口（针点浇口）
G6H 可动台
G6B 上盖
G6C 本体
成形の基礎学習編
各部品名称及作用
定位圈
在射出成形机上安装模具时，为了 能引导要安装的位置，要模具的最 上面有定位圈，定位圈的外形与成
形机固定盘的贯穿孔的直径相同
成形の基礎学習編
各部品名称与作用 浇口套
个别加工模具的注道部分，因为是
成形の基礎学習編
１、模具构造 ①2板金型 ②3板金型
２、各部的名称及作用 ３、模具制作的概要 ４、浇口的种类 ５、水口的种类 ６、二次切断水口介绍
成形基础知识学习
成形（铸模）叫做
※ 塑胶有加热就融化，冷却就固化的性质，利用这个性质做出各种物品
PES（聚醚） LCP（液晶聚合物） PC （聚碳酸脂） PBT（熱可塑性聚 脂）
可動側（下型）型板 在射出用成形模具，有凸模的模 板
＊凹模，凸模的部分使制品成
为其形状（重要部）
成形の基礎学習編
各部品名称与作用 垫 块
支持着模板，根据它规定制品顶出距 离的垫块 为顶出装置所做的垫片样的东西
成形の基礎学習編
各部品名称及作用
顶出模板（上、下） KO模板（１，２）
顶出制品时使用，固定顶出针返回
电极 钢材
【 放電加 工 】
加工物 磁座
成形の基礎学習編
浇口类别的详细
阶梯浇口
G6C 卷轴B G5Z 卷轴
固定型 （上型） 浇口位置 注道 製品 ＰＬ面 水口 冷料井 可动型 （下型）
成形の基礎学習編
浇口类别的详细 潜伏式浇口（サブマリーンゲート）
G6H 卷轴 G6D 本体
浇口位置
ＰＬ面
成形の基礎学習編
从固定型的顶出模板那里出来
成形の基礎学習編
3模板模具的 构造特征
①因浇口位置可以在成形品的任意位置上，可以设定成形上 的理想的浇口位置 ②水口与制品分别取出
③因模具的打开面多，需要有开模长度大的成形机
④开模时间长，周期长 ⑤因模具构造复杂，故障的原因也增多，配件也增多，因 此价格也高
浇口方式 本公司产品
【 成形材料 】
（ 干 燥 机 ）
【 模具 】 【 成形机 】
（ 温 调 机 ） （ 取出机 ） （ 粉碎机 ） （ 热流道系统 ）
【塑 胶 制 品】
（ 批量区分机 ）
（成形材料） 树 脂
加热
（成形品） 流 动
加圧
形 成
冷却
固 化
硬 化
成形の基礎学習編
２模板模具构造
关闭状态
打开状态
可以把模具分成固定型（上型）和可动型（下型），产品和水 口一起由可动型的顶出机构顶出。