一起來認識振動摩擦焊接模具

　　振動摩擦焊接模具也是模具的一種，通常的模具是在沖裁、成形沖壓、模鍛、冷鐓、擠壓、粉末冶金件壓制、壓力鑄造，以及工程塑料、橡膠、陶瓷等制品的壓塑、注塑、焊接的成形加工中，用以在外力作用下使坯料成為有特定形狀和尺寸的制件的工具。振動摩擦焊接模具是將殼料固定在上下模具腔體中，通過振動摩擦使得上下殼體熔融焊接的工具。

　　振動摩擦焊接模具與普通模具一樣，一般分為兩個部分：動模和定模，或凸模和凹模，它們可分可合。分開時裝入坯料或取出制件，合攏時使制件與坯料分離或成形。在沖裁、成形沖壓、模鍛、冷鐓、壓制和壓塑過程中，分離或成形所需的外力通過模具施加在坯料上；在擠壓、壓鑄和注塑過程中，外力則由氣壓、柱塞、沖頭等施加在坯料上，模具承受的是坯料的脹力。

　　模具具有特定的輪廓或內腔形狀，具有刃口的輪廓形狀可以使坯料按輪廓線形狀發生分離，即進行沖裁；內腔形狀可以使坯料獲得相應的立體形狀。（補充一句，國外把模具分兩類：MOLD和DIE。MOLD意思是“模子，模腔”，指塑模、鑄造模一類的；DIE意思是“金屬模子,印模”，指沖模、鍛模一類的。分別很簡單：一種是把材料加熱熔融后灌入模腔，一種是用外力把材料壓成所需的形狀。） 

　　模具除其本身外，還需要模座、模架、導向裝置和制件項出裝置等，這些部件一般都是制成通用型，以適用于一定范圍的不同模具。 

　　模具的應用極為廣泛，大量生產的機電產品，如汽車、自行車、縫紉機、照相機、電機、電器、儀表等，以及日用器具的制造都應用大量模具。 

　　模具基本上是單件生產的，其形狀復雜，對結構強度、剛度、表面硬度、表面粗糙度和加工精度都有很高的要求，所以模具生產需要有很高的技術水平。模具的及時供應及其質量，直接影響產品的質量、成本和新產品研制。因此，模具生產的水平是機械制造水平的重要標志之一。 

　　加工金屬的模具按所采用的加工工藝分類，常用的有：沖壓模，包括沖裁模、彎曲模、拉深模、翻孔模、縮孔模、起伏模、脹形模、整形模等；鍛模，包括模鍛用鍛模、鐓鍛模等；以及擠壓模和壓鑄模。用于加工非金屬和粉末冶金的模具，則按加工對象命名和分類，有塑料模、橡膠模和粉末冶金模等。 

　　沖壓模是用于板料沖壓成形和分離的模具。成形用的模具有型腔，分離用的模具有刃口。最常用的沖壓模只有一個工位，完成一道生產工序。這種模具應用普遍，結構簡單，制造容易，但生產效率低。為提高生產率，可將多道沖壓工序，如落料、拉深、沖孔、切邊等安排在一個模具上，使坯料在一個工位上完成多道沖壓工序，這種模具稱為復合模。 

　　另有將落料、彎曲、拉深、沖孔和切邊等多工序安排在一個模具的不同工位上，在沖壓過程中坯料依次通過多工位被連續沖壓成形，至最后工位成為制件，這種模具稱為級進模，又稱連續模。 

　　沖壓模的特點是：精度高，尺寸準確，有些沖裁模的凸模與凹模的間隙近于0；沖壓速度快，每分鐘可沖壓數十次至上千次；模具壽命長，有些硅鋼片沖裁模壽命在幾百萬次以上。 

　　煅模是用于熱態金屬模鍛成形的模具。模鍛時，坯料往往經過多次變形才能制成鍛件，這就需要在一個模塊上刻有幾個型腔。金屬依次送至各個型腔，并在型腔內塑性流動，最后充滿型腔，制成鍛件。在模鍛成形中，坯料很難與終鍛時的型腔體積相等，為了避免廢品，常選用稍大一些的坯料。為此，在終鍛模的上、下模分界面的型腔四周設有飛邊槽，以存貯多余的金屬，成形后將飛邊切去。 

　　鍛模的技術特點是：有多個形式復雜的型腔；工作條件惡劣，1000℃以上熾紅的鋼在模具型腔內變形和流動沖刷；模具要承受鍛錘的高速沖擊或重負載的壓下；在使用過程中常處于急冷、急熱和冷熱交變狀態。因此，模具材料應具有很高的強度、韌性和耐磨性。熱鍛時還須有較高的溫度強度和硬度，并經過強韌化熱處理。 

　　擠壓模是用于將金屬擠壓成形的模具。正擠壓模有一個靜止的凹模和放置坯料的擠壓筒，以及對坯料施加壓力的沖頭。反擠壓模的擠壓筒為凹模，沖頭為凸模。由于金屬需要在很大的壓強下才能從凹模擠出成形，因此，擠壓筒和反擠壓的凹模需要有很高的強度，故常采用多層預應力組合結構。沖頭和凸模的工作長度宜短，避免在高的壓應力下發生不穩和彎曲。 

　　壓鑄模是安裝在壓鑄機上的，能夠將液態金屬在高壓下注入型腔，并保壓至金屬凝固、成形的模具。它主要用于鋁、鋅、銅件，也可用于鋼件。壓鑄模的結構與塑料注射模類似，它由動模與定模構成型腔，用型芯做鑄件的孔腔。金屬在型腔內冷卻、凝固后抽出型芯，分開模具。 

　　壓鑄件一般壁薄中空，有眾多臺、筋，形狀結構復雜，表面較光潔。由于金屬在熔融的高溫下成形，因此壓鑄模需要采用耐高溫的材料制造。 

　　塑料模是用于塑料成形的模具。隨著塑料工業的發展，塑料模需求量日益增多，其產量已占各類模具產量的首位。常用的塑料模有注射模、壓塑模和擠塑模等。 

　　塑料模工作時，所承受的壓力、溫度都不高，但制件數量很大，表面要求特別光潔。為此，模具材料可選用預淬硬鋼，即先對模具進行熱處理，達到一定硬度后再進行切削加工，以防止熱處理后變形，最后再進行拋磨加工，以提高表面質量。 

　　橡膠模是主要用于輪胎、汽車蓄電池殼、鞋底等橡膠產品成形的模具。一般是將橡膠材料夾入模具內，經蒸汽加熱成形，也有與塑料注射模相似的橡膠注射模。 

　　粉末冶金模是將固體金屬粉末壓制成形的模具。工作時，將金屬粉末定量地倒入下模，然后上模壓下、閉合、成形，再用頂料裝置頂出預制坯，并送入燒結爐內燒結，遂制成粉末冶金零件。 

　　一般粉末冶金件的空隙很大，占總體積的15％左右，成形壓力不大，模具結構較簡單，精度、表面粗糙度要求一般，所以對模具無特殊要求。為了減少空隙、提高密度和強度，對燒結后的坯件，再進行一次熱鍛，通稱粉末鍛造，所用的模具與模鍛模相似。 

　　由于模具是進行成型加工的工具，所以要求表面光潔、結構合理、生產效率高、易于自動化；并且還要制造容易、壽命高、成本低；另外還要考慮到設計符合工藝需要，經濟合理等。 

　　模具結構設計和參數選擇須考慮剛性、導向性、卸料機構、定位方法、間隙大小等因素，模具上的易損件應容易更換。對于塑料模和壓鑄模，還要考慮合理的澆注系統、熔融塑料或金屬流動狀態，以及進入型腔的位置與方向。為了提高生產率、減少流道澆注損失，可采用多型腔模具，即在一模具內能同時完成多個相同或不同的制品。 

　　模具的生產一般為單件、小批生產，在制造要求嚴格。因此多采用精密的加工設備和測量裝置。按結構特點，模具一般分為平面的沖裁模和具有空間的型腔模。 

　　平面沖裁模可用電火花加工初成形，再用成形磨削、坐標磨削等方法進一步提高精度。坐標磨床一般用于模具的精密定位，以保證精密孔徑和孔距。也可用計算機數控連續軌跡坐標磨床，磨削任何曲線形狀的凸模和凹模。 

　　型腔模主要用于立體形狀工件的成形，因此在長、寬、高三個方向都有尺寸要求，形狀復雜，制造難度較大。象冷擠壓模、壓鑄模、粉末冶金模、塑料模、橡膠模等都屬于型腔模，型腔模多用仿形銑床加工、電火花加工和電解加工。將仿形銑加工與數控聯合應用，和在電火花加工中增加三向平動頭裝置，都可提高型腔的加工質量。 

　　計算機數控多軸銑床、坐標磨削和加工中心機床，是型腔模加工的重要設備。型腔的表面研磨和拋光一般采用電動或風動工具，配以各種研磨、拋光輪和研磨膏粉，或采用超聲波研磨、擠壓珩磨、化學拋光等方法。三坐標測量機和光學投影比較儀是模具制造中常用的精密測量設備。

　　模具是精密工具，價格昂貴，必須盡量提高使用壽命。模具的正常失效形式主要有磨損、塌陷斷裂、粘合等，不同用途的模具失效形式也各不相同。提高模具壽命的途徑主要是根據應用條件，合理選用模具鋼和確定熱處理規范。 

　　選用在使用溫度下強度高的材料可防止塌陷；提高模具硬度可以減少磨損率；較高的韌性和抗疲勞性能，以及消除電加工的硬化層及加工殘余應力，可以阻礙裂紋的產生和發展，防止裂斷。 

　　表面處理、潤滑和選用抗粘合性能好的模具材料，是延長模具壽命的重要措施。模具工作表面和基體的要求差異很大，很難用一種材料完全合理地滿足，但可以在工作部位用鑲塊、堆焊、噴鍍和局部強化的辦法提高其綜合性能。此外，合理的操作使用，是消除非正常失效、減緩正常失效的另一途徑。