模具理论

模具名称性能介绍合金钢模制作简便、耐磨性差、寿命短、基本淘汰；天然金刚石硬度高、耐磨性能好、脆性大、加工难、直径 1.2mm 以下的线模；硬质合金抛光性好、能量消耗低、耐磨性差、加工困难、各种直径线材；聚晶人造金刚石硬度高、耐磨性好、加工困难、成本高、小型线材、丝材；CVD 涂层材料光洁度高、耐温性好、工艺复杂、加工困难、小型线材、丝材；陶瓷材料耐磨、耐高温、耐腐蚀性好、热冲击、韧性差、加工难、没有大范围应用模芯有以下四个部分组成：入口锥、工作锥、定径带、出口锥；入口锥：角度一般在40~60°左右？；工作锥：这是模芯结构中最重要的部分。

钢丝进入模孔后，在整个工作锥的区域内进行塑性变形，所以他也被称为压缩角、变形区。

这一区域在拉拔中承受应力最大，若角度过小，则钢丝与模壁的接触面大，摩擦阻力增大，从而拉拔力也增大；若角度过大，是钢丝在同一拉拔速度下的变形程度增大，产生附加变形所需能量增加，导致钢丝力学性能下降，韧性值低，甚至断丝，同时会造成过大的模壁正压力，产生摩擦高热而恶化润滑条件。

其高度为h＝（1.0-1.4）d工作锥角度选择的一般原则是：含碳量越低，角度越大；拉拔同类材质时，压缩率越大，角度越大；拉拔线材直径越大，角度越大；湿拉又要比干拉同一材质时的角度增加1~2°。

工作锥要有足够的长度要始终保证线材进入工作锥时，最初接触点应在工作锥总长度的中间。

若靠近工作锥的始端，易造成润滑膜建立不良，变形过程偏长，摩擦力增加；若靠近定径带，易造成变形过程偏短，模孔壁的正压力增高，磨损加快。

角度：8~12°=其中：=0.05，D为拉拔前直径，d为拉拔后直径；长度：0.5~1.0d；定径带长度过长，会使摩擦力增加，导致拉拔温度升高，容易产生粘附现象，损坏模具，影响其使用寿命，并且拉丝时能耗增大，断线率增高；定径带长度过小，会使定径带磨损过快，并影响成品钢丝的尺寸精度。

定径区过长虽可提高拉丝模的寿命，但同时也会造成摩擦、发热量及能耗的增大，且易引起线材直径的缩减或拉断线材。

如定径区过短，则会造成拉拔时线材摇晃及产生竹节形，还会使拉丝模内孔很快地磨损导致尺寸超差。

长度：0.3~0.6D；定径带长度选择的一般原则是：拉拔软金属要比拉拔硬金属要短；湿式拉拔要比干式拉拔要短；粗直径的定径带长度要比细直径的要短。

出口锥：角度：27°？模具必须修出口锥的原因：1、钢丝拉出定径带后会有一个弹性恢复过程；2、拉丝停车后会有一个反拉力作用；3、利于拉丝粉结焦物的清除。

拉拔环：拉拔环产生的原因：那是由于进入模孔的金属线横截面变化时所受的抗力，和拉伸过程中金属线的振动而产生的周期性压力，导致线模的疲劳破坏。

拉拔环的出现，加剧模孔的磨损。

因为拉丝模的模孔出现拉拔环后，拉拔环上因松动而剥落的模芯材料小颗粒，会像磨料一样地研磨着工作区和定径区。

而进入模孔的金属线，则象模棒一样加剧模孔的磨损。

此时模孔和金属线之间的摩擦力增加，产生高温，加剧了磨损的过程。

拉丝模在拉拔过程中的磨损，可分为三个阶段：第一是模孔表面尖点磨损阶段，第二是一个低而稳定速率的磨损阶段，三是随着模孔表面磨损沟纹的出现，达到一个高速磨损阶段。

δ因数5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 2° 2.73 1.33 0.86 0.63 0.49 0.39 0.33 4° 5.46 2.66 1.72 1.26 0.97 0.79 0.64 6°8.19 3.99 2.59 1.88 1.46 1.18 0.98 8°10.92 5.32 3.45 2.51 1.95 1.57 1.30 10°13.65 6.65 4.31 3.14 2.44 1.97 1.63 12°16.30 7.94 5.15 3.75 2.91 2.35 1.95 14°19.03 9.27 6.01 4.38 3.40 2.74 2.27 16°21.76 10.59 6.87 5.01 3.89 3.14 2.60Δ值模具的工作锥和钢丝之间的接触长度应是定径带直径的72 %到100 %。

此时Δ的范围在1～1.5之间，这也对Δ取值趋向偏小给予有力的证明，因为Δ取小可以使残余功减至最小，并减少不均匀变形的程度和心部断裂现象,而且当润滑剂性能很好时,会减小摩擦系数，即减少摩擦功。

工作锥角度°72%接触点100%接触点6 13%R.A. 18%8 17% 23%10 21% 27%12 25% 32%14 28% 36%16 30% 40%模角Δ=其中：r为压缩率，2为工作锥角度；ID DIES一般在1.3 1.9之间FD DIES一般在2.4左右；Δ＞1.25时，会做多余的功，拉拔工艺安排Δ一般倾向于取1.5或更小一些，r和2α减少，都可以降低Δ值；Δ过大(即模角过大或压缩率过小)会产生更多的残余功，并产生更大的不均匀变形；若Δ太小(即模角小或压缩率过大) 会产生更多的摩擦热，所以Δ过大或过小都说明拉拔工艺的安排不合理。

工作锥角度偏大/偏小的原因：磨针角度偏大/偏小；工作锥角度偏大的后果：1、工作锥角度越大，扭转值越低；2、工作锥角度越大，越容易缩颈断丝；3、工作锥角度过大，易出现中心毛刺断丝；4、增加了钢丝横向裂纹脆断的风险；工作锥角度偏小的后果：1、增加了线材与内孔的接触面积，增大了摩擦；2、限制了润滑剂的带入，降低了润滑效果；3、易出现钢丝亮丝，刮伤，增加了模耗；工作锥锥角不正的原因：1、磨针磨得不圆/在研磨时严重磨损；2、磨针在磨机内安装不正确；工作锥锥角不正的后果：1、润滑效果降低，拉拔力变大，模耗、电耗增加；2、增加了拉拔断丝的风险，钢丝易竹节，表面易损伤，椭圆度易超标；3、增加了拉拔发热，降低了钢丝韧性（扭转次数下降），限制了拉拔速度。

工作锥角度偏大/偏小/锥角不正的纠正预防措施：1、加工磨针时用专人专机磨；2、每批磨针加工完成后用投影仪进行检验；3、磨针每磨一批模具后需检查磨针的角度、几何形状和磨损情况；4、每块模具进行检验，发现工作锥角不合格的及时重磨/更换规格。

定径带直径偏大/偏小的原因：1、定径针直径超出公差/错号；2、研磨、分发、打号时错号。

定径带直径偏大/偏小的后果：钢丝直径偏大/偏小，模耗/废品增多；定径带直径偏大/偏小的纠正预防措施：1、磨针每磨一批模具后需检查磨针的直径、几何形状和磨损情况；2、每块模具进行检验，按直径分别堆放，发现定径带直径偏大/偏小的及时重磨/更换规格。

定径带椭圆度不合格的原因：1、定径针几何形状不规则/磨损严重；2、定径带研磨时，设备旋转不稳定、抖动，导致磨针振动；3、定径带研磨时，设备中心偏移，导致定径针和模孔中心线不重合；4、模芯毛坯材料硬度不均匀。

定径带椭圆度不合格的后果：钢丝椭圆度超标，局部润滑效果降低，产生亮丝、刮伤；定径带椭圆度不合格的纠正预防措施：1、定径针每磨一批模具后需检查定径针的直径、几何形状和磨损情况；2、磨针每磨一批模具后需检查设备旋转是否稳定，设备中心是否居中；3、每批模具毛坯入厂检验，检验合格后方可使用；4、每块模具进行检验，发现定径带椭圆度不合格的及时重磨/更换规格。

定径带长度过长/过短的原因：定径带加工时，交汇点查找不正确或检查频次较少；定径带长度过长的后果：1、润滑效果降低，拉拔力变大，模耗、电耗增加；2、拉拔发热增加，增加了亮丝刮伤风险；3、增加了中心毛刺断丝和表面损伤断丝的风险定径带长度过短的后果：1、降低了摸孔的耐磨寿命，模具易超差，摸耗增加；2、会造成拉拔时线材摇晃，产生竹节丝；定径带长度过长/过短的纠正预防措施：1、严格按照修模交汇点对照表选择交汇点直径；2、每块模具进行检验，发现定径带长度过长/过短的及时重磨/更换规格。

定径带呈正斜孔的原因：1、定径针几何形状不规则/磨损严重；2、定径带研磨时，设备中心偏移，导致定径针角度倾斜；3、模具毛坯原始模孔倾斜定径带呈正斜孔的的后果：1、润滑效果降低，拉拔力变大，模耗、电耗增加；2、增加了拉拔断丝的风险，钢丝易竹节，表面易损伤，椭圆度易超标；3、增加了拉拔发热，降低了钢丝韧性（扭转次数下降），限制了拉拔速度。

定径带呈正斜孔的纠正预防措施：1、定径针每磨一批模具后需检查定径针的直径、几何形状和磨损情况；2、磨针每磨一批模具后需检查设备中心是否偏移，定径针角度是否垂直；3、每批模具毛坯入厂检验，检验合格后方可使用；4、每块模具进行检验，发现定径带呈正斜孔的及时重磨/更换规格。

研磨划痕缺陷的原因：1、未使用指定规格的研磨膏或研磨膏中颗粒大小不均、带有杂质；2、磨针/定径针几何形状不规则或严重磨损；研磨划痕缺陷的后果：1、润滑效果降低，拉拔力变大，模耗、电耗增加；2、钢丝表面粗糙度大，易亮丝、刮伤；3、增加了拉拔发热，降低了钢丝韧性（扭转次数下降）；4、无法完成抛光，增加了脆断和缩断的风险。

研磨划痕缺陷的纠正预防措施：1、使用指定的、符合要求的研磨膏，每次研磨需使用新的研磨膏，研磨膏保持充足，研磨结束将模孔内侧研磨膏清洁干净；2、磨针/定径针每磨一批模具后需检查磨针/定径针的几何形状和磨损情况；3、每块模具进行检验，发现研磨划痕缺陷的及时重磨/更换规格。

模孔表面光洁度不良的原因：1、抛光前模孔内侧未清洁或清洁不干净；2、未使用指定规格的抛光剂或抛光剂中颗粒大小不均、带有杂质；3、抛光前模芯碎裂或存在研磨划痕；模孔表面光洁度不良的后果：1、钢丝表面粗糙度大；2、润滑效果降低，拉拔力变大，模耗、电耗增加；模孔表面光洁度不良的纠正预防措施：1、每次抛光前将模孔内侧清洁干净；2、使用指定的、符合要求的抛光剂；3、每块模具进行检验，发现模芯碎裂或模芯表面存在研磨划痕的及时重磨/更换规格。

模具碎裂的后果：1、钢丝表面损伤，断丝；2、钢丝严重刮伤、润滑不良，缩颈断丝；3、增加了钢丝横向裂纹脆断和中心毛刺断丝的风险；4、增加了拉拔发热，降低了钢丝韧性（扭转次数下降）。