模具设计与制造
2020-07-24 13:50:19 0 举报AI智能生成
模具设计与制造
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大纲/内容
绪论
模具总体分类
1）金属板材成形模具
冲模
2）金属体积成形模具
锻模、挤压模、压铸模
3）非金属材料制品用成型模具
塑料注射模、压缩模、玻璃、陶瓷制品用成型模具
模具特点
1.模具的适应性强
2.制件的互换性好
3.生产效率高、低耗
4.社会效益高
第1章
冲压
定义
用压力机和模具对金属板材加工，使其分离或产生塑性变形，以达到所需要的形状和尺寸
冲压加工
特点
优点
1.低耗、高效、低成本
2.精度高、质量稳定、高一致性
3.可加工薄壁、复杂零件
4.高材料利用率、便于组织生产
5.易机械化和自动化
缺点
周期长
费用高
分类
分离工序
冲压成形时，将冲压件或毛料沿一定轮廓相互分离
主要有冲裁和剪裁等
成形工序
冲压成形时，变形材料内部应力超过屈服极限σs，
但未达到强度极限σb，使材料产生塑性变形，从而成形零件。
主要有弯曲、拉深、翻边等
应力应变曲线（理解）
分支主题
c点
开始塑性变形（屈服），应力等于初始屈服极限
cde段
屈服平台，应变增大，应力上升
d点（卸载）
应力dd'返回，应变d'g（弹性变形）到Od'（塑性变形)
de段
屈服应力由于变形的增大而提高，也即材料在硬化
塑性规律
塑性体积不变定律
金属材料在塑性变形时体积不变
ε1 +ε2 + ε3 = 0
应变之和为0
三向和平面状态
塑性变形最小阻力定律
在冲压加工中，板料在变形过程中总是沿着阻力最小的方向发展
应力状态对金属塑性的影响
在主应力状态中
压应力个数愈多，数值愈大
塑性愈高
拉应力个数愈多，数值愈大
塑性愈低
冲压材料的要求
a．对冲压成形性能的要求
应具有良好的塑性
b．对材料厚度公差的要求
应符合国家标准
c．对表面质量的要求
应具有光洁平整且无缺陷损伤的表面状态
板料的分类
黑色金属板料
有色金属板料
非金属材料
曲柄压力机
基本原理
曲柄滑块机构由偏心齿轮5、连杆6和滑块7组成。
其职能是将偏心齿轮的旋转运动转变成滑块的往复
直线运动，将偏心齿轮的扭矩转变成滑块的压力。
分支主题
主要技术参数
（1）公称压力
（2）滑块行程
（3）闭合高度
（4）滑块行程次数
选用原则
1.压力机的公称压力不小于冲压工序所需的压力
2.压力机滑块行程应满足工作在高度上能获得所需的尺寸
3.压力机的闭合高度、工作台尺寸和滑块尺寸等应满足模具的正确安装要求
4.压力机的滑块行程次数应符合生产力和材料变形速度的要求
第2章
冲裁
落料
制取一定外形的冲落部分
冲下部分为零件或毛料
冲孔
为了制取内孔
冲下部分为废料
冲裁间隙
模具凸凹模刃口缝隙间的距离
冲裁力
剪切力的最大值
搭边
定义
排样时冲裁件（工件）之间
以及冲裁件与条料侧边之间留下的余料
作用
1.补偿定位误差，确保冲出合格零件
2.增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率
整修
利用整修模沿着冲裁件外缘或内孔刮削去一层薄薄的切屑，
以除去普通冲裁时在断面上留下的塌角、毛刺和剪裂带等，
从而提高了冲裁件的加工精度，降低了表面粗糙度
排样
定义
冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法
方法
1.有废料排样
2.少废料排样
3.无废料排样
特点
提高材料利用率
降低成本
保证模具寿命
保证冲件质量
冲裁模
类型
简单模
在冲压的一次行程过程中，只能完成一个冲压工序的模具
模具简单,造价低
级进模
（连续冲模）在冲压的一次行程过程中，
在不同的工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具
生产率高，要求定位精度高
复合膜
在冲压的一次行程过程中，
在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具
精度高，模具复杂
模架
模柄及上、下模板中间联以导向装置的总称
模具闭合高度
压力机滑块在下死点（最低工作位置时），
模具上模板上平面至下模板下平面之间的距离
冲模压力中心
定义
冲裁力合力的作用点
与冲模设计关系
为了确保压力机和冲压模具正常工作，
应使冲模的压力中心通过模柄轴线
并与压力机滑块的中心相重合
否则
冲模和压力机滑块产生偏心载荷
滑块和导轨间产生过大的磨损
模具导向零件加速磨损
降低模具和压力机的使用寿命
降低冲裁力方法
1.材料加热红冲
2.阶梯形凸模
3.用斜刃冲模冲裁
刃口尺寸计算
第7章
塑料的流动性
塑料熔体在一定温度与压力下填充型腔的能力
塑料制品的尺寸精度
成型后塑料制品的尺寸与图 纸尺寸的符合程度
影响因素
a.模具制造的精度，约为1/3
对小尺寸最大
b.成型时工艺条件的变化，约为1/3
c.模具磨损及收缩率的波动，约为1/3
对大尺寸最大
金属嵌件
定义
塑件中的金属零件
作用
1.提高塑件的力学强度和使用寿命
2.构成导电、导磁通路
3.满足其他特殊技术要求
第8章
注塑机基本参数与注射模的关系
注射压力
柱塞或螺杆顶部对塑料熔体所施加的压力
锁模力
在成型时锁紧模具的最大力
注射速率
每秒钟通过喷嘴的塑料容量
分型面
定义
模具上用以取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面
选择原则
1.不应影响制品尺寸的精度和外观
2.尽量简单；避免采用复杂形状，使模具制造容易
3.不妨碍制品脱模和抽芯
4.有利于浇注系统的合理设置
5.尽可能与料流的末端重合，有利于排气
注射成型模具设计的步骤
（1）全面了解用户要求
（2）收集资料，了解概况
（3）初步设计（方案、草图、模型）
（4）图纸设计
浇注系统的作用
将熔体平稳地引入型腔，使之充满型腔内各个角落，
在熔体填充和凝固过程中，能充分地将压力传递到型腔的各个部位，
获得组织致密、外形清晰、尺寸稳定的塑件
适用于无流道浇注系统的塑料
性能
（1）成型温度范围宽、粘度变化小
（2）对压力敏感
（3）导热性能好
（4）比热小
（5）热变形温度高
无流道浇注系统
通过对模具采用绝热或加热的方法，
使流道内的塑料始终保持熔融状态的浇注系统
脱模机构
顶出机构
注射机成型后的制品必须以模具中取出，
而完成取出制品的机构称为顶出机构
二次脱模机构
在一次脱模动作以后，增加一次脱模动作的机构
抽芯机构
能将侧型芯或侧型腔抽出和复位的机构
衡量塑料制品充分固化的标准
（1）制品最大壁厚的温度已冷却到该塑料的热变形温度以下
（2）制品截面内的平均温度已达到所规定的出模温度
（3）对于结晶型塑料，最大壁厚的中心层温度达到固溶点，或者结晶度达到某一百分比
双脱模机构的设置
设计时，由于脱模机构一般设在动模上，因此要求把塑料留在动模上，
这样可以借助开模动力来实现脱模顶出，从而完成制品脱模，但是，有时塑件结构比较复杂，能否使其留在动模上把握不大，这就要求在定模一侧也设置顶出机构，通过两边脱模机构的先后动作，强制制品先从定模内脱出，使其留于动模上，再从动模脱下，使其塑件无论留在哪一边都能顺利脱模
模温调节机构的设置
对于要求模温较低的塑料，由于模具不断地注入熔融塑料加热，模温升高。
单靠模具自然散热不能保持较低的温度，因此必须加冷却机构。
对于要求模温较高的塑料，成型出的制品容易产生内应力和表面瑕疵，
故宜采用较高的模温。由于模具与注射×模板紧密接触，自然散失热量大，
因此必须设置加热装置
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