模具基础知识

1模具类别和分类方法科学地对模具进行分类，对有计划地发展模具工业，系统地研究和开发模具生产技术，研究和制订摸具技术标准．实砚专业比生产，都具有重要的技术经济意义，对研究和制订模具技术标准体系，具有更重要的阶值，是其基础。模具分类方法很多，过去常使用的有：按模具结构形式分类，如单工序模，复式冲模等；按使用对象分类，如汽车覆盖件模具、电机模具等；按加工材料性质分类，如金属制品用模具，非金属制用模具等；按模具制造材料分类，如硬质合金模具等；按工艺性质分类，如拉深模、粉末冶金模、锻模等。这些分类方法中，有些不能全面地反映各种模具的结构和成形加工工艺的特点，以及它们的使用功能。为此，采用以使用模具进行成形加工的工艺性质和使用对象为主的综合分类方法，将模具分为十大类，见表1各大类模具，又可根据模具结构、材料、使用功能以及制模方法等分为若干小类或品种。序号模具类型模具品种成形加工工艺性质及使用对象1冲压模具（冲模）冲裁模（无、少废料冲裁、整修、光洁冲裁、深孔冲裁精冲模等），弯曲模具，拉深模具，单工序模具（冲裁、弯曲、拉深、成形等），复合冲模，级进冲模；汽车覆盖件冲模，组合冲模，电机硅钢片冲模板材冲压成形2塑料成型模具压塑模具，挤塑模具，注射模具（立式、式、角式注射模具）；热固性塑料注射模具，挤出成形模具（管材、簿膜扁平机头等）发泡成形模具，低刀具工具泡注射成形模具，吹塑成形模具等塑料制品成形加黄岩工艺（热固性和热塑性模塑料）3压铸模热室压铸机用压铸模，立式冷室压铸机用压铸模，臣式冷室压铸机用压铸模，全立式压铸机用压铸模，有色金属（锌、铝、铜、镁合金）压铸，黑色金属压铸模有色金属与黑色金属压力铸造成形工艺4锻造成形模具模锻和大型压力机用锻模，螺旋压力机用锻模，平锻机锻模，辊锻模等；各种紧固件冷镦模，挤压模具，拉丝模具，液态锻造用模具等金属零件成形，采用锻压、挤压5铸造用金属模具各种金属零件铸造时采用的金属模型金属浇铸成形工艺6粉末冶金模具成形模：粉末制品压坯的压制成形黄岩艺。主模具电加工设2手动模：实体单向压制、实体双向压制手动模；实体浮动压模机动模：大型截面实体浮动压模，极掌单向压模，套类单向、双向压模，套类浮动压模整形模：手动模：径向整形模，带外台阶套类全整形模，带球面件整形模等机动模：无台阶实体件自动整形模，轴套拉杆式半自动整形馍，轴套通过式自动整形模轴套全整形自动模，带外台阶与带外球面轴套全整形自动模等备用于铜基、铁基粉末制品；机械零件，工具材料与制品易热零件等7玻璃制品模具吹一吹法成形瓶罐模具，压一吹法成形瓶罐模具，玻璃器皿用模具等玻璃制品成形工艺8橡胶成型模具橡胶制品的压胶模、挤胶模、注射模。橡胶轮胎模，“O”形密封圈橡胶模等橡胶压制成形工艺9陶瓷模具各种陶瓷器皿等制品用的成形金属模具陶瓷制品成形工艺10经济模具（简易模具）低熔点合金成形模具，薄板冲模，叠层冲模，硅橡胶模，环氧树脂模，陶瓷型精铸模，叠层型腔塑料模，快速电铸成形模等适用多品种少批量工业产品用模具，有很高经济价值模具锻坯下料尺寸的确定方法模具是由若干个零件按一定规则排列的组合体。模具制造的第一步便是模具零件坯料（俗称模块）的准备。由于模具零件形式、规格、尺寸和性能的多样性，以及市场上材料的供应状态以圆钢居多，因此，由圆钢形式的原材料截取适当长度，通过改锻获得模块坯料的制坯方式应用极其广泛。但必须解决圆钢直径的选择及其下料长度的确定两个问题。1、模具零件锻造的目的模具零件坯料准备时锻造的目的有两个：（1）获得一定的几何形状。（2）改善材料的组织性能和加工性能。3模具中一般的结构件（如固定板、卸料板等）以第一目的为主，而主要的工作零件（如凸模、凹模等）则两项目的兼有。通过锻造获得模块坯料几何形状的方法，其灵活性极强。基本可满足模块坯料规格和尺寸多样性的要求，具有节省材料、缩短工时等优点。对于模具中的主要零件，由于其热处理、质量和使用寿命等方面的要求，往往还需要通过锻造来改善原材料的性能。如通过锻造使材料的组织致密、均匀，使其各向异性不明显等。这时的锻造不仅是改变几何形状，更重要的是要注意锻造的方法。如采用纵向镦拔、横向镦拔、三向镦拔和对角线锻造等。2锻坯下料尺寸的确定原则锻坯的原材料一般为圆钢，合理选择圆钢直径和确定下科长度是锻造毛坯过程中的重要环节。其确定原则可归纳如下：（1）体积相等，即锻件毛坯的体积加上锻造过程中金属烧损率应等于原材料（圆钢）的下料体积。（2）金属烧损率δ即锻造力。热时产生的氧化皮、脱碳层等的损耗率。一般取δ=0.05～0.10。火次增多，锻造不平度大，材料脱碳倾向大时取大值(3）原材料长径比不能太大，一般取L/D=l.5～2.5，最大不超过3。L/D太大，锻件锻造过程中可能发生弯曲、夹层等缺陷。（4）计算后的原材料直径必须按国家标准的规格进行圆整，且最好是工厂库房里现存的或市场上供应的规格。3锻坯下料尺寸的计算方法根据以上原则可得出以下计算公式和方法：首先，按原则（l）可得V坯=V锻（l＋δ）％（l）式中，V锻是锻造后的模块体积，也就是模具零件的外形尺寸加上加工余量后的体积。V坯是原材料的下料体积。按原则（3）有L/D=l.5～2.5，即L=(l.5～2.5)D。这里D为一个估计值，设其为D估，其计算按下式进行（省略）。：4结束语模具零件锻造制坯备料的方式应用广泛。在备料时应注意以下几点：（１）由于模具零件是单件、小批量生产，生产中以自由锻造为主，必要时配以简单的胎具，因此在计算V坯时，其加工余量的选择应尽量大一点为宜。这样虽然材料略微增加，但从零件的质量和制模周期等因素综合考虑还是合算的。（2）原材料外表锈蚀严重时，金属的烧损率也应取大一点。（3）圆钢一般采用锯床切割下料，应避免先锯一缺口，然后打断的操作方法，同时原材料上不应有毛刺等缺陷存在。（4）原材料为方料或由厚板气割下料时，也可按前面介绍的四项原则计算下料尺寸，这时原则(１)可改为L/A坯=1.5～2.5（A坯为坯料截面的边长4塑料模具设计步骤1.接受任务书成型塑料制件的任务书通常由制件设计者提出，其内容如下：1.经过审签的正规制制件图纸，并注明采用塑料的牌号、透明度等。2.塑料制件说明书或技术要求。3.生产产量。4.塑料制件样品。通常模具设计任务书由塑料制件工艺员根据成型塑料制件的任务书提出，模具设计人员以成型塑料制件任务书、模具设计任务书为依据来设计模具。2.收集、分析、消化原始资料收集整理有关制件设计、成型工艺、成型设备、机械加工及特殊加工资料，以备设计模具时使用。1.消化塑料制件图，了解制件的用途，分析塑料制件的工艺性，尺寸精度等技术要求。例如塑料制件在外表形状、颜色透明度、使用性能方面的要求是什么，塑件的几何结构、斜度、嵌件等情况是否合理，熔接痕、缩孔等成型缺陷的允许程度，有无涂装、电镀、胶接、钻孔等后加工。选择塑料制件尺寸精度最高的尺寸进行分析，看看估计成型公差是否低于塑料制件的公差，能否成型出合乎要求的塑料制件来。此外，还要了解塑料的塑化及成型工艺参数。2.消化工艺资料，分析工艺任务书所提出的成型方法、设备型号、材料规格、模具结构类型等要求是否恰当，能否落实。成型材料应当满足塑料制件的强度要求，具有好的流动性、均匀性和各向同性、热稳定性。根据塑料制件的用途，成型材料应满足染色、镀金属的条5件、装饰性能、必要的弹性和塑性、透明性或者相反的反射性能、胶接性或者焊接性等要求。3.确定成型方法：采用直压法、铸压法还是注射法。4、选择成型设备根据成型设备的种类来进行模具，因此必须熟知各种成型设备的性能、规格、特点。例如对于注射机来说，在规格方面应当了解以下内容：注射容量、锁模压力、注射压力、模具安装尺寸、顶出装置及尺寸、喷嘴孔直径及喷嘴球面半径、浇口套定位圈尺寸、模具最大厚度和最小厚度、模板行程等，具体见相关参数。要初步估计模具外形尺寸，判断模具能否在所选的注射机上安装和使用。5.具体结构方案（一）确定模具类型：如压制模（敞开式、半闭合式、闭合式）、铸压模、注射模等。（二）确定模具类型的主要结构选择理想的模具结构在于确定必需的成型设备，理想的型腔数，在绝对可靠的条件下能使模具本身的工作满足该塑料制件的工艺技术和生产经济的要求。对塑料制件的工艺技术要求是要保证塑料制件的几何形状，表面光洁度和尺寸精度。生产经济要求是要使塑料制件的成本低，生产效率高，模具能连续地工作，使用寿命长，节省劳动力。影响模具结构及模具个别系统的因素很多，很复杂：1.型腔布置。根据塑件的几何结构特点、尺寸精度要求、批量大小、模具制造难易、模具成本等确定型腔数量及其排列方式。对于注射模来说，塑料制件精度为3级和3a级，重量为5克，采用硬化浇注系统，型腔数取4-6个；塑料制件为一般精度（4-5级），成型材料为局部结晶材料，型腔数可取16-20个；塑料制件重量为12-16克，型腔数取8-12个；而重量为50-100克的塑料制件，型腔数取4-8个。对于无定型的塑料制件建议型腔数为24-48个，16-32个和6-10个。当再继续增加塑料制件重量时，就很少采用多腔模具。7-9级精度的塑料制件，最多型腔数较之指出的4-5级精度的塑料增多至50%。2.确定分型面。分型面的位置要有利于模具加工，排气、脱模及成型操作，塑料制件的表面质量等。3.确定浇注系统（主浇道、分浇道及浇口的形状、位置、大小）和排气系统（排气的方法、排气槽位置、大小）。4.选择顶出方式（顶杆、顶管、推板、组合式顶出），决定侧凹处理方法、抽芯方式。5.决定冷却、加热方式及加热冷却沟槽的形状、位置、加热元件的安装部位。66.根据模具材料、强度计算或者经验数据，确定模具零件厚度及外形尺寸，外形结构及所有连接、定位、导向件位置。7.确定主要成型零件，结构件的结构形式。8.考虑模具各部分的强度，计算成型零件工作尺寸。以上这些问题如果解决了，模具的结构形式自然就解决了。这时，就应该着手绘制模具结构草图，为正式绘图作好准备。5.绘制模具图要求按照国家制图标准绘制，但是也要求结合本厂标准和国家未规定的工厂习惯画法。在画模具总装图之前，应绘制工序图，并要符合制件图和工艺资料的要求。由下道工序保证的尺寸，应在图上标写注明“工艺尺寸”字样。如果成型后除了修理毛刺之外，再不进行其他机械加工，那么工序图就与制件图完全相同。在工序图下面最好标出制件编号、名称、材料、材料收缩率、绘图比例等。通常就把工序图画在模具总装图上。1.绘制总装结构图绘制总装图尽量采用1：1的比例，先由型腔开始绘制，主视图与其它视图同时画出。模具总装图应包括以下内容：1.模具成型部分结构2.浇注系统、排气系统的结构形式。3.分型面及分模取件方式。4.外形结构及所有连接件，定位、导向件的位置。5.标注型腔高度尺寸（不强求，根据需要）及模具总体尺寸。6.辅助工具（取件卸模工具，校正工具等）。7.按顺序将全部零件序号编出，并且填写明细表。8.标注技术要求和使用说明。模具总装图的技术要求内容：1.对于模具某些系统的性能要求。例如对顶出系统、滑块抽芯结构的装配要求。2.对模具装配工艺的要求。例如模具装配后分型面的贴合面的贴合间隙应不大于0.05mm模具上、下面的平行度要求，并指出由装配决定的尺寸和对该尺寸的要求。3.模具使用，装拆方法。4.防氧化处理、模具编号、刻字、标记、油封、保管等要求。5.有关试模及检验方面的要求。72.绘制全部零件图由模具总装图拆画零件图的顺序应为：先内后外，先复杂后简单，先成型零件，后结构零件。1.图形要求：一定要按比例画，允许放大或缩小。视图选择合理，投影正确，布置得当。为了使加工专利号易看懂、便于装配，图形尽可能与总装图一致，图形要清晰。2.标注尺寸要求统一、集中、有序、完整。标注尺寸的顺序为：先标主要零件尺寸和出模斜度，再标注配合尺寸，然后标注全部尺寸。在非主要零件图上先标注配合尺寸，后标注全部尺寸。3.表面粗糙度。把应用最多的一种粗糙度标于图纸右上角，如标注“其余3.2。”其它粗糙度符号在零件各表面分别标出。4.其它内容，例如零件名称、模具图号、材料牌号、热处理和硬度要求，表面处理