模具设计1

模具设计与制造主讲教师：罗云华第1章模具基础知识21.1模具的概念及分类1.1.1模具的概念模具是成形产品零件的专用工具，是工业生产中的主要工艺装备。按机械制造工艺字典定义，模具是对生产对象的形状和尺寸加以控制的装置。模具与冲压、锻造、挤压、铸造等金属材料零件的成形设备配套使用，或与塑料、橡胶、陶瓷等非金属材料零件的成形设备配套使用，可成形加工各种各样的金属和非金属零件，已成为为现代化工业生产的重要加工手段。用模具成形出来的零件通常称为“制件”（如冲压件、锻件、塑料制品、铸件等）。31.1模具的概念及分类1.1.1模具的概念模具属于精密机械产品，它主要由机械零件和机构组成，如成形工作零件、导向零件、支承零件、定位零件等及送料机构、抽芯机构、推件机构、检测与安全机构等。41.1模具的概念及分类1.1.2模具的分类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，将常用模具分为九类，各大类模具又可根据模具结构、材料、使用功能和模具制造方法等，分成若干小类或品种。51.1模具的概念及分类1.1.2模具的分类61.1模具的概念及分类1.1.3模具在工业生产中的地位“模具工业是美国工业的基石”（美国）“模具是促进社会富裕的动力”（日本）“模具--金属加工中的帝王”（德国）“模具就是黄金”（罗马尼亚）“模具工业是不衰亡工业”(欧洲)“模具业是制造业的掌上明珠”(台湾)“模具是效益放大器”(新加坡)71.1模具的概念及分类1.1.3模具在工业生产中的地位模具在各个工业领域得到广泛应用，是基础工业。模具涉及面相当广，它是一个系统工程。81.2模具的工作原理及应用模具的种类虽然非常多，但生产中常用的模具有冲模、塑料模、压铸模。根据模具工业协会资料，冷冲模约占模具总量的40％～50％，注射模约占20％～30％，其他模具约占20%～40%；汽车业是模具业的最大用户。91.2模具的工作原理及应用1.2.1冷冲模的工作原理及应用冷冲压是金属压力加工方法之一，它是建立在金属塑性变形的基础上，在常温下利用冲模和冲压设备对材料施加压力，使其产生塑性变形或分离，从而获得一定形状、尺寸和性能的制件。由于冷冲压使用的原材料多为钢厂轧制出来的板料，所以又称板料冲压。101.2模具的工作原理及应用1.2.1冷冲模的工作原理及应用实现冲压生产、批量制造零件的三要素：（1）板料（3）冲压设备（2）冲压模具111.2模具的工作原理及应用1.2.1冷冲模的工作原理及应用（1）冲压常用板料：冷轧钢板、热轧钢板、铝及铝合金板、铜及铜合金板、不锈钢板等。板料厚度大多在0.5～6mm之间。121.2模具的工作原理及应用1.2.1冷冲模的工作原理及应用（2）冲压模具：冲压模具是冲压加工中将板料加工成制件或半成品的一种工艺装备，按工序性质分有冲裁模（包括落料模和冲孔模）、弯曲模、拉深模、胀形模、翻边模等。131.2模具的工作原理及应用1.2.1冷冲模的工作原理及应用落料模141.2模具的工作原理及应用1.2.1冷冲模的工作原理及应用弯曲模151.2模具的工作原理及应用1.2.1冷冲模的工作原理及应用拉深模161.2模具的工作原理及应用1.2.1冷冲模的工作原理及应用胀形模171.2模具的工作原理及应用1.2.1冷冲模的工作原理及应用翻边模181.2模具的工作原理及应用1.2.1冷冲模的工作原理及应用（3）冲压设备：冲压设备是提供冲压变形力的，生产中常用的有曲柄压力机（简称冲床）、油压机等191.2模具的工作原理及应用1.2.1冷冲模的工作原理及应用冲床201.2模具的工作原理及应用1.2.1冷冲模的工作原理及应用油压机211.2模具的工作原理及应用1.2.1冷冲模的工作原理及应用冷冲压的优点：（1）在压力机简单冲击下，能够获得其他的加工方法难以加工或无法加工的形状复杂的冲压件；（2）制件的形状和尺寸是由高精度的模具保证的，所以加工出的冲压件尺寸稳定，互换性好；（3）采用优化排样，材料的利用率高、废料少，且加工后的冲压件强度高，刚度好，表面质量好；（4）操作简单，生产过程易于实现机械化和自动化，生产效率高；（5）冷冲压加工不需要加热，冲压速度快，在大批量生产的条件下，冲压件成本较低。221.2模具的工作原理及应用1.2.1冷冲模的工作原理及应用冷冲压的缺点：（1）由于模具制造周期长、费用高，冲压加工在小批量生产中受到一定限制；（2）冲压时噪音大，冲压速度快，动作单调，手工操作有一定的危险性。231.2模具的工作原理及应用1.2.1冷冲模的工作原理及应用典型冲压件：硬币（落料、压印）纽扣电池（落料、拉深，某厂年产1亿只）241.2模具的工作原理及应用1.2.1冷冲模的工作原理及应用典型冲压件：电机定转子及其复合模（落料、冲孔）251.2模具的工作原理及应用1.2.2注塑模的工作原理及应用注塑成形工艺及其注塑成形模具应用极广。注塑成形又称注射模塑或注塑。它是热塑性塑料制品成形的一种重要方法，也已成功地用于某些热固性塑料制品。其加工的制品在塑料制品中约占20％～30％，制品的用途已扩大到各个领域。航空杯液晶电视、显示器、遥控器外壳261.2模具的工作原理及应用1.2.2注塑模的工作原理及应用注塑成形原理1—注射机顶杆2—动模3—推出机构4—塑件5—定模6—浇注系统7—喷嘴8—熔体9—料筒10—电加热11—料斗12—塑料13—螺杆271.2模具的工作原理及应用1.2.2注塑模的工作原理及应用注塑成形原理将塑料加入注射机的料筒内加热塑化成呈粘流态的熔体，然后借助螺杆（或柱塞）的推力，使熔体以较高的压力和速度经喷嘴和模具浇注系统充满闭合的模具型腔，再经一定时间的冷却使塑料硬化定型后，即可升启模具，取出制品。281.2模具的工作原理及应用1.2.2注塑模的工作原理及应用（1）闭模和锁模这时模具首先以低压快速进行闭合，当动模与定模接近时，转换为低压低速合模，然后切换为高压将模具锁紧。（2）注射合模动作完成后，在移动油缸的作用下，注射装置前移，使料筒前端的喷嘴与模具贴合，再由注射油缸推动螺杆，以高压高速将螺杆前端的塑料熔体注入模具型腔。（3）保压注入模具型腔的塑料熔体，在模具的冷却作用下会产生收缩，未冷却的塑料熔体也会从浇口处倒流，因此在这一阶段，注射油缸仍须保持一定压力进行补缩，才能制造出饱满、质密的塑料制品。塑料注射成形的工作过程（视频）291.2模具的工作原理及应用1.2.2注塑模的工作原理及应用塑料注射成形的工作过程（4）冷却和预塑化当模具浇口处的塑料熔体冷凝封闭后，保压阶段完成，制品进入冷却阶段。此时，螺杆在液压马达（或电动机）的驱动下转动，使来自料斗的塑料颗粒向前输送，同时受热塑化。当螺杆将塑料颗粒向前输送时，螺杆前端压力升高，迫使螺杆克服注射油缸的背压后退，螺杆的后退量反应了螺杆前端塑料熔体的体积，即注射量。螺杆退回到设定注射量位置时停止转动，准备下一次注射。（5）脱模冷却和预塑化完成后，为了不使注射机喷嘴长时间顶压模具，为了喷嘴处不出现冷料，可以使注射装置后退，或卸去注射油缸前移的压力。合模装置开启模具，顶出装置动作，顶出模具内的制品。301.2模具的工作原理及应用1.2.2注塑模的工作原理及应用注射成形机的工作循环周期图311.2模具的工作原理及应用1.2.3压铸模的工作原理及应用压铸模压铸模是用在压铸机上生产压铸件的金属永久模。每副压铸模都是由两半模组成，以便铸件冷却后将其从型腔中取出。它有形成铸件形状和尺寸的型腔和型芯，金属液通过流道（即压室—浇道—内浇口系统）充填型腔，通过溢流排气系统排除气体等。321.2模具的工作原理及应用1.2.3压铸模的工作原理及应用压铸工艺系统压铸模、压铸机和压铸合金构成一个压铸工艺系统。压铸模设计除了要完成结构和机构的需求以满足铸件形状、尺寸、抽芯和推出等方面外，还应使这个系统有良好的匹配，达到优化压铸工艺，从而获得优质铸件的目的。331.2模具的工作原理及应用1.2.3压铸模的工作原理及应用压铸工作原理（卧式冷室压铸机）a）浇料b）压射c）推出铸件压铸工作原理（卧式热室压铸机）（视频）341.2模具的工作原理及应用1.2.3压铸模的工作原理及应用压铸工艺流程图351.2模具的工作原理及应用1.2.1冷冲模的工作原理及应用压铸工艺特点：（1）生产效率高。压铸机生产率高，易实现自动化，能压铸出从简单到相当复杂的各种铸件；（2）产品质量好。尺寸精度高，表面粗糙度低，铸件力学性能好，互换性好；（3）经济效益好。经济指标优良，压铸件成本低；（4）压铸设备投资高，压铸模制造周期长，费用高，一半不宜于小批量生产；（5）普通压铸法压铸的铸件易产生气孔，不能进行热处理；压铸某些内凹件、高熔点合金铸件比较困难。361.2模具的工作原理及应用1.2.3压铸模的工作原理及应用压铸工艺的应用广泛的应用在国民经济的各行各业中，如兵器、汽车与摩托车、航空航天产品的零部件以及电器仪表、无线电通信、电视机、计算机、农业机具、医疗器械、洗衣机、电冰箱、钟表、照像机、建筑装饰以及日用五金等各种产品的零部件的生产方面。变速箱压铸装饰品371.3模具工业的发展趋势（1）发展及加深成形理论基础和工艺原理的研究；（2）发展高效率、自动化的成形机械设备；（3）发展大型、微型和高精度的模具；（4）发展新成形理论基础和新工艺原理的研究；发展高寿命和简易经济模具；（5）发展高效、精密、数控自动化模具加工设备及先进制造工艺；（6）完善模具的标准化及专业化生产；（7）发展模具的计算机辅助设计和计算机辅助制造技术。381.4模具设计与制作流程传统模具设计与制造过程391.4模具设计与制作流程现代模具设计与制造过程（汽车覆盖件模具CAD/CAM）