模具设计常识一

模具设计常识一模具的定义：模具是一种有一定形状与尺寸的型腔工具，与模具内各种系统或辅助机构配合使用，将各种高温液态的材料（塑料或金属合金等）填充至模具型腔内，即可生产出具有特定的形状、尺寸、功能和质量的工业零件。模具的作用：（1）模具工业是高新技术产业的一个组成部分。例如，集成电路的设计与制造，不能没有做引线框架的精密级进冲模和精密的集成电路塑封模；（2）模具工业又是高新技术产业化的重要领域。CAD/CAE/CAM技术发生了重要变革，模具的开发和制造水平的提高有利于采用数控精密、高效的加工设备；逆向工程、并行工程、敏捷制造、虚拟技术等先进技术在模具工业中的应用也要与电子信息等高新技术嫁接，实现高新技术产业化。模具设计与制造发展趋势：（1）模具设计由经验设计阶段向理论计算和计算机辅助设计方向发展（2)模具向高精度大型和超小型方向发展。10年前，精密模具的精度为5um,现在已达2--3um,有些模具的加工精度要求在1um以内，这就要求发展超精加工，减少钳工等手工操作量。（3）随着热流道技术的日益推广应用，热流道模具能大幅度节约制作的原材料。（4）多功能复合模具将进一步发展，多色和多材质塑料成型模具也将有较快发展。（5）随着塑料成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将随之发展。塑料件的精度分尺寸精度、几何形状精度和外观精度（光泽、色调）3种。在注射成型中，影响成型件精度的最大因素是成型收缩，高压注射成型可减小树脂收缩率，增加塑件尺寸的稳定性。（6）模具标准件的应用将日益广泛。如塑料、冲压模胚、顶针、司筒、螺丝和弹簧等。（7）快速经济模具的前景十分广阔。现在是多品种小批量生产的时代。研制各种超塑性材料来制作模具，用环氧（E)聚酯（P)或其中填充金属（M)、玻璃（G）等增强物制作简易模具。电铸模、精铸模、层迭模、陶瓷吸塑模、环氧树酯模及光造型等快速经济模具将进一步发展。模具制造标准：设计标准美制ANSI欧洲DIN中国公制JIS单位英寸（IN/LB)毫米（mm/kg)毫米（mm/kg)投影视角第三视角第一视角两者都有模架形式DMEHASCO富得巴/龙记模具材料H13、420、P20等1.2344、1.2311等P5、NAK55、NAK80及日本钢材等零件标准DMEHASCO大同/佳利来定位圈ф4.00ф100/110/125mmф100mm螺丝UNCmmmm顶针DMEHASCO大同/佳利来弹簧ASSOCIATEDAIDO,HASCOASSOCIATE,HASCO热咀INCOE,DME,KONAHASCO,SYNVENTIVE客户或相关要求喉塞NPTmm/BSPmm/相关要求浇口衬套R1/2,R3/4R10,R15等R15,R40顶出孔布局7，4*16，6*2.8200,100*400200,100*400塑料模具设计一般步骤：模具设计是一个相当复杂的过程，无论产品的外观，还是产品内部结构的设计，都需要考虑模具结构与模具零件加工的难易度。模具设计流程--》接受任务书--》收集、分析、消化原始资料--》模具排位、选取模架--》分型面设计、浇注系统形式、浇口位置--》分析零件是否有倒扣机构，倒扣部分采用何种形式侧向分型--》确定主要成型零件、结构件的结构形式和尺寸--》确定冷却形式和运水位置--》确定顶出形式、顶针尺寸大小和位置--》利用2D、3D软件绘制模具图、分模--》绘制全部零件图，校对、审图--》试模、修模1、接受任务书：成型塑料制件的任务书通常由产品设计师提出，内容大概如下：（1）发放经过审核的正规零件图纸。（2）制件说明书、技术要求等。（3）产量大小、交货时间、制作样品。（4）设计任务书下达，合约签订，项目将正式启动。2、收集、分析和消化原始资料：（1）消化塑件制作图。了解制作的用途，分析塑料制件的工艺性和尺寸精度等技术要求；分析制件的内外侧结构等（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、材料规格和模具结构类型等要求是否恰当，能否落实。分析成型材料是否能满足塑料制件的强度要求，是否有好的流动性、均匀性和热稳定性。（3）选择成型设备。选择模具注射机，如顶出装置、尺寸、喷嘴孔直径、浇口衬套定位圈尺寸、模具最大厚度和最小厚度及模板行程等内容。3、模具排位和选取模架：（1）型腔布局。根据制件的几何结构特点，设计要求等确定型腔数量以及排列方式。（2）模架选取：模架的形式取决于以下几个方面，如制件外侧有倒扣机构时，需要做母模侧向抽芯机构方能脱模，考虑到结构的原因，模具需要二次分型，此时将考虑使用简化形细水口哎呀细水口模架；如果制作外观不允许有明显的浇口痕迹、精度高以及需要实现自动化生产，此时将考虑选用细水口模架。（3）模架成本。4、分型面设计、浇注系统形式各浇口位置：（1）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，同时还要考虑制件的表面质量，尽量避免披峰的出现。（2）浇注系统。浇注系统包括分流道、浇口，浇口包括其形状、位置和尺寸大小。5、分析零件是否有倒扣机构，倒扣部分采用何种形式侧向分型：对零件中的倒扣机构确定其分型方法，倒扣在外侧一般选用滑快机构分型；内侧倒扣一般选用斜销分型。6、确定主要成型零件、结构件的结构形式和尺寸：根据制件结构，确定哪些结构需要做型芯和镶件独立加工，同时确定镶件尺寸以及定位方式等。7、确定冷却形式：决定冷却、加热方式及加热冷却沟槽的形状、位置和加热元件的安装部位等。8、确定顶出形式、顶针尺寸大小和位置：选择顶出方式，顶出方式包括顶杆、顶管、推板、组合式顶出和司筒5种。9、利用2D、3D软件绘制模具图、分模：利用PRO/E、UG等3D软件拆分模具，将公母模仁、型芯、镶件、铜公、滑块和斜销全部绘制出来。设计完成后检测模具设计是否合理，模具零件制件是否有干涉现象。10、绘制全部零件图，校对、审图。模具常用钢材与塑胶材料：一般情况下，只需更改模架材料、内模零件材料与镶件材料等就可满足设计要求。（1）NAK55:硬度值为37--43HRC，无须热处理，硬度较高、耐磨性和耐压性良好，硬度均匀，具有良好的切削性，适合于高精度模具加工，常用于制造高精度镜面模具，如摄像机、化妆仪器或透明罩类等，适用于PMMA、PC和PS等塑胶。（2）NAK80:预硬塑胶模具钢材，硬度可达32--43HRC,有很好的抛光性与雕饰性，放电加工性佳，常使用在镜面抛光模具，如防灰尘、电视机滤光板、化妆品盒或精密皱纹加工模具等，此种材料无须热处理，抛光性、切削性、蚀花性良好，适用于ABS、GPPS、PS、PC+ABC和AS等塑胶。（3）718H:预硬塑料模具钢材，无须淬硬及回火处理，常用于大型长寿命塑胶注塑模，如家电零件和电脑外壳等模具，工作寿命比一般的P20钢种要长。有良好的抛光性、成型性和加工性，广泛用于注塑模、吹气模及挤压模，并适用于PA、PS、PE、PP和ABS等塑胶。（4）P20:最为常用的塑胶模具钢之一，硬度值为28--32HRC,可电蚀，抛光性良好，常用于玩具模，适用于PP和PE等塑胶。（5）S136：硬度值为290--300HB,具有优良的耐腐蚀性、抛光性及加工性，不需再进行热处理，适用于制作弱酸及潮湿环境下使用的模具。尤其适用于高产量的透明塑胶零件模具，如CD光盘和光学仪器等。在使用透明材料时可首选，适用于PVC，PP，EP，PC和PMMA等材料，该种材料适用于各种塑胶零件模具，更适用于有特殊要求的模具。（6）420SS：不锈钢，硬度高，抛光性、耐腐蚀性良好，硬度值为30--33HRC。常用于透明塑料零件，易擦烧，不宜做镶件，适用于大批量生产的模具模板。（7)H13:含有较多的钨成份，具有较高的耐高温性能，适用于合金压铸模模具材料，如句号、镁、锌、铜合金压铸模，且常用于刀模制作。（8）8407：铬、钼、钒的合金工具钢，要比一般的H13材料好，具有良好的抗疲劳强度与热应力疲劳性能，常用于压铸模具、锻造模具及挤型模具等。（9）S7：铬钼合金组成，具有较高的耐冲击和韧性，加工与热处理良好，适用于热作和冷作的冲击工具和塑胶模具。（10）M300：该种材料热处理后加工及抛光容易，含铬成分达16%，具有极佳抗腐蚀性能，对PVC材料非常适用，可将该材料抛光成镜面。适用于一切化学物接触的塑胶模具、透明塑胶产品或侵蚀物品的模具。通常情况下，模具从所使用材料上又可分为硬模与软模两种，所谓硬模，是指模具模仁零件所采用的材料须进行热处理，如淬火渗碳，常用的材料有H13、420和S7等。软模是指模具内模零件不须热处理聚聚可满足设计要求的模具，常用的材料有P20、420H、NAK80和铍铜等。通用塑胶材料简介：（1）聚乙烯（PE）：是塑料工业中产量最高的品种，也是最轻的塑料之一。为半透明白色状、质轻的结晶性塑料，具有优良的耐低温性能（-110℃）和耐热性（100℃），电绝缘性和化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀。适宜采用注塑、吹塑和挤塑等方法加工。如生活是的电缆绝缘、水桶、盆和胶袋等，收缩率为1.5%--4.0%，产品合适壁厚为1.0--2.5mm,溢边值为0.02mm。（2）聚氯乙烯（PVC)：是由氯乙烯聚合而得的塑料，通过加入增塑剂，可以获得不同软硬程度的PVC，热稳定性差，对模具有腐蚀。软PVC常用于吹塑薄膜、压延片材和挤出线揽护套等；硬PVC常用于挤出各种棒材、板材和管材等。生活中常用产品有电线线槽与水管。硬质收缩率为1--5%，软质收缩率为2--2.5%，产品合适壁厚为2--3.5mm。（3）PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）：俗称亚克力或有机玻璃，粘度大，流动性稍差，必须高料温、高注射压力注塑。熔融温度为160℃，而分解温度达270℃，透光性极好，白光的穿透性达92%，但表面硬度不够，易擦花。常用于生产一些透明结构件、仪表镜片与光学零件等。收缩率为0.4--0.7%，产品合适壁厚为1.5--4mm，溢边值为0.03mm。（4）PF（酚醛塑料）：机械性能高，刚性大，冷流性小，耐热性很高（100℃以上），在水润滑下摩擦系数极低（0.01--0.03），有良好的电性能和抵抗酸碱侵蚀的能力，成型简便，价格低廉，但性质较脆，色调有限，耐光性差，耐电弧性较小，不耐强氧化性酸的腐蚀。如板材、管材及棒料等。可用作农用潜水电泵的密封件、轴承、轴瓦、皮带轮、齿轮、制动装置和离合装置。（5）聚丙烯（PP）：俗称百折胶，是由丙烯聚合而得的热塑性塑料，通常为白色蜡状，无色、半透明固体，无臭无毒，密度低，是最轻的通用塑料。能在沸水中耐蒸煮、耐腐蚀，强度、刚性和透明性都比聚乙烯好；耐低温冲击性差，易老化，在零度以下工作时，可能会破裂。常用于制作家庭用品，文具、玩具、化学用品与医疗用品等。收缩率为1.0--3.5%，产品合适壁厚为1.5--2.5mm,溢边值为0.03mm。(6)聚苯乙烯(PS)：可分为GPPS(改性聚苯乙烯）与HIPS（高冲击聚苯乙烯）两种。GPPS的透明度达88--92%，适用于制作透光零件，染色性强，无毒无味，有较高的冲击性和耐酸碱性，且易成型。适用于制作装饰品、照明指示牌、灯罩与透明玩具等。收缩率为0.4--0.6%，产品合适壁厚为1.5--3mm；HIPS成分为丁本乙烯橡胶改性后的聚苯乙烯，零件中可设计扣位与柱位。抗氧化和热化学性能差，在加载重力的作用下，易扭曲和弯曲。常用于制作各类家电外壳、电子零件与电话机等，收缩率为0.4--0.7%，产品合适壁厚为2--3mm。常用工程塑料简介：工程塑料一般指能承受一定的外力作用，并有良好的机械性能和稳定性，在高、低温下仍能保持其优良性能，强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优，且可以作为工程结构件的塑料。（1）尼龙（PA）：如PA66、PA6、PA610、PA1001和MCPA，其中PA66与PA6较为常用。PA材料的耐磨性、耐热性较高，可在无润滑下操作，适用于齿轮、轴承及各种传动零件。收缩率为1--2%，产品合适壁厚为2--3.5mm。PA66更广泛应用于汽车工业、仪器壳体以及其他需要有抗冲击性和高强度要求的产品。该材料通常须干燥处理。（