第1章模具基本知识.电子版

1、模具设计与制造基础模具设计与制造基础主主 编编 曾曾 斌斌赵元勃 电话1章 模具的基本知识1.1 模具的定义1.2 模具的分类及应用1.3 模具的特点1.4 标准化的意义1.5 模具设计与制造现代化1.6 快速成型及快速模具制造技术 引 言月 饼饼 模蜂窝煤蜂窝煤模具一、模具的历史（昨天、今天、明天）1.我国模具历史我国古代模具技术已达到较为先进的水平我国现代模具行业发展迅猛 1996至2001年，我国模具制造业的产值年均增长达到了14%到15%。 目前，我国拥有1.8万家模具生产企业，年产值可达280亿元。 2.世界模具技术发展 工业革命及世界大战推动了模具技术发展

2、 模具行业已成为各个国家的支撑产业 在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯等产品中，有60%80%的零部件，都要依靠模具成型。 国民经济的五大支柱产业机械机械、电子电子、汽车汽车、石油化工石油化工、建筑建筑等，都要求模具工业的发展与它相适应。汽车生产中，零件约90%依靠模具成形。 一个车型的生产需要4000套模具，2-3亿元。电冰箱生产需要350套模具，约400万元。模具投资1元，可带动相关产业100元。中国模具工业总产值仅次于日本、美国。我国模具的制造从总体上看，产品还只是以中低档为主，高档模具很多还要依赖进口；企业虽然重视推广应用新技术，但这些新技术应用的水平还不够高。我国模具产品水平

3、总体上与发达国家相差有1015年的差距。 外资高档模具企业进入中国，对中国模具工业没有任何益处。汽车整前门外板在大型精密复杂压铸模方面，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模、汽车后桥齿轮箱压铸模以及汽车发动机壳体的铸造模具等。 在汽车覆盖件模具方面，国内已能生产中档新型轿车的覆盖件模具。 子午线轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗异型材挤出成形模、精铸或树脂快速成形拉延模等，也已达到相当高的水平，制造出来的模具可与进口模具媲美。1.1 模具的定义在工业生产中，用各种压力机和装在压力机上的专用工具，通过压力把金属或非金属材料制出所需形状的零件或制品，这种专用工具统称为模具。（1）模具是一种专用的工业装备

4、。 （2）模具在外力作用下能产生一定的运动关系，这种运动关系能供被加工零件产生弯曲变形、冲裁下料、机构检测与安全机构等。（3）制造模具的材料一般要求比较高，要硬度大、耐磨。（4）模具的功能：在现代工业生产中，由于模具的加工效率高、互换性好、节约材料，所以得到广泛的应用。 图1.1 冷冲模 图2-1简单冲裁模.avi图1.2 塑料注射模1-上模座, 2-凹模, 3-凹模镶件, 4-导柱,5,9-推杆, 6-型芯,7-导套,8-支承板,10-限位钉,11-垫块,12-推板导柱, 13-下模座板, 14-推板,15-推板导套, 16-推杆固定板, 17-侧型芯,18-型芯固定板, 19- 凹模固定板

5、,a-塑料制件.2-22.avi2-23.avi2-21.avi注塑模具的基本结构垫板垫板顶出承板顶出承板定模板定模板动模板动模板1.2 模具的分类及应用模具可分为三大类。第一类：金属体积成型模具，如：锻（镦、挤压）模，压铸模等；第二类：金属板材成型模具，如：冲模等；第三类：非金属材料制品用成型模具，如：塑料注射模和压缩模，橡胶制品、玻璃制品、陶瓷制品用成型模具等。在现代工业生产中，由于模具生产技术的现代化，模具已广泛用于电动机与电器产品、电子与计算机产品、仪表、家用电器产品与办公设备、汽车、军械、通用机械产品的生产中。 表1-1 模具分类第一类金属体积成型模压铸模热压室压铸机用压铸模冷压室压

6、铸机用压铸模铝合金压铸模铜合金压铸模锌合金压铸模黑色金属压铸模锻造成型模具压力机用锻模摩按压力机用锻模平锻机用锻模辊锻机用锻模高速锤机用锻模开（闭）式锻模较正模压印模切边模冲孔模精锻模多向锻模胎模闭塞锻模冷镦模挤压模拉丝模粉末冶金成型模具锻造金属成型模具通用模具与经济模具表1-1 模具分类第二类金属板材成型模冲裁模单工序模复合冲模级进冲模汽车覆盖件冲模硅钢片冲模硬质合金冲模微型冲件用精密冲模表1-1 模具分类第三类非金属材料制品成型模具成型模塑料成型模具塑料注射模压缩模挤塑模挤出模发泡模吹（吸）塑模封塑模滚塑模其它成型模具玻璃制品成型模具橡胶制品成型模具陶瓷模具表1-2模具的用途模具类别用途冲

7、模使用金属板材，通过冲模成形加工为合格工件。塑料成型模使用热固能和热塑性的塑料，通过注射、压缩、挤塑、挤出、发泡、吹塑和吸塑等成形加工为合格工件；塑件也有板材和体积成形两种成形工艺。玻璃制品成型模具用于玻璃瓶、缸、盒、桶以及工业产品零件的成形加工橡胶制品成型模具汽车轮胎、“O”形密封圈及其它杂件、与硫化机配套成型加工为合格橡胶零件。压铸模金属零件产品。如：汽车、汽油机缸体、变速箱体等有色金属零件（锌、铝、铜等），通过注入模具型腔的液态金属加工成形。锻造成型模具采用有色、黑色金属的块料或棒材、丝材，经锻、镦、挤、拉等工艺成形加工成合格零件、毛胚和丝材。陶瓷模具建筑用陶瓷构件，陶瓷器皿工业生产用陶

8、瓷零件的成形加工。粉末冶金成形模具主要用于铜荃、铁荃粉末制品的压制成形。它包括机械零件、电器元件、工具材料、易热零件、核燃料制件的粉末压制成形。铸造金属型模液态金属、石蜡等易熔材料经注入模具腔成形为金属零件毛胚、铸造用型芯、工艺品等。通用模具与经济模具适用于产品试制，多品种，少批量生产。1.3 模具的特点（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。表1-2常用的模具寿命模具种类和名称模具参考寿命/万件说 明冲 模一般钢冲模100300平均寿命电机定转子硬质合金冲模40008000E形片硬质合金冲模600010000塑料注射模钢塑料注射模4060中碳钢制

9、模具采用优质模具钢合金钢塑料注射模100以上压铸模中小型铝合金件用压铸模1020中大型铝合金件用压铸模57锻 模齿轮精锻模11.5一般锤锻模121.4 标准化的意义1. 提高模具使用性能和质量。2. 大幅度节约工时和原材料，缩短生产周期。3. 是采用现代化生产技术的基础。4. 可有效地降低模具生产成本，简化生产管理和减少企业库存，是提高企业经济，技术效益的有力措施和保证。1.5 模具设计与制造现代化1.模具CAD/CAM 特点：a产品设计信息以二维图样为主，对于复杂零件要辅以样件或模型表示零件的开状。b进行工作零件设计时，需要对产品图进行再设计。c模具设计凭经验进行，结果难以预测。d模具设计效

10、率低，信息共享程度差。e工艺模型的制造质量决定整套模具的加工质量。f仿形加工是大型型腔模具的主要方式，模具的研配和调试工作量很大 不合格测绘零件产品图样件仿制冲压工艺模具结构设计冲模工艺编制工艺模型制造生产准备仿形等机械加工钳工装配试模检测合格产品图1-3 传统的模具设计制造流程图1-4 集成的汽车覆盖件模具CAD/CAM流程图三维工程图产品CAD其它CAD图形数据三维曲面造型系统图主模型和杆件三坐标测量机测量型面数字化点自动编程经验分析方法有限元分析方法模具零件CAPP模具装配型面质量检测冲压工艺设计曲面模型和实体模型模具型腔设计NC编程和NC工艺文件生成模具结构设计NC程序仿真或试切冲模常

11、规加工工艺编制非型面常规加工成品模具1.6 快速成型及快速模具制造技术 快速成型原理为分层叠加制造，以液态光敏聚合物选择性固化(简称SLA ) 为例说明快速成型原理及原型零件的制造过程。 图1-5 SLA 快速成型系统原理图 1. 原型零件2. 紫外激光3. 光敏树脂4. 液面5. 刮平器6. 升降台 如图1-5 所示，液槽中盛满液态光敏树脂，激光束在偏转镜作用下，在液态表面扫描，扫描的轨迹及光线均由计算机控制，光点打到的地方，液体就固化。成型开始时，工作平台在液面下一确定的深度，聚焦后的光斑在液面上按计算机的指令逐点扫描，即逐点固化。当一层扫描完成后，未被照射的地方仍是液态树脂。然后升降台带动平台下降一层高度，已成型的层面上又布满一层树脂，刮平器将粘度较大的树脂液面刮平，再进行下一层的扫描，新固化的一层牢固地粘在前一层上。如此重复直到整个零件制造完毕，便可从液槽中取出一个分层制造的三维实体