工业设计工程基础

工业设计工程基础

第五章产品造型材料

成型模具引言INTRODUCTION

模具指的是工业生产上用以注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成型、冶炼、冲压、拉伸等方法得到所需产品的各种模子和工具。模具成型已成为当代工业生产的重要手段，成为多种成型工艺中最具潜力的发展方向。75％以上的金属制品（含半成品），95％以上的塑料制品是通过模具来成型的。目录5.1金属材料成型模具5.2塑料成型模具5.1金属材料成型模具

金属材料的成型方法很多，在成型过程中会用到各种各样的模具，例如锻造模具、冲压模具、压铸模具和粉末冶金模具等，其中金属塑性成型的模具最有代表性。不同的金属塑性变形工艺需要不同的模具，以下分述典型的锻造模具和板料冲压模具。5.1金属材料成型模具5.1.1锻造模具5.1.2

板料冲压模具5.1金属材料成型模具

钢铁是典型金属锻造工艺是自由锻和模锻。由于自由锻不涉及模具的问题，下面主要介绍模锻的常用模具。

（1）模锻模具简介

根据所采用锻压设备以及锻造成型方式的不同，可以将模锻分为锤上模锻、压力机模锻及平锻机模锻等。模锻工艺中称模锻模具为锻模，锻模内用于金属变形的空腔称为模膛。上下模通过燕尾和楔铁分别紧固在锤头和模垫上，合在一起在内部形成完整的模膛。5.1.1锻造模具1－锤头2－上模3－飞边槽4－下模5－模垫

6、7、10－紧固楔铁8－分模面9－模膛

5.1金属材料成型模具

（2）模锻模具简介

5.1.1锻造模具5.1金属材料成型模具

（2）锻模分类

按照在模锻中是否形成飞边可分为开式锻模和闭式锻模。开式模锻是变形金属的流动不完全受模腔限制的一种锻压方式。闭式模锻是在锻模上不设横向飞边槽，并在锻造时无飞边产生的模锻。按照对金属成型过程的作用，模膛可分为使毛坯初步变形的模膛——制坯模膛；形成锻件的模膛——模锻模膛；把锻件与坯料切开的模膛——切断模膛5.1.1锻造模具5.1金属材料成型模具

（2）锻模分类

制坯模膛a.镦粗台

镦粗使坯料高度减小，水平尺寸增大，可减少坯料在终锻模膛中的打击次数，有利于锻件成型饱满，同时兼有去除氧化皮的作用。5.1.1锻造模具1-坯料2-工件3-墩粗台

5.1金属材料成型模具

（2）锻模分类

制坯模膛b.压扁台压扁台用于压扁坯料，增大其宽度，减少其厚度。

5.1.1锻造模具1-坯料2-工件3-压扁台

5.1金属材料成型模具

（2）锻模分类

制坯模膛c.拔长模膛

拔长主要是减少坯料某部分截面积，增加长度，使中间坯料形状向毛坯所需形状靠近。操作时一边锤击一边送进，通过控制锤击力和送进量来控制变形。5.1.1锻造模具1-拔长模膛2-工件3-坯料

5.1金属材料成型模具

（2）锻模分类

制坯模膛d.滚压模膛

滚压主要使坯料某部分截面积缩减，另一部分截面积增加，长度方向变形不大，总长度略有增加。操作时坯料要反复翻转90°。

5.1.1锻造模具5.1金属材料成型模具

（2）锻模分类

制坯模膛e.卡压模膛卡压模膛又称压肩模膛。卡压的形式和滚压相似，其作用是使坯料宽度增加，高度略为减小，头部可有少量聚料。5.1.1锻造模具5.1金属材料成型模具

（2）锻模分类

制坯模膛f.弯曲模膛弯曲时将坯料在弯曲模膛内压弯，使其符合终锻模膛在分模面上的形状。工件在弯曲模膛中锻造时不翻转，但弯好后放在模锻模膛中锻造时需要翻转90°。5.1.1锻造模具1-成型模膛2-坯料3-工件

5.1金属材料成型模具

（2）锻模分类

制坯模膛g.成型模膛

成型模膛用于局部转移金属，使坯料外形符合锻件水平投影的形状。5.1.1锻造模具1-成型模膛2-坯料3-工件

5.1金属材料成型模具

（2）锻模分类

模锻模膛a.预锻模膛用于预锻的模膛称为预锻模膛。对于外形较为复杂的锻件，在制坯的基础上，常采用预锻工序，使坯料先变形到接近锻件的外形与尺寸。5.1.1锻造模具5.1金属材料成型模具

（2）锻模分类

模锻模膛b.终锻模膛其作用是使金属坯料最终变形到所要求的形状与尺寸，因此，它与终锻件的形状、尺寸相同。5.1.1锻造模具5.1金属材料成型模具

（2）锻模分类

模锻模膛c.切断模膛切断模膛用于将锻件与坯料切断。5.1.1锻造模具1-工件2-切断刃口3-坯料

5.1金属材料成型模具5.1.1锻造模具5.1.2

板料冲压模具5.1金属材料成型模具

冲压模具是实现冲压工艺的专用工艺装备。冲压模具的结构是否合理，对冲压件的质量、冲压生产效率、生产成本和模具寿命等，都有很大影响。（1）冲裁模简介

冲裁可以很高效地生产二维形状的工件。冲裁中使用的模具叫做冲裁模，冲裁件在随后的操作中被另一个模具成型。冲裁模通常是成型一个完整的工件的一系列模具中的第一个。常用的冲裁模种类繁多，但生产中按工序组合通常可分为简单冲模、连续冲模和复合冲模三类。5.1.2板料冲压模具5.1金属材料成型模具

（1）冲裁模简介

简单冲模简单冲模是一个冲压行程只完成一道工序的冲模。5.1.2板料冲压模具1-固定卸料板2-导料板3-挡料销4-凸模5-凹模6-模柄

7-上模座8-凸模固定板9-凹模固定板10-导套11-导柱12-下模座

1-落料凸模2-定位销3-落料凹模4-冲孔凸模

5-冲孔凹模6-卸料板7-坯料8-成品9-废料

5.1金属材料成型模具

（1）冲裁模简介

连续冲模连续冲模是一付模具上有多个工位，一个冲压行程同时完成多道工序的冲模。5.1.2板料冲压模具5.1金属材料成型模具

（1）冲裁模简介

复合冲模复合冲模是一付模具上只有一个工位，在一个冲压行程上同时完成多道冲压工序的冲模。

5.1.2板料冲压模具1-凸凹模2-拉深凸模3-压板（卸料器）4-落料凹模

5-顶件板6-条料7-档料销8-坯料9-拉深件10-零件11-切余材料

5.1金属材料成型模具

（2）弯曲模简介

弯曲模的结构与一般冲裁模结构相似，分上下两个部分。它由凸模、凹模、定位块、卸料、导向及紧固件等组成，但弯曲模具还有它的特点，如凸、凹模除一般动作外，有时还需要作摆动、转动等动作。弯曲模的类型很多，根据弯曲件的形状特征常可分为单角弯曲模、双角弯曲模、多角弯曲模等。5.1.2板料冲压模具5.1金属材料成型模具

（2）弯曲模简介

单角弯曲模单角弯曲模分为对称型弯曲模和非对称型弯曲模。

5.1.2板料冲压模具1-凸模2-定位块3-凹模4-顶出器

1-凸模2-侧压板3-定位板4-凹模5-定位销6-压板7-下模板

5.1金属材料成型模具

（2）弯曲模简介

双角弯曲模双角弯曲模主要有普通U型弯曲件弯曲模、反向弯曲模、斜楔弯曲模等。5.1.2板料冲压模具1-凸模2-定位板3-凹模4-压板5-顶板6-下模板

1-凸模2-凹模3-下模板

5.1金属材料成型模具

（2）弯曲模简介

双角弯曲模5.1.2板料冲压模具1－橡皮2－凸模导板3－凸模4－限位块5－斜楔6－固定座7－活动凹块8－压块

5.1金属材料成型模具

（2）弯曲模简介

多角弯曲模多角弯曲指的是根据板厚、弯曲半径、工件高度等采用的不同弯曲方法常用的多角弯曲模为一次多角弯曲模。5.1.2板料冲压模具5.1金属材料成型模具

（3）拉深模简介

拉深所使用的模具叫拉深模。拉深模结构相对较简单，与冲裁模比较，工作部分有较大的圆角，表面质量要求高，凸、凹模间隙略大于板料厚度。5.1.2板料冲压模具1-模柄2-上模座3-凸模固定板4-弹簧5-压边圈6-定位板7-凹模8-下模座9-卸料螺钉10-凸模

5.1金属材料成型模具

（3）拉深模简介

首次拉深模下图所示为首次拉深模典型结构。拉深时，坯料变形区在固定压边圈和凹模的间隙间流动，可以防止坯料的失稳起皱。5.1.2板料冲压模具1-上模座2-凸模3-凸模固定板4-出气孔5-压边圈6-定位板7-凹模8-凹模固定板9-下模座

5.1金属材料成型模具

（3）拉深模简介

再次拉深模下图所示为无压边圈的再次拉深模。5.1.2板料冲压模具1-上模座2-垫板3-凸模固定板4-凸模5-凸模气孔6-定位板7-凹模8-凹模座9-下模座

返回5.2塑料成型模具

塑料成型模具是塑料成型过程中最常用的装备。根据塑料成型方法的不同，生产中会采用原理和结构特点各不相同的成型模具。按照成型加工方法的不同，可将塑料成型模具分为注塑成型模具、挤塑成型模具、压塑成型模具、传递成型模具、热成型模具等。5.2塑料成型模具5.2.1注塑成型模具5.2.2

挤塑成型模具5.2.3压塑成型模具5.2.4

传递成型模具5.2.5吹塑成型模具5.2.6

热成型模具5.2塑料成型模具

（1）注塑成型模具简介

注塑成型所用的模具叫注塑模具。注塑成型在塑料制件成型中占有很大比重，全世界塑料成型模具约半数以上为注塑模具。注塑模具的结构是由塑件结构和注塑机的形式决定的。凡注塑模具，均可分为动模和定模两大部分。注塑时动模与定模闭合构成型腔和浇注系统，开模时动模与定模分离，通过脱模机构推出塑件。定模安装在注塑机的固定模板上，而动模则安装在注塑机的移动模板上。5.2.1注塑成型模具5.2塑料成型模具

（1）注塑成型模具简介

5.2.1注塑成型模具1-定模底板2、15-导套3-导柱4-定模板5-动模板6-动模垫板7-支架8-推杆固定板9-推板10-动模底板11-复位杆12-档钉13-主流道拉料杆14-推板导柱16-冷却水道17-推杆18-凸模19-凹模20-定位环21-浇口套

5.2塑料成型模具

（1）注塑成型模具分类

单分型面注塑模具单分型面注塑模具也叫两板式注塑模具，它是注塑模中最简单而又最常用的一种，型腔的一部分在动模上，另一部分在定模上。卧式或立式注塑机用的单分型面注塑模具，其主流道设在定模一侧，分流道设在分型面上，开模后塑件连同流道凝料一起留在动模一侧。动模上设有脱模装置，用以推出塑件和流道凝料。5.2.1注塑成型模具5.2塑料成型模具

（1）注塑成型模具分类

双分型面注塑模具双分型面注塑模具是指生产过程中浇注系统凝料和制品由不同的分型面取出，也叫三板式注塑模，与单分型面模具相比，增加了一个可移动的中间板（又名型腔板或浇口板）。开模时，中间板和固定模板作定距离分离，以便取出这两块板间的浇注系统凝料。5.2.1注塑成型模具5.2塑料成型模具

（1）注塑成型模具分类

双分型面注塑模具5.2.1注塑成型模具1-凸模2-凹模3-定位圈4、5-流道衬套6-定模底板7-凹模垫板8、20-导柱9、21-导套10-型腔板11-动模板12-复位杆13-支架14-动模底板15-档钉16-推杆固定板17-推板18、19-推杆

5.2塑料成型模具

（1）注塑成型模具分类

带有活动嵌件的注塑模具带有活动嵌件的注塑模具指的是由于塑件的特殊形状，例如带有内外侧凹或哈夫块等，开模时，这些部件不能简单地沿开模方向与塑件分离，必须在脱模时同塑件一起移出模外，然后通过手工或简单工具使它与塑件相分离的模具称。模具的这些活动嵌件装入模具时，应可靠地定位，以免造成塑件报废或模具损坏的事故。5.2.1注塑成型模具5.2塑料成型模具

（1）注塑成型模具分类

带有活动嵌件的注塑模具5.2.1注塑成型模具1-定模板2-导柱3-活动镶件4-型芯5-动模板6-动模垫板7-支架8-弹簧

9-推杆10-推杆固定板11-推板

5.2塑料成型模具

（1）注塑成型模具分类

横向分型抽芯注塑模具横向分型抽芯注塑模具指的是当塑件有侧孔或侧凹时，在自动化操作的模具里设有斜导柱或斜滑块等横向分型抽芯机构，在开模的时候，利用开模力带动侧型芯横向移动，使其与塑件件脱离的模具。也有在模具上装设液压缸或气压缸带动侧型芯作横向分型抽芯的。5.2.1注塑成型模具5.2塑料成型模具

（1）注塑成型模具分类

横向分型抽芯注塑模具5.2.1注塑成型模具1-主流道衬套2-斜导柱3-侧型芯滑块4-主型芯5-凹模板

6-侧型芯挡板7-弹簧8-动模板

5.2塑料成型模具

（1）注塑成型模具分类

自动卸螺纹注塑模具自动卸螺纹注塑模具是指带有内螺纹或外螺纹的塑件需自动脱模时，自动卸螺纹注塑模具上设有可转动的螺纹型芯或型环等装置的模具。利用注塑机的旋转运动或往复运动，或者装置专门的原动机件（如电机、液压马达等）和传动装置，带动螺纹型芯或型环转动，使制件脱出。5.2.1注塑成型模具5.2塑料成型模具

（1）注塑成型模具分类

自动卸螺纹注塑模具5.2.1注塑成型模具1-螺旋杆2-螺旋套3-齿轮

4-螺纹型芯5-弹簧6-推管7-推板8-凹模

5.2塑料成型模具

（1）注塑成型模具分类

多层注塑模具多层注塑模具是指由数个两板式注塑模重叠在一起构成的模具。这种结构也可用于三板式模具或无流道模具。这类模具适用于生产浅而薄的小型零件，它要求注塑机具有较大的开模行程，尽管型腔数目增加了一倍，但由于开合模行程增长，相应的循环时间也增加，因此产量增加不足一倍，大约为80％。5.2.1注塑成型模具5.2塑料成型模具

（1）注塑成型模具分类

多层注塑模具5.2.1注塑成型模具1-定模2-定模推杆3-型腔中间板4-动模5-动模推杆

5.2塑料成型模具

（1）注塑成型模具分类

无流道注塑模具无流道注塑模具包括热流道和绝热流道模具两类，采用对流道进行加热或绝热的办法来保持从注塑机喷嘴到型腔浇口之间的塑料呈熔融状态。加热流道的原理是在流道板内设置加热原件，而绝热流道则靠流道中冷凝的塑料外层对流道中心熔融料起保温作用。在每一次注塑周期中，只需取出制件而没有浇注系统凝料，这就大大提高了劳动生产率，同时也保证了压力在流道中的传递，这样的模具容易达到全自动操作。5.2.1注塑成型模具5.2塑料成型模具

（1）注塑成型模具分类

无流道注塑模具5.2.1注塑成型模具1-动模底板2-支架3-推板4-推杆固定板5-推杆6-型芯垫板7-导柱8-型芯固定板9-型芯10-导套11-定模板12-凹模13-支撑块14-喷嘴15-热流道板16-加热棒孔17-定模底板18-绝热板19-主流道衬套20-定位圈

5.2塑料成型模具5.2.1注塑成型模具5.2.2

挤塑成型模具5.2.3压塑成型模具5.2.4

传递成型模具5.2.5吹塑成型模具5.2.6

热成型模具5.2塑料成型模具

（1）挤塑成型模具简介

用于塑料挤塑成型的模具叫挤塑成型模具。挤塑成型模具包括挤出机头和定型模两部分。经挤出模成型的产品最常见的有管、板、棒、膜、单丝、电线和电缆等塑料包覆物，各种形式的异型材，以及造粒、挤网、中空制品坯管等。下页图以异型材挤塑成型模具为例绘出了挤塑机头和定型模两大部件，并展示了各区段的作用。5.2.2挤塑成型模具5.2塑料成型模具

（1）挤塑成型模具简介

5.2.2挤塑成型模具5.2塑料成型模具

（2）挤塑成型模具分类

棒料挤塑成型模具塑料棒材（主要指圆棒）除了作为转轴等直接使用外，常用做小批量圆形零件机械加工的坯料使用。棒材挤塑成型机头的结构有带分流梭的机头和不带分流梭的机头两种形式。棒材外径的成型都是在定径套内完成的。5.2.2挤塑成型模具1-栅板2-机头3-定径模

5.2塑料成型模具

（2）挤塑成型模具分类

管材挤塑成型模具挤管模属于环隙口模。普通挤管模包括挤塑机头和定径套（定型模）两大部分。5.2.2挤塑成型模具1-橡皮片堵头2-定位套3-口模4-芯棒5-调节螺钉6-分流锥7-芯棒支架8模体9-栅板

1-倾斜面2-芯线3-挤塑机4-栅板5-电热圈6-口模

5.2塑料成型模具

（2）挤塑成型模具分类

线缆包裹挤塑成型模具此类机头的作用是在金属导线外包覆一层软质塑料绝缘层成为电线，或是在多股塑料电线束外面再包覆一层软质塑料绝缘导管成为电缆。5.2.2挤塑成型模具5.2塑料成型模具5.2.1注塑成型模具5.2.2

挤塑成型模具5.2.3压塑成型模具5.2.4

传递成型模具5.2.5吹塑成型模具5.2.6

热成型模具5.2塑料成型模具

（1）压塑成型模具简介

压塑成型所用的模具叫压塑成型模具。压塑模具多用于成型热固性塑料，压塑成型模具简称压模。典型的压塑模具结构可分上模和下模两大部件。上下模闭合使装于加料室和型腔中的塑料受热受压，成为熔融态并充满整个型腔，当制件固化成型后，上下模打开，用推出装置推出制件。5.2.3压塑成型模具1-上模板2-连接螺钉3-上凸模4-凹模5-加热板6-导柱7-型芯8-下凸模9-导套10-加热板11-推杆12-挡钉13-垫块14-底板15-推板16-尾轴17-推杆固定板18-侧型芯19-下模板20-承压板

5.2塑料成型模具

（1）压塑成型模具简介

5.2.3压塑成型模具5.2塑料成型模具

（2）压塑成型模具分类

溢式压模这种模具无加料室，模腔总高度A基本上就是制品高度。由于凸模与凹模无配合部分，故压塑时过剩的物料极易溢出。5.2.3压塑成型模具5.2塑料成型模具

（2）压塑成型模具分类

不溢式压模该模具的加料室为型腔上部断面的延续，无挤压面，理论上压机所施的压力将全部作用在制件上，塑料的溢出量很少。5.2.3压塑成型模具5.2塑料成型模具

（2）压塑成型模具分类

半溢式压模该模具的特点是在型腔上方设一断面尺寸大于制件尺寸的加料室，过剩原料能通过配合间隙或凸模上开设的溢料槽排出。5.2.3压塑成型模具5.2塑料成型模具

（2）压塑成型模具分类

带加料板的压模这类模具介于溢式模具和半溢式模具之间，它兼有这两种模具的多数优点，其结构主要由凹模、凸模、加料板组成，加料板与凹模合在一起构成加料室。5.2.3压塑成型模具5.2塑料成型模具

（2）压塑成型模具分类

半不溢式压模这类模具是半溢式和不溢式压模的结合。该模具凸模前端有一小段A能伸入型腔，并与型腔呈动配合，在压制过程中该段尚未伸人凹模时，其作用类似于半溢式压模，过剩的塑料可通过配合间隙或凸模上开的溢料槽溢出。5.2.3压塑成型模具5.2塑料成型模具5.2.1注塑成型模具5.2.2

挤塑成型模具5.2.3压塑成型模具5.2.4

传递成型模具5.2.5吹塑成型模具5.2.6

热成型模具5.2塑料成型模具

（1）传递成型模具简介

传递成型所用的模具叫传递模具。传递模具多用于热固性塑料的成型。典型的柱塞式传递模具分为上模、下模和柱塞三部分。5.2.4传递成型模具5.2塑料成型模具

（1）传递成型模具简介

5.2.4传递成型模具1-压料柱塞2-加料腔3-上凹模4-上模底板5-上模板6-下模板7-下凹模8-加热板9-推杆10-支架11-下模底板12-压机模板13-挡钉14-推板15-推杆固定板16-浇注系统17-型芯18-支柱

5.2塑料成型模具

（2）传递成型模具分类

活板式传递模这是一种小型的移动式模具，该模具的加料室和型腔之间通过活板分隔开，活板以上为加料室，以下为型腔，流道浇口是开设在活板边缘的小缺口。5.2.4传递成型模具1-压料柱塞2-活板3-凹模4-推杆

5.2塑料成型模具

（2）传递成型模具分类

柱塞式传递模柱塞式传递模没有主流道，主流道已扩大成圆柱形加料室，这时注料的压力不能压紧模具，因此柱塞式传递模应安装在特殊的专用压机上使用。5.2.4传递成型模具5.2塑料成型模具

（2）传递成型模具分类

料腔式传递模这是一种最常见的传递模，又名罐式传递模、三板式传递模等，其装料腔是带底的，并在其下有主流道通向分流道和型腔。5.2.4传递成型模具1-压机定模板2-柱塞3-浇注系统料把4-料腔5-浇道6-制件7-加热孔8-推杆9-压机动模板

5.2塑料成型模具5.2.1注塑成型模具5.2.2

挤塑成型模具5.2.3压塑成型模具5.2.4

传递成型模具5.2.5吹塑成型模具5.2.6

热成型模具5.2塑料成型模具

吹塑能较好地保证制品的外部形状和尺寸，能成型用注塑等其它方法无法成型的中空制品。吹塑成型由两个基本步骤构成，即用挤塑或注塑的办法成型型坯和用压缩空气再辅以其它机械力吹胀型坯，使它紧贴于