模具设计与制造授课(全)

1、.,模具设计与制造基础授课教师：袁晓东,.,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),.,模具设计和制造,概论,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

2、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）。,.,模具的概念与分类,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。,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。,.,模具的分类,.,模具在工业生产中的地位,模具涉及面相当广，它是一个系统工程。,.,授课提纲一.注塑原理介绍二.塑胶材料

3、的特性与应用;三.钢材的应用;四.模具的定义和分类；五.注塑模具零件的名称和基本结构；六.注塑模具典型的几大系统；七.模具设计的基本流程；八.新模制作流程；九.模具修改流程；十.模具加工工艺。,.,注塑机示意图,一.注塑原理介绍,.,注塑模成型原理：烘干的塑料颗粒通过成型机料斗进入成型机料筒在加热片加热和螺杆旋转产生的剪切热的共同作用下塑料颗粒成为熔融状态熔融塑胶在成型机机头部分聚集，计量螺杆停止转动，改为向前平动，挤压塑料熔体塑胶进入模具浇注系统，然后流到模具成型型腔通过模具本身热传导以及模具外加的冷却系统使塑胶冷却凝固冷却完全后，打开模具，成型机的顶出系统将产品顶出，同时成型机螺杆后退开始

4、下一次塑胶熔融计量。,.,二.塑胶材料的特性与应用材料认识塑胶原料是采用石油提炼成石油精,经分解,聚合等方式提炼,加入可塑剂、润滑剂、着色剂或填充剂等制作而成。2.塑料分类：2.1：通用塑料：其高分子聚合物分子量较少,流动性佳,成形条件容易，适合制成不同形状的制品，例如：ABS,SAN,PP,PS,PE,PVC等。2.2:工程塑料：其高分子聚合物分子量较高，流动性差，成形条件困难，但其机械性能高，适合制成工程用的零件，可取代金属（或玻璃）的用途。例如：PA,POM,PC,PET,PPO,PBT等。2.3:特种塑料：是以上两种原料的混合，可提高一般塑料的工程机械性能，或改善工程塑料原料的成形条件

5、。例如ABS+PC/PC+PBT/PP+(EPDM)T20等。,.,3.常用塑料的的优缺点比较和应用范围，见下图:,.,.,三.钢材的应用,.,四.模具的定义、分类、标准化,1.模具的定义塑料注射成型所用的模具称为注塑模；注塑模能一次成型外形复杂、尺寸精确高或带有嵌件的塑料制品。“七分模具，三分工艺”。对注塑加工来说，模具对成型品的质量有很大的影响，在注塑成型时如果对模具不充分了解，就难得到优良的成型品。,.,2.模具的分类按成型工艺分：热作模具和冷作模具按成型材料分：金属模具和非金属模具按生产量来分：样件模（简易模）和量产模按模具材料分：软模和硬模按其所用注塑机的类型可分为卧式注塑机用注塑模

6、、立式注塑机用注塑模、角式注塑机注塑模及双色注塑机用注塑模等按模具的型腔数目可分为单型腔和多型腔注塑模按分型面的数量可分为单分型面和双分型面或多分型面注塑模按浇注系统的形式可分为普通浇注系统和热流道浇注系统注塑模按模具结构分为二板模、三板模、螺纹模、倒装模、镶件模、二次顶出模具等,.,3.模具的标准化模具标准化包括四大类标准，即：模具基础标准、模具工艺质量标准、模具零部件标准及与模具生产相关的技术标准1模架：HASCO，FUTABA，DME，STRACK，LKM2模具配件：HASCO，FUTABA，DME，STRACK，MISUMI，PANCH，PROGRESSTIVE，正刚，锦鸿,.,五.注

7、塑模具零件的名称和基本结构-（二板模）,定位环,浇口套,A板,塑料产品,B板,回位针,顶针面板,支撑柱,顶针底板,定位环,面板,面板,锥度定位（凹）,导柱,锥度定位（凸）,斜顶,方铁,底板,.,一般是在分型面处分开成定模板和动模板。特点：1、成型后将注塑件和浇口切断并进行加工（如：边浇口、直浇口）；2、结构简单，便于使用；3、适合于产品自动落下（潜伏式浇口，不需后加工）；4、故障少，价格便宜。,制品,B板,流道,A板,.,五.注塑模具零件的名称和基本结构-（三板模）,浇口套,小拉杆,铲基,开闭器,后模仁,B板,支撑柱,顶针底板,定位环,面板,水口板,锥度定位（凹）,塑料件,锥度定位（凸）,导柱

8、,方铁,底板,大拉杆,顶针面板,A板,前模仁,.,在定模板和动模板之间有一块模板，在此模板和定模板之间有水口流道。特点：1、由于可采用点状孔隙（针点）浇口，因此不需要对水口位进行后处理；2、结构复杂，需分别取出成型品和水口流道；3、可将浇口置于成型品的任意位置；4、故障比二板模具多，注塑成形时要多一次分型，注塑周期加长，流道较长，模具费用和生产费用也相对较高。,.,五.注塑模具零件的名称和基本结构-（热流道模）,热流道,顶针底板,定位环,面板,斜顶,导柱,方铁,底板,顶针面板,A板,前模仁,后模仁,B板,多点热流道的此处需要增加分流板,.,多点热流道系统的结构,针点式,开放式,针阀式,.,借助

9、加热装置使浇注系统中的塑胶不凝固，控制和维持熔体塑胶在合适状况下顺利从注塑机主进料嘴直接到达型腔的一种注塑模具特点：1、缩短加工周期，提高效率。节约原料，降低制品的成本2、提高产品一致性，提高产品质量3、适用树脂范围广，成型条件设定方便4、改善产品外观，降低产品应力，减少产品变形5、多种浇口方式，进料平衡6、采用阀浇口，进行分步注塑，加工制造不同规格尺寸的零件系列7、提供更多的加工程控，以便对注塑工艺进行精确调整8、模具结构复杂，须防止因热膨胀产生泄漏，制造成本较高9、要求严格精密的温度控制10、成型树脂必须清洁无杂物，对制件形状和使用塑料亦有限制11、有些树脂更换及换色较困难，必须用很多料，

10、较长时间清洗12、不适合小批量生产及形状有明显限制的制品生产13、维修保养较困难，且成本高,.,五.注塑模具零件的名称和基本结构-（叠层模）,叠层模具,叠层模具热流道系统,.,叠层模具技术是区别于普通注塑模具技术的一种模具前沿技术，即在一副模具中将多个型腔在合模方向重叠布置。这种模具通常有多个分型面，每个分型面上可以布置一个或多个型腔。简单地说，叠层模具就相当于将多副单层模具叠放在一起，安装在一台注塑机上进行注塑生产。叠层模具结构上由叠层模具热流道系统、专用模架系统、承载导向系统、双向顶出系统、开合模联动系统等多个系统组成。叠层模具技术具备以下特点：1.叠层模具生产效率超过普通的单层模具一倍或

11、多倍，大幅度降低注塑生产成本。从结构特点来看，叠层模具将多副型腔组合在一副模具中，充分利用普通注塑设备便可满足生产。模具的充模、保压和冷却时间与单层模具相同，这就决定了叠层模具的生产效率将超过普通单层模具一倍甚至多倍，大大提高制品单位时间的产量，一般医疗产品和生活用品模具常采用此结构。2.叠层模具可安装在与单层模具相同的注塑机上，无须投资购买额外的机器和设备，从而节约了机器、设备、厂房和新增劳动力的成本。3.叠层模具制造要求基本上与普通模具相同。据统计，1副双层叠层模具的制造周期比两副单层模具的制造周期短5%10%。4.叠层模具适合于大批量生产形状扁平的大型制品，小型多腔壁薄制品，批量越大，制

12、品生产成本越低。,.,五.注塑模具零件的名称和基本结构-（双色模）,出风口拨钮,汽车挂档杆手柄,.,双色模是在一台成型机上通过旋转，平移上模部分，与不同的下模部分合模成型，成型机分别注射同一材质不同颜色或者不同材质的塑料，从而成型出多样性的产品。双色模具也可以看成是一套普通模具外加一套嵌件模。两种颜色模具一般都是两套上模仁，一套下模仁。双色模的优点：双色模可以成型不只两种不同的塑料，可以为多色。双色成型产品比组装件更美观，没有装配间隙。双色模的缺点：双色成型需要专门的成型机，成本较高双色模需要更高的模具加工、定位精度双色模需要更高的模具安装精度，以及更精准的成型工艺,.,五.注塑模具零件的名称

13、和基本结构-（镶件模）,嵌件模只是在成型前在模具中放置金属件或已成型塑料件等外部零件，通过成型机将塑胶全部或部分裹覆在原零件外，生产出新零件的成型工艺。嵌件模的优点：嵌件模是将后续的安装工序在成型过程中完成，从而节省后续组装工序，且提高了零件之间的连接紧密性。嵌件模的缺点：嵌件需要精确的模内定位，嵌件与模具配合，易压伤模具本身，易跑飞边，易引起塑胶件的变形，甚至开裂。需要更为精确的模温控制，成型工艺控制。,.,五.注塑模具零件的名称和基本结构-（蒸汽模）,.,蒸汽模具的特点：1大幅度提高塑件外观品质，无需后续喷涂，可以缩短成型周期；2可最大程度的消除熔接痕和增强熔接痕强度；3改善脱模、流痕等外

14、观不良现象；4树脂流动性提高，可改善其对模具的复制性；5能提升无机充填材料塑件的外观品质；6能减低成型残余应力，可改善弯曲、变形、龟裂等现象。蒸汽模的应用：1汽车等厚壁外壳及外观零件；2各类家电产品的外壳或机壳；3大型LCD透光板，大口径塑件4镜头等光学仪器用零件；5薄的外壳注塑品；6精密注塑成型品。,.,五.注塑模具零件的名称和基本结构-（模内装饰注塑IML/IMD）,IMD（In-MoldDecoration）是把印刷好的Film薄膜制作成循环滚筒卷状带,安装到注塑机和注塑模具内,标签Label贴到前模面上全自动地循环带移动式的生产;即人称之为IMD(在模具内转印注塑）。IML（In-Mo

15、ldLabel）是把Film薄膜印刷好经过成型机Forming成型，再经过剪切后放置到注塑模具内生产出来的;即称之为IML（在模具内贴膜注塑）。,手机保护套,电饭煲控制面板,.,六.注塑模具典型的几大系统,.,浇注系统,导向系统,成型系统,冷却系统,顶出系统,抽芯系统,排气系统,.,一成型系统,成型系统：通过上下模仁，镶件等形成的封闭的空间。,.,二浇注系统,主流道：塑料从成型机最开始进入到模具流经的地方。分流道：塑料分别向不同型腔流动所经过的地方。浇口：塑料在流到型腔前最后流经的地方。冷料井：塑料在流经主流道，分流道时会和模具传热凝固，在进入型腔前将凝固料储存的地方。,.,1、直接进胶2、侧

16、面进胶3、搭接进胶4、扇形进胶5、碟形进胶6、环形进胶7、针点进胶8、潜伏式进胶9、牛角进胶,二浇注系统-胶口类型,.,三导向系统,导套,上模板,导柱,下模板,导向系统：在模具开、合模过程，由于模具制造的公差，安装的公差，将会使模具有一定的位移，合模时，需要模具能够运行到最原始的位置，就需要导向，定位，也就是模具的导向系统,.,四顶出系统,上模仁,产品,下模仁,顶针,上顶出板,顶出系统：成型机顶棍顶在模具的顶出板上，顶出版带动顶针，顶块，斜销等将产品从上模或者是下模模仁上推开，使产品脱离模具。,.,五抽芯系统-斜顶运动,.,五抽芯系统-大角度斜顶,大角度斜顶：适合倒扣量较大,上下落斜顶,.,五

17、抽芯系统-带顶针斜顶,顶出过程中，产品有粘斜顶趋势时采用,.,五抽芯系统-较复杂斜顶,1）所谓复斜顶即是在同一机构完成二次或二次以上的不同方向的抽芯动作2）设计注意事项：抽芯量与动作方向的优先选择。抽离动作、复位动作的先后次序与限位。滑动过程的平稳。锁紧机构的强度安装的合理性以及滑动过程中是否与其他部件干涉。,.,五抽芯系统-滑块运动,.,五抽芯系统-较复杂滑块,一合模状态,二第一次动作,三开模状态,.,五抽芯系统-滑块带顶针,一合模状态,二开模状态,开模过程中，产品有粘滑块趋势时采用,.,六冷却系统,水路,产品,冷却系统：模具本身就是一个大的冷却系统。为了更好的冷却，通常在模具上加工出一组或

18、者几组水路。冷却水路距离产品一般两倍的水路直径。冷却水不一定都是冷水，看模温来定，也可以是100度的水，有的时候需要用热油冷却。,.,水路设计基本原则1）冷却水路应足够多，横截面尺寸应尽量大。2）冷却水路至型腔表面距离应尽量均匀和足够大，距离一般大于水路直径的2倍。3）浇口处应加强冷却，特别是热流道浇口。4）水路之间应保持在3-5倍水路直径的距离。5）冷却水出入口温差应尽量少，不能超过10。6）冷却水路应沿着塑料收缩的方向设置。,割片式水塔,螺旋式水塔,喷流式水塔,.,排气槽,排气系统：各个零件之间的配合间隙就是模具的排气系统，当这些间隙不能满足要求时，就需要额外加排气槽排气，如上图所示排气槽

19、。有时，需要在模具的特殊位置用烧结金属（蜂窝煤式金属合金）制作排气镶件。从某种意义讲，注射模也是一种置换装置，即塑料熔体进入模腔，同时置换出模腔内的空气。实际上模具内的空气并不局限于型腔内，特别是三板式注射模，不能忽视存在于流道中的空气。此外，塑料熔体会产生微量分解的气体。这些气体必须及时排出。,六排气系统,.,排气不良易产生的危害性a.在塑件上形成气泡，银纹，云雾，接缝，使表面轮廓不清，甚至充模不满；b.严重时在塑件表面产生焦痕；烧黑。c.降低充模速度，影响成形周期。d.形成断续注射，降低生产效率。,.,常用排气方式：1排气槽2分型面3镶件4顶针5排气钢,分型面排气,流道排气,常用塑料排气槽

20、深度,.,分型面排气,镶件排气,顶针排气,排气钢排气,.,运输板：在模具的运输、吊装过程中连接公母模，不至于公母模分开的一个小板。,运输板(锁模板),七其他辅助系统,.,铭牌：标识模具所有权，模具成型零件信息，模具制造时间，模具厂信息等。,.,吊模孔：架模时需要起重设备将模具吊起，为此在模板上加工的螺丝孔。单个模板都必须有吊模孔。,.,撬模坑：一般在模板的四个角的断差，主要为方便模具拆装，尤其是公模板一定要有，因为在模具从成形机上下来时，型腔压力会小于外接大气压，加上塑胶粘结，就必须将模具撬开,.,挡尘板：顶出板的运动，需要一定的空间，在模具上这部分是开放的，很容易掉进其他东西，如扳手，料头等

21、，加工模具卡死。这时在模具的上表面安装一块板遮挡以下，就是挡尘板,记数器:显示模具完成了多少次开合模,.,确认开模后，顶针板回复到位的确认开关。也可以用在油压缸行程开关。,.,顺序开模结构:有尼龙开闭器，电磁开闭器，机械开闭器等，主要应用与三板模，控制开模顺序，保证上下模不在拨料板弹开的时候打开,尼龙开闭器,电磁开闭器,机械开闭器1,机械开闭器2,.,先复位机构：当模具滑块下排布顶针、斜销等机构时，为防止合模过程中滑块和顶针、斜销相撞，需要先复位机构，既确保合模的时候顶针、斜销先回到合模位置，然后滑块再回到合模位置。,.,精定位：为更好的使模具闭合到位，模具上额外加的定位机构。,圆形定位,方形

22、定位,.,分压机构：一般情况下，模具的上下模板是不完全闭合的（为了给模仁修改留出余量），锁模力完全靠模仁的分型面承受，当分型面比较小时，需要在模板上安装几个金属片，分担分型面上的压力。,承压板,.,局部加热：模具中需要局部加热的时候，需要在模具上安装加热棒。,.,模具的局部加热，还可以是，电磁脉冲加热，热蒸汽加热，冷却水路加热等。其中电磁脉冲加热，热蒸汽加热需要在合模前加热完成。冷却水路加热，需要模具有很好的热疲劳特性，加热速度比较慢。气路：嵌件模中，嵌件在模具中的固定有时需要真空吸附，此时模具上需要开设气路，必要是使用吸盘。,.,七.模具设计流程,自检,评审用的相关表格放在192.168.0

23、.1333-设计部资料01-设计部文件,.,接收图纸,编制工艺,按图加工,QC按图检查,FIT模,省模,装配,试模,八.新模制作流程,九.修模制作流程,修改模会议,下发修模通知单,更改模具数据,按图加工,QC检查,客户资料、图纸、产品,装配,试模,抛光、段差、批锋,.,十.模具加工工艺,塑胶模具常用加工及处理方法:车，镗，铣，磨，钻，锯，仿形加工，CNC，电火花，线切割，热处理，表面处理，抛光等,.,车床：加工精度一般0.02mm。加工模具上的导柱，销钉，圆型芯，冲子等。,传统车床,车床原理图,.,镗床：和车床工作原理相同，车床转动的是工件，镗床转动的是刀具。镗床加工精度：0.02mm加工模具