模具设计的设计思路及方法.docx
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1、模具设计方案简介科技名词定义中文名称:模具英文名称:die;mould定义:用以限定生产对象的形状和尺寸的袋置.所属学科:机帔工程(一级学科);模具(二级学科)模具muju(moju:mold;mould:die:tooling:matrix;pattern)工业生产上用以注型、吹塑、挤出、压铸或者锻成型、冶炼、冲乐、拉仲等方法得到所需产品的各种模子和工具.简介简而古之,模具是用来成型物品的工具,这种工具有各种零件构成,不同的模具由不同的事件构成.它主要通过所成型1材科物理状态的改变来实现物品外形的加工.模具之乡黄岩拥有模具企业2000余家,目前主要分为汽车模具,日用品模具,管件模具,工业模具
2、等几大类模具简单分类按所成型的材料的不同,模具可分为金典模具和非金属模具.金属模具又分为:铸造模具(有色金属压铸,钢铁铸造)、和俄造模具等;非金属模具也分为:阳狎模具和无机非金属模具,而按照模具本身材料的不同,模具可分为:砂型模具,金属模具,真空模具,石蜡模具等等。其中,随着高份子塑料的快速发展,塑料模具与人们的生活密切相关.塑料模具普通可分为:注射成T模具,挤塑成型模具,气辅成型模具等等.大规模生产的非银令辆件一一冷“、模锹-、金属模等模具板金出料一一热轧、冷轧、热卷、冷卷板金加工一一I、整里、折穹,冲孔,落料有色金属一一压铸,粉末冶金型料件一一注型、吹塑(型料瓶),挤塑(管件)模具其他分类
3、:合金模具、板金模具、塑料模具、冲压模具,铸造模具、挤出模具、压铸模具、汽车模具、滚丝模具模具材料模具材料最重要的因素是热强度和热稳定性,常用模具材料:工作温度成形材料模具材料1000C铢合金铜基合金模具塑料模具普通模具类别(1)两板模具又称的一分型面模,是注塑模中最检单的一种,它以分里面为界面将整个模具分为两部份:动模和定模。一部份型腔在动模,博士稿在动模,动模部份设有顶出系统。另一部份型腔在定模。主流道在定模:分流道开设在分型面上,开模后,制品和(2)三板模或者细水口模有两个分型面将模具分成三郃份,比两板增加了浇口板,合用于制品的四周不许有浇口痕迹的场合,这种模具分成采用点浇口,所以叫细水
4、口模,这种模具结构相应更杂些。启动动力用山打螺丝或者拉板。按成型方法分类(1)注射成型是先把电料加入到注射机的加热料筒内,塑料受热熔融,在注射机螺杆或者柱塞的推动下,经喷嘴和模具浇注臻统进入模具型腔,出于物理及化学作用而径*定型成为注塑制品.注射成型由具有注射、保压(冷却)和燮件脱植过程所构成循环周期.,于是注射成型具有周期性的特点。热型性塑料注射成型的成蟹周期短、生产效率高,燃料对模具的磨损小,能大批量地成型形状发杂、表面图案与标记清晰、尺寸精度高的整件:但是对于壁摩变化大的型件,难以避免成型缺陷。型件各向异性也是质量问题之一,应采用一切可能措施,尽量减小.(2)压缩成型俗林压制成里,是破早
5、成型剪件的方法之,压缩成型是将塑料直接加入到具有定温度的敞开的模具型腔内,然后闭合模具,在热与压力作用下电料爆Ife变成流动状态。由于物理及化学作用,而使果料硬化成为具有定形状和尺寸的常温保持不变的案件.压缩成型主要是用于成型热固性果料,如的醛箱里粉、服醛与三聚斌胺甲醛模塑粉、玻璃纤维增强酚醛塑料、环氧树脂、DAP树脂、有机硅树脂、聚限亚胺等的模塑料,还可以成型加工不饱和聚ffii料团(DMO、仲帔懈挈忖(SMC)、预制整体模敢料(BMC)等.普通情况下,往往按压缩膜上、下模的配合结构,将压缩模分为溢料式不溢料式、半溢料式三类.(3)挤成型是使处于粘流状态的狼料,在高温和定的压力下,通过具有特
6、定断面形状的口模,然后在较低的温度下,定型成为所需截面形状的连续型材的一种成型方法.挤塑成型的生产过程,是准备成型物料、挤出造型、冷却定型、牵引与切断、挤出品后处理(邮今或者热处理).在挤聚成型过程中,注意调整好挤出机料筒各加热段和机头【I模的温度、像杆转数、牵引速度等工艺参数以便得到合恪的挤泉型材.特殊要注意调整好聚合物熔体由机头Ll模中挤出的速率.因为当熔融料挤出的速率较低时,挤出物具有光滑的表面、均匀的断血形状:但是当焙融物料挤出速率达到某一Bl度时,挤出物表面就会变得机情、失去光泽,浮现沙鱼皮、桔皮纹、形状扭曲等现象.当挤出速率进一步增大时,挤出物表面浮现畸变,甚至支离和断裂成熔体碎片
7、或者圆柱.因此挤出速率的控制至关更要.(4)压注成型亦称转压成型.是将缈料原料加入预热的加料室内,然后把压柱放入加料室中偏紧模具,通过压柱向空料施加压力,塑料在高温、高压下熔化为流动状态,并通过浇注系统进入型腔逐渐固化成型件,此种成型方法,也称传递模里成型.乐注成型合用于各低于固性空料,原则上能进行压缩成型的塑料,也可用厘注法成型.但要求成型物料在低于固化温度时,培融状态具有良好的流动性,在高于固化温度时,有较大的固化速率(6)中空成型是把由挤出或者注射制得的、尚处于塑化状态的管状或者片状坯材趋势固定于成型模具中,立刻通入一纯缩空气,迫使坯材膨胀并贴于模具型腔壁面上,特冷却定型后脱模,即得所需
8、中空制品的一种加工方法。适合中空成型的塑料为高压聚乙烯、低压聚乙烯、硬聚氯乙烯、软聚氯乙烯、聚米乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯等.根据型坯成型方法的不同,中空成型主要分为挤出吹来中空成型和注射吹塑中空成型两种.挤出吹燮中空成型的优点是挤出机与挤出吹空模的结构简垂,缺点是型坯的壁厚不一致,容易造成缈料制品的壁厚不匀.右图是挤出吹霍中空成型原理示意图,注射吹来中空成型的优点是型坯的壁厚均匀、无飞边,由于注射型坯有底面,因此中空制品的底部不会产生拼和缝,不仅美观而且强度高.缺点是所用的成型设符和模具价格贵.故这种成型方法多用于小型中空制品的大批St生产上,在使用上没有挤出吹覆中空成型方法广泛.按其它分类(1
9、)筛滤道模借助加热装置使浇注系统中的空料不会凝固,也不会随制品脱模,所以又称无流道模.优点:1)无废料2)可降底注射压力,可以采用多腔模3)可缩短成型周期4)提高制品的质量适合热流道模里科的特点:5)叨料的熔融温度范用较宽低温时,流动性好,高温时,具有较好的热稔定性。6)对压力敏感,不加压力不流动,但施加压力时即可流动.7)比热性好,以便在模具中很快冷却。可用热流道的塑料有咯APMPH吩,PS.我们现在常用的热流道有两种:1)加型流道模2)绝热流道模。(2)硬模内模件所采用的钢板,买回来后需要进行热处理,如淬火渗碳,才干达到使用的要求,这样的注塑模叫硬模,如内模件来用H13钢,420钢,S7铜
10、.(3)软模(44HRC以下)内模件所采用的钢材,买回来后不需要进行热处理,就能达到使用的要求,这样的注夔叫软模。如内模件采用P20钢,-.420铜,Nts,铝钠铜。双色成型模具(双射成型模具)双射成型原理葩本原理:双射成型主要以双射成型机两只料管配合两套模具按先后次序经两次成型制成双射产品工作步骤:工作步骤1 .A原料经A料管射入1次成型模制成单射产品A.2 .经周期开模,产品A留于公模,成型机动模板旋转至B合模。3 .B原料经B料管射入2次成型模制成双射成品.开模原出.双射成型模具设计要点.设计前检讨事项1 .模具材质2 .成型品3 .成型机选择4 .模座基本构造,模具设计重要项目1 .多
11、色射出组合方式2 .浇道系统(1)射出压力较低(2)快速充填完成,可提升产量(3)可均匀射出,产品质Itt较好(4)减少废料,缩短射出时间3 .成型设备:(1)各射出料缸的射出量,决定那一色用那一支料缸.(2)打击棒的位置及打击行程.(3) .旋转盘上水路,油路,及电路的配置问题.(4) .旋转盘的承毅分量.4 .模座设H:模仁配置设计苜先考虑到模具公模恻必需旋转180s.模仁设置必需交叉对称罗列,否则无法合模成型.(1)。导柱:具有导引公模与呼模的功能,在多色模中必僻保持同心度。(2)。回位销:由于模具必福旋转的动作,所以必福将顶出板固定,在回位销上加弹,使顶出板保持稳定,(3) .定位块:
12、确保两模座固定于大固板时不因螺丝的间隙问题而造成偏移.(43圜整块(耐磨块);主要用于合耀时模具高度Z坐标值误差时可以做调整.(5),顶出机构:顶出方式的设计与普通模具相同.(6)-冷却回路设计:模具一与模具二的冷却Pl路设计尽歆相同.金属模具模具按加工金属的加工工艺分类,常用的有:冲压模,包括冲我枳、弯曲模、拉深模、翻孔模、缩孔模、起伏模、眼形模、整形模等:锻模,包括模锹用锻模、锻锻模等:以及挤压模和压铸模.用于加工非金属和粉末冶金的模具则按加工对象命名和分类,有塑料模、橡胶模和粉末冶金铁等.1.冲压模用于板料冲压成形和分离的模具。成形用的模具有型腔,分离用的耀具有刃口。圾常用的冲压模惟独个
13、工位,完成道生产工序,这种模具应用普遍,结构简单,创造容易,但生产效率低。为提高生产率,可将多道冲压工序,如落料、拉深、冲孔、切边等安排在个模具上,使坯料在个工位上完成多道冲压工序,这种模具称为复合蟆。另有将落料、弯曲、拉深、冲孔和切边等多工序安排在个模具的不同工位上.2.锻模用于热态金属模锻成形的模具,模锻时.坯料往往经过多次变形才干制成锻件,这就需要在个模块上刻有几个型腔,金属挨次送至各个型腔,并在型腔内塑性流动,此后充满型腔制成锻件。在模锻成形中,坯料很难与终锻时型腔体积相等,为了避免废品,坯料选用稍大些,为此,在线锻耀的上、下模分界面的型腔四周设有飞边槽,以存七多余的金属,成形后将飞边
14、切去.型腔中应尽必减少尖角、深槽,以利于金属塑性流动和充填,减少模具磨损和开裂,提岛模具寿命.3.挤压模用于将金瓶挤压成形的模具,正挤压模有个静止的凹模和放置坯料的挤压筒和对坯料施加压力的冲头,挤压空心件时,冲头前端带有芯棒,反挤压模的挤压筒为叫模,冲头成为凸模。金代需要在很大的压强下才干从凹模挤出成形,在冷态下所需压强可高达2000千牛/亳米(200千克/亳米)以上。为此,挤压筒和反挤压的凹模需要有很高的强度,常采用多层预应力Sl合结构.冲头和凸模的工作长度宜短,避免在高的压应力下发生不捺和弯曲.4.任铸模安装在压铸机上,液态金属在高压下注入型腔、保压至金网凝固和成形的模具.它主要用于钻、锌
15、、银件,也可用于钢件.压铸模的结构与塑科注射模类似.它由动模与定模构成型腔,用型芯形成熔件的孔腔.金属在型腔内冷却、凝固后抽出型芯,分开模具,由顶杆推出铸件.压铸件普通整薄中空,有众多台、筋,形状结构复杂,尺寸要求较精确,表面较光洁,金属在熔融的高温下成形.因此压铸模砺要采用耐高温的材料创造.5.粉末冶金模物固体金属粉末压制成形的模具,将金属粉末定量地倒入下模然后上模压下、闭合、成形,再用顶料装置顶出预制坯.将预制坯送入烧结炉内烧结,遂制成粉末冶金零件。普通粉末冶金件的空隙很大,占总体税的15%摆布,成形压力不大,模具结构较简单,精度、我面粗糙度要求普通,所以对模具无特殊要求。为了减少空隙、提
16、高密度和强度对烧结后的坯件再进行一次热锻,通称粉末锻造.所用的模具与模锻模相似.模具生产的流程模具就是一个模型,按照这个模型做出产品来但是模具是怎样生产出来的呢可能除了模具C业人士大多数回答不出来.模具CI经在我们生活之中起了不可普代的作用我们的生活用品大部份离不开模具如1.电岸电话机,传真机,键盘,杯子等等这些塑胶制品就不用说了,此外像片4和摩托发动机的外罩也是用模具做出来的,光一个汽车各种各样的模具就要用到2万多个.所以说现代生活模具的作用不可替代.只要批量生产就离不开模具,至少在最近50年内离不开.那末模具是怎样做成的呢?下面对现代模具生产流程做一个简单的介绍.1 )ESI(Earlie
17、rSU叩IierEvolvement供应商早期参覆):此阶段主要是客户与供应商之间进行的关于产品设计和模具开发等方.面的技术掬讨,主要的目的是为了让供应商清晰地领略到产品设计者的设计意图及精度要求,同时也让产品设计者更好地明白模具生产的能力,产品的工艺性能,从而做出更合理的设计.2)报价(QuOtaUon):包括模具的价格、模具的寿命、周转流程、机器要求吨数以及模具的交货期。(更详细的报价应该包括产品尺寸分量、模具尺寸分量等信息)3定单(PurchaseOrder);客户定单、订金的发出以及供应商定单的接受.4)模具生产计划及排工安排(ProductionPlanningandSchedule
18、Arrangement):此阶段需要针对模具的交货的具体日期向客户作出回复.5)模具设计(DeSign):可能使用的设计软件有ProZEngineer、UG,Solidworks.AutoCAD.CATIA等6)采购材料7)模具加工(MaChining):所涉及的F-大致有车、锣(铳)、热处理、磨、电脑锣(CNC)、电火花(EDM)、线切割(WEDM).座标磨(JIGGRINGING).激光刻字、地光等.8)模具袋配(Assembly)9)模具试模(TnalRun)10)样板评估报告(SER)11)样板评估报告批核(SERApproval)模具的基本设计原理因为不同的成型模具已应用不少领域,加
19、之专业模具的创造技术在这些年也有了定的变化发展,因此在这部份.总站了*空吸出成型模具的普通设计规则。真空吸塑成型模具的设计包括了批量大小、成型设备、精度条件、几何形状设计、尺寸稳定性及表面质量等内容1、 批M的大小实验用,模具产量小时,可采用木材或者树脂进行创造。但是,如果实验用模具是为了获得制品有关收缩、尺寸稳定性及循环时间等的数据时,应该使用单型腔模具来实验,且能保证其能在生产条件下运用。模具普通用石青、铜、铝或者错一钢合金创造,很少用到幅.2、 几何形状设计,设计时,时常要综合考虑尺寸稳定性及表面质量,例如,制品设计和尺寸稳定性要求采用州但是表面要求光泽度较高的制品却要求使用这样来,梁件
20、订购方会综合考虑到这两点,以使制品能在展佳条件下进行生产.经验证明,不符合实际加_E条件的设计往往是失败的.3、尺寸稔定,在成型过程中,电件与模具接触的面要比离开模具部份的尺寸稳定性更好,如果Fl后由于材料刚度的需要要求改变材料殍度,可能导致要将阳模转换为阴模。组件的尺寸公差不能低于收缩率的10%。4、案件衣面,就成型材料能够包住的范Ifl而言,案件可见面的去面结构应在与模具接触处成型,如果可能的话,塑件的光沾面不要与模具表面接触,就像采用阴模创造浴部和洗衣部的情况.5、修饰,如果使用机械式水平钢锯掠梁件的夹持边,在高度方向上,至少要有6、8mm的余量。其他的修整工作,如磨削、激光切削或者射流
21、,也必须留有余盘.刀11根切割线间的间隙最小,冲孔模修整时的分布宽度也很小,这些都是要注意的.、收缩和变形,照料易收缩(如PE),有些案件易变形,无论如何预防,塑件在冷却阶段都会发生变形,在这种条件下,就要改变成型模具的外形来适应电件的几何偏差。例如:尽管塑件般保持平直,但其暴准中心已偏离IOmm;可以抬高模具底座,以调整这种变形的收缩地.7、 收缩fit在创造吸塑成型模具时一定要考虑到下列的收缩因素.成型制品收缩.如果不能清晰地知道夔料的收缩率,则必须取样或者用相似形状的模具通过试脸来得到。注意:通过这种方法只能得到收缩率,不能得到变形尺寸。中间介质的不利影响造成的收缩,如陶谎、催橡胶等.模
22、具所用材料的收缩,如铸造铝时的收缩,设计按国家职业定义,模具设计是:从事企业模具的数字化设计,包括型腔模与冷冲模,在传统模具设计的基础上,充分应用数字化设计工具,提高模具设计质量,缩短模具设计周期的人员.冲压模具依构造可分为单工程模、亚合模.连续模三大类。前两类需较多人力不符经济效益,连续模可大量生产效率高.同样,设计一套高速精密连续冲模,也要对你所生产的产品(包含所实用冲压加工出来的产品,富士康集团主要有端子、电脑机光以及连接器上用的小五金及目前的手机零件等等)设计连续冲模需注意各模组之间的间距、零件加工精度、组立精度、配合精度与干涉问题,以达到连续模自动化大量生产的目的单元化设计之冲压模具
23、整体构造可分成二大部份:(1).共通部份(2).依制品而变动的部份。扶通部份可加以标准化或者规格化,依制品而变动的部份是难以规格化.模板之构成及规格1 .模板之构成冲压模具之构成将依模具种类及构成及相异,有顺配置型构造与逆配置型构造二大类.前者是酸常使用的构造,后者构造主要用于引伸成形模具或者配合特殊模具。从事的主要工作包括:(1)数字化制图一一将f产品及模具模型转换为常规加工中用的二维工程图:(2)模具的数字化设计一一根据产品模型与设计意图,建立相关的模具三维实体模型;(3)模具的数字化分析仿真一一根据产品成形工艺条件,进行模具零件的结构分析、热分析、疲劳分析和模具的运动分析;(4)产品成形
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