模具基礎知識

模具設計與制造模具基礎知識

2021/5/911.1模具的概念及分類1.1.1模具的概念

模具是成形產品零件的專用工具，是工業(yè)生產中的主要工藝裝備。

按機械制造工藝字典定義，模具是對生產對象的形狀和尺寸加以控制的裝置。

模具與沖壓、鍛造、擠壓、鑄造等金屬材料零件的成形設備配套使用，或與塑料、橡膠、陶瓷等非金屬材料零件的成形設備配套使用，可成形加工各種各樣的金屬和非金屬零件，已成為為現(xiàn)代化工業(yè)生產的重要加工手段。

用模具成形出來的零件通常稱為“制件”（如沖壓件、鍛件、塑料制品、鑄件等）。2021/5/921.1模具的概念及分類1.1.1模具的概念

模具屬于精密機械產品，它主要由機械零件和機構組成，如成形工作零件、導向零件、支承零件、定位零件等及送料機構、抽芯機構、推件機構、檢測與安全機構等。2021/5/931.1模具的概念及分類1.1.2模具的分類

采用以使用模具進行成形加工的工藝性質和使用對象為主的綜合分類方法，將常用模具分為九類，各大類模具又可根據(jù)模具結構、材料、使用功能和模具制造方法等，分成若干小類或品種。2021/5/941.1模具的概念及分類1.1.2模具的分類2021/5/951.1模具的概念及分類1.1.3模具在工業(yè)生產中的地位“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”（美國）“模具是促進社會富裕的動力”（日本）“模具--金屬加工中的帝王”（德國）“模具就是黃金”（羅馬尼亞）“模具工業(yè)是不衰亡工業(yè)”(歐洲)“模具業(yè)是制造業(yè)的掌上明珠”(臺灣)“模具是效益放大器”(新加坡)2021/5/961.1模具的概念及分類1.1.3模具在工業(yè)生產中的地位

模具在各個工業(yè)領域得到廣泛應用，是基礎工業(yè)。

模具涉及面相當廣，它是一個系統(tǒng)工程。2021/5/971.2模具的工作原理及應用

模具的種類雖然非常多，但生產中常用的模具有沖模、塑料模、壓鑄模。根據(jù)模具工業(yè)協(xié)會資料，冷沖模約占模具總量的40％～50％，注射模約占20％～30％，其他模具約占20%～40%；汽車業(yè)是模具業(yè)的最大用戶。2021/5/981.2模具的工作原理及應用1.2.1冷沖模的工作原理及應用

冷沖壓是金屬壓力加工方法之一，它是建立在金屬塑性變形的基礎上，在常溫下利用沖模和沖壓設備對材料施加壓力，使其產生塑性變形或分離，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的制件。

由于冷沖壓使用的原材料多為鋼廠軋制出來的板料，所以又稱板料沖壓。

2021/5/991.2模具的工作原理及應用1.2.1冷沖模的工作原理及應用

實現(xiàn)沖壓生產、批量制造零件的三要素：

（1）板料（3）沖壓設備（2）沖壓模具2021/5/9101.2模具的工作原理及應用1.2.1冷沖模的工作原理及應用

（1）沖壓常用板料：

冷軋鋼板、熱軋鋼板、鋁及鋁合金板、銅及銅合金板、不銹鋼板等。

板料厚度大多在0.5～6mm之間。2021/5/9111.2模具的工作原理及應用1.2.1冷沖模的工作原理及應用

（2）沖壓模具：

沖壓模具是沖壓加工中將板料加工成制件或半成品的一種工藝裝備，按工序性質分有沖裁模（包括落料模和沖孔模）、彎曲模、拉深模、脹形模、翻邊模等。2021/5/9121.2模具的工作原理及應用1.2.1冷沖模的工作原理及應用

落料模2021/5/9131.2模具的工作原理及應用1.2.1冷沖模的工作原理及應用

彎曲模2021/5/9141.2模具的工作原理及應用1.2.1冷沖模的工作原理及應用

拉深模2021/5/9151.2模具的工作原理及應用1.2.1冷沖模的工作原理及應用

脹形模2021/5/9161.2模具的工作原理及應用1.2.1冷沖模的工作原理及應用

翻邊模2021/5/9171.2模具的工作原理及應用1.2.1冷沖模的工作原理及應用

（3）沖壓設備：

沖壓設備是提供沖壓變形力的，生產中常用的有曲柄壓力機（簡稱沖床）、油壓機等2021/5/9181.2模具的工作原理及應用1.2.1冷沖模的工作原理及應用沖床2021/5/9191.2模具的工作原理及應用1.2.1冷沖模的工作原理及應用油壓機2021/5/9201.2模具的工作原理及應用1.2.1冷沖模的工作原理及應用

冷沖壓的優(yōu)點：

（1）在壓力機簡單沖擊下，能夠獲得其他的加工方法難以加工或無法加工的形狀復雜的沖壓件；

（2）制件的形狀和尺寸是由高精度的模具保證的，所以加工出的沖壓件尺寸穩(wěn)定，互換性好；

（3）采用優(yōu)化排樣，材料的利用率高、廢料少，且加工后的沖壓件強度高，剛度好，表面質量好；

（4）操作簡單，生產過程易于實現(xiàn)機械化和自動化，生產效率高；

（5）冷沖壓加工不需要加熱，沖壓速度快，在大批量生產的條件下，沖壓件成本較低。2021/5/9211.2模具的工作原理及應用1.2.1冷沖模的工作原理及應用

冷沖壓的缺點：

（1）由于模具制造周期長、費用高，沖壓加工在小批量生產中受到一定限制；

（2）沖壓時噪音大，沖壓速度快，動作單調，手工操作有一定的危險性。2021/5/9221.2模具的工作原理及應用1.2.1冷沖模的工作原理及應用

典型沖壓件：

硬幣（落料、壓?。?/p>

紐扣電池（落料、拉深，某廠年產1億只）2021/5/9231.2模具的工作原理及應用1.2.1冷沖模的工作原理及應用

典型沖壓件：

電機定轉子及其復合模（落料、沖孔）2021/5/9241.2模具的工作原理及應用1.2.2注塑模的工作原理及應用

注塑成形工藝及其注塑成形模具應用極廣。

注塑成形又稱注射模塑或注塑。它是熱塑性塑料制品成形的一種重要方法，也已成功地用于某些熱固性塑料制品。其加工的制品在塑料制品中約占20％～30％，制品的用途已擴大到各個領域。

航空杯液晶電視、顯示器、遙控器外殼2021/5/9251.2模具的工作原理及應用1.2.2注塑模的工作原理及應用

注塑成形原理

1—注射機頂桿2—動模3—推出機構4—塑件5—定模6—澆注系統(tǒng)7—噴嘴8—熔體9—料筒10—電加熱11—料斗12—塑料13—螺桿2021/5/9261.2模具的工作原理及應用1.2.2注塑模的工作原理及應用

注塑成形原理

將塑料加入注射機的料筒內加熱塑化成呈粘流態(tài)的熔體，然后借助螺桿（或柱塞）的推力，使熔體以較高的壓力和速度經噴嘴和模具澆注系統(tǒng)充滿閉合的模具型腔，再經一定時間的冷卻使塑料硬化定型后，即可升啟模具，取出制品。2021/5/9271.2模具的工作原理及應用1.2.2注塑模的工作原理及應用

（1）閉模和鎖模這時模具首先以低壓快速進行閉合，當動模與定模接近時，轉換為低壓低速合模，然后切換為高壓將模具鎖緊。

（2）注射合模動作完成后，在移動油缸的作用下，注射裝置前移，使料筒前端的噴嘴與模具貼合，再由注射油缸推動螺桿，以高壓高速將螺桿前端的塑料熔體注入模具型腔。

（3）保壓注入模具型腔的塑料熔體，在模具的冷卻作用下會產生收縮，未冷卻的塑料熔體也會從澆口處倒流，因此在這一階段，注射油缸仍須保持一定壓力進行補縮，才能制造出飽滿、質密的塑料制品。

塑料注射成形的工作過程（視頻）2021/5/9281.2模具的工作原理及應用1.2.2注塑模的工作原理及應用

塑料注射成形的工作過程

（4）冷卻和預塑化當模具澆口處的塑料熔體冷凝封閉后，保壓階段完成，制品進入冷卻階段。此時，螺桿在液壓馬達（或電動機）的驅動下轉動，使來自料斗的塑料顆粒向前輸送，同時受熱塑化。當螺桿將塑料顆粒向前輸送時，螺桿前端壓力升高，迫使螺桿克服注射油缸的背壓后退，螺桿的后退量反應了螺桿前端塑料熔體的體積，即注射量。螺桿退回到設定注射量位置時停止轉動，準備下一次注射。

（5）脫模冷卻和預塑化完成后，為了不使注射機噴嘴長時間頂壓模具，為了噴嘴處不出現(xiàn)冷料，可以使注射裝置后退，或卸去注射油缸前移的壓力。合模裝置開啟模具，頂出裝置動作，頂出模具內的制品。2021/5/9291.2模具的工作原理及應用1.2.2注塑模的工作原理及應用注射成形機的工作循環(huán)周期圖

2021/5/9301.2模具的工作原理及應用1.2.3壓鑄模的工作原理及應用

壓鑄模

壓鑄模是用在壓鑄機上生產壓鑄件的金屬永久模。

每副壓鑄模都是由兩半模組成，以便鑄件冷卻后將其從型腔中取出。它有形成鑄件形狀和尺寸的型腔和型芯，金屬液通過流道（即壓室—澆道—內澆口系統(tǒng)）充填型腔，通過溢流排氣系統(tǒng)排除氣體等。2021/5/9311.2模具的工作原理及應用1.2.3壓鑄模的工作原理及應用

壓鑄工藝系統(tǒng)

壓鑄模、壓鑄機和壓鑄合金構成一個壓鑄工藝系統(tǒng)。

壓鑄模設計除了要完成結構和機構的需求以滿足鑄件形狀、尺寸、抽芯和推出等方面外，還應使這個系統(tǒng)有良好的匹配，達到優(yōu)化壓鑄工藝，從而獲得優(yōu)質鑄件的目的。2021/5/9321.2模具的工作原理及應用1.2.3壓鑄模的工作原理及應用

壓鑄工作原理（臥式冷室壓鑄機）

a）澆料b）壓射c）推出鑄件

壓鑄工作原理（臥式熱室壓鑄機）（視頻）2021/5/9331.2模具的工作原理及應用1.2.3壓鑄模的工作原理及應用

壓鑄工藝流程圖

2021/5/9341.2模具的工作原理及應用1.2.1冷沖模的工作原理及應用

壓鑄工藝特點：

（1）生產效率高。壓鑄機生產率高，易實現(xiàn)自動化，能壓鑄出從簡單到相當復雜的各種鑄件；

（2）產品質量好。尺寸精度高，表面粗糙度低，鑄件力學性能好，互換性好；

（3）經濟效益好。經濟指標優(yōu)良，壓鑄件成本低；

（4）壓鑄設備投資高，壓鑄模制造周期長，費用高，一半不宜于小批量生產；

（5）普通壓鑄法壓鑄的鑄件易產生氣孔，不能進行熱處理；壓鑄某些內凹件、高熔點合金鑄件比較困難。2021/5/9351.2模具的工作原理及應用1.2.3壓鑄模的工作原理及應用

壓鑄工藝的應用

廣泛的應用在國民經濟的各行各業(yè)中，如兵器、汽車與摩托車、航空航天產品的零部件以及電器儀表、無線電通信、電視機、計算機、農業(yè)機具、醫(yī)療器械、洗衣機、電冰箱、鐘表、照像機、建筑裝飾以及日用五金等各種產品的零部件的生產方面。

變速箱壓鑄裝飾品2021/5/9361.3模具工業(yè)的發(fā)展趨勢

（1）發(fā)展及加深成形理論基礎和工藝原理的研究；

（2）發(fā)展高效率、自動化的成形機械設備；