模具设计与制造 教学课件 ppt 作者 杨占尧 绪 论

1、绪 论,学习目的与要求 掌握模具的含义及其功能 熟悉模具的分类及应用 了解模具制造的特点 熟悉模具加工方法,0.1 模具及其功能,1.模具 模具是工业产品生产用的工艺装备，主要应用于制造业和加工业。它是和冲压、锻造、 铸造成形机械，以及和塑料、橡胶、陶瓷等非金属材料制品成型加工用的成形机械相配套， 作为成形工具来使用的。,模具属于精密机械产品，因为它主要由机械零件和机构组成，如成形工作零件（凸模、 凹模），导向零件（导柱、导套等），支承零件（模座等），定位零件等；送料机构，抽芯机构，推（顶）料（件）机构，测与安全机构等。 为提高模具的质量、性能、精度和生产效率，缩短制造周期，其零、部件（又称模具组合），多由标准零、部件组成。所以，模具应属于标准化程度较高的产品。一副中小型冲模或塑料注射模，其构成的标准零、部件可达70%，其工时节约率可达25%45%。,2.模具的功能,现代产品生产中，模具由于其加工效率高，互换性好，节约原材料，所以得到很广泛的应用。 现代工业产品的零件，广泛采用冲压、成形锻造、压铸成形、挤压成形、塑料注射或其它成形加工方法，和成型模具相配套，经单工序或多道成形工序，使材

2、料或坯料成形加工成符合产品要求的零件，或成为精加工前的半成品件。如汽车覆盖件，须采用多副模具进行冲孔、拉深、翻边、弯曲、切边、修边、整形等多道工序，成形加工为合格零件；电视机外壳、洗衣机内桶是采用塑料注射方法，经一次注射成型为合格零件的；发动机的曲轴、连杆是采用锻造成形模具， 经滚锻和模锻成形加工为精密机械加工前的半成品坯件的。,高精度、高效率、长寿命的冲模、塑料注射成型模具，可成形加工几十万件，甚至几千万件产品零件，如一副硬质合金模具，可冲压硅钢片零件上亿件，称这类模具为大批量生产用模具。适用于多品种、少批量，或产品试制的模具有：组合冲模、快换冲模、叠层冲模或成型模具、低熔点合金成型模具等，在现代加工业中具有重要的经济价值，称这类模具为通用、经济模具。,大型模具， 重量在 10t以上的已很常见，有些模具重量已达30t。如大型汽车覆盖件冲模、大型曲轴锻模、大尺寸电视机外壳用塑料注射模等重量都在10t以上。 随着现代化工业和科学技术的发展，模具的应用越来越广泛，其适应性也越来越强，已成为工业国家制造工艺水平的标志和独立的基础工业体系。,0.2 模具分类及应用,模具的用途广泛，模具的种类繁

3、多，科学地进行模具分类，对有计划地发展模具工业， 系统地研究、开发模具生产技术，促进模具设计、制造技术的现代化，充分发挥模具的功能和作用；对研究、制订模具技术标准，提高模具标准化水平和专业化协作生产水平，提高模具生产效率，缩短模具的制造周期，都具有十分重要的意义。,1. 模具分类,总体上说模具可分为三大类：金属板材成型模具，如冲模等；金属体积成型模具，如锻（镦、 挤压）模，压铸模等；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。本教材主要讲述冲模和塑料成型模。 模具的具体分类方法很多，常用的有：按模具结构形式可分为冲模中的单工序模、复合模、级进模等。塑料成型模具中的压缩模、注射模、压注模、挤出模等，按模具使用对象可分为电工模具、汽车模具、电视机模具等。按模具材料可分为硬质合金模具和钢模等。按工艺性质可分为冲孔模、落料模、拉深模、弯曲模，塑料成型模具中的吸塑模、吹塑模等。,2.模具的应用,模具的功能和应用与模具类别、品种有着密切的关系。因为，模具和产品零件的形状、 尺寸大小、精度、材料、材料形式、表面状态、质量和生产批量等都需相符合，要满足零件

4、要求的技术条件，即每一个产品零件相对应的生产用模具，只能是一副或一套特定的模具。为适应模具不同的功能和用途，都需进行创造性设计，造成模具结构形式多变，从而产生了模具类别和品种繁多，并具有单件生产的特征。,尽管如此，由于模具生产技术的现代化，在现代工业生产中，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、通用机械等产品的生产中。其主要原因是由于模具有一系列特点： （1）模具的适应性强 针对产品零件的生产规模和生产形式，可采用不同结构和档次的模具与之相适应。如为适应产品零件的大批量生产，可采用高效率、高精度和高寿命的、自动化程度高的模具；为适应产品试制或多品种、小批量的产品零件生产，可采用通用模具，如组合冲模、快换模具（可用于柔性生产线）以及各种经济模具。,根据不同产品零件的结构、性质、精度和批量，以及零件材料和材料性质、供货形式，可采用不同类别和种类的模具与之相适应。如锻件则需采用锻模，冲件则需采用冲模，塑件则需采用塑料成型模具，薄壳塑件则需采用吸塑或吹塑模具等。 （2） 制件的互换性好 即在模具一定使用寿命范围内，合格制件（冲件、塑件、锻件

5、等）的相似性好，可完全互换。,（3） 生产效率高 采用模具成形加工，产品零件的生产效率高。高速冲压可达1800次/min，由于模具寿命和产品产量等因素限制，常用冲模也在200600次/min 范围内。塑件注射循环时间可缩短在12min 内成形， 若采用热流道模具，进行连续注射成形，生产效率则更高，可满足塑件大批量生产的要求。采用模具进行成形加工与机械加工相比，不仅生产效率高，而且生产消耗低，可大幅度节约原材料和人力资源，是进行产品生产的一种优质、高效、低耗的生产技术。,（4）社会效益高 模具是高技术含量的社会产品，其价值和价格主要取决于模具材料、加工、外购件的劳动与消耗三项直接发生的费用和模具设计与试模（验）等技术费用。后者，是模具价值和市场价格的主要组成部分，其中一部分技术价值计入了市场价格，而更大一部分价值，则是模具用户和产品用户受惠变为社会效益。如电视机用模具，其模具费用仅为电视机产品价格的1/30001/5000，尽管模具的一次投资较大，但在大批量生产的每台电视机的成本中仅占极小部分，甚至可以忽略不计，而实际上，很高的模具价值为社会所拥有，变成了社会财富。,模具是现代工业生产中

6、广泛应用的优质、高效、低耗、适应性很强的生产技术，或称成型工具、成型工装产品。模具是技术含量高、附加值高、使用广泛的新技术产品，是价值很高的社会财富。,0.3 模具制造特点,现代工业产品的生产对模具要求越来越高,模具结构日趋复杂,制造难度日益增大。模具制造正由过去的劳动密集和主要依靠工人的手工技巧及采用传统机械加工设备转变为技术密集,更多地依靠各种高效、高精度的数控切削机床、电加工机床,从过去的机械加工时代转变成机、电结合加工以及其他特殊加工时代,模具钳工量正呈逐渐减少之势。现代模具制造集中了制造技术的精华,体现了先进制造技术,已成为技术密集型的综合加工技术。,一般说来,模具制造属于单件生产。尽管采取了一些措施,如模架标准化、毛坯专用化、零件商品化等,适当集中模具制造中的部分内容,使其带有批量生产的特点,但对整个模具制造过程,尤其对工作零件的制造仍然属于单件生产。其制造具有以下特点: 1.形状复杂,加工精度高,因此需应用各种先进的加工方法(如数控铣、数控电加工、坐标镗、成形磨、坐标磨等)才能保证加工质量； 2. 模具材料性能优异,硬度高,加工难度大,需要先进加工设备和合理安排加工工艺；

7、 3. 模具生产批量小,大多具有单件生产的特点。应多采用少工序、多工步的加工方案,即工序集中的方案;不用或少用专用工具加工；,4. 模具制造完成后均需调整和试模,只有试模成形出合格制件后,模具制造方算合格。 现代模具设计一般是基于模具标准化和通用化的基础之上进行的,所以模具制造主要有三项工作: (1)模具工作零件的制造； (2)配购通用、标准件及进行补充加工； (3)进行模具装配和试模。 其中,模具工作零件的制造和模具装配是重点。,0.4 模具加工方法,在模具制造中,通常按照零件结构和加工工艺过程的相似性,可将各种模具零件大致分为工作型面零件、板类零件、轴类零件、套类零件等。其加工方法主要有机械加工、特种加工两大类,机械加工方法主要包括各类金属切削机床的切削加工,采用普通及数控切削机床进行车、铣、刨、镗、钻、磨加工可以完成大部分模具零件加工,再配以钳工操作,可实现整套模具的制造。机械加工方法是模具零件的主要加工方法,即使是模具的工作零件采用特种加工方法加工,也需要用机械加工的方法进行预加工。,随着模具质量要求的不断提高,高强度、高硬度、高韧性等特殊性能的模具材料不断出现和复杂型面、型孔

8、的不断增多,传统的机械加工方法已难以满足模具加工的要求。因而,直接利用电能、热能、光能、化学能、电化学能、声能等特种加工的工艺方法相继得到了很快的发展,目前以电加工为主的特种加工方法在现代模具制造中已得到了广泛应用,它是对机械加工方法的重要补充。 模具常用的加工方法如表0-1所示。 表0-2表0-4所示为模具上常见孔、平面和外圆表面的加工方案,可供制定工艺时参考。,表0-1 模具常用的加工方法,返回,表0-2 孔加工方案,表0-3 平面加工方案,表0-4 外圆表面加工方案,各种加工方法均有可能达到的最高精度和经济精度。为了降低生产成本， 根据模具各部位的不同要求尽可能使用各种加工方法的经济精度。因为各种加工方法的可能精度， 是在特殊要求的条件下耗费大量时间进行细致操作才能达到的精度。常用加工方法的可能精度和经济精度和表面粗糙度如表0-5 和表0-6所示。,表0-5 各种加工方法的精度,表0-5 各种加工方法可能达到的表面粗糙度,实训与练习,一、实训 在老师的带领下，参观有代表性的模具生产、制造企业，现场了解模具的作用与用途，增加感性认识，为学习好本课程打好基础。,二、练习 1.什么是模具？ 2.模具有什么功能？ 3.总体上讲模具可以分为几大类？ 4.模具生产有什么特点？ 5.模具制造有什么特点？ 6.模具常用的加工方法有哪些？ 7.模具上常见的孔如何加工？ 8.模具上常见的平面如何加工？ 9.模具上常见的外圆表面如何加工？,

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