《模具设计精要》课件

《模具设计精要》课讲计论践员本件旨在系统解模具设的核心理与实技能，帮助学掌握各类模计计质内计础具的设要点，提升设效率与量容涵盖模具设基、各类模具设计术应调试维计、CAD/CAE技用、制造工艺、装配、护管理以及特种模具设过验结养员创维问题等通案例分析与经总，培学的新思与解决实际的能力课程概述课程目标学习内容12员计计础使学掌握模具设的基本理涵盖模具设基、注塑模具论计计压计压铸、设流程及各类模具的设设、冲模具设、模计独计术应方法，具备立完成模具设具设、CAD/CAE技用计调试的能力、模具制造工艺、装配、维计护管理以及特种模具设等预期成果3员独计产计学能够立完成常见模具的设任务，解决实际生中的模具设问题计，提升企业模具设水平第一章模具设计基础模具的定义和作用模具设计的重要性产状计础质产模具是一种用于批量生具有特定形和尺寸的零件的工具其模具设是模具制造的基，直接影响到制件的量、生效率将过压压铸转计产证产质作用是原材料通各种成型方法，如注塑、冲、等，和成本优秀的模具设能够提高生效率，保品量，降为现产产计化符合要求的制件模具是实工业生的重要工艺装备，广低生成本，并能延长模具的使用寿命模具设水平的高低是应领标泛用于各个域衡量一个企业制造能力的重要志模具分类按加工工艺分类压压铸锻挤压丝注塑模具、冲模具、模具、造模具、模具、拉模具等每种模具适用于不同的加工工艺和材料按材料分类金属模具、非金属模具金属模具主要由钢铁材料制成，非金则属模具采用塑料、陶瓷等材料按结构分类组单结整体模具、合模具、工序模具、多工序模具等不同的计产构设适用于不同的生需求模具设计流程接受任务书1来级计书计图纸术接收自客户或上的模具设任务，明确设要求、制件、技指标等分析原始资料2细图纸术资计仔分析制件、技要求、材料性能等原始料，确定模具设方案的可行性确定设计方案3结结浇根据分析果，确定模具的类型、构、成型方法、注系统、冷却系统等关键计数设参详细设计4进详细计绘图图编行模具的设，包括制模具总、零件、制加工工艺文件等模具设计的基本条件制件材料和特性成形加工设备生产批量要求热规产杂制件的材料类型、力学性能、性能成形加工设备的类型、格、性能等生批量的大小决定了模具的复程选择计结等直接影响模具材料的和设参限制了模具的尺寸、构和成型方法度、精度要求和使用寿命大批量生数产的确定需要高精度、长寿命的模具模具材料选择1常用模具材料选择原则和考虑因素2质选择时综虑产常用模具材料包括碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬合金等模具材料需要合考制件材料、成型方法、生批量选择质质时还虑热、精度要求和成本等因素高精度、长寿命的模具需要优合金钢或硬合金同需要考材料的耐磨性、耐性、强度和韧性等第二章注塑模具设计注塑成型原理注塑模具的基本结构将热热压浇顶注塑成型是塑性或固性塑料熔融后，在高作用下注入模注塑模具主要由定模、动模、注系统、冷却系统、出系统等过组现开具型腔，经冷却固化后得到制件的成型方法注塑成型具有生成定模固定在注塑机上，动模可以移动，实模和合模动产杂状浇将效率高、可成型复形制件等优点作注系统用于熔融塑料引入型腔，冷却系统用于控制模具顶将顶温度，出系统用于制件从模具中出注塑模具的分类两板模三板模热流道模具结简单结较杂浇损构，适用于成型构复，适用于无流道耗，适用于大状简单较产浇形的制件模具口位置要求高的制件批量生注系统始组终状态只有两块模板，分型面模具由三块模板成保持熔融，减少废产只有一个，分型面有两个了料的生注塑模具的主要组成部分定模部分动模部分浇注系统123浇顶浇包括定模板、定位圈、口套等，包括动模板、型芯、出机构等，包括主流道、分流道、口等，用连现开将与注塑机接，用于固定模具用于实模和合模动作于熔融塑料引入型腔冷却系统顶出系统45证顶顶将顶包括冷却通道、冷却液接口等，用于控制模具温度，保包括杆、板、复位杆等，用于制件从模具中出质制件量浇注系统设计浇口类型和选择1浇侧浇浇浇选择浇时虑状直接口、口、扇形口、点口等口类型需要考制件的形、尺寸和塑料材料的特性浇道设计原则2证滞减小流动阻力、保充填平衡、避免留死角、便于脱模分流道设计3状证匀截面形、尺寸、布置方式等，需要保熔融塑料均地分配到各个型腔冷却系统设计冷却通道布局冷却效率优化温控设备选择应尽过选择冷却通道量靠近型可以通增加冷却通道合适的温控设备，匀数腔，均分布，避免出量、增大冷却通道截如冷却水机、油温机等现过热过现积局部或冷象面、提高冷却液流速，可以精确控制模具温证质常见的冷却通道布局等方式提高冷却效率度，保制件量方式有平行式、串联式、螺旋式等顶出系统设计顶出机构类型顶出力计算顶出位置确定顶顶顶顶销顶顶顶选择顶应尽选择刚较杆出、板出、斜出、气动出力的大小直接影响出机构的出位置量在制件的性强顶选择顶时虑计计顶顶时损顶出等出机构类型需要考和设需要精确算出力，确保制处，避免出制件变形或坏出状顺应匀制件的形、尺寸、脱模力等因素件能够利脱模位置均分布，确保制件受力平衡模具温度控制加热系统设计对较计热证于成型温度高的塑料，需要设加系统，保模具温度热热热达到要求常见的加方式有电加、油加等冷却系统优化组冷却系统是模具温度控制的重要成部分，需要优化冷却通道匀稳布局、提高冷却效率，确保模具温度均定温度传感器布置关键传时监测在模具的部位布置温度感器，可以实模具温度，时调热证及整加和冷却系统，保模具温度控制精度排气系统设计排气原理和重要性1排气槽设计2真空辅助排气3内产过时则质应模具型腔的空气、塑料熔体生的气体等需要在成型程中及排出，否会影响制件的量排气槽是常用的排气方式，设置对难辅术在型腔的末端、流动死角等位置于以排气的部位，可以采用真空助排气技，提高排气效果第三章冲压模具设计冲压加工原理冲压模具的基本结构压对压产压导冲加工是利用冲床和模具金属板材施加力，使其生分离冲模具主要由上模、下模、向机构、卸料机构、出件机构等获状压组导证或变形，从而得所需形和尺寸的零件的加工方法冲加工成上模固定在冲床上，下模固定在工作台上，向机构保产对将废具有生效率高、材料利用率高、成本低等优点上下模的精确合，卸料机构用于冲裁后的料或零件从模具将中卸下，出件机构用于零件从模具中取出冲压模具的分类单工序模具复合模具12压压时在一个冲行程中只完成一个在一个冲行程中同完成多压产压冲工序的模具适用于生个冲工序的模具适用于生较状简单产较批量小、形的零件效率要求高的零件级进模具3压压在一个冲行程中，在不同的工位上逐步完成多个冲工序的模具产状杂适用于大批量生、形复的零件冲裁模具设计冲裁间隙确定冲头和模板设计废料处理废时冲裁间隙的大小直接影冲头和模板是冲裁模具冲裁后的料需要及质关键进压过响冲裁件的量和模具的零件，需要行清理，避免影响冲计结计废的寿命合理的冲裁间强度算和构设，程常见的料处理方证隙可以减少毛刺、提高保其具有足够的强度式有吹气、振动、滑道刚冲裁件的精度和度等弯曲模具设计弯曲回弹计算弯过产弹现进弹计金属材料在曲程中会生回象，需要行回算，应进偿证弯并采取相的措施行补，保曲件的精度压边力确定弯过为皱压在曲程中，了防止材料起，需要施加一定的边力压弯边力的大小需要根据材料的特性、曲角度等因素确定弯曲半径设计弯径弯质弯曲半的大小直接影响曲件的量和模具的寿命曲半径应弯径弯现纹大于材料的最小曲半，避免曲处出裂拉深模具设计拉深比计算1拉深工艺参数确定2压边圈设计3标证质现皱现数拉深比是衡量拉深变形程度的重要指合理的拉深比可以保拉深件的量，避免出破裂或起象拉深工艺参包括拉深速润状压过皱压度、滑方式等，需要根据材料的特性和拉深件的形确定边圈用于防止拉深程中材料起，边力的大小需要合理控制精密冲压技术精冲原理精冲模具结构精冲工艺参数压结杂数精冲是一种高精度的冲加工方法，可精冲模具构复，精度要求高主要精冲工艺参包括冲裁间隙、冲裁速度获组压压数证以得尺寸精度高、表面粗糙度低的冲成部分包括V形齿圈、料板、冲头、、料力等合理的工艺参可以保压压关键质件精冲的主要特点是采用V形齿圈模板等V形齿圈是精冲模具的部件精冲件的量，提高模具的寿命冲裁紧质压紧压材料，防止材料流动，提高冲裁量，用于材料，防止材料流动间隙要小于普通冲，冲裁速度要慢于压普通冲第四章压铸模具设计压铸成型原理压铸模具的基本结构压铸将压过压铸浇顶成型是熔融金属在高作用下注入模具型腔，经冷却固模具主要由定模、动模、注系统、冷却系统、出系统等压铸产组压铸现开化后得到制件的成型方法成型具有生效率高、可成型复成定模固定在机上，动模可以移动，实模和合模动杂状产浇将形制件等优点，适用于大批量生作注系统用于熔融金属引入型腔，冷却系统用于控制模具顶将顶温度，出系统用于制件从模具中出压铸模具的分类冷室压铸模具热室压铸模具真空压铸模具压铸压铸内进压铸熔融金属在机外部熔融金属在机部在真空条件下行过压过压熔化，通射机构注熔化，通射机构直，可以减少气孔，提高铸质入模具适用于高熔点接注入模具适用于低件的量压铸压铸金属的熔点金属的压铸模具浇注系统设计内浇道设计溢流槽设计12内浇状进道的形、尺寸和位置直溢流槽用于收集先期入型腔过证铸接影响熔融金属的充填程和的冷金属和气体，保件的铸质内浇应尽质应件的量道量短量溢流槽的位置设置在过，避免熔融金属早冷却型腔的末端、流动死角等位置冷却系统布局3证铸质应尽冷却系统用于控制模具温度，保件的量冷却通道量靠近匀现过热过现型腔，均分布，避免出局部或冷象压铸模具抽芯机构设计斜抽芯结构油缸抽芯结构复合抽芯机构现现将结来现杂利用斜滑块的运动实抽芯适用于抽利用油缸的推力实抽芯适用于抽芯多种抽芯方式合起，实复的较较场较较场状杂铸芯距离短、抽芯力小的合距离长、抽芯力大的合抽芯动作适用于形复的件压铸模具温度控制模具预热系统1压铸对进预热在前需要模具行，提高模具温度，减少温差，证铸质保件的量冷却通道布局2应尽匀现过热冷却通道量靠近型腔，均分布，避免出局部或过现虑冷象冷却通道的布局要考到抽芯机构的位置温度监控系统3关键传时监测在模具的部位布置温度感器，可以实模具温度时调证，及整冷却系统，保模具温度控制精度第五章模具技术CAD/CAE在模具设计中的应用常用软件介绍CAD/CAE术计计预测软CAD/CAE技可以提高模具设效率、优化设方案、模常用的模具CAD件有AutoCAD、SolidWorks、UG等，常用维图纸绘软这软具性能CAD用于模具的三建模和制，CAE用于模具的的模具CAE件有Moldflow、ANSYS等些件功能强大，结满计模流分析和构强度分析操作方便，可以足各种模具设和分析的需求三维建模技术实体建模曲面建模参数化设计过创来过创来过数来通建实体模型表通建曲面模型表通定义参控制模状状状数达模具的几何形实达模具的几何形曲具的几何形参化观杂计计体建模具有直、精确面建模适用于表达复设可以快速修改设进续计等优点，便于行后曲面，如汽车覆盖件模方案，提高设效率的分析和加工具模流分析充填分析内过预测时压模拟熔融塑料在模具型腔的流动程，充填间、力浇计现、温度等，优化注系统设，避免出充填不足、气泡等缺陷冷却分析过预测计模拟模具的冷却程，模具温度分布，优化冷却系统设证质，提高冷却效率，保制件的量翘曲变形分析预测过产翘计制件在冷却程中生的曲变形，优化模具设和工艺数参，减小制件的变形结构强度分析有限元分析基础1模具应力分析2疲劳寿命预测3结将单计单应应应预测有限元分析是一种常用的构强度分析方法，可以模具离散成有限个元，算每个元的力、变等模具力分析可以过产应结计刚劳预测预测为维模具在工作程中生的力，优化模具构设，提高模具的强度和度疲寿命可以模具的使用寿命，模具的护换和更提供依据第六章模具制造工艺模具加工工艺流程精密加工技术热术证关键术模具加工工艺流程包括下料、粗加工、半精加工、处理、精精密加工技是保模具精度的常用的精密加工技包括调试环节严证线铣这术加工、装配、等每个都需要格控制，保模具的精切割、电火花加工、高速削、精密研磨等些技可以质现质度和量实高精度、高表面量的加工线切割加工线切割原理丝为对进线利用移动的金属作电极，工件行切割切割具有加围杂状工范广、加工精度高等优点，适用于加工复形的零件工艺参数选择线数宽压切割的工艺参包括脉冲度、脉冲间隔、电流、电等数证质合理的工艺参可以提高加工效率、保加工量加工精度控制线丝张切割的加工精度受到多种因素的影响，如的力、冷却严这证液的清洁度、机床的精度等需要格控制些因素，保加工精度电火花加工电火花成形1电火花细孔加工2工艺参数优化3对进围杂状电火花加工是利用电火花放电的原理，工件行加工电火花加工具有加工材料范广、可加工复形零件等优点电火花成形杂状细数证质适用于加工复形的型腔，电火花孔加工适用于加工微小孔合理的工艺参可以提高加工效率、保加工量高速铣削加工高速铣削特点刀具选择切削参数优化铣进给铣选择专铣数高速削具有切削速度高、速度快高速削需要用的刀具，如整高速削的切削参包括切削速度、质层进给、切削力小等特点，可以提高加工效率体硬合金刀具、涂刀具等刀具的速度、切削深度等合理的切削参状层数证质、降低切削力，适用于加工薄壁零件和材料、几何形和涂都会影响加工效可以提高加工效率、保加工量、杂复曲面果延长刀具寿命精密研磨技术平面研磨内外圆研磨12内圆用于提高工件平面的精度和表用于提高工件外的精度和质质轴面量适用于加工各种金属表面量适用于加工各种和非金属材料类零件和孔类零件无心研磨3圆质产轴用于提高工件柱面的精度和表面量适用于大批量生的类零件热处理工艺淬火和回火氮化处理表面渗碳渗淬火可以提高钢材的硬氮化处理可以在钢材表表面碳可以提高钢材层层度和耐磨性，回火可以面形成一硬化，提表面的硬度和耐磨性，时韧降低钢材的脆性，提高高钢材的耐磨性、耐腐同保持心部的性韧蚀劳渗性淬火和回火是常性和耐疲性氮化表面碳适用于承受冲热击载用的处理工艺，可以处理适用于加工精度要荷的零件改善钢材的力学性能求高的零件表面处理技术电镀工艺镀积层电是指利用电解的原理，在金属表面沉一金属或合金镀蚀观镀电可以提高金属的耐腐性、耐磨性和美性常用的电镀锌镀铬镀镍工艺有、、等涂层PVD层积积层PVD涂是指利用物理气相沉的方法，在金属表面沉一层蚀薄膜PVD涂具有硬度高、耐磨性好、耐腐性好等优点层常用的PVD涂有TiN、TiAlN、CrN等纳米涂层技术纳层纳层纳层米涂是指利用米材料制成的涂米涂具有硬度高蚀数纳层、耐磨性好、耐腐性好、摩擦系低等优点米涂是表术面处理技的发展方向第七章模具装配与调试模具装配流程装配质量控制将计组质对过进监检质模具装配是指模具的各个零件按照设要求装在一起模具装配量控制是指模具装配程行督和查，确保装配严图纸进证质详细质标检验装配需要格按照装配和工艺要求行，保模具的精度和量符合要求装配量控制需要制定的量准和方法时现纠错误功能，及发和正装配模具精度检测尺寸精度检测型腔表面粗糙度检测12测对利用各种量仪器，如卡尺利用表面粗糙度仪型腔表面标测进检测质、千分尺、三坐量机等，粗糙度行，确保表面对进检测计模具的尺寸行，确保量符合设要求计尺寸精度符合设要求型腔匹配度检查3对进检模具的型腔行匹配度查，确保上下模的型腔能够精确配合模具试模试模准备工作1试对进检在模前需要模具行查，确保模具的各个零件完好无损连时试，接可靠同需要准备好模所需的材料和设备试模参数设置2试数根据模具的类型和材料的特性，设置合理的模参，如压压时时注射力、注射速度、保间、冷却间等样品质量评估3对试产进质评检模生的样品行量估，查样品是否存在缺陷，标纹评如尺寸超差、表面粗糙度超、气孔、裂等根据估结对进调试果，模具行和修改模具调试技巧常见问题分析调试方法和步骤调试效果评估调试过问题问题应调试对调试进质评检问模具程中常见的包括尺寸根据的类型，采取相的方法后的样品行量估，查标纹骤调数题问题没超差、表面粗糙度超、气孔、裂、和步，如整工艺参、修改模具是否得到解决如果有得到解对这问题进结继续进调试变形等需要些行分析，找构、改善冷却系统等决，需要行，直到达到要求为出原因止第八章模具维护与管理模具使用寿命影响因素模具维护保养制度维养对进检润模具的使用寿命受到多种因素的影响，如模具材料、加工精度建立完善的模具护保制度，定期模具行查、清洁、维养综虑这应紧时现问题、使用条件、护保等需要合考些因素，采取相的滑和固及发和处理模具的潜在，防止模具发生故障措施延长模具的使用寿命模具维修技术模具磨损分析对损进损模具的磨情况行分析，找出磨的原因和部位常见的损损损蚀损磨形式有磨粒磨、粘着磨、腐磨等修复工艺选择损选择根据模具的磨情况和材料特性，合适的修复工艺常用镀喷的修复工艺有焊接、电、涂、激光修复等修复后性能评估对进评检修复后的模具行性能估，查修复效果是否达到要求没进如果性能有达到要求，需要重新行修复模具标准化管理模具编号系统1模具档案管理2模具库存管理3编对进标识档记录计维维对库建立完善的模具号系统，每套模具行唯一建立模具案，模具的设、制造、使用、护和修信息模具的进时应产存行管理，确保模具能够及供生需求第九章特种模具设计多色注塑模具气辅成型模具双色注塑模具颜压辅用于成型具有多种色的制件多色注利用高气体助塑料充填，可以减少用于成型具有两种不同材料的制件双结杂时辅计塑模具构复，需要精确控制注射制件的壁厚，降低材料成本气成型色注塑模具需要设两个注射系统和两计专间和注射量模具需要设门的气体通道个型腔叠层模具设计叠层模具结构浇注系统设计模具温控设计层层层浇层叠模具具有多型腔叠模具的注系统需叠模具的温控系统需时证证，可以同成型多个制要保每个型腔都能够要保每个型腔的温度产匀现稳件，提高生效率叠均充填，避免出充都能够定控制，避免层结杂过现现模具构复，需要填不足或充填象出温度偏差进计行精确设微型模具设计微型注塑原理微型模具结构特点微型模具加工技术术结杂术微型注塑是用于成型微小零件的注塑技微型模具构复，零件尺寸微小，加工微型模具的加工需要采用特殊的加工技难术证细这微型注塑需要采用特殊的注塑机和模具度大需要采用精密加工技，保模，如电火花孔加工、激光加工等术现，控制精度要求非常高具的精度些技可以实微小尺寸的加工大型模具设计大型模具结构特点1模具强度设计2大型模具制造工艺3结杂难进计证过损大型模具尺寸大、重量重，构复，制造度大大型模具需要行强度设，保模具在工作程中不会发生变形或坏大型热模具的制造需要采用特殊的制造工艺，如分段加工、整体处理等第十章模具设计新技术打印在模具制造中的应用智能模具设计3D术缩传执3D打印技可以快速制造模具，短模具的制造周期3D打印智能模具是指具有感器、控制器和行器的模具智能模具可术杂状时监测状态调数产产技可以用于制造复形的模具零件，如随形冷却通道以实模具的，自动整工艺参，提高生效率和质品量模具设计自动化参数化设计知识工程应用12数来将计识验储利用参控制模具的几何形模具设的知和经存状计计计师，可以快速修改设方案，在算机中，可以帮助设计计提高设效率快速完成设任务设计标准化3标计计计采用准化的模具零件和设方法，可以减少设工作量，提高设质量虚拟现实技术在模具设计中的应用模具装配辅助模具设计虚拟试模技术VR AR术术将计图计利用VR技模拟模具的利用AR技设利用算机模拟模具的过纸过预测产装配程，可以帮助设叠加在实际模具上，成型程，可以计师现问题计师进质计发装配，提可以帮助设行设品量，优化设方案计高装配效率修改第十一章模具设计案例分析注塑模具设计案例冲压模具设计案例计结计验训计压计结计验训计分析常见的注塑模具设案例，总设经和教，提高设分析常见的冲模具设案例，总设经和教，提高设水平水平压铸模具设计案例铝合金压铸件模具设计镁合金压铸件模具设计铝压铸计浇计镁压铸计分析合金件模具的设要点，如注系统设、冷却分析合金件模具的设要点，如防止氧化、控制温度计计系统设、抽芯机构设等、避免气孔等精密模具设计案例手机外壳模具设计1医疗器械模具设计2疗计质选择结计验训计分析手机外壳模具和医器械模具的设要点，如高精度要求、表面量要求、材料等总设经和教，提高设水平第十二章模具设计经验总结常见设计错误分析设计优化建议计错误计错误结计结计数计分析模具设中常见的，如尺寸算、构设不合总模具设优化方法，如采用参化设、利用CAE分析、选择当结验训错鉴计计质理、材料不等总经教，避免重复犯借成功案例等提高设效率和设量模具设计创新思路结构创新材料创新工艺创新结改变模具的构形式，采用新型模具材料，提采用新型模具制造工艺提高模具的性能和功能高模具的强度、耐磨性，提高模具的精度和表层蚀质如采用叠模具、和耐腐性如采用面量如采用3D打辅纳术术气成型模具等陶瓷材料、米材料等印技、激光加工技等模具设计质量控制设计评审对计进评审检计模具设方案行，查设是否符合要求，是否存在计评审计质缺陷设可以有效提高设量分析FMEA识别计利用FMEA分析方法，模具设中潜在的风险，并采取相应进预的措施行防FMEA分析可以提高模具的可靠性质量追溯体系质记录计维建立模具量追溯体系，模具的设、制造、使用和护质问题应信息一旦发生量，可以快速追溯原因，采取相的措进施行解决模具设计经济性分析成本控制策略1投资回报评估2模具寿命预测3计过综虑对资报进在模具设程中，需要合考成本、收益和寿命等因素采用合理的成本控制策略，降低模具的制造成本模具的投回评资获对进预测为维换行估，确保投能够得收益模具的寿命行，模具的护和更提供依据模具设计未来发展趋势绿色环保模具智能化模具模块化设计环对环将传执计将采用保材料制造模具，减少境的感器、控制器和行器集成到模具采用模块化设方法，模具分解成多计节现产组换污染设能型模具，降低能源消耗中，实模具的智能化控制提高生个模块，可以快速装和更，提高模计产质推广可回收利用的模具设理念效率和品量具的通用性和灵活性总结与展望课程主要内容回顾模具设计发展方向12顾课内计来回本程的主要容，包括展望模具设的未发展方向计础计绿环模具设基、各类模具设，包括色保模具、智能化术应计、CAD/CAE技用、制造模具、模块化设等调试维工艺、装配、护管理以计及特种模具设等学习建议3议员习计过论践结建学在学模具设程中，要注重理与实相合，多做案断计例分析，不提高设水平。