吴中区模具设计培训课件

吴中区模具设计培训课件目录123第一章第二章第三章模具设计基础知识模具设计软件应用模具制造工艺与案例分析•模具设计的重要性•DEFORM-3D软件简介•现代制造设备设计流程概述软件模块功能典型工艺流程•••材料选择原则材料定义操作加工技术要点•••结构类型介绍模拟流程详解质量控制环节•••设计关键点案例分析与界面操作••第一章模具设计基础知识模具设计的重要性模具被誉为工业之母，是现代制造业的基础和核心模具设计质量直接决定了产品的精度、外观、性能和生产效率优质模具设计能显著提高产品质量，减少次品率•合理的模具结构可延长使用寿命，降低维护成本•科学的模具设计有助于提升生产效率，缩短生产周期•模具设计水平代表了一个地区制造业的整体实力•模具设计流程概述产品分析结构设计分析产品结构、功能、材料特性和生产要求，确定模具类型和基本参数设计模具主体结构，包括型腔、型芯、分型面、浇注系统和冷却系统等材料选择工艺规划根据产品特性和生产要求，选择合适的模具材料，确保模具的强度、硬制定详细的加工工艺方案，确定加工设备、工艺参数和质量控制标准度和耐磨性模具材料选择原则模具材料的选择直接影响模具的使用寿命、加工精度和生产效率选择高耐磨性材料合适的模具材料需考虑以下几个关键因素适用于大批量生产，如硬质合金（钨钢）、高速钢产品材料特性与模具材料的兼容性•生产批量大小和模具预期使用寿命••模具工作环境（温度、压力、腐蚀性等）高强度材料模具加工难度与成本控制要求•适用于高压成形，如铬钼钢、钢Cr12MoV高韧性材料适用于复杂形状，如预硬塑料模具钢、钢P20模具结构类型介绍注塑模具冲压模具压铸模具用于生产塑料制品，主要由定模、动模、型芯、用于金属板材成形，包括凸模、凹模、压边圈、用于有色金属液态压力成形，具有定模、动模、型腔、浇注系统、冷却系统和顶出系统组成卸料机构等，可实现冲裁、弯曲、拉深等工艺浇注系统、冷却系统和顶出系统等结构模具设计关键点流道系统设计冷却系统设计顶出系统设计合理设计主流道、分流道和浇口，确保熔科学布置冷却水道，实现模具温度均匀控根据产品结构特点，设计合理的顶出机体填充均匀，避免短射、气孔和熔接线等制，减少变形和提高生产效率构，确保产品顺利脱模而不变形缺陷•水道布局遵循顺畅、均匀、高效原则•顶针位置选择在产品刚性较好处平衡流道设计，保证多型腔同时充满••水道直径一般为8-12mm，间距为3-•顶针数量和分布需均匀受力•浇口位置与尺寸优化，减少压力损失4倍直径•考虑产品脱模和后续加工需求•距型腔表面10-15mm，确保冷却效果与强度平衡模具结构剖面图右侧为典型注塑模具的剖面结构图，标注了关键部件及其功能定模板固定在注塑机上的不动模具部分

1.动模板连接到注塑机动模座的可移动部分

2.型腔形成产品外表面的凹模部分

3.型芯形成产品内表面的凸模部分

4.浇注系统包括主流道、分流道和浇口

5.冷却水道控制模具温度的通道

6.顶出系统包括顶针、顶板和回位机构

7.导向系统确保模具精确合模的导柱和导套

8.第二章模具设计软件应用软件简介DEFORM-3D是由美国科学成形技术公司开发的专业金属成形DEFORM-3D SFTC工艺模拟软件，在模具设计领域广泛应用基于有限元方法的三维数值模拟系统•FEM能模拟几乎所有金属成形工艺，包括锻造、轧制、挤压等•预测材料流动、应力分布和潜在缺陷•帮助优化模具设计，减少试模次数•缩短产品开发周期，降低研发成本•软件模块DEFORM-3D前处理器Pre-processor模拟处理器Simulation Engine后处理器Post-processor用于模拟前的准备工作，包括执行数值计算的核心模块，负责用于结果分析与可视化，提供•几何模型导入与编辑•求解非线性方程组•应力/应变/温度等结果显示网格划分与优化材料变形过程计算变形过程动态展示•••材料属性定义自动时间步长控制断面分析与结果提取•••边界条件设置自适应网格重划分图表生成与数据导出•••加载条件与工艺参数设定并行计算提高效率报告自动生成功能•••模具材料定义操作步骤打开材料库选择模具部件在弹出的材料属性对话框中，点击材料库按钮，打开Library在对象树中选择需要定义材料的模具部件，如顶模Top Die或底模DEFORM内置的材料数据库，其中包含各种常用模具材料的物理和Bottom Die右键点击该对象，选择材料Material选项机械性能数据应用并保存设置选择合适材料点击应用按钮确认选择，然后点击确定关闭对话ApplyOK根据模具工作条件，从硬质合金类别中选择含24%钴的碳化钨材料框检查材料参数是否正确应用到模型上，并保存项目文件，该材料具有优异的耐磨性和抗压强度，适合高Carbide-24%Co负荷模具模拟流程详解DEFORM-3D0102导入CAD模型网格划分支持从、、等主流软件导入模型，格式包括选择合适的网格类型和尺寸，在变形较大区域进行网格加密Pro/E UGSolidWorks CADDEFORM-、、等导入后检查模型完整性，修复可能的几何问题支持四面体网格和六面体网格，自动网格划分功能可根据模型复杂度智STL IGESSTEP3D能生成0304设置边界条件运行模拟定义模具运动参数、速度、温度、摩擦系数等工艺条件设置适当的边界启动计算引擎，监控计算进程和收敛情况设置适当的保存间隔，便于后约束，确保模拟过程与实际工艺一致续分析关键变形阶段对于复杂模型，可启用并行计算加速05结果分析优化设计利用后处理器分析应力分布、材料流动、温度场和成形力等参数识别潜在的成形缺陷，如折叠、未填充、过度应力等问题模拟案例冷成形过程分析案例背景某汽车连接件冷锻模具设计优化，要求提高产品精度和模具寿命模拟目标•预测材料流动行为，避免成形缺陷•评估模具应力分布，识别高风险区域•优化工艺参数，提高成形质量优化成果•通过调整预成形工序，材料流动更均匀•模具受力降低22%，预期寿命提高35%•产品精度提高，废品率从

3.5%降至

0.8%冷成形模拟结果显示材料流动和等效应变分布，红色区域表示变形较大，需要特别关注模具设计软件操作界面展示主界面布局菜单栏包含文件、编辑、视图等功能菜单•工具栏常用操作按钮，如旋转、平移、缩放等•对象树显示模型层次结构，便于选择特定组件•属性面板显示并编辑当前选中对象的属性•模拟控制面板设置模拟参数和控制计算过程•操作技巧使用快捷键提高效率（帮助，刷新视图）•F1-F5-自定义工具栏，将常用功能放在便捷位置•软件界面展示了三维模型视图、参数设置区域和结果分析DEFORM-3D利用预设视图快速切换不同观察角度•窗口，操作界面直观且功能强大软件界面DEFORM-3D右侧展示了软件的中文界面，重点突出了两个关键功能区域DEFORM-3D材料定义窗口用于设置模具和工件材料属性-材料库选择面板•物理性能参数设置•材料模型定义选项•温度相关参数调整•模拟监控窗口用于观察计算过程和初步结果-计算进度条和时间步信息•变形过程实时显示•关键参数曲线监控•收敛性指标反馈•熟练掌握这两个功能区域的操作，是进行高质量模拟分析的基础第三章模具制造工艺与案例分析本章将介绍现代模具制造的设备与工艺，探讨质量控制关键环节，并通过吴中区本地企业案例，展示模具设计与制造的创新实践现代模具制造设备介绍五轴联动CNC铣床电火花加工机EDM线切割机能同时控制五个运动轴，实现复杂曲面加工，精利用电极与工件间的放电效应去除材料，适合加使用细金属丝作为电极进行切割，适合制作精密度可达±

0.005mm，广泛用于模具型腔和型芯工硬质合金模具和复杂形状，表面粗糙度可达模具零件和镶件，切割精度可达±

0.003mm的精密加工Ra

0.2现代模具制造已从传统机械加工向数字化、智能化方向发展，高精度设备是保证模具质量的基础吴中区模具产业已引进多台国际先进设备，提升了整体制造能力典型制造工艺流程加工准备阶段1•工艺分析与规划•材料准备与检验2粗加工阶段•加工程序编制•工装夹具设计制作•坯料下料与预加工•机械粗加工去除大部分余量热处理阶段3•预留3-5mm精加工余量•根据材料选择合适热处理工艺•必要时进行中间退火处理•淬火提高硬度通常HRC45-604精加工阶段•回火降低内应力，提高韧性•热处理后进行矫正处理•精密铣削、磨削加工•电火花精加工型腔型芯装配调试阶段5•表面处理抛光、氮化等•零部件清洗与检验•精密测量与调整•按装配图精确组装•运动机构调整•试模验证与修正整个制造流程需严格遵循工艺要求，每个环节都有详细的质量控制标准在实际生产中，各工序之间往往是交叉进行的，以提高生产效率加工技术要点CNC精度控制关键因素•机床精度校准与补偿•工件定位与夹紧方式•刀具选择与补偿设置•切削参数优化•环境温度稳定控制加工策略•粗加工采用大余量、高效率策略•半精加工控制均匀余量•精加工采用小进给、高转速•复杂曲面采用球头刀等距加工刀具路径规划要点合理的刀具路径规划是高效加工的关键上图展示了复杂模具型腔的刀具路径优化方案，采用了以下策略•自动避开高陡区域，防止刀具干涉•平行等高线策略保证表面质量均匀•优化进退刀路径，减少空行程•多轴联动处理深腔底部和侧壁过渡区电火花加工（）应用EDM电火花加工优势•可加工任何导电材料，不受硬度限制•能加工复杂形状和深腔结构•无切削力，变形小，适合精密零件•表面质量好，可直接用于模具表面应用领域•精密模具型腔与型芯加工•硬质合金模具加工•微小零件和精密零件制造•深窄槽和小孔加工双头电火花技术现代电火花设备已发展到双头甚至多头电极同时加工技术，如图所示，大幅提高了加工效率•双头同步加工可节省50%以上时间•自动更换电极系统减少人工干预•智能放电参数控制系统提高表面质量•结合CAM系统实现全自动加工电火花加工是模具制造中不可或缺的工艺，特别适合加工硬度高、形状复杂的模具部件掌握电火花参数设置和电极设计是提高加工质量的关键模具装配与调试导柱导套配合顶出机构调节冷却系统测试模具导向系统是保证合模精度的关键导柱顶出系统直接影响产品脱模质量，调试要点冷却系统效率直接影响生产周期和产品质与导套的配合间隙通常为

0.01-

0.03mm，包括量装配时需注意•顶针高度一致，公差控制在±

0.02mm•检查所有水路通畅，无泄漏点检查导柱直线度和导套内孔圆度•顶针与孔的间隙适中，防止回缩或卡死测试各区域水流量均衡性••导柱安装需垂直度误差小于•

0.01mm顶板运动平稳，无卡滞和偏心现象使用温度传感器监测热点区域••四柱受力均匀，防止导向系统偏载•复位可靠，不影响下一周期合模调整流量控制阀优化温度分布••模具装配质量直接决定最终产品质量，需由经验丰富的技师进行细致调试装配完成后，通常需进行低压试模，检验各机构协调性，再进行正式生产质量控制关键环节尺寸精度检测采用三坐标测量机CMM对模具关键尺寸进行检测•型腔型芯尺寸与3D模型比对•分型面平面度检测≤

0.01mm•导向系统同轴度检测•形位公差全面检验材料性能检测•硬度测试洛氏硬度计HRC•金相组织分析评估热处理质量•材料成分分析确保材质符合要求表面质量检测•表面粗糙度测量通常要求Ra

0.4-

0.8吴中区模具制造企业案例123苏州精工模具有限公司苏州创模智能科技有限公司苏州华辰精密模具有限公司专注于高精密注塑模具制造，主要服务于电专业从事汽车模具研发与制造专注于大型复杂模具制造子和医疗行业•自主研发模流分析软件，提高设计效率•拥有100吨级大型模具制造能力拥有德国进口五轴联动加工中心台•5建立模具制造数字化车间建立完整的模具全生命周期管理系统••精密度可达的微型模具制•±

0.002mm与多家汽车主机厂建立长期合作获得多项国家专利技术••造能力•模具寿命比行业平均水平高30%•在大型家电和汽车领域占有显著市场份年产值超过亿元，出口占比•

1.540%额获得国家高新技术企业认证•吴中区模具产业集群已形成完整产业链，从设计、制造到后期维护服务，能够满足不同行业的需求这些龙头企业带动了整个区域模具产业的技术升级和创新发展模具设计优化实例分享背景某智能手机外壳模具优化项目左侧图像展示了模具设计优化前后的对比优化后的设计带来了显著改进32%68%45%生产效率提升废品率降低模具寿命延长通过优化冷却系统布局和从初始的

3.2%降低至通过应用热处理新工艺和流道设计，单个产品成型

1.05%，主要通过改进排局部镶件结构，模具使用周期从48秒缩短到32秒气系统和优化分型面设计寿命从80万次提升至115万实现次这个案例充分说明了科学的模具设计对产品质量和生产效率的重要影响通过前期的充分模拟分析和精确设计，可以显著提高模具的综合性能常见模具设计问题及解决方案冷却时间过长产品表面缺陷模具寿命不足问题表现成型周期长，生产效率低，产品变问题表现产品出现熔接线、气泡、银纹等表问题表现模具过早磨损，维修频率高形严重面缺陷解决方案解决方案解决方案选用更高性能的模具材料•优化冷却水道布局，减少死角优化浇口位置和大小••应用表面处理技术（氮化、涂层）•PVD采用铍铜镶件提高热传导效率改进排气系统设计••优化结构减少应力集中•应用型腔热平衡技术调整注塑参数（压力、温度）••关键部位采用可更换式镶件•考虑气辅或水辅技术加速冷却采用顺序阀门控制填充过程••模具设计问题往往需要综合考虑材料、结构和工艺多方面因素通过系统分析和模拟优化，可以在设计阶段解决大部分潜在问题，避免后期的高成本修改培训总结与展望培训关键要点回顾•模具设计是集材料科学、力学、热学和制造工艺于一体的综合性技术•先进的模拟软件可以显著提高设计效率和准确性•高精度制造设备和工艺是实现优秀设计的保障•模具设计、制造和调试是一个紧密联系的整体过程未来发展趋势•数字化、智能化模具设计与制造•轻量化、长寿命模具材料开发•绿色环保成形工艺研究•模具制造与3D打印技术结合继续学习建议模具设计是一门需要持续学习和实践的学科•参与实际项目，积累一手经验•关注行业前沿技术发展•加入专业技术社区交流经验•探索跨领域知识，如材料科学、人工智能等模具产业是制造业的基础，吴中区在模具设计与制造领域有着良好的产业基础和人才储备，通过持续的技术创新和人才培养，有望成为国内领先的模具产业集群互动问答环节模具设计中如何平衡成本与性如何提高模拟分析的准确性？模具设计师需要掌握哪些跨学科能？知识？提高模拟准确性需要使用精确的材料1成本控制需从设计初期考虑，通过标准件模型和物理参数；2合理设置边界条件，优秀的模具设计师需要掌握材料科学合理使用、结构简化和材料优化来降低成尽量接近实际工况；3进行网格敏感性分（了解材料性能与加工特性）、机械设计本关键受力部位选用高性能材料，非关析，确保结果收敛；4通过试验验证不断（结构设计与运动机构）、热力学（温度键部位可选用经济型材料，实现性价比最调整模型参数场与冷却系统）、流体力学（材料流动行大化为）以及计算机辅助设计与制造技术欢迎学员提出更多问题，我们将根据实际工作经验提供建议和解答培训后也可通过微信群继续交流，分享行业最新动态和技术挑战谢谢聆听！吴中区模具设计培训联系方式培训讲师张工程师电话0512-XXXXXXXX邮箱zhangenginer@moldtraining.com微信群扫描右侧二维码加入吴中区模具技术交流群期待与各位学员共同努力，推动吴中区模具产业迈向更高水平！。