模具专业知识培训课件

模具专业知识培训课件第一章模具基础概述模具是现代制造业的核心工具，被誉为工业之母本章将系统介绍模具的基本概念、分类体系及其在现代工业中的关键地位我们将从宏观视角理解模具工业的战略价值，为后续深入学习奠定坚实基础0102模具工业地位定义与分类了解模具在制造业中的核心作用掌握模具的基本概念和类型划分03设计流程应用实例熟悉模具开发的标准化流程模具工业的重要性制造业的基石磁力工业效应模具被誉为百业之母，在现代工业体系发达国家将模具工业称为磁力工业，这中占据着不可替代的核心地位据统计，一称谓形象地说明了模具对相关产业的工业零件中有60%-80%依赖模具成型技强大带动作用模具工业不仅自身创造术来实现批量生产从汽车零部件、电价值，更能拉动上下游产业链的协同发子产品外壳到日常生活用品，模具无处展不在一个优秀的模具设计可以降低生产成本模具工业的发展水平直接反映一个国家30%-50%，提高生产效率数倍，缩短产的制造业实力和创新能力，是衡量工业品上市周期，为企业创造巨大的经济效现代化程度的重要标志之一益和市场竞争优势模具的定义与分类模具的定义主要分类体系模具是一种用于成型具有特定形状和尺寸产品的精密工具装置它通过对原材料施加压力、温度等物理作用，使材料在模具型腔内成型，从而获得所需的产品形状、尺寸和表面质量注塑模模具是实现产品标准化、批量化生产的关键工艺装备用于塑料制品的成型加工冲压模用于金属板料的冲裁成型压铸模用于金属熔液的高压成型挤压模用于型材的连续挤出成型除上述主要类型外,还包括锻造模、铸造模、橡胶模、粉末冶金模等多种类型，每种模具都有其特定的应用领域和技术特点模具设计的基本流程模具设计是一个系统化、规范化的工程过程，需要综合考虑产品结构、材料特性、加工工艺、成本控制等多方面因素科学的设计流程能够确保模具质量，缩短开发周期，降低制造成本产品图纸分析研究产品结构特征，明确技术要求，评估成型可行性工艺方案设计确定成型方法，选择设备参数，制定工艺路线毛坯展开与排样计算材料利用率，优化排样方案，降低材料消耗模具结构设计设计型腔、浇注系统、冷却系统等关键结构零件图绘制绘制详细加工图纸，标注尺寸公差和技术要求试模与调整进行试模验证，分析问题，优化模具结构模具设计流程可视化模具设计是一个迭代优化的过程，从最初的产品需求分析到最终的批量生产，每个环节都需要精心规划和严格把控上图展示了完整的模具开发流程，包括设计、制造、试模、修正等关键阶段前期准备设计阶段验证阶段•产品3D模型导入•分型面设计•数字化装配检查•模流分析仿真•浇注系统设计•干涉分析•材料性能评估•冷却系统布局•首件试模•成本预算编制•顶出机构设计•尺寸精度测量第二章模具材料与热处理模具材料的选择和热处理工艺直接决定模具的使用寿命和加工质量本章将深入探讨各类模具材料的性能特点、选用原则，以及热处理工艺对模具性能的关键影响掌握这些知识是成为优秀模具工程师的必备条件学习重点理解不同模具材料的性能差异，掌握热处理工艺参数对材料组织和性能的影响规律，学会根据实际工况合理选材和制定热处理方案常用模具材料分类冷作模具钢热作模具钢塑料模具钢工作温度低于200℃，用于冲裁、弯曲、拉深工作温度在200-800℃之间，承受高温和热冲用于塑料制品的注射成型和压制成型等常温加工击代表牌号P

20、

718、S

136、NAK80代表牌号Cr12MoV、Cr

12、CrWMn代表牌号H

13、H

11、3Cr2W8V性能特点良好的切削性、抛光性、耐腐蚀性能特点高硬度58-62HRC、高耐磨性、性能特点良好的高温强度、热疲劳抗力、性较高韧性韧性典型应用注塑模、吹塑模、挤出模典型应用冲压模、剪切模、冷挤压模典型应用压铸模、热锻模、热挤压模材料性能四大核心要求硬度韧性耐磨性热稳定性抗变形和耐磨损的基础，不同模具承受冲击载荷而不开裂的能力，对抵抗磨损保持尺寸精度的能力，直高温下保持性能的能力，热作模具类型要求的硬度范围差异较大防止模具早期失效至关重要接影响模具使用寿命的关键性能指标钢的热处理工艺热处理是通过加热、保温和冷却等手段改变材料内部组织结构，从而获得所需性能的工艺过程合理的热处理工艺是保证模具质量的关键环节，能够使模具硬度、韧性、耐磨性等性能达到最佳匹配状态退火目的降低硬度，改善切削加工性能，消除内应力工艺加热至临界温度以上，保温后缓慢冷却应用锻件、铸件及粗加工后的半成品淬火目的获得高硬度和高强度，提高耐磨性工艺加热至淬火温度，保温后快速冷却油冷、水冷应用成型零件的主要热处理工序回火目的消除淬火应力，调整硬度和韧性的平衡工艺淬火后再加热至较低温度，保温后冷却应用淬火后必须进行，防止开裂和变形表面处理目的提高表面硬度和耐磨性，保持心部韧性工艺渗碳、渗氮、碳氮共渗、表面淬火等应用导柱、导套等需要表面硬化的零件热处理对模具性能的关键影响使用寿命提升正确的热处理可使模具寿命提高2-5倍通过优化淬火和回火参尺寸稳定性保证热处理工艺直接影响模具的尺寸精度和形状稳定性不当的数，能够获得理想的马氏体组织和残余奥氏体含量，显著提高耐磨性和抗疲劳热处理会导致变形、开裂等缺陷，造成模具报废或需要大量修复工作性能模具材料选用原则模具材料的选择是一个综合决策过程，需要在性能、成本、加工难度等多个因素之间寻求最优平衡盲目追求高性能材料或过度节约成本都可能导致模具失效或经济损失工作环境分析成型材料特性评估模具工作温度、载荷类型、冲击频率等使用条件考虑被加工材料的硬度、强度、耐磨性对模具的要求经济性评估寿命需求确定综合考虑材料成本、加工成本、使用成本的总体经济性根据生产批量合理确定模具寿命，避免过度设计经济性与性能的平衡艺术避免过度设计的典型误区对于小批量生产≤5000件的模具，可选用价格较低、加工性能好的材料，如45钢、40Cr等，通过表面处理提高耐磨性这样可以大幅降低制造成本，同时满足使用要求•简单冲压模使用昂贵的进口材料对于大批量生产≥100万件的模具，应选用高性能材料如Cr12MoV、H13等，虽然初期投资较高，但因寿命长、维修少，综•常温模具选用热作模具钢合成本更低•不考虑加工难度盲目追求高硬度•忽视热处理成本和周期模具失效及热处理缺陷常见失效形式分析热处理缺陷预防措施1控制内应力磨损失效采用预备热处理正火、调质改善组织，避免过高的淬火温度，选择合适的冷却最常见的失效形式，占模具失效的60%以上主要表现为工作表面材料损失、尺寸介质和方式，减少淬火应力的产生精度下降2合理冷却工艺原因硬度不足、润滑不良、材料选择不当大型模具采用分级淬火或等温淬火，避免急冷产生过大应力复杂形状模具使用裂纹失效预冷、分段冷却等特殊工艺突发性失效，危害严重包括疲劳裂纹、热裂纹、淬火裂纹等类型3裂纹监测原因应力集中、热处理不当、材料缺陷热处理后进行探伤检查磁粉、渗透、超声等，及时发现微裂纹建立热处理质量档案，追溯问题源头变形失效导致尺寸超差、配合失效热作模具尤为突出原因热稳定性差、设计刚度不足、热处理变形通过科学的材料选择、合理的热处理工艺和严格的质量控制，可以有效预防模具失效，延长使用寿命，降低生产成本模具失效形态微观分析通过扫描电镜和金相显微镜观察模具失效断口和表面形貌，可以清晰识别失效机理磨损失效表现为表面材料的犁削、剥落和氧化；疲劳裂纹呈现典型的贝壳状花样和疲劳辉纹；淬火裂纹则是沿晶界扩展的脆性断裂这些微观分析为改进模具设计、优化热处理工艺提供了科学依据第三章模具设计工艺与结构模具设计是将产品图纸转化为实际生产工具的创造性过程本章将系统讲解注塑模、冲压模、压铸模等主要模具类型的设计原理和结构特点，深入剖析浇注系统、冷却系统、运动机构等关键子系统的设计方法注塑模设计冲压模设计压铸模设计塑料制品成型的核心工艺装备金属板料加工的精密工具金属液高压成型的关键装备注塑模设计基础注塑成型是塑料加工中应用最广泛的工艺方法，约占塑料制品总量的30%以上掌握注塑模设计是模具工程师的核心技能之一注塑工艺流程塑料塑化注射充模颗粒状塑料在料筒中加热熔融成流动状态熔融塑料在高压下快速注入模具型腔保压冷却开模顶出维持压力补充收缩，冷却定型至足够强度模具打开，推出机构将制品顶出模外注塑模基本结构组成成型零件系统推出机构型芯、型腔等直接成型制品形状的零件，要求尺寸精度高、表面质量好、耐磨性强推杆、推板、顶管等将制品从模具中顶出的装置，设计不当易损伤制品浇注系统冷却系统主流道、分流道、浇口等引导塑料熔体流入型腔的通道，影响充模流动和制品质量冷却水道网络，控制模具温度，影响成型周期和制品质量导向机构排气系统导柱、导套等确保动定模精确对合的定位装置，保证制品尺寸精度排出型腔内空气和挥发气体，防止气泡、烧焦等缺陷浇注系统设计详解浇注系统是注塑模的血管系统，其设计直接影响塑料熔体的流动状态、充模时间、制品质量和生产效率优秀的浇注系统设计能够缩短成型周期15%-25%，降低废品率主流道设计浇口设计连接注射机喷嘴与模具的主要通道，采用圆锥形设计便于脱模，表面粗糙度流道与型腔的连接部位，是浇注系统的关键，直接影响制品外观和性能Ra≤

0.8μm减少流动阻力1234分流道设计冷料井设计将塑料分配到各型腔的通道，多型腔模具必须平衡流道长度，确保同步充模收集冷料和杂质，防止进入型腔影响制品质量常用浇口类型及其优缺点对比浇口类型主要优点主要缺点适用场合直接浇口流动阻力小,充模容易,适合大型制品浇口痕迹明显,需人工切除桶状、盒状大型制品侧浇口使用最广,易于脱模,浇口痕迹较小有一定流动损失通用型,各类制品点浇口浇口痕迹很小,自动脱模,适合多腔模流动阻力大,易产生应力小型精密制品热流道浇口无浇注系统废料,缩短周期,提高质量成本高,维护复杂大批量高精度制品扇形浇口充模平稳,减少翘曲,适合薄壁宽幅制品浇口较大,切除工作量大平板类薄壁制品冲压模设计基础冲压加工是利用模具使板料产生分离或塑性变形,从而获得所需零件的加工方法冲压模具广泛应用于汽车、家电、五金等行业,约75%的汽车零件需要冲压成型冲压工艺主要类型冲模结构基本组成分离工序冲裁沿封闭轮廓分离材料切断沿开口轮廓分离材料特点剪切力作用,材料发生分离成形工序弯曲使材料产生角度变形拉深将平板变为空心件工作零件特点塑性变形,材料不分离凸模、凹模等直接完成冲压工作的零件,要求高硬度、高耐磨性、精密尺寸变形特点分析定位装置冲压加工的变形特点包括:挡料销、定位销等确保板料正确送进位置的装置,保证冲件精度应力应变状态复杂拉应力、压应力、剪切应力同时存在压料装置变形局部化变形主要集中在特定区域加工硬化明显材料强度提高但塑性降低压料板、压边圈等防止材料移动和起皱的装置回弹现象卸载后产生弹性恢复卸料装置卸料板、推件器等将冲件或废料从模具中卸出的装置导向装置导柱导套、导板等保证上下模精确对准的装置支承装置上下模座、垫板等支承和固定各零件的基体压铸模设计基础压铸是将熔融金属在高压下高速压入模具型腔,快速冷却凝固成型的精密铸造方法压铸件具有尺寸精度高、表面质量好、生产效率高的特点,广泛应用于汽车、电子、通讯等领域压铸工艺特点高压高速充型快速冷却凝固尺寸精度高压射压力20-150MPa,充型速度可达20-80m/s,远高于重力铸造能够模具温度控制在150-300℃,冷却速度快,晶粒细小,力学性能优良单尺寸公差可达IT11-IT13级,表面粗糙度Ra

1.6-

3.2μm,多数压铸件无需或充填复杂薄壁结构,获得致密组织件生产时间通常30-90秒只需少量机加工压铸设备主要参数参数名称冷室机热室机说明锁模力400-40000kN50-4000kN保持模具闭合的力压射压力40-120MPa20-60MPa压射过程的比压压射速度2-8m/s1-3m/s金属液的充型速度适用合金铝、镁、铜合金锌、镁、铝合金根据熔点选择机型压铸模结构设计重点分型面设计浇注系统排溢系统合理选择分型面位置,既要便于取件、排气,又要保证铸件精度和模具强包括内浇口、横浇道、直浇道内浇口是关键,直接影响充填过程、卷气排气槽引导气体排出,溢流槽收集冷金属和杂质排溢系统设计不当会导度多分型面设计可简化抽芯机构情况和铸件质量致气孔、冷隔等缺陷模具运动机构设计模具运动机构是实现模具开合、制品顶出、抽芯等动作的装置合理的运动机构设计能够保证模具动作准确可靠,延长使用寿命,提高生产效率导向机构推出机构抽芯机构功能引导动模与定模精确对合,承受侧向力,保证成型功能将成型后的制品或凝料从模具中顶出功能成型制品侧孔、侧凹等侧向特征,开模时先抽出侧零件正确配合型芯再顶出制品类型推杆推出、推管推出、推板推出、气动推出类型导柱导套、导板导滑块类型斜导柱抽芯、弯销抽芯、斜滑块抽芯、齿轮齿条设计要点抽芯设计要点•推出力作用在脱模阻力大、刚性好的部位设计要点•导柱长度应保证先导向后分型•推杆布置均衡,防止制品变形•斜导柱倾斜角一般15°-25°,过小摩擦力大,过大抽芯•配合间隙

0.01-

0.03mm,配合长度≥

1.5倍导柱直径•推出距离保证制品完全脱离模具距离不足•对称布置,数量≥2个,承载均衡•复位装置确保推出机构可靠复位•抽芯力计算考虑制品包紧力和摩擦力•材料选用20钢渗碳淬火或T8钢淬火•滑块导向精度高,防止卡死•复杂抽芯优先采用液压或气动驱动脱模力计算与应用脱模力是设计推出机构的重要依据注塑件的脱模力主要来自制品对型芯的包紧力和与型腔的摩擦力计算公式为:₁₂其中:F为包紧力,F为摩擦力,d为型芯直径,L为包紧长度,p为包紧压强

0.5-3MPa,μ为摩擦系数

0.1-

0.5,A为接触面积,τ为剪切强度根据计算的脱模力确定推杆数量、直径和布置方式,确保安全系数≥

1.3模具冷却系统设计冷却系统对注塑模具和压铸模具至关重要,直接影响成型周期占成型周期的70%-80%、制品质量和模具寿命合理的冷却系统设计能缩短成型周期20%-40%,提高生产效率,改善制品质量冷却回路布置原则冷却管道工艺计算管道直径选择1均匀冷却常用直径Φ6-Φ12mm,过小流动阻力大、冷却效果差,过大加工困难、冷却管道应尽量均匀分布在型腔周围,使各部位冷却速度一致,占用空间大推荐值:防止翘曲变形对于壁厚不均的制品,壁厚处应加强冷却•小型模具:Φ6-Φ8mm•中型模具:Φ8-Φ10mm2优先冷却型芯•大型模具:Φ10-Φ12mm管道间距与深度由于塑料包紧在型芯上,型芯冷却更为重要型芯冷却效果差会导致脱模困难、制品变形管道间距P:一般为管道直径的3-5倍,P=3d-5d3串联与并联管道到型腔表面距离H:通常为管道直径的

1.5-

2.5倍,H=

1.5d-

2.5d,最小不小于10mm回路较短用串联,较长用并联并联冷却效果更均匀但需要较冷却时间计算大流量冷却水进出口温差控制在3-5℃冷却时间可用以下经验公式估算:4避开熔接线冷却管道应避开熔接线部位,防止该处冷却过快导致强度降低₀ₑ其中:s为制品壁厚,α为热扩散系数,T为熔体温度,T为顶出温度,Tₘ为模具温度温度调节的重要性不同塑料要求不同的模具温度范围模温过低会导致制品表面粗糙、尺寸不稳定、内应力大;模温过高会导致周期延长、制品变形通过模温机精确控制模具温度是保证制品质量的关键手段注塑模关键系统结构图解浇注系统三维剖视浇注系统包括主流道、分流道、浇口和冷料井,是引导塑料熔体进入型腔的通道网络上图清晰展示了从注射机喷嘴到型腔的完整流程合理的流道截面形状圆形或梯形、光滑的表面Ra≤

0.8μm和适当的锥度2°-6°能够显著降低流动阻力和压力损失冷却系统多视角展示冷却系统由一系列相互连接的冷却管道组成,形成完整的冷却回路管道布置应遵循均匀、连续、密集原则,确保模具各部位温度分布均匀现代模具设计中,采用随形冷却技术,利用3D打印制造贴合型腔表面的冷却通道,冷却效率可提高40%以上第四章数字化模具设计应用数字化技术正在深刻改变模具设计与制造的方式从二维图纸到三维建模,从手工计算到仿真分析,数字化工具大幅提升了设计效率和产品质量本章将介绍UG NX等主流软件在模具设计中的应用,以及数字化设计的流程和方法70%50%30%设计效率提升设计错误减少开发周期缩短相比传统二维设计方法的通过数字化验证减少的设从设计到试模的时间缩短效率提升计失误幅度90%行业普及率大中型模具企业采用3D设计的比例数字化设计趋势模具行业已全面进入3D数字化设计时代以UG NX、CATIA、Pro/E等为代表的三维CAD/CAM/CAE软件已成为模具设计的标准工具,从产品设计到模具制造实现了全数字化流程数字化设计的核心优势软件在模具设计中的应用3D UG NX1UG NXUnigraphicsNX是西门子公司开发的高端CAD/CAM/CAE软件,在模具行业应用最为广泛其Mold Wizard模块专门针对注塑模设计开发,提供了完整的设计工具集可视化建模UG NX的主要功能模块直观的三维模型替代抽象的二维图纸,设计意图表达更清晰,便于沟通和评审建模模块:创建产品和模具的三维模型装配模块:进行模具零部件的虚拟装配2模具设计模块:自动化分型、浇注系统、标准件库制图模块:自动生成工程图纸和BOM表参数化设计加工模块:生成数控加工程序仿真模块:模流分析、运动仿真通过参数驱动模型变化,设计修改快速便捷,相似产品可快速复制项目驱动教学:通过实际模具项目学习软件操作,在做中学、学中做,快速掌握数字化设计技能3虚拟装配在电脑中完成模具装配,提前发现干涉、间隙等问题,避免实物试装返工4仿真分析模流分析预测充模过程,结构分析验证强度刚度,优化设计方案软件模具设计流程UG使用UG NX进行模具设计遵循规范的流程,从产品分析到最终图纸输出,每个步骤都有相应的工具和方法支持掌握标准化设计流程是提高设计质量和效率的关键模具方案确立任务:导入产品模型,进行拔模分析、壁厚分析,确定分型面位置和模具结构类型工具:模型检查、拔模检查、壁厚分析输出:分型方案、模具结构草图型腔设计任务:创建分型面、分割产品模型,生成型芯和型腔,设计滑块和斜顶机构工具:Mold Wizard分型工具、区域分割、抽芯设计输出:型芯型腔模型、侧抽芯机构结构设计任务:设计浇注系统、冷却系统、顶出系统,调用标准件导柱导套、顶针等工具:浇注系统向导、冷却回路设计、标准件库输出:完整模具结构三维模型工程图转换任务:从三维模型自动生成二维工程图,标注尺寸公差、技术要求工具:制图模块、自动视图生成、尺寸标注输出:零件图、装配图BOM表制定任务:自动提取零件信息,生成材料清单和采购清单工具:装配导航器、部件列表输出:BOM表、外购件清单协同设计:UG NX支持团队协同设计,多人可同时在不同电脑上编辑同一套模具的不同部分,通过服务器实时同步,大幅提高大型模具的设计效率数字化设计实操案例通过典型案例的学习,可以系统掌握数字化模具设计的方法和技巧这里介绍两个不同复杂程度的注塑模设计实例,从简单到复杂,逐步深入案例一注塑模具设计案例二带滑块镶块注塑模具:2P:3P产品特征:简单的塑料盖子,圆形对称结构,无侧孔侧凹,壁厚产品特征:电子产品外壳,长方体结构,侧面有矩形孔和卡扣,均匀2mm壁厚不均

1.5-3mm设计要点:设计要点:•采用一模两腔布局,提高生产效率•采用一模三腔品字形布局•中心浇口或侧浇口进料,流动平衡•侧孔采用斜导柱抽芯滑块结构•简单的推杆推出机构•卡扣部位设计镶块,便于加工和维修•环形冷却水道,均匀冷却•点浇口进料,减小浇口痕迹•针对壁厚差异加强局部冷却设计流程演示:设计流程演示:

1.导入产品模型,拔模分析拔模角2°

2.创建平面分型面,分割出型芯型腔

1.产品分析,确定侧抽芯方向和数量

3.设计浇注系统主流道+分流道+浇口

2.创建复杂分型面,处理倒扣特征

4.布置冷却管道和推杆

3.设计滑块和斜导柱,计算抽芯力

5.调用标准模架,完成装配

4.设计镶块结构,便于更换

6.生成工程图和BOM表

5.优化冷却系统,针对性加强壁厚区冷却

6.运动仿真验证滑块动作学习目标:掌握基本的分型、浇注系统设计和标准件调用方法学习目标:掌握复杂分型、侧抽芯机构设计和运动仿真分析方法数字化设计优势总结数字化设计不仅是工具的升级,更是设计理念和工作方式的革新它带来的效益是全方位的,涵盖设计、制造、质量、管理等各个环节缩短设计周期减少设计错误方便协作与修改提升产品质量三维建模比二维绘虚拟装配提前发现三维模型是统一的CAE仿真分析优化图快50%-70%,参数干涉和间隙问题,运数据源,设计、工艺、设计方案,冷却分析化设计使相似产品动仿真验证机构动制造基于同一模型,均衡温度场,结构分快速复制,设计修改作,模流分析预测成消除信息传递误差析验证强度刚度只需调整参数,无需型缺陷数字化验云端协同平台支持数字化制造CAM重新绘制标准件证使实物试模一次异地团队实时协作保证加工精度制库和模板减少重复成功率从60%提高版本管理追踪设计品质量和模具寿命劳动到90%以上变更历史显著提高实际案例:某汽车零统计数据:采用数字质量提升:某电子连件模具,传统设计需化设计的企业,模具应用实例:跨国公司接器模具,通过模流要15天,采用UG设计返修率降低40%,试在中国、美国、德分析优化浇口位置,仅需6天,周期缩短模次数减少50%国三地同时设计一制品翘曲变形减少60%套大型模具,通过70%,合格率从85%PLM系统实时同步,提高到98%设计周期缩短40%第五章典型模具案例分析理论学习需要与实践案例相结合,才能真正理解和掌握模具设计的精髓本章通过注塑模、冲压模、压铸模的典型案例,剖析实际设计中遇到的问题和解决方案,帮助读者积累实战经验经验是最好的老师,案例是最生动的教材通过分析成功和失败的案例,我们能够快速成长为优秀的模具工程师注塑模典型案例分析案例:多腔模设计挑战与解决方案产品:瓶盖,直径40mm,高度15mm,壁厚

1.2mm,材料PP,月产量500万件设计挑战:如何在保证质量的前提下,最大化生产效率,降低单件成本方案论证关键技术

1.浇注系统平衡设计方案型腔数优点缺点•采用H型分流道布局,保证流道长度相等方案一4腔模具成本低,调试容易效率低,需2台设备•流道直径Φ6mm,表面抛光至Ra

0.4方案二8腔效率较高,1台设备即可浇注系统复杂,平衡难•点浇口直径Φ

1.5mm,8个浇口同时进料

2.模流分析验证方案三16腔效率最高,单件成本低模具大,投资高,调试难•使用Moldflow软件仿真充模过程最终选择:综合考虑投资回收期和生产稳定性,选择8腔方案•分析显示各型腔充模时间差

0.1秒•优化后各制品重量差

0.1g,合格率

99.5%浇注系统优化实例问题:某手机外壳注塑模,侧浇口进料,制品表面有明显流痕和熔接痕,外观不合格分析:模流分析显示熔体从侧浇口进入后,以喷射方式充填,形成蛇形流动,留下流痕两股熔体在远离浇口处汇合,形成明显熔接线改进措施:

1.将侧浇口改为扇形浇口,增大浇口宽度至15mm

2.提高注射速度和模具温度,改善熔体流动性

3.在熔接线部位增加排气槽,降低型腔压力效果:改进后流痕消失,熔接线强度提高60%,制品外观合格率从75%提高到98%冲压模典型案例分析案例一复合模与连续模设计要点:复合模设计实例连续模设计实例产品:垫圈,外径Φ30mm,内径Φ20mm,厚度1mm,材料08钢,批量10万件产品:接线端子,L形弯曲件,材料H62黄铜,厚度

0.5mm,批量100万件设计特点:设计特点:•落料和冲孔在同一工位完成•冲裁、弯曲、切断连续完成•采用倒装式结构,凸凹模一体•采用5工位级进模设计•制品精度高,内外圆同心度好•自动送料,生产效率极高•生产效率高,但模具结构复杂•适合大批量生产,但模具投资大关键技术:工位布置:•凸凹模采用Cr12MoV钢整体加工,淬火HRC58-

621.第1工位:导正孔冲制•凸凹模与凹模间隙单边

0.08mm,配合精度IT6级

2.第2工位:外形预冲•卸料和顶出采用弹性装置,保证制品质量

3.第3工位:弯曲成形

4.第4工位:切口冲制

5.第5工位:切断分离案例二毛坯展开与压力中心计算:问题:U形弯曲件,如何准确计算毛坯尺寸和压力中心位置毛坯展开计算:弯曲件的展开长度L=各直线段长度之和+各弯曲段中性层长度中性层位置系数λ与材料、厚度、弯曲半径有关对于90°弯曲,λ≈

0.5r2t时或λ≈

0.43r≥2t时₁₁₂₂Ȳ₁₁₂₂压力中心计算:压力中心是各冲裁轮廓形心的加权平均位置计算公式:X̄=L X+L X+.../L总,=L Y+L Y+.../L总压力中心应与模具中心重合,否则会产生偏载,导致模具磨损不均、导柱卡死Ȳ实例:某L形件,外形冲裁周长120mm,形心坐标30,40;内孔冲裁周长40mm,形心坐标20,30压力中心X̄=120×30+40×20/120+40=

27.5mm,=120×40+40×30/120+40=

37.5mm模具安装孔应设在

27.5,

37.5位置压铸模典型案例分析案例一:分型面设计与排溢系统优化产品:汽车变速箱壳体,铝合金A380,外形尺寸300×200×150mm,壁厚3-5mm,内部有多个型腔和加强筋分型面设计难点排溢系统优化该壳体形状复杂,内部型腔多,分型面选择困难设计时需要综合考虑:排气设计:脱模方向:选择使倒扣最少的方向•在分型面上开设

0.05mm深的排气槽排气效果:分型面应在熔体最后充满处排气槽总截面积为内浇口面积的3-6倍强度要求:分型面应避开强度关键部位•排气槽通向大气,不能堵塞加工难度:分型面应尽量平整,便于加工•熔体最后到达部位重点排气方案选择:溢流槽设计:采用三层分型面设计:主分型面沿产品最大外形轮廓,两个辅助分型面用于侧抽芯主分型面采用阶梯式设计,既保证排气又便于•厚度1-2mm,比产品壁厚薄,便于分离加工容积约为制品重量的20-30%•收集冷金属和杂质,防止进入型腔•与排气槽相连,兼具排气功能改进效果:优化排溢系统后,气孔缺陷率从12%降至2%,制品合格率显著提高案例二:成形零件结构设计实例产品:散热器壳体,有多个散热片,片厚2mm,片间距3mm,铝合金材料设计难点:散热片薄而密集,型芯强度不足易折断;脱模阻力大,易拉伤解决方案:型芯加强:散热片型芯采用整体加工,避免多件拼接根部加粗至5mm,提高强度材料选用H13钢淬火HRC46-50,兼顾强度和韧性拔模斜度:散热片侧面设计3°拔模斜度通常1°-2°,虽然增加了脱模难度,但能显著降低拉伤风险表面处理:型芯表面镀硬铬或氮化处理,提高表面硬度和光洁度,减少摩擦抛光至Ra

0.4μm顶出设计:在散热片根部设置多个顶针16个,分散顶出力,防止变形配合气动辅助顶出,减少阻力结果:模具寿命达到15万模次,散热片完好率99%,未出现折断和拉伤现象第六章实训与考核建议模具技术是实践性很强的学科,做中学,学中做是最有效的学习方式通过实训和考核,将理论知识转化为实际技能,培养解决实际问题的能力,是模具专业教学的核心环节实训内容设计模具拆装实训:拆卸和装配典型模具,认识各零部件结构和作用,理解工作原理结构分析实训:测绘模具主要零件,绘制装配图,分析设计特点和工艺性软件操作实训:使用UG NX完成指定产品的模具设计,从建模到出图全流程加工制造实训:数控加工模具零件,了解加工工艺和质量控制考核方式建议理论考核30%:闭卷考试,考查基本概念、原理、计算方法的掌握程度设计考核40%:完成指定产品的模具设计,提交三维模型、工程图纸和设计说明书操作考核20%:现场操作UG软件,在规定时间内完成设计任务,考查熟练程度实训考核10%:实训报告、模具拆装操作、团队协作表现综合评定培养目标与职业素养核心能力培养职业素养提升设计能力团队协作能够独立完成中等复杂程度模具的设计,合理选材、计算参数、绘制图纸模具设计是团队工作,需要与产品设计、工艺、制造等部门密切配合,沟通协调分析能力质量意识能够分析产品结构特点,提出合理的模具方案,解决设计中的技术问题树立零缺陷质量理念,严格执行标准规范,对设计质量负责软件应用能力成本意识熟练使用UGNX等三维设计软件,掌握参数化建模和仿真分析方法在保证质量的前提下,优化设计方案,降低制造成本,提高经济效益创新能力创新精神能够吸收新技术新工艺,提出改进方案,优化模具结构勇于尝试新技术新方法,不断学习进步,追求卓越寄语模具技术是现代制造业的基石,模具工程师是推动产业进步的重要力量希望通过系统的学习和刻苦的实训,你们能够成长为具有扎实理论基础、精湛实践技能和良好职业素养的优秀模具人才,在未来的工作岗位上为中国制造业的发展贡献力量!。