模具设计与制造授课PPT(全)

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模具设计和制造 概论
模具是成形产品零件的专用工具，是工业生产中 的主要工艺装备。 按机械制造工艺字典定义，模具是对生产对象的 形状和尺寸加以控制的装置。 模具与冲压、锻造、挤压、铸造等金属材料零件 的成形设备配套使用，或与塑料、橡胶、陶瓷等非金 属材料零件的成形设备配套使用，可成形加工各种各 样的金属和非金属零件，已成为为现代化工业生产的 重要加工手段。 用模具成形出来的零件通常称为“制件”（如 冲压件、锻件、塑料制品、铸件等）。
应用情况
ＰＭＭＡ
透明镜片类 家庭日用品
灯罩、窗玻璃、标 示牌、光学透镜、硬式 隐形眼睛，汽车零件。 家庭用品、绝缘体、 胶管、胶布、胶膜、容 器。 1、电器、电子：连接器 、线圈架，表壳、洗涤 用工具、各种感应器、 化油器、电子控制零件 打印机，显示器外壳 ， 医疗设备，小家电零组 件、汽车头灯框，尾灯 外罩、食物餐盘
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一. 注塑原理介绍
注塑机示意图
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☆ 注塑模成型原理： –烘干的塑料颗粒通过成型机料斗进入成型机料筒 –在加热片加热和螺杆旋转产生的剪切热的共同作用下塑 料颗粒成为熔融状态 –熔融塑胶在成型机机头部分聚集，计量 –螺杆停止转动，改为向前平动，挤压塑料熔体 –塑胶进入模具浇注系统，然后流到模具成型型腔 –通过模具本身热传导以及模具外加的冷却系统使塑胶冷 却凝固 –冷却完全后，打开模具，成型机的顶出系统将产品顶出 ，同时成型机螺杆后退开始下一次塑胶熔融计量。
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五. 注塑模具零件的名称和基本结构--（叠层模）
叠层模具
叠层模具热流道系统
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叠层模具技术是区别于普通注塑模具技术的一种模具前沿技术，即在一副模具 中将多个型腔在合模方向重叠布置。这种模具通常有多个分型面，每个分型面上 可以布置一个或多个型腔。简单地说，叠层模具就相当于将多副单层模具叠放在 一起，安装在一台注塑机上进行注塑生产。叠层模具结构上由叠层模具热流道系 统、专用模架系统、承载导向系统、双向顶出系统、开合模联动系统等多个系统 组成。 叠层模具技术具备以下特点： 1.叠层模具生产效率超过普通的单层模具一倍或多倍，大幅度降低注塑生产成本 。从结构特点来看，叠层模具将多副型腔组合在一副模具中，充分利用普通注塑 设备便可满足生产。模具的充模、保压和冷却时间与单层模具相同，这就决定了 叠层模具的生产效率将超过普通单层模具一倍甚至多倍，大大提高制品单位时间 的产量，一般医疗产品和生活用品模具常采用此结构。 2.叠层模具可安装在与单层模具相同的注塑机上，无须投资购买额外的机器和设 备，从而节约了机器、设备、厂房和新增劳动力的成本。 3.叠层模具制造要求基本上与普通模具相同。据统计，1副双层叠层模具的制造 周期比两副单层模具的制造周期短5%～10%。 4.叠层模具适合于大批量生产形状扁平的大型制品，小型多腔壁薄制品，批量越 大，制品生产成本越低。
SKD61 (热作钢) BeCu 铍铜 718(工具钢) 718H 718HH 2738（预硬钢） 2738HH/XPM NAK80 (预硬钢)
瑞典一胜百
大型塑胶模具，要求表面光亮的， 出厂时已热处理至30-33HRC，具备优良的 如家电用品、汽车仪表板、电脑、 抛光性、咬花性 音响等热塑性塑胶模。 主要应用在大型塑胶模具，模架上 适合对硬度要求高的模具，优良加工性能 ，如汽车保险杠、内饰件,电视机 ，易切削抛光和电蚀。 外壳。 无需热处理,抛光性极佳,切削性,蚀花性好 。 适合PC,ABS,SAN等透明塑料
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模具的概念与分类
模具属于精密机械产品，它主要由机械零件和机构组 成，如成形工作零件、导向零件、支承零件、定位零件等 及送料机构、抽芯机构、推件机构、检测与安全机构等。 采用以使用模具进行成形加工的工艺性质和使用对象 为主的综合分类方法，将常用模具分为九类，各大类模具 又可根据模具结构、材料、使用功能和模具制造方法等， 分成若干小类或品种。
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模具的分类
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模具在工业生产中的地位 模具涉及面相当广，它是一个系统工程。
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授课提纲
一. 二. 三. 四. 五. 六. 七. 八. 九. 十. 注塑原理介绍 塑胶材料的特性与应用; 钢材的应用; 模具的定义和分类； 注塑模具零件的名称和基本结构； 注塑模具典型的几大系统 ； 模具设计的基本流程； 新模制作流程； 模具修改流程； 模具加工工艺。
PE
PPS
耐热，难溶解，耐药品性，耐燃性 ，模具温度要高，
成形时易产生毛边
工业用品，电 子，电器，汽 车领域。
ABS+PC 塑料合金
增加 ABS 耐热尺寸稳定性、改善 PC低温、厚壁耐冲性、降低成本 ，
一般结构零件 ，薄壁及复杂 形状制品。
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三. 钢材的应用
钢材名称 8407 (热作钢) 特性与用途 使用范围 生产厂商 瑞典一胜百 高级热作钢，真空熔炼，钢质纯正，组织 适用于高纤维PA66+30玻纤，PBT高 细致，抗热疲劳性好。 硬度塑料产品和锌，铝合金。 高硬度，高光洁度的塑料精密模具。 PC 高散热性，高硬度 连接器，高精密塑料模具。 针对厚胶位无法散热的局部区域使 用。
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3. 模具的标准化
模具标准化包括四大类标准，即：模具基础标准、模具工艺质量标 准、模具零部件标准及与模具生产相关的技术标准 1 模架：HASCO，FUTABA，DME，STRACK，LKM 2 模具配件：HASCO，FUTABA，DME，STRACK，MISUMI，PANCH， PROGRESSTIVE，正刚，锦鸿
应用分类
应用情况
（ABS）
(PP)
（PA66）
有极好的耐磨性和刚韧性，耐油和许 多化学溶剂。流动性佳，通常加玻纤增加 尺寸稳定性，提升刚性！ 抗拉强度较一般尼龙高，耐疲劳,耐蠕变， 尺寸稳定性好，吸水性比尼龙小，介电性 好，可在120℃正常使用，摩擦系数小弹性 极好,类似弹簧作用 抗冲击强度高，抗蠕变性能好，耐热性好, 脆化温度低(-130℃)，能抵制日光、雨淋 和气温变化的影响，化学性能好，透明度 高，尺寸稳定性好。（也有不透明的）
2. 模具的分类
◇ 按成型工艺分：热作模具和冷作模具 ◇ 按成型材料分：金属模具和非金属模具 ◇ 按生产量来分：样件模（简易模）和量产模 ◇ 按模具材料分：软模和硬模 ◇ 按其所用注塑机的类型可分为卧式注塑机用注塑模、立式注塑机用 注塑模、角式注塑机注塑模及双色注塑机用注塑模等 ◇ 按模具的型腔数目可分为单型腔和多型腔注塑模 ◇ 按分型面的数量可分为单分型面和双分型面或多分型面注塑模 ◇ 按浇注系统的形式可分为普通浇注系统和热流道浇注系统注塑模 ◇ 按模具结构分为二板模、三板模、螺纹模、倒装模、镶件模、二次 顶出模具等
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五.注塑模具零件的名称和基本结构--（二板模）
定位环 浇口套 A板 塑料产品 锥度定位（凹） 面板 面板
导柱
B板 回位针 顶针面板 顶针底板 支撑柱
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锥度定位（凸）
斜顶 方铁
底板
一般是在分型面处分开成定模板和动模板。 特点： 1、 成型后将注塑件和浇口切断并进行加工（如：边浇口、直浇口）； 2、 结构简单，便于使用； 3、 适合于产品自动落下（潜伏式浇口，不需后加工）； 4、 故障少，价格便宜。
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特征 材料名称 优点 高光学透明性，耐候性佳，刚性佳， 易染色，可电镀。 柔 软 无 毒 ， 易 染 色 ， 耐 冲 击 (40°C~90°C) 耐湿性，耐化性 。 缺点 耐化性差，有刚性 但易碎。对钢材的要求 较高！ 热膨胀系数高，不易 贴合，耐温性差 。
应用分类
四. 模具的定义、分类、标准化
1. 模具的定义
塑料注射成型所用的模具称为注塑模；注塑模能一次成型外形复杂、
尺寸精确高或带有嵌件的塑料制品。
“七分模具，三分工艺”。对注塑加工来说，模具对成型品的质量有很 大的影响，在注塑成型时如果对模具不充分了解，就难得到优良的成型品。
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A板
Biblioteka Baidu
流道
水口板
B板
制品
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五.注塑模具零件的名称和基本结构--（热流道模）
多点热流道的此处需要增加分流板
定位环
面板 热流道 A板 前模仁 后模仁 导柱 B板
斜顶
顶针面板 方铁
顶针底板
底板
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多点热流道系统的结构
针点式
针阀式 开放式
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模具设计与制造基础
授课教师：袁晓东
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模具在工业生产中的地位
“模具是促进社会富裕的动力”（日本）
“模具--金属加工中的帝王”（德国）
“模具就是黄金”（罗马尼亚）
“模具工业是不衰亡工业”(欧洲)
“模具业是制造业的掌上明珠”(台湾) “模具是效益放大器”(新加坡) “模具工业是美国工业的基石”（美国）
借助加热装置使浇注系统中的塑胶不凝固，控制和维持熔体塑胶在合适 状况下顺利从注塑机主进料嘴直接到达型腔的一种注塑模具 特点： 1、缩短加工周期，提高效率。节约原料，降低制品的成本 2、提高产品一致性，提高产品质量 3、适用树脂范围广，成型条件设定方便 4、改善产品外观，降低产品应力，减少产品变形 5、多种浇口方式，进料平衡 6、采用阀浇口，进行分步注塑，加工制造不同规格尺寸的零件系列 7、提供更多的加工程控，以便对注塑工艺进行精确调整 8、模具结构复杂，须防止因热膨胀产生泄漏，制造成本较高 9、要求严格精密的温度控制 10、成型树脂必须清洁无杂物，对制件形状和使用塑料亦有限制 11、有些树脂更换及换色较困难，必须用很多料，较长时间清洗 12、不适合小批量生产及形状有明显限制的制品生产 13、维修保养较困难，且成本高
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二. 塑胶材料的特性与应用
1. 材料认识
塑胶原料是采用石油提炼成石油精,经分解,聚合等方式提炼,加 入可塑剂、润滑剂、着色剂或填充剂等制作而成。
2. 塑料分类：
2.1：通用塑料：其高分子聚合物分子量较少,流动性佳,成形条件 容易，适合制成不同形状的制品，例如：ABS,SAN,PP,PS,PE,PVC等。 2.2: 工程塑料：其高分子聚合物分子量较高，流动性差，成形条 件困难，但其机械性能高，适合制成工程用的零件，可取代金属 （或玻璃）的用途。例如：PA,POM,PC,PET,PPO,PBT等。 2.3: 特种塑料：是以上两种原料的混合，可提高一般塑料的工 程机械性能，或改善工程塑料原料的成形条件。例如 ABS+PC/PC+PBT/PP+(EPDM)T20等。
A板 流道 B板
制品
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五.注塑模具零件的名称和基本结构--（三板模）
定位环 浇口套 大拉杆 小拉杆 面板
水口板
A板
前模仁 塑料件 锥度定位（凹） 导柱
铲基
开闭器 后模仁 B板 锥度定位（凸） 方铁 底板
顶针面板
顶针底板 支撑柱
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在定模板和动模板之间有一块模板，在此模板和定模板之间有水口流道。 特点： 1、 由于可采用点状孔隙（针点）浇口，因此不需要对水口位进行后处理； 2、 结构复杂，需分别取出成型品和水口流道； 3、 可将浇口置于成型品的任意位置； 4、 故障比二板模具多，注塑成形时要多一次分型，注塑周期加长，流道 较长，模具费用和生产费用也相对较高。
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3.常用塑料的的优缺点比较和应用范围，见下图:
特征
材料名称 优点 耐酸碱和耐腐蚀，耐疲劳,抗应力不 易开裂，容易注塑成型、表面可喷涂或者 电镀金属,价格较低。 韧性好，抗疲劳，抗应力不易开裂， 重量轻，在高温下仍保持其力学性能。 缺点 耐候性和耐磨性 差, 耐热性也不够理 想。 在0℃以下低温环 境易变脆，耐候性差 。 吸湿性高，在干燥的 环境下冲击强度降低 ，尺寸自由度大，成 型工艺不易控制， 没有自熄性，成 型收缩率大。抗酸性 差 一般结构零 件， 外壳 类 。 一般结构零 件 日用品外壳，风扇叶轮， 收音机、电话和电视机等 壳体，部分电器零件、汽 车零件等。 化工容器、管道、片材， 泵叶轮，打包带，纺织器 材，电器零件，汽车内饰 件 各种齿轮、凸轮、蜗轮、 紧固件，轴套, 等耐磨零 件 各种齿轮、轴承、轴套、 保持架，汽车、农机、水 暖零件等
瑞典一胜百
德国葛利兹
大同
P20（锻打）
硬度良好，耐磨性高，加工性能良好，適 適PA,PS,PE,PP,ABS塑模前模原身 合電蝕加工。 出胶位的大模具，如汽车部件模具 韧性以及延展性佳,尺寸稳定不易变形， 抗热应力疲劳。 适合PA，PS，PE，EP塑胶模 德国葛利兹
2344
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耐磨传动受 力零件及自 润滑零件 耐磨传动受 力零件及减 摩自润滑零 件 一般结构零 件，外壳等 ！
(POM) (塑钢)
(PC)
耐溶剂性差，有应力 开裂现象，长期浸在 沸水中易水解，疲劳 强度差。
使用温度范围宽的仪器仪 表罩壳,飞机、汽车、电子 工业中的零件，安全帽， 耐冲击航空玻璃，电动工 具等。