模具设计与制造基础
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(模具设计与制造专业)
《模具设计与制造基础》
电子教案
主 编 曾斌
第1章 模具的基本知识
• 1.1 模具的定义 • 1.2 模具的分类及应用 • 1.3 模具的特点 • 1.4 标准化的意义 • 1.5 模具设计与制造现代化 • 1.6 快速成型及快速模具制造技术
1.1 模具的定义
• 在工业生产中，用各种压力机和装在压力机上的 专用工具，通过压力把金属或非金属材料制出所 需形状的零件或制品，这种专用工具统称为模具。 （1）模具是一种专用的工业装备。 （2）模具 在外力作用下能产生一定的运动关系，这种运动 关系能供被加工零件产生弯曲变形、冲裁下料、 机构检测与安全机构等。（3）制造模具的材料一 般要求比较高，要硬度大、耐磨。（4）模具的功 能：在现代工业生产中，由于模具的加工效率高、 互换性好、节约材料，所以得到广泛的应用。
塑料注 钢塑料注射模 射模 合金钢塑料注射模
40~60 100以上
中碳钢制模 具采用优质 模具钢
压铸模
中小型铝合金件用压铸 模
中大型铝合金件用压铸 模
10~20 5~7
齿轮精锻模
1~1.5
1.4 标准化的意义
• 1. 提高模具使用性能和质量。 • 2. 大幅度节约工时和原材料，缩短生产周
期。 • 3. 是采用现代化生产技术的基础。 • 4. 可有效地降低模具生产成本，简化生产
快速成型原理为分层叠加制造，以液 态光敏聚合物选择性固化(简称SLA ) 为 例说明快速成型原理及原型零件的制造 过程。如图1-5 所示，液槽中盛满液态 光敏树脂，激光束在偏转镜作用下，在 液态表面扫描，扫描的轨迹及光线均由 计算机控制，光点打到的地方，液体就 固化。成型开始时，工作平台在液面下 一确定的深度，聚焦后的光斑在液面上 按计算机的指令逐点扫描，即逐点固化。 当一层扫描完成后，未被照射的地方仍 是液态树脂。然后升降台带动平台下降 一层高度，已成型的层面上又布满一层 树脂，刮平器将粘度较大的树脂液面刮 平，再进行下一层的扫描，新固化的一 层牢固地粘在前一层上。如此重复直到 整个零件制造完毕，便可从液槽中取出 一个分层制造的三维实体零件，也就是 原型零件[ 1 ]。
汽车轮胎、“O”形密封圈及其它杂件、与硫化机配 套成型加工为合格橡胶零件。
金属零件产品。如：汽车、汽油机缸体、变速箱体等 有色金属零件（锌、铝、铜等），通过注入模具型腔 的液态金属加工成形。
采用有色、黑色金属的块料或棒材、丝材，经锻、镦、 挤、拉等工艺成形加工成合格零件、毛胚和丝材。
建筑用陶瓷构件，陶瓷器皿工业生产用陶瓷零件的成
研配和调试工作量很大
零件产品图 冲压工艺 模具结构设计 冲模工艺编制
测绘
工艺模型制造
生产准备
仿形等机械加工
钳工装配 试模
不合格
检测
合格产品 图1-3 传统的模具设计制造流程
样件仿制
主模型和杆件
三坐标测量机 测量
型面数字化点 自动编程
三维工程图
ห้องสมุดไป่ตู้
产品CAD
三维曲面造型 系统图
曲面模型和实 体模型
NC编程和NC工 艺文件生成
冲压工艺设计 模具型腔设计 模具结构设计
NC程序仿真或 试切
冲模常规加工 工艺编制
非型面常规加 工
模具装配
其它CAD图 形数据
经验分析方 法
有限元分析 方法
模具零件 CAPP
型面质量检测
成品模具 图1-4 集成的汽车覆盖件模具CAD/CAM流程图
1.6 快速成型及快速模具制造技术
•
图1-5 SLA 快速成型系统原理图 1. 原型零件2. 紫外激光3. 光敏树脂 4. 液面5. 刮平器6. 升降台
管理和减少企业库存，是提高企业经济， 技术效益的有力措施和保证。
1.5 模具设计与制造现代化
• 1.模具CAD/CAM • 特点： • a．产品设计信息以二维图样为主，对于复杂零件
要辅以样件或模型表示零件的开状。 • b．进行工作零件设计时，需要对产品图进行再设
计。 • c．模具设计凭经验进行，结果难以预测。 • d．模具设计效率低，信息共享委程度差。 • e．工艺模型的制造质量决定整套模具的加工质量。 • f．仿形加工是大型型腔模具的主要方式，模具的
1.3 模具的特点
• （1）模具的适应性强； • （2）制件的互换性好； • （3）生产效率高、低耗； • （4）社会效益高。
表1-2常用的模具寿命
模具种类和名称
模具参考寿命/万 件
说明
一般钢冲模
100~300
平均寿命
冲模
电机定转子硬质合金冲 模
4000~8000
E形片硬质合金冲模 6000~10000
第二类
冲裁模
金属 板材 成型
模
单工序模 复合冲模
表1-1 模具分类②
级进冲模
汽车覆盖件冲模
硅钢片冲模
硬质合金冲模
微型冲件用精密冲模
非金属 材料制 品成型 模具成 型模
第三类 塑料注射模 压缩模
表1-1 模具分类③
挤塑模 塑料成 挤出模 型模具 发泡模
吹（吸）塑模 封塑模 滚塑模 玻璃制品成型模具 橡胶制品成型模具 其它成 陶瓷模具
模具类别
用途
冲模
塑料成型模
玻璃制品成 型模具
橡胶制品成 型模具
压铸模
锻造成型模 具
陶瓷模具
使用金属板材，通过冲模成形加工为合格工件。
使用热固能和热塑性的塑料，表通1-2模过具的用注途 射、压缩、挤塑、 挤出、发泡、吹塑和吸塑等成形加工为合格工件；塑 件也有板材和体积成形两种成形工艺。
用于玻璃瓶、缸、盒、桶以及工业产品零件的成形加 工
• 11-推杆,12-限位钉,13垫板,14-推板导柱,15推板导套,16-下模座 板,17-推板,18-压机顶 杆,19-推杆固定板,20侧型芯,21-凹模固定 板,22-承压板.
1.2 模具的分类及应用
• 模具可分为三大类。第一类：金属体积成型模具， 如：锻（镦、挤压）模，压铸模等；第二类：金 属板材成型模具，如：冲模等；第三类：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。
图1.1 冷冲模
• 1—垫板 2—固定板 3—卸料板 4—导料板
• 5—凹模 6—承料板 7—螺钉 8—圆柱销
• 9—螺钉 10—卸料螺 钉 11—弹簧 12—螺 钉 13—圆柱销 14—圆柱销 15-—螺钉
• 1-上模座,2-螺钉,3,8凸模,4-凹模镶件,5-加 热板,6-导柱,7-型芯,9导套,10-支承板,
• 在现代工业生产中，由于模具生产技术的现代化， 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、通用机械产品的生产中。
压铸模 金属体积
表1-1 模具分类①
第一类 热压室压铸机用压铸模 冷压室压铸机用压铸模 铝合金压铸模 铜合金压铸模 锌合金压铸模 黑色金属压铸模 压力机用锻模 摩按压力机用锻模 平锻机用锻模 辊锻机用锻模 高速锤机用锻模 开（闭）式锻模 较正模
《模具设计与制造基础》
电子教案
主 编 曾斌
第1章 模具的基本知识
• 1.1 模具的定义 • 1.2 模具的分类及应用 • 1.3 模具的特点 • 1.4 标准化的意义 • 1.5 模具设计与制造现代化 • 1.6 快速成型及快速模具制造技术
1.1 模具的定义
• 在工业生产中，用各种压力机和装在压力机上的 专用工具，通过压力把金属或非金属材料制出所 需形状的零件或制品，这种专用工具统称为模具。 （1）模具是一种专用的工业装备。 （2）模具 在外力作用下能产生一定的运动关系，这种运动 关系能供被加工零件产生弯曲变形、冲裁下料、 机构检测与安全机构等。（3）制造模具的材料一 般要求比较高，要硬度大、耐磨。（4）模具的功 能：在现代工业生产中，由于模具的加工效率高、 互换性好、节约材料，所以得到广泛的应用。
塑料注 钢塑料注射模 射模 合金钢塑料注射模
40~60 100以上
中碳钢制模 具采用优质 模具钢
压铸模
中小型铝合金件用压铸 模
中大型铝合金件用压铸 模
10~20 5~7
齿轮精锻模
1~1.5
1.4 标准化的意义
• 1. 提高模具使用性能和质量。 • 2. 大幅度节约工时和原材料，缩短生产周
期。 • 3. 是采用现代化生产技术的基础。 • 4. 可有效地降低模具生产成本，简化生产
快速成型原理为分层叠加制造，以液 态光敏聚合物选择性固化(简称SLA ) 为 例说明快速成型原理及原型零件的制造 过程。如图1-5 所示，液槽中盛满液态 光敏树脂，激光束在偏转镜作用下，在 液态表面扫描，扫描的轨迹及光线均由 计算机控制，光点打到的地方，液体就 固化。成型开始时，工作平台在液面下 一确定的深度，聚焦后的光斑在液面上 按计算机的指令逐点扫描，即逐点固化。 当一层扫描完成后，未被照射的地方仍 是液态树脂。然后升降台带动平台下降 一层高度，已成型的层面上又布满一层 树脂，刮平器将粘度较大的树脂液面刮 平，再进行下一层的扫描，新固化的一 层牢固地粘在前一层上。如此重复直到 整个零件制造完毕，便可从液槽中取出 一个分层制造的三维实体零件，也就是 原型零件[ 1 ]。
汽车轮胎、“O”形密封圈及其它杂件、与硫化机配 套成型加工为合格橡胶零件。
金属零件产品。如：汽车、汽油机缸体、变速箱体等 有色金属零件（锌、铝、铜等），通过注入模具型腔 的液态金属加工成形。
采用有色、黑色金属的块料或棒材、丝材，经锻、镦、 挤、拉等工艺成形加工成合格零件、毛胚和丝材。
建筑用陶瓷构件，陶瓷器皿工业生产用陶瓷零件的成
研配和调试工作量很大
零件产品图 冲压工艺 模具结构设计 冲模工艺编制
测绘
工艺模型制造
生产准备
仿形等机械加工
钳工装配 试模
不合格
检测
合格产品 图1-3 传统的模具设计制造流程
样件仿制
主模型和杆件
三坐标测量机 测量
型面数字化点 自动编程
三维工程图
ห้องสมุดไป่ตู้
产品CAD
三维曲面造型 系统图
曲面模型和实 体模型
NC编程和NC工 艺文件生成
冲压工艺设计 模具型腔设计 模具结构设计
NC程序仿真或 试切
冲模常规加工 工艺编制
非型面常规加 工
模具装配
其它CAD图 形数据
经验分析方 法
有限元分析 方法
模具零件 CAPP
型面质量检测
成品模具 图1-4 集成的汽车覆盖件模具CAD/CAM流程图
1.6 快速成型及快速模具制造技术
•
图1-5 SLA 快速成型系统原理图 1. 原型零件2. 紫外激光3. 光敏树脂 4. 液面5. 刮平器6. 升降台
管理和减少企业库存，是提高企业经济， 技术效益的有力措施和保证。
1.5 模具设计与制造现代化
• 1.模具CAD/CAM • 特点： • a．产品设计信息以二维图样为主，对于复杂零件
要辅以样件或模型表示零件的开状。 • b．进行工作零件设计时，需要对产品图进行再设
计。 • c．模具设计凭经验进行，结果难以预测。 • d．模具设计效率低，信息共享委程度差。 • e．工艺模型的制造质量决定整套模具的加工质量。 • f．仿形加工是大型型腔模具的主要方式，模具的
1.3 模具的特点
• （1）模具的适应性强； • （2）制件的互换性好； • （3）生产效率高、低耗； • （4）社会效益高。
表1-2常用的模具寿命
模具种类和名称
模具参考寿命/万 件
说明
一般钢冲模
100~300
平均寿命
冲模
电机定转子硬质合金冲 模
4000~8000
E形片硬质合金冲模 6000~10000
第二类
冲裁模
金属 板材 成型
模
单工序模 复合冲模
表1-1 模具分类②
级进冲模
汽车覆盖件冲模
硅钢片冲模
硬质合金冲模
微型冲件用精密冲模
非金属 材料制 品成型 模具成 型模
第三类 塑料注射模 压缩模
表1-1 模具分类③
挤塑模 塑料成 挤出模 型模具 发泡模
吹（吸）塑模 封塑模 滚塑模 玻璃制品成型模具 橡胶制品成型模具 其它成 陶瓷模具
模具类别
用途
冲模
塑料成型模
玻璃制品成 型模具
橡胶制品成 型模具
压铸模
锻造成型模 具
陶瓷模具
使用金属板材，通过冲模成形加工为合格工件。
使用热固能和热塑性的塑料，表通1-2模过具的用注途 射、压缩、挤塑、 挤出、发泡、吹塑和吸塑等成形加工为合格工件；塑 件也有板材和体积成形两种成形工艺。
用于玻璃瓶、缸、盒、桶以及工业产品零件的成形加 工
• 11-推杆,12-限位钉,13垫板,14-推板导柱,15推板导套,16-下模座 板,17-推板,18-压机顶 杆,19-推杆固定板,20侧型芯,21-凹模固定 板,22-承压板.
1.2 模具的分类及应用
• 模具可分为三大类。第一类：金属体积成型模具， 如：锻（镦、挤压）模，压铸模等；第二类：金 属板材成型模具，如：冲模等；第三类：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。
图1.1 冷冲模
• 1—垫板 2—固定板 3—卸料板 4—导料板
• 5—凹模 6—承料板 7—螺钉 8—圆柱销
• 9—螺钉 10—卸料螺 钉 11—弹簧 12—螺 钉 13—圆柱销 14—圆柱销 15-—螺钉
• 1-上模座,2-螺钉,3,8凸模,4-凹模镶件,5-加 热板,6-导柱,7-型芯,9导套,10-支承板,
• 在现代工业生产中，由于模具生产技术的现代化， 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、通用机械产品的生产中。
压铸模 金属体积
表1-1 模具分类①
第一类 热压室压铸机用压铸模 冷压室压铸机用压铸模 铝合金压铸模 铜合金压铸模 锌合金压铸模 黑色金属压铸模 压力机用锻模 摩按压力机用锻模 平锻机用锻模 辊锻机用锻模 高速锤机用锻模 开（闭）式锻模 较正模