模具基础知识

模具基础知识讲座目录一、模具概念二、塑胶模具材料三、模具的设计四、模具的加工工艺五、模具的装配（FIT）六、模具的表面处理模具的概念模具---工业之母模具的定义模具是一种有一定形状与尺寸的型腔工具，与模具内各种系统或辅助机构配合使用，将各种高温液态的材料（塑料或金属合金等）填充至模具型腔内，即可生产出具有特定的形状、尺寸、功能和质量的工业零件。复制意识模具的概念模具的概念模具的概念模具分类方法很多，过去常使用的有：1、按模具结构形式分类，如单工序模，复式冲模等；2、按使用对象分类，如汽车覆盖件模具、电机模具等；3、按加工材料性质分类，如金属制品用模具，非金属制用模具等；4、按模具制造材料分类，如硬质合金模具等；5、按工艺性质分类，如拉深模、粉末冶金模、锻模等。这些分类方法中，有些不能全面地反映各种模具的结构和成形加工工艺的特点，以及它们的使用功能。为此，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，将模具分为十大类，各大类模具，又可根据模具结构、材料、使用功能以及制模方法等分为若干小类或品种。模具的概念模具的概念塑胶模具材料铁（Fe）铜（Cu）模具的主要材料，通常叫：模具钢钢是铁元素加入一定量的微量元素而得到的，具备各种不同的特性，在模具使用中具备不同功效的特殊铁材。模具的加工用材料，以红铜为主红铜又称纯铜，模具用红铜纯度一段在90%以上。含锌：黄铜，强度较高、耐磨、耐水汽腐蚀含镍：白铜，室温下物理性能稳定其它：青铜，不同的元素，有不同的特性石墨（C）石墨是一种特殊的导电材料在加热下，单质碳较易被酸氧化；在高温下，碳还能与许多金属反应，生成金属碳化物。塑胶模具材料模具钢材的分类冷作模具冷作模具钢主要用于制造对冷状态下的工件进行压制成型的模具。如：冷冲裁模具、冷冲压模具、冷拉深模具、压印模具、冷挤压模具、螺纹压制模具和粉末压制模具等。冷作模具钢的范围很广，.从各种碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢到粉末高速工具钢和粉末高合金模具钢。冷作模具钢具是真空脱气精炼钢，内质纯净，机械加工性良好，切削明显提高，淬透性良好，空冷淬硬不易出现淬裂，耐磨性极为优异，韧性良好，可用作不锈钢及高硬度材料的冲裁模。热作模具热作模具钢主要用于制造对高温状态下的工件进行压力加工的模具。如：热锻模具、热挤压模具、压铸模具、热镦锻模具等。常用的热作模具钢有：中高含碳量的添加Cr、W、Mo、V等合金元素的合金模具钢；对特殊要求的热作模具钢，有时采用高合金奥氏体耐热模具钢制造。塑料模具由于塑料的品种很多，对塑料制品的要求差别也很大，对制造塑料模具的材料也提出了各种不同的性能要求。所以，不少工业发达的国家已经形成了范围很广的塑料模具用钢系列。包括碳素结构钢、渗碳型塑料模具钢、预硬型塑料模具钢、时效硬化型塑料模具钢、耐蚀塑料模具钢、易切塑料模具钢、整体淬硬型塑料模具钢、马氏体时效钢以及镜面抛光用塑料模具钢等。塑胶模具材料塑胶模具钢材各国对照表中国（国标）瑞典（一胜百）奥地利（百禄）日本（大同）特性用途备注45#cr124cr13塑胶模具设计塑胶模具设计1)固定侧固定板(面板）2)流道剥料板（水口推板）3)固定侧型模板（A板）4)可动侧型模板（B板）5)承板（托板）6)间隔块（方铁）7)顶针定位板（面针板）8)顶针固定板（底针板）9)可动侧固定板（底板）10)型芯（CORE）11)定位圈12)唧嘴13)导柱14)导套15)导套16)顶针17)流道頂针18)限位螺栓19)拉杆20)流道勾针21)固定螺釘22)拉板塑胶模具设计•三板模(Three-PlateMolds)•二板模(Two-PlateMolds)注射模具类型塑胶模具设计三板模三板式模具与两板式模具最大不同的地方是,除了两块型模板外,另外插入一块流道剥料板(水口推板),模具的主要部分是固定侧型模板（A板）、可动侧型模板（B板）及流道剥料板(水口推板)三块板所构成,因此称为三板式模具。在模具开启时,除了A板与B板分开,以便取出成品外,流道剥料板(水口推板)也在固定侧固定板上安裝的导柱上滑动而分离,如此动作可使流道脱离,亦即成品与流道系统分开取出。两板模此类型模具的固定侧（定模）固定于“注塑机”的固定盘上。可动侧（动模）固定于“注塑机”的可动盘上,射出成形完成,開模时,固定侧（定模）与可动侧（动模）分开,成品附着于可动侧（动模）,再利用“注塑机”的开模动作,将成品顶出。塑胶模具设计塑胶模具设计优点:1.节省切除料头的修整工序,从而有效地节约了人力和加工费用.2.提高了原料利用率和生产效率.缺点:1.模具结构复杂.2.加工成本高,不适合小批量生产.热流道结构塑胶模具设计(1)固定侧固定板(Top-Clampplate):固定侧固定板与A板锁合在一起.中央有定位圈及唧咀,其一边之宽度较A板要大,多出之宽度供模具安裝于射出成型机台固定盘,压板之压着位置.,将整個模具之固定侧予以固定在注塑机之固定盘上。(2)固定侧型模板(Aplate):亦称定模板,为固定侧之主体,导柱导套即裝在此板上,此板之主要功能是用來裝置型腔（CAVITY）.(3)可动侧型模板(Bplate):亦称动模板,此板为可动侧之主体,型芯(CORE)及导柱即裝置在此板上。回针孔、主流道抓料针孔也都在此板上加工而定位。此板与固定侧型模板（A板）之接合面即构成模具上之分模面。(4)可动侧固定板(BottomClampplate):亦可称可动侧裝置板,此板將整个模具之可动侧组裝起来,并将其固定在注塑机之可动盘上。此板与方铁及承板（托板）(或B板)构成顶出空间。其寬度与上固定板相同,目的是將活動模板部分安裝于塑胶射出成型机活动盘,活动盘前后移动時,帶动活动模板侧,使模具闭合及开模。塑胶模具设计(5)剥料板(水口推板)脫模板置于A板上,四个角落亦有紧密配合之导柱导套,當射料完結,开模,成品附着于型芯及流道拉销(勾针)上.此時頂出板受活動床臺活塞之推力,將歸位銷前推,使脫模板和活動模板分開一定之距離,成品及流道塑料便可脫離取下.(6)間隔板(方铁)承板(或B板)与底板中央有一空间,让顶针板在此空间前后移动,可將成品頂出及回复原來位置.此一空间由间隔板分开,頂出板的移動行程由間隔板的厚薄來決定.(7)面针板与底针板面针板与底针板用螺丝固定在一起,將頂针、回针定于适当位置,底针板受注塑机顶棍推力,顶出便可將成品顶出.(8)型腔(CAVITY)型腔指母模仁,使成型零件獲得所需外形形狀和尺寸。(9)型芯(core):亦可称模芯或公模,与型穴（CAVITY）构成模具之成形空間。成形完毕,模具开启,成品附着在型芯上,再由頂出机构之頂出动作而脱模。(10)导柱(guidepin):一般裝置于可动侧型模板上的导柱是經過硬化与研磨的,用來使模具之固定側与可动侧能迅速而确实地定位配合。塑胶模具设计(11)頂针(ejectorpin):当模具开启动作完毕时,将成品顶出脫落。(12)其他:承板、方铁、定位圈、唧咀、导柱导套、主流道抓料销、回针、垃圾钉。1)Spure唧嘴。为接触注塑机噴嘴的那部分,即主流道.2)Runner分流道。为塑胶材料从主流道到成形空间的主通路,依材料的流动性、成形品的重量及投影面积來決定形状、断面尺寸及流道长度。不同形状的流道加工法亦不同,也为选用时需考虑之因素。3)Gate浇口。位于流道与成形空間的小通道。浇口的位置、数量、形狀、尺寸等是否适宜,直接影响到成品的外观、尺寸精度、物性和成形效率。4)AirVent排气槽。模具在未射出成形前,成形空间中含有空气,在材料填满成形空间時,其间之气体必須排出,未排出之空气,会造成压縮之空气而产生热,而且足夠热会使材料燃烧。未燃烧之空气則会造成气泡。若成形空间中之空气无法順利从頂针或滑块周围以及分模面上排出時,就必須另设排气孔。塑胶模具设计CAD（ComputerAidedDesiqn，计算机辅助设计）是指利用计算机帮助工程设计人员进行设计，主要应用于机械、电子、宇航、建筑、纺织等产品的总体设计、造型设计、结构设计等环节。最早的CAD的含义是计算机辅助绘图，随着技术的不断发展，CAD的含义发展为现在的计算机辅助设计。一个完善的CAD系统，应包括交互式图形程序库、工程数据库和应用程序库。对于产品或工程的设计，借助CAD技术，可以大大缩短设计周期，提高设计效率。AUTOCAD是工程技术人员最常用的制图软件，常被简称为CAD.塑胶模具设计CAM(computerAidedManufacturing，计算机辅助制造)的核心是计算机数值控制(简称数控)，是将计算机应用于制造生产过程的过程或系统。1952年美国麻省理工学院首先研制成数控铣床。数控的特征是由编码在穿孔纸带上的程序指令来控制机床。此后发展了一系列的数控机床，包括称为“加工中心”的多功能机床，能从刀库中自动换刀和自动转换工作位置，能连续完成锐、钻、饺、攻丝等多道工序，这些都是通过程序指令控制运作的，只要改变程序指令就可改变加工过程，数控的这种加工灵活性称之为“柔性”。加工程序的编制不但需要相当多的人工，而且容易出错，最早的CAM便是计算机辅助加工零件编程工作。麻省理工学院于1950年研究开发数控机床的加工零件编程语言APT，它是类似FORTRAN的高级语言。增强了几何定义、刀具运动等语句，应用APT使编写程序变得简单。这种计算机辅助编程是批处理的。塑胶模具设计CAE(ComputerAidedEngineering)是用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法。CAE系统的核心思想是结构的离散化，即将实际结构离散为有限数目的规则单元组合体，实际结构的物理性能可以通过对离散体进行分析，得出满足工程精度的近似结果来替代对实际结构的分析，这样可以解决很多实际工程需要解决而理论分析又无法解决的复杂问题。根据经验，CAE各阶段所用的时间为：40%～45%用于模型的建立和数据输入，50%～55%用于分析结果的判读和评定，而真正的分析计算时间只占5%左右。针对这种情况，采用CAD技术来建立CAE的几何模型和物理模型，完成分析数据的输入，通常称此过程为CAE的前处理。同样，CAE的结果也需要用CAD技术生成形象的图形输出，如生成位移图、应力、温度、压力分布的等值线图，表示应力、温度、压力分布的彩色明暗图，以及随机械载荷和温度载荷变化生成位移、应力、温度、压力等分布的动态显示图。我们称这一过程为CAE的后处理。针对不同的应用，也可用CAE仿真模拟零件、部件、装置(整机)乃至生产线、工厂的运动和运行状态。模具的加工工艺传统的模具加工：车、铣、刨、磨（按加工工艺分类）现行的模具加工：铣床、磨床、电脑锣、火花机、线切割（按加工设备分类）模具的加工工艺铣床加工方式物理切削控制数显精度0.02MM使用转速0-800RPM切削工具铣刀使用粗加工、开料操作人工模具的加工工艺磨床加工方式物理切削控制数显精度0.002MM使用转速0-3600RPM切削工具砂轮使用精加工操作人工模具的加工工艺电脑锣CNC加工方式物理切削控制数控精度0.005MM使用转速0-40000RPM切削工具铣刀使用精加工操作人工/CAM高速机：20000RPM以上普通机：20000RPM以下模具的加工工艺火花机EDM加工方式化学切削控制数显/数控精度0.02MM使用转速/切削工具铜（电极）使用精加工操作人工/数控镜面机：可加工成光面普通机：有纹面模具的加工工艺铣床加工方式化学切削控制数显/数控精度0.01MM使用转速/切削工具铜线、钼丝使用粗加工、精加工操作人工慢走丝：精度高，可加工光面快走丝：精度低，有纹面模具的加工工艺钢料开粗铣床热处理处理机磨床精料磨床CNC开粗CNCCNC光刀CNCCNC电极CNCEDM放电EDMW/C线割W/C装配模具的加工工艺1、将钢材加硬，一般在48-52RC;2、去除钢材内部内力，提高钢材使用寿命；1、使用铜或石墨将产品进行仿形，然后在模具上进行仿形加工