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1、计算机辅助模具设计基础计算机辅助模具设计基础 第一章第一章 绪论绪论模具的概念模具的概念: 制造一定数量产品的专用工装、工具模具的种类：模具的种类：压铸模、塑料模、冲模、锻模、粉末冶金模、橡胶模、拉丝模、无机材料成型 模、模具标准件、其它模具工业设计与模具的关系：工业设计与模具的关系：上下游关系，相互制约现代工业产品采用模具来加工的原因：现代工业产品采用模具来加工的原因：效率高、成本低、批量生产（适合产品的批量生产，成本低；产品精度较高，尺寸稳定，互换性好，力学性能好；一次（或几次）成型，一般无需进一步加工，生产效率高；能够生产其他方法难以加工的复杂形态的产品；节能，节省材料；操作简单，容易实
2、现自动化生产）第二章第二章 冲模设计基础冲模设计基础按照工序组合程度，冲模分哪三大类：按照工序组合程度，冲模分哪三大类：简单模、复合模、连续模（级进模）简单模优点：结构简单，制造容易，成本低；可利用废料冲压；适用于冲大件厚件。缺点：定位误差大，所生产制件精度低；无导向时，装调不便，易磨损，寿命低；工序分散，生产率低。应用：批量小，精度低，尺寸大件，厚件。复合模优点：制件精度高；模具结构紧凑,外轮廓尺寸小；材料利用率高；缺点：模具结构复杂，加工、装调困难不宜冲内、外尺寸差小的件；生产率、安全性 级进简单）3、很据制件的形状大小和复杂程度决定（大单 小复合、级进）1）根据制件的生产批量来决定模具类
3、型 一般来说，小批量生产时，应力求模具结构简单、生产周期短、成本低，宜采用单工序模；大批量生产时，模具费用在冲裁件成本中所占比例相对较小，可选用复合模或级进模。2）根据制件的尺寸精度要求来决定模具类型 复合模的冲压精度高于级进模，而级进模又高于单工序模。3）根据制件的形状大小和复杂程度来决定模具类型 一般情况下，大型制件，为便于制造模具并简化模具结构，采用单工序模；小型制件，而且形状复杂，常用复合模或级进模。了解冲模零件的基本组成及分类：了解冲模零件的基本组成及分类：工作零件、定位零件、压料卸料及出件装置、导向零件、安装固定零件弯曲类冲压件容易出现那种缺陷：弯曲类冲压件容易出现那种缺陷：弯曲回
4、弹、偏移、开裂、翘曲（宽板弯曲） 、变形区剖面 畸变 特点：应变中性层内移 变形区板料厚度变薄和长度增加 主要集中在圆角部分工序安排原则：工序安排原则：简单形状，一次弯曲成形。复杂形状，一般需两次或多次弯曲成形。一般先弯外角，后弯内角。前次弯曲要给后次弯曲留出可靠的定位，并保证后次弯曲不破坏前次已弯的形状。批量大、尺寸较小的弯曲件，为了提高生产率，可采用多工序的冲裁、弯曲、切断等连续工艺成形。不对称弯曲件，若单个弯曲时毛坯容易发生偏移，可采用成对弯曲成形，之后再切开。拉深类冲压件容易出现那种缺陷：拉深类冲压件容易出现那种缺陷：拉深起皱拉深起皱（凸缘区由于切向压应力引起板料失稳而产生弯曲）主要决
5、定于：1）切向压应力，越大越容易失稳起皱；2）凸缘宽度越大，厚度越薄，材料 E 和 n 值越小，抗失稳能力越小，越易起皱。最易起皱的位置：凸缘边缘区域解决方法：1）压边 2）采用锥形凹模 3）反拉深 4）采用拉深筋或拉深槛拉深破裂拉深破裂（与圆角和选材有关）当筒壁拉应力超过筒壁材料的抗拉强度时，拉深件就会在底部圆角与筒壁相切处 “危险断面”产生破裂。 主要决定于：1）筒壁传力区中的拉应力；2）筒壁传力区的抗拉强度。解决方法：一方面要通过改善材料的力学性能，提高筒壁抗拉强度；另一方面通过正确制定拉深工艺和设计模具，降低筒壁所受拉应力。 1）从制件选材上，选取 r、塑性好、s/ b 的材料2）使用
6、 m，既增加拉深次数3）减小压边力（在不起皱的前提下）4）改善毛坯与压边圈端面、凹模表面的润滑条件，增加凸模表面粗糙度5）增大 rd、rp凸耳凸耳 产生原因：板料各向异性时效开裂时效开裂 产生原因：金属组织、残余应力冲裁件的设计原则：冲裁件的设计原则：1、冲裁件的形状应简单、规则、对称，有利于材料有效利用。2、冲裁件外形或内孔的转角处应尽量避免尖角，如无特殊要求，在各直线或曲线的连接处应允许有个0.25t 的圆角过渡。3、应避免冲裁件上有过长的悬臂和狭槽。4、冲孔时因受凸模强度的限制，孔的尺寸不应太小。5、为避免工件变形，冲裁件的孔边距 b1 孔间距 b2 不能过小，一般取 b11.5t,b2
7、2t。6、在弯曲件或拉深件上冲孔时，孔边与直壁之间应保持一定距离。7、冲裁件的尺寸精度和断面粗糙度一般不高于 IT11 级，Ra 一般可达 12.53.2um。8、冲裁件的选材原则，取决于零件的要求，采用国家标准规格材料。弯曲件的设计原则弯曲件的设计原则1、弯曲圆角半径不宜过小，以免弯曲出现撕裂，不宜过大，以免回弹。2、直边不能过矮，在弯曲边角处设计凹槽。3、孔离弯曲圆角处距离不能过小。LR+0.5t4、弯曲件形状尽量对称，以防偏移；弯曲件形状复杂或需要多道弯曲，为了使毛坯精确定位，可设计定位孔。5、弯曲件上添加必要的工艺孔和工艺切口，以防止尖角处撕裂。6、弯曲件的尺寸精度。7、弯曲件的选材原
8、则（塑性高、低弹性）拉深件的设计原则拉深件的设计原则1、 、拉深件的形状应简单、对称，避免急剧轮廓变化。2、拉深件的底部与壁部，凸缘与壁部及矩形四角的圆角半径3、半敞开及非对称的空心件，应考虑设计成对称的拉深件，然后部切成多个。4、拉伸壁厚变化。5、应允许拉深过程中产生压痕。6、拉深件高度不宜过大。7、尽量避免宽大凸缘和过大高度。8、拉深件上孔的位置。 （侧孔在中间位置）9、拉深件的尺寸标注。10、拉深件精度不宜过高。11、拉深件选材原则。冲压工艺三要素：冲压工艺三要素：加工对象(板料：钢板、铝板、铜板、非金属材料等） 、生产设备（压力机） 、工装（模具） 。冲压工艺的优点：冲压工艺的优点：1
9、）生产率高，操作简单，便于实现机械化和自动化，特别适合于板料零件的大批量生产。2）所加工零件表面光洁，精度较好，尺寸稳定，互换性好。3）可利用塑性变形的加工硬化提高零件的机械性能,在材料消耗不大的情况下，获得强度高、刚度大、质 量小的零件。4）便于加工其它方法难以或无法加工的形状十分复杂的零件。5）节能，省材料。缺点：缺点：冲压模具一般比较复杂，加工难度大、生产周期长，成本较高；适合批量较大的生产，对于单件、小批量生产，冲压工艺受到一定限制；冲压适于批量生产且大部分是手工操作，这样如果不重视安全生产和缺乏必要的防护装置，就易发生事故。工序：工序：分离工序、落料、冲孔、切断、切边、剖切、切舌（切
10、口）成形工序：成形工序：弯曲、拉深、翻边、胀形、扩口、缩口、整形、旋压、卷边、压印、挤压。第第 3 章章 塑料成型与模具塑料成型与模具3.1 材料的组成与分类材料的组成与分类塑料：密度低、熔点低、强度高、可塑性好。热塑性塑料可回收热固性塑料一次成形塑料成型工艺与模具注射成型、压缩成型、压注成型、挤出成型、吹塑成型、气压成型3.2 制件结构设计制件结构设计3.2.1“薄厚适中”均匀壁厚的原因：避免浪费材料、出现气泡凸起或凹陷、冲形不足、 刚性不够。3.2.2 制件的脱模斜度概念：在平行于脱模方向的塑件表面上，设计一定的斜度。作用：方便脱模，保护表面，大小与塑料品种塑件结构相关。3.2.3 加强肋
11、作用：减厚均壁、提强高刚、改善流动、抑制缺陷。原则：厚小于件、圆弧过渡、错落支撑、间距合理、顺应料流3.2.4 支承面保证稳定基础上，不宜过大3.2.5 圆角提强减应、便流、美观3.2.6 孔的设计孔距孔壁应大于孔径，受力固定、孔应设计凸台以加强悬壁式 简支式3.3 指间特殊结构设计指间特殊结构设计螺纹：模具成型、机械加工、嵌件嵌件：金属、玻璃、木材、纤维、纸张、橡胶花纹标记避免侧凹或侧孔 合模注射保压冷却模具打开推件低发泡模（减振、耐磨）第第 4 章章 Pro/E 高级设计高级设计Pro/E 空间曲线绘制及编辑方法。Pro/E 基本曲面创建及编辑方法。综合运用曲线、曲面进行产品设计。Pro/
12、E 高级特征（变截面扫描、扫描混合、环形折弯、骨架折弯、曲面/实体自由形状等） 。利用扭曲特征进行自由造型?Pro/E 关系式及 Trajpar 参数的应用。了解 Top-Down Design。第第 5 章章 Pro/E 造型设计造型设计熟悉造型设计环境及造型工具。自由曲线创建、编辑的基本方法。自由曲线上点位置的精确控制方法；曲线起点、终点处方向的精确控制方法；曲线曲率控制方法。自由曲面的创建、编辑方法。曲面曲率分析，以及通过曲率分析改善曲面质量。通过课内、外上机训练，学习综合运用 Pro/E 自由曲线、自由曲面及基本特征进行工业产品造型设计的基本方法。通过共享数据实现自顶向下设计（Top-
13、Down Design） 。第第 6 章章 Pro/E 拆模设计拆模设计了解 Pro/E 模具设计的基本模块、基本功能。了解 Pro/E 拆模设计方法。Pro/E 拆模设计（分型面法）的基本流程？为保证拆模设计成功，产品设计师需注意哪些问题？掌握分型面设计方法。掌握 Pro/E 拆模设计操作与技巧。能针对所给零件，或自行设计的零件，完成拆模设计。关键概念设计模型：要采用模具来成型的零件参照模型：原于设计模型工件：用于生成凹/凸模的模坯模具模型：参照模型+工件1.1.设计模型画得好是拆模成功的前提设计模型画得好是拆模成功的前提1 符合塑件设计原则，避开设计忌讳2 为方便拆模应画好调整好原始模型的基准坐标系、基准面，处理好尖角3 曲面间需要无缝连接2.proeproe 拆模方法：拆模方法：组件法、分型面法、体积块法3.拆模设计流程：拆模设计流程：设计模型 新建模具文档 创建模具模型 塑件检测 设置收缩率定义分型面（最关键最重要根据产品模型特点） 浇注系统及冷却水道设计 拆模 抽取模具零件 生成成型件 模流分析 开模模拟 模座设计 模具工程图
