模具设计基础知识

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1、模具设计基础知识模具设计基础知识模具设计基础知识.txt 如果真诚是一种伤害，请选择谎言；如果谎言是一种伤害，请选择沉默；如果沉默是一种伤害，请选择离开。第 1 章 模具设计基础知识 简单了解模具行业现今的发展状况和趋势，熟悉注射模具的基本组成结构，理解注射模具成型工艺中的参数含义，通过试模等时出现的问题，提高解决问题的能力。注射模的基本机构注射模的成型工艺参数出现的问题及其对应的解决方法UG NX 6 模具设计技术教程 UG NX 6 模具设计技术教程 1.1 模具设计简介 模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被称为

2、“点铁成金”的“磁力工业” 。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石” ；德国则认为它是所有工业中的“关键工业” ；日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动力” ，同时也是“整个工业发展的秘密” ，是“进入富裕社会的原动力” 。 1.1.1 模具行业现状及发展趋势模具是工业产品生产用的重要工艺装备，在现代工业生产中， 60%90%的工业产品需要使用模具，模具工业已成为工业发展的基础，许多新产品的开发和研制在很大程度上都依赖于模具生产，汽车、摩托车、轻工、电子、航空等行业尤为突出。近年来，我国的模具工业一直以每年 13%左右的增长速度快速发展。据推测，我国模具工业的增长速度在“十五”期间

3、将达到 13%15%。模具钢的需求量也将以每年 12%的速度递增，全国年需求量约 70 万吨左右，而国产模具钢的品种只占现有国外模具钢品种的 60%，每年进口模具钢约 6 万吨。我国每年进口模具约占市场总量的 20%左右，已超过 10 亿美元，其中塑料与橡胶模具占全部进口模具的 50%以上；冲压模具约占全部进口模具的 40%。目前，全世界模具的年产值约为 650 亿美元，我国模具工业的产值在国际上排名位居第三位，仅次于日本和美国。虽然近几年来，我国模具工业的技术水平已取得了很大的进步，但总体上与工业发达的国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备还很少，许多先进的技术如 CAD/CAE/CAM

4、 技术的普及率还不高，特别是大型、精密、复杂和长寿命模具远远不能满足国民经济各行业的发展需要。塑料成型所用的模具称为塑料成型模，是用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一种。塑料成型工业是新兴的工业，并随着石油工业的发展应运而生。塑料工业又是一个飞速发展的工业领域，世界塑料工业从 20 世纪 30 年代前后开始研制，到目前塑料产品系列化、生产工艺自动化、连续化以及不断开拓功能塑料新领域，经历了初创阶段(30 年代以前 )、发展阶段(30 年代)、飞跃发展阶段(5060 年代)和稳定增长阶段(70 年代至今)。随着工业塑料制件和日用塑料制件的品种和需求量的日益增加，这些产品更新换代的周期越来越短，

5、2 第 1 章模具设计基础知识第 1 章模具设计基础知识因此对塑料的品种、产量和质量都提出了越来越高的要求。这就要求塑料模具的开发、设计与制造水平也必须越来越高。纵观发达国家对模具工业的认识与重视，我们感受到制造理念陈旧是我国模具工业发展滞后的直接原因。模具技术水平的高低，决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力，它已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志。因此，模具是国家重点鼓励与支持发展的技术和产品，现代模具是多学科知识集聚的高新技术产业的一部分，是国民经济的装备产业，其技术、资金与劳动相对密集。目前，我国模具工业的当务之急是加快技术进步，调整产品结构，增加高档模具的比重，质中求效益，提

6、高模具的国产化程度，减少对进口模具的依赖。据新近有关统计资料表明，在国内外模具行业中，各类模具占模具总量的比例大致为：冲压模、塑料模各占 35%40%，压铸模占 10%15%，粉末冶金模、陶瓷模、玻璃模等其他模具约占 10%，因此，塑料成型模具的应用在各类模具的应用中占有与冲压模并驾齐驱的“老大”位置。到目前为止，我国在塑料模的制造精度、模具标准化程度、制造周期、模具寿命以及塑料成型设备的自动化程度和精度方面已经有了长足的进步，但与国外工业先进国家相比，仍有一定的差距。许多精密技术、大型薄壁和长寿命塑料模具自主开发的生产能力还较薄弱。因此要在模具先进的设计技术、先进的制造技术和开发研制优质的模

7、具材料等方面下工夫，以提高模具的整体制造水平和模具在国内外的市场竞争力。现代模具技术的发展，在很大程度上依赖于模具标准化、对优质模具材料的研究、先进的设计与制造技术、专用的机床设备，更重要的是生产技术的管理等。 21 世纪模具行业的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化。追求的目标是提高产品的质量及生产效率，缩短设计及制造周期，降低生产成本，最大限度地提高模具行业的应变能力，满足用户需要。可见，未来我国模具工业和技术的主要发展方向主要表现在以下几个方面。 大力普及、广泛应用 CAD/CAE/CAM 技术，逐步走向集成化。现代模具设计制造不仅应强调信息的集成，更应该强调技术、人和管理的集成

8、。 提高大型、精密、复杂与长寿命模具的设计与制造技术，逐步减少模具的进口量，增加模具的出口量。 在塑料注射成型模具中，积极应用热流道，推广气辅或水辅注射成型，以及高压注射成型技术，满足产品的成型需要。 提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。模具标准件是模具基础，其大量应用可缩短模具设计制造周期，同时也显著提高模具的制造精度和使用性能，大大提高模具质量。我国模具商品化、标准化率均低于 30%，而先进国家均高于 70%，每年从国外进口相当数量的模具标准件，其费用约占年模具进口额的 3%8%。 发展快速制造成型和快速制造模具，即快速成型制造技术，迅速制造出产品的原型与模具，降低成本，推向市场。 积

9、极研究与开发模具的抛光技术、设备与材料，满足特殊产品的需要。3UG NX 6 模具设计技术教程 UG NX 6 模具设计技术教程 推广应用高速铣削、超精度加工和复杂加工技术与工艺，满足模具制造的需要。 开发优质模具材料和先进的表面处理技术，提高模具的可靠性。 研究和应用模具的高速测量技术、逆向工程与并行工程，最大限度地提高模具的开发效率与成功率。 开发新的成型工艺与模具，以满足未来多学科多功能综合产品开发设计技术。在科技发展中，人是第一因素，因此要特别注重对人才的培养，实现产、学、研相结合，以培养更多的模具人才，搞好技术创新，提高模具的设计制造水平。在制造中积极采用多媒体与虚拟现实技术，逐步走

10、向网络化、智能化环境，实现模具企业的敏捷制造、动态联盟与系统集成。 1.1.2 塑料成型模具分类按照塑料制件成型的方法不同，塑料成型模具通常可以分为以下几类。 1. 注射模注射模又称注塑模。塑料注射成型是在金属压铸成型的基础上发展起来的，成型所使用的设备是注射机。注射模通常适合于热塑性塑料的成型，目前部分热固性塑料也可以采用该方法。塑料注射成型是塑料成型生产中自动化程度最高、采用最广泛的一种成型方法。本书后面讲解的内容正是此类注射模。 2. 压缩模压缩模又称压塑模或压胶模。塑料压缩成型是塑件成型方法中较早采用的一种方法。成型所使用的设备是塑料成型压力机，是热固性塑料通常采用的成型方法之一。与塑

11、料注射成型相比，压缩模成型周期较长，生产效率较低。 3. 压注模压注模又称传递模。压注成型所使用的设备和塑料的适应性与压缩成型完全相同，只是模具的结构不同。 4. 挤出模挤出模是安装在挤出机料筒端部进行生产的，因此也称为挤出机头。成型所使用的设备是塑料挤出机。只有热塑性塑料才能采用挤出成型。 5. 气动成型模气动成型模是指利用气体作为动力介质成型塑料制件的模具。气动成型包括中空吹塑成型、抽真空成型和压缩空气成型等。与其他模具相比较，气动成型模具结构最为简单，只有热塑性塑料才能采用气动成型。除了上述介绍的几种常用的塑料成型模具外，还有浇铸成型模、泡沫塑料成型模、聚4 第 1 章模具设计基础知识四

12、氟乙烯冷压成型模和滚塑模等。 1.2 塑料注射模具的构成形式 塑料注射成型模具主要用于热塑性塑料制件的成型。注射成型的特点是生产效率高，容易实现自动化生产，因此使用最为广泛。注射模具根据性质不同，也有很多种类。比如按塑料性质分类，可分为热塑性塑料注射模具、热固性塑料注射模具；按注射模具所使用注射机的类型可分为卧式注射机用模具、立式注射机用模具和角式注射机用模具等。 1.2.1 注射模具的结构组成注射模具的结构是由塑件的复杂程度和注射机的形式等因素决定的。注射模具可分为动模和定模两大部分，定模部分安装在注射机的固定模板上，动模部分安装在注射机的移动模板上，注射时动模与定模闭合，构成浇注系统和型腔

13、，开模时动模与定模分离，取出塑件。不管模具结构如何复杂，结构如何多，注射模具的总体结构大致由以下几个部分或系统组成。 1. 成型部分成型部分是指与塑件直接接触的成型塑件内表面和外表面的模具部分，它由凸模 (型芯)、凹模(型腔)以及嵌件和镶块等组成。作为塑件的几何边界，要包容塑件，完成塑件的结构和尺寸等的成型。 2. 浇注系统浇注系统是熔融塑料在压力作用下充填模具型腔的通道 (熔融塑料从注射机喷嘴进入模具型腔所流经的通道)。浇注系统由主流道、分流道、浇口及冷料穴等组成。浇注系统对塑料熔体在模内流动的方向与状态、排气溢流、模具的压力传递等起到重要作用。 3. 导向机构为了保证动模、定模在合模时的准

14、确定位，模具必须设计有导向机构。导向机构分为导柱、导套导向机构与内外锥面定位导向机构两种形式。 4. 侧向分型与抽芯机构塑件上的侧向如有凹凸形状及孔或凸台，就需要有侧向的型芯或成型块来成型。在塑件被推出之前，必须先推出侧向型芯或侧向成型块，然后才能顶离脱模。带动侧向型芯或侧向成型块移动的机构称为侧向分型与抽芯机构。5UG NX 6 模具设计技术教程 UG NX 6 模具设计技术教程 5. 推出机构推出机构是将成型后的塑件从模具中推出的装置。推出机构有推杆、复位杆、推杆固定板、推板、主流道拉料杆、推板导柱和推板导套等组成。 6. 温度调节系统为了满足注射工艺对模具的温度要求，必须对模具的温度进行

15、控制，模具结构中一般都设有对模具进行冷却或加热的温度调节系统。模具的冷却方式通常是在模具上开设冷却水道；加热方式通常是在模具内部或四周安装加热元件。 7. 排气系统在注射成型过程中，为了将型腔内的气体排出模外，通常需要开设排气系统。排气系统通常是在分型面上有目的地开设几条排气槽，另外许多模具的推杆或活动型芯与模板之间的配合间隙也可起排气作用。 8. 支撑零部件用来安装固定或支撑成型零部件以及前述各部分机构的零部件均称为支撑零部件。把支撑零部件组装在一起，就构成注射模具的基本骨架。根据注射模中各零部件的作用，上述八大部分可以分为成型零部件和结构零部件两大类。在结构零部件中，合模导向机构与支撑零部

16、件合称为基本结构零部件，把二者组装起来可以构成注射模架(已标准化)。 1.2.2 注射模具的基本结构 1. 单分型面注射模单分型面注射模又称二板式注射模，是注射模中最简单、最常见的一种结构形式。单分型面注射模只有一个分型面，其典型结构如图 1-1 所示。6 第 1 章模具设计基础知识动模板定模板冷却水路定模庄板定位图浇口套凸模导柱导套动模座板动模垫板顶出底针板顶出面针板拉料板支撑柱顶出板导套推杆复位杆垫块图 1-1 第 1 章模具设计基础知识动模板定模板冷却水路定模庄板定位图浇口套凸模导柱导套动模座板动模垫板顶出底针板顶出面针板拉料板支撑柱顶出板导套推杆复位杆垫块图 1-1 其工作原理为：合模时，在导柱 8 和导套 9 的导向和定位作用下，注射机的合模系统带动动模部分向前移动，使模具闭合，并提供足够的锁模力锁紧模具。在注射液压缸的作用下，塑料熔体通过注射机喷嘴经过模具浇注系统进入型腔，待熔体充满型腔并经过保压、补缩和冷却定型后开模。开模时，注射机合模系统带动动模向后移动，模具从动模和定模分型面分开，塑料包在凸模 7 上随动模一起后移，