模具设计与制造 模具设计与制造内容简介 模具设计与制造编辑推荐 模具设计与制造目录

《模具设计与制造》是 2009年清华大学出版社出版的图书,作者是赵华。本书讲述了冲压成形工艺及冲压模具及冲裁工艺与冲裁模等知识。

模具设计与制造(清华大学出版社出版图书)

模具种类

模具种类很多

根据加工对象和加工工艺可分为:

①加工金属的模具。

②加工非金属和粉末冶金的模具。包括塑料模(如双色模具、压塑模和挤塑模等) 、橡胶模和粉末冶金模等。 根据结构特点,模具又可分为平面的冲裁模和具有空间的型腔模。模具一般为单件,小批生产。

模具分类

按所成型的材料的不同

五金模具、塑胶模具、以及其特殊模具。

五金模具分为:包括冲压模 ( 如冲裁模具、弯曲模具、拉深模具、翻孔模具、缩孔模具、起伏模具、胀形模具、整形模具等)、锻模(如模锻模、镦锻模等)、挤压模具、挤出模具、压铸模具、锻造模具等;

非金属模具分为:塑料模具和无机非金属模具。而按照模具本身材料的不同,模具可分为:砂型模具,金属模具,真空模具,石蜡模具等等。其中,随着高分子塑料的快速发展,塑料模具与人们的生活密切相关。塑料模具一般可分为:注射成型模具,挤塑成型模具,气辅成型 模具等等。

模具构成

模具除其本身外,还需要模座、模架、模芯导致制件顶出装置等,这些部件一般都制成通用型。 模具企业需要做大做精,要根据市场需求,及技术、资金、设备等条件,确定产品定位和市场定位,这些做法尤其值得小型模具企业学习和借鉴,集中力量逐步形成自己的技术优势和产品优势。所以,我国模具企业必须积极努力借鉴国外这些先进企业的经验,以便其未来更好的发展。

模具模具材料

模具材料最重要的因素是热强度和热稳定性,常用料模具材料:工作温度 成形材料 模具材料

<300℃锌合金Cr12、Cr12MoV、S-136、SLD、NAK80、GCr15、T8、T10。

300~500℃铝合金、铜合金 5CrMnMo、3Cr2W8、9CrSi、W18Cr4V、5CrNiMo、W6Mo5Cr4V2、M2。

500~800℃ 铝合金、铜合金、钢钛 GH130、GH33、GH37。

800~1000℃ 钛合金、钢、不锈钢、镍合金 K3、K5、K17、K19、GH99、IN100、ЖC-6NX88、MAR-M200、TRW-NASA、WA。

>1000℃ 镍合金 铜基合金模具、硬质合金模具。

模具浇注系统分类

根据浇注系统型制的不同可将塑料模具分为三类:

(1)大水口模具:流道及浇口在分模线上,与产品在开模时一起脱模,设计最简单,容易加工,成本较低,所以较多人采用大水口系统作业。塑料模具结构分为两部分:动模和定模。随注射机活动部分为动模(多为顶出侧),在注射机射出端一般不活动称为定模。因大水口模具的定模部分一般由两块钢板组成故也有称此类结构模具为两板模。两板模是大水口模具中最简单的结构。

(2) 细水口模具:流道及浇口不在分模线上,一般直接在产品上,所以要设计多一组水口分模线,设计较为复杂,加工较困难,一般要视产品要求而选用细水口统。细水口模具的定模部分一般由三块钢板组成故也有称此类结构模具为“三板模”。三板模是细水口模具中最简单的结构。

(3) 热流道模具:此类模具结构与细水口大体相同,其最大区别是流道处于一个或多个有恒温的热流道板及热唧嘴里,无冷料脱模,流道及浇口直接在产品上,所以流道不需要脱模,此系统又称为无水口系统,可节省原材料,适用于原材料较贵、制品要求较高的情况,设计及加工困难,模具成本高。 热流道系统,又称热浇道系统,主要由热浇口套,热浇道板,温控电箱构成。我们常见的热流道系统有单点热浇口和多点热浇口二种形式。单点热浇口是用单一热浇口套直接把熔融塑料射入型腔,它适用单一腔单一浇口的塑料模具;多点热浇口是通过热浇道板把熔融料分枝到各分热浇口套中再进入到型腔,它适用于单腔多点入料或多腔模具。

模具成型分类

(1)注射成型

是先把塑料加入到注射机的加热料筒内,塑料受热熔融,在注射机螺杆或柱塞的推动下,经喷嘴和模具浇注系统进入模具型腔,由于物理及化学作用而硬化定型成为注塑制品。注射成型由具有注射、保压(冷却)和塑件脱模过程所构成循环周期,因而注射成型具有周期性的特点。热塑性塑料注射成型的成型周期短、生产效率高,熔料对模 具的磨损小,能大批量地成型形状复杂、表面图案与标记清晰、尺寸精度高的塑件;但是对于壁厚变化大的塑件,难以避免成型缺陷。塑件各向异性也是质量问题之 一,应采用一切可能措施,尽量减小。

(2)压缩成型

俗称压制成型,是最早成型塑件的方法之一。压缩成型是将塑料直接加入到具有一定温度的敞开的模具型腔内,然后闭合模具,在热与压力作用下塑料熔融变成流动状态。由于物理及化学作用,而使塑料硬化成为具有一定形状和尺寸的常温保持不变的塑件。压缩成型主要是用于成型热固性塑料,如酚醛模塑粉、脲醛与三聚氰胺甲醛模塑粉、玻璃纤维增强酚醛塑料、环氧树脂、DAP树脂、有机硅树脂、聚酰亚胺等的模塑料,还可以成型加工不饱和聚酯料团(DMC)、片状模塑料(SMC)、预制整体模塑料(BMC)等。一般情况下,常常按压缩膜上、下模的配合结构,将压缩模分为溢料式、不溢料式、半溢料式三类。

(3)挤塑成型

是使处于粘流状态的塑料,在高温和一定的压力下,通过具有特定断面形状的口模,然后在较低的温度下,定型成为所需截面形状的连续型材的一种成型方法。挤塑成型的生产过程,是准备成型物料、挤出造型、冷却定型、牵引与切断、挤出品后处理(调质或热处理)。在挤塑成型过程中,注意调整好挤出机料筒各加热段和机头口模的温度、螺杆转数、牵引速度等工艺参数以便得到合格的挤塑型材。特别要注意调整好聚合物熔体由 机头口模中挤出的速率。因为当熔融料挤出的速率较低时,挤出物具有光滑的表面、均匀的断面形状;但是当熔融物料挤出速率达到某一限度时,挤出物表面就会变 得粗糙、失去光泽,出现鲨鱼皮、桔皮纹、形状扭曲等现象。当挤出速率进一步增大时,挤出物表面出现畸变,甚至支离和断裂成熔体碎片或圆柱。因此挤出速率的控制至关重要。

(4)压注成型

亦称铸压成型。是将塑料原料加入预热的加料室内,然后把压柱放入加料室中锁紧模具,通过压柱向塑料施加压力,塑料在高温、高压下熔化为流动状态,并通过浇注系统进入型腔逐渐固化成塑件。此种成型方法,也称传递模塑成型。压注成型适用于各低于固性塑料,原则上能进行压缩成型的塑料,也可用压注法成型。但要求成型物料在低于固化温度时,熔融状态具有良好的流动性,在高于固化温度时,有较大的固化速率。

(5)中空成型

是把由挤出或注射制得的、尚处于塑化状态的管状或片状坯材趋势固定于成型模具中,立刻通入压缩空气,迫使坯材膨胀并贴于模具型腔壁面上,待冷却定型后脱模,即得所需中空制品的一种加工方法。适合中空成型的塑料为高压聚乙烯、低压聚乙烯、硬聚氯乙烯、软聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯等。根据型坯成型方法的不同,中空成型主要分为挤出吹塑中空成型和注射吹塑中空成型两种。挤出吹塑中空成型的优点是挤出机与挤出吹塑模的结构简单,缺点是型坯的壁厚不一致,容易造成塑料制品的壁厚不匀。右图是挤出吹塑中空成型原理示意图。注射吹 塑中空成型的优点是型坯的壁厚均匀、无飞边,由于注射型坯有底面,因此中空制品的底部不会产生拼和缝,不仅美观而且强度高。缺点是所用的成型设备和模具价格贵,故这种成型方法多用于小型中空制品的大批量生产上,在使用上没有挤出吹塑中空成型方法广泛。

(6)压铸成型模具

压铸成型模具又称传递成型模具。将塑料原料加入预热的加料室,然后向压柱施加压力,塑料在高温高压下熔融,并通过模具的浇注系统进入型腔,逐渐硬化成型,这种成型方法叫作压铸成型,所用的模具叫压铸成型模具。这种模具多用于热固性塑料的成型。

除此之外,还有泡沫塑料成型模具、玻纤增强塑料低压成型模具等等。

模具其它分类

(1)热流道模具

借助加热装置使浇注系统中的塑料不会凝固,也不会随制品脱模,所以又称无流道模。优点:1)无废料 2)可降低注射压力,可以采用多腔模 3)可缩短成型周期 4)提高制品的质量 适合热流道模塑料的特点:5)塑料的熔融温度范围较宽。低温时,流动性好,高温时,具有较好的热稳定性。6)对压力敏感,不加压力不流动,但施加压力时即可流动。7)比热性好,以便在模具中很快冷却。可用热流道的塑料有PE,ABS,POM,PC,HIPS,PS。常用的热流道有两种:1)加热流道模 2)绝热流道模。

(2)硬模

内模件所采用的钢板,买回来后需要进行热处理,如淬火渗碳,才能达到使用的要求,这样的注塑模叫硬模,如内模件采用H13钢,420钢,S7钢。

(3)软模(44HRC 以下)

内模件所采用的钢材,买回来后不需要进行热处理,就能达到使用的要求,这样的注塑叫软模。如内模件采用P20钢,王牌钢,420钢,NAK80,铝,铍铜。

模具双射成型

模具原理

基本原理:

双射成型主要以双射成型机两只料管配合两套模具按先后次序经两次成型制成双射产品。

工作步骤:

1.A原料经A料管射入1次成型模制成单射产品A。

2.经周期开模,产品A留于公模,成型机动模板旋转至B合模。

3.B原料经B料管射入2次成型模制成双射成品,开模顶出。

模具设计要点

一.设计前检讨事项工作步骤

1.模具材质

2.成型品

3.成型机选择

4.模座基本构造

二.模具设计重要项目

1.多色射出组合方式

2.浇道系统

(1)射出压力较低。

(2)快速充填完成,可提升产量。

(3)可均匀射出,产品质量较好。

(4)减少废料,缩短射出时间。

3.成型设备:

(1)各射出料缸的射出量,决定那一色用那一支料缸。

(2)打击棒的位置及打击行程。

(3)旋转盘上水路,油路,及电路的配置问题。

(4)旋转盘的承载重量。

4.模座设计:模仁配置设计

首先考虑到模具公模侧必需旋转180度,模仁设置必需交叉对称排列,否则无法合模成型。

(1)导柱:具有导引公模与母模的功能.在多色模中必需保持同心度。

(2)回位销:由于模具必需旋转的动作,所以必需将顶出板固定,在回位销上加弹簧使顶出板保持稳定。

(3)定位块:确保两模座固定于大固板时不因螺丝的间隙问题而造成偏移。

(4)调整块(耐磨块):主要用于合模时模具高度z坐标值误差时可以做调整。

(5)顶出机构:顶出方式的设计与一般模具相同。

(6)冷却回路设计:模具一与模具二的冷却回路设计尽量相同。

模具制作检验

模具的原材料的控制从下列几方面进行:

1、宏观检验

化学成分对保证钢材的性能是决定性的,但成分合格,不能全面来说明钢材性能,由于钢材内部组织和成分的不均匀性,宏观检验在很大程度上补充了这方面的不足。

宏观检测可以观察钢的结晶情况,钢的连续性的破坏和某些成分的不均匀性。

标准《结构钢的低倍组织缺陷评级图》GB1979

宏观常见8种缺陷:偏析、疏松、夹杂、缩孔、气泡、白点、裂缝、折叠。

模具图片(5张)2.1、退火组织的评定

退火的目的,降低钢的硬度,便于机加工,同时也为后续的热处理作组织准备。

碳素工具钢退火组织按GB1298第一级别评级图评定。

2.2、碳化物不均匀性

Cr12型莱氏体钢,组织中含有大量的共晶碳化物,碳化物不均匀性对使用性能产生非常重要的影响,所以对其碳化物的分布必须有严格的控制。

总而言之,由于模具生产厂和车间的生产对象比较繁琐,并且多少又是单件、小批量,从而为模具生产定额的制定和管理带来一定的难度,再加上各厂和车间的生产方式、设备、技术素质又不太一样,所以在制定定额时,必须要根据本厂和车间的实际情况,找出适当的方法制定出既先进又合理的工时定额,以提高劳动生产率的目的。

模具生产流程

模具就是一个模型,按照这个模型做出产品来,但是模具是怎样生产出来的呢,可能除了模具专业人士大多数回答不出来.模具已经在我们生活当中起了不可替代的作用,我们的生活用品大部分离不开模具,如,电脑,电话机,传真机,键盘,杯子等等这些塑胶制品就不用说了,另外像汽车和摩托发动机的外罩也是用模具做出来的,光一个汽车各种各样的模具就要用到2万多个.所以说现代生活模具的作用不可替代.只要批量生产就离不开模具。

那么模具是怎样做成的呢?

下面对现代模具生产流程做一个简单的介绍。

1)ESI(Earlier Supplier Involvement 供应商早期参与):此阶段主要是客户与供应商之间进行的关于产品设计和模具开发等方面的技术探讨,主要的目的是为了让供应商清楚地领会到产品设计者的设计意图及精度要求,同时也让产品设计者更好地明白模具生产的能力,产品的工艺性能,从而做出更合理的设计。

2)报价(Quotation):包括模具的价格、模具的寿命、周转流程、机器要求吨数以及模具的交货期。(更详细的报价应该包括产品尺寸重量、模具尺寸重量等信息。)

3)订单(Purchase Order):客户订单、订金的发出以及供应商订单的接受。

4)模具生产计划及排工安排(Production Planning and Schedule Arrangement):此阶段需要针对模具的交货的具体日期向客户作出回复。

5)模具设计(Design):可能使用的设计软件有Pro/Engineer、UG、Solidworks、AutoCAD、CATIA等

6)采购材料

7)模具加工(Machining):所涉及的工序大致有车、锣(铣)、热处理、磨、电脑锣(CNC)、电火花(EDM)、线切割(WEDM)、坐标磨(JIG GRINGING)、激光刻字、抛光等。

8)模具装配(Assembly)

9)模具试模(Trial Run)

10)样板评估报告(SER)

11)样板评估报告批核(SER Approval)

模具设计原理

因为不同的成型模具已应用很多领域,加之专业模具的制造技术在这些年也有了一定的变化发展,因此在这部分,总结了真空吸塑成型模具的一般设计规则。

真空吸塑成型模具的设计包括了批量大小、成型设备、精度条件、几何形状设计、尺寸稳定性及表面质量等内容。

1、批量的大小实验用,模具产量小时,可采用木材或树脂进行制造。但是,如果实验用模具是为了获得制品有关收缩、尺寸稳定性及循环时间等的数据时,应该使用单型腔模具来实验,且能保证其能在生产条件下运用。模具一般用石膏、铜、铝或铝-钢合金制造,很少用到铝-树脂。

2、几何形状设计,设计时,经常要综合考虑尺寸稳定性及表面质量。例如,制品设计和尺寸稳定性要求采用阴模(凹模),但是表面要求光泽度较高的制品却要求使用阳模(凸模),这样一来,塑件订购方会综合考虑到这两点,以使制品能在最佳条件下进行生产。经验证明,不符合实际加工条件的设计往往是失败的。

3 、尺寸稳定,在成型过程中,塑件与模具接触的面要比离开模具部分的尺寸稳定性更好。如果日后由于材料刚度的需要要求改变材料厚度,可能导致要将阳模转换为阴模。塑件的尺寸公差不能低于收缩率的10%。

4 、塑件表面 ,就成型材料能够包住的范围而言,塑件可见面的表面结构应在与模具接触处成型。如果可能的话,塑件的光洁面不要与模具表面接触。就像采用阴模制造浴盆和洗衣盆的情况。

5、修饰, 如果使用机械式水平锯锯掉塑件的夹持边,在高度方向上,至少要有6~8mm的余量。其他的修整工作,如磨削、激光切削或射流,也必须留有余量。刀口模切割线间的间隙最小,冲孔模修整时的分布宽度也很小,这些都是要注意的。

6 、收缩和变形 ,塑料易收缩(如PE) ,有些塑件易变形,无论如何预防,塑件在冷却阶段都会发生变形。在这种条件下,就要改变成型模具的外形来适应塑件的几何偏差。例如:尽管塑件壁保持平直,但其基准中心已偏离10mm ;可以抬高模具底座,以调整这种变形的收缩量。

7、收缩量, 在制造吸塑成型模具时一定要考虑到下列的收缩因素。① 成型制品收缩。如果不能清楚地知道塑料的收缩率,则必须取样或用相似形状的模具通过试验来得到。注意:通过这种方法只能得到收缩率,不能得到变形尺寸。② 中间介质的不利影响造成的收缩,如陶瓷、硅橡胶等。③ 模具所用材料的收缩,如铸造铝时的收缩。

模具模具设计

按国家职业定义,模具设计是:从事企业模具的数字化设计,包括型腔模与冷冲模,在传统模具设计的基础上,充分应用数字化设计工具,提高模具设计质量,缩短模具设计周期的人员。

模具概念

冲压模具整体构造可分成二大部分:

(1)共通部分。

(2)依制品而变动的部分。共通部分可加以标准化或规格化,依制品而变动的部分是难以规格化。

模具规格

1. 模板之构成

冲压模具之构成将依模具种类及构成及相异,有顺配置型构造与逆配置型构造二大类。前者是最常使用的构造,后者构造主要用于引伸成形模具或配合特殊模具。

2. 模具之规格

(1)模具尺寸与锁紧螺丝

模具图片(3张)模板之尺寸应大于工作区域,并选择标准模板尺寸。模板锁紧螺丝之位置配置与模具种类及模板尺寸有关。其中单工程模具最常使用锁紧螺丝配置于四边角,最标准形式工作区域可广大使用。长形之模具及连续模具最常使用锁紧螺丝配置于四边角及中间位置。

(2)模板之厚度

模板之厚度选择与模具之构造、冲压加工种类、冲压加工加工力、冲压加工精度等有绝对关系。依据理论计算决定模具之厚度是困难的,一般上系由经验求得,设计使用的模板厚度种类宜尽量少,配合模具高度及夹紧高度加以标准化以便利采购及库存管理。

模具模板设计

连续模具之主要模板有冲头固定板、压料板、凹模板等等,其构造设计依冲压制品之精度、生产数量、模具之加工设备与加工方法、模具之维护保养方式等有下列三种形式:(1)整块式,(2)轭式,(3)镶入式。

1. 整块式

整块式模板亦称为一体构造型,其加工形状必须是封闭的。整块式模板主要用于简单结构或精度不高的模具,其加工方式以切削加工为主(不需热处理),采用热处理之模板必须再施行线切割加工或放电加工及研磨加工。模板尺寸长(连续模具)之场合将采用两块或多块一体型并用之。

2. 轭式

轭式模板之中央部加工成凹沟状以组装块状品。其构造依应用要求,凹沟部可以其他模板构成之。此轭式模板构造之优点有:沟部加工容易,沟部宽度可调整之,加工精度良好等。但刚性低是其缺点。

轭式模板之设计注意事项如下:

(1)轭板构部与块状部品之嵌合采中间配合或轻配合方式,如采强压配合将使轭板发生变化。

(2)轭板兼俱块状部品之保持功能,为承受块状部品之侧压及面压,必须具有足够的刚性。还有为使轭板沟部与块状部品得到密着组合,其沟部角隅作成逃隙加工,如轭板沟部角隅不能作成逃隙加工,则块状部品须作成逃隙加工。

(3)块状部品之分割应同时考虑其内部之形状,基准面必须明确化。为使冲压加工时不产生变形,亦要注意各个块状部品之形状。

(4)轭板组入许多件块状部品时,由于各块状部品之加工累积误差使得节距产生变动,解决对策是中间块状部品设计成可调整方式。

(5)块状部品采并排组合之模具构造,由于冲切加工时块状部品将承受侧压使各块状部品间产生间隙或造成块状部品之倾斜。此现象是冲压尺寸不良、冲屑阻塞等冲压不良之重要原因,因此必须有充分的对策。

(6)轭板内块状部品之固定方法,依其大小及形状有下列五种:A.以锁紧螺丝固定,B.以键固定,C.以揳形键固定,D.以肩部固定,E.以上压件(如导料板)压紧固定。

3. 镶入式

模板中加工圆形或方形之凹部,将块状部品镶合嵌入于模板中,此种模板称为镶入式构造,此构造之加工累积公差少、刚性高,分解及组立时之精度再现性良好。由于具有容易机械加工、加工精度由工作机械决定、最后调整之工程少等优点,镶入式模板构造已成为精密冲压模具之主流,但其缺点是需要高精度的孔穴加工机。

连续冲压模具采用此模板构造时,为使模板具有高刚性要求,乃设计空站。镶入式模板构造之注意事项如下所述:

(1)嵌入孔穴之加工:模板之嵌入孔穴加工使用立式铣床(或治具铣床)、综合加工机、治具镗床、治具磨床、线割放电加工机等。嵌入孔穴之加工基准,使用线割放电加工机时,为提高其加工精度乃进行二次或以上之线割加工。

(2)嵌入件之固定方法:嵌入件固定方法之决定因素有不变动其加工的精度、组立及分解之容易性、调整之可能性等。嵌入件之固定方法有下列四种:A.以螺丝固定,B.以肩部固定,C.以趾块固定,D.其上部以板件压紧。凹模板之嵌入件固定方法亦有采用压入配合,此时应避免因加工热膨胀而产生的松弛结果,使用圆形模套嵌入件加工不规则孔穴时应设计回转防止方法。

(3)嵌入件组立及分解之考量:嵌入件及其孔穴加工精度要求高以进行组立作业。为得到即使有稍微的尺寸误差亦能于组立时加以调整,宜事先考虑解决对策,嵌入件加工之具体考虑事项有下列五项:A.设有压入导入部,B.以隔片调整嵌入件之压入状态及正确位置,C·嵌入件底面设有压出用孔穴,D.以螺丝锁紧时宜采用同一尺寸之螺丝,以利锁固及松开,E.为防止组立方向之失误,应设计防呆倒角加工。

设计 

1. 单元

模具对准单元亦称为模具刃件之对合引导装置。为确实保持上模与下模之对准及缩短其准备时间,依制品精度及生产数量等条件要求,模具对准单元主要有下列五种:


  (1)无导引型:模具安装于冲床时直接进行其刃件之对合作业,不使用引导装置。

(2)外导引型:此种装置是最标准的构造,导引装置装设于上模座及下模座,不通过各模板,一般称为模座型。

(3)外导引与内导引并用型(一):此种装置是连续模具最常使用之构造,冲头固定板及压料板间装设内导引装置。冲头与凹模之对合利用固定销及外导引装置。内导引装置之另一作用是防止压料板倾斜及保护细小冲头。

(4)外导引与内导引并用型(二):此种装置是高精密度高速连续模具之使用构造,内导引装置贯穿冲头固定板、压料板及凹模固定板等等。内导引装置本身亦有模具刃件对合及保护细小冲头作用。外导引装置之主要作用是模具分解及安装于冲床时能得到滑顺目的。

(5)内导引型:此构造不使用外导引装置,内导引装置贯穿冲头固定板、压料板及凹模固定板等等,正确地保持各块板之位置关系性以保护冲头。

2. 导柱及导套单元

模具之导引方式及配件有导柱及导套单元之种类有两种:(A).外导引型(模座型或称主导引),(B).内导引型(或称辅助引)。另行配合精密模具之要求,使用外导引与内导引并用型之需求性高。

(1)外导引型:一般上使用于不要求高精密度之模具,大多与模座构成一单元贩卖之,主要作用是模具安装于冲床时之刃件对合,几乎没有冲压加工中之动态精度保持效果。

(2)内导引型:由于模具加工机之进展,急速普及。主要作用除了模具安装于冲床时之刃件对合外,亦有冲压加工中之动态精度保持效果。

(3)外导引与内导引并用型:一副模具同时使用外导引与内导引装置。

3. 冲头与凹模单元 (圆形)

(1)冲头单元:圆形冲头单元依其形状(肩部型及平直型)、长度、维修之方便性,使用冲头单元宜与压料板导套单元配合。

(2)凹模单元:圆形凹模单元亦称为凹模导套单元,其形式有整块式及分开式,依生产数量、使用寿命及制品或冲屑之处理性,凹模单元之组合系列有:(A).使用模板直接加工凹模形状,(B).具有二段斜角之逃隙部,(C).是否要使用背板,(D).不规则凹模形状必须有回转防止设计。

4. 压料螺栓与弹簧单元

(1)、压料螺栓单元:压料板螺栓之种类有:(A).外螺丝型,(B).套筒型,(C).内螺丝型。为保持压料板于指定位置平行状态,压料螺栓之停止方法(肩部接触部位):(A).模座凹穴承受面,(B).冲头固定板顶面,(C).冲头背板顶面。

(2)、压料弹簧单元:可动式压料板压料弹簧单元可大致分为:(A).单独使用型,(B).与压料螺栓并用型

选择压料弹簧单元时最好考虑下列要点再决定之:

(A)、确保弹簧之自由长度及必要的压缩量 (压缩量大之弹簧宜置于压料板凹穴)。

(B)、初期的弹簧压缩量 (预压缩量) 或荷重之调整有无必要。

(C)、考量模具组立或维护保养之容易性。

(D)、考量与冲头或压料螺栓长度之关系。

(E)、考量安全性 (防止弹簧断裂时之飞出)。

5. 导引销单元 (料条送料方向之定位)

(1)、导引销单元:导引销之主要作用是连续冲压加工时得到正确的送料节距。冲压模具用导引单元有间接型 (导引销单独使用) 及直接型(导引销装设于冲头内部)两种形式。

(2)、导引销之组装方式与冲孔冲头有相同(装设于冲头固定板)。利用弹簧将其受制于冲头固定板。

(3)、导引销另外装设于压料板之形式,由于要求导引销突出于压料板之量达到一定及防止模具上升时之容易带上被加工材料,压料板之刚性及导引形式有必要注意之。

(4)、导引销单元有直接型,其装设于冲头内,主要用于外形冲切(下料加工) 或引伸工程之切边加工,其位置定位系利用制品之孔及引伸部内径。

6. 导料单元

(1)、外形冲切 (下料加工) 或连续冲压加工时,为使被加工材料之宽度方向受到导引及得到正确的送料节距,乃使用导料单元。

(2)、料条宽度方向之导引装置,导引方式有:(A).固定板导引销型,(B).可动导引销型,(C).板隧道导引型 (单块板),(D).板导引型 (两块构成),(E).升料销导引型 (有可动式、固定式及两者并用之。

(3)、起始停止之导引装置,其形式有:(1).滑块式,(2).可动销式等两种,主要作用是材料置于模具之最初起始位置定位。

(4)、送料停止装置,可正确地决定出送料节距,主要用于人手送料之场合,其形式有:(A).固定式停止销,(B).可动式停止销,(C).边切停止方式,(D).挂钩停止机构,(E).自动停止机构。

(5)、侧推式导料机构,冲压加工时材料被压向一方,可防止材料因料条宽度与导料件宽度差所产生的蛇行现象。

(6)、胚料位置定位导料机构,其形式有:(A).固定销导料型(利用胚料之外形),(B).固定销导料型 (利用胚料之孔穴),(C).导料板 (大件部品用),(D).导料板 (一体形),(E).导料板(分割形)。

7. 升料与顶料单元

(1)、升料销单元:其主要作用是进行连续冲压加工时将料条升至凹模上 (位置高度称为送料高度,并达到顺利送料目的,其形式有:(A).升料销型 (圆形,纯粹升料用),是最普通的升料销单元。(B).升料销型 (圆形,设有导料销用孔),升料销设有导料销用孔可防止材料承受导引销之变形及使导引销确实发生作用。(C).升料及导料销型,兼俱导料功能,连续模具之导料最常使用此形式升料销型。(D).升料销型(方形) 如有需求设有空气吹孔。(E).升料及导料销型 (方形)。

(2)、顶料单元:自动冲压加工时必须防止冲切制品或冲屑之跳于凹模表面以避免模具损坏及不良冲压件之产生。

(3)、顶出单元:顶出单元之主要作用是每次冲压加工时将制品或废料自凹模内顶出。顶出单元之装设场所有二:(A)、逆配置型模具时装设于上模部份,(B).顺配置型模具时装设于下模部份。

8.固定销单元

模具图片(5张)固定销单元之形状及其尺寸依标准规格需要而设计,使用时之注意事项有:(A).固定销孔宜为贯穿孔,不能的场合,考虑容易使用螺丝卸除之设计方法。(B).固定销长度适度最好,不可大于必要的长度。(C).固定销孔宜有必要的逃离部。(D).置于上模部份之场合,应设计防止落下之机构以防止其掉落。(E).采用一方压入配合一方滑动配合之场合,滑动侧之固定销孔稍微大于固定销。(F).固定销之数量以两只为原则,尽量选择相同之尺寸。

9.压料板单元

压料板单元之特别重要点是压料面与凹模面有正确的平行度及缓冲压力要求平衡。

10. 误送检测单元

以连续模具冲压加工时,模具必须设计失误检出单元以检出送料节距之变化量是否超过其基准而停止冲床之运转。失误检出单元是装设于模具内部,依其检出方法有下列两种装设形式:(A).上模内装设检出销之形式,当其偏离料条孔穴时,将与料条相接触而检知。(B).下模内装设检出销之形式,当料条之一部与检出销接触而检知。

11. 废料切断单元

连续冲压加工时料条 (废料) 将陆续离开模具内,其处理方式有两种:(A).利用卷料机卷取之,(B).利用模具切断装置将其细化。又后者之方式有两种:(A).利用专用废料切断机 (设置于冲压机械外部),(B).装设于连续模具最后工程之切断单元。

12. 高度停止块单元

高度停止块单元之主要作用是正确地决定上模之下死点位置,其形式有下列两种:(A).冲压加工时亦经常接触之方式,(B).组装时才接触,冲压加工时不接触之方式。还有,当模搬运、保管时,为防止上模与下模之接触,最好于上模与下模之间置入隔块。当精度要求无必要时,其使用标准可采用螺丝调整型。

模具主要元件

1. 标准部品及规格

模具用标准规格之选择方法最好考量下列事项:(A).使用的规格内容不受限制时,最好采用最高层者。(B).原则上采用标准数。(C).模具标准部品无此尺寸时,采用最接近者再进行加工。

2.冲头之设计

冲头依其功能可大致分为三大部份:(A).加工材料之刃部先端(切刃部,其形状有不规则形、方形、圆形等)。(B).与冲头固定板接触部(固定部或柄部,其断面形状有不规则形、方形、圆形等)。(C).刃部与柄部之连结部份 (中间部)。

冲头各部份之设计基准分别从 (A).切刃部长度,(B).切刃部之研磨方向,(C).冲头之固定法及柄部之形状等方面简述之。

3. 冲头固定板之设计

冲头固定板之厚度与模具及荷重之大小有关系性,一般上为冲头长度之30~40%,还有冲头引导部长度宜高于冲头直径之1.5倍

4. 导引销(冲头)之设计

导引销 (冲头) 之引导部直径与材料导引孔之间隙,其尺寸及突出压料板之量依材料之厚度而设计,导引销之先端形状大致分为两种:A.炮弹形,B.圆锥形 (推拔形)。

(1).炮弹形是最普通之形式,市面上亦有标准部品。

(2).圆锥形有一定的角度,很适合用于小件之高速冲压,推拔角度之决定因素有冲压行程、被加工件之材质、导引孔之大小,加工速度等。推拔角度大时较容易修正被加工材料之位置,但推拔部之长度将变长。推拔部与圆筒部连接处宜滑顺之。

5.凹模之设计

(1).冲切凹模之设计

冲切凹模之形状设计应考量之要项有:A.模具寿命及逃角之形状,B.凹模之剪角,C.凹模之分割。

(A).模具寿命及逃角之形状:此设计是非常重要的事项,如设计不正确将会造成冲头之破损、冲屑之堵塞或浮上、毛边之发生等冲压加工不良现象。

(B).凹模之剪角:外形冲切时为减低其冲切力,凹模可采剪角设计,剪角大时冲切力之减低亦大,但易造成制品之反曲及变形。

(C).凹模之分割:凹模必须施以成形研磨等精加工,由于其是凹形状,研磨工具不易进入,故必须加以分割。

(2).弯曲凹模之设计

弯曲加工用凹模之设计,为防止回弹及过度弯曲等现象之发生,U形弯曲加工用凹模之部形状为双R与直线部 (斜度为30度) 之组合,最好近似R形状。R部形状经成形研磨或NC放电加工后应施以抛光处理。

(3).引伸凹模之设计

引伸凹模角隅部形状及逃角形状是非常重要的设计事项,有关角隅部及逃角之形状及特征如下:引伸凹模R角值大时较易引伸加工,但亦产生引伸产品表面产生皱摺现象,引伸制品侧壁厚度大于板厚。引伸厚板件及顶出困难之场合,凹模R值要取小,约为板厚之1-2倍,一般上圆筒及方筒引伸凹模之大多引伸部作成直段状,为防止烧着发生、润滑油油膜之破坏及减少顶出力等目的,直段部下方宜有逃部 (阶段形或推拔形) 设计。特别是引缩加工之场合,此直段部有必要尽量少。

6. 冲头之侧压对策

冲压加工时冲头左右承受均等之荷重是最佳理想 (即侧压为零) 状态,冲头承受侧向压力时将使上模与下模产生横方向之偏移,造成模具间隙之部份变大或变小 (间隙不均匀) 及无法得到良好精度的冲压加工。有关冲头之侧压对策有下列方法:(A).改变加工方向,(B).单侧加工 (冲切、弯曲、引伸等) 之制品宜采两排布列方式,(C).冲头或凹模装设侧压挡块,切刃之侧面设有导引部 (尤其是切断及分断加工)。

7. 背压板之设计

冲压加工时主要作用件(冲头、压料板、凹模) 之后方将承受面压,当冲压力高于面压力时宜采用背压板 (特别是冲头及凹模模套之背面) 背压板之使用方式有局部使用与全面使用两种形式。

模具设计软件

现代工业发展很快,基本上都是利用电脑进行设计和加工,其精度能够保证在0.002~0.01。搞模具设计工作有一条无边无际的广阔天地.如果能够用电脑进行辅助设计,则你的对手,无形之中,就落在你的后面了.常用模具设计软件有AUTOCAD Pro/E UG SW CImatron,mishiong 等等。

模具对寿命的影响

设计是模具生产中的关键步骤、生产的初始环节,把控着模具生产的全过程,因此设计还对模具的使用寿命有着极大的影响,设计主要从以下两个方面影响冲压模具的使用寿命。

(1)模具的导向机构精度。准确和可靠的导向,对于减少模具工作零件的磨损,避免凸、凹模啃伤影响极大,尤其是无间隙和小间隙冲裁模、复合模和多工位级进模则更为有效。为提高模具寿命,设计时必须根据工序性质和零件精度等要求,正确选择导向形式和确定导向机构的精度。

(2)模具(凸、凹模)刃口几何参数。凸、凹模的形状、配合间隙和圆角半径不仅对冲压件成形有较大的影响,而且对于模具的磨损及寿命也影响很大。如模具的配合间隙直接影响冲裁件质量和模具寿命。精度要求较高的,设计中就宜选较小的间隙值;反之则可适当加大间隙,以提高模具寿命。

模具常用软件

模具塑料模具

PTC的EMX,Siemens的NXMold Wizard,CimatronE,Delcam Moldmaker,Missler 的Topsolid Mold,Think3的Mold Design,Manusoft的IMOLD,R&B的MoldWorks等。

模具五金模具

PTC的PDX、Siemens的NXProgressive Die Design、Logopress的Logopress3、3D QuickTools Limited的3DQuickPress、R&B Mold & Die Design的MoldWorks、Missler的Topsolid Progress等。

模具模具制造

模具设计制作的要求是:尺寸精确、表面光洁;结构合理、生产效率高、易于自动化;制造容易、寿命高、成本低;设计符合工艺需要,经济合理。

模具结构设计和参数选择须考虑刚性、导向性、卸料机构、定位方法、间隙大小等因素。模具上的易损件应容易更换。对于塑料模和压铸模,还需要考虑合理的浇注系统、熔融塑料或金属流动状态、进入型腔的位置与方向。为了提高生产率、减少流道浇注损失,可采用多型腔模具,在一模具内能同时完成多个相同或不同的制品。在大批量生产中应采用高效率、高精度、高寿命的模具。

冲压模应采用多工位级进模,可采用硬质合金镶块级进模,以提高寿命。在小批量生产和新产品试制中,应采用结构简单、制造快、成本低的简易模具,如组合冲模、薄板冲模、聚氨酯橡胶模、低熔点合金模、锌合金模、超塑性合金模等。模具已开始采用计算机辅助设计(CAD),即通过以计算机为中心的一整套系统对模具进行最优化设计。这是模具设计的发展方向。

模具

模具制造按结构特点,分为平面的冲裁模和具有空间的型腔模。冲裁模利用凸模与凹模的尺寸精确配合,有的甚至是无间隙配合。其他锻模如冷挤压模、压铸模、粉末冶金模、塑料模、橡胶模等都属于型腔模,用于成形立体形状的工件。型腔模在长、宽、高 3个方向都有尺寸要求,形状复杂,制造困难。模具生产一般为单件、小批生产,制造要求严格、精确,多采用精密的加工设备和测量装置。

平面冲裁模可用电火花加工初成形,再用成形磨削,坐标磨削等方法进一步提高精度。成形磨削可用光学投影曲线磨床,或带有缩仿、修打砂轮机构的平面磨床,也可在精密平面磨床上采用专用成形磨削工具磨削。坐标磨床可用于模具的精密定位,以保证精密孔径和孔距。也可用计算机数控(CNC)连续轨迹坐标磨床磨削任何曲线形状的凸模和凹模。型腔模多用仿形铣床加工、电火花加工和电解加工。将仿形铣加工与数控联合应用和在电火花加工中增加三向平动头装置,都可提高型腔的加工质量。电解加工中增加充气电解可提高生产效率。

模具模具选材

模具选材是整个模具制作过程中非常重要的一个环节。

模具选材需要满足三个原则,模具满足耐磨性、强韧性等工作需求,模具满足工艺要求,同时模具应满足经济适用性。

模具条件要求

1、耐磨性

坯料在模具型腔中塑性变性时,沿型腔表面既流动又滑动,使型腔表面与坯料间产生剧烈的摩擦,从而导致模具因磨损而失效。所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。

硬度是影响耐磨性的主要因素。一般情况下,模具零件的硬度越高,磨损量越小,耐磨性也越好。另外,耐磨性还与材料中碳化物的种类、数量、形态、大小及分布有关。

2.强韧性

模具的工作条件大多十分恶劣,有些常承受较大的冲击负荷,从而导致脆性断裂。为防止模具零件在工作时突然脆断,模具要具有较高的强度和韧性。

模具的韧性主要取决于材料的含碳量、晶粒度及组织状态。

3.疲劳断裂性能

模具工作过程中,在循环应力的长期作用下,往往导致疲劳断裂。其形式有小能量多次冲击疲劳断裂、拉伸疲劳断裂接触疲劳断裂及弯曲疲劳断裂。

模具的疲劳断裂性能主要取决于其强度、韧性、硬度、以及材料中夹杂物的含量。

4.高温性能

当模具的工作温度较高进,会使硬度和强度下降,导致模具早期磨损或产生塑性变形而失效。因此,模具材料应具有较高的抗回火稳定性,以保证模具在工作温度下,具有较高的硬度和强度。

5.耐冷热疲劳性能

有些模具在工作过程中处于反复加热和冷却的状态,使型腔表面受拉、压力变应力的作用,引起表面龟裂和剥落,增大摩擦力,阻碍塑性变形,降低了尺寸精度,从而导致模具失效。冷热疲劳是热作模具失效的主要形式之一,帮这类模具应具有较高的耐冷热疲劳性能。

6.耐蚀性

有些模具如塑料模在工作时,由于塑料中存在氯、氟等元素,受热后分解析出HCI、HF等强侵蚀性气体,侵蚀模具型腔表面,加大其表面粗糙度,加剧磨损失效。

模具工艺性能

模具的制造一般都要经过锻造、切削加工、热处理等几道工序。为保证模具的制造质量,降低生产成本,其材料应具有良好的可锻性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性;还应具有小的氧化、脱碳敏感性和淬火变形开裂倾向。

1.可锻性

具有较低的热锻变形抗力,塑性好,锻造温度范围宽,锻裂冷裂及析出网状碳化物倾向低。

2.退火工艺性

球化退火温度范围宽,退火硬度低且波动范围小,球化率高。

3.切削加工性

切削用量大,刀具损耗低,加工表面粗糙度低。

4.氧化、脱碳敏感性

高温加热时抗氧化怀能好,脱碳速度慢,对加热介质不敏感,产生麻点倾向小。

5.淬硬性

淬火后具有均匀而高的表面硬度。

6.淬透性

淬火后能获得较深的淬硬层,采用缓和的淬火介质就能淬硬。

7.淬火变形开裂倾向

常规淬火体积变化小,形状翘曲、畸变轻微,异常变形倾向低。常规淬火开裂敏感性低,对淬火温度及工件形状不敏感。

8.可磨削性

砂轮相对损耗小,无烧伤极限磨削用量大,对砂轮质量及冷却条件不敏感,不易发生磨伤及磨削裂纹。

模具使用性能

1.密度小:塑料密度小,对于减轻机械设备重量和节能具有重要的意义,尤其是对车辆、船舶、飞机、宇宙航天器而言。

2.比强度和比刚度高:塑料的绝对强度不如金属高,但塑料密度小,所以比强度(σb/ρ)、比刚度(E/ρ)相当高。尤其是以各种高强度的纤维状、片状和粉末状的金属或非金属为填料制成的增强塑料,其比强度和比刚度比金属还高。

3.化学稳定性好:绝大多数的塑料都有良好的耐酸、碱、盐、水和气体的性能,在一般的条件下,它们不与这些物质发生化学反应。

4.电绝缘、绝热、绝声性能好。

5.耐磨和自润滑性好:塑料的摩擦系数小、耐磨性好、有很好的自润滑性,加上比强度高,传动噪声小,它可以在液体介质、半干甚至干摩擦条件下有效地工作。它可以制成轴承、齿轮、凸轮和滑轮等机器零件,非常适用于转速不高、载荷不大的场合。

6.粘结能力强。

7.成型和着色性能好。

模具经济要求

在给模具选材是,必须考虑经济性这一原则,尽可能地降低制造成本。因此,在满足使用性能的前提下,首先选用价格较低的,能用碳钢就不用合金钢,能用国产材料就不用进口材料。

另外,在选材时还应考虑市场的生产和供应情况,所选钢种应尽量少而集中,易购买

模具修模

据不完全统计,机械加工行业中每年模具的消耗量价值是各种机床总价值的五倍,可想而知,机械、冶金、轻工、电子等行业中模具市场是如此的巨大。又如:在冶金行业,每年仅热轧轧辊消耗量就在三十万吨以上,热轧辊价值占钢材生产成本的5%以上。模具的大量消耗,不仅直接增加生产成本,而且因频繁更换模具而造成大量生产线频繁停产造成更大的经济损失。

模具

模具的失效事实上均因其表层局部材料磨损等原因而报废,而且模具的加工周期很长、加工费用极高(尤其是精密复杂模具或大型模具制造加工费高达数十万元乃至数百万元)。因此,对模具真正承受磨损作用的特定部位进行表面强化,以大幅度延长、提高工模具的使用寿命,无疑是一种具有重要经济意义的方法。另外,大多数模具只因表面很薄一层材料被磨损后即失效报废,因此,只须对模具及关键金属零部件表面磨损局部区域进行修复,并在修复过程中把模具表面真正实际承受磨损的表面涂上一层高硬度高耐磨金属层,就可“变废为宝”,不仅使模具得到修复,修复后的模具的使用寿命还将较原模具大幅度提高,经济效益巨大(例如:修复一根电厂电机大型轴包括各种准备时间在内用微束冷焊机也仅需数天时间,但可创造上百万元的经济效益)。

模具修补机是修复模具表面磨损、加工缺陷的高新设备。模具修补机的原理是利用高频电火花放电原理,对工件进行无热堆焊,来修补金属模具的表面缺陷与磨损,主要特点是热影响区域小,模具修复后不会变形、不退火、无应力集中、不出现裂纹,保证了模具的完好性;也可以利用它的强化功能对模具工件进行表面强化处理,实现模具的耐磨性、耐热性、耐蚀性等。

模具修补机强化模具寿命长,经济效益好。可以应用各种铁基合金(碳钢、合金钢、铸铁)等、镍基合金等各种金属材料模具及工件的表面强化及修复并大幅提高使用寿命。

应用范围:机械、汽车、轻工、家电、石油、化工、电力等工业装备制造部门及使用部门,航空发动机关键耐磨件、热挤压模具、温挤压膜具、热锻摸、轧钢滚动导卫、轧辊、汽车发动机凸轮轴等零件及模具

模具维护保养

1:模具长时间使用后必须磨刃口,研磨后刃口面必须进行退磁,不能带有磁性,否则易发生堵料。模具使用企业要做详细记载、统计其使用、护理(润滑、清洗、防锈)及损坏情况,据此可发现哪些部件、组件已损坏,磨损程度大小,以提供发现和解决问题的信息资料,以及该模具的成型工艺参数、产品所用材料,以缩短模具的试车时间,提高生产效率。应在注塑机、模具正常运转情况下,测试模具各种性能,并将最后成型的塑件尺寸测量出来,通过这些信息可确定模具的现有状态,找出型腔、型芯、冷却系统以及分型面等的损坏所在,根据塑件提供的信息,即可判断模具的损坏状态以及维修措施。

2:弹簧等弹性零件在使用过程中弹簧最易损坏,通常出现断裂和变形现象。采取的办法就是更换,在更换过程中一定要注意弹簧的规格和型号,弹簧的规格和型号通过颜色、外径和长度三项来确认,只有在三项都相同的情况下才可以更换。弹簧以进口的质量为佳。

3:模具使用过程中冲头易出现折断、弯曲和啃坏的现象,冲套一般都是啃坏的。冲头和冲套的损坏一般都用相同规格的零件进行更换。冲头的参数主要有工作部分尺寸、安装部分尺寸、长度尺寸等。

4:紧固零件,检查紧固零件是否松动、损坏现象,采取的办法是找相同规格的零件进行更换。

5:压料零件如压料板、优力胶等,卸料零件如脱料板、气动顶料等。保养时检查各部位的配件关系及有无损坏,对损坏的部分进行修复,气动顶料检查有无漏气现象,并对具体的情况采取措施。如气管损坏进行更换。要对模具几个重要零部件进行重点跟踪检测:顶出、导向部件的作用是确保模具开合运动及塑件顶出,若其中任何部位因损伤而卡住,将导致停产,故应经常保持模具顶针、导柱的润滑(要选用最适合的润滑剂),并定期检查顶针、导柱等是否发生变形及表面损伤,一经发现,要及时更换;完成一个生产周期之后,要对模具工作表面、运动、导向部件涂覆专业的防锈油,尤应重视对带有齿轮、齿条模具轴承部位和弹簧模具的弹力强度的保护,以确保其始终处于最佳工作状态;随着生产时间持续,冷却道易沉积水垢、锈蚀、淤泥及水藻等,使冷却流道截面变小,冷却通道变窄,大大降低冷却液与模具之间的热交换率,增加企业生产成本,因此对流道的清理应引起重视;对于热流道模具而言,加热及控制系统的保养有利于防止生产故障的发生,故而尤为重要。

模具损耗原因

1)模具主要工作零件的材料的问题,选材不当。材料性能不良,不耐磨;模具钢未经精炼,具有大量的冶炼缺陷;凸凹模,锻坯改锻工艺不完善,遗存有热处理隐患。

2)模具结构设计问题,冲模结构不合理。细长凸模没有设计加固装置,出料口不畅出现堆集,卸料力过大使凸模承受交变载荷加剧等。

3)制模工艺不完善,主要表现在凸、凹模锻坯内在质量差,热处理技术及工艺有问题,造成凸、凹模淬不透,有软点及硬度不均。有时产生微裂纹、甚至开裂,研磨抛光不到位,表面粗糙度值过大。

4)无润滑或有润滑但效果不佳、

模具产业现状

模具发展

根据我国模具业协会经营管理委员会编制的《全国模具专业厂基本情况》统计,我国模具以平均15%以上的速度增长,高于国内GDP的平均增值一倍多。其中,铸造模具约占各类模具总产值5%,每年增长速度高达25%,发展十分活跃。

我国模具产业的发展给予制造业以有力支撑,同时,制造业的发展也推动了模具产业的发展。我国也成为模具生产大国,国内的模具生产厂家已增至2万余家,从业人员大约100万人,模具年产总值已达到550亿元人民币。但是,我国的模具机床业产业仍“大而不强”。虽然目前我国模具行业以每年巨大的进出口总额被誉为全球“制造大国”,但由于技术人才等因素的制约,都相对集中在中低端领域,因而高端市场对国内模具企业而言,经济诱惑力无疑是巨大的。

行业协会是相关的企业为了自身发展而建立起来的一种经济性的社团组织。在市场经济条件下,作为一个重要的中间组织,行业协会具有协调市场主体利益、提高市场配置效率的功能。因此,推动行业协会的建设,成为一个不可忽视的课题。模具行业要获得长足的发展,推动模具行业协会的建设必不可少。

一些高水平的模具所占比重已达40%左右,这些模具的特点是复杂、精密、大型、长寿命。例如,有的模具单套重量可以达到125t?有的精密多工位级进模寿命达3亿冲次、0.001mm的精度随着模具零件行业精度化要求的不断增加和科学技术的进步,有些零件的加工精度会达到lμm以内。企业的创新、研发能力得到提高,新技术、新工艺得到了广泛推广。例如模具的自加工技术以及模具的柔性、集成技术?模具的结构设计系统、大型级进模、先进模具制造技术和三维设计技术的研发?冲压工艺设计系统、逆向工程和车身模具数字化制造系统等,这些都离不开数字化、信息化技术的大力发展和推广。

模具增长

据统计,2013年上半年湖北省模具产量为16388套,增长率3.43%;其中6月产模具4181套,6月增长率78.6%。2013年1-6月广西模具产量为34344套,1-6月增长率6.09%。2013年上半年重庆市模具产量为7365套,增长率1.43%。2013年上半年四川省模具产量为921682套,1-6月增长率660.94%。

模具存在问题

我国模具工业不断发展,然而在发展的同时也出现了很多亟需解决的问题。我国模具工业一直忙于扩张,从而忽略了市场调查、了解客户需求,致使高端模具成为中国模具产业的短板,中国市场所需的高端模具大部分依赖进口,而国内却有大量的模具产品出库无门、大量挤压,造成了严重的供需错位局面。

模具加工种类

1.粗加工

粗加工策略需要根据毛坯的类型和模具型面的情况而定。如果毛坯为锻件或钢件,那么粗加工最好先选用区域清除模型加工,将毛坯的大部分余量去除掉,得到均匀的毛坯余量,为后序加工提供方便。

2.半精加工

半精加工的主要目的是保证精加工时余量均匀,最常用的方法是先算出残留材料的边界轮廓(参考刀具未加工区域的三维轮廓),然后选用较小的刀具来加工这些三维轮廓区域,而不用重新加工整个模型。

3.局部精加工

局部精加工一般是指清角加工。清角加工应采用多次加工或系列刀具从大到小的加工方法。

4.精加工

在精加工中,除非模具型面高度变化比较大,否则最好选择平行精加工。

模具行业现状

据中国模具工业协会统计,2010以来,我国模具出口增幅连续四年超过20%。由于国际市场需求疲软,2014年模具出口增幅降至9.35%。

中国模具制造行业产销需求预测与转型升级分析报告数据显示,2015年一季度,我国模具出口同比增长3.09%,增幅进一步放缓,预计全年出口增幅比去年将进一步回落;同期模具进出口和进口出现了自2009年以来的首次“季度负增长”,市场不确定因素增加。

模具素有“工业之母”美称,目前我国模具企业达3万家,年产值达2200亿元人民币,年出口接近50亿美元,已成为模具制造大国和模具贸易大国。我国模具出口增幅持续放缓,除了受制国际经济形势外,还说明模具产业国际竞争力不足。

2014年以来,虽然国际模具市场整体呈现萎缩,但以精密模具为代表的高端市场仍有较大需求,但由于我国中高端模具“自配率”不足60%,大大制约了国际高端市场开发。

快速模具背景

传统的采用锻件或型材通过机械加工获得模具的方法,其设计加工周期长,生产成本高,特别是对形状复杂或模具

具有内腔的模具,锻造和加工都很困难,甚至不能实现现代工业的发展,对模具技术的要求越来越高综观现代模具技术,正向如下的方向发展:

(1)高精度现代模具的精度要求比传统的模具精度至少要高一个数量级;

(2)寿命长现代模具的寿命比传统模具的寿命高出一倍如现代模具一般均可达到万次以上,最高可达亿次之多;

(3)高生产率由于采用多工位的级进模、多能模、多腔注塑模和层叠注塑模等先进模具,可以极大地提高生产率,从而带来显著的经济效益如用四工位的注塑模生产塑料汽水瓶,每小时可生产万件以上;

(4)结构复杂随着社会需求的多样化和个性化以及许多新材料、新工艺的广泛应用,对现代模具的结构形式和型腔的要求也日益复杂,若采用传统的模具制造方法,不仅成本高,生产率低,而且很难保证模具的质量要求。 2传统模具的设计制造技术,根本不能满足市场对模具的要求,所以,长期以来快速、灵活地生产低成本、高寿命,符合使用要求的模具成为模具制造业迫切需要解决的问题将即技术应用到模具制造中,形成一种全新的模具制造技术—基于的模具快速制造好记技术,正在成为技术的一个新的研究热点。

快速模具分类及制模流程

按功能用途可分为塑料模、铸型模、冲压模、锻造模及石墨电极研磨母模。按制模材料可分为简易模也称快速模具

作软模、经济模或非钢制模和钢制硬模根。据不同的制模工艺方法,快速模具可分直接快速模具和间接快速模具。塑料模、铸型模、冲压模、锻造模及石墨电极研磨母模。这些我们都比较熟悉,所以在这里就不讲了,我先为大家介绍一下软质和硬质快速模具技术。软质模具因其所使用的软质材料(如硅橡胶、环氧树脂等)有别于传统的钢质材料而得名,目前提出的软质模具制造方法主要有硅橡胶浇注法、金属喷涂法、树脂浇注法等。软质模具生产制品的数量一般为50~5000件,对于上万件乃至几十万件的产品,仍然需要传统的钢质模具。硬质模具指的就是钢质模具,利用RP原型制作钢质模具的主要方法有熔模铸造法、陶瓷型精

基于RP原型的一次转换浇注法制膜工艺流程图

密铸造法、电火花加工法等。

基于快速原型的快速模具制造的方法:首先是先通过RP原型制作母模,然后再通过一次转换制成模具型腔,这样就可以浇注成型产品,当然如大家看到的也可以经过多次转换和电极的方法来得到。

硅橡胶模具快速制造技术即使属于软质模具也是间接制模,硅橡胶模具制造工艺是一种比较普及的快速模具制造方法。由于硅橡胶模具具有良好的柔性和弹性,能够制作结构复杂、花纹精细、无拔模斜度甚至具有倒拔模斜度以及具有深凹槽类的零件,制作周期短,制件质量高,因而备受关注。

(1)原型表向处理。RP法制作的原型在其叠层断层之间一般存在台阶纹或缝隙,需进行打磨和防渗与强化处理等以提高原型的表而光滑程度和抗湿件与抗热件等。只有原型表面足够光滑,才能保证制作的硅胶模型胖的光洁度,进而确保翻制的产品只有较高的表面质量和便于从硅胶模中取出。基于RP原型的一次转换浇注法制膜工艺流程图

(2)制作型框和固定原型。依据原型的几何尺寸和硅胶模胶的要求设计浇注型框的形状和尺寸,型框的尺寸小适中。在固定原型之前,需确定分型面和浇口的位置分型面和浇口位置的确定是十分重要的,它直接影响着浇注产品能者顺利脱模和产品浇注质量的好坏。当分型面和浇口选定并处理完毕后,便将原型固定型框中。

(3)硅橡胶计量、混合并真空脱泡。硅橡胶用量应根据所制作曲型柜尺寸和硅橡胶的比重准确计量。将计量好的硅橡胶添入适当比例的硬化剂,搅拌均匀后进行真空脱泡。脱泡时间应根据达到的真空度来掌握。

(4)硅橡胶浇注及固化。砖橡胶混合体真空脱泡后浇注到已固定好原型的型框中。在浇注过程中,应掌握一定的技巧。硅橡胶浇注后,为确保型腔充填完好,再次进行真空脱泡。脱泡的目的是抽出浇注过程中掺入硅胶中的气体和封闭于原型空腔中的气体,此次脱泡的时间应比浇注前的脱泡时间适当加长,具体时间应根据所选用的硅橡胶材料的可操作时间和原型大小而定。脱泡后,硅胶模可自行硬化或加温硬化。加温硬化可缩短硬化时间。硅橡胶快速模具制造工艺图

(5)拆除型框、刀剖开模并且取出原型。当硅橡胶模硬化后,即可将型框拆除并去掉浇道棒等。参照原型分型面的标记进行刀剖开模,将原型取出,并对硅橡胶模的型腔进行必要清理,便可利用所制作的硅橡胶模具在真空状态下进行树脂或塑料产品的制造。

快速模具经济型硅橡胶模

由于硅橡胶材料的成本较高,因此人们研究了一种通过与石膏混合制作硅橡胶模具的工艺方法,就经济硅橡胶快速模具制造工艺图

是我要介绍的经济型硅橡胶模的制作的工艺方法

快速模具安放原型

利原型进行必要的清理和处理后放置到平台固定好,制作并同定模框,使原型周围距模框的距离均匀.在模框平板表面内涂刷脱模剂.

快速模具贴粘土和浇石膏背衬

在原型表面贴粘土或橡皮泥,然后将配好的石膏浆浇注到模框中,待石膏浆固化后,再去掉粘土或橡皮泥层。粘土原型上的粘土或橡皮泥要清洗干净,以免影响模具的表面质量。

快速模具硅橡胶浇注

根据粘土层的体积,计算所需调配的硅橡胶体积,再加上—定的损耗,进行硅橡胶的调配。调配均匀后,放入抽真空装置中排除硅橡胶混合中的气泡。脱泡后进行硅橡胶挠注。

快速模具硅橡胶固化

将浇注好的硅橡胶模具在室温下固化或加热固化。待硅橡胶不粘手后,取出原型,继续在室温下或加热硅橡胶充分固化。

快速模具修型

取出原型后,如果发现模具有少量缺损,可以用新调配的硅橡胶修补,并经固化处理即可。这是采用经济硅橡胶模真空浇注制作的树脂产品。

快速模具电弧喷涂快速制模

电弧喷涂制模的思想起源于20世纪60年代提出的净形热喷涂成型(Net-shapethermalsprayforming),电弧喷涂快速制模工艺

基本过程是将熔化的金属雾化,高速喷射沉积于基体上,所获制件的形状与基体相对应,是一种集材料制备与成形于一体的制造方法。电弧喷涂制造模具的最初构想就是在塑料制品原型或木材、蜡、石膏等模型上喷涂一定厚度的金属涂层,然后把涂层从基体上取下来,这就得到了可以复制原模型的模具型腔。这种技术具有制模工艺简单,制作周期短,模具成本低等显著特点,特别适用小批量、多品种的生产使用。 电弧喷涂的工序大致可以分为五个步骤:

快速模具模型准备

清理模型表面、刷脱模剂模型可由许多材料制成,包括木材、塑料、石膏、橡胶等。模型准备个最主要的是涂抹脱模剂。脱棋剂在制模中的作用是两个:首先,它对喷涂到基体上的金属颗粒育粘结作用,否则金属颗粒将不能牢固地吸附在模具表面而易脱落:其次,防止金属涂层对模型的过热烧损、变形、粘附,起到隔热、脱模的作用。将脱模剂均匀地涂在模型表面,并使其干燥成膜。

快速模具喷涂金属

待脱模剂干燥以后,在最佳的喷涂参数情况下,可以开始在模型上喷涂金属,喷涂时应保证使喷枪连续运动,防止涂层过热变形,涂层厚度一般可控制在2—3mm。

快速模具制作模具框架

如果模具在工作中要受到内压力或模具必须安装在成型机上工作,模具必须有骨架结构且制成的骨架应带有填料。模具框架制作应注意两个问题:第一,使模具框架材料与涂层材料以及填料的热膨胀性能相匹环氧树脂快速制模

配:第二,框架的外形尺寸及注射口的选择要根据具体的注射塑机型号确定。

快速模具浇注模具的填充材料

由于在塑料制品生产中,要求模具有良好的导热、散热能力,因此在选择浇注填充材料时,应使填充材料具有较高的热导率和较低的凝固收缩率,同时模具在一定的温度和压力下工作,所以要求填充材料应具有较高的执比强度和耐磨性能。一般地择的填充材料为环氧树脂与铝粉、铝颗粒等金属粉末的混合物环氧树脂使浇注材料喷涂壳体、模具框架有很高的结合强度,有色金属粉末可以提高模具的导热性能,为提高模具的抗磨损性能可在填料中加入铁粉,另外在浇注填充材料时刻安放冷却管,加强模具的散热性能.

快速模具脱模加工处理

如果在模型准备阶段做得比较合适,脱模不会很困难。脱模后要把残留在金属涂层表面的脱模剂清洗干净。然后再根掘不同的需要,可以对模具进行抛光等后期制作。先把模型按上、下模的分型面准确地放置在底板上,并用毛刷在模刑表血均匀地棕一层脱模剂;待脱模剂成膜后,在模型表面开始喷涂金属,一直达到所需的涂层厚度为止;把准备好的金属框架放好,框架与底板之间必须密封,这样在倒入境料时才不会泄漏,然后浇注填充材料;待浇注液固化后,将半模倒转,移去底板和可塑性材料。

快速模具制模技术优点

电弧喷涂制模技术具有如下优点: (1)不论原模的材料是金属、木材、或塑料制品,所得到的模具型腔线陶瓷壳砂型的快速制作过程

条轮廓清晰,外形尺寸不变,因喷涂时原模的表面温度一般不超过60℃,没有热应力和变形问题。 (2)制模效率高,尺寸不受限制,可小至硬币的尺寸,大至制造汽车内顶蓬真空成型模具。 (3)设备投资小,经济效益好。使塑料生产线能迅速更改产品的品种,符合市场的变化要求。 (4)成本优势就越显著。同其他方法相比,此方法成本可节省2~20倍。这是电弧喷涂设备。有电弧喷涂枪,送丝机构,油水分离器,冷却设备,空气压缩机和喷涂电源组成。

快速模具模具的基本结构

电弧喷涂模具的基本结构:电弧喷涂模具的基本结构可分为三部分,即金属喷涂层、背衬层和钢结构部分。就锌合金模具而言,其模具的喷涂层由锌合金微滴构成,喷涂时锌合金丝材受热熔化后经压缩气体雾化形成金属微滴,微滴喷射撞击在过渡模表面上,固化形成一层坚硬致密的金属壳层,构成模具型腔的表层,其厚度一般为2~3mm。喷涂层虽然具有一定的强度、硬度、表面粗糙度和良好的导热性能,并能非常精确地复制原型的形状,但由于其厚度较薄,还无法单独承受成形压力,因此不能直接作为模具,必须进行背衬补强。背衬层主要起支撑和增加强度的作用。常用的背衬材料有树脂砂、环氧树脂、低熔点合金等。如:模具需冷却,在浇铸背衬材料前应在背衬层内将冷却管道埋设好,凝固后即固定在模具中。钢结构主要包括模架、模框、镶嵌件等钢质构件。电弧喷涂模具能够合理利用各种性能材料,从外到内,材料呈梯度分布。这是传统制模方法所不能做到的。表面防护剂表面防护剂一般选择聚乙烯醇。水溶性聚乙烯醇既可用传统方法溶成液体喷涂,也可用软刷涂刷。喷(刷)时,宜薄不宜厚,而且应干透后再喷涂金属。木质母模尤其是LOM原型,存在木纹,可用耐热聚氨酯填平并处理光滑,并用“呋喃”树脂加以处理,使其具有较高的光洁度。脱模剂的选用:电弧喷涂技术制作模具,既要求金属微粒均匀致密地贴敷到样模表面,要求形成壳体后能顺利、完整地从样模上分离下来,而且在喷涂过程中要保护好样模,使其表面花纹能经得起喷涂金属微粒的冲击。脱模剂可以起到多种作用: 首先,脱膜剂能够为喷涂金属液滴与模型表面提供可靠的结合表面,使喷涂金属液滴顺利地沉积到模型表面,因为在光滑的表面上喷涂金属时,很多金属颗粒会滑脱;其次,脱模剂能使喷涂层顺利地与模型基体脱开;另外,脱模剂还有隔热作用。 脱模剂的主要要求:对脱模剂的主要要求是有较低表面张力和较好的成膜性能,容易在原模表面均匀铺展,另外脱模剂必须容易从原模和涂层表面清洗掉。常用的脱模剂有硬脂酸锌、液体石蜡、硅油、聚乙烯醇等。其中,聚乙烯醇最适合于电弧喷涂制模工艺。而硬酯酸锌、液体石蜡、硅油等脱模剂试验证明不理想,不适合于电弧喷涂制模工艺。

快速模具环氧树脂快速制模

环氧树脂快速制模借用金属浇注方法,将已准备好的浇注原料(树脂均匀掺入添加剂)注入一定的型腔中使其固化(完成聚合或缩聚反应),从而得到模具的方法。环氧树脂快速制模一般采用常温、常压条件下的静态浇注,固化后无须或仅需少量的切削加工,仅根据模具情况对外形略作修整。直接在快速原型母模上浇注专门树脂的快速制模方法,不像传统金属模具的制作需要高精密的设备进行机加工,大大节省了模具制作的时间和花费。

(1)模型准备当原型用作制模模型时,必须考虑到模具制造的一些具体问题。首先,真实功能零件制造中可能存在材料的收缩,因此,原型的形状和尺寸应该适当修正以补偿材料收缩引起的变形。另一个问题是由制模方法所决定的,用于制造环氧树脂模具的快速原型应带有适当的拔模斜度。

(2)底座制作并固定原型底座的制作要保证与模型及分型面相吻合,底座可以由一些容易刻凿的材料像木材、金属、塑料、玻璃、石膏、甚至耐火泥制作。

(3)涂脱模剂脱模剂应该涂得尽可能地薄,并且尽可能均匀地涂2~3遍。然而,起增强作用的金属模框和一些镶嵌件不能涂脱模剂。有时,为了使其与环氧树脂连接更好,还应打磨其表面,或将其作为镶嵌结构。将环氧树脂与固化剂和填料及附加物金属粉末等均匀混合,混合过程中必须仔细搅拌,尽可能地防止混进气体。采用真空混料机可以有效地防止气体的混入

(4)浇注树脂应掌握浇注速度尽量均匀,并尽可能使环氧树脂混合料从模框的最低点进入。搭建另一半模具的模框,喷洒脱膜剂,同样过程浇注另一半模具。

(5)取出底座并进行另一半模的制作待树脂混合物基本固化后,将模具小心地翻转过来并移走底座,搭建另一半模的框架,喷洒脱模剂,采用同样的过程浇注另一半模具。

(6)树脂硬化并脱模待树脂完全固化后,移走型框,将上下半模放入后处理的炉子内加热并保温,环氧树脂的硬化过程可以在一定压力下进行。实践证实,压力条件下进行硬化可以防止气孔的产生,并可提高材料的致密度以及模具的精度和表面的光洁度。由于光固化树脂的力学性能较低,而且大部分做成中空结构(为了提高制造速度并节约树脂材料),因此压力不能太高。硬化过程最好在60℃以下,因为光固化树脂材料的玻璃化转变温度一般在60~80℃之间。当环氧树脂完全硬化后,采用顶模杆或专用起模装置将原型从树脂模具中取出。

(7)模具修整并组装如果环氧树脂模具上存在个别小的缺陷,可以进行手工修整。便可以与标准的或预先设计并加工好的模架进行装配,完成环氧树脂模具的制作,交付使用。

快速模具硬质快速模具

金属面、硬背衬的铸模的快速制作过程 :对于工作压力较高的模具(如震压式和震实式造型机、高压

陶瓷壳砂型的快速制作过程

造型机用模等),可用下述方法快速制作金属面、硬背衬的铸模。用快速成形机制作母模--涂脱模剂-电弧喷镀在母模表面喷镀金属(厚度为1.6~6.4mm),形成金属壳体-移去母模-在壳的背面注入金属基合成材料,或环氧树脂-表面抛光-构成金属面、硬背衬的铸模。这种方法的优点是,机械性能较好,而且,由于喷镀所得铸模的轮廓表面紧贴母模的工作面,其精度仅仅取决于母模的精度,喷镀金属层影响喷镀模的精度。因此 ,操作比较简单,精度较易保证。陶瓷壳砂型的快速制作过程:为了获得较精密的金属铸件或铸造金属模(如拉深模、注塑模等),可以采用陶瓷壳砂型。用快速成形机制作母模-在母模的上粘贴-薄层材料(如蜡片),其厚度等于所需陶瓷壳的厚度(约3mm)-将母模置于砂箱中,浇注砂型-移去母模及粘贴材料-将母模置于砂型中-浇注陶瓷砂浆-移去母模)-用乙炔喷灯加热、固化陶瓷壳-加入浇注系统,构成陶瓷壳砂型。

模具专业主干课程

《高等数学》《材料力学》《金属材料热处理》《工程力学》《机械制图》、《机械设计基础》、《塑料模具设计》、《冷冲压模具设计》、《机械制造基础》、《公差与配合》、《Pro/E模具设计》、《UG模具设计》《模具钳工工艺学》、《计算机应用》、《AutoCAD》、《机械加工操作技能实践》、《数控编程与加工》、《模具特种加工》、《MasterCAM,Pro/E机械设计》、毕业设计及《模具制造》。

模具专业就业前景

据智通人才市场统计,招聘企业对机械、电子类人才的需求一直居高不下,其中模具类职位更是名列前茅。很多企业的人事经理对模具设计人才和CNC数控加工人才表现出极大的热情。懂绘图软件、会看图纸、会使用AUTOCAD、PRO/E等绘制模具图纸及加工图纸、有一定工作经验的模具设计人才和懂加工工艺、会使用MASTERCAM或UG编写刀路、有一定经验的CNC数控加工人才,是目前社会最急需的人才。数控模具技术人员前途一片光明。

模具专业就业方向

1.绝大部分正规大学本科没有这个专业,高中生毕业所学的模具基本为模具操作与制作,因为此专业作为一门技能,大多在技校或职业学校学习,(模具设计的工作由机械设计专业学生完成)

2.从事模具制造工作,环境非常艰苦,而且存在安全隐患

3.在本科专业里面,有的院校在机械设计制造及其自动化专业开设模具设计方向,其直接对应的专业则是材料成型及控制工程,这个专业在一些学校会细分为焊接工艺与设备方向、铸造工艺与设备方向、金属压力加工方向。其中金属压力加工方向分为模具设计和轧钢

注塑模具基本分类

注塑模具依成型特性区分为热固性塑胶模具汽车模具

、热塑性塑胶模具两种;依成型工艺区分为传塑模、吹塑模、铸塑模、热成型模、热压模(压塑模)、注射模等,其中热压模以溢料方式又可分为溢式、半溢式、不溢式三种,注射模以浇注系统又可分为冷流道模、热流道模两种;以按装卸方式可分为移动式、固定式两种。

注塑模具模具组成

模具的结构虽然由于塑料品种和性能、塑料制品的形状和结构以及注射机的类型等不同而可能千变万化,但是基本结构是一致的。模具主要由浇注系统、调温系统、成型零件和结构零件组成。其中浇注系统和成型零件是与塑料直接接触部分,并随塑料和制品而变化,是塑模中最复杂,变化最大,要求加工光洁度和精度最高的部分。

常见的注塑模具图片(2张)

注塑模具由动模和定模两部分组成,动模安装在注射成型机的移动模板上,定模安装在注射成型机的固定模板上。在注射成型时动模与定模闭合构成浇注系统和型腔,开模时动模和定模分离以便取出塑料制品。为了减少繁重的模具设计和制造工作量,注塑模大多采用了标准模架。

注塑模具浇注系统

浇注系统是指塑料从射嘴进入型腔前的流道部分,包括主流道、冷料穴、分流道和浇口等。

浇注系统又称流道系统,它是将塑料熔体由注射机喷嘴引向型腔的一组进料通道,通常由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。它直接关系到塑料制品的成型质量和生产效率。

主流道

它是模具中连接注塑机射嘴至分流道或型腔的一段通道。主流道顶部呈凹形以便与喷嘴衔接。主流道进口直径应略大于喷嘴直径(0.8mm)以避免溢料,并防止两者因衔接不准而发生的堵截。进口直径根据制品大小而定,一般为4-8mm。主流道直径应向内扩大呈3°到5°的角度,以便流道赘物的脱模。

冷料穴

它是设在主流道末端的一个空穴,用以捕集射嘴端部两次注射之间所产生的冷料,从而防止分流道或浇口的堵塞。如果冷料一旦混入型腔,则所制制品中就容易产生内应力。冷料穴的直径约8-10mm,深度为6mm。为了便于脱模,其底部常由脱模杆承担。脱模杆的顶部宜设计成曲折钩形或设下陷沟槽,以便脱模时能顺利拉出主流道赘物。

分流道

它是多槽模中连接主流道和各个型腔的通道。为使熔料以等速度充满各型腔,分流道在塑模上的排列应成对称和等距离分布。分流道截面的形状和尺寸对塑料熔体的流动、制品脱模和模具制造的难易都有影响。如果按相等料量的流动来说,则以圆形截面的流道阻力最小。但因圆柱形流道的比表面小,对分流道赘物的冷却不利,而且这种分流道必须开设在两半模上,既费工又不易对准。因此,经常采用的是梯形或半圆形截面的分流道,且开设在带有脱模杆的一半模具上。流道表面必须抛光以减少流动阻力提供较快的充模速度。流道的尺寸决定于塑料品种,制品的尺寸和厚度。对大多数热塑性塑料来说,分流道截面宽度均不超过8mm,特大的可达10-12mm,特小的2-3mm。在满足需要的前提下应尽量减小截面积,以增加分流道赘物和延长冷却时间。

浇口

它是接通主流道(或分流道)与型腔的通道。通道的截面积可以与主流道(或分流道)相等,但通常都是缩小的。所以它是整个流道系统中截面积最小的部分。浇口的形状和尺寸对制品质量影响很大。

浇口的作用是:

A、控制料流速度:

B、在注射中可因存于这部分的熔料早凝而防止倒流:

C、使通过的熔料受到较强的剪切而升高温度,从而降低表观粘度以提高流动性:

D、便于制品与流道系统分离。浇口形状、尺寸和位置的设计取决于塑料的性质、制品的大小和结构。一般浇口的截面形状为矩形或圆形,截面积宜小而长度宜短,这 不仅基于上述作用,还因为小浇口变大较容易,而大浇口缩小则很困难。浇口位置一般应选在制品最厚而又不影响外观的地方。浇口尺寸的设计应考虑到塑料熔体的性质。型腔它是模具中成型塑料制品的空间。用作构成型腔的组件统称为成型零件。各个成型零件常有专用名称。构成制品外形的成型零件称为凹模(又称阴模),构成制品内部形状

(如孔、槽等)的称为型芯或凸模(又称阳模)。设计成型零件时首先要根据塑料的性能、制品的几何形状、尺寸公差和使用要求来确定型腔的总体结构。其次是根据确定的结构选择分型面、浇口和排气孔的位置以及脱模方式。最后则按控制品尺寸进行各零件的设计及确定各零件之间的组合方式。塑料熔体进入型腔时具有很高的压力,故成型零件要进行合理地选材及强度和刚度的校核。为保证塑料制品表面的光洁美观和容易脱模,凡与塑料接触的表面,其粗糙度Ra>0.32um,而且要耐腐蚀。成型零件一般都通过热处理来提高硬度,并选用耐腐蚀的钢材制造。

注塑模具调温系统

为了满足注射工艺对模具温度的要求,需要有调温系统对模具的温度进行调节。对于热塑性塑料用注塑模,主要是设计冷却系统使模具冷却。模具冷却的常用办法是在模具内开设冷却水通道,利用循环流动的冷却水带走模具的热量;模具的加热除可利用冷却水通道热水或蒸汽外,还可在模具内部和周围安装电加热元件。

注塑模具成型部件

成型零件是指构成制品形状的各种零件,包括动模、定模和型腔、型芯、成型杆以及排气口等。成型部件由型芯和凹模组成。型芯形成制品的内表面,凹模形成制品的外表面形状。合模后型芯和型腔便构成了模具的型腔。按工艺和制造要求,有时型芯和凹模由若干拼块组合而成,有时做成整体,仅在易损坏、难加工的部位采用镶件。

排气口

它是在模具中开设的一种槽形出气口,用以排出原有的及熔料带入的气体。熔料注入型腔时,原存于型腔内的空气以及由熔体带入的气体必须在料流的尽头通过排气口向模外排出,否则将会使制品带有气孔、接不良、充模不满,甚至积存空气因受压缩产生高温而将制品烧伤。一般情况下,排气孔既可设在型腔内熔料流动的尽头,也可设在塑模的分型面上。后者是在凹模一侧开设深0.03-0.2mm,宽1.5-6mm的浅槽。注射中,排气孔不会有很多熔料渗出,因为熔料会在该处冷却固化将通道堵死。排气口的开设位置切勿对着操作人员,以防熔料意外喷出伤人。此外,亦可利用顶出杆与顶出孔的配合间隙,顶块和脱模板与型芯的配合间隙等来排气。

注塑模具结构零件

它是指构成模具结构的各种零件,包括:导向、脱模、抽芯以及分型的各种零件。如前后夹板、前后扣模板、承压板、承压柱、导向柱、脱模板、脱模杆及回程杆等。

注塑模具(13张)

1.导向部件

为了确保动模和定模在合模时能准确对中,在模具中必须设置导向部件。在注塑模中通常采用四组导柱与导套来组成导向部件,有时还需在动模和定模上分别设置互相吻合的内、外锥面来辅助定位。

2.推出机构

在开模过程中,需要有推出机构将塑料制品及其在流道内的凝料推出或拉出。推出固定板和推板用以夹持推杆。在推杆中一般还固定有复位杆,复位杆在动、定模合模时使推板复位。

3.侧抽芯机构

有些带有侧凹或侧孔地塑料制品,在被推出以前必须先进行侧向分型,抽出侧向型芯后方能顺利脱模,此时需要在模具中设置侧抽芯机构。

注塑模具注射装置

注射装置是使树脂材料受热融化后射入模具内的装置。如图所示从料头把树

脂挤入料筒中,通过螺杆的转动将熔体输送至机筒的前端。在那个过程中,在加热器的作用下加热使机筒内的树脂材料受热,在螺杆的剪切应力作用下使树脂成为熔融状态,将相当于成型品及主流道,分流道的熔融树脂滞留于机筒的前端(称之为计量),螺杆的不断向前将材料射入模腔。 当熔融树脂在模具内流动时,须控制螺杆的移动速度(射出速度),并在树脂充满模腔后用压力(保压力)进行控制。当螺杆位置,注射压力达到一定值时我们可以将速度控制切换成压力控制。

注塑模具模具保养

1、加工企业首先应给每副模具配备履历卡,详细记载、统计其使用、护理(润滑、清洗、防锈)及损坏情况,据此可发现哪些部件、组件已损坏,磨损程度大小,以提供发现和解决问题的信息资料,以及该模具的成型工艺参数、产品所用材料,以缩短模具的试车时间,提高生产效率。

2、加工企业应在注塑机、模具正常运转情况下,测试模具各种性能,并将最后成型的塑件尺寸测量出来,通过这些信息可确定模具的现有状态,找出型腔、型芯、冷却系统以及分型面等的损坏所在,根据塑件提供的信息,即可判断模具的损坏状态以及维修措施。

3、要对模具几个重要零部件进行重点跟踪检测:顶出、导向部件的作用是确保模具开合运动及塑件顶出,若其中任何部位因损伤而卡住,将导致停产,故应经常保持模具顶针、导柱的润滑(要选用最适合的润滑剂),并定期检查顶针、导柱等是否发生变形及表面损伤,一经发现,要及时更换;完成一个生产周期之后,要对模具工作表面、运动、导向部件涂覆专业的防锈油,尤应重视对带有齿轮、齿条模具轴承部位和弹簧模具的弹力强度的保护,以确保其始终处于最佳工作状态;随着生产时间持续,冷却道易沉积水垢、锈蚀、淤泥及水藻等,使冷却流道截面变小,冷却通道变窄,大大降低冷却液与模具之间的热交换率,增加企业生产成本,因此对流道的清理应引起重视;对于热流道模具而言,加热及控制系统的保养有利于防止生产故障的发生,故而尤为重要。因此,每个生产周期结束后都应对模具上的带式加热器、棒式加热器、加热探针以及热电偶等用欧姆表进行测量,如有损坏,要及时更换,并与模具履历表进行比较,做好记录,以便适时发现问题,采取应对措施。

4、要重视模具的表面保养,它直接影响产品的表面质量,重点是防止锈蚀,因此,选用一种适合、优质、专业的防锈油就尤为重要。当模具完成生产任务后,应根据不同注塑采取不同方法仔细清除残余注塑,可用铜棒、铜丝及专业模具清洗剂清除模具内残余注塑及其他沉积物,然后风干。禁用铁丝、钢条等坚硬物件清理,以免划伤表面。若有腐蚀性注塑引起的锈点,要使用研磨机研磨抛光,并喷上专业的防锈油,然后将模具置于干燥、阴凉、无粉尘处储存。

注塑模具应用领域

注塑模具是生产各种工业产品的重要工艺装备,随着塑料工业的迅速发展,以及塑料制品在航空、航天、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用,产品对模具的要求也越来越高,传统的模具设计方法已无法适应当今的要求. 与传统的模具设计相比,计算机辅助工程(CAE)技术无论是在提高生产率、保证产品质量方面,还是在降低成本、减轻劳动强度方面,都具有极大的优越性。

注塑模具在加工中,各种数控加工均有用到,应用最多的是数控铣及加工中心,数控线切割加工与数控电火花加工在模具数控加工中的应用也非常普遍,线切割主要应用在各种直壁的模具加工,如冲压加工中的凹凸模,注塑模中的镶块、滑块,电火花加 工用的电极等。对于硬度很高的模具零件,采用机加工办法无法加工,大多采用电火花加工,另外对于模具型腔的尖角、深腔部位、窄槽等也使用电火花加工。而数控车床主要用于加工模具杆类标准件,以及回转体的模具型腔或型芯,如瓶体、盆类的注塑模具,轴类、盘类零件的锻模。在模具加工中,数控钻床的应用也可以起到提高加工精度和缩短加工周期的作用。

模具应用广泛,现代制造业中的产品构件成形加工,几乎都需要使用模具来完成。所以,模具产业是国家高新技术产业的重要组成部分,是重要的、宝贵的技术资源。优化模具系统结构设计和型件的CAD/CAE/CAM,并使之趋于智能化,提高型件成形加工工艺和模具标准化水平,提高模具制造精度与质量,降低型件表面研磨、抛光作业量和制造周期;研究、应用针对各种类模具型件所采用的高性能、易切削的专用材料,以提高模具使用性能;为适应市场多样化和新产品试制,应用快速原型制造技术和快速制模技术,以快速制造成型冲模、塑料注射模或压铸模等,应当是未来5~20年的模具生产技术的发展趋势.

注塑模具功能特征

注塑模具内的温度各点不均匀,也和注射周期中的时间点有关。模温机的作用就是保持温度恒定在2min和2max之间,也就是说防止温度差在生产过程或间隙上下波动。以下的几种控制方法适用于控制模具的温度:控制流体温度是最常用的方法,且控制精度可以满足大多数情况要求。使用这种控制方法,显示在控制器的温度和模具温度并不一致;模具的温度波动相当大,因为影响模具的热因素没有直接测量和补偿这些因素包括注射周期的改变,注射速度,熔化温度和室温。其次就是模具温度的直接控制。该方法是在模具内部装温度传感器,这在模具温度控制精度要求比较高的情况下才会采用。模具温度控制的主要特点包括:控制器设定的温度与模具温度一致;影响模具的热因素可以直接测量和补偿。通常情况下,模具温度的稳定性比通过控制流体温度更好。此外,模具温度控制在生产过程控制中的重复性较好。第三是联合控制。联合控制是上述方法的综合,它能同时控制流体和模具的温度。在联合控制中,温度传感器在模具中的位置极其重要,放置温度传感器时,必须考虑形状、结构及冷却通道的位置。另外,温度传感器应被放置在对注塑件质量起决定性作用的地方。连接一个或多个模温机到注塑机控制器上有很多途径。从操作性、可靠性和抗干扰考虑最好使用数字接口。

注塑模具的热平衡控制注塑机和模具的热传导是生产注塑件的关键。模具内部,由塑料(如热塑性塑料)带来的热量通过热辐射传递给材料和模具的钢材,通过对流传递给导热流体。另外,热量通过热辐射被传递到大气和模架。被导热流体吸收的热量由模温机来带走。模具的热平衡可以被描述为:P=Pm-Ps。式中P为模温机带走的热量;Pm为塑料引入的热量;Ps为模具散发到大气的热量。  控制模具温度的目的和模具温度对注塑件的影响注塑工艺中,控制模具温度的主要目的一是将模具加热到工作温度,二是保持模具温度恒定在工作温度。以上两点做的成功的话,可以把循环时间最优化,进而保证注塑件稳定的高质量。模具温度会影响表面质量,流动性,收缩率,注塑周期以及变形等几方面。模具温度过高或不足对不同的材料会带来不同的影响。对热塑性塑料而言,模具温度高一点通常会改善表面质量和流动性,但会延长冷却时间和注塑周期。模具温度低一点会降低在模具内的收缩,但会增加脱模后注塑件的收缩率。而对热固性塑料来说,高一点的模具温度通常会减少循环时间,且时间由零件冷却所需时间决定。此外,在塑胶的加工中,高一点的模具温度还会减少塑化时间,减少循环次数。

一些常见的模具。(15张)

模具机械模具机械简介

大型塑胶模具

模具具有特定的轮廓或内腔形状,应用具有刃口的轮廓形状可以使坯料按轮廓线形状发生分离,即进行冲裁。应用内腔形状可以使坯料获得相应的立体形状。模具一般分为两个部分:动模和定模,或凸模和凹模。它们可分可合。分开时装入坯料或取出制件,合拢时使制件与坯料分离或成形。在冲裁、成形冲压、模锻、冷镦、压制和压塑过程中,分离或成形所需的外力通过模具施加在坯料上。

模具在挤压、压铸和注塑过程中,外力则由气压、柱塞、冲头等,施加在坯料上。模具承受的是坯料的胀力。模具除其本身外,还需要模座、模架、导向装置和制件顶出装置等,这些部件一般都制成通用型,适用于一定范围的不同模具。精度高,尺寸准确,有些冲裁模的凸模与凹模的间隙近于0;冲压速度快,每分钟冲压数十次至上千次;模具寿命长,有些硅钢片冲裁模寿命在几百万次以上。

模具在冲压过程中坯料依次通过多工位被连续冲压成形,至最后工位成为制件,这种模具称为级进模,又称连续模。已有的20工位、30工位的级进模,从卷料开卷、校平、冲压,直至将制件排出和叠装,已全部实现自动化,生产率获得大幅度提高。是电机定、转子硅钢片冲裁的6工位级进模。第1工位冲导正销孔、轴孔、键槽各两个,第2工位冲转子轴孔、22个转子槽孔,第3工位冲24个定子槽孔,第4工位转子片落料,第5工位空位,第6工位定子片落料,废料切断。

模具有多个形式复杂的型腔,工作条件恶劣,1000℃以上炽红的钢在模具型腔内变形和流动冲刷,模具要承受锻锤的高速冲击或重负载的压下,在使用过程中常处于急冷、急热和冷热交变状态。模具材料应具有很高的强度、韧性和耐磨性,热锻时还须有高的温度强度和硬度,并经过强韧化热处理。

模具的应用极为广泛。大量生产的机电产品,如汽车、自行车、缝纫机、照相机、电机、电器、仪表等,以及日用器具的制造都应用大量模具。模具基本上是单件生产的,其形状复杂,对结构强度、刚度、表面硬度、表面粗糙度和加工精度都有很高的要求,所以模具生产需要有很高的技术水平。模具的及时供应及其质量直接影响产品的质量、成本和新产品研制。模具生产的发展水平是机械制造水平的重要标志之一。

模具机械模具机械分类

模具机械模具机械框架进塑模具

模具按加工金属的加工工艺分类,常用的有:冲压模,包括冲裁模、弯曲模、拉深模、翻孔模、缩孔模、起伏模、胀形模、整形模等;锻模,包括模锻用锻模、镦锻模等;以及挤压模和压铸模。用于加工非金属和粉末冶金的模具则按加工对象命名和分类,有塑料模、橡胶模和粉末冶金模等。

模具机械模具机械冲压模

用于板料冲压成形和分离的模具。成形用的模具有型腔,分离用的模具有刃口。最常用的冲压模只有一个工位,完成一道生产工序。这种模具应用普遍,结构简单,制造容易,但生产效率低。为提高生产率,可将多道冲压工序,如落料、拉深、冲孔、切边等安排在一个模具上,使坯料在一个工位上完成多道冲压工序,这种模具称为复合模。另有将落料、弯曲、拉深、冲孔和切边等多工序安排在一个模具的不同工位上。

模具机械模具机械锻模

用于热态金属模锻成形的模具。模锻时,坯料往往经过多次变形才能制成锻件,这就需要在一个模块上刻有几个型腔。金属依次送至各个型腔,并在型腔内塑性流动,最后充满型腔制成锻件。在模锻成形中,坯料很难与终锻时型腔体积相等,为了避免废品,坯料选用稍大一些。为此,在终锻模的上、下模分界面的型腔四周设有飞边槽,以存贮多余的金属,成形后将飞边切去。型腔中应尽量减少尖角、深槽,以利于金属塑性流动和充填,减少模具磨损和开裂,提高模具寿命。

模具机械模具机械挤压模

用于将金属挤压成形的模具。正挤压模有一个静止的凹模和放置坯料的挤压筒和对坯料施加压力的冲头。挤压空心件时,冲头前端带有芯棒。反挤压模的挤压筒为凹模,冲头成为凸模。金属需要在很大的压强下才能从凹模挤出成形,在冷态下所需压强可高达2000千牛/毫米2(200千克/毫米2)以上。为此,挤压筒和反挤压的凹模需要有很高的强度,常采用多层预应力组合结构。冲头和凸模的工作长度宜短,避免在高的压应力下发生不稳和弯曲。

塑胶模具结构

主要包括由凹模组合基板、凹模组件和凹模组合卡板组成的具有可变型腔的凹模,由凸模组合基板、凸模组件、凸模组合卡板、型腔截断组件和侧截组合板组成的具有可变型芯的凸模。

为了改进塑料的性能,还要在聚合物中添加各种辅助材料,如填料、增塑剂、润滑剂、稳定剂、着色剂等,才能成为性能良好的塑料。

1、合成树脂是塑料的最主要成分,其在塑料中的含量一般在40%~100%。由于含量大,而且树脂的性质常常决定了塑料的性质,所以人们常把树脂看成是塑料的同义词。例如把聚氯乙烯树脂与聚氯乙烯塑料、酚醛树脂与酚醛塑料混为一谈。其实树脂与塑料是两个不同的概念。树脂是一种未加工的原始聚合物,它不仅用于制造塑料,而且还是涂料、胶粘剂以及合成纤维的原料。而塑料除了极少一部分含100%的树脂外,绝大多数的塑料,除了主要组分树脂外,还需要加入其他物质。2、填料填料又叫填充剂,它可以提高塑料的强度和耐热性能,并降低成本。例如酚醛树脂中加入木粉后可大大降低成本,使酚醛塑料成为最廉价的塑料之一,同时还能显著提高机械强度。填料可分为有机填料和无机填料两类,前者如木粉、碎布、纸张和各种织物纤维等,后者如玻璃纤维、硅藻土、石棉、炭黑等。

3、增塑剂增塑剂可增加塑料的可塑性和柔软性,降低脆性,使塑料易于加工成型。增塑剂一般是能与树脂混溶,无毒、无臭,对光、热稳定的高沸点有机化合物,最常用的是邻苯二甲酸酯类。例如生产聚氯乙烯塑料时,若加入较多的增塑剂便可得到软质聚氯乙烯塑料,若不加或少加增塑剂(用量<10%),则得硬质聚氯乙烯塑料。

4、稳定剂为了防止合成树脂在加工和使用过程中受光和热的作用分解和破坏,延长使用寿命,要在塑料中加入稳定剂。常用的有硬脂酸盐、环氧树脂等。

5、着色剂着色剂可使塑料具有各种鲜艳、美观的颜色。常用有机染料和无机颜料作为着色剂。

6、润滑剂润滑剂的作用是防止塑料在成型时不粘在金属模具上,同时可使塑料的表面光滑美观。常用的润滑剂有硬脂酸及其钙镁盐等。除了上述助剂外,塑料中还可加入阻燃剂、发泡剂、抗静电剂等。

塑胶模具技术应用

塑胶模具发展

我们日常生产、生活中所使用到的各种工具和产品,大到机床的底座、机身外壳,小到一个胚头螺丝、纽扣以及各种家用电器的外壳,无不与模具有着密切的关系。模具的形状决定着这些产品的外形,模具的加工质量与精度也就决定着这些产品的质量。因为各种产品的材质、外观、规格及用途的不同,模具分为了铸造模、锻造模、压铸模、冲压模等非塑胶模具,以及塑胶模具。

近些年来,随着塑料工业的飞速发展和通用与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高,塑料制品的应用范围也在不断扩大,如:家用电器、仪器仪表,建筑器材,汽车工业、日用五金等众多领域,塑料制品所占的比例正迅猛增加。一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属件。工业产品和日用产品塑料化的趋势不断上升。

塑胶模具含义

模具的一般定义: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。

注塑过程说明:模具是一种生产塑料制品的工具。它由几组零件部分构成,这个组合内有成型模腔。注塑时,模具装夹在注塑机上,熔融塑料被注入成型模腔内,并在腔内冷却定型,然后上下模分开,经由顶出系统将制品从模腔顶出离开模具,最后模具再闭合进行下一次注塑,整个注塑过程是循环进行的。

塑胶模具分类

A.注射成型模——电视机外壳、键盘按钮、电子产品外、电脑周边塑胶产品、玩具、家用品(应用最普遍)

B.吹气模——饮料瓶

C.压缩成型模——电木开关、科学瓷碗碟

D.转移成型模——集成电路制品

E.挤压成型模——胶水管、塑胶袋

F.热成型模——透明成型包装外壳

G.旋转成型模——软胶洋娃娃玩具

根据浇注系统型制的不同可将模具分为三类:

(1) 大水口模具:流道及浇口在分模线上,与产品在开模时一起脱模,设计最简单,容易加工,成本较低,所以较多人采用大水口系统作业。

(2) 细水口模具:流道及浇口不在分模线上,一般直接在产品上,所以要设计多一组水口分模线,设计较为复杂,加工较困难,一般要视产品要求而选用细水口系统。

(3)热流道模具:此类模具结构与细水口大体相同,其最大区别是流道处于一个或多个有恒温的热流道板及热唧嘴里,无冷料脱模,流道及浇口直接在产品上,所以流道不需要脱模,此系统又称为无水口系统,可节省原材料,适用于原材料较贵、制品要求较高的情况,设计及加工困难,模具成本较高。

热流道系统,又称热浇道系统,主要由热浇口套,热浇道板,温控电箱构成。我们常见的热流道系统有单点热浇口和多点热浇口二种形式。单点热浇口是用单一热浇口套直接把熔融塑料射入型腔,它适用单一腔单一浇口的塑料模具;多点热浇口是通过热浇道板把熔融料分枝到各分热浇口套中再进入到型腔,它适用于单腔多点入料或多腔模具.

◆热流道系统的优势

(1)无水口料,不需要后加工,使整个成型过程完全自动化,节省工作时间,提高工作效率。

(2)压力损耗小。热浇道温度与注塑机射嘴温度相等, 避免了原料在浇道内的表面冷凝现象,注射压力损耗小。

(3)水口料重复使用会使塑料性能降解,而使用热流道系统没有水口料,可减少原材料的损耗,从而降低产品成本。在型腔中温度及压力均匀,塑件应力小,密度均匀,在较小的注射压力下,较短的成型时间内,注塑出比一般的注塑系统更好的产品。对于透明件、薄件、大型塑件或高要求塑件更能显示其优势,而且能用较小机型生产出较大产品。

(4)热喷嘴采用标准化、系列化设计,配有各种可供选择的喷嘴头,互换性好。独特设计加工的电加热圈,可达到加热温度均匀,使用寿命长。热流道系统配备热流道板、温控器等,设计精巧,种类多样,使用方便,质量稳定可靠。

◆热流道系统应用的不足之处

(1)整体模具闭合高度加大,因加装热浇道板等,模具整体高度有所增加。

(2)热辐射难以控制,热浇道最大的毛病就是浇道的热量损耗,是一个需要解决的重大课题。

(3)存在热膨胀,热胀冷缩是我们设计时要考虑的问题。

(4)模具制造成本增加,热浇道系统标准配件价格较高,影响热浇道模具的普及。

塑胶模具注意事项

一、不要只重产品设计,忽视塑胶模具制造。

有些用户在开发产品或新产品试制时,往往初期只注重于产品研制与开发,忽视与塑胶模具制作单位的沟通。产品设计方案初步确定后,即提前与模具厂商接触有两个好处:

1、可以保证设计的产品有好的成形工艺,不会因零件难以加工而修改定型设计。

2、模具制作方可提前做设计准备,防止匆忙中考虑不周,影响工期。

3、制作高质量塑胶模具,只有供需双方紧密配合,才能最终降低成本,缩短周期。

二、不要只看价格,要从质量、周期、服务全方位考虑。

1、模具种类很多,大致可分为十大类。根据零件材料、物理化学性能、机械强度、尺寸精度、表面光洁度、使用寿命、经济性等不同要求,选择不同类型的模具成形。

2、精度要求高的模具需要使用高精度的数控机床加工,而且模具材质、成形工艺都有严格要求,还需使用CAD / CAE / CAM模具技术去设计、分析。

3、有些零件由于成型时有特殊要求,模具还需使用热流道,气辅成型,氮气缸等先进的工艺。

4、制造厂家应具备数控、电火花、线切割机床及数控仿型铣设备,高精度磨床,高精度三座标测量仪,计算机设计及相关软件等。

5、一般大型冲压模具(如汽车复盖件模具)要考虑机床是否有压边机构,甚至边润滑剂、多工位级进等。除冲压吨位还要考虑冲次、送料装置、机床及模具保护装置。

6、上述模具的制造手段及工艺不是每个企业都具备和掌握的。在选择协作厂家时一定要了解它的加工能力,不但看硬件设备,还要结合管理水平、加工经验以及技术力量。

7、对同一套模具,不同厂家报价有时有很大差距。你不该付出高于模具价值费用的同时,也不应该少于模具的成本。模具厂家像你一样,要在业务中取得合理的利润。订制一套报价低得多的模具会是麻烦的开始。用户须从自身要求出发,全面衡量。

三、避免多头协作,尽量塑胶模具制作和制品加工一条龙。

1、有了合格的模具(试件合格),不一定能生产出批量的合格产品。这主要与零件的加工机床选型、成形工艺(成形温度、成形时间等)及操作者的技术素质有关系。

2、有了好的模具,还要有好的成形加工,最好是一条龙协作,尽量避免多头协作。如果条件不具备,就要选择一方全面负责,在订合同时一定要写清楚。

汽车模具基本概述

汽车模具最主要的组成部分就是覆盖件模具。这类模具主要是冷冲模。广义上的“汽车模具”是制造汽车上所有零件的模具总称。例如,冲压模具、注塑模具、锻造模具、铸造蜡模、玻璃模具等。

汽车车身上的的冲压件大体上分为覆盖件、梁架件和一般冲压件。能够明显表示汽车形象特征的冲压件是汽车覆盖件。因此,更加特指的汽车模具可以说成是“汽车覆盖件冲压模具”。简称汽车覆盖件冲模。例如,前车门外板修边模、前车门内板冲孔模等。

当然汽车上的不只车身上有冲压件。汽车上所有冲压件的模具都称为“汽车冲压模具”。归纳起来就是:

1. 汽车模具是制造汽车上所有零件的模具总称。

2. 汽车冲压模具是冲制汽车上所有冲压件的模具。

3. 汽车车身冲压模具是冲制汽车车身上所有冲压件的模具。

4. 汽车覆盖件冲压模具是冲制汽车车身上所有覆盖件的模具。

现在我们这个板块一说汽车模具好像都指的是汽车覆盖件冲模。为了不和广义的汽车冲模混淆,在发帖时最好用汽车覆盖件冲模不用汽车冲模。

冲压模具的形式很多,冲模也依工作性质,模具构造,模具材料三方面来分类。

一般可按以下几个主要特征分类:

1.根据工艺性质分类

a.冲裁模:沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。

b.弯曲模:使板料毛坯或其他坯料沿着直线(弯曲线)产生弯曲变形,从而获得一定角度和形状的工件的模具。

c.拉深模:是把板料毛坯制成开口空心件,或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。

d.成形模:是将毛坯或半成品工件按图凸、凹模的形状直接复制成形,而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等。

2.根据工序组合程度分类

a.单工序模:在压力机的一次行程中,只完成一道冲压工序的模具。

b.复合模:只有一个工位,在压力机的一次行程中,在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。

c.级进模(也称连续模):在毛坯的送进方向上,具有两个或更多的工位,在压力机的一次行程中,在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。

3、依产品的加工方法分类

依产品加工方法的不同,可将模具分成冲剪模具、弯曲模具、抽制模具、成形模具和压缩模具等五大类。

a. 冲剪模具:是以剪切作用完成工作的,常用的形式有剪断冲模、下料冲模、冲孔冲模、修边冲模、整缘冲模、拉孔冲模和冲切模具。

b.弯曲模具:是将平整的毛胚弯成一个角度的形状,视零件的形状、精度及生产量的多寡,乃有多种不同形式的模具,如普通弯曲冲模、凸轮弯曲冲模、卷边冲模、圆弧弯曲冲模、折弯冲缝冲模与扭曲冲模等。

c.抽制模具:抽制模具是将平面毛胚制成有底无缝容器。

d.成形模具:指用各种局部变形的方法来改变毛胚的形状,其形式有凸张成形冲模、卷缘成形冲模、颈缩成形冲模、孔凸缘成形冲模、圆缘成形冲模。

e.压缩模具:是利用强大的压力,使金属毛胚流动变形,成为所需的形状,其种类有挤制冲模、压花冲模、压印冲模、端压冲模。

汽车模具发展趋势

在国内外汽车模具行业的发展中,中国汽车模具行业产销需求与转型升级前瞻模具技术呈现出以下的九大发展趋势。

1、模具三维设计地位得以巩固
  模具的三维设计是数字化模具技术的重要内容,是实现模具设计、制造和检验一体化的基础。日本丰田、美国通用等公司已实现了模具的三维设计,并取得了良好的应用效果。国外在模具三维设计中采取的一些做法值得我们借鉴。模具三维设计除了有利于实现集成化制造外,另一个优点就是便于干涉检查,可进行运动干涉分析,解决了二维设计中的一个难题。
  2、冲压成形过程的模拟(CAE)作用更加凸显
  近年来,随着计算机软件和硬件的快速发展,冲压成形过程的模拟技术(CAE)发挥着越来越重要的作用。在美国、日本、德国等发达国家,CAE技术已成为模具设计制造过程的必要环节,广泛用于预测成形缺陷,优化冲压工艺与模具结构,提高了模具设计的可靠性,减少了试模时间。国内许多汽车模具企业在CAE的应用中也取得了显着进步,获得了良好的效果。CAE技术的应用可大大节省试模的成本,缩短冲压模具的开发周期,已成为保证模具质量的重要手段。CAE技术正逐步使模具设计由经验设计转变为科学设计。

3、数字化模具技术已成主流方向
  近年来得到迅速发展的数字化模具技术,是解决汽车模具开发中所面临的许多问题的有效途径。所谓数字化模具技术,就是计算机技术或计算机辅助技术(CAX)在模具设计制造过程中的应用。总结国内外汽车模具企业应用计算机辅助技术的成功经验,数字化汽车模具技术主要包括以下方面:①可制造性设计(DFM),即在设计时考虑和分析可制造性,保证工艺的成功。②模具型面设计的辅助技术,发展智能化的型面设计技术。③CAE辅助分析和仿真冲压成形的工艺过程,预测和解决可能出现的缺陷和成形问题。④用三维的模具结构设计取代传统的二维设计。⑤模具的制造过程采用CAPP、CAM和CAT技术。⑥在数字化技术指导下处理解决试模过程中和冲压生产中出现的问题。
  4、模具加工自动化迅猛发展
  先进的加工技术与装备是提高生产率和保证产品质量的重要基础。在先进的汽车模具企业中配有双工作台的数控机床、自动换刀装置(ATC)、自动加工的光电控制系统、工件在线测量系统等已不鲜见。数控加工已由单纯的型面加工发展到型面和结构面的全面加工,由中低速加工发展到高速加工,加工自动化技术发展十分迅速。

5、高强度钢板冲压技术是未来发展方向
  高强度钢由于在屈强比、应变硬化特性、应变分布能力和碰撞吸能等方面具有优良的特性,在汽车上的使用量不断增加。目前,在汽车冲压件上使用的高强度钢主要有烤漆硬化钢(BH钢)、双相钢(DP钢)、相变诱导塑性钢(TRIP钢)等。国际超轻车身项目(ULSAB)预计2010年推出的先进概念车型(ULSAB―AVC)中97%的材料为高强度钢,先进高强度钢板在整车用材的比重将超过60%,而其中双相钢的比例将占车用钢板的74%。

现在大量采用的以IF钢为主的软钢系列将被高强度钢板系列替代,高强度低合金钢将被双相钢和超高强度钢板替代。目前,国内汽车零件高强度钢板的应用还多限于结构件与梁类件,所用材料的抗拉强度多在500MPa以下。因此,迅速掌握高强度钢板冲压技术,是我国汽车模具行业亟待解决的一个重要问题。

6、新型模具产品适时推出
  随着汽车冲压生产高效化和自动化的发展,级进模在汽车冲压件的生产中应用将更加广泛。级进模是一种高新技术模具产品,技术难度大,制造精度要求高,生产周期长,多工位级进模将是我国重点发展的模具产品之一,形状复杂的冲压件,特别是一些按传统工艺需要多副冲模分序冲制的中小型复杂冲压件,越来越多地采用级进模成形。

7、模具材料与表面处理技术将受到重用
  模具材料的质量和性能是影响模具质量、寿命和成本的重要因素。近年来,除了不断有多种高韧性和高耐磨性冷作模具钢、火焰淬火冷作模具钢、粉末冶金冷作模具钢推出外,国外在大中型冲压模具上选用铸铁材料,是一个值得关注的发展趋势。球墨铸铁具有良好的强韧性和耐磨性,其焊接性能、可加工性、表面淬火性能也都较好,而且成本比合金铸铁低,因此在汽车冲压模具中应用较多。

8、管理的科学化与信息化是模具企业发展方向
  汽车模具技术发展的另一个重要方面是管理的科学化与信息化。管理的科学化使模具企业不断地向准时制造(Just-in- TimeManufacturing)和精益生产(LeanProduction)的方向发展,企业管理更加精准,生产效率大幅提高,无效的机构、环节和人员不断精简。随着现代管理技术的进步,许多先进的信息化的管理工具,包括企业资源管理系统(ERP)、客户关系管理(CRM)、供应链管理(SCM)、项目管理(PM)等,在模具企业得到广泛应用。
  9、模具的精细化制造是必然趋势
  所谓的模具精细化制造,是对模具的开发过程和制造结果而言的,具体地表现为冲压工艺和模具结构设计的合理化、模具加工的高精度、模具产品的高可靠性和技术管理的严密性。模具精细化制造其实并不是一项单一的技术、二是设计、加工和管理技术的综合反映。模具精细化制造的实现除了靠技术上精益求精,还要靠严密的管理来保障。

2011年8月末,我国汽车保有量首次突破1亿辆,全国机动车保有量高达2.19亿辆,2011年全年累计生产汽车1841.89万辆。预计到2020年,我国汽车保有量将突破2亿辆,届时每年更新量仍将高达1500万辆左右,加上每年约500万辆的出口量,汽车年产量仍将保持2000万辆的规模。

我国贵为世界汽车产销第一大国,汽车保有量也有望全球第一,但却始终无法生产出自己的高档车,这与被誉为“汽车工业之母”的汽车模具工业发展滞后有莫大关系。

汽车模具是指应用于汽车领域的模具,被誉为“汽车工业之母”,汽车生产中90%以上的零部件需要依靠模具成形。

汽车车身模具特别是大中型覆盖件模具,是车身制造技术的重要组成部分,也是形成汽车自主开发能力的一个关键环节。汽车模具产品包括汽车覆盖件模具、轮胎模具、内外饰塑件模具、车灯模具、汽车保险杆模具、汽车仪表板模具等。

在德国、美国、日本等汽车制造业发达国家,模具产业超过40%的产品是汽车模具,而在我国仅有1/3左右的模具产品是为汽车制造业服务。一般情况下,制造一辆普通轿车本身便需要约1500个模具,当中有接近1000个的冲压模具和超过200个的内饰件模具。受我国汽车行业快速发展的影响,我国汽车模具行业呈现较快增长,市场容量不断扩大。并且随着我国汽车模具行业产业结构的不断优化和技术的不断进步,高档汽车模具产品占整个行业的比重也逐渐提升,预计未来五年的年均增速仍将超过15%。

汽车模具模具结构

保险杠模具方面采用内分形的结构设计。内分形设计较之传统的外分形结构设计,对模具结构,模具强度方面要求更高,更为复杂,相对应的,内分形结构的模具生产出来的保险杠模具设计理念更加先进。

汽车轮胎模具分类

1:活络模具,由花纹圈,模套,上下侧板组成。

活络模具区分圆锥面导向活络模具及斜平面导向活络模具

2:两半模具,由上模,下模两片组成。

汽车轮胎模具加工工艺

以活络模具为例

1:根据轮胎模具图铸造或锻打毛坯,再粗车毛坯并热处理。轮胎模具毛坯进行完全退火处理,消除内应力,退火时应放平,避免变形过大。

2:按图纸打吊装孔,再按半精车图纸将花纹圈的外径和高度加工到位,用半精车程序车花纹圈内腔,车完用半精车样板检验。

3:用加工好的轮胎模具花纹电极把花纹圈内花纹用电火花加工成型,用样板检验。

4:把花纹圈按厂家的要求均分成数份,分别画出标示线,放到工装内打背部腰孔并攻丝。

5:按照工序8所分的等份,对准划线处切割。

6:把切割好的花纹块按图纸要求对花纹进行打光、清角、清根、打排气孔。

7:对花纹块型腔内部均匀喷沙,要求颜色一致。

8:将花纹圈、模套、上下侧板合并组装,完成轮胎模具。

塑料模具分类的方法很多,按照塑料制件成型加工的方法的不同可以分为以下几类:

·注射模

注射模又称注塑模。这种模具的成型工艺特点是,将塑原材料放置在注射机的加热料筒内。塑料受热熔融,在注射机的螺杆或柱塞推动下,经喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔,塑料在模具型腔内经保温、保压、冷却固化成型。由于加热加压装置能够分阶段发挥作用,注射成型不但能成型形状复杂的塑料制件,而且生产效率高、质量好。故注射成型在塑料制件成型中占有很大的比重,注射模占塑料成型模具的一半以上。注射机主要用于热塑性塑料的成型,近年来也逐渐用于热固性塑料的成型。

·压缩模

压缩模又称压制模或压胶模。这种模具的成型工艺特点是,将塑料原材料直接加在敞开的模具型腔内,然后合模,塑料在热和压力作用下呈熔融状态后,以一定压力充满型腔。此时,塑料的分子结构产生了化学交联反应,逐渐硬化定型。压缩模多用于热固性塑料,其成型塑件大多用于电器开关的外壳和日常生活用品。

·传递模

传递模又称压注模或挤胶模。这种模具的成型工艺特点是,将塑料原料加入预热的加料室里,然后由压柱向加料室内的塑料原料施加压力,塑料在高温高压下熔融并通过模具的浇注系统进入型腔,然后发生化学交联反映而逐渐固化成型。传递成型工艺多用于热固性塑料,可以成型形状比较复杂的塑料制件。

·挤出模

挤出模又称挤出机头。这种模具能连续生产断面形状相同的 塑料,例如塑料管材、棒材、片材等。挤出机的加热加压的装置与注射机的装置相同。熔融状态的塑料经过机头会形成连续不断的成型塑件,生产效率特别高。

·除了上述所列举的几类塑料模具外,还有真空成型模、压缩空气模、吹塑模、低发泡塑料模等。

汽车模具浇口位置

日用品模具浇口的形式很多,但无论采用什么形式的模具浇口,其开设的位置对塑件的成形性能及成型质量影响都很大。所以,合理选择模具浇口的开设位置是挺高塑件质量的一个重要设计环节。在选择模具浇口位置时,应针对塑料制造的几何形状特点及技术要求,来分析熔融塑料在模内的流动状态,填充条件及排气条件等因素。 模具浇口应开设在塑件断面最厚处。当塑件的壁厚相差较大时,若将模具浇口开设在壁薄处,这是塑料熔体进入型腔后,不但流动阻力大,而且还易冷却,影响熔体的流动距离,难易保证充填满整个型腔。塑件的壁厚处往往是熔体最晚固化的地方,如果浇口开设在壁薄处,那么壁厚的地方因塑料熔体收缩得不到补缩而会形成表面凹陷或缩孔。

模具浇口的尺寸及位置选择应避免产生喷射和蠕动现象。小的模具浇口如果正对着一个宽度和厚度较大的型腔,则高速料流经过浇口时,由于受到很高的切应力,将生产喷射和蠕动等熔体断裂现象。有时喷着现象还会使塑料制件形成波纹流痕。

模具浇口位置的选择应使塑料的流程最短,料流变化方向最少。

模具浇口位置的选择应有利于型腔内气体的排出。

应防止料流将型腔,型芯,嵌件挤压变形。

汽车模具模具投资

据了解,我国目前为汽车服务的模具约已占到了全部模具产量的三分之一左右。在这占模具总量三分之一的汽车模具中,冲压模具要占到一半左右,由此可见汽车冲压模具在模具行业和汽车工业中的重要地位。汽车模具也是黄岩模具,随着模具行业的不断发展,汽车模具在国内的模具行业已经有着举足轻重的位置。

十年前中国汽车模具(黄岩模具)主要是以一汽、二汽、天汽、南汽、成飞以及我国台湾的模具团队为行业的标志性企业,今天汽车模具投资欣欣向荣,汽车模具企业已发展到数十家,一批快速崛起的民营企业已经具备相当的规模。无论是技术上,还是产能上这些企业都大大超过了当年的标志性企业。黄岩模具在汽车模具这一块近年来的发展呈现一个良好的趋势。

目前,我国的汽车产业发展态势良好,我国汽车销售量正以每年26%的速度增长,而汽车零部件的规模比整车还大,这些零部件90%都靠模具生产,这就有利的推动了我国的汽车模具产业发展。据统计,近年,我国的模具工厂扩产规模呈增长态势,每年新增投资7000亿元左右,其中汽车模具工厂约占四成,表明汽车模具投资已成为我国模具产业投资的主力之一。

我国的汽车模具与汽车几乎是同时起步的,1953年,一汽工具厂内开始建立冲模车间,当时设计能力为每年32万工时,主要承担小型、中型冲模制造和大型覆盖件冲模的维修任务。进入21世纪,我国汽车模具工业又有了很大发展。轿车覆盖件模具设计制造具有难度大、质量和精度要求高的特点,是汽车模具水平的最好体现。

汽车模具模具市场

将推动国内模具业大发展

目前,国内汽车冲压模具行业年生产能力只有80亿一90亿元,而我国汽车市场的模具需求量已达到200多亿元。国内汽车工业的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求,也为其发展提供了巨大动力。我国的模具工业步入了高速发展时期,近10年来,模具工业一直以每年15%的增长速度快速发展。我国汽车市场的巨大潜力,为汽车模具的发展带来了更加广阔的发展空间。近年来,国家颁布的整车特征特性(限制进口、关键零件本土生产)的政策,也为国内模具企业增加了生产轿车外覆盖件模具的机会。业内相关专家指出,在这种行业背景下,如何抓住机遇,应对市场,就看哪家企业在技术实力上更强,在产品质量上更好,在企业竞争力上更高。未来,汽车市场仍是国内模具业发展的强大推动力。

快速模具背景

传统的采用锻件或型材通过机械加工获得模具的方法,其设计加工周期长,生产成本高,特别是对形状复杂或模具

具有内腔的模具,锻造和加工都很困难,甚至不能实现现代工业的发展,对模具技术的要求越来越高综观现代模具技术,正向如下的方向发展:

(1)高精度现代模具的精度要求比传统的模具精度至少要高一个数量级;

(2)寿命长现代模具的寿命比传统模具的寿命高出一倍如现代模具一般均可达到万次以上,最高可达亿次之多;

(3)高生产率由于采用多工位的级进模、多能模、多腔注塑模和层叠注塑模等先进模具,可以极大地提高生产率,从而带来显著的经济效益如用四工位的注塑模生产塑料汽水瓶,每小时可生产万件以上;

(4)结构复杂随着社会需求的多样化和个性化以及许多新材料、新工艺的广泛应用,对现代模具的结构形式和型腔的要求也日益复杂,若采用传统的模具制造方法,不仅成本高,生产率低,而且很难保证模具的质量要求。 2传统模具的设计制造技术,根本不能满足市场对模具的要求,所以,长期以来快速、灵活地生产低成本、高寿命,符合使用要求的模具成为模具制造业迫切需要解决的问题将即技术应用到模具制造中,形成一种全新的模具制造技术—基于的模具快速制造好记技术,正在成为技术的一个新的研究热点。

快速模具分类及制模流程

按功能用途可分为塑料模、铸型模、冲压模、锻造模及石墨电极研磨母模。按制模材料可分为简易模也称快速模具

作软模、经济模或非钢制模和钢制硬模根。据不同的制模工艺方法,快速模具可分直接快速模具和间接快速模具。塑料模、铸型模、冲压模、锻造模及石墨电极研磨母模。这些我们都比较熟悉,所以在这里就不讲了,我先为大家介绍一下软质和硬质快速模具技术。软质模具因其所使用的软质材料(如硅橡胶、环氧树脂等)有别于传统的钢质材料而得名,目前提出的软质模具制造方法主要有硅橡胶浇注法、金属喷涂法、树脂浇注法等。软质模具生产制品的数量一般为50~5000件,对于上万件乃至几十万件的产品,仍然需要传统的钢质模具。硬质模具指的就是钢质模具,利用RP原型制作钢质模具的主要方法有熔模铸造法、陶瓷型精

基于RP原型的一次转换浇注法制膜工艺流程图

密铸造法、电火花加工法等。

基于快速原型的快速模具制造的方法:首先是先通过RP原型制作母模,然后再通过一次转换制成模具型腔,这样就可以浇注成型产品,当然如大家看到的也可以经过多次转换和电极的方法来得到。

硅橡胶模具快速制造技术即使属于软质模具也是间接制模,硅橡胶模具制造工艺是一种比较普及的快速模具制造方法。由于硅橡胶模具具有良好的柔性和弹性,能够制作结构复杂、花纹精细、无拔模斜度甚至具有倒拔模斜度以及具有深凹槽类的零件,制作周期短,制件质量高,因而备受关注。

(1)原型表向处理。RP法制作的原型在其叠层断层之间一般存在台阶纹或缝隙,需进行打磨和防渗与强化处理等以提高原型的表而光滑程度和抗湿件与抗热件等。只有原型表面足够光滑,才能保证制作的硅胶模型胖的光洁度,进而确保翻制的产品只有较高的表面质量和便于从硅胶模中取出。基于RP原型的一次转换浇注法制膜工艺流程图

(2)制作型框和固定原型。依据原型的几何尺寸和硅胶模胶的要求设计浇注型框的形状和尺寸,型框的尺寸小适中。在固定原型之前,需确定分型面和浇口的位置分型面和浇口位置的确定是十分重要的,它直接影响着浇注产品能者顺利脱模和产品浇注质量的好坏。当分型面和浇口选定并处理完毕后,便将原型固定型框中。

(3)硅橡胶计量、混合并真空脱泡。硅橡胶用量应根据所制作曲型柜尺寸和硅橡胶的比重准确计量。将计量好的硅橡胶添入适当比例的硬化剂,搅拌均匀后进行真空脱泡。脱泡时间应根据达到的真空度来掌握。

(4)硅橡胶浇注及固化。砖橡胶混合体真空脱泡后浇注到已固定好原型的型框中。在浇注过程中,应掌握一定的技巧。硅橡胶浇注后,为确保型腔充填完好,再次进行真空脱泡。脱泡的目的是抽出浇注过程中掺入硅胶中的气体和封闭于原型空腔中的气体,此次脱泡的时间应比浇注前的脱泡时间适当加长,具体时间应根据所选用的硅橡胶材料的可操作时间和原型大小而定。脱泡后,硅胶模可自行硬化或加温硬化。加温硬化可缩短硬化时间。硅橡胶快速模具制造工艺图

(5)拆除型框、刀剖开模并且取出原型。当硅橡胶模硬化后,即可将型框拆除并去掉浇道棒等。参照原型分型面的标记进行刀剖开模,将原型取出,并对硅橡胶模的型腔进行必要清理,便可利用所制作的硅橡胶模具在真空状态下进行树脂或塑料产品的制造。

快速模具经济型硅橡胶模

由于硅橡胶材料的成本较高,因此人们研究了一种通过与石膏混合制作硅橡胶模具的工艺方法,就经济硅橡胶快速模具制造工艺图

是我要介绍的经济型硅橡胶模的制作的工艺方法

快速模具安放原型

利原型进行必要的清理和处理后放置到平台固定好,制作并同定模框,使原型周围距模框的距离均匀.在模框平板表面内涂刷脱模剂.

快速模具贴粘土和浇石膏背衬

在原型表面贴粘土或橡皮泥,然后将配好的石膏浆浇注到模框中,待石膏浆固化后,再去掉粘土或橡皮泥层。粘土原型上的粘土或橡皮泥要清洗干净,以免影响模具的表面质量。

快速模具硅橡胶浇注

根据粘土层的体积,计算所需调配的硅橡胶体积,再加上—定的损耗,进行硅橡胶的调配。调配均匀后,放入抽真空装置中排除硅橡胶混合中的气泡。脱泡后进行硅橡胶挠注。

快速模具硅橡胶固化

将浇注好的硅橡胶模具在室温下固化或加热固化。待硅橡胶不粘手后,取出原型,继续在室温下或加热硅橡胶充分固化。

快速模具修型

取出原型后,如果发现模具有少量缺损,可以用新调配的硅橡胶修补,并经固化处理即可。这是采用经济硅橡胶模真空浇注制作的树脂产品。

快速模具电弧喷涂快速制模

电弧喷涂制模的思想起源于20世纪60年代提出的净形热喷涂成型(Net-shapethermalsprayforming),电弧喷涂快速制模工艺

基本过程是将熔化的金属雾化,高速喷射沉积于基体上,所获制件的形状与基体相对应,是一种集材料制备与成形于一体的制造方法。电弧喷涂制造模具的最初构想就是在塑料制品原型或木材、蜡、石膏等模型上喷涂一定厚度的金属涂层,然后把涂层从基体上取下来,这就得到了可以复制原模型的模具型腔。这种技术具有制模工艺简单,制作周期短,模具成本低等显著特点,特别适用小批量、多品种的生产使用。 电弧喷涂的工序大致可以分为五个步骤:

快速模具模型准备

清理模型表面、刷脱模剂模型可由许多材料制成,包括木材、塑料、石膏、橡胶等。模型准备个最主要的是涂抹脱模剂。脱棋剂在制模中的作用是两个:首先,它对喷涂到基体上的金属颗粒育粘结作用,否则金属颗粒将不能牢固地吸附在模具表面而易脱落:其次,防止金属涂层对模型的过热烧损、变形、粘附,起到隔热、脱模的作用。将脱模剂均匀地涂在模型表面,并使其干燥成膜。

快速模具喷涂金属

待脱模剂干燥以后,在最佳的喷涂参数情况下,可以开始在模型上喷涂金属,喷涂时应保证使喷枪连续运动,防止涂层过热变形,涂层厚度一般可控制在2—3mm。

快速模具制作模具框架

如果模具在工作中要受到内压力或模具必须安装在成型机上工作,模具必须有骨架结构且制成的骨架应带有填料。模具框架制作应注意两个问题:第一,使模具框架材料与涂层材料以及填料的热膨胀性能相匹环氧树脂快速制模

配:第二,框架的外形尺寸及注射口的选择要根据具体的注射塑机型号确定。

快速模具浇注模具的填充材料

由于在塑料制品生产中,要求模具有良好的导热、散热能力,因此在选择浇注填充材料时,应使填充材料具有较高的热导率和较低的凝固收缩率,同时模具在一定的温度和压力下工作,所以要求填充材料应具有较高的执比强度和耐磨性能。一般地择的填充材料为环氧树脂与铝粉、铝颗粒等金属粉末的混合物环氧树脂使浇注材料喷涂壳体、模具框架有很高的结合强度,有色金属粉末可以提高模具的导热性能,为提高模具的抗磨损性能可在填料中加入铁粉,另外在浇注填充材料时刻安放冷却管,加强模具的散热性能.

快速模具脱模加工处理

如果在模型准备阶段做得比较合适,脱模不会很困难。脱模后要把残留在金属涂层表面的脱模剂清洗干净。然后再根掘不同的需要,可以对模具进行抛光等后期制作。先把模型按上、下模的分型面准确地放置在底板上,并用毛刷在模刑表血均匀地棕一层脱模剂;待脱模剂成膜后,在模型表面开始喷涂金属,一直达到所需的涂层厚度为止;把准备好的金属框架放好,框架与底板之间必须密封,这样在倒入境料时才不会泄漏,然后浇注填充材料;待浇注液固化后,将半模倒转,移去底板和可塑性材料。

快速模具制模技术优点

电弧喷涂制模技术具有如下优点: (1)不论原模的材料是金属、木材、或塑料制品,所得到的模具型腔线陶瓷壳砂型的快速制作过程

条轮廓清晰,外形尺寸不变,因喷涂时原模的表面温度一般不超过60℃,没有热应力和变形问题。 (2)制模效率高,尺寸不受限制,可小至硬币的尺寸,大至制造汽车内顶蓬真空成型模具。 (3)设备投资小,经济效益好。使塑料生产线能迅速更改产品的品种,符合市场的变化要求。 (4)成本优势就越显著。同其他方法相比,此方法成本可节省2~20倍。这是电弧喷涂设备。有电弧喷涂枪,送丝机构,油水分离器,冷却设备,空气压缩机和喷涂电源组成。

快速模具模具的基本结构

电弧喷涂模具的基本结构:电弧喷涂模具的基本结构可分为三部分,即金属喷涂层、背衬层和钢结构部分。就锌合金模具而言,其模具的喷涂层由锌合金微滴构成,喷涂时锌合金丝材受热熔化后经压缩气体雾化形成金属微滴,微滴喷射撞击在过渡模表面上,固化形成一层坚硬致密的金属壳层,构成模具型腔的表层,其厚度一般为2~3mm。喷涂层虽然具有一定的强度、硬度、表面粗糙度和良好的导热性能,并能非常精确地复制原型的形状,但由于其厚度较薄,还无法单独承受成形压力,因此不能直接作为模具,必须进行背衬补强。背衬层主要起支撑和增加强度的作用。常用的背衬材料有树脂砂、环氧树脂、低熔点合金等。如:模具需冷却,在浇铸背衬材料前应在背衬层内将冷却管道埋设好,凝固后即固定在模具中。钢结构主要包括模架、模框、镶嵌件等钢质构件。电弧喷涂模具能够合理利用各种性能材料,从外到内,材料呈梯度分布。这是传统制模方法所不能做到的。表面防护剂表面防护剂一般选择聚乙烯醇。水溶性聚乙烯醇既可用传统方法溶成液体喷涂,也可用软刷涂刷。喷(刷)时,宜薄不宜厚,而且应干透后再喷涂金属。木质母模尤其是LOM原型,存在木纹,可用耐热聚氨酯填平并处理光滑,并用“呋喃”树脂加以处理,使其具有较高的光洁度。脱模剂的选用:电弧喷涂技术制作模具,既要求金属微粒均匀致密地贴敷到样模表面,要求形成壳体后能顺利、完整地从样模上分离下来,而且在喷涂过程中要保护好样模,使其表面花纹能经得起喷涂金属微粒的冲击。脱模剂可以起到多种作用: 首先,脱膜剂能够为喷涂金属液滴与模型表面提供可靠的结合表面,使喷涂金属液滴顺利地沉积到模型表面,因为在光滑的表面上喷涂金属时,很多金属颗粒会滑脱;其次,脱模剂能使喷涂层顺利地与模型基体脱开;另外,脱模剂还有隔热作用。 脱模剂的主要要求:对脱模剂的主要要求是有较低表面张力和较好的成膜性能,容易在原模表面均匀铺展,另外脱模剂必须容易从原模和涂层表面清洗掉。常用的脱模剂有硬脂酸锌、液体石蜡、硅油、聚乙烯醇等。其中,聚乙烯醇最适合于电弧喷涂制模工艺。而硬酯酸锌、液体石蜡、硅油等脱模剂试验证明不理想,不适合于电弧喷涂制模工艺。

快速模具环氧树脂快速制模

环氧树脂快速制模借用金属浇注方法,将已准备好的浇注原料(树脂均匀掺入添加剂)注入一定的型腔中使其固化(完成聚合或缩聚反应),从而得到模具的方法。环氧树脂快速制模一般采用常温、常压条件下的静态浇注,固化后无须或仅需少量的切削加工,仅根据模具情况对外形略作修整。直接在快速原型母模上浇注专门树脂的快速制模方法,不像传统金属模具的制作需要高精密的设备进行机加工,大大节省了模具制作的时间和花费。

(1)模型准备当原型用作制模模型时,必须考虑到模具制造的一些具体问题。首先,真实功能零件制造中可能存在材料的收缩,因此,原型的形状和尺寸应该适当修正以补偿材料收缩引起的变形。另一个问题是由制模方法所决定的,用于制造环氧树脂模具的快速原型应带有适当的拔模斜度。

(2)底座制作并固定原型底座的制作要保证与模型及分型面相吻合,底座可以由一些容易刻凿的材料像木材、金属、塑料、玻璃、石膏、甚至耐火泥制作。

(3)涂脱模剂脱模剂应该涂得尽可能地薄,并且尽可能均匀地涂2~3遍。然而,起增强作用的金属模框和一些镶嵌件不能涂脱模剂。有时,为了使其与环氧树脂连接更好,还应打磨其表面,或将其作为镶嵌结构。将环氧树脂与固化剂和填料及附加物金属粉末等均匀混合,混合过程中必须仔细搅拌,尽可能地防止混进气体。采用真空混料机可以有效地防止气体的混入

(4)浇注树脂应掌握浇注速度尽量均匀,并尽可能使环氧树脂混合料从模框的最低点进入。搭建另一半模具的模框,喷洒脱膜剂,同样过程浇注另一半模具。

(5)取出底座并进行另一半模的制作待树脂混合物基本固化后,将模具小心地翻转过来并移走底座,搭建另一半模的框架,喷洒脱模剂,采用同样的过程浇注另一半模具。

(6)树脂硬化并脱模待树脂完全固化后,移走型框,将上下半模放入后处理的炉子内加热并保温,环氧树脂的硬化过程可以在一定压力下进行。实践证实,压力条件下进行硬化可以防止气孔的产生,并可提高材料的致密度以及模具的精度和表面的光洁度。由于光固化树脂的力学性能较低,而且大部分做成中空结构(为了提高制造速度并节约树脂材料),因此压力不能太高。硬化过程最好在60℃以下,因为光固化树脂材料的玻璃化转变温度一般在60~80℃之间。当环氧树脂完全硬化后,采用顶模杆或专用起模装置将原型从树脂模具中取出。

(7)模具修整并组装如果环氧树脂模具上存在个别小的缺陷,可以进行手工修整。便可以与标准的或预先设计并加工好的模架进行装配,完成环氧树脂模具的制作,交付使用。

快速模具硬质快速模具

金属面、硬背衬的铸模的快速制作过程 :对于工作压力较高的模具(如震压式和震实式造型机、高压

陶瓷壳砂型的快速制作过程

造型机用模等),可用下述方法快速制作金属面、硬背衬的铸模。用快速成形机制作母模--涂脱模剂-电弧喷镀在母模表面喷镀金属(厚度为1.6~6.4mm),形成金属壳体-移去母模-在壳的背面注入金属基合成材料,或环氧树脂-表面抛光-构成金属面、硬背衬的铸模。这种方法的优点是,机械性能较好,而且,由于喷镀所得铸模的轮廓表面紧贴母模的工作面,其精度仅仅取决于母模的精度,喷镀金属层影响喷镀模的精度。因此 ,操作比较简单,精度较易保证。陶瓷壳砂型的快速制作过程:为了获得较精密的金属铸件或铸造金属模(如拉深模、注塑模等),可以采用陶瓷壳砂型。用快速成形机制作母模-在母模的上粘贴-薄层材料(如蜡片),其厚度等于所需陶瓷壳的厚度(约3mm)-将母模置于砂箱中,浇注砂型-移去母模及粘贴材料-将母模置于砂型中-浇注陶瓷砂浆-移去母模)-用乙炔喷灯加热、固化陶瓷壳-加入浇注系统,构成陶瓷壳砂型。

快速成型简介

快速原型制造技术,又叫快速成形技术,(简称RP技术);

英文:RAPID PROTOTYPING(简称RP技术),或 RAPID PROTOTYPING MANUFACTURING,简称RPM。在汽车应用行业叫RP样件。

RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同,成形原理和系统特点也各有不同。但是,其基本原理都是一样的,那就是"分层制造,逐层叠加", 类似于数学上的积分过程。形象地讲,快速成形系统就像是一台"立体打印机"。

快速成型优越性

它可以在无需准备任何模具、刀具和工装卡具的情况下,直接接受产品设计(CAD)数据,快速制造出新产品的样件、模具或模型。因此,RP技术的推广应用可以大大缩短新产品开发周期、降低开发成本、提高开发质量。由传统的"去除法"到今天的"增长法",由有模制造到无模制造,这就是RP技术对制造业产生的革命性意义。

快速成型特点

RP技术将一个实体的复杂的三维加工离散成一系列层片的加工,大大降低了加工难度,具有如下特点:

⑴成型全过程的快速性,适合现代激烈的产品市场;

⑵可以制造任意复杂形状的三维实体;

⑶用CAD模型直接驱动,实现设计与制造高度一体化,其直观性和易改性为产品的完美设计提供了优良的设计环境;

⑷成型过程无需专用夹具、模具、刀具,既节省了费用,又缩短了制作周期。

⑸技术的高度集成性,既是现代科学技术发展的必然产物,也是对它们的综合应用,带有鲜明的高新技术 特征。

以上特点决定了RP技术主要适合于新产品开发,快速单件及小批量零件制造,复杂形状零件的制造,模具与模型设计与制造,也适合于难加工材料的制造,外形设计检查,装配检验和快速反求工程等。

快速成型形成过程

形象地比喻:快速成形系统相当于一台"立体打印机"。

它可以在没有任何刀具、模具及工装卡具的情况下,快速直接地实现零件的单件生产。根据零件的复杂程度,这个过程一般需要1~7天的时间。换句话说,RP技术是一项快速直接地制造单件零件的技术。

快速成型分类

3D打印技术是一系列快速原型成型技术的统称,其基本原理都是叠层制造,由快速原型机在X-Y平面内通过扫描形式形成工件的截面形状,而在Z坐标间断地作层面厚度的位移,最终形成三维制件。目前市场上的快速成型技术分为3DP技术、FDM熔融层积成型技术、SLA立体平版印刷技术、SLS选区激光烧结、DLP激光成型技术和UV紫外线成型技术等。

3DP技术:采用3DP技术的3D打印机使用标准喷墨打印技术,通过将液态连结体铺放在粉末薄层上,以打印横截面数据的方式逐层创建各部件,创建三维实体模型,采用这种技术打印成型的样品模型与实际产品具有同样的色彩,还可以将彩色分析结果直接描绘在模型上,模型样品所传递的信息较大。

FDM熔融层积成型技术:FDM熔融层积成型技术是将丝状的热熔性材料加热融化,同时三维喷头在计算机的控制下,根据截面轮廓信息,将材料选择性地涂敷在工作台上,快速冷却后形成一层截面。一层成型完成后,机器工作台下降一个高度(即分层厚度)再成型下一层,直至形成整个实体造型。其成型材料种类多,成型件强度高、精度较高,主要适用于成型小塑料件。

SLA立体平版印刷技术:SLA立体平版印刷技术以光敏树脂为原料,通过计算机控制激光按零件的各分层截面信息在液态的光敏树脂表面进行逐点扫描,被扫描区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化,形成零件的一个薄层。一层固化完成后,工作台下移一个层厚的距离,然后在原先固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂,直至得到三维实体模型。该方法成型速度快,自动化程度高,可成形任意复杂形状,尺寸精度高,主要应用于复杂、高精度的精细工件快速成型。

SLS选区激光烧结技术:SLS选区激光烧结技术是通过预先在工作台上铺一层粉末材料(金属粉末或非金属粉末),然后让激光在计算机控制下按照界面轮廓信息对实心部分粉末进行烧结,然后不断循环,层层堆积成型。该方法制造工艺简单,材料选择范围广,成本较低,成型速度快,主要应用于铸造业直接制作快速模具。

DLP激光成型技术:DLP激光成型技术和SLA立体平版印刷技术比较相似,不过它是使用高分辨率的数字光处理器(DLP)投影仪来固化液态光聚合物,逐层的进行光固化,由于每层固化时通过幻灯片似的片状固化,因此速度比同类型的SLA立体平版印刷技术速度更快。该技术成型精度高,在材料属性、细节和表面光洁度方面可匹敌注塑成型的耐用塑料部件。

UV紫外线成型技术:UV紫外线成型技术和SLA立体平版印刷技术比较相似类似,不同的是它利用UV紫外线照射液态光敏树脂,一层一层由下而上堆栈成型,成型的过程中没有噪音产生,在同类技术中成型的精度最高,通常应用于精度要求高的珠宝和手机外壳等行业。

快速成型工作原理

快速成型技术是将计算机辅助设计 ( CAD) ,计算机辅助制造 ( CAM ) ,计算机数字控制 ( CNC) ,精密伺服驱动、激光和材料科学等先进技术集于一体的新技术,其基本构思是: 任何三维零件都可以看作是许多等厚度的二维平面轮廓沿某一坐标方向叠加而成.因此依据计算机上构成的产品三维设计模型 ,可先将 CAD系统内的三维模型切分成一系列平面几何信息 ,即对其进行分层切片 ,得到各层截面的轮廓 ,按照这些轮廓 ,激光束选择性地切割一层层的纸(或固化一层层的液态树脂,烧结一层层的粉末材料) ,或喷射源选择性地喷射一层层的粘接剂或热熔材料等 ,形成各截面轮廓并逐步叠加成三维产品 .

快速成型技术彻底摆脱了传统的“去除”加工法 (即:部分去除大于工件的毛坯上的材料 ,而得到工件 ) ,采用全新的“增长”加工法 (即:用一层层的小毛坯逐步叠加成大工件 ) ,将复杂的三维加工分解成简单二维加工的组合 ,因此 ,它不必采用传统的加工机床和工模具 ,只需传统加工方法 30%~ 50%的工时和 20%~ 35%的成本 ,就能直接制造产品样品或模具 .通过快速成型技术 ,可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的模型或直接制造产品 ,从而可以对产品设计进行快速评估、修改及功能试验 ,大大缩短了产品的研制周期.将快速成型技术用于企业的新产品研发过程 ,可以大大缩短新产品的研制周期 ,确保新产品的上市时间 ,提高企业对市场的快速反应能力;同时也可以降低开模风险和新产品研发成本;及时发现产品设计的错误 ,做到早找错、早更改 ,避免更改后续工序所造成的大量损失 ,提高新产品投产的一次成功率 .因此 ,快速成型技术的应用已成为制造业新产品开发的一项重要策略.

RP系统可以根据零件的形状,每次制做一个具有一定微小厚度和特定形状的截面,然后再把它们逐层粘结起来,就得到了所需制造的立体的零件。当然,整个过程是在计算机的控制下,由快速成形系统自动完成的。不同公司制造的RP系统所用的成形材料不同,系统的工作原理也有所不同,但其基本原理都是一样的,那就是"分层制造、逐层叠加"。这种工艺可以形象地叫做"增长法"或"加法"。

每个截面数据相当于医学上的一张CT像片;整个制造过程可以比喻为一个"积分"的过程。

RP技术的基本原理是:将计算机内的三维数据模型进行分层切片得到各层截面的轮廓数据,计算机据此信息控制激光器(或喷嘴)有选择性地烧结一层接一层的粉末材料(或固化一层又一层的液态光敏树脂,或切割一层又一层的片状材料,或喷射一层又一层的热熔材料或粘合剂)形成一系列具有一个微小厚度的的片状实体,再采用熔结、聚合、粘结等手段使其逐层堆积成一体,便可以制造出所设计的新产品样件、模型或模具。自美国3D公司1988年推出第一台商品SLA快速成形机以来,已经有十几种不同的成形系统,其中比较成熟的有UV、SLA、SLS、LOM和FDM等方法。其成形原理分别介绍如下:

快速成型SLA原理

SLA

"Stereo lithography Appearance"的缩写,即立体光固化成型法.

用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面,使之由点到线,由线到面顺序凝固,完成一个层面的绘图作业,然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度,再固化另一个层面.这样层层叠加构成一个三维实体.

SLA是最早实用化的快速成形技术,采用液态光敏树脂原料,工艺原理如图所示。其工艺过程是,首先通过CAD设计出三维实体模型,利用离散程序将模型进行切片处理,设计扫描路径,产生的数据将精确控制激光扫描器和升降台的运动;激光光束通过 数控装置控制的扫描器,按设计的扫描路径 照射到液态光敏树脂表面 , 使表面特定区域内的一层树脂固化后, 当一层加工完毕后,就生成零件的一个截面;然后 升降台下降一定距离 , 固化层上覆盖另一层液态树脂,再进行第二层扫描,第二固化层牢固地粘结在前一固化层上,这样一层层叠加而成三维工件原型。将原型从树脂中取出后,进行最终固化,再经打光、电镀、喷漆或着色处理即得到要求的产品。

SLA技术主要用于制造多种模具、模型等;还可以在原料中通过加入其它成分,用SLA原型模代替熔模精密铸造中的蜡模。SLA技术成形速度较快,精度较高,但由于树脂固化过程中产生收缩,不可避免地会产生应力或引起形变。因此开发收缩小、固化快、强度高的光敏材料是其发展趋势。

3D Systems 推出的Viper Pro SLA system

SLA 的优势

⒈ 光固化成型法是最早出现的快速原型制造工艺,成熟度高,经过时间的检验.

⒉ 由CAD数字模型直接制成原型,加工速度快,产品生产周期短,无需切削工具与模具.

⒊可以加工结构外形复杂或使用传统手段难于成型的原型和模具.

⒋ 使CAD数字模型直观化,降低错误修复的成本.

⒌ 为实验提供试样,可以对计算机仿真计算的结果进行验证与校核.

⒍ 可联机操作,可远程控制,利于生产的自动化.

SLA 的缺憾

⒈ SLA系统造价高昂,使用和维护成本过高.

⒉ SLA系统是要对液体进行操作的精密设备,对工作环境要求苛刻.

⒊ 成型件多为树脂类,强度,刚度,耐热性有限,不利于长时间保存.

⒋ 预处理软件与驱动软件运算量大,与加工效果关联性太高.

⒌ 软件系统操作复杂,入门困难;使用的文件格式不为广大设计人员熟悉.

⒍ 立体光固化成型技术被单一公司所垄断.

SLA 的发展趋势与前景

立体光固化成型法的的发展趋势是高速化,节能环保与微型化.

不断提高的加工精度使之有最先可能在生物,医药,微电子等领域大有作为.

快速成型SLS原理

SLS

选择性激光烧结(以下简称SLS)技术最初是由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的Carl ckard于1989年在其硕士论文中提出的。后美国DTM公司于1992年推出了该工艺的商业化生产设备Sinter Sation。几十年来,奥斯汀分校和DTM公司在SLS领域做了大量的研究工作,在设备研制和工艺、材料开发上取得了丰硕成果。德国的EOS公司在这一领域也做了很多研究工作,并开发了相应的系列成型设备。

国内也有多家单位进行SLS的相关研究工作,如西安交通大学机械学院,快速成型国家工程研究中心,教育部快速成型工程研究中心,华中科技大学、南京航空航天大学、西北工业大学、中北大学和北京隆源自动成型有限公司等,也取得了许多重大成果,如南京航空航天大学研制的RAP-I型激光烧结快速成型系统、北京隆源自动成型有限公司开发的AFS一300激光快速成型的商品化设备。

选择性激光烧结是采用激光有选择地分层烧结固体粉末,并使烧结成型的固化层层层叠加生成所需形状的零件。其整个工艺过程包括CAD模型的建立及数据处理、铺粉、烧结以及后处理等。SLS技术的快速成型系统工作原理见图1。

整个工艺装置由粉末缸和成型缸组成,工作时粉末缸活塞(送粉活塞)上升,由铺粉辊将粉末在成型缸活塞(工作活塞)上均匀铺上一层,计算机根据原型的切片模型控制激光束的二维扫描轨迹,有选择地烧结固体粉末材料以形成零件的一个层面。粉末完成一层后,工作活塞下降一个层厚,铺粉系统铺上新粉.控制激光束再扫描烧结新层。如此循环往复,层层叠加,直到三维零件成型。最后,将未烧结的粉末回收到粉末缸中,并取出成型件。对于金属粉末激光烧结,在烧结之前,整个工作台被加热至一定温度,可减少成型中的热变形,并利于层与层之间的结合。

与其它快速成型(RP)方法相比,SLS最突出的优点在于它所使用的成型材料十分广泛。从理论上说,任何加热后能够形成原子间粘结的粉末材料都可以作为SLS的成型材料。可成功进行SLS成型加工的材料有石蜡、高分子、金属、陶瓷粉末和它们的复合粉末材料。由于SLS成型材料品种多、用料节省、成型件性能分布广泛、适合多种用途以及SLS无需设计和制造复杂的支撑系统,所以SLS的应用越来越广泛。

SLS技术的金属粉末烧结方法

3.1金属粉末和粘结剂混合烧结

首先将金属粉末和某种粘结剂按一定比例混合均匀,用激光束对混合粉末进行选择性扫描,激光的作用使混合粉末中的粘结剂熔化并将金属粉末粘结在一起,形成金属零件的坯体。再将金属零件坯体进行适当的后处理,如进行二次烧结来进一步提高金属零件的强度和其它力学性能。这种工艺方法较为成熟,已经能够制造出金属零件,并在实际中得到使用。南京航空航天大学用金属粉末作基体材料(铁粉),加人适量的枯结剂,烧结成形得到原型件,然后进行后续处理,包括烧失粘结剂、高温焙烧、金属熔渗(如渗铜)等工序,最终制造出电火花加工电极(见图2)。并用此电极在电火花机床上加工出三维模具型腔(见图3)。

3.2金属粉末激光烧结

激光直接烧结金属粉末制造零件工艺还不十分成熟,研究较多的是两种金属粉末混合烧结,其中一种熔点较低,另一种较高。激光烧结将低熔点的粉末熔化,熔化的金属将高熔点金属粉末粘结在一起。由于烧结好的零件强度较低,需要经过后处理才能达到较高的强度。美国Texas大学Austin分校进行了没有聚合物粘结剂的金属粉末如CuSn NiSn青铜镍粉复合粉末的SLS成形研究,并成功地制造出金属零件。他们对单一金属粉末激光烧结成形进行了研究,成功地制造了用于F1战斗机和AIM9导弹的工NCONEL625超合金和Ti6A 14合金的金属零件。美国航空材料公司已成功研究开发了先进的钦合金构件的激光快速成形技术。中国科学院金属所和西安交通大学等单位正致力于高熔点金属的激光快速成形研究,南京航空航天大学也在这方面进行了研究,用Ni基合金混铜粉进行烧结成形的试验,成功地制造出具有较大角度的倒锥形状的金属零件(见图4)。

3.3金属粉末压坯烧结

金属粉末压坯烧结是将高低熔点的两种金属粉末预压成薄片坯料,用适当的工艺参数进行激光烧结,低熔点的金属熔化,流人到高熔点的颗粒孔隙之间,使得高熔点的粉末颗粒重新排列,得到致密度很高的试样。吉林大学郭作兴等用此方法对FeCu,Fe C等合金进行试验研究,发现压坯激光烧结具有与常规烧结完全不同的致密化现象,激光烧结后的组织随冷却方式而异,空冷得到细珠光体,淬火后得到马氏体和粒状。

4 SLS技术金属粉末成型存在的问题

SLS技术是非常年轻的一个制造领域,在许多方面还不够完善,如制造的三维零件普遍存在强度不高、精度较低及表面质量较差等问题。SLS工艺过程中涉及到很多参数(如材料的物理与化学性质、激光参数和烧结工艺参数等),这些参数影响着烧结过程、成型精度和质量。零件在成型过程中,由于各种材料因素、工艺因素等的影响,会使烧结件产生各种冶金缺陷(如裂纹、变形、气孔、组织不均匀等)。

4.1粉末材料的影响

粉末材料的物理特性,如粉末粒度、密度、热膨胀系数以及流动性等对零件中缺陷形成具有重要的影响。粉末粒度和密度不仅影响成型件中缺陷的形成,还对成型件的精度和粗糙度有着显著的影响。粉末的膨胀和凝固机制对烧结过程的影响可导致成型件孔隙增加和抗拉强度降低。

4.2工艺参数的影响

激光和烧结工艺参数,如激光功率、扫描速度和方向及间距、烧结温度、烧结时间以及层厚度等对层与层之间的粘接、烧结体的收缩变形、翘曲变形甚至开裂都会产生影响。上述各种参数在成型过程中往往是相互影响的,如Yong Ak Song等研究表明降低扫描速度和扫描间距或增大激光功率可减小表面粗糙度,但扫描间距的减小会导致翘曲趋向增大。

因此,在进行最优化设计时就需要从总体上考虑各参数的优化,以得到对成型件质量的改善最为有效的参数组。制造出来的零件普遍存在着致密度、强度及精度较低、机械性能和热学性能不能满足使用要求等一些问题。这些成型件不能作为功能性零件直接使用,需要进行后处理(如热等静压HIP、液相烧结LPS、高温烧结及熔浸)后才能投人实际使用。此外,还需注意的是,由于金属粉末的SLS温度较高,为了防止金属粉末氧化,烧结时必须将金属粉末封闭在充有保护气体的容器中。

5 总结与展望

快速成型技术中,金属粉末SLS技术是人们研究的一个热点。实现使用高熔点金属直接烧结成型零件,对用传统切削加工方法难以制造出高强度零件,对快速成型技术更广泛的应用具有特别重要的意义。展望未来,SLS形技术在金属材料领域中研究方向应该是单元体系金属零件烧结成型,多元合金材料零件的烧结成型,先进金属材料如金属纳米材料,非晶态金属合金等的激光烧结成型等,尤其适合于硬质合金材料微型元件的成型。此外,根据零件的具体功能及经济要求来烧结形成具有功能梯度和结构梯度的零件。我们相信,随着人们对激光烧结金属粉末成型机理的掌握,对各种金属材料最佳烧结参数的获得,以及专用的快速成型材料的出现,SLS技术的研究和引用必将进入一个新的境界。

快速成型LOM原理

LOM

分层实体制造(LOM——Laminated Object Manufacturing)法,LOM又称层叠法成形,它以片材(如纸片、塑料薄膜或复合材料)为原材料,其成形原理如图所示,激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓线数据,将背面涂有热熔胶的纸用激光切割出工件的内外轮廓。切割完一层后,送料机构将新的一层纸叠加上去,利用热粘压装置将已切割层粘合在一起,然后再进行切割,这样一层层地切割、粘合,最终成为三维工件。LOM常用材料是纸、金属箔、塑料膜、陶瓷膜等,此方法除了可以制造模具、模型外,还可以直接制造结构件或功能件。该方法的特点是原材料价格便宜、成本低。

成形材料:涂敷有热敏胶的纤维纸;

制件性能:相当于高级木材;

主要用途:快速制造新产品样件、模型或铸造用木模。

快速成型FDM原理

FDM

熔积成型(FDM——Fused Deposition Modeling)法,该方法使用丝状材料(石蜡、金属、塑料、低熔点合金丝)为原料,利用电加热方式将丝材加热至略高于熔化温度(约比熔点高 1℃),在计算机的控制下,喷头作x-y平面运动,将熔融的材料涂覆在工作台上,冷却后形成工件的一层截面,一层成形后,喷头上移一层高度,进行下一层涂覆,这样逐层堆积形成三维工件。该方法污染小,材料可以回收,用于中、小型工件的成形。下图为FDM成形原理图。

成形材料:固体丝状工程塑料;

制件性能:相当于工程塑料或蜡模;

主要用途:塑料件、铸造用蜡模、样件或模型。

特点:1、优点:(1)操作环境干净,安全,在办公室课进行;(2)工艺干净、简单、易于操作且不产生垃圾;(3)尺寸精度高,表面质量好,易于装配,可快速构建瓶状或中空零件;(4)原材料以卷轴丝的形式提供,易于搬运和金额快速更换;(5)原料价格便宜;(6)材料利用率高;(7)可选用的材料较多,如染色的ABS、PLA和医用ABD、PC、PPSF、人造橡胶、铸造用蜡。

2、缺点:(1)精度较低,难以构建结构复杂的零件;(2)与截面垂直方向的强度小;(3)成型速度相对较慢,不适合构建大型零件。

快速成型过程及其前处理

快速成型的过程包括:前处理 (三维模型的构造、三维模型的近似处理、三维模型的切片快速成型过程图

处理 )、分层叠加成型 (截面轮廓的制造与截面轮廓的叠合 )和后处理 (表面处理等 ) 。

快速成型快速成型制造中的数据准备

1) 三维模型的建立

由于实现快速成型的系统只能接受计算机构造的产品三维模型 (立体图 ) ,然后才能进行切片处理 ,因此 ,首先应在计算机上实现设计思想的数字化,即将产品的形状、特性等数据输入到计算机中。 目前快速成型机的数据输入主要有两种途径:一是设计人员利用计算机辅助设计软件 (如 Pro /Engineering , SolidWo rks, IDEAS, M DT, Auto CAD等 ) ,根据产品的要求设计三维模型 ,或将已有产品的二维三视图转换为三维模型; 另一种是对已有的实物进行数字化 , 这些实物可以是手工模型、工艺品或人体器官等。这些实物的形体信息可以通过三维数字化仪、 CT和 MRI等手段采集处理 ,然后通过相应的软件将获得的形体信息等数据转化为快速成型机所能接受的输入数据 。

2) 三维模型的近似处理

由于产品上往往有一些不规则的自由曲面 ,因此加工前必须对其进行近似处理。在目前快速成型系统中 ,最常见的近似处理方法是 ,用一系列的小三角形平面来逼近自由曲面 。其中 ,每一个三角形用 3个顶点的坐标和 1个法相量来描述。三角形的大小是可以选择的 ,从而能得到不同的曲面近似精度。经过上述近似处理的三维模型文件称为 STL格式文件 (许多 CAD软件都提供了此项功能 ,如Pro/Engineering , SolidW orks, IDEAS, Auto C AD, M DT等 ) ,它由一系列相连的空间三角形组成 。典型的计算机辅助设计都有转换和输出 ST L格式文件的接口 ,但是 ,有时输出的三角形会有少量错误,需要进行局部的修改。

3)三维模型的切片处理

由于快速成型是按一层层截面轮廓来进行加工 ,因此 ,加工前必须从三维模型上沿成型的高度方向 ,每隔一定的间隔进行切片处理 ,以便提取截面的轮廓 。间隔的大小根据被成型件精度和生产率的要求选定 ,间隔愈小 ,精度愈高 ,成型时间愈长;;间隔的范围为 0. 05~ 0. 5 mm , 常用 0. 1 m m左右 ,在此取值下 ,能得到相当光滑的成型曲面 。切片间隔选定之后 ,成型时每层叠加的材料厚度应与其相适应.。各种快速成型系统都带有切片处理软件 ,能自动提取模型的截面轮廓。

快速成型截面轮廓的制造

根据切片处理得到的截面轮廓 ,在计算机的控制下 ,快速成型系统中的成型头 (激光头或喷头 )在 x-y平面内 ,自动按截面轮廓运动 ,切割纸 (或固化剂,热熔材料 ) ,得到一层层截面轮廓.每层截面轮廓成型后 ,快速成型系统将下一层材料送至成型的轮廓面上 ,然后进行新一层截面轮廓的成型 ,从而将一层层的截面轮廓逐步叠合在一起 ,最终形成三维产品。

快速成型当前较成熟和典型的快速成型工艺

随着新型材料特别是能直接快速成型的高性能材料的研制和应用 ,产生了越来越多的更为先进的快速成型工艺技术 。目前快速成型已发展了十几种工艺方法 ,其中较成熟和典型的工艺有:

1) 液态光敏树脂选择性固化( Stereo Lithog ra phy Apparatus,简称SLA)

液态光敏树脂选择性固化是最早出现的一种快速成型技术 。快速成型机上有一个盛满液态光敏树脂的液槽 ,这种液态树脂在紫外线的照射下会快速固化。成型开始时 ,可升降工作台处于液面下一个截面厚度的高度 ,聚焦后的紫外激光束 ,在计算机的控制下 ,按截面轮廓的要求 ,沿液面进行扫描 ,使扫描区域固化 ,得到该截面轮廓.。然后 ,工作台下降一层高度 ,其上覆盖另一层液态树脂 ,以便进行第二层扫描固化 ,新固化的一层牢固地粘结在前一层上.如此重复直到整个产品成型完毕 。

2)薄型材料选择性切割 ( Laminated Object M anufacturing ,简称 LOM )

这种方法根据三维模型每个截面的轮廓线 ,在计算机的控制下 ,用 CO2激光束对薄型材料(如底面涂胶的卷状纸)进行切割 。逐步得到各层轮廓 ,并将其粘结在一起 ,形成三维产品。

3)粉末材料选择性烧结 ( Selected Laser Sintering,简称 SLS)

它采用 CO2激光器和粉末状材料 (如塑料粉 ,陶瓷和粘结剂的混合粉、金属与粘结剂的混合粉 ) 。 成型时 ,先在工作台上铺一层粉末材料 ,然后 ,激光束在计算机的控制下 ,按照截面轮廓的信息 ,对制件的实心部分所在的粉末进行烧结 ,逐步得到各层轮廓。一层成型完成后 ,工作台下降一截面层的高度 ,再进行下一层的烧结 ,如些循环 ,最终形成三维产品。

4) 丝状材料选择性熔覆( Fused Deposition M odeling,简称FDM )

快速成型机的加热喷头在计算机的控制下 ,可根据截面轮廓的信息 ,作 x-y平面运动和 z方向的运动.。丝材 (如塑料丝 )有供丝机送至喷头 ,并在喷头中加热、熔化 ,然后被选择性地涂覆在工作台上 ,快速冷却后形成截面轮廓。一层成型完成后 ,工作台下降一截面层的高度 ,再进行下一层的涂覆 ,如此循环 ,最终形成三维产品.。

5) 粉末材料选择性粘结( Th ree-Dimensional Printing ,简称TDP)

快速成型机的喷头在计算机的控制下 ,按照截面轮廓的信息 ,在铺好的一层层粉末材料上 ,有选择性地喷射粘结剂 ,使部分粉末粘结 ,形成截面轮廓.一层成型完成后 ,工作台下降一截面层的高度 ,再进行下一层的粘结 ,如此循环 ,最终形成三维产品 。

快速成型应用实例

在实际应用中 ,很多产品必须通过模具才能加工出来 。用成型机先制作出产品样件再翻制模具 ,是一种既省时又省费用的方法。

如新型火箭液氧发动机泵壳 ,用传统机加工方法很难加工 ,必须通过模具成型 。据估算 ,开模时间要 8个月 ,费用至少 30万。如果产品设计有误 ,整套模具就全部报废.。可以用快速成型法为该产品制作塑料样件 ,作为模具母模用于翻制硅胶模.。将该母模固定于铝标准框中 ,浇入配好的硅橡胶 ,静置 12~ 20小时。硅橡胶完全固化 ,打开模框 ,取出硅橡胶用刀沿预定分型线划开 ,将母模取出 ,用于浇铸泵壳蜡型的硅胶模既翻制成功 。通过该模制出蜡型 ,经过涂壳、焙烧、失蜡、加压浇铸、喷沙 ,一件合格的泵壳铸件在短短的两个月内就制造出来了 ,经过必要的机加工 ,即可装机运行 ,使整个试制周期比传统方法缩短了 2 /3,费用节省了 3 /4。

快速成型意义方向

快速成型意义

大大缩短新产品研制周期,确保新产品上市时间;

------使模型或模具的制造时间缩短数倍甚至数十倍;

提高了制造复杂零件的能力;

------使复杂模型的直接制造成为可能;

显著提高新产品投产的一次成功率;

------可以及时发现产品设计的错误,做到早找错、早更改,避免更改后续工序所造成的大量损失;

支持同步(并行)工程的实施;

------使设计、交流和评估更加形象化,使新产品设计、样品制造、市场定货、生产准备、等工作能并行进行;

支持技术创新、改进产品外观设计;

------有利于优化产品设计,这对工业外观设计尤为重要。

成倍降低新产品研发成本;

------节省了大量的开模费用

快速模具制造可迅速实现单件及小批量生产。使新产品上市时间大大提前,迅速占领市场。

总而言之,RP技术是九十年代世界先进制造技术和新产品研发手段。在工业发达国家,企业在新产品研发过程中采用RP技术确保研发周期、提高设计质量已成为一项重要的策略。当前,市场竞争愈演愈烈,产品更新换代加速。要保持我市产品在国内外市场的竞争力,迫切需要在加大新产品开发投入力度、增强创新意识的同时,积极采用先进的创新手段。RP技术在不需要任何刀具、模具及工装卡具的情况下,可实现任意复杂形状的新产品样件的快速制造。用RP技术快速制造出的的模型或样件可直接用于新产品设计验证、功能验证、外观验证、工程分析、市场订货等,非常有利于优化产品设计,从而大大提高新产品开发的一次成功率,提高产品的市场竞争力,缩短研发周期,降低研发成本。快速原型制造技术生产力促进中心的成立为本市企业应用RP技术开展产品创新活动提供了很好的前提条件。

快速成型发展方向

RP技术已经在许多领域里得到了应用,其应用范围主要在设计检验、市场预测、工程测试(应力分析、风道等)、装配测试、模具制造、医学、美学等方面。RP技术在制造工业中应用最多(达到67%),说明RP技术对改善产品的设计和制造水平具有巨大的作用。

快速成形技术还存在许多不足,下一步研究开发工作主要在以下几方面:

⑴改善快速成形系统的可靠性、生产率和制作大件能力,尤其是提高快速成形系统的制作精度;

⑵开发经济型的快速成形系统;

⑶快速成形方法和工艺的改进和创新;

⑷快速模具制造的应用;

⑸开发性能良好的快速成形材料;

⑹开发快速成形的高性能软件等。

快速成型技术特点

1 制造快速

RP技术是并行工程中进行复杂原型或者零件制造的有效手段,能使产品设计和模具生产同步进行,从而提高企业研发效率,缩短产品设计周期,极大的降低了新品开发的成本及风险,对于外形尺寸较小,异形的产品尤其适用。

2 CAD/CAM技术的集成

设计制造一体化一直来说是一个难点,计算机辅助工艺(CAPP)在现阶段由于还无法与CAD、CAM完全的无缝对接,这也是制约制造业信息化一直以来的难点之一,而快速成型技术集成CAD、CAM、激光技术、数控技术、化工、材料工程等多项技术,使得设计制造一体化的概念完美实现。

3 完全再现三维数据

经过快速成型制造完成的零部件,完全真实的再现三维造型,无论外表面的异形曲面还是内腔的异形孔,都可以真实准确的完成造型,基本上不再需要再借助外部设备进行修复。

4 成型材料种类繁多

各类RP设备上所使用的材料种类有很多,树脂、尼龙、塑料、石蜡、纸以及金属或陶瓷的粉末,基本上满足了绝大多数产品对材料的机械性能需求。

5 创造显著的经济效益

与传统机械加工方式比较,开发成本上节约10倍以上,同样,快速成型技术缩短了企业的产品开发周期,使的在新品开发过程中出现反复修改设计方案的问题大大减少,也基本上消除了修改模具的问题,创造的经济效益是显而易见的。

6 应用行业领域广

RP技术经过这些年的发展,技术上已基本上形成了一套体系,同样,可应用的行业也逐渐扩大,从产品设计到模具设计与制造,材料工程、医学研究、文化艺术、建筑工程等等都逐渐的使用RP技术,使得RP技术有着广阔的前景。

快速成形与快速模具制造技术模具设计与制造系列内容简介

本书对快速成形和快速模具制造技术及其应用进行了系统、全面的介绍和论述。全书共分8章:分别介绍了快速成形和快速模具制造技术的基本问题;各主要快速成形系统的原理、所用材料、工艺过程和性能比较;快速成形的前处理与后处理;硅橡胶快速制模技术;金属电弧喷涂快速制模技术;金属树脂快速制模技术;其他快速制模技术;快速成形与快速模具制造技术的发展方向等内容。

本书可作为高等院校机械工程、材料成形及控制、管理工程、计算机等专业的专科和本科高年级学生教材,也可供从事计算机辅助设计与制造、模具设计与制造等工程技术人。

快速成形与快速模具制造技术模具设计与制造系列图书目录

第1章 概述

1.1 快速成形技术

1.1.1 快速成形技术的含义

1.1.2 快速成形与传统制造方法的区别

1.1.3 快速成形与传统制造方法的关系

1.1.4 快速成形技术应用案例

1.2 快速模具制造技术

1.2.1 快速模具制造技术的含义

1.2.2 快速模具制造与传统模具制造的关系

1.3 快速成形和快速模具制造技术发展历史

1.3.1 国外快速成形和快速模具制造技术发展历史

1.3.2 国内快速成形和快速模具制造技术发展历史

1.4 快速成形和快速模具制造技术... [显示全部]

快速成形与快速模具制造技术内容简介

快速成形和快速模具制造技术及其应用进行了系统全面的介绍和论述。全书共分8章: 分别介绍了快速成形和快速模具制造技术的基本问题; 各主要快速成形系统的原理、所用材料、工艺过程和性能比较; 快速成形的前处理与后处理; 硅橡胶快速制模技术; 金属电弧喷涂快速制模技术; 金属树脂快速制模技术; 其他快速制模技术; 快速成形与快速模具制造技术的发展方向等内容。

《快速成形与快速模具制造技术》可作为高等院校机械工程、材料成形及控制、管理工程、计算机等专业的专科和本科高年级学生教材,也可供从事计算机辅助设计与制造、模具设计与制造等工程技术人员的参考用书。

工装模具制模技术

高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面质量,而且与传统的切削加工相比具有温升低(加工工件只升高3℃),热变形小,因而适合于温度和热变形敏感材料(如镁合金等)加工;还由于切削力小,可适用于薄壁及刚性差的零件加工;合理选用刀具和切削用量,可实现硬材料(HRC60)加工等一系列优点 。因此,高速铣削加工技术仍是当前的热门话题,它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展,成为第三代制模技术。

快速成型与快速模具制造技术及其应用内容简介

《快速成型与快速模具制造技术及其应用》详细介绍了快速成型制造工艺、快速成型材料及设备、快速成型技术中的数据处理、基于快速原型的软膜快速制造技术、基于快速成型的金属钢质硬膜快速制造技术、快速成型制造技术的应用、基于快速成型技术的产品快速设计与制造系统等。

模具专业主干课程

《高等数学》《材料力学》《金属材料热处理》《工程力学》《机械制图》、《机械设计基础》、《塑料模具设计》、《冷冲压模具设计》、《机械制造基础》、《公差与配合》、《Pro/E模具设计》、《UG模具设计》《模具钳工工艺学》、《计算机应用》、《AutoCAD》、《机械加工操作技能实践》、《数控编程与加工》、《模具特种加工》、《MasterCAM,Pro/E机械设计》、毕业设计及《模具制造》。

模具专业就业前景

据智通人才市场统计,招聘企业对机械、电子类人才的需求一直居高不下,其中模具类职位更是名列前茅。很多企业的人事经理对模具设计人才和CNC数控加工人才表现出极大的热情。懂绘图软件、会看图纸、会使用AUTOCAD、PRO/E等绘制模具图纸及加工图纸、有一定工作经验的模具设计人才和懂加工工艺、会使用MASTERCAM或UG编写刀路、有一定经验的CNC数控加工人才,是目前社会最急需的人才。数控模具技术人员前途一片光明。

模具专业就业方向

1.绝大部分正规大学本科没有这个专业,高中生毕业所学的模具基本为模具操作与制作,因为此专业作为一门技能,大多在技校或职业学校学习,(模具设计的工作由机械设计专业学生完成)

2.从事模具制造工作,环境非常艰苦,而且存在安全隐患

3.在本科专业里面,有的院校在机械设计制造及其自动化专业开设模具设计方向,其直接对应的专业则是材料成型及控制工程,这个专业在一些学校会细分为焊接工艺与设备方向、铸造工艺与设备方向、金属压力加工方向。其中金属压力加工方向分为模具设计和轧钢

模具设计与制造培养目标

培养从事模具加工工艺与制作及维修能力的高级技术应用性专门人才。

模具设计与制造培养模式

其专业核心能力为:1.冷冲模、塑料模的设计与制造,2.模具制造设备的安装、调试、使用和维护。3.产品的开发设计

模具设计与制造培训要求

模具设计与制造专业的培养目标是:培养德、智、体、美等方面全面发展,具有良好的职业素质,面向制造行业,从事模具设计、模具加工工艺编制、冲压和塑料成型加工、数控机床的操作以及生产管理等工作的高等技术应用性专门人才。体现为制造方面达到模具制造的技师水平,设计方面达到助理设计师的水平。

模具设计与制造段核心能力

冷冲模、塑料模的设计与制造,模具制造设备的安装、调试、使用和维护。

模具设计与制造课程设置

专业核心课程与主要实践环节:机械制图、机械设计基础、工程材料与热处理、数控技术、模具制造技术、塑料模具工艺与塑料模具设计、冲压工艺与冲模具设计、塑料成型机械、模具CAD/CAM、模具价格估算 、机加工实习、钳工技能实训、数控机床操作实训、模具技能实训、毕业实习(设计)等,以及各校的主要特色课程和实践环节。

模具设计与制造深造领域

模具加工方向:①模具加工生产组织;②模具数控编程加工;③模具三维设计;④产品开发三维设计。其他技术类方向:生产管理、物流管理、设备管理、质量管理、项目管理以及产品开发、汽车工业、机械制造工艺师、CNC工程师等。

模具设计与制造专业方向

可设置的专业方向: 金属冷压成型技术、塑性成型技术。

模具设计与制造就业面向

机械、电子、电器、轻工、塑料等行业的模具设计、制造和维修,模具设备的安装、调试、维护与管理工作。

模具设计与制造职业资格

其他:本专业可获取劳动部组合机床操作工中级职业技术证书、劳动部加工中心操作工中级职业技术证书。

模具设计与制造专业介绍

模具设计与制造专业创办于2003年,面向模具设计与制造行业,培养从事模具产品开发、模具设计、模具制造等一线技术与管理岗位工作的高素质技能型人才,累计培养1000多名大专全日制学生,在校学生400余人。校内拥有数控技术中心、模具拆装实训室,模具设计实训室、CAD/CAM综合实验实训室等16个;校外拥有三一重工、中南传动机械厂、富士康科技集团等顶岗实训基地6个;拥有结构合理的教学团队,为专业教学提供良好的保障。学生参加湖南省职业技能竞赛获一等奖1项,二等奖2项、三等奖3项。

模具设计与制造专业培养模式

其专业核心能力为:1.冷冲模、塑料模的设计与制造,2.模具制造设备的安装、调试、使用和维护。3.产品的开发设计。

模具设计与制造专业培训要求

模具设计与制造专业的培养目标是:培养德、智、体、美等方面全面发展,具有良好的职业素质,面向制造行业,从事模具设计、模具加工工艺编制、冲压和塑料成型加工、数控机床的操作以及生产管理等工作的高等技术应用性专门人才。体现为制造方面达到模具制造的技师水平,设计方面达到助理设计师的水平。

模具设计与制造专业核心能力

冷冲模、塑料模的设计与制造,模具制造设备的安装、调试、使用和维护。

模具设计与制造专业课程设置

专业核心课程与主要实践环节:机械制图、机械设计基础、工程材料与热处理、数控技术、模具制造技术、塑料模具工艺与塑料模具设计、冲压工艺与冲模具设计、塑料成型机械、模具CAD/CAM、模具价格估算 、机加工实习、钳工技能实训、数控机床操作实训、模具技能实训、毕业实习(设计)等,以及各校的主要特色课程和实践环节。

模具设计与制造专业专业方向

可设置的专业方向: 金属冷压成型技术、塑性成型技术。

模具设计与制造专业就业面向

机械、电子、电器、轻工、塑料等行业的模具

倾诚模具图片(8张)设计、制造和维修,模具设备的安装、调试、维护与管理工作。电子信息、轻工生产管理、物流管理、设备管理、质量管理、项目管理以及产品开发、汽车工业、机械制造工艺师、CNC工程师等

毕业生社会需求量大,待遇较高。模具加工方向①模具加工生产组织;②模具数控编程加工;③模具三维设计;④产品开发三维设计。其他技术类方向:电子信息、轻工生产管理、物流管理、设备管理、质量管理、项目管理以及产品开发、汽车工业、机械制造工艺师、CNC工程师等。

模具设计与制造专业就业优势

本专业主要面向机械、模具、汽车、航空、医药等行业,可从事模具设计与制造、产品结构设计与开发、设备调试与管理、数控操作与编程、生产技术管理等相关工作岗位的技术工作。与富士康科技集团、三一重工、东莞汇新模具公司、株洲日新模具有限公司、南通科技投资集团股份有限公司、长丰汽车模具公司、北京殷华激光快速成形与模具技术有限公司、杭州博洋科技有限公司等企业建立了校外顶岗实习基地。

模具设计与制造专业职业资格

其他:湖南信息职业技术学院本专业可获取劳动部组合机床操作工中级职业技术证书、劳动部加工中心操作工中级职业技术证书。

模具设计与制造专业培养模式

总的培养要求为:热爱社会主义祖国,拥护党的基本路线,领会马克思列宁主义、毛泽东思想、邓小平理论、“三个代表”重要思想和科学发展观的基本原理,具有爱国主义、集体主义、社会主义思想和良好的思想品德,在具有必备的基础理论知识和专门知识的基础上,重点掌握从事本专业领域实际工作的基本能力和基本技能;具有较快适应生产、建设、管理、服务第一线岗位需要的实际工作能力;具有创新、创业精神、良好的道德和健康的体魄。

模具设计与制造专业思想素质

热爱社会主义祖国、拥护中国共产的领导和中国特色社会主义道路,坚持四项基本原则和改革开放的总方针,初步掌握马克思主义、毛泽东思想、邓小平理论、“三个代表”重要思想和科学发展观的基本原理,具有科学的世界观、方法论和正确的人生观;具有遵纪守法的观念,良好的思想品德、社会公德和职业道德;具有开拓创新、团结合作、艰苦奋斗的精神和联系群众、严谨务实的作风;具有为人民服务的高度责任感和为实现现代化而献身的精神。

模具设计与制造专业知识能力

具有本专业必需的自然科学、社会科学和管理科学知识;掌握计算机基础知识、必要的网络知识、常用软件知识;具有基本的机械基础知识;具有本专业必须的机械设计理论基础知识、模具材料及成形工艺、模具设计与制造专业知识;掌握模具CAD/CAM基础知识;具有必要的模具维修基础知识。

具有一定的自学能力;具有模具工艺设计、工艺实施、技术管理能力;具有模具数控加工编程能力;具有注塑模具、冲压模具设计与制造能力;具有一定钳工操作能力、模具修配能力;具有良好的计算机基础应用能力和利用计算机进行辅助设计制造及管理能力;具有熟练运用CAD/CAM软件进行模具造型设计和加工的能力;具有良好的语言表达、文字表达、人际交往能力。

模具设计与制造专业身心素质

有一定的体育运动和卫生、军事基本知识,掌握体育运动和科学锻炼身体的方法和基本技能,养成良好的体育锻炼习惯和生活习惯,达到国家规定的大学生体育合格标准,具有良好的心理素质和健康的体魄。

模具设计与制造专业招生办法

招生对象及学制:本专业招收应往届高中毕业生、普通中专、职业高中、职业中专毕业生及社会青年,脱产学习,学制三年。

模具设计与制造专业课程设置

模具设计与制造专业公共课

1、思想道德修养与法律基础

本课程是以马列主义、毛泽东思想、邓小平理论为指导,理论联系实际地研究大学生成长过程中思想道德修养的客观规律的一门思想、政治和品德教育的课程。它根据我国社会主义现代化建设对大学生的政治、思想、品德方面的要求,以及大学生在政治观、人生观、道德观方面形成发展的规律和特色,教育大学生加强自身的思想道德修养,努力成为社会主义的建设者和接班人。讲授内容:大学生的历史使命,基本国情和基本路线教育,人生观教育,道德教育,社会主义民主法制教育。

2、毛泽东思想、邓小平理论和“三个代表”重要思想?

本课程通过简明扼要地讲授马克思主义的基本观点,进行马列主义、毛泽东思想、邓小平理论、“三个代表”重要思想和科学发展观教育,使学生明确改革是在新形式下,马克思主义的基本原理与我国客观实际的紧密结合,充分发挥马克思主义教育主阵地主渠道作用,帮助学生树立正确的世界观、人生观和价值观,达到培养“四有”人才的目的。

3、大学英语

培养学生英语听、说、读、写能力,并能在实践中以英语为工具获取本专业所需的信息,为进一步提高英语水平打下较为坚实的基础。

主要内容:语音、语法、笔译。着重矫正语音、语调,扩大词汇量,加深基本语法,借助词典翻译一般短文,加强阅读和笔译技能的训练。

4、计算机文化基础

通过本课程的学习,让学生掌握计算机基础知识,WindowsXP、Office软件、数据库以及Internet网络基础,其中Office主要介绍Word2007、Excel2007、Powerpoint2007的使用。

5、高等数学

:通过学习培养学生用数学分析的方法解决工程问题的能力,为以后学习专业基础课和专业课以及将来从事工程设计打下良好的基础。

主要内容:函数、极限与连续、导数和微分、积分及其应用、多元函数的微分、二重积分、三重积分、级数等。

6、体育

进行体育基本知识的教学和基本技能训练。使学生掌握正确的运动技能和科学的锻炼方法,养成体育锻炼习惯,提高身体素质,达到《国家体育锻炼标准》,具有从事本专业或其他行业所需要的良好身体素质。

7、形势教育

本课程是在马克思主义指导下,分析特定时期社会政治、经济、思想文化发展趋势,揭示党和国家在不同时期的方针政策的基本内容和基本精神的思想政治教育课程。主要目的是帮助学生全面正确地认识国际国内形势;认识党和国家面临的形势和任务;拥护党的路线、方针和政策,增强实现改革开放和社会主义现代化建设宏伟目标的信心和社会责任感。

模具设计与制造专业专业基础课

1、机械制图及计算机辅助设计

本课程是一门研究绘制工程图样、图解空间几何问题、计算机绘图和贯彻国家制图有关标准为主要内容的课程,是高等工程专科学校培养具有工程师初步训练的高级工程技术应用型人才的一门必修的技术基础课。它研究绘制和阅读工程图样的原理和方法,为培养学生的制图技能和空间想象能力打下必要的基础。

其主要任务:

(1)研究正投影的基本理论和投影特性;

(2)培养一定的空间想象能力和分析能力;

(3)培养按照机械制图国家标准的有关规定正确而熟练地绘制和阅读机械图样(零件图和装配图)的能力;

(4)培养空间几何问题的初步图解能力;

(5)学习计算机绘图知识,能使用计算机绘图和辅助绘图及相关设备进行绘制二维工程图的能力;

(6)培养耐心、细致的工作作风及严肃认真的工作态度。

2、机械设计基础

本课程主要研究机械中的常用机构和各种通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论及计算方法。它是一门培养学生机械设计能力的专业基础课。通过学习本课程应达到:

(1)掌握常用机构的工作原理、运动特性以及分析机构的基本知识;

(2)掌握通用零件的工作原理、特点、计算方法、选用等知识;

(3)运用标准、手册进行一般参数的通用零件和简单的机械装置进行设计;

(4)液压与气动传动的基本知识;

(5)计算机辅助设计软件的实际应用。

结合机械制图、机械设计等课程,熟练掌握计算机辅助设计软件进行二维工程制图(零件图、装配图)的绘制;熟悉三维产品设计,并完成零部件的造型和模具设计、装配工作;利用图文档案管理系统进行图纸档案管理。

3、机械制造工艺学

本课程是一门重要的、涉及面宽、实践性很强的专业基础课。

主要内容:

(1)金属切削加工原理与刀具基础知识;

(2)金属切削机床及切削工艺,电火花加工、电火花线切割加工、激光加工等特种加工和数控加工等当代先进的生产工艺及其特点;

(3)机床夹具基础知识;

(4)机械制造工艺过程基础知识和一些典型零件的加工工艺过程;

(5)机械加工质量分析和提高生产率的方法。

学习要求:

掌握金属切削的基本理论,具有根据具体加工条件合理选择刀具(如种类、材质、几何角度、参数等)、选择切削用量及切削液的能力,掌握机械制造工艺的基本理论知识、机床夹具的基本原理、设计方法解算尺寸链等知识,初步分析和处理与切削加工过程中有关的工艺技术问题。

通过生产实习、实验等实践环节,熟悉制订工艺规程的原则、步骤和方法,对一般机械零件,具备制定机械加工工艺规程和装配工艺的能力;初步具备综合分析机械制造过程中提高产品质量和生产率、降低生产成本等方面问题的能力;对制造技术的新发展有一定的了解。

4、数控编程与加工

使学生了解数控编程方法,熟悉数控编程指令,能够对需要编程的机械零件进行必要的工艺分析和轨迹计算,完成零件加工的手工编程和机床操作及加工工作。了解CAD/CAM基本概念,并对现代加工技术有一个概貌性的了解。

重点内容:零件的数控加工工艺、手工编程、自动编程以及图形编程的原理和实践。通过课程讲解、实验实训等实践环节,使学生掌握数控车床、数控铣床、加工中心以及数控电火花线切割加工机床的零件加工编程技术等,使学生能熟练正确地编制中等复杂程度零件的加工工艺和加工程序。

实训环节:数控车床编程和加工操作实训;数控铣床及加工中心编程和加工操作实训;电火花、线切割机床的操作、编程实训。

实训要求:能完成中等复杂零件的从零件图纸到成品的加工工艺、编程、加工操作全过程。

模具设计与制造专业专业课

1、塑料模具设计

本课程是核心专业课程之一,主要讲授塑料模具的设计流程和模具结构,塑料的特性和成型原理、掌握模具的合模和开模动作、塑料件模具结构设计等。

通过本课程的学习,掌握塑料的基本概念、热塑料的成形加工性能、热塑料制品设计的基本原则,注射成型模具的基本结构及分类、注射成型模具零部件的设计、浇注系统设计等知识,能够完成塑料模具的设计任务以及维护等。

实训要求:设计、加工、装配、维修。

2、冲压模具设计

通过本课程学习,使学生掌握冲压件的结构工艺性及设计、冲压模具设计、冲压工艺设计、冲裁工艺、精密冲裁、弯曲、拉伸及其他成形工艺设计、汽车覆盖件冲压工艺设计、冲模分类、特点、用途,单工序模设计、复合模设计、连续模设计、精冲模设计、覆盖件模具设计、硬质合金冲模设计等知识,掌握冲压模具标准化,冲模术语及冲模技术条件,冲模标准零件,相关国家、国际标准等。

实践环节:冷冲模的设计、加工、装配、维护,冲压成型工艺的设计与实施。

3、模具CAD/CAM技术

CAD/CAM是实现信息处理高度一体化、提高设计制造质量和生产率最佳方法的新技术。通过本课程的学习,使学生能够初步掌握利用计算机来完成多品种模具产品的设计与制造的能力。

主要内容:CAD/CAM的总体结构、硬件系统、软件系统;机械产品造型设计CAD、计算机辅助制造(CAM)和成组技术(GT);计算机辅助工艺过程设计(CAPP)技术;模具设计CAD等关键技术。

(1)以实际产品为主线,培养学生做实际产品、满足岗位要求的能力,培养学生掌握三维实体造型、模具设计,数控自动编程一体化技术的能力。

(2)巩固学生在冷冲模、塑料模、压铸模设计中模具结构设计、模具零件材料以及模架和其他标准件设计等方面的基本专业知识。

(3)熟练掌握三维造型软件Pro/E等软件在模具设计中的应用。包括三维实体模型建立模具装配模型,设计分型面、浇注系统及冷却系统,生成模具成型零件的三维实体模型,掌握塑料模具核心部分的设计工作。

(4)熟练掌握数控编程软件CimatronE、MasterCAM软件在模具设计中的应用,生成模具产品的数控程序。

先修课程:微机原理与应用、机械制造基础、机械设计基础。

实训软件选用:MasterCAM、Pro/E、CimatronE、CAXA等。

实训设备:数控机床等。

实践环节:课程设计、模具设计与数控加工CAM技术应用等。

4、模具制造工艺

本课程是模具设计与制造专业的一门主干专业课程,也是一门实践性很强的课程。

主要内容:冲压工序与冲模分类、冲压设备简介;冲裁模设计、弯曲模设计、拉深模设计及成形模设计;塑料的基本知识、塑件设计;注射模、压注模及压注模设计要点;模具的机械加工、电火花加工;冲模的装配与调整。

课程任务:使学生具备中等专门技术人才和高素质劳动者所必须的模具制造工艺的基本知识和技能:具备处理模具制造中一般工艺技术问题的能力;掌握冷冲压模具和塑料模具零件的加工工艺过程的编制及模具装配的工艺方法,解决一般性技术难题;掌握模具制造的新技术、新工艺,了解模具制造技术的发展方向。本课程主要讲授模具加工的基础理论和加工方法,模具零件的机械加工工艺和特种加工工艺,以及模具装配工艺。

通过本课程的学习,学生应达到以下基本要求:

(1)掌握模具制造的基础知识,熟悉模具的加工工艺及装配工艺;

(2)具有编制中等复杂模具零件制造工艺规程和分析、解决一般技术难题的能力;

(3)了解模具制造的各种方法、原理和特点;

(4)掌握模具制造的新工艺、新技术,了解模具制造技术的发展方向。

先修课程:机械制图、工程力学、机械制造基础等。

实践环节:注塑成形、冲压成形、模具制造实训。

模具设计与制造专业选修课

1、音乐与绘画

通过本课程的学习,可以陶冶学生的艺术修养,培养学生的艺术素质,并且在系统的训练过程中,培养学生正确的观察方法和造型能力,为今后的全面发展奠定良好的基础。

2、大学生就业与创业指导

目的要求:通过本课程的学习,使毕业生树立正确的择业观并调适在择业过程中可能出现的矛盾心理;掌握一定的求职技巧并转换角色、适应社会发展对人才的需求;了解就业政策,更好地利用就业指导机构指导自身就业。

主要内容:我国当前的就业形势、大学生就业政策、就业观念、就业准备、职业选择、择业技巧、创业环境与创业机会、择业过程中各主要环节的把握、创业者应具备的素质与能力等。

3、演讲与写作

本课程的开设目的是:使学生通过学习,加深对语言的社会本质和交际功能的认识,提高运用祖国语言文字的实际能力,特别是言语交际的实际能力,同时,通过对写作的强化练习,使学生系统地掌握常用应用文体文章的写作理论知识和方法,提高学生在学习、工作和日常生活中实际应用各种文体的写作能力。

模具设计与制造专业的重要性

进入富裕社会的原动力

社会要发展,必须依靠先进的生产力,而推动先进制造技术生产力发展的原动力的代表就是“模具”——一个代表先进制造技术生产力发展工艺装备,一个被誉为“工业之父”,永不落伍的装备行业。我们可以从下述的工业发达国家对“模具”的称谓,了解到模具在社会经济发展和工业领域中的地位——模具是进入富裕社会的原动力(日本),模具是金属加工中的帝王,是磁力工业(欧美)。

神奇的“模具”必然受到企业的重视,使模具设计与制造专业成为制造业中人才需求量较大的专业之一,并且其专业人才也具有较好的收入。2006年,上海人才市场曾经发布过这样一则消息:年薪20万人民币招博士易,但求一模具技师难。

模具技术的每一次进步,不仅推动了生产力的发展,还大大丰富了生产资料。且不说我国商周时期精美绝伦的青铜器、汉魏时期的钢铁器、唐宋时期的金银器,且不说古代人们用的各种度量仪器、各种汤勺、钱币,大到鼎炉、编钟等制品闪耀着“模具”的光彩,在现代化的工业生产中,模具更展现出其独领风骚的魅力。60%~90%汽车、电子信息、电器、航空航天等行业产品,需要模具对组成它们的零件成型。现代模具能够成形小到比头发丝还要细小的、应用在微电子元器件上的芯片引脚;也可生产用于水轮发电机组中数米尺寸的定、转子片。采用模具生产制件,不仅能根据产品的要求制造出各种尺寸和形状零件,其尺寸精度和互换性高,而且生产效率高,适合大批量生产。

模具设计与制造专业重点课程

1. 制图的基本知识和基本技能

重点:《机械制图》国家标准中线型和尺寸标注的一般规定。

难点:绘制平面图形时,使用绘图工具和仪器准确绘制线型和标注尺寸。

2. 投影法的基本知识

重点:点、线、面的三面投影及其投影规律,基本立体的投影及在立体表面找点,求作截交线表达切割体,求作相贯线表达相贯体。

难点:截交线的求作,相贯线的求作。

3. 组合体

重点:组合体三视图“长对正、高平齐、宽相等”的投影对应关系,画组合体三视图的方法,形体分析法和线面分析法读组合体三视图,组合体视图的尺寸标注。

难点:线面分析法读组合体三视图,组合体视图的尺寸标注。

4. 轴测图

重点:正等测和斜二测轴测图绘制的基本要求。

难点:圆及圆角正等轴测图的画法。

5. 机件常用的表达方法

重点:基本视图的选用,局部视图和斜视图的应用,剖视图的概念、画法、标注,剖视图的种类,剖切位置和剖切方法,断面图的概念、画法。

难点:基本视图的选用原则,剖视图的标注方法,剖视图的种类和剖切方法的选择。

6. 标准件与常用件

重点:螺纹,螺纹紧固件及其连接。

难点:螺纹紧固件连接画法。

7. 零件图

重点:零件图的视图选择,零件图的尺寸标注,极限与配合的概念及标注,表面粗糙度参数值的选用及标注,读零件图的方法,画零件图的要求。

难点:零件图的视图选择方法,标注零件图尺寸时尺寸基准的选择,极限与配合的概念及应用,表面粗糙度参数值的选用。

8. 装配图

重点:装配图的视图表达,由零件图画装配图,由装配图拆画零件图。

难点:由装配图拆画零件图的要求、方法。

模具设计与制造专业考试课程

模具设计与制造专业

专业代号:080304

一、课程设置及使用教材

序号

层次

课程

代号

课 程 名 称

学分

教材名称

教材主编

备 注

1

03706

思想道德修养与法律基础

2

《思想道德修养与法律基础》

刘瑞复

李毅红


  

2

03707

毛泽东思想、邓小平理论和“三个代表”重要思想概论

4

《毛泽东思想、邓小平理论和“三个代表”重要思想概论》

钱淦荣

罗正楷


  

3

00018

00019

计算机应用基础

计算机应用基础(实践)

2

2

《计算机应用基础》

杨明福


  

4

00022

高等数学(工专)

7

《高等数学(工专)》

吴纪桃

漆毅

推荐课程

1学年课程

5

00699

材料加工和成型工艺

4

《工程材料及成形工艺基础》(第3版)

杨慧智


  

6

01548

AutoCAD绘图

4


  
  

技能考核

7

01559

模具CAD(PRO/E)

5


  
  

技能考核

8

01560

模具CAD(UG)

5


  
  

技能考核

9

01561

模具CAM(MASTERCAM/POWERMILL)

5


  
  

技能考核

10

01562

冲压与塑料成型设备

4

《冲压与塑料成型设备》

范有发


  

11

12

02195

02196

数控技术及应用

数控技术及应用(实践)

3

1

《数控技术及应用》

林其骏


  

13

02218

冲压工艺及模具设计

4

《冲压工艺与模具设计》(第二版)

成虹

沟通课程

14

15

02220

02221

塑料成型工艺与模具设计

塑料成型工艺与模具设计(实践)

4

2

《塑料成型工艺与模具设计》

屈华昌

沟通课程

16

17

02230

02231

机械制造

机械制造(实践)

7

1

《机械制造》

刘瑾

沟通课程

1学年课程

18

06918

工程图学基础

7

《机械工程图学》

胡建国


  

19

07743

机械设计基础(一)

6

《机械设计基础》(第五版)

杨可桢

程光蕴

沟通课程

20

01563

模具设计与制造设计实习

4


  
  

技能考核

总学分83学分

二、实践性环节考核部分

1.含实践的课程及实践所占学分

序号

层 次

课程

代号

课 程 名 称

学分

1

专科段

00019

计算机应用基础(实践)

2

2

02196

数控技术及应用(实践)

1

3

02221

塑料成型工艺与模具设计(实践)

2

4

02231

机械制造(实践)

1

2.技能考核课程:(01548)AutoCAD绘图、(01559)模具CAD(PRO/E)、(01560)模具CAD(UG)、(01561)模具CAM(MASTERCAM/POWERMILL)

3.(01563)模具设计与制造设计实习

四、新旧课程衔接

序号

原计划规定课程及代号

新计划规定课程及代号

课程代号

课程名称

课程代号

课程名称

1

0001

0002

0003

马克思主义哲学原理

邓小平理论概论

法律基础与思想道德修养(任选二门)

03706

03707

思想道德修养与法律基础

毛泽东思想、邓小平理论和“三个代表”重要思想概论

2

0004

0005

毛泽东思想概论

马克思主义政治经济学原理

03708

03709

中国近现代史纲要

马克思主义基本原理概论

3

2314

模拟电路与数字电路

04730

电子技术基础(三)

注:只通过(0001)马克思主义哲学原理和(0002)邓小平理论概论2门课程中一门的考生,须参加(03706)思想道德修养与法律基础课程的考试;只通过(0003)法律基础与思想道德修养课程的考生,须参加(03707)毛泽东思想、邓小平理论和“三个代表”重要思想概论课程的考试。

只通过(0004)毛泽东思想概论和(0005)马克思主义政治经济学原理2门课程中一门的考生,须参加(03708)中国近现代史纲要课程的考试。

模具设计与制造专业教学内容

1. 模具设计与制造专业绪论

2. 制图的基本知识和基本技能

《机械制图》国家标准的一般要求,绘图工具和仪器的使用,绘图的基本方法。

3. 投影法的基本知识

点、线、面的投影,基本立体的投影,切割体的投影,相贯体的投影。

4. 组合体

组合体三视图基本知识,画组合体三视图,读组合体三视图,组合体视图的尺寸标注。

5. 轴测图

轴测图的基本知识,绘制正等测和斜二测图的基本方法。

6. 机件常用的表达方法

视图,剖视图的概念、画法和标注,剖视图的种类,剖切位置和剖切方法,断面图,局部放大图、简化画法和其他规定画法。

7. 标准件与常用件

螺纹,螺纹紧固件及其连接,键连接、销连接,滚动轴承,齿轮,弹簧。

8. 零件图

零件图的作用与内容,零件图的视图选择,零件图的尺寸标注,极限与配合,表面粗糙度与形位公差,零件常见结构,读零件图、画零件图。

9. 装配图

装配图的作用与内容,装配图的视图表达,装配图中的零、部件序号和明细栏,装配结构,由零件图画装配图,由装配图拆画零件图。

模具设计与制造专业就业前景

模具行业是制造业的基础,大至汽车、小至玩具,其制作均源于一系列大小模具。某报纸曾报道:“从广州市劳动部门获悉,珠江三角洲地区的模具产业规模约占全国1/3左右,但模具工缺口已经超过10万。模具工业是机械制造的主要产业之一,也是国家鼓励外商投资的一大产业。随着入世后制造业中心向中国转移,模具产业有望迎来30%的增长。” 广东省模具工业协会有关人士指出,全省模具企业已有60000家以上,对模具专业技术人才,尤其是高级的模具专业人才需求很大。2002年,模具高级班毕业生月薪均达3000元以上,工作几年后,月工资涨到8000元不成问题。 如模具设计和模具制造的技术人才一般月薪3000元左右,数控技术人才3500元左右,如熟悉设计、加工、造型整个操作过程的高级技术人才月薪高达5000元以上,而技能突出的月薪超过万元也是常见。

模具分为五金模和塑胶模,是指能生产出具有一定形状和尺寸要求的零件的一种生产工具,也就是通常人们所说的模子。比如手机、玩具、电视机、汽车、飞机等各种产品的外壳和所有零部件的生产都离不开模子。模具是工业之母,是制造行业的基础。因此,模具专业技术人才的就业前景相当广阔。

据劳动部门统计:全国各地特别是上海、广东沿海经济特区机械技术类人才的需求呈明显上升的趋势。在广东全省模具企业就有60000家以上,模具技工缺口达80万人左右,对全国而言缺口更大,因许多企业难以招聘到技术过硬的中高级模具技术人才,所以模具人才的工资待遇也越来越高。

模具设计与制造专业岗位要求

毕业生任职岗位:

1、从事冷冲压及塑料制品的生产工艺规程制定与实施及现场管理。

2、从事冷冲模、塑料模等模具的设计、制造、安装、调试、维修工作。

3、能熟练使用UG软件完成模具的CAD/CAM工作。

4、从事冲压及塑料新产品的开发工作。

5、从事模具设计与制造技术管理工作。

应具备的专业能力要求:

(1)掌握机械加工及装配的常规工艺技术知识,了解本专业的先进技术及其发展动向。

(2)掌握UG三维产品设计和工程图生成技术,能阅读和草绘机械加工零件图和产品装配图,正确标注尺寸等技术要求。

(3)掌握本专业所必需的机械设计基础理论知识,初步掌握机械工程材料及成型技术的基本知识。

(4)能用UG软件完成对模具的设计、分析、制造、装配。

(5)掌握机、电、液技术在设备及装备中的应用技术知识。

(6)掌握计算机在专业应用方面的基本知识。

(7)了解企业管理及技术经济分析的基本知识。

模具设计与制造专业深造领域

模具加工方向:①模具加工生产组织;②模具数控编程加工;③模具三维设计;④产品开发三维设计。其他技术类方向:生产管理、物流管理、设备管理、质量管理、项目管理以及产品开发、汽车工业、机械制造工艺师、CNC工程师等。

模具设计与制造专业将教会我们如何将金属、塑料等材料变为我们需要的工业产品和日常生活中的制品,教会我们如何设计模具,怎样将设计好的模具制造出来,又怎样在模具中成型及成型材料的工艺性。随着“模具是进入富裕社会的原动力,是黄金”的认识深入人心以及制造业在我国的蓬勃发展,模具专业越来越多地受到考生的关注,这也是来该专业学子走俏的原因。

模具设计与制造专业有什么理由吸引考生去填报呢?相信大家很清楚,我国正在成为国际的制造中心,成为制造业大国,而模具是各种产品大批量生产的基础装备,没有模具就不能实现批量生产,提高产品质量、降低成本。一个国家从制造大国走向制造强国,模具在其中扮演着十分重要的角色。日本是世界经济和工业强国,他能在第二次世界大战中很快从废墟中崛起,很大程度是因为他在上世纪五十年代的工业振兴纲要中,把模具作为其核心发展的战略目标,促进其工业、国民经济的振兴和发展。我国制造业发展速度很快,原因之一也是我国在“九五”规划到“十一五”规划中,都把模具列为重点发展的基础工业和重点扶持产业,产业的发展极大地推动该产业及其相关产业链的人才的需求。

模具设计与制造专业被列为国家紧缺人才需求的专业,其毕业生几乎不为找工作发愁。拿我所在的学校来说,模具专业是西部高职高专中惟一的“示范专业”,四川省精品专业,学校的龙头专业,也是学校就业率最高专业之一。该专业毕业生一般都是在制造业内从事生产技术、管理、营销,或生产第一线从事先进数控机床操作,毕业生的主要走向是沿海的经济特区和内地的经济特区,企业对毕业生的评价是能力强、上手快。2006年,到学校要该专业毕业生的岗位与毕业生人数比为1.3:1,可以说,是学生在挑企业,而不是企业挑学生。

模具行业涉及的产业面很宽,比如金属产品制造业、塑料产品制造业、橡胶产品制造业、陶瓷产品制造业、玻璃产品制造业及各种包装产品。同时,模具技术集设计、制造、产品造型、软件应用为一体,集先进制造技术运用为一体。不难看出,模具设计与制造专业的就业面很广,社会需求很大。

模具设计与制造专业培养方案

1、对所设计模具之产品进行可行性分析,以电脑机箱为例,首先将各组件产品图纸利用设计软件进行组立分析,即我们工作中所说的套图,确保在模具设计之前各产品图纸的正确性,另一方面可以熟悉各组件在整个机箱中的重要性,以确定重点尺寸,这样在模具设计中很有好处的,具体的套图方法这里就不做详细的介绍了。

2、在产品分析之后所要进行的工作,对产品进行分析采用什么样的模具结构,并对产品进行排工序,确定各工序冲工内容,并利用设计软件进行产品展开,在产品展开时一般从后续工程向前展开,例如一产品需要量五个工序,冲压完成则在产品展开时从产品图纸开始到四工程、三工程、二工程、一工程,并展开一个图形后复制一份再进行前一工程的展开工作,即完成了五工程的产品展开工作,然后进行细致的工作,注意,这一步很重要,同时需特别细心,这一步完成的好的话,在绘制模具图中将节省很多时间,对每一工程所冲压的内容确定好后,包括在成型模中,产品材料厚度的内外线保留,以确定凸凹模尺寸时使用,对于产品展开的方法在这里不再说明,将在产品展开方法中具体介绍。

3、备料,依产品展开图进行备料,在图纸中确定模板尺寸,包括各固定板、卸料板、凸凹模、镶件等,注意直接在产品展开图中进行备料,这样对画模具图是有很大好处的,我所见到有很多模具设计人员直接对产品展开图进行手工计算来备料,这种方法效率太低,直接在图纸上画出模板规格尺寸,以组立图的形式表述,一方面可以完成备料,另一方面在模具各配件的工作中省去很多工作,因为在绘制各组件的工作中只需在备料图纸中加入定位、销钉、导柱、螺丝孔即可。

4、在备料完成后即可全面进入模具图的绘制,在备料图纸中再制一份出来,进行各组件的绘制,如加入螺丝孔,导柱孔,定位孔等孔位,并且在冲孔模中各种孔需线切割的穿丝孔,在成型模中,上下模的成型间隙,一定不能忘记,所以这些工作完成后一个产品的模具图差不多已完成了80%,另外在绘制模具图的过程中需注意:各工序,指制作,如钳工划线,线切割等到不同的加工工序都有完整制作好图层,这样对线切割及图纸管理有很大的好处,如颜色的区分等,尺寸的标注也是一个非常重要的工作,同时也是一件最麻烦的工作,因为太浪费时间了。

5、在以上图纸完成之后,其实还不能发行图纸,还需对模具图纸进行校对,将所有配件组立,对每一块不同的模具板制作不同的图层,并以同一基准如导柱孔等到进行模具组立分析,并将各工序产品展开图套入组立图中,确保各模板孔位一致以及折弯位置的上下模间隙配合是否正确。

模具(4张)模具图展示

模具种类

模具种类很多

根据加工对象和加工工艺可分为:

①加工金属的模具。

②加工非金属和粉末冶金的模具。包括塑料模(如双色模具、压塑模和挤塑模等) 、橡胶模和粉末冶金模等。 根据结构特点,模具又可分为平面的冲裁模和具有空间的型腔模。模具一般为单件,小批生产。

模具分类

按所成型的材料的不同

五金模具、塑胶模具、以及其特殊模具。

五金模具分为:包括冲压模 ( 如冲裁模具、弯曲模具、拉深模具、翻孔模具、缩孔模具、起伏模具、胀形模具、整形模具等)、锻模(如模锻模、镦锻模等)、挤压模具、挤出模具、压铸模具、锻造模具等;

非金属模具分为:塑料模具和无机非金属模具。而按照模具本身材料的不同,模具可分为:砂型模具,金属模具,真空模具,石蜡模具等等。其中,随着高分子塑料的快速发展,塑料模具与人们的生活密切相关。塑料模具一般可分为:注射成型模具,挤塑成型模具,气辅成型 模具等等。

模具构成

模具除其本身外,还需要模座、模架、模芯导致制件顶出装置等,这些部件一般都制成通用型。 模具企业需要做大做精,要根据市场需求,及技术、资金、设备等条件,确定产品定位和市场定位,这些做法尤其值得小型模具企业学习和借鉴,集中力量逐步形成自己的技术优势和产品优势。所以,我国模具企业必须积极努力借鉴国外这些先进企业的经验,以便其未来更好的发展。

模具模具材料

模具材料最重要的因素是热强度和热稳定性,常用料模具材料:工作温度 成形材料 模具材料

<300℃锌合金Cr12、Cr12MoV、S-136、SLD、NAK80、GCr15、T8、T10。

300~500℃铝合金、铜合金 5CrMnMo、3Cr2W8、9CrSi、W18Cr4V、5CrNiMo、W6Mo5Cr4V2、M2。

500~800℃ 铝合金、铜合金、钢钛 GH130、GH33、GH37。

800~1000℃ 钛合金、钢、不锈钢、镍合金 K3、K5、K17、K19、GH99、IN100、ЖC-6NX88、MAR-M200、TRW-NASA、WA。

>1000℃ 镍合金 铜基合金模具、硬质合金模具。

模具浇注系统分类

根据浇注系统型制的不同可将塑料模具分为三类:

(1)大水口模具:流道及浇口在分模线上,与产品在开模时一起脱模,设计最简单,容易加工,成本较低,所以较多人采用大水口系统作业。塑料模具结构分为两部分:动模和定模。随注射机活动部分为动模(多为顶出侧),在注射机射出端一般不活动称为定模。因大水口模具的定模部分一般由两块钢板组成故也有称此类结构模具为两板模。两板模是大水口模具中最简单的结构。

(2) 细水口模具:流道及浇口不在分模线上,一般直接在产品上,所以要设计多一组水口分模线,设计较为复杂,加工较困难,一般要视产品要求而选用细水口统。细水口模具的定模部分一般由三块钢板组成故也有称此类结构模具为“三板模”。三板模是细水口模具中最简单的结构。

(3) 热流道模具:此类模具结构与细水口大体相同,其最大区别是流道处于一个或多个有恒温的热流道板及热唧嘴里,无冷料脱模,流道及浇口直接在产品上,所以流道不需要脱模,此系统又称为无水口系统,可节省原材料,适用于原材料较贵、制品要求较高的情况,设计及加工困难,模具成本高。 热流道系统,又称热浇道系统,主要由热浇口套,热浇道板,温控电箱构成。我们常见的热流道系统有单点热浇口和多点热浇口二种形式。单点热浇口是用单一热浇口套直接把熔融塑料射入型腔,它适用单一腔单一浇口的塑料模具;多点热浇口是通过热浇道板把熔融料分枝到各分热浇口套中再进入到型腔,它适用于单腔多点入料或多腔模具。

模具成型分类

(1)注射成型

是先把塑料加入到注射机的加热料筒内,塑料受热熔融,在注射机螺杆或柱塞的推动下,经喷嘴和模具浇注系统进入模具型腔,由于物理及化学作用而硬化定型成为注塑制品。注射成型由具有注射、保压(冷却)和塑件脱模过程所构成循环周期,因而注射成型具有周期性的特点。热塑性塑料注射成型的成型周期短、生产效率高,熔料对模 具的磨损小,能大批量地成型形状复杂、表面图案与标记清晰、尺寸精度高的塑件;但是对于壁厚变化大的塑件,难以避免成型缺陷。塑件各向异性也是质量问题之 一,应采用一切可能措施,尽量减小。

(2)压缩成型

俗称压制成型,是最早成型塑件的方法之一。压缩成型是将塑料直接加入到具有一定温度的敞开的模具型腔内,然后闭合模具,在热与压力作用下塑料熔融变成流动状态。由于物理及化学作用,而使塑料硬化成为具有一定形状和尺寸的常温保持不变的塑件。压缩成型主要是用于成型热固性塑料,如酚醛模塑粉、脲醛与三聚氰胺甲醛模塑粉、玻璃纤维增强酚醛塑料、环氧树脂、DAP树脂、有机硅树脂、聚酰亚胺等的模塑料,还可以成型加工不饱和聚酯料团(DMC)、片状模塑料(SMC)、预制整体模塑料(BMC)等。一般情况下,常常按压缩膜上、下模的配合结构,将压缩模分为溢料式、不溢料式、半溢料式三类。

(3)挤塑成型

是使处于粘流状态的塑料,在高温和一定的压力下,通过具有特定断面形状的口模,然后在较低的温度下,定型成为所需截面形状的连续型材的一种成型方法。挤塑成型的生产过程,是准备成型物料、挤出造型、冷却定型、牵引与切断、挤出品后处理(调质或热处理)。在挤塑成型过程中,注意调整好挤出机料筒各加热段和机头口模的温度、螺杆转数、牵引速度等工艺参数以便得到合格的挤塑型材。特别要注意调整好聚合物熔体由 机头口模中挤出的速率。因为当熔融料挤出的速率较低时,挤出物具有光滑的表面、均匀的断面形状;但是当熔融物料挤出速率达到某一限度时,挤出物表面就会变 得粗糙、失去光泽,出现鲨鱼皮、桔皮纹、形状扭曲等现象。当挤出速率进一步增大时,挤出物表面出现畸变,甚至支离和断裂成熔体碎片或圆柱。因此挤出速率的控制至关重要。

(4)压注成型

亦称铸压成型。是将塑料原料加入预热的加料室内,然后把压柱放入加料室中锁紧模具,通过压柱向塑料施加压力,塑料在高温、高压下熔化为流动状态,并通过浇注系统进入型腔逐渐固化成塑件。此种成型方法,也称传递模塑成型。压注成型适用于各低于固性塑料,原则上能进行压缩成型的塑料,也可用压注法成型。但要求成型物料在低于固化温度时,熔融状态具有良好的流动性,在高于固化温度时,有较大的固化速率。

(5)中空成型

是把由挤出或注射制得的、尚处于塑化状态的管状或片状坯材趋势固定于成型模具中,立刻通入压缩空气,迫使坯材膨胀并贴于模具型腔壁面上,待冷却定型后脱模,即得所需中空制品的一种加工方法。适合中空成型的塑料为高压聚乙烯、低压聚乙烯、硬聚氯乙烯、软聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯等。根据型坯成型方法的不同,中空成型主要分为挤出吹塑中空成型和注射吹塑中空成型两种。挤出吹塑中空成型的优点是挤出机与挤出吹塑模的结构简单,缺点是型坯的壁厚不一致,容易造成塑料制品的壁厚不匀。右图是挤出吹塑中空成型原理示意图。注射吹 塑中空成型的优点是型坯的壁厚均匀、无飞边,由于注射型坯有底面,因此中空制品的底部不会产生拼和缝,不仅美观而且强度高。缺点是所用的成型设备和模具价格贵,故这种成型方法多用于小型中空制品的大批量生产上,在使用上没有挤出吹塑中空成型方法广泛。

(6)压铸成型模具

压铸成型模具又称传递成型模具。将塑料原料加入预热的加料室,然后向压柱施加压力,塑料在高温高压下熔融,并通过模具的浇注系统进入型腔,逐渐硬化成型,这种成型方法叫作压铸成型,所用的模具叫压铸成型模具。这种模具多用于热固性塑料的成型。

除此之外,还有泡沫塑料成型模具、玻纤增强塑料低压成型模具等等。

模具其它分类

(1)热流道模具

借助加热装置使浇注系统中的塑料不会凝固,也不会随制品脱模,所以又称无流道模。优点:1)无废料 2)可降低注射压力,可以采用多腔模 3)可缩短成型周期 4)提高制品的质量 适合热流道模塑料的特点:5)塑料的熔融温度范围较宽。低温时,流动性好,高温时,具有较好的热稳定性。6)对压力敏感,不加压力不流动,但施加压力时即可流动。7)比热性好,以便在模具中很快冷却。可用热流道的塑料有PE,ABS,POM,PC,HIPS,PS。常用的热流道有两种:1)加热流道模 2)绝热流道模。

(2)硬模

内模件所采用的钢板,买回来后需要进行热处理,如淬火渗碳,才能达到使用的要求,这样的注塑模叫硬模,如内模件采用H13钢,420钢,S7钢。

(3)软模(44HRC 以下)

内模件所采用的钢材,买回来后不需要进行热处理,就能达到使用的要求,这样的注塑叫软模。如内模件采用P20钢,王牌钢,420钢,NAK80,铝,铍铜。

模具双射成型

模具原理

基本原理:

双射成型主要以双射成型机两只料管配合两套模具按先后次序经两次成型制成双射产品。

工作步骤:

1.A原料经A料管射入1次成型模制成单射产品A。

2.经周期开模,产品A留于公模,成型机动模板旋转至B合模。

3.B原料经B料管射入2次成型模制成双射成品,开模顶出。

模具设计要点

一.设计前检讨事项工作步骤

1.模具材质

2.成型品

3.成型机选择

4.模座基本构造

二.模具设计重要项目

1.多色射出组合方式

2.浇道系统

(1)射出压力较低。

(2)快速充填完成,可提升产量。

(3)可均匀射出,产品质量较好。

(4)减少废料,缩短射出时间。

3.成型设备:

(1)各射出料缸的射出量,决定那一色用那一支料缸。

(2)打击棒的位置及打击行程。

(3)旋转盘上水路,油路,及电路的配置问题。

(4)旋转盘的承载重量。

4.模座设计:模仁配置设计

首先考虑到模具公模侧必需旋转180度,模仁设置必需交叉对称排列,否则无法合模成型。

(1)导柱:具有导引公模与母模的功能.在多色模中必需保持同心度。

(2)回位销:由于模具必需旋转的动作,所以必需将顶出板固定,在回位销上加弹簧使顶出板保持稳定。

(3)定位块:确保两模座固定于大固板时不因螺丝的间隙问题而造成偏移。

(4)调整块(耐磨块):主要用于合模时模具高度z坐标值误差时可以做调整。

(5)顶出机构:顶出方式的设计与一般模具相同。

(6)冷却回路设计:模具一与模具二的冷却回路设计尽量相同。

模具制作检验

模具的原材料的控制从下列几方面进行:

1、宏观检验

化学成分对保证钢材的性能是决定性的,但成分合格,不能全面来说明钢材性能,由于钢材内部组织和成分的不均匀性,宏观检验在很大程度上补充了这方面的不足。

宏观检测可以观察钢的结晶情况,钢的连续性的破坏和某些成分的不均匀性。

标准《结构钢的低倍组织缺陷评级图》GB1979

宏观常见8种缺陷:偏析、疏松、夹杂、缩孔、气泡、白点、裂缝、折叠。

模具图片(5张)2.1、退火组织的评定

退火的目的,降低钢的硬度,便于机加工,同时也为后续的热处理作组织准备。

碳素工具钢退火组织按GB1298第一级别评级图评定。

2.2、碳化物不均匀性

Cr12型莱氏体钢,组织中含有大量的共晶碳化物,碳化物不均匀性对使用性能产生非常重要的影响,所以对其碳化物的分布必须有严格的控制。

总而言之,由于模具生产厂和车间的生产对象比较繁琐,并且多少又是单件、小批量,从而为模具生产定额的制定和管理带来一定的难度,再加上各厂和车间的生产方式、设备、技术素质又不太一样,所以在制定定额时,必须要根据本厂和车间的实际情况,找出适当的方法制定出既先进又合理的工时定额,以提高劳动生产率的目的。

模具生产流程

模具就是一个模型,按照这个模型做出产品来,但是模具是怎样生产出来的呢,可能除了模具专业人士大多数回答不出来.模具已经在我们生活当中起了不可替代的作用,我们的生活用品大部分离不开模具,如,电脑,电话机,传真机,键盘,杯子等等这些塑胶制品就不用说了,另外像汽车和摩托发动机的外罩也是用模具做出来的,光一个汽车各种各样的模具就要用到2万多个.所以说现代生活模具的作用不可替代.只要批量生产就离不开模具。

那么模具是怎样做成的呢?

下面对现代模具生产流程做一个简单的介绍。

1)ESI(Earlier Supplier Involvement 供应商早期参与):此阶段主要是客户与供应商之间进行的关于产品设计和模具开发等方面的技术探讨,主要的目的是为了让供应商清楚地领会到产品设计者的设计意图及精度要求,同时也让产品设计者更好地明白模具生产的能力,产品的工艺性能,从而做出更合理的设计。

2)报价(Quotation):包括模具的价格、模具的寿命、周转流程、机器要求吨数以及模具的交货期。(更详细的报价应该包括产品尺寸重量、模具尺寸重量等信息。)

3)订单(Purchase Order):客户订单、订金的发出以及供应商订单的接受。

4)模具生产计划及排工安排(Production Planning and Schedule Arrangement):此阶段需要针对模具的交货的具体日期向客户作出回复。

5)模具设计(Design):可能使用的设计软件有Pro/Engineer、UG、Solidworks、AutoCAD、CATIA等

6)采购材料

7)模具加工(Machining):所涉及的工序大致有车、锣(铣)、热处理、磨、电脑锣(CNC)、电火花(EDM)、线切割(WEDM)、坐标磨(JIG GRINGING)、激光刻字、抛光等。

8)模具装配(Assembly)

9)模具试模(Trial Run)

10)样板评估报告(SER)

11)样板评估报告批核(SER Approval)

模具设计原理

因为不同的成型模具已应用很多领域,加之专业模具的制造技术在这些年也有了一定的变化发展,因此在这部分,总结了真空吸塑成型模具的一般设计规则。

真空吸塑成型模具的设计包括了批量大小、成型设备、精度条件、几何形状设计、尺寸稳定性及表面质量等内容。

1、批量的大小实验用,模具产量小时,可采用木材或树脂进行制造。但是,如果实验用模具是为了获得制品有关收缩、尺寸稳定性及循环时间等的数据时,应该使用单型腔模具来实验,且能保证其能在生产条件下运用。模具一般用石膏、铜、铝或铝-钢合金制造,很少用到铝-树脂。

2、几何形状设计,设计时,经常要综合考虑尺寸稳定性及表面质量。例如,制品设计和尺寸稳定性要求采用阴模(凹模),但是表面要求光泽度较高的制品却要求使用阳模(凸模),这样一来,塑件订购方会综合考虑到这两点,以使制品能在最佳条件下进行生产。经验证明,不符合实际加工条件的设计往往是失败的。

3 、尺寸稳定,在成型过程中,塑件与模具接触的面要比离开模具部分的尺寸稳定性更好。如果日后由于材料刚度的需要要求改变材料厚度,可能导致要将阳模转换为阴模。塑件的尺寸公差不能低于收缩率的10%。

4 、塑件表面 ,就成型材料能够包住的范围而言,塑件可见面的表面结构应在与模具接触处成型。如果可能的话,塑件的光洁面不要与模具表面接触。就像采用阴模制造浴盆和洗衣盆的情况。

5、修饰, 如果使用机械式水平锯锯掉塑件的夹持边,在高度方向上,至少要有6~8mm的余量。其他的修整工作,如磨削、激光切削或射流,也必须留有余量。刀口模切割线间的间隙最小,冲孔模修整时的分布宽度也很小,这些都是要注意的。

6 、收缩和变形 ,塑料易收缩(如PE) ,有些塑件易变形,无论如何预防,塑件在冷却阶段都会发生变形。在这种条件下,就要改变成型模具的外形来适应塑件的几何偏差。例如:尽管塑件壁保持平直,但其基准中心已偏离10mm ;可以抬高模具底座,以调整这种变形的收缩量。

7、收缩量, 在制造吸塑成型模具时一定要考虑到下列的收缩因素。① 成型制品收缩。如果不能清楚地知道塑料的收缩率,则必须取样或用相似形状的模具通过试验来得到。注意:通过这种方法只能得到收缩率,不能得到变形尺寸。② 中间介质的不利影响造成的收缩,如陶瓷、硅橡胶等。③ 模具所用材料的收缩,如铸造铝时的收缩。

模具模具设计

按国家职业定义,模具设计是:从事企业模具的数字化设计,包括型腔模与冷冲模,在传统模具设计的基础上,充分应用数字化设计工具,提高模具设计质量,缩短模具设计周期的人员。

模具概念

冲压模具整体构造可分成二大部分:

(1)共通部分。

(2)依制品而变动的部分。共通部分可加以标准化或规格化,依制品而变动的部分是难以规格化。

模具规格

1. 模板之构成

冲压模具之构成将依模具种类及构成及相异,有顺配置型构造与逆配置型构造二大类。前者是最常使用的构造,后者构造主要用于引伸成形模具或配合特殊模具。

2. 模具之规格

(1)模具尺寸与锁紧螺丝

模具图片(3张)模板之尺寸应大于工作区域,并选择标准模板尺寸。模板锁紧螺丝之位置配置与模具种类及模板尺寸有关。其中单工程模具最常使用锁紧螺丝配置于四边角,最标准形式工作区域可广大使用。长形之模具及连续模具最常使用锁紧螺丝配置于四边角及中间位置。

(2)模板之厚度

模板之厚度选择与模具之构造、冲压加工种类、冲压加工加工力、冲压加工精度等有绝对关系。依据理论计算决定模具之厚度是困难的,一般上系由经验求得,设计使用的模板厚度种类宜尽量少,配合模具高度及夹紧高度加以标准化以便利采购及库存管理。

模具模板设计

连续模具之主要模板有冲头固定板、压料板、凹模板等等,其构造设计依冲压制品之精度、生产数量、模具之加工设备与加工方法、模具之维护保养方式等有下列三种形式:(1)整块式,(2)轭式,(3)镶入式。

1. 整块式

整块式模板亦称为一体构造型,其加工形状必须是封闭的。整块式模板主要用于简单结构或精度不高的模具,其加工方式以切削加工为主(不需热处理),采用热处理之模板必须再施行线切割加工或放电加工及研磨加工。模板尺寸长(连续模具)之场合将采用两块或多块一体型并用之。

2. 轭式

轭式模板之中央部加工成凹沟状以组装块状品。其构造依应用要求,凹沟部可以其他模板构成之。此轭式模板构造之优点有:沟部加工容易,沟部宽度可调整之,加工精度良好等。但刚性低是其缺点。

轭式模板之设计注意事项如下:

(1)轭板构部与块状部品之嵌合采中间配合或轻配合方式,如采强压配合将使轭板发生变化。

(2)轭板兼俱块状部品之保持功能,为承受块状部品之侧压及面压,必须具有足够的刚性。还有为使轭板沟部与块状部品得到密着组合,其沟部角隅作成逃隙加工,如轭板沟部角隅不能作成逃隙加工,则块状部品须作成逃隙加工。

(3)块状部品之分割应同时考虑其内部之形状,基准面必须明确化。为使冲压加工时不产生变形,亦要注意各个块状部品之形状。

(4)轭板组入许多件块状部品时,由于各块状部品之加工累积误差使得节距产生变动,解决对策是中间块状部品设计成可调整方式。

(5)块状部品采并排组合之模具构造,由于冲切加工时块状部品将承受侧压使各块状部品间产生间隙或造成块状部品之倾斜。此现象是冲压尺寸不良、冲屑阻塞等冲压不良之重要原因,因此必须有充分的对策。

(6)轭板内块状部品之固定方法,依其大小及形状有下列五种:A.以锁紧螺丝固定,B.以键固定,C.以揳形键固定,D.以肩部固定,E.以上压件(如导料板)压紧固定。

3. 镶入式

模板中加工圆形或方形之凹部,将块状部品镶合嵌入于模板中,此种模板称为镶入式构造,此构造之加工累积公差少、刚性高,分解及组立时之精度再现性良好。由于具有容易机械加工、加工精度由工作机械决定、最后调整之工程少等优点,镶入式模板构造已成为精密冲压模具之主流,但其缺点是需要高精度的孔穴加工机。

连续冲压模具采用此模板构造时,为使模板具有高刚性要求,乃设计空站。镶入式模板构造之注意事项如下所述:

(1)嵌入孔穴之加工:模板之嵌入孔穴加工使用立式铣床(或治具铣床)、综合加工机、治具镗床、治具磨床、线割放电加工机等。嵌入孔穴之加工基准,使用线割放电加工机时,为提高其加工精度乃进行二次或以上之线割加工。

(2)嵌入件之固定方法:嵌入件固定方法之决定因素有不变动其加工的精度、组立及分解之容易性、调整之可能性等。嵌入件之固定方法有下列四种:A.以螺丝固定,B.以肩部固定,C.以趾块固定,D.其上部以板件压紧。凹模板之嵌入件固定方法亦有采用压入配合,此时应避免因加工热膨胀而产生的松弛结果,使用圆形模套嵌入件加工不规则孔穴时应设计回转防止方法。

(3)嵌入件组立及分解之考量:嵌入件及其孔穴加工精度要求高以进行组立作业。为得到即使有稍微的尺寸误差亦能于组立时加以调整,宜事先考虑解决对策,嵌入件加工之具体考虑事项有下列五项:A.设有压入导入部,B.以隔片调整嵌入件之压入状态及正确位置,C·嵌入件底面设有压出用孔穴,D.以螺丝锁紧时宜采用同一尺寸之螺丝,以利锁固及松开,E.为防止组立方向之失误,应设计防呆倒角加工。

设计 

1. 单元

模具对准单元亦称为模具刃件之对合引导装置。为确实保持上模与下模之对准及缩短其准备时间,依制品精度及生产数量等条件要求,模具对准单元主要有下列五种:


  (1)无导引型:模具安装于冲床时直接进行其刃件之对合作业,不使用引导装置。

(2)外导引型:此种装置是最标准的构造,导引装置装设于上模座及下模座,不通过各模板,一般称为模座型。

(3)外导引与内导引并用型(一):此种装置是连续模具最常使用之构造,冲头固定板及压料板间装设内导引装置。冲头与凹模之对合利用固定销及外导引装置。内导引装置之另一作用是防止压料板倾斜及保护细小冲头。

(4)外导引与内导引并用型(二):此种装置是高精密度高速连续模具之使用构造,内导引装置贯穿冲头固定板、压料板及凹模固定板等等。内导引装置本身亦有模具刃件对合及保护细小冲头作用。外导引装置之主要作用是模具分解及安装于冲床时能得到滑顺目的。

(5)内导引型:此构造不使用外导引装置,内导引装置贯穿冲头固定板、压料板及凹模固定板等等,正确地保持各块板之位置关系性以保护冲头。

2. 导柱及导套单元

模具之导引方式及配件有导柱及导套单元之种类有两种:(A).外导引型(模座型或称主导引),(B).内导引型(或称辅助引)。另行配合精密模具之要求,使用外导引与内导引并用型之需求性高。

(1)外导引型:一般上使用于不要求高精密度之模具,大多与模座构成一单元贩卖之,主要作用是模具安装于冲床时之刃件对合,几乎没有冲压加工中之动态精度保持效果。

(2)内导引型:由于模具加工机之进展,急速普及。主要作用除了模具安装于冲床时之刃件对合外,亦有冲压加工中之动态精度保持效果。

(3)外导引与内导引并用型:一副模具同时使用外导引与内导引装置。

3. 冲头与凹模单元 (圆形)

(1)冲头单元:圆形冲头单元依其形状(肩部型及平直型)、长度、维修之方便性,使用冲头单元宜与压料板导套单元配合。

(2)凹模单元:圆形凹模单元亦称为凹模导套单元,其形式有整块式及分开式,依生产数量、使用寿命及制品或冲屑之处理性,凹模单元之组合系列有:(A).使用模板直接加工凹模形状,(B).具有二段斜角之逃隙部,(C).是否要使用背板,(D).不规则凹模形状必须有回转防止设计。

4. 压料螺栓与弹簧单元

(1)、压料螺栓单元:压料板螺栓之种类有:(A).外螺丝型,(B).套筒型,(C).内螺丝型。为保持压料板于指定位置平行状态,压料螺栓之停止方法(肩部接触部位):(A).模座凹穴承受面,(B).冲头固定板顶面,(C).冲头背板顶面。

(2)、压料弹簧单元:可动式压料板压料弹簧单元可大致分为:(A).单独使用型,(B).与压料螺栓并用型

选择压料弹簧单元时最好考虑下列要点再决定之:

(A)、确保弹簧之自由长度及必要的压缩量 (压缩量大之弹簧宜置于压料板凹穴)。

(B)、初期的弹簧压缩量 (预压缩量) 或荷重之调整有无必要。

(C)、考量模具组立或维护保养之容易性。

(D)、考量与冲头或压料螺栓长度之关系。

(E)、考量安全性 (防止弹簧断裂时之飞出)。

5. 导引销单元 (料条送料方向之定位)

(1)、导引销单元:导引销之主要作用是连续冲压加工时得到正确的送料节距。冲压模具用导引单元有间接型 (导引销单独使用) 及直接型(导引销装设于冲头内部)两种形式。

(2)、导引销之组装方式与冲孔冲头有相同(装设于冲头固定板)。利用弹簧将其受制于冲头固定板。

(3)、导引销另外装设于压料板之形式,由于要求导引销突出于压料板之量达到一定及防止模具上升时之容易带上被加工材料,压料板之刚性及导引形式有必要注意之。

(4)、导引销单元有直接型,其装设于冲头内,主要用于外形冲切(下料加工) 或引伸工程之切边加工,其位置定位系利用制品之孔及引伸部内径。

6. 导料单元

(1)、外形冲切 (下料加工) 或连续冲压加工时,为使被加工材料之宽度方向受到导引及得到正确的送料节距,乃使用导料单元。

(2)、料条宽度方向之导引装置,导引方式有:(A).固定板导引销型,(B).可动导引销型,(C).板隧道导引型 (单块板),(D).板导引型 (两块构成),(E).升料销导引型 (有可动式、固定式及两者并用之。

(3)、起始停止之导引装置,其形式有:(1).滑块式,(2).可动销式等两种,主要作用是材料置于模具之最初起始位置定位。

(4)、送料停止装置,可正确地决定出送料节距,主要用于人手送料之场合,其形式有:(A).固定式停止销,(B).可动式停止销,(C).边切停止方式,(D).挂钩停止机构,(E).自动停止机构。

(5)、侧推式导料机构,冲压加工时材料被压向一方,可防止材料因料条宽度与导料件宽度差所产生的蛇行现象。

(6)、胚料位置定位导料机构,其形式有:(A).固定销导料型(利用胚料之外形),(B).固定销导料型 (利用胚料之孔穴),(C).导料板 (大件部品用),(D).导料板 (一体形),(E).导料板(分割形)。

7. 升料与顶料单元

(1)、升料销单元:其主要作用是进行连续冲压加工时将料条升至凹模上 (位置高度称为送料高度,并达到顺利送料目的,其形式有:(A).升料销型 (圆形,纯粹升料用),是最普通的升料销单元。(B).升料销型 (圆形,设有导料销用孔),升料销设有导料销用孔可防止材料承受导引销之变形及使导引销确实发生作用。(C).升料及导料销型,兼俱导料功能,连续模具之导料最常使用此形式升料销型。(D).升料销型(方形) 如有需求设有空气吹孔。(E).升料及导料销型 (方形)。

(2)、顶料单元:自动冲压加工时必须防止冲切制品或冲屑之跳于凹模表面以避免模具损坏及不良冲压件之产生。

(3)、顶出单元:顶出单元之主要作用是每次冲压加工时将制品或废料自凹模内顶出。顶出单元之装设场所有二:(A)、逆配置型模具时装设于上模部份,(B).顺配置型模具时装设于下模部份。

8.固定销单元

模具图片(5张)固定销单元之形状及其尺寸依标准规格需要而设计,使用时之注意事项有:(A).固定销孔宜为贯穿孔,不能的场合,考虑容易使用螺丝卸除之设计方法。(B).固定销长度适度最好,不可大于必要的长度。(C).固定销孔宜有必要的逃离部。(D).置于上模部份之场合,应设计防止落下之机构以防止其掉落。(E).采用一方压入配合一方滑动配合之场合,滑动侧之固定销孔稍微大于固定销。(F).固定销之数量以两只为原则,尽量选择相同之尺寸。

9.压料板单元

压料板单元之特别重要点是压料面与凹模面有正确的平行度及缓冲压力要求平衡。

10. 误送检测单元

以连续模具冲压加工时,模具必须设计失误检出单元以检出送料节距之变化量是否超过其基准而停止冲床之运转。失误检出单元是装设于模具内部,依其检出方法有下列两种装设形式:(A).上模内装设检出销之形式,当其偏离料条孔穴时,将与料条相接触而检知。(B).下模内装设检出销之形式,当料条之一部与检出销接触而检知。

11. 废料切断单元

连续冲压加工时料条 (废料) 将陆续离开模具内,其处理方式有两种:(A).利用卷料机卷取之,(B).利用模具切断装置将其细化。又后者之方式有两种:(A).利用专用废料切断机 (设置于冲压机械外部),(B).装设于连续模具最后工程之切断单元。

12. 高度停止块单元

高度停止块单元之主要作用是正确地决定上模之下死点位置,其形式有下列两种:(A).冲压加工时亦经常接触之方式,(B).组装时才接触,冲压加工时不接触之方式。还有,当模搬运、保管时,为防止上模与下模之接触,最好于上模与下模之间置入隔块。当精度要求无必要时,其使用标准可采用螺丝调整型。

模具主要元件

1. 标准部品及规格

模具用标准规格之选择方法最好考量下列事项:(A).使用的规格内容不受限制时,最好采用最高层者。(B).原则上采用标准数。(C).模具标准部品无此尺寸时,采用最接近者再进行加工。

2.冲头之设计

冲头依其功能可大致分为三大部份:(A).加工材料之刃部先端(切刃部,其形状有不规则形、方形、圆形等)。(B).与冲头固定板接触部(固定部或柄部,其断面形状有不规则形、方形、圆形等)。(C).刃部与柄部之连结部份 (中间部)。

冲头各部份之设计基准分别从 (A).切刃部长度,(B).切刃部之研磨方向,(C).冲头之固定法及柄部之形状等方面简述之。

3. 冲头固定板之设计

冲头固定板之厚度与模具及荷重之大小有关系性,一般上为冲头长度之30~40%,还有冲头引导部长度宜高于冲头直径之1.5倍

4. 导引销(冲头)之设计

导引销 (冲头) 之引导部直径与材料导引孔之间隙,其尺寸及突出压料板之量依材料之厚度而设计,导引销之先端形状大致分为两种:A.炮弹形,B.圆锥形 (推拔形)。

(1).炮弹形是最普通之形式,市面上亦有标准部品。

(2).圆锥形有一定的角度,很适合用于小件之高速冲压,推拔角度之决定因素有冲压行程、被加工件之材质、导引孔之大小,加工速度等。推拔角度大时较容易修正被加工材料之位置,但推拔部之长度将变长。推拔部与圆筒部连接处宜滑顺之。

5.凹模之设计

(1).冲切凹模之设计

冲切凹模之形状设计应考量之要项有:A.模具寿命及逃角之形状,B.凹模之剪角,C.凹模之分割。

(A).模具寿命及逃角之形状:此设计是非常重要的事项,如设计不正确将会造成冲头之破损、冲屑之堵塞或浮上、毛边之发生等冲压加工不良现象。

(B).凹模之剪角:外形冲切时为减低其冲切力,凹模可采剪角设计,剪角大时冲切力之减低亦大,但易造成制品之反曲及变形。

(C).凹模之分割:凹模必须施以成形研磨等精加工,由于其是凹形状,研磨工具不易进入,故必须加以分割。

(2).弯曲凹模之设计

弯曲加工用凹模之设计,为防止回弹及过度弯曲等现象之发生,U形弯曲加工用凹模之部形状为双R与直线部 (斜度为30度) 之组合,最好近似R形状。R部形状经成形研磨或NC放电加工后应施以抛光处理。

(3).引伸凹模之设计

引伸凹模角隅部形状及逃角形状是非常重要的设计事项,有关角隅部及逃角之形状及特征如下:引伸凹模R角值大时较易引伸加工,但亦产生引伸产品表面产生皱摺现象,引伸制品侧壁厚度大于板厚。引伸厚板件及顶出困难之场合,凹模R值要取小,约为板厚之1-2倍,一般上圆筒及方筒引伸凹模之大多引伸部作成直段状,为防止烧着发生、润滑油油膜之破坏及减少顶出力等目的,直段部下方宜有逃部 (阶段形或推拔形) 设计。特别是引缩加工之场合,此直段部有必要尽量少。

6. 冲头之侧压对策

冲压加工时冲头左右承受均等之荷重是最佳理想 (即侧压为零) 状态,冲头承受侧向压力时将使上模与下模产生横方向之偏移,造成模具间隙之部份变大或变小 (间隙不均匀) 及无法得到良好精度的冲压加工。有关冲头之侧压对策有下列方法:(A).改变加工方向,(B).单侧加工 (冲切、弯曲、引伸等) 之制品宜采两排布列方式,(C).冲头或凹模装设侧压挡块,切刃之侧面设有导引部 (尤其是切断及分断加工)。

7. 背压板之设计

冲压加工时主要作用件(冲头、压料板、凹模) 之后方将承受面压,当冲压力高于面压力时宜采用背压板 (特别是冲头及凹模模套之背面) 背压板之使用方式有局部使用与全面使用两种形式。

模具设计软件

现代工业发展很快,基本上都是利用电脑进行设计和加工,其精度能够保证在0.002~0.01。搞模具设计工作有一条无边无际的广阔天地.如果能够用电脑进行辅助设计,则你的对手,无形之中,就落在你的后面了.常用模具设计软件有AUTOCAD Pro/E UG SW CImatron,mishiong 等等。

模具对寿命的影响

设计是模具生产中的关键步骤、生产的初始环节,把控着模具生产的全过程,因此设计还对模具的使用寿命有着极大的影响,设计主要从以下两个方面影响冲压模具的使用寿命。

(1)模具的导向机构精度。准确和可靠的导向,对于减少模具工作零件的磨损,避免凸、凹模啃伤影响极大,尤其是无间隙和小间隙冲裁模、复合模和多工位级进模则更为有效。为提高模具寿命,设计时必须根据工序性质和零件精度等要求,正确选择导向形式和确定导向机构的精度。

(2)模具(凸、凹模)刃口几何参数。凸、凹模的形状、配合间隙和圆角半径不仅对冲压件成形有较大的影响,而且对于模具的磨损及寿命也影响很大。如模具的配合间隙直接影响冲裁件质量和模具寿命。精度要求较高的,设计中就宜选较小的间隙值;反之则可适当加大间隙,以提高模具寿命。

模具常用软件

模具塑料模具

PTC的EMX,Siemens的NXMold Wizard,CimatronE,Delcam Moldmaker,Missler 的Topsolid Mold,Think3的Mold Design,Manusoft的IMOLD,R&B的MoldWorks等。

模具五金模具

PTC的PDX、Siemens的NXProgressive Die Design、Logopress的Logopress3、3D QuickTools Limited的3DQuickPress、R&B Mold & Die Design的MoldWorks、Missler的Topsolid Progress等。

模具模具制造

模具设计制作的要求是:尺寸精确、表面光洁;结构合理、生产效率高、易于自动化;制造容易、寿命高、成本低;设计符合工艺需要,经济合理。

模具结构设计和参数选择须考虑刚性、导向性、卸料机构、定位方法、间隙大小等因素。模具上的易损件应容易更换。对于塑料模和压铸模,还需要考虑合理的浇注系统、熔融塑料或金属流动状态、进入型腔的位置与方向。为了提高生产率、减少流道浇注损失,可采用多型腔模具,在一模具内能同时完成多个相同或不同的制品。在大批量生产中应采用高效率、高精度、高寿命的模具。

冲压模应采用多工位级进模,可采用硬质合金镶块级进模,以提高寿命。在小批量生产和新产品试制中,应采用结构简单、制造快、成本低的简易模具,如组合冲模、薄板冲模、聚氨酯橡胶模、低熔点合金模、锌合金模、超塑性合金模等。模具已开始采用计算机辅助设计(CAD),即通过以计算机为中心的一整套系统对模具进行最优化设计。这是模具设计的发展方向。

模具

模具制造按结构特点,分为平面的冲裁模和具有空间的型腔模。冲裁模利用凸模与凹模的尺寸精确配合,有的甚至是无间隙配合。其他锻模如冷挤压模、压铸模、粉末冶金模、塑料模、橡胶模等都属于型腔模,用于成形立体形状的工件。型腔模在长、宽、高 3个方向都有尺寸要求,形状复杂,制造困难。模具生产一般为单件、小批生产,制造要求严格、精确,多采用精密的加工设备和测量装置。

平面冲裁模可用电火花加工初成形,再用成形磨削,坐标磨削等方法进一步提高精度。成形磨削可用光学投影曲线磨床,或带有缩仿、修打砂轮机构的平面磨床,也可在精密平面磨床上采用专用成形磨削工具磨削。坐标磨床可用于模具的精密定位,以保证精密孔径和孔距。也可用计算机数控(CNC)连续轨迹坐标磨床磨削任何曲线形状的凸模和凹模。型腔模多用仿形铣床加工、电火花加工和电解加工。将仿形铣加工与数控联合应用和在电火花加工中增加三向平动头装置,都可提高型腔的加工质量。电解加工中增加充气电解可提高生产效率。

模具模具选材

模具选材是整个模具制作过程中非常重要的一个环节。

模具选材需要满足三个原则,模具满足耐磨性、强韧性等工作需求,模具满足工艺要求,同时模具应满足经济适用性。

模具条件要求

1、耐磨性

坯料在模具型腔中塑性变性时,沿型腔表面既流动又滑动,使型腔表面与坯料间产生剧烈的摩擦,从而导致模具因磨损而失效。所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。

硬度是影响耐磨性的主要因素。一般情况下,模具零件的硬度越高,磨损量越小,耐磨性也越好。另外,耐磨性还与材料中碳化物的种类、数量、形态、大小及分布有关。

2.强韧性

模具的工作条件大多十分恶劣,有些常承受较大的冲击负荷,从而导致脆性断裂。为防止模具零件在工作时突然脆断,模具要具有较高的强度和韧性。

模具的韧性主要取决于材料的含碳量、晶粒度及组织状态。

3.疲劳断裂性能

模具工作过程中,在循环应力的长期作用下,往往导致疲劳断裂。其形式有小能量多次冲击疲劳断裂、拉伸疲劳断裂接触疲劳断裂及弯曲疲劳断裂。

模具的疲劳断裂性能主要取决于其强度、韧性、硬度、以及材料中夹杂物的含量。

4.高温性能

当模具的工作温度较高进,会使硬度和强度下降,导致模具早期磨损或产生塑性变形而失效。因此,模具材料应具有较高的抗回火稳定性,以保证模具在工作温度下,具有较高的硬度和强度。

5.耐冷热疲劳性能

有些模具在工作过程中处于反复加热和冷却的状态,使型腔表面受拉、压力变应力的作用,引起表面龟裂和剥落,增大摩擦力,阻碍塑性变形,降低了尺寸精度,从而导致模具失效。冷热疲劳是热作模具失效的主要形式之一,帮这类模具应具有较高的耐冷热疲劳性能。

6.耐蚀性

有些模具如塑料模在工作时,由于塑料中存在氯、氟等元素,受热后分解析出HCI、HF等强侵蚀性气体,侵蚀模具型腔表面,加大其表面粗糙度,加剧磨损失效。

模具工艺性能

模具的制造一般都要经过锻造、切削加工、热处理等几道工序。为保证模具的制造质量,降低生产成本,其材料应具有良好的可锻性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性;还应具有小的氧化、脱碳敏感性和淬火变形开裂倾向。

1.可锻性

具有较低的热锻变形抗力,塑性好,锻造温度范围宽,锻裂冷裂及析出网状碳化物倾向低。

2.退火工艺性

球化退火温度范围宽,退火硬度低且波动范围小,球化率高。

3.切削加工性

切削用量大,刀具损耗低,加工表面粗糙度低。

4.氧化、脱碳敏感性

高温加热时抗氧化怀能好,脱碳速度慢,对加热介质不敏感,产生麻点倾向小。

5.淬硬性

淬火后具有均匀而高的表面硬度。

6.淬透性

淬火后能获得较深的淬硬层,采用缓和的淬火介质就能淬硬。

7.淬火变形开裂倾向

常规淬火体积变化小,形状翘曲、畸变轻微,异常变形倾向低。常规淬火开裂敏感性低,对淬火温度及工件形状不敏感。

8.可磨削性

砂轮相对损耗小,无烧伤极限磨削用量大,对砂轮质量及冷却条件不敏感,不易发生磨伤及磨削裂纹。

模具使用性能

1.密度小:塑料密度小,对于减轻机械设备重量和节能具有重要的意义,尤其是对车辆、船舶、飞机、宇宙航天器而言。

2.比强度和比刚度高:塑料的绝对强度不如金属高,但塑料密度小,所以比强度(σb/ρ)、比刚度(E/ρ)相当高。尤其是以各种高强度的纤维状、片状和粉末状的金属或非金属为填料制成的增强塑料,其比强度和比刚度比金属还高。

3.化学稳定性好:绝大多数的塑料都有良好的耐酸、碱、盐、水和气体的性能,在一般的条件下,它们不与这些物质发生化学反应。

4.电绝缘、绝热、绝声性能好。

5.耐磨和自润滑性好:塑料的摩擦系数小、耐磨性好、有很好的自润滑性,加上比强度高,传动噪声小,它可以在液体介质、半干甚至干摩擦条件下有效地工作。它可以制成轴承、齿轮、凸轮和滑轮等机器零件,非常适用于转速不高、载荷不大的场合。

6.粘结能力强。

7.成型和着色性能好。

模具经济要求

在给模具选材是,必须考虑经济性这一原则,尽可能地降低制造成本。因此,在满足使用性能的前提下,首先选用价格较低的,能用碳钢就不用合金钢,能用国产材料就不用进口材料。

另外,在选材时还应考虑市场的生产和供应情况,所选钢种应尽量少而集中,易购买

模具修模

据不完全统计,机械加工行业中每年模具的消耗量价值是各种机床总价值的五倍,可想而知,机械、冶金、轻工、电子等行业中模具市场是如此的巨大。又如:在冶金行业,每年仅热轧轧辊消耗量就在三十万吨以上,热轧辊价值占钢材生产成本的5%以上。模具的大量消耗,不仅直接增加生产成本,而且因频繁更换模具而造成大量生产线频繁停产造成更大的经济损失。

模具

模具的失效事实上均因其表层局部材料磨损等原因而报废,而且模具的加工周期很长、加工费用极高(尤其是精密复杂模具或大型模具制造加工费高达数十万元乃至数百万元)。因此,对模具真正承受磨损作用的特定部位进行表面强化,以大幅度延长、提高工模具的使用寿命,无疑是一种具有重要经济意义的方法。另外,大多数模具只因表面很薄一层材料被磨损后即失效报废,因此,只须对模具及关键金属零部件表面磨损局部区域进行修复,并在修复过程中把模具表面真正实际承受磨损的表面涂上一层高硬度高耐磨金属层,就可“变废为宝”,不仅使模具得到修复,修复后的模具的使用寿命还将较原模具大幅度提高,经济效益巨大(例如:修复一根电厂电机大型轴包括各种准备时间在内用微束冷焊机也仅需数天时间,但可创造上百万元的经济效益)。

模具修补机是修复模具表面磨损、加工缺陷的高新设备。模具修补机的原理是利用高频电火花放电原理,对工件进行无热堆焊,来修补金属模具的表面缺陷与磨损,主要特点是热影响区域小,模具修复后不会变形、不退火、无应力集中、不出现裂纹,保证了模具的完好性;也可以利用它的强化功能对模具工件进行表面强化处理,实现模具的耐磨性、耐热性、耐蚀性等。

模具修补机强化模具寿命长,经济效益好。可以应用各种铁基合金(碳钢、合金钢、铸铁)等、镍基合金等各种金属材料模具及工件的表面强化及修复并大幅提高使用寿命。

应用范围:机械、汽车、轻工、家电、石油、化工、电力等工业装备制造部门及使用部门,航空发动机关键耐磨件、热挤压模具、温挤压膜具、热锻摸、轧钢滚动导卫、轧辊、汽车发动机凸轮轴等零件及模具

模具维护保养

1:模具长时间使用后必须磨刃口,研磨后刃口面必须进行退磁,不能带有磁性,否则易发生堵料。模具使用企业要做详细记载、统计其使用、护理(润滑、清洗、防锈)及损坏情况,据此可发现哪些部件、组件已损坏,磨损程度大小,以提供发现和解决问题的信息资料,以及该模具的成型工艺参数、产品所用材料,以缩短模具的试车时间,提高生产效率。应在注塑机、模具正常运转情况下,测试模具各种性能,并将最后成型的塑件尺寸测量出来,通过这些信息可确定模具的现有状态,找出型腔、型芯、冷却系统以及分型面等的损坏所在,根据塑件提供的信息,即可判断模具的损坏状态以及维修措施。

2:弹簧等弹性零件在使用过程中弹簧最易损坏,通常出现断裂和变形现象。采取的办法就是更换,在更换过程中一定要注意弹簧的规格和型号,弹簧的规格和型号通过颜色、外径和长度三项来确认,只有在三项都相同的情况下才可以更换。弹簧以进口的质量为佳。

3:模具使用过程中冲头易出现折断、弯曲和啃坏的现象,冲套一般都是啃坏的。冲头和冲套的损坏一般都用相同规格的零件进行更换。冲头的参数主要有工作部分尺寸、安装部分尺寸、长度尺寸等。

4:紧固零件,检查紧固零件是否松动、损坏现象,采取的办法是找相同规格的零件进行更换。

5:压料零件如压料板、优力胶等,卸料零件如脱料板、气动顶料等。保养时检查各部位的配件关系及有无损坏,对损坏的部分进行修复,气动顶料检查有无漏气现象,并对具体的情况采取措施。如气管损坏进行更换。要对模具几个重要零部件进行重点跟踪检测:顶出、导向部件的作用是确保模具开合运动及塑件顶出,若其中任何部位因损伤而卡住,将导致停产,故应经常保持模具顶针、导柱的润滑(要选用最适合的润滑剂),并定期检查顶针、导柱等是否发生变形及表面损伤,一经发现,要及时更换;完成一个生产周期之后,要对模具工作表面、运动、导向部件涂覆专业的防锈油,尤应重视对带有齿轮、齿条模具轴承部位和弹簧模具的弹力强度的保护,以确保其始终处于最佳工作状态;随着生产时间持续,冷却道易沉积水垢、锈蚀、淤泥及水藻等,使冷却流道截面变小,冷却通道变窄,大大降低冷却液与模具之间的热交换率,增加企业生产成本,因此对流道的清理应引起重视;对于热流道模具而言,加热及控制系统的保养有利于防止生产故障的发生,故而尤为重要。

模具损耗原因

1)模具主要工作零件的材料的问题,选材不当。材料性能不良,不耐磨;模具钢未经精炼,具有大量的冶炼缺陷;凸凹模,锻坯改锻工艺不完善,遗存有热处理隐患。

2)模具结构设计问题,冲模结构不合理。细长凸模没有设计加固装置,出料口不畅出现堆集,卸料力过大使凸模承受交变载荷加剧等。

3)制模工艺不完善,主要表现在凸、凹模锻坯内在质量差,热处理技术及工艺有问题,造成凸、凹模淬不透,有软点及硬度不均。有时产生微裂纹、甚至开裂,研磨抛光不到位,表面粗糙度值过大。

4)无润滑或有润滑但效果不佳、

模具产业现状

模具发展

根据我国模具业协会经营管理委员会编制的《全国模具专业厂基本情况》统计,我国模具以平均15%以上的速度增长,高于国内GDP的平均增值一倍多。其中,铸造模具约占各类模具总产值5%,每年增长速度高达25%,发展十分活跃。

我国模具产业的发展给予制造业以有力支撑,同时,制造业的发展也推动了模具产业的发展。我国也成为模具生产大国,国内的模具生产厂家已增至2万余家,从业人员大约100万人,模具年产总值已达到550亿元人民币。但是,我国的模具机床业产业仍“大而不强”。虽然目前我国模具行业以每年巨大的进出口总额被誉为全球“制造大国”,但由于技术人才等因素的制约,都相对集中在中低端领域,因而高端市场对国内模具企业而言,经济诱惑力无疑是巨大的。

行业协会是相关的企业为了自身发展而建立起来的一种经济性的社团组织。在市场经济条件下,作为一个重要的中间组织,行业协会具有协调市场主体利益、提高市场配置效率的功能。因此,推动行业协会的建设,成为一个不可忽视的课题。模具行业要获得长足的发展,推动模具行业协会的建设必不可少。

一些高水平的模具所占比重已达40%左右,这些模具的特点是复杂、精密、大型、长寿命。例如,有的模具单套重量可以达到125t?有的精密多工位级进模寿命达3亿冲次、0.001mm的精度随着模具零件行业精度化要求的不断增加和科学技术的进步,有些零件的加工精度会达到lμm以内。企业的创新、研发能力得到提高,新技术、新工艺得到了广泛推广。例如模具的自加工技术以及模具的柔性、集成技术?模具的结构设计系统、大型级进模、先进模具制造技术和三维设计技术的研发?冲压工艺设计系统、逆向工程和车身模具数字化制造系统等,这些都离不开数字化、信息化技术的大力发展和推广。

模具增长

据统计,2013年上半年湖北省模具产量为16388套,增长率3.43%;其中6月产模具4181套,6月增长率78.6%。2013年1-6月广西模具产量为34344套,1-6月增长率6.09%。2013年上半年重庆市模具产量为7365套,增长率1.43%。2013年上半年四川省模具产量为921682套,1-6月增长率660.94%。

模具存在问题

我国模具工业不断发展,然而在发展的同时也出现了很多亟需解决的问题。我国模具工业一直忙于扩张,从而忽略了市场调查、了解客户需求,致使高端模具成为中国模具产业的短板,中国市场所需的高端模具大部分依赖进口,而国内却有大量的模具产品出库无门、大量挤压,造成了严重的供需错位局面。

模具加工种类

1.粗加工

粗加工策略需要根据毛坯的类型和模具型面的情况而定。如果毛坯为锻件或钢件,那么粗加工最好先选用区域清除模型加工,将毛坯的大部分余量去除掉,得到均匀的毛坯余量,为后序加工提供方便。

2.半精加工

半精加工的主要目的是保证精加工时余量均匀,最常用的方法是先算出残留材料的边界轮廓(参考刀具未加工区域的三维轮廓),然后选用较小的刀具来加工这些三维轮廓区域,而不用重新加工整个模型。

3.局部精加工

局部精加工一般是指清角加工。清角加工应采用多次加工或系列刀具从大到小的加工方法。

4.精加工

在精加工中,除非模具型面高度变化比较大,否则最好选择平行精加工。

模具行业现状

据中国模具工业协会统计,2010以来,我国模具出口增幅连续四年超过20%。由于国际市场需求疲软,2014年模具出口增幅降至9.35%。

中国模具制造行业产销需求预测与转型升级分析报告数据显示,2015年一季度,我国模具出口同比增长3.09%,增幅进一步放缓,预计全年出口增幅比去年将进一步回落;同期模具进出口和进口出现了自2009年以来的首次“季度负增长”,市场不确定因素增加。

模具素有“工业之母”美称,目前我国模具企业达3万家,年产值达2200亿元人民币,年出口接近50亿美元,已成为模具制造大国和模具贸易大国。我国模具出口增幅持续放缓,除了受制国际经济形势外,还说明模具产业国际竞争力不足。

2014年以来,虽然国际模具市场整体呈现萎缩,但以精密模具为代表的高端市场仍有较大需求,但由于我国中高端模具“自配率”不足60%,大大制约了国际高端市场开发。

机械设计制造及其自动化(模具方向)培养要求

1.热爱社会主义祖国,拥护中国共产党,掌握马列主义、毛泽东思想、邓小平理论与“三个代表”重要思想及科学发展观的基本原理。愿为社会主义现代化建设服务,有为国家富强、民族昌盛而奋斗的志向和责任感。具有敬业爱岗、艰苦奋斗、热爱劳动、遵纪守法、团结合作的品质;具有良好的思想品德、社会公德和职业道德。

2.具有较好的自然科学基础、一定的人文、艺术和社会科学基础;具备较强的语言文字表达、信息获取、人际沟通和科学研究等能力。

3.较系统掌握数学、力学、机械、电子和计算机技术等理论基础知识。

4.具备本专业必需的制图、计算、文献检索和基本工艺操作等基本技能。

5.具备材料成型新工艺、新技术和新材料等方面的知识。

6.掌握现代检测与控制技术方面的基础知识,具有机械加工过程自动控制和检测的能力。

7.熟悉模具的现代设计方法和制造方法,具有利用现代设计方法和加工手段,具有模具设计和制造的能力。

8.基本掌握一门外国语,能熟练阅读本专业外文资料,具备一定的外语沟通能力。

机械设计制造及其自动化(模具方向)课程设置

工程图学、工程力学、机械原理及设计、电工电子学、微机原理及应用、工程材料及其成形基础、机械制造技术基础、机电传动控制、数控技术、冲压工艺及模具设计、塑料成型工艺及模具设计、金属与塑料成形设备、现代模具技术(双语)、模具CAD/CAE/CAM、模具设计与制造综合实验。

机械设计制造及其自动化(模具方向)基本学制

四年。

学生在读期间修满规定学分方可毕业,符合条件者授予工学学士学位。

机械设计制造及其自动化(模具方向)就业方向及趋势

模具被称为“工业母机”,机电新产品的开发往往取决于模具的研发能力在这种产业需求下,模具工业以每年15%的增长速度快速发展,而且这种发展势头还将保持很长时间。社会亟需大量的模具高级技术人才,毕业生可在模具、机械、汽车、电子、轻工、航空、航天等行业从事技术和管理工作,也可在高等学校、科研机构和国家机关从事教学、科研和行政管理工作。

机械设计制造及其自动化(模具方向)开设院校

江苏大学、沈阳航空航天大学

模具专业英语本书特色

★与专业课程结合紧密,充分反映模具技术的发展实际,实用性强

★全书由课文、单词与词组、注释、练习等部分组成

★书后附有模具专业词汇总表。每章后面附有科技英语翻译方法与技巧、习题和答案。

模具专业英语内容简介

本书是为了配合高等院校、高等职业院校模具设计与制造专业的专业英语教学需要而编写的,从模具技术特点出发,针对现代模具制造新技术,主要内容涵盖了模具设计与制造的相关知识,共有9个单元,包括:冲压成形、弯曲成形、拉伸成形、挤压成形、注塑成型、模具加工与制造、模具制造设备与系统、模具的报价与合同等。
  本书可作为高等院校、高等职业院校模具设计与制造、机电、机制、数控、材料加工等专业的教学用书或参考材料,也可作为从事模具设计与制造的工程技术人员和模具外贸人员的学习参考书。

模具专业英语目录

Unit 1 Fundamentals of Die and Mold Materials, and Heat Treatment

1.1 Introduction to Die and Mold Materials

1.2 Introduction to Heat Treatment

1.3 Further Readings

Unit 2 Stamping

2.1 Introduction to Stamping

2.2 Stamping Process

2.3 Stamping Methods

2.4 Further Readings

Unit 3 Bending

3.1 Introduction to Bending

3.2 Bending Process

3.3 Quality Analysis of Bending Workpieces

3.4 Bending Methods

3.5 Further Readings

Unit 4 Drawing

4.1 Introduction to Drawing

4.2 Drawing Process

4.3 Definition and Analysis of Drawing Coefficient

4.4 Drawing Methods

4.5 Further Readings

Unit 5 Extrusion

5.1 Introduction to Extrusion

5.2 Extrusion Process

5.3 Design for Extrusion Dies

5.4 Extruding Methods

5.5 Further Readings

Unit 6 Plastic Forming

6.1 Introduction to Plastic Materials

6.2 Plastic Forming Process

6.3 Plastic Forming Methods

6.4 Further Readings

Unit 7 Mold Manufacturing and Processing

7.1 Introduction to Mold Manufacturing

7.2 Common Methods of Mold Manufacturing and Processing

7.3 Special Methods of Mold Manufacturing

7.4 Assembly Process of Molds

7.5 Further Readings

Unit 8 Mold Manufacturing Equipment and Systems

8.1 CNC Machining and Equipment

8.2 Press Machines

8.3 Injection Molding Machines

8.4 Electric Discharge Machines

8.5 Further Readings

Unit 9 Quotation and Contract for Mold and Die

9.1 Introduction to Quotation for Mold and Die

9.2 Quotation Strategies and Terms of Payment

9.3 Further Readings

Appendixes

Appendix A 练习参考答案

Appendix B 词汇表

模具专业英语黄星版本

模具专业英语基本信息

书 名: 模具专模具专业英语

业英语

作 者:黄星

出版社:人民邮电出版社

出版时间: 2009年10月

ISBN: 9787115202079

开本: 16开

定价: 26.00 元

模具专业英语内容简介

《模具专业英语》结合高职高专的培养目标以及教学的实际情况,从企业生产实际及岗位需求出发进行设计和编写,在内容上有很强的针对性。全书共有10个单元,每个单元都由专业阅读、专业翻译、模具特性、模具零部件编程、模具维修保养和交际对话等部分组成。书后附有课文参考译文等。

《模具专业英语》既可作为高职高专、成人高校、继续教育学院模具、机电一体化等专业的专业英语教材,也可供相关技术人员自学参考。

模具专业英语王浩钢主编

模具专业英语

作者:王浩钢主编

ISBN:10位[7115144567] 13位[9787115144560]

出版社:人民邮电出版社

出版日期:2006-10-1

定价:¥18.00 元

模具专业英语内容提要

模具技术涉及高分子材料、模具金属材料、模具结构、成型加工设备等诸多领域,相关技术设备的引进和国际合作交流很多。该专业所涉及的科技英语词汇、语句等虽常见于各专业文献中,但无法全面、系统地反映材料、设备、工艺的内在联系。本书主要内容包括模具设备、塑料模具设计、冲压模具设计、工程材料、加工制造及现代模具设计CAD/CAM等方面的英语阅读文章和词汇。本书词汇部分的选词和释义均围绕工程实际应用,均是设备、结构以及数值模拟中常用的概念和专业词汇。

本书可作为高职高专模具设计、制造等相关专业的教材,也可供相关工程技术人员参考使用。

模具专业英语图书目录

Lesson 1 The Injection Molding and Machine 1

New Words and Expressions 2

Reading Material 5

Lesson 2 Mould for Threaded Components 11

New Words and Expressions 14

Reading Material 17

Lesson 3 Basic Underfeed Mould 22

New Words and Expressions 24

Reading Material 26

Lesson 4 Feed System 31

New Words and Expressions 32

Reading Material 34

Lesson 5 Sprue Bush and Register Ring 37

News Words and Expressions 38

Reading Material 40

Lesson 6 Runner 45

New Words and Expressions 47

Reading Material 48

Lesson 7 Gates 51

New Words and Expressions 52

Reading Material 54

Lesson 8 Parting Surface 57

New Words and Expressions 58

Reading Material 60

Lesson 9 Mould Cavities and Cores 63

New Words and Expressions 64

Reading Material 67

Lesson 10 Splits 70

New Words and Expressions 71

Reading Material 73

Lesson 11 Ejection 75

New Words and Expressions 77

Reading Material 78

Lesson 12 Mould cooling 80

New Words and Expressions 81

Reading Material 83

Lesson 13 Stamping and Punching Dies Compound Die Design 86

New Words and Expressions 88

Reading Material 91

Lesson 14 Extrusion 93

New Words and Expressions 94

Reading Material 97

Lesson 15 Runnerless Moulds Nozzle types 101

New Words and Expressions 103

Reading Material 105

Lesson 16 Machine Tools 110

New Words and Expressions 111

Reading Material 113

Lesson 17 Castings 117

New Words and Expressions 119

Reading Material 122

Lesson 18 Cold Hobbing 127

New Words and Expressions 128

Reading Material 129

Lesson 19 Non-conventional Machining 133

New Words and Expressions 134

Reading Material 136

Lesson 20 Bench Fitting 142

New Words and Expressions 143

Reading Material 146

模具词典 149

参考文献 180

模具设计与制造内容简介

模具设计与制造从高职高专教育的实际出发。对模具技术做了全面、系统的介绍。《模具设计与制造》以模具设计与制造的基础知识为主线,突出行业的针对性与实用性特点。全书共分16章,主要包括冲压模具设计、塑料模具设计、模具零件的加工与模具装配等重点内容,针对企业的需求,还简单介绍了其他模具的生产特点,如挤出模具、简易模具、压缩模等,以拓展模具知识,适应不同生产要求。

模具设计与制造

推荐

《模具设计与制造》既可作为高职高专机电类非模具专业教材,也可作为模具技术人员的参考书。


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