模具设计与制造考试资料.doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date模具设计与制造考试资料绪论第一章 绪论模具：工业生产中，各种压力机械与压力机上的专用工具，用压力将金属或非金属材料制成所需形状的零件或制品，这种专用工具统称模具。第二章 冲压成形概述2.1 冲压成形特点与分类2.1.1 冲压的概念冲压是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。2.1.2 冲压模具的作

2、用：1、将压力机的作用力通过模具传递给金属板料，在其内部使之产生变形的内力2、 通过模具的作用，可以保证上下模之间的正确导向，并使坯料稳固的压紧与精确的定位，从而冲制出达到一定精度的冲件 2.1.4 冲压工序的分类1、根据材料的变形特点，将冲压工序分为分离工序和成形工序两类。 分离工序类别，有分为落料、冲孔、切断等。 成形工序类别，又分为拉深、弯曲、成形等。2、根据工序组成程度分类 1）单工序模2）复合模3）级进模1）分离工序 （1）冲孔：用冲孔模沿封闭轮廓冲裁工件或毛坯，冲下部分为废料。（2）落料：用落料模沿封闭轮廓冲裁板料或条料，冲下部分为制件。2）塑性变形工序（1）弯曲：把平面毛坯料制成

3、具有一定角度和尺寸要求的一种塑性成形工艺。 压弯：用弯曲模将平板(或丝料、杆件)毛坯压弯成一定尺寸和角度，或将已弯件作进 一步弯曲。 （2） 拉深：将一定形状的平板毛坯通过拉深模冲压成各种形状的开口空心件；或以开口空心件为毛坯通过拉深，进一步使空心件改变形状和尺寸的冷冲压加工方法。翻边：指利用模具将工件上的孔边缘或外缘边缘翻成竖立的直边的冲压工序。2.3.2 冲压变形理论基础1、塑性变形的基本概念 塑性指标:衡量金属塑性高低的参数。主要用伸长率和断面收缩率表示。2、金属塑性变形的基本规律 1）.硬化规律 2）.卸载弹性恢复规律和反载软化规律 3）.最小阻力定律2.4.1 冲压设备分类按驱动滑块

4、力的种类分:机械、液压、气动等.按滑块个数分:单动、双动、三动等.按驱动滑块机构的种类分:曲柄式、肘杆式、摩擦式.按机身结构形式分:开式、闭式等.按驱动滑块力的种类分:机械压力机、液压压力机 .3.曲柄压力机的技术参数 1）公称压力（kN）： 指当滑块运动到距下死点前一定距离（公称压力行程）或曲柄旋转到下死点前某一角度（公称压力角）时，滑块上允许的最大工作压力2）滑块行程：指滑块从上死点运动到下死点所走过的距离3）滑块行程次数; 指滑块空载时，每分钟上下往复运动的次数。 有负荷时，实际滑块行程次数小于空载次数。4）装模高度和封闭高度压力机装模高度:指压力机滑块处于下死点位置时，滑块下表面到工作

5、垫板上表面的距离。最大装模高度:当装模高度调节装置将滑块调整到最上位置时（即当连杆调至最短时），装模高度达最大值装模高度调节量:装模高度调节装置所能调节的距离。封闭高度:滑块在下死点时，滑块下表面到工作台上表面的距离，它和装模高度之差恰是垫板的厚度。5）工作台尺寸和滑块底面尺寸与模具外形尺寸及模具安装方法有关。6）模柄孔尺寸当模具需要用模柄与滑块相连时，模具的模柄尺寸应与滑块内模柄孔的尺寸相协调。1、液压机的工作原理帕斯卡原理（静压传递原理）2、特点：工作平稳，压力大，操作空间大，设备结构简单。3、应用范围：拉深、成形等工艺4、铭牌含义 YA32-3155、液压机的技术参数第3章 冲裁工艺与冲

6、裁模1.冲裁：利用模具在压力机上使板料产生分离的冲压工艺。 冲裁工艺(blanking process)：落料、冲孔、切断、切边、切口等 落料：从板料上冲下所需形状的零件（或毛坯）冲孔：在零件（或毛坯）上冲出所需形状的孔（冲去部分为废料） 垫圈的落料与冲孔 a)落料 b)冲孔 3.1.1 冲裁变形过程当模具凸、凹模间隙正常时，板料的变形过程可分为三个阶段 1）弹性变形阶段 2）塑性变形阶段 3）断裂阶段3.1.3 冲裁件质量及其影响因素冲裁件质量：指断面状况、尺寸精度和形状误差。冲裁变形过程分析正常冲裁工作条件下，冲裁件断面特征四个特征区: a）圆角区 b）光亮带 c）断裂带 d）毛刺3.2

7、排样1、排样：冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法2、冲裁排样设计的目的是：材料的合理利用 1).材料利用率:冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比 2).提高材料利用率的方法 废料分为结构废料和工艺废料.减少工艺废料的措施:设计合理的排样方案,选择合理的板料规格,或利用废料作小零件 等.3.2.2排样原则：1）提高材料利用率: 冲裁件生产批量大，生产效率高，材料费用一般会占总成本的60%以上。在不影响 零件性能的前提下，应合理设计零件外形及排样，提高材料利用率 2）改善操作性: 应使工人操作方便、安全、劳动强度低。 在冲裁生产时应尽量减少条料的翻动次数 材料利用率相同或相近时，选用条料宽度及

8、进距小的排样方式3）使模具结构简单合理，使用寿命高4）保证冲裁件质量 3.2.3 搭边定义：冲裁件与冲裁件之间，冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料搭边作用：补偿定位和剪板误差； 增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率； 利用搭边可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉入模具间隙，提高模具寿命。3.2 冲裁间隙冲裁模凹模与凸模之间的间隙称为冲裁间隙，通常是指双边间隙，用z表示，单边间隙用z/2表示。3.2.5 凸模与凹模刃口尺寸的计算1. 凸.凹模刃口尺寸计算原则1)设计落料模先确定凹模刃口尺寸; 设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸2) 根据冲模在使用过程中的磨损规律,设计落料模,凹模基本尺寸接近或等于工

9、件的最小极限尺寸,设计冲孔模,凸模基本尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸.3)工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上应按入体原则标注为单向偏差.2.尺寸计算方法冲模加工方法基本上可分为两类：1）凸模与凹模分别加工2）凸模与凹模配合加工3.3.3 压力中心的确定定义:冲裁力的合力作用点要求:冲裁模具的压力中心与压力机滑块中心线重合原因:否则在冲裁过程中，会使滑块、模柄及导柱承受附加弯矩，使模具与压力机滑块产生偏斜，凸、凹模之间的间隙分布不均，从而造成导向零件加速磨损，模具刃口及其他零件损坏，甚至会引起压力机导轨磨损，影响压力机精度形状对称的冲裁件，其冲裁压力中心位于冲裁轮廓的几何中心上。复杂

10、形状工件或多凸模冲裁件的冲裁压力中心，可按力矩平衡原理进行解析计算。 1.简单几何图形压力中心的位置1）对称冲件的压力中心，位于图形的几何中心上2）冲裁直线段时，其压力中心位于直线段中心3）冲裁圆弧线段时 ，其压力中心的位置处于几何中心上2.确定多凸模模具的压力中心确定多凸模模具的压力中心，是将各凸模的压力中心确定后，再计算模具的压力中心。1）按比例画出每个模具刃口轮廓的位置2）在任意位置画出X,Y坐标轴3）分别计算凸模刃口轮廓的压力中心4）分别计算刃口轮廓的冲裁力5）根据力矩平衡原理求压力中心坐标3.复杂形状零件模具压力中心的确定1）按比例将冲裁工件的冲裁轮廓画出。2）建立直角坐标系xoy。

11、3）将冲裁件的冲裁轮廓分解为若干直线段和圆弧段L1、L2、L3Ln等基本线段。因为冲裁力与轮廓线长度成正比关系，故可用线段长度代替冲裁力进行压力中心计算。4）计算各基本线段的长度及其重心到坐标轴x、y的距离y1、y2、y3yn和x1、x2、x3xn。5）计算压力中心坐标xc、yc。除上述的解析法外，还可以用作图法和悬挂法。3.5 冲裁模的典型结构按不同工序组合方式，冲裁模可分为:1.单工序冲裁模2.连续冲裁模3.复合冲裁模 1.单工序冲裁模：指在压力机的一次行程中，只完成一道工序的冲裁模根据模具导向装置的不同，常用的单工序冲裁模又可分:1螺钉 2凹模3 挡料销 4卸料板5固定板 6垫板7上模座

12、 8螺钉9模柄 10圆柱销11螺钉 12凸模13导套 14导柱15 导料板 16 下模座1.导柱单工序模特点:导柱模导向精度高，凸模与凹模的间隙容易保证，模具磨损小、安装方便。大多数冲裁模都采用这种形式2. 级进模级进模是一种工位多、效率高的冲模。整个冲件的成形是在连续过程中逐步完成的。可按一定的程序，在冲床的一个行程中，完成两个或两个以上的冲压工序连续冲裁模(级进模 )特点: 生产效率较高，便于实现生产的自动化 操作方便、安全 适于零件大批量生产 模具结构复杂，制造加工困难，模具成本较高。3. 复合冲裁模压力机在一次行程中，板料同时完成落料与冲孔等多个工序的冲裁结构上有一个既为落料凸模又为冲

13、孔凹模的凸凹模按照凹模位置的不同，复合模有倒装式与正装式两种 正装式: 冲裁时冲孔的废料落在下模或条料上，不易清除，故一般很少采用倒装式: 冲孔废料由凸凹模孔直接漏下，零件被凸凹模顶入凹模孔内，待冲压结束时由推 件板推出 。正装式和倒装式复合模的特点:正装复合模卡在凸凹模内的废料由推件装置推出，凸凹模内不积存废料，胀力小，不易破裂，但冲裁时冲孔的废料落在下模或条料上，不易清除，适于冲裁孔边距较小的冲裁件；倒装复合模凸凹模内废料直接推出，工件可用打杆或弹性推件装置推出，结构简单，生产效率高，但废料卡在凸凹模内，容易胀裂，故不宜冲裁孔边距离较小的冲裁件。3.6 冲压模具的基本结构组成 按模具零件的

14、功能可分为工艺零件和结构零件两部分。3.6.2 定位零件条料的限位：在与条料垂直的方向上的限位，保证条料沿正确的方向送进，称为送进导向； 在送料方向上的限位，控制条料一次送进的距离（步距）称为送料定距。块料或工序件的定位：基本也是在两个方向上的限位，只是定位零件的结构形式与条料的有所不同而已。定位零件作用:确定冲压件在模具中的位置，限定冲压件的送进步距，以保证冲压件的质量，使冲压生产顺利进行内容：挡料：在送料方向上定位 导向：在于送料方向垂直的方向上的定 冲模的定位装置，按其工作方式及作用不同可分为挡料销 定位板（钉、块） 导正销 定距侧刃等3.6.3 卸料和推件装置作用：用来对条料、坯料、工

15、件、废料进行推、卸、顶出的机构，以便下次冲压的正常进行 卸料装置的几种形式：刚性卸料装置 弹性卸料装置 废料切刀3.6.4 模架1.模架包括上、下模座（模板）模柄导向装置等 2.模架的主要形式:1）后侧导柱模架2）中间导柱模架3）对角导柱模架4）四导柱模架第四章 弯曲工艺与弯曲模弯曲：将板料、型材、管材或棒料等按设计要求弯成一定的角度和一定的曲率，形成所需形状零件的冲压工序。 影响最小弯曲半径的因素：1）材料的力学性能2）弯曲件角度3）板料宽度的影响4）板料的热处理状态5）板料的边缘及表面状态第五章 6）拉深工艺与拉深模拉深：又称拉延，是利用拉深模在压力机的压力作用下，将平板坯料或空心工序件制

16、成开口 空心零件的加工方法。它是冲压基本工序之一。可以加工旋转体零件，还可加工盒形零件及其它形状复杂的薄壁零件。拉深模特点：结构相对较简单，与冲裁模比较，工作部分有较大的圆角，表面质量要求高，凸、凹模间隙略大于板料厚度。折弯方向第六章 注塑成型工艺与注塑模6.1 塑料塑料的定义 : 以合成树脂为主要成份，加入适量的添加剂而组成,在一 定的温度压力下可塑制成具有一定结构形状,能在常温下保持其形状不变的材料.热固性塑料：热固性塑料是指在受热或其他条件下能固化或具有不溶（熔）特性的塑料，如酚醛塑料、环氧塑料等。主要用于隔热、耐磨、绝缘、耐高压电等在恶劣环境中使用的塑料，大部分是热固性塑料，最常用的应

17、该是炒锅锅把手和高低压电器。热塑性塑料指具有加热软化、冷却硬化特性的塑料。我们日常生活中使用的大部分塑料属于这个范畴。6.1.2注塑成型设备1.注射机分类按外形可分为卧式、立式和角式注射机。按传动方式分为机械式、液压式和机械液压联合作用式。按用途分为通用注射机和专用注射机。按塑化方式分：柱塞式注射机：结构简单，但塑化不均匀，注射压力损失大，且注射容量极其有限（多在60cm3以下）故只适用于小型模具生产，立式注射机及角式注射机多采用此注射系统。螺杆式注射机：塑化充分，注射量大，适用的塑料品种范围广，因此在注射机中被广泛采用。 螺杆式注射机与柱塞式注射机的比较：螺杆式较柱塞式多一旋转动作，产生分力

18、(Ft)，可使材料在螺旋槽间产生混炼作用，增加了塑化能力。6.2.1注射成形原理指将颗粒状或粉状塑料从注射机的料斗送进加热的料筒中,经过加热熔化呈熔融状态后,通过注射机的螺杆或柱塞的作用，将熔融塑料射入闭合的模具型腔，经过保压、冷却、硬化定型后，即可得到由模具成型出的塑件。注射成型使用的模具即为注射模（注塑模）3.塑料注塑机主要技术参数1）公称注射量2）注射压力3）锁模力4）合模装置的基本尺寸2.注塑成型工艺参数注射模塑最主要的工艺条件是温度、压力和时间。1）温度，需要控制的温度主要有料筒温度、喷嘴温度、模具温度。2）压力，包括塑化压力和注射压力。3）时间 合模时间、注射时间、保压时间、模内冷

19、却时间和其他时间。三、 型腔的加工型腔的分类: 旋转体 非旋转体加工方法: 车削加工: 旋转体：铣削加工: 非旋转体 电加工: 旋转体、非旋转体：磨削加工: 旋转体、非旋转体二、 注射模的结构组成根据注射模上各零部件所起作用细分 1. 成型零部件、2. 浇注系统3. 导向系统4. 推出机构5. 温度调节系统6. 排气系统7. 支承零部件8. 侧向分型与抽芯机构 6.2.3塑料模具的分型面一、 分型面的定义及表示方法分型面 模具上用以取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面称为分型面，也叫合模面。分型面的表达方法:用短粗实线标出分型面位置，箭头表示分离动作方向。二、分型面的形状 平面 斜面 阶梯

20、面 曲面 三、 分型面的选择原则有利于塑件脱模 (分型面要取在塑件的最大截面处)有利于保证塑件质量分型面的选择要满足塑件表面质量的要求 有利于保证塑件质量 分型面的位置要有利于模具的排气 要满足塑件的精度要求，比如同心度、同轴度、平行度等等 分型面的选择要有利于简化模具结构要有利于模具成型零件的加工(斜分型面的型腔部分比平直分型面的型腔更容易加工) 6.2.4浇注系统二、 浇注系统组成及各部分作用 普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成 作用：将塑料熔体均匀地送到每个型腔，并将注射压力有效地传送到型腔的各个部位，以获得形状完整、质量优良的塑件。 五、 分流道设计 作用：使塑

21、料熔体的流向得到平稳的转换并尽快地充满型腔。 流道的截面形状会影响到塑料熔体在流道中的流动以及流道內部的塑料熔融的体积。1. 分流道的截面形状 优点：流道形状效率较高。缺点：增加制作费用及成本，稍不注意会造成流道交错而影响流动效率。矩形截面：流道效率与圆形相当，但面积却比圆形流道多出27%，增加了浇注系统凝料，而且会造成推出力增加的现象。 梯形截面：面积比圆形流道多出39%，更加浪费，但是与圆形流道相比的唯一优点是制造简便。 U形截面：又称改良式梯形流道，結合圆形与梯型的优点改良而成，面积仅比圆形流道多出14%。六角形截面：其面积仅为圆形流道的82%，是最理想的浇道，但是制造不易，通常不考虑使

22、用。4. 分流道的布置 流道排列的原则： (1)尽可能使熔融塑料从主流道到各浇口的距离相等。 (2)使型腔压力中心尽可能与注射机的中心重合。分流道布置形式： 平衡式：从主流道到各个型腔的分流道，其长度、形状、断面尺寸均对应相同，均衡进料，可同时充满各个型腔。 非平衡式：从主流道到各个型腔的分流道长度不等，塑料进入型腔的时间有先后，称为非平衡分流道。 2、常用限制式浇口的形式（1）针点浇口（2）侧浇口（3）扇形浇口（4）平缝浇口（5）环形浇口（6）盘形浇口（7）轮辐浇口（8）爪形浇口（9）点浇口（10）潜伏浇口（11）护耳浇口6.2.6 机构设计作用：保证模具正确合模，塑件顺利脱模推出机构：导柱

23、头部应有导向部分使导柱能顺利进入导向孔导柱的长度必须高出凸模端面1012mm，以免凸模先进入型腔与其相碰而损坏模具导柱应具有一定的抗弯强度，导柱导套应有足够的耐磨性，一般选用20钢经渗碳热处理，其硬度不低于5055HRC，或用碳素工具钢（T8A、T10A）经淬火处理；导柱、导套与固定板之间，一般采用H7/k6配合，导向部分常采用H7/f7配合一、推出机构的工作原理 推出机构把塑件及浇注系统从从型腔中或型芯上脱出来的机构。常用的推出零件：推杆、推管、推板、瓣合凹模和活动镶块等。压缩成型工艺与注射成型相比有以下特点：（1）压缩成型没有浇注系统，节省原料（2）生产过程的控制、使用的设备及模具简单（3

24、）成型压力直接作用于塑件，所以塑件质量均衡，内应力小，尺寸稳定性好（4）易成型大型塑件（5）压缩成型周期长，效率低（6）劳动强度大，不易成型复杂形状塑件，较难实现自动化 6.2.7注射模典型结构1.单分型面注射模又称两板式注射模，有一个分型面，是注射模中简单常用的一种。单分型面注射模2.双分型面注射模又称三板式注射模，这种模具结构复杂，重量大，成本高。双分型面注射模第七章1 概念 工艺规程是规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。 规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件称为机械加工工艺规程。7.1.2 工艺规程的主要内容 （1 )毛坯选择 (2)选择各加工表面的加工方法 (

25、3)安排工序的先后顺序 (4)选择定位基准 ( 5)选择设备与工艺装备 7.1.2.3 加工顺序的安排（1)机械加工工序的安排原则(2)热处理工序的安排(3)辅助工序的安排（2）划分加工阶段粗加工阶段是从坯料上切除较多余量，所能达到的精度和表面质量都比较低的加工过程；半精加工阶段是在粗加工和精加工之间所进行的切削加工过程；精加工阶段是从工件上切除较少余量，所得精度和表面质量都比较高的加工过程；光整加工阶段是精加工后，从工件上不切除或切除极薄金属层，用以获得很光洁表面或强化其表面的加工过程，一般不用来提高位置精度；超精密加工阶段是按照超稳定、超微量切除等原则，实现加工尺寸误差和形状误差在0.1m

26、以下的加工技术。划分加工阶段的目的是： 保证加工质量。 有利于合理使用设备。 便于安排热处理工序，使冷、热加工工序配合得更好。 便于及时发现毛坯缺陷。 精加工、光整加工安排在后，可保护精加工和光整加工 过的表面少受磕碰损坏。2 热处理工序的安排 热处理是用于提高材料的力学性能、改善金属的加工性能以及消除残余应力。（1）最终热处理 最终热处理的目的是提高力学性能，如调质、淬火、渗碳淬火、液体碳氮共渗和渗氮等，都属最终热处理，应安排在精加工前后。（2）预备热处理 预备热处理的目的是改善加工性能，为最终热处理做好准备和消除残余应力，如正火、退火和时效处理等。它应安排在粗加工前、后和需要消除应力处。7

27、.4 模具成形表面的特种加工 1.电火花加工原理：电火花加工是基于工件与电极之间脉冲放电时的电腐蚀现象。2.电火花加工的特点1）便于加工用机械难以加工或无法加工的材料2）电极和工件在加工过程中不接触，便于加工小孔、深孔、窄缝零件。3）电极材料不必比工件材料硬。4）直接利用电能、热能进行加工，便于实现加工过程的自动控制。3、电火花成型的加工过程包括：电离、放电、热膨胀、抛出金属和消电离等几个连续的阶段。4、 电火花成型加工的条件1）脉冲电源2）足够的放电能量3）放电间隙4）绝缘介质7.电火花加工工艺电火花加工过程中产生的电蚀产物要经放电间隙排出，在排出过程中，在电极和工件侧表面会产生额外的放电，

28、引起间隙的扩大，这叫做二次放电。在电火花加工过程中，即使是正负电极用同一种材料，两个电极的蚀除量也不相同，这种现象叫极性效应。工件为阳极，工具为阴极时，为正极性加工。工件为阴极，工具为阳极时，为负极性加工。第八章 模具装配一、塑料模具的装配基准 1、以塑料模中的主要零件为装配基准 导柱和导套孔先不加工，先将型腔和型芯镶件加工好，然后装入定模和动模内，将型腔和型芯之间以垫片法或工艺定位法来保证壁厚，定模和动模合模后再用平行夹板夹紧，镗制际柱和导套孔。适用于大、中型模具。 2、以有导柱和导套和模板相邻两侧面为装配基准。 将已有导向机构的定模和动模装配后，磨削模板相邻 两侧面呈90，然后以侧面为装配基准分别安装定模和动模上的其它零件。二、 模具工作零件的间隙调整（1）、垫片法:将厚度均匀、其值等于间隙值 的纸片、金属片或成型制件 （2）、镀铜法:镀层厚度等于单边冲裁间隙值（3）、透光法（4）、涂层法：涂层法是在凸模表面涂上一层如磁漆或氢基醇酸漆之类的薄膜 （5） 、测量法书上的：透光法、切纸法、镀铜法、涂层法。四冲模的总装1、 总装顺序装配前分析组件装配基准总装试模-