模具原理知識

模具，工業(yè)生產上用以注塑、吹塑、擠出、壓鑄或鍛壓成型、冶煉、沖壓等方法得到所需產品的各種模子和工具。簡而言之，模具是用來成型物品的工具，這種工具由各種零件構成，不同的模具由不同的零件構成。它主要通過所成型材料物理狀態(tài)的改變來實現(xiàn)物品外形的加工。素有“工業(yè)之母”的稱號。在外力作用下使坯料成為有特定形狀和尺寸的制件的工具。廣泛用于沖裁、模鍛、冷鐓、擠壓、粉末冶金件壓制、壓力鑄造，以及工程塑料、橡膠、陶瓷等制品的壓塑或注塑的成形加工中。模具具有特定的輪廓或內腔形狀，應用具有刃口的輪廓形狀可以使坯料按輪廓線形狀發(fā)生分離(沖裁)。應用內腔形狀可使坯料獲得相應的立體形狀。模具一般包括動模和定模(或凸模和凹模)兩個部分，二者可分可合。分開時取出制件，合攏時使坯料注入模具型腔成形。模具是精密工具，形狀復雜，承受坯料的脹力，對結構強度、剛度、表面硬度、表面粗糙度和加工精度都有較高要求，模具生產的發(fā)展水平是機械制造水平的重要標志之一。種類模具種類很多，根據加工對象和加工工藝可分為：①加工金屬的模具。②加工非金屬和粉末冶金的模具。包括塑料模(如雙色模具、壓塑模和擠塑模等)、橡膠模和粉末冶金模等。根據結構特點，模具又可分為平面的沖裁模和具有空間的型腔模。模具一般為單件，小批生產。分類按所成型的材料的不同五金模具、塑膠模具、以及其特殊模具。五金模具分為：包括沖壓模(如沖裁模具、彎曲模具、拉深模具、翻孔模具、縮孔模具、起伏模具、脹形模具、整形模具等)、鍛模(如模鍛模、鐓鍛模等)、擠壓模具、擠出模具、壓鑄模具、鍛造模具等；非金屬模具分為：塑料模具和無機非金屬模具。而按照模具本身材料的不同，模具可分為：砂型模具，金屬模具，真空模具，石蠟模具等等。其中，隨著高分子塑料的快速發(fā)展，塑料模具與人們的生活密切相關。塑料模具一般可分為：注射成型模具，擠塑成型模具，氣輔成型模具等等。構成模具除其本身外，還需要模座、模架、模芯導致制件頂出裝置等，這些部件一般都制成通用型。模具企業(yè)需要做大做精，要根據市場需求，及技術、資金、設備等條件，確定產品定位和市場定位，這些做法尤其值得小型模具企業(yè)學習和借鑒，集中力量逐步形成自己的技術優(yōu)勢和產品優(yōu)勢。所以，我國模具企業(yè)必須積極努力借鑒國外這些先進企業(yè)的經驗，以便其未來更好的發(fā)展。模具材料模具材料最重要的因素是熱強度和熱穩(wěn)定性，常用料模具材料：工作溫度成形材料模具材料<300℃鋅合金Cr12、Cr12MoV、S-136、SLD、NAK80、GCr15、T8、T10。300～500℃鋁合金、銅合金5CrMnMo、3Cr2W8、9CrSi、W18Cr4V、5CrNiMo、W6Mo5Cr4V2、M2。500～800℃鋁合金、銅合金、鋼鈦GH130、GH33、GH37。800～1000℃鈦合金、鋼、不銹鋼、鎳合金

K3、K5、K17、K19、GH99、IN100、ЖC-6NX88、MAR-M200、TRW-NASA、WA。>1000℃鎳合金

銅基合金模具、硬質合金模具。塑料模具澆注系統(tǒng)分類根據澆注系統(tǒng)型制的不同可將塑料模具分為三類：（1）大水口模具：流道及澆口在分模線上，與產品在開模時一起脫模，設計最簡單，容易加工，成本較低，所以較多人采用大水口系統(tǒng)作業(yè)。塑料模具結構分為兩部分：動模和定模。隨注射機活動部分為動模（多為頂出側），在注射機射出端一般不活動稱為定模。因大水口模具的定模部分一般由兩塊鋼板組成故也有稱此類結構模具為“兩板?！?。兩板模是大水口模具中最簡單的結構。（2）細水口模具：流道及澆口不在分模線上，一般直接在產品上，所以要設計多一組水口分模線，設計較為復雜，加工較困難，一般要視產品要求而選用細水口統(tǒng)。細水口模具的定模部分一般由三塊鋼板組成故也有稱此類結構模具為“三板?！薄Ｈ迥Ｊ羌毸谀＞咧凶詈唵蔚慕Y構。（3）熱流道模具：此類模具結構與細水口大體相同，其最大區(qū)別是流道處于一個或多個有恒溫的熱流道板及熱唧嘴里，無冷料脫模，流道及澆口直接在產品上，所以流道不需要脫模，此系統(tǒng)又稱為無水口系統(tǒng)，可節(jié)省原材料，適用于原材料較貴、制品要求較高的情況，設計及加工困難，模具成本高。熱流道系統(tǒng)，又稱熱澆道系統(tǒng)，主要由熱澆口套，熱澆道板，溫控電箱構成。我們常見的熱流道系統(tǒng)有單點熱澆口和多點熱澆口二種形式。單點熱澆口是用單一熱澆口套直接把熔融塑料射入型腔，它適用單一腔單一澆口的塑料模具;多點熱澆口是通過熱澆道板把熔融料分枝到各分熱澆口套中再進入到型腔，它適用于單腔多點入料或多腔模具.成型分類（1）注射成型是先把塑料加入到注射機的加熱料筒內，塑料受熱熔融，在注射機螺桿或柱塞的推動下，經噴嘴和模具澆注系統(tǒng)進入模具型腔，由于物理及化學作用而硬化定型成為注塑制品。注射成型由具有注射、保壓（冷卻）和塑件脫模過程所構成循環(huán)周期，因而注射成型具有周期性的特點。熱塑性塑料注射成型的成型周期短、生產效率高，熔料對模具的磨損小，能大批量地成型形狀復雜、表面圖案與標記清晰、尺寸精度高的塑件；但是對于壁厚變化大的塑件，難以避免成型缺陷。塑件各向異性也是質量問題之一，應采用一切可能措施，盡量減小。(2)壓縮成型俗稱壓制成型，是最早成型塑件的方法之一。壓縮成型是將塑料直接加入到具有一定溫度的敞開的模具型腔內，然后閉合模具，在熱與壓力作用下塑料熔融變成流動狀態(tài)。由于物理及化學作用，而使塑料硬化成為具有一定形狀和尺寸的常溫保持不變的塑件。壓縮成型主要是用于成型熱固性塑料，如酚醛模塑粉、脲醛與三聚氰胺甲醛模塑粉、玻璃纖維增強酚醛塑料、環(huán)氧樹脂、DAP樹脂、有機硅樹脂、聚酰亞胺等的模塑料，還可以成型加工不飽和聚酯料團（DMC）、片狀模塑料（SMC）、預制整體模塑料（BMC）等。一般情況下，常常按壓縮膜上、下模的配合結構，將壓縮模分為溢料式、不溢料式、半溢料式三類。(3)擠塑成型是使處于粘流狀態(tài)的塑料，在高溫和一定的壓力下，通過具有特定斷面形狀的口模，然后在較低的溫度下，定型成為所需截面形狀的連續(xù)型材的一種成型方法。擠塑成型的生產過程，是準備成型物料、擠出造型、冷卻定型、牽引與切斷、擠出品后處理（調質或熱處理）。在擠塑成型過程中，注意調整好擠出機料筒各加熱段和機頭口模的溫度、螺桿轉數(shù)、牽引速度等工藝參數(shù)以便得到合格的擠塑型材。特別要注意調整好聚合物熔體由機頭口模中擠出的速率。因為當熔融料擠出的速率較低時，擠出物具有光滑的表面、均勻的斷面形狀；但是當熔融物料擠出速率達到某一限度時，擠出物表面就會變得粗糙、失去光澤，出現(xiàn)鯊魚皮、桔皮紋、形狀扭曲等現(xiàn)象。當擠出速率進一步增大時，擠出物表面出現(xiàn)畸變，甚至支離和斷裂成熔體碎片或圓柱。因此擠出速率的控制至關重要。(4)壓注成型亦稱鑄壓成型。是將塑料原料加入預熱的加料室內，然后把壓柱放入加料室中鎖緊模具，通過壓柱向塑料施加壓力，塑料在高溫、高壓下熔化為流動狀態(tài)，并通過澆注系統(tǒng)進入型腔逐漸固化成塑件。此種成型方法，也稱傳遞模塑成型。壓注成型適用于各低于固性塑料，原則上能進行壓縮成型的塑料，也可用壓注法成型。但要求成型物料在低于固化溫度時，熔融狀態(tài)具有良好的流動性，在高于固化溫度時，有較大的固化速率。(5)中空成型是把由擠出或注射制得的、尚處于塑化狀態(tài)的管狀或片狀坯材趨勢固定于成型模具中，立刻通入壓縮空氣，迫使坯材膨脹并貼于模具型腔壁面上，待冷卻定型后脫模，即得所需中空制品的一種加工方法。適合中空成型的塑料為高壓聚乙烯、低壓聚乙烯、硬聚氯乙烯、軟聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯等。根據型坯成型方法的不同，中空成型主要分為擠出吹塑中空成型和注射吹塑中空成型兩種。擠出吹塑中空成型的優(yōu)點是擠出機與擠出吹塑模的結構簡單，缺點是型坯的壁厚不一致，容易造成塑料制品的壁厚不勻。右圖是擠出吹塑中空成型原理示意圖。注射吹塑中空成型的優(yōu)點是型坯的壁厚均勻、無飛邊，由于注射型坯有底面，因此中空制品的底部不會產生拼和縫，不僅美觀而且強度高。缺點是所用的成型設備和模具價格貴，故這種成型方法多用于小型中空制品的大批量生產上，在使用上沒有擠出吹塑中空成型方法廣泛。(6)壓鑄成型模具壓鑄成型模具又稱傳遞成型模具。將塑料原料加入預熱的加料室，然后向壓柱施加壓力，塑料在高溫高壓下熔融，并通過模具的澆注系統(tǒng)進入型腔，逐漸硬化成型，這種成型方法叫作壓鑄成型，所用的模具叫壓鑄成型模具。這種模具多用于熱固性塑料的成型。除此之外，還有泡沫塑料成型模具、玻纖增強塑料低壓成型模具等等。其它分類(1)熱流道模具借助加熱裝置使?jié)沧⑾到y(tǒng)中的塑料不會凝固，也不會隨制品脫模，所以又稱無流道模。優(yōu)點：1）無廢料2）可降低注射壓力，可以采用多腔模3）可縮短成型周期4）提高制品的質量適合熱流道模塑料的特點：5）塑料的熔融溫度范圍較寬。低溫時，流動性好，高溫時，具有較好的熱穩(wěn)定性。6）對壓力敏感，不加壓力不流動，但施加壓力時即可流動。7）比熱性好，以便在模具中很快冷卻?？捎脽崃鞯赖乃芰嫌蠵E，ABS，POM，PC，HIPS，PS。常用的熱流道有兩種：1）加熱流道模2）絕熱流道模。(2)硬模內模件所采用的鋼板，買回來后需要進行熱處理，如淬火滲碳，才能達到使用的要求，這樣的注塑模叫硬模，如內模件采用H13鋼，420鋼，S7鋼。(3)軟模（44HRC

以下）內模件所采用的鋼材，買回來后不需要進行熱處理，就能達到使用的要求，這樣的注塑叫軟模。如內模件采用P20鋼，王牌鋼，420鋼，NAK80，鋁，鈹銅。雙射成型原理基本原理：雙射成型主要以雙射成型機兩只料管配合兩套模具按先后次序經兩次成型制成雙射產品.工作步驟:1.A原料經A料管射入1次成型模制成單射產品A.2．經周期開模,產品A留于公模，成型機動模板旋轉至B合模.3．B原料經B料管射入2次成型模制成雙射成品,開模頂出.設計要點一.設計前檢討事項工作步驟1．模具材質2．成型品3．成型機選擇4．模座基本構造二.模具設計重要項目1．多色射出組合方式2．澆道系統(tǒng)(1)射出壓力較低(2)快速充填完成，可提升產量(3)可均勻射出,產品質量較好(4)減少廢料，縮短射出時間3．成型設備：(1)各射出料缸的射出量,決定那一色用那一支料缸.(2)打擊棒的位置及打擊行程.(3).旋轉盤上水路，油路,及電路的配置問題.(4).旋轉盤的承載重量.4．模座設計:模仁配置設計首先考慮到模具公模側必需旋轉180度，模仁設置必需交叉對稱排列,否則無法合模成型.(1).導柱:具有導引公模與母模的功能.在多色模中必需保持同心度.(2).回位銷：由于模具必需旋轉的動作，所以必需將頂出板固定,在回位銷上加彈簧使頂出板保持穩(wěn)定.(3).定位塊:確保兩模座固定于大固板時不因螺絲的間隙問題而造成偏移.(4).調整塊(耐磨塊):主要用于合模時模具高度z坐標值誤差時可以做調整.(5).頂出機構：頂出方式的設計與一般模具相同.(6).冷卻回路設計:模具一與模具二的冷卻回路設計盡量相同.制作檢驗模具的原材料的控制從下列幾方面進行：1、宏觀檢驗化學成分對保證鋼材的性能是決定性的，但成分合格，不能全面來說明鋼材性能，由于鋼材內部組織和成分的不均勻性，宏觀檢驗在很大程度上補充了這方面的不足。宏觀檢測可以觀察鋼的結晶情況，鋼的連續(xù)性的破壞和某些成分的不均勻性。標準《結構鋼的低倍組織缺陷評級圖》GB1979宏觀常見8種缺陷：偏析、疏松、夾雜、縮孔、氣泡、白點、裂縫、折疊。\o"模具圖片"2.1、退火組織的評定退火的目的，降低鋼的硬度，便于機加工，同時也為后續(xù)的熱處理作組織準備。碳素工具鋼退火組織按GB1298第一級別評級圖評定。2.2、碳化物不均勻性Cr12型萊氏體鋼，組織中含有大量的共晶碳化物，碳化物不均勻性對使用性能產生非常重要的影響，所以對其碳化物的分布必須有嚴格的控制。總而言之，由于模具生產廠和車間的生產對象比較繁瑣，并且多少又是單件、小批量，從而為模具生產定額的制定和管理帶來一定的難度，再加上各廠和車間的生產方式、設備、技術素質又不太一樣，所以在制定定額時，必須要根據本廠和車間的實際情況，找出適當?shù)姆椒ㄖ贫ǔ黾认冗M又合理的工時定額，以提高勞動生產率的目的。生產流程模具就是一個模型，按照這個模型做出產品來,但是模具是怎樣生產出來的呢，可能除了模具專業(yè)人士大多數(shù)回答不出來.模具已經在我們生活當中起了不可替代的作用,我們的生活用品大部分離不開模具，如,電腦,電話機,傳真機,鍵盤，杯子等等這些塑膠制品就不用說了,另外像汽車和摩托發(fā)動機的外罩也是用模具做出來的，光一個汽車各種各樣的模具就要用到2萬多個.所以說現(xiàn)代生活模具的作用不可替代.只要批量生產就離不開模具。那么模具是怎樣做成的呢?下面對現(xiàn)代模具生產流程做一個簡單的介紹。1）ESI（EarlierSupplierEvolvement供應商早期參與）：此階段主要是客戶與供應商之間進行的關于產品設計和模具開發(fā)等方面的技術探討，主要的目的是為了讓供應商清楚地領會到產品設計者的設計意圖及精度要求，同時也讓產品設計者更好地明白模具生產的能力，產品的工藝性能，從而做出更合理的設計。2）報價（Quotation）：包括模具的價格、模具的壽命、周轉流程、機器要求噸數(shù)以及模具的交貨期。（更詳細的報價應該包括產品尺寸重量、模具尺寸重量等信息。）3）訂單（PurchaseOrder）：客戶訂單、訂金的發(fā)出以及供應商訂單的接受。4）模具生產計劃及排工安排（ProductionPlanningandScheduleArrangement）：此階段需要針對模具的交貨的具體日期向客戶作出回復。5）模具設計（Design）：可能使用的設計軟件有Pro/Engineer、UG、Solidworks、AutoCAD、CATIA等6）采購材料7）模具加工（Machining）：所涉及的工序大致有車、鑼（銑）、熱處理、磨、電腦鑼（CNC）、電火花（EDM）、線切割（WEDM）、坐標磨（JIGGRINGING）、激光刻字、拋光等。8）模具裝配（Assembly）9）模具試模（TrialRun)10）樣板評估報告（SER）11）樣板評估報告批核（SERApproval）設計原理因為不同的成型模具已應用很多領域，加之專業(yè)模具的制造技術在這些年也有了一定的變化發(fā)展，因此在這部分，總結了真空吸塑成型模具的一般設計規(guī)則。真空吸塑成型模具的設計包括了批量大小、成型設備、精度條件、幾何形狀設計、尺寸穩(wěn)定性及表面質量等內容。1、批量的大小實驗用，模具產量小時，可采用木材或樹脂進行制造。但是，如果實驗用模具是為了獲得制品有關收縮、尺寸穩(wěn)定性及循環(huán)時間等的數(shù)據時，應該使用單型腔模具來實驗，且能保證其能在生產條件下運用。模具一般用石膏、銅、鋁或鋁-鋼合金制造，很少用到鋁-樹脂。2、幾何形狀設計，設計時，經常要綜合考慮尺寸穩(wěn)定性及表面質量。例如，制品設計和尺寸穩(wěn)定性要求采用陰模（凹模），但是表面要求光澤度較高的制品卻要求使用陽模（凸模），這樣一來，塑件訂購方會綜合考慮到這兩點，以使制品能在最佳條件下進行生產。經驗證明，不符合實際加工條件的設計往往是失敗的。3、尺寸穩(wěn)定，在成型過程中，塑件與模具接觸的面要比離開模具部分的尺寸穩(wěn)定性更好。如果日后由于材料剛度的需要要求改變材料厚度，可能導致要將陽模轉換為陰模。塑件的尺寸公差不能低于收縮率的10%。4、塑件表面，就成型材料能夠包住的范圍而言，塑件可見面的表面結構應在與模具接觸處成型。如果可能的話，塑件的光潔面不要與模具表面接觸。就像采用陰模制造浴盆和洗衣盆的情況。5、修飾，如果使用機械式水平鋸鋸掉塑件的夾持邊，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，也必須留有余量。刀口模切割線間的間隙最小，沖孔模修整時的分布寬度也很小，這些都是要注意的。6、收縮和變形，塑料易收縮（如PE)，有些塑件易變形，無論如何預防，塑件在冷卻階段都會發(fā)生變形。在這種條件下，就要改變成型模具的外形來適應塑件的幾何偏差。例如：盡管塑件壁保持平直，但其基準中心已偏離10mm；可以抬高模具底座，以調整這種變形的收縮量。7、收縮量，在制造吸塑成型模具時一定要考慮到下列的收縮因素。①成型制品收縮。如果不能清楚地知道塑料的收縮率，則必須取樣或用相似形狀的模具通過試驗來得到。注意：通過這種方法只能得到收縮率，不能得到變形尺寸。②中間介質的不利影響造成的收縮，如陶瓷、硅橡膠等。③模具所用材料的收縮，如鑄造鋁時的收縮。模具設計按國家職業(yè)定義，模具設計是：從事企業(yè)模具的數(shù)字化設計，包括型腔模與冷沖模，在傳統(tǒng)模具設計的基礎上，充分應用數(shù)字化設計工具，提高模具設計質量，縮短模具設計周期的人員。概念沖壓模具整體構造可分成二大部分：(1).共通部分(2).依制品而變動的部分。共通部分可加以標準化或規(guī)格化，依制品而變動的部分是難以規(guī)格化。規(guī)格1．模板之構成沖壓模具之構成將依模具種類及構成及相異，有順配置型構造與逆配置型構造二大類。前者是最常使用的構造，后者構造主要用于引伸成形模具或配合特殊模具。2.模具之規(guī)格(1).模具尺寸與鎖緊螺絲模板之尺寸應大于工作區(qū)域，并選擇標準模板尺寸。模板鎖緊螺絲之位置配置與模具種類及模板尺寸有關。其中單工程模具最常使用鎖緊螺絲配置于四邊角，最標準形式工作區(qū)域可廣大使用。長形之模具及連續(xù)模具最常使用鎖緊螺絲配置于四邊角及中間位置。(2).模板之厚度模板之厚度選擇與模具之構造、沖壓加工種類、沖壓加工加工力、沖壓加工精度等有絕對關系。依據理論計算決定模具之厚度是困難的，一般上系由經驗求得，設計使用的模板厚度種類宜盡量少，配合模具高度及夾緊高度加以標準化以便利采購及庫存管理。模板設計連續(xù)模具之主要模板有沖頭固定板、壓料板、凹模板等等，其構造設計依沖壓制品之精度、生產數(shù)量、模具之加工設備與加工方法、模具之維護保養(yǎng)方式等有下列三種形式：(1)整塊式，(2)軛式，(3)鑲入式。1．整塊式整塊式模板亦稱為一體構造型，其加工形狀必須是封閉的。整塊式模板主要用于簡單結構或精度不高的模具，其加工方式以切削加工為主(不需熱處理)，采用熱處理之模板必須再施行線切割加工或放電加工及研磨加工。模板尺寸長(連續(xù)模具)之場合將采用兩塊或多塊一體型并用之。2．軛式軛式模板之中央部加工成凹溝狀以組裝塊狀品。其構造依應用要求，凹溝部可以其他模板構成之。此軛式模板構造之優(yōu)點有：溝部加工容易，溝部寬度可調整之，加工精度良好等。但剛性低是其缺點。軛式模板之設計注意事項如下：(1).軛板構部與塊狀部品之嵌合采中間配合或輕配合方式，如采強壓配合將使軛板發(fā)生變化。(2).軛板兼俱塊狀部品之保持功能，為承受塊狀部品之側壓及面壓，必須具有足夠的剛性。還有為使軛板溝部與塊狀部品得到密著組合，其溝部角隅作成逃隙加工，如軛板溝部角隅不能作成逃隙加工，則塊狀部品須作成逃隙加工。(3).塊狀部品之分割應同時考慮其內部之形狀，基準面必須明確化。為使沖壓加工時不產生變形，亦要注意各個塊狀部品之形狀。(4).軛板組入許多件塊狀部品時，由于各塊狀部品之加工累積誤差使得節(jié)距產生變動，解決對策是中間塊狀部品設計成可調整方式。(5).塊狀部品采并排組合之模具構造，由于沖切加工時塊狀部品將承受側壓使各塊狀部品間產生間隙或造成塊狀部品之傾斜。此現(xiàn)象是沖壓尺寸不良、沖屑阻塞等沖壓不良之重要原因，因此必須有充分的對策。(6).軛板內塊狀部品之固定方法，依其大小及形狀有下列五種：A.以鎖緊螺絲固定，B.以鍵固定，C.以揳形鍵固定，D.以肩部固定，E.以上壓件(如導料板)壓緊固定。3．鑲入式模板中加工圓形或方形之凹部，將塊狀部品鑲合嵌入于模板中，此種模板稱為鑲入式構造，此構造之加工累積公差少、剛性高，分解及組立時之精度再現(xiàn)性良好。由于具有容易機械加工、加工精度由工作機械決定、最后調整之工程少等優(yōu)點，鑲入式模板構造已成為精密沖壓模具之主流，但其缺點是需要高精度的孔穴加工機。連續(xù)沖壓模具采用此模板構造時，為使模板具有高剛性要求，乃設計空站。鑲入式模板構造之注意事項如下所述：(1).嵌入孔穴之加工：模板之嵌入孔穴加工使用立式銑床(或治具銑床)、綜合加工機、治具鏜床、治具磨床、線割放電加工機等。嵌入孔穴之加工基準，使用線割放電加工機時，為提高其加工精度乃進行二次或以上之線割加工。(2).嵌入件之固定方法：嵌入件固定方法之決定因素有不變動其加工的精度、組立及分解之容易性、調整之可能性等。嵌入件之固定方法有下列四種：A.以螺絲固定，B.以肩部固定，C.以趾塊固定，D.其上部以板件壓緊。凹模板之嵌入件固定方法亦有采用壓入配合，此時應避免因加工熱膨脹而產生的松弛結果，使用圓形模套嵌入件加工不規(guī)則孔穴時應設計回轉防止方法。(3).嵌入件組立及分解之考量：嵌入件及其孔穴加工精度要求高以進行組立作業(yè)。為得到即使有稍微的尺寸誤差亦能于組立時加以調整，宜事先考慮解決對策，嵌入件加工之具體考慮事項有下列五項：A.設有壓入導入部，B.以隔片調整嵌入件之壓入狀態(tài)及正確位置，C嵌入件底面設有壓出用孔穴，D.以螺絲鎖緊時宜采用同一尺寸之螺絲，以利鎖固及松開，E.為防止組立方向之失誤，應設計防呆倒角加工。設計1．單元模具對準單元亦稱為模具刃件之對合引導裝置。為確實保持上模與下模之對準及縮短其準備時間，依制品精度及生產數(shù)量等條件要求，模具對準單元主要有下列五種：(1).無導引型：模具安裝于沖床時直接進行其刃件之對合作業(yè)，不使用引導裝置。(2).外導引型：此種裝置是最標準的構造，導引裝置裝設于上模座及下模座，不通過各模板，一般稱為模座型。(3).外導引與內導引并用型(一)：此種裝置是連續(xù)模具最常使用之構造，沖頭固定板及壓料板間裝設內導引裝置。沖頭與凹模之對合利用固定銷及外導引裝置。內導引裝置之另一作用是防止壓料板傾斜及保護細小沖頭。(4).外導引與內導引并用型(二)：此種裝置是高精密度高速連續(xù)模具之使用構造，內導引裝置貫穿沖頭固定板、壓料板及凹模固定板等等。內導引裝置本身亦有模具刃件對合及保護細小沖頭作用。外導引裝置之主要作用是模具分解及安裝于沖床時能得到滑順目的。(5).內導引型：此構造不使用外導引裝置，內導引裝置貫穿沖頭固定板、壓料板及凹模固定板等等，正確地保持各塊板之位置關系性以保護沖頭。2.

導柱及導套單元模具之導引方式及配件有導柱及導套單元之種類有兩種：(A).外導引型(模座型或稱主導引)，(B).內導引型(或稱輔助引)。另行配合精密模具之要求，使用外導引與內導引并用型之需求性高。(1).外導引型：一般上使用于不要求高精密度之模具，大多與模座構成一單元販賣之，主要作用是模具安裝于沖床時之刃件對合，幾乎沒有沖壓加工中之動態(tài)精度保持效果。(2).內導引型：由于模具加工機之進展，急速普及。主要作用除了模具安裝于沖床時之刃件對合外，亦有沖壓加工中之動態(tài)精度保持效果。(3).外導引與內導引并用型：一副模具同時使用外導引與內導引裝置。3.沖頭與凹模單元(圓形)(1).沖頭單元：圓形沖頭單元依其形狀(肩部型及平直型)、長度、維修之方便性，使用沖頭單元宜與壓料板導套單元配合。(2).凹模單元：圓形凹模單元亦稱為凹模導套單元，其形式有整塊式及分開式，依生產數(shù)量、使用壽命及制品或沖屑之處理性，凹模單元之組合系列有：(A).使用模板直接加工凹模形狀，(B).具有二段斜角之逃隙部，(C).是否要使用背板，(D).不規(guī)則凹模形狀必須有回轉防止設計。4．壓料螺栓與彈簧單元(1)、壓料螺栓單元：壓料板螺栓之種類有：(A).外螺絲型，(B).套筒型，(C).內螺絲型。為保持壓料板于指定位置平行狀態(tài)，壓料螺栓之停止方法(肩部接觸部位)：(A).模座凹穴承受面，(B).沖頭固定板頂面，(C).沖頭背板頂面。(2)、壓料彈簧單元：可動式壓料板壓料彈簧單元可大致分為：(A).單獨使用型，(B).與壓料螺栓并用型選擇壓料彈簧單元時最好考慮下列要點再決定之：(A)、確保彈簧之自由長度及必要的壓縮量(壓縮量大之彈簧宜置于壓料板凹穴)。(B)、初期的彈簧壓縮量(預壓縮量)或荷重之調整有無必要。(C)、考量模具組立或維護保養(yǎng)之容易性。(D)、考量與沖頭或壓料螺栓長度之關系。(E)、考量安全性(防止彈簧斷裂時之飛出)。5.導引銷單元(料條送料方向之定位)(1)、導引銷單元：導引銷之主要作用是連續(xù)沖壓加工時得到正確的送料節(jié)距。沖壓模具用導引單元有間接型(導引銷單獨使用)及直接型(導引銷裝設于沖頭內部)兩種形式。(2)、導引銷之組裝方式與沖孔沖頭有相同(裝設于沖頭固定板)。利用彈簧將其受制于沖頭固定板。(3)、導引銷另外裝設于壓料板之形式，由于要求導引銷突出于壓料板之量達到一定及防止模具上升時之容易帶上被加工材料，壓料板之剛性及導引形式有必要注意之。(4)、導引銷單元有直接型，其裝設于沖頭內，主要用于外形沖切(下料加工)或引伸工程之切邊加工，其位置定位系利用制品之孔及引伸部內徑。6.導料單元(1)、外形沖切(下料加工)或連續(xù)沖壓加工時，為使被加工材料之寬度方向受到導引及得到正確的送料節(jié)距，乃使用導料單元。(2)、料條寬度方向之導引裝置，導引方式有：(A).固定板導引銷型，(B).可動導引銷型，(C).板隧道導引型(單塊板)，(D).板導引型(兩塊構成)，(E).升料銷導引型(有可動式、固定式及兩者并用之。(3)、起始停止之導引裝置，其形式有：(1).滑塊式，(2).可動銷式等兩種，主要作用是材料置于模具之最初起始位置定位。(4)、送料停止裝置，可正確地決定出送料節(jié)距，主要用于人手送料之場合，其形式有：(A).固定式停止銷，(B).可動式停止銷，(C).邊切停止方式，(D).掛鉤停止機構，(E).自動停止機構。(5)、側推式導料機構，沖壓加工時材料被壓向一方，可防止材料因料條寬度與導料件寬度差所產生的蛇行現(xiàn)象。(6)、胚料位置定位導料機構，其形式有：(A).固定銷導料型(利用胚料之外形)，(B).固定銷導料型(利用胚料之孔穴)，(C).導料板(大件部品用)，(D).導料板(一體形)，(E).導料板(分割形)。7.升料與頂料單元(1)、升料銷單元：其主要作用是進行連續(xù)沖壓加工時將料條升至凹模上(位置高度稱為送料高度，并達到順利送料目的，其形式有：(A).升料銷型(圓形，純粹升料用)，是最普通的升料銷單元。(B).升料銷型(圓形，設有導料銷用孔)，升料銷設有導料銷用孔可防止材料承受導引銷之變形及使導引銷確實發(fā)生作用。(C).升料及導料銷型，兼俱導料功能，連續(xù)模具之導料最常使用此形式升料銷型。(D).升料銷型(方形)如有需求設有空氣吹孔。(E).升料及導料銷型(方形)。(2)、頂料單元：自動沖壓加工時必須防止沖切制品或沖屑之跳于凹模表面以避免模具損壞及不良沖壓件之產生。(3)、頂出單元：頂出單元之主要作用是每次沖壓加工時將制品或廢料自凹模內頂出。頂出單元之裝設場所有二：(A)、逆配置型模具時裝設于上模部份，(B).順配置型模具時裝設于下模部份。8.固定銷單元固定銷單元之形狀及其尺寸依標準規(guī)格需要而設計，使用時之注意事項有：(A).固定銷孔宜為貫穿孔，不能的場合，考慮容易使用螺絲卸除之設計方法。(B).固定銷長度適度最好，不可大于必要的長度。(C).固定銷孔宜有必要的逃離部。(D).置于上模部份之場合，應設計防止落下之機構以防止其掉落。(E).采用一方壓入配合一方滑動配合之場合，滑動側之固定銷孔稍微大于固定銷。(F).固定銷之數(shù)量以兩只為原則，盡量選擇相同之尺寸。9.壓料板單元壓料板單元之特別重要點是壓料面與凹模面有正確的平行度及緩沖壓力要求平衡。10.誤送檢測單元以連續(xù)模具沖壓加工時，模具必須設計失誤檢出單元以檢出送料節(jié)距之變化量是否超過其基準而停止沖床之運轉。失誤檢出單元是裝設于模具內部，依其檢出方法有下列兩種裝設形式：(A).上模內裝設檢出銷之形式，當其偏離料條孔穴時，將與料條相接觸而檢知。(B).下模內裝設檢出銷之形式，當料條之一部與檢出銷接觸而檢知。11.廢料切斷單元連續(xù)沖壓加工時料條(廢料)將陸續(xù)離開模具內，其處理方式有兩種：(A).利用卷料機卷取之，(B).利用模具切斷裝置將其細化。又后者之方式有兩種：(A).利用專用廢料切斷機(設置于沖壓機械外部)，(B).裝設于連續(xù)模具最后工程之切斷單元。12.高度停止塊單元高度停止塊單元之主要作用是正確地決定上模之下死點位置，其形式有下列兩種：(A).沖壓加工時亦經常接觸之方式，(B).組裝時才接觸，沖壓加工時不接觸之方式。還有，當模搬運、保管時，為防止上模與下模之接觸，最好于上模與下模之間置入隔塊。當精度要求無必要時，其使用標準可采用螺絲調整型。主要元件1.標準部品及規(guī)格模具用標準規(guī)格之選擇方法最好考量下列事項：(A).使用的規(guī)格內容不受限制時，最好采用最高層者。(B).原則上采用標準數(shù)。(C).模具標準部品無此尺寸時，采用最接近者再進行加工。2.沖頭之設計沖頭依其功能可大致分為三大部份：(A).加工材料之刃部先端(切刃部，其形狀有不規(guī)則形、方形、圓形等)。(B).與沖頭固定板接觸部(固定部或柄部，其斷面形狀有不規(guī)則形、方形、圓形等)。(C).刃部與柄部之連結部份(中間部)。沖頭各部份之設計基準分別從(A).切刃部長度，(B).切刃部之研磨方向，(C).沖頭之固定法及柄部之形狀等方面簡述之。3.沖頭固定板之設計沖頭固定板之厚度與模具及荷重之大小有關系性，一般上為沖頭長度之30~40%，還有沖頭引導部長度宜高于沖頭直徑之1.5倍4.導引銷(沖頭)之設計導引銷(沖頭)之引導部直徑與材料導引孔之間隙，其尺寸及突出壓料板之量依材料之厚度而設計，導引銷之先端形狀大致分為兩種：A.炮彈形，B.圓錐形(推拔形)。(1).炮彈形是最普通之形式，市面上亦有標準部品。(2).圓錐形有一定的角度，很適合用于小件之高速沖壓，推拔角度之決定因素有沖壓行程、被加工件之材質、導引孔之大小，加工速度等。推拔角度大時較容易修正被加工材料之位置，但推拔部之長度將變長。推拔部與圓筒部連接處宜滑順之。5.凹模之設計(1).沖切凹模之設計沖切凹模之形狀設計應考量之要項有：A.模具壽命及逃角之形狀，B.凹模之剪角，C.凹模之分割。(A).模具壽命及逃角之形狀：此設計是非常重要的事項，如設計不正確將會造成沖頭之破損、沖屑之堵塞或浮上、毛邊之發(fā)生等沖壓加工不良現(xiàn)象。(B).凹模之剪角：外形沖切時為減低其沖切力，凹?？刹杉艚窃O計，剪角大時沖切力之減低亦大，但易造成制品之反曲及變形。(C).凹模之分割：凹模必須施以成形研磨等精加工，由于其是凹形狀，研磨工具不易進入，故必須加以分割。(2).彎曲凹模之設計彎曲加工用凹模之設計，為防止回彈及過度彎曲等現(xiàn)象之發(fā)生，U形彎曲加工用凹模之部形狀為雙R與直線部(斜度為30度)之組合，最好近似R形狀。R部形狀經成形研磨或NC放電加工后應施以拋光處理。(3).引伸凹模之設計引伸凹模角隅部形狀及逃角形狀是非常重要的設計事項，有關角隅部及逃角之形狀及特征如下：引伸凹模R角值大時較易引伸加工，但亦產生引伸產品表面產生皺摺現(xiàn)象，引伸制品側壁厚度大于板厚。引伸厚板件及頂出困難之場合，凹模R值要取小，約為板厚之1-2倍，一般上圓筒及方筒引伸凹模之大多引伸部作成直段狀，為防止燒著發(fā)生、潤滑油油膜之破壞及減少頂出力等目的，直段部下方宜有逃部(階段形或推拔形)設計。特別是引縮加工之場合，此直段部有必要盡量少。6.沖頭之側壓對策沖壓加工時沖頭左右承受均等之荷重是最佳理想(即側壓為零)狀態(tài)，沖頭承受側向壓力時將使上模與下模產生橫方向之偏移，造成模具間隙之部份變大或變小(間隙不均勻)及無法得到良好精度的沖壓加工。有關沖頭之側壓對策有下列方法：(A).改變加工方向，(B).單側加工(沖切、彎曲、引伸等)之制品宜采兩排布列方式，(C).沖頭或凹模裝設側壓擋塊，切刃之側面設有導引部(尤其是切斷及分斷加工)。7.背壓板之設計沖壓加工時主要作用件(沖頭、壓料板、凹模)之后方將承受面壓，當沖壓力高于面壓力時宜采用背壓板(特別是沖頭及凹模模套之背面)背壓板之使用方式有局部使用與全面使用兩種形式。模具設計軟件現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展很快,基本上都是利用電腦進行設計和加工，其精度能夠保證在0.002~0.01。搞模具設計工作有一條無邊無際的廣闊天地.如果能夠用電腦進行輔助設計，則你的對手,無形之中，就落在你的后面了.常用模具設計軟件有AUTOCADPro/EUGSWCImatron，mishiong等等。對壽命的影響設計是模具生產中的關鍵步驟、生產的初始環(huán)節(jié)，把控著模具生產的全過程，因此設計還對模具的使用壽命有著極大的影響，設計主要從以下兩個方面影響沖壓模具的使用壽命。(1)模具的導向機構精度。準確和可靠的導向，對于減少模具工作零件的磨損，避免凸、凹?？袀绊憳O大，尤其是無間隙和小間隙沖裁模、復合模和多工位級進模則更為有效。為提高模具壽命，設計時必須根據工序性質和零件精度等要求，正確選擇導向形式和確定導向機構的精度。(2)模具(凸、凹模)刃口幾何參數(shù)。凸、凹模的形狀、配合間隙和圓角半徑不僅對沖壓件成形有較大的影響，而且對于模具的磨損及壽命也影響很大。如模具的配合間隙直接影響沖裁件質量和模具壽命。精度要求較高的，設計中就宜選較小的間隙值；反之則可適當加大間隙，以提高模具壽命。常用軟件塑料模具PTC的EMX，Siemens的NXMoldWizard，CimatronE，DelcamMoldmaker，Missler的TopsolidMold，Think3的MoldDesign，Manusoft的IMOLD，R&B的MoldWorks等。五金模具PTC的PDX、Siemens的NXProgressiveDieDesign、Logopress的Logopress3、3DQuickToolsLimited的3DQuickPress、R&BMold&DieDesign的MoldWorks、Missler的TopsolidProgress等。模具制造模具設計制作的要求是：尺寸精確、表面光潔；結構合理、生產效率高、易于自動化；制造容易、壽命高、成本低；設計符合工藝需要，經濟合理。模具結構設計和參數(shù)選擇須考慮剛性、導向性、卸料機構、定位方法、間隙大小等因素。模具上的易損件應容易更換。對于塑料模和壓鑄模，還需要考慮合理的澆注系統(tǒng)、熔融塑料或金屬流動狀態(tài)、進入型腔的位置與方向。為了提高生產率、減少流道澆注損失，可采用多型腔模具，在一模具內能同時完成多個相同或不同的制品。在大批量生產中應采用高效率、高精度、高壽命的模具。沖壓模應采用多工位級進模，可采用硬質合金鑲塊級進模，以提高壽命。在小批量生產和新產品試制中，應采用結構簡單、制造快、成本低的簡易模具，如組合沖模、薄板沖模、聚氨酯橡膠模、低熔點合金模、鋅合金模、超塑性合金模等。模具已開始采用計算機輔助設計(CAD)，即通過以計算機為中心的一整套系統(tǒng)對模具進行最優(yōu)化設計。這是模具設計的發(fā)展方向。模具制造按結構特點，分為平面的沖裁模和具有空間的型腔模。沖裁模利用凸模與凹模的尺寸精確配合，有的甚至是無間隙配合。其他鍛模如冷擠壓模、壓鑄模、粉末冶金模、塑料模、橡膠模等都屬于型腔模，用于成形立體形狀的工件。型腔模在長、寬、高3個方向都有尺寸要求，形狀復雜，制造困難。模具生產一般為單件、小批生產，制造要求嚴格、精確，多采用精密的加工設備和測量裝置。平面沖裁?？捎秒娀鸹庸こ醭尚?，再用成形磨削，坐標磨削等方法進一步提高精度。成形磨削可用光學投影曲線磨床，或帶有縮仿、修打砂輪機構的平面磨床，也可在精密平面磨床上采用專用成形磨削工具磨削。坐標磨床可用于模具的精密定位，以保證精密孔徑和孔距。也可用計算機數(shù)控(CNC)連續(xù)軌跡坐標磨床磨削任何曲線形狀的凸模和凹模。型腔模多用仿形銑床加工、電火花加工和電解加工。將仿形銑加工與數(shù)控聯(lián)合應用和在電火花加工中增加三向平動頭裝置，都可提高型腔的加工質量。電解加工中增加充氣電解可提高生產效率。模具選材模具選材是整個模具制作過程中非常重要的一個環(huán)節(jié)。模具選材需要滿足三個原則，模具滿足耐磨性、強韌性等工作需求，模具滿足工藝要求，同時模具應滿足經濟適用性。條件要求1、耐磨性坯料在模具型腔中塑性變性時，沿型腔表面既流動又滑動，使型腔表面與坯料間產生劇烈的摩擦，從而導致模具因磨損而失效。所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。硬度是影響耐磨性的主要因素。一般情況下，模具零件的硬度越高，磨損量越小，耐磨性也越好。另外，耐磨性還與材料中碳化物的種類、數(shù)量、形態(tài)、大小及分布有關。2．強韌性模具的工作條件大多十分惡劣，有些常承受較大的沖擊負荷，從而導致脆性斷裂。為防止模具零件在工作時突然脆斷，模具要具有較高的強度和韌性。模具的韌性主要取決于材料的含碳量、晶粒度及組織狀態(tài)。3．疲勞斷裂性能模具工作過程中，在循環(huán)應力的長期作用下，往往導致疲勞斷裂。其形式有小能量多次沖擊疲勞斷裂、拉伸疲勞斷裂接觸疲勞斷裂及彎曲疲勞斷裂。模具的疲勞斷裂性能主要取決于其強度、韌性、硬度、以及材料中夾雜物的含量。4．高溫性能當模具的工作溫度較高進，會使硬度和強度下降，導致模具早期磨損或產生塑性變形而失效。因此，模具材料應具有較高的抗回火穩(wěn)定性，以保證模具在工作溫度下，具有較高的硬度和強度。5．耐冷熱疲勞性能有些模具在工作過程中處于反復加熱和冷卻的狀態(tài)，使型腔表面受拉、壓力變應力的作用，引起表面龜裂和剝落，增大摩擦力，阻礙塑性變形，降低了尺寸精度，從而導致模具失效。冷熱疲勞是熱作模具失效的主要形式之一，幫這類模具應具有較高的耐冷熱疲勞性能。6．耐蝕性有些模具如塑料模在工作時，由于塑料中存在氯、氟等元素，受熱后分解析出HCI、HF等強侵蝕性氣體，侵蝕模具型腔表面，加大其表面粗糙度，加劇磨損失效。工藝性能模具的制造一般都要經過鍛造、切削加工、熱處理等幾道工序。為保證模具的制造質量，降低生產成本，其材料應具有良好的可鍛性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性；還應具有小的氧化、脫碳敏感性和淬火變形開裂傾向。1．可鍛性具有較低的熱鍛變形抗力，塑性好，鍛造溫度范圍寬，鍛裂冷裂及析出網狀碳化物傾向低。2．退火工藝性球化退火溫度范圍寬，退火硬度低且波動范圍小，球化率高。3．切削加工性切削用量大，刀具損耗低，加工表面粗糙度低。4．氧化、脫碳敏感性高溫加熱時抗氧化懷能好，脫碳速度慢，對加熱介質不敏感，產生麻點傾向小。5．淬硬性淬火后具有均勻而高的表面硬度。6．淬透性淬火后能獲得較深的淬硬層，采用緩和的淬火介質就能淬硬。7．淬火變形開裂傾向常規(guī)淬火體積變化小，形狀翹曲、畸變輕微，異常變形傾向低。常規(guī)淬火開裂敏感性低，對淬火溫度及工件形狀不敏感。8．可磨削性砂輪相對損耗小，無燒傷極限磨削用量大，對砂輪質量及冷卻條件不敏感，不易發(fā)生磨傷及磨削裂紋。使用性能1.密度?。核芰厦芏刃。瑢τ跍p輕機械設備重量和節(jié)能具有重要的意義，尤其是對車輛、船舶、飛機、宇宙航天器而言。2.比強度和比剛度高：塑料的絕對強度不如金屬高，但塑料密度小，所以比強度(σb/ρ)、比剛度(E/ρ)相當高。尤其是以各種高強度的纖維狀、片狀和粉末狀的金屬或非金屬為填料制成的增強塑料，其比強度和比剛度比金屬還高。3.化學穩(wěn)定性好：絕大多數(shù)的塑料都有良好的耐酸、堿、鹽、水和氣體的性能，在一般的條件下，它們不與這些物質發(fā)生化學反應。4.電絕緣、絕熱、絕聲性能好。5.耐磨和自潤滑性好：塑料的摩擦系數(shù)小、耐磨性好、有很好的自潤滑性，加上比強度高，傳動噪聲小，它可以在液體介質、半干甚至干摩擦條件下有效地工作。它可以制成軸承、齒輪、凸輪和滑輪等機器零件，非常適用于轉速不高、載荷不大的場合。6.粘結能力強。7.成型和著色性能好。經濟要求在給模具選材是，必須考慮經濟性這一原則，盡可能地降低制造成本。因此，在滿足使用性能的前提下，首先選用價格較低的，能用碳鋼就不用合金鋼，能用國產材料就不用進口材料。另外，在選材時還應考慮市場的生產和供應情況，所選鋼種應盡量少而集中，易購買修模據不完全統(tǒng)計，機械加工行業(yè)中每年模具的消耗量價值是各種機床總價值的五倍，可想而知，機械、冶金、輕工、電子等行業(yè)中模具市場是如此的巨大。又如：在冶金行業(yè)，每年僅熱軋軋輥消耗量就在三十萬噸以上，熱軋輥價值占鋼材生產成本的5%以上。模具的大量消耗，不僅直接增加生產成本，而且因頻繁更換模具而造成大量生產線頻繁停產造成更大的經濟損失。模具的失效事實上均因其表層局部材料磨損等原因而報廢，而且模具的加工周期很長