模具结构设计（精选12篇）
模具结构设计 篇1
摘要：在人们的生产和生活中, 模具因其强大的功能得到了各个领域广泛的应用。文章主要论述的是对冷冲压模具设计中合理工序安排与模具结构的有关问题, 希望通过文章的论述, 能够为模具生产领域提供参考, 从而使其生产工序的完善以及模具结构的调整提供基础, 这无论对于人们生产生活水平的提高还是对于模具生产企业利润的保证都具有重要作用, 因此必须要针对这一问题进行分析。
关键词：模具,工序安排,模具结构
随着科学技术的不断提高, 我国各行各业的生产水平也得到了极大程度的改善, 这使得人们的生活需要得到了极大程度的满足。在产品生产过程中, 模具是一项重要手段, 无论是在手表的设计还是在防盗门的制造方面, 模具都起着十分重要的作用, 想要使其利用水平能够得到提高, 从而进一步的为人们的生产生活带来便利, 就一定要加大力度对其生产工序及其构造进行设计与优化, 这是模具生产领域的一个主要发展趋势, 同时也是有关人员必须注意的一项问题。
1 冷冲压模具设计原则
冷冲压模具的设计过程十分复杂, 具有很大程度的专业性, 想要使其发展能够进一步符合社会的要求, 除了要保证设计人员的专业性外, 还要坚持一定的原则, 这是设计人员必须做到的一点, 只有这样, 才能使模具的生产工序能够更加合理, 同时也才能使其更加符合相关的设计标准, 这对于其使用性能以及使用寿命的保证均具有重要的价值。总的来说, 在冷冲压模具设计的过程中, 需要遵循的原则包括以下几点:
第一, 设计过程中, 不同零件对于设计工艺的要求也不尽相同, 因此在对其进行设计的过程中, 一定要根据其具体要求来进行。对于对设计工艺以及质量要求较高的零件来说, 工作人员必须要考虑毛边的问题, 通常情况下, 毛边均需要呈向下的态势, 这是工作人员必须加以注意的一点问题。
第二, 在普通的设计过程中, 工作人员需要遵循的设计工艺主要包括对沙拉孔的设计以及落料等问题, 对上述工艺的满足是整个是个工艺能够顺利完成的主要保证, 在上述步骤完全妥善完成之后, 才能开展折边工作。
第三, 在对零件进行落料与冲孔的过程中, 必须将模具的强度、冲击韧性等要素考虑在内, 以便最大程度保证落料与冲孔环节的科学合理。
第四, 在对模具进行折边时, 为了防止出现方向上的反复变换, 可以尽量将其往一个方向折叠。当然, 为了防止对产品的形状、尺寸产生不利影响, 还要尽可能确保同方向折边相互之间不会出现干涉的情况。
第五, 在打凸包环节中, 尽量保证凸包向下, 并且对于那些外形较大的凸包, 还要将其安排在第一工序时冲压。不过, 为了防止孔位拉料导致零件发生变形现象, 在安排工序时, 要注意使打凸包与打凸包附近的冲孔不在同一工序内。
第六, 在进行压平或者推平环节时, 如果发现周围有较大的冲孔, 并且继续折边可能会产生拉料, 继续压平可能会发生拉料不死的状况时, 不能强行使其成形, 以免造成设计尺寸偏离要求以及外观破坏等情况。往往, 我们会考虑先折边, 后推平, 然后冲孔的工艺流程, 以实现对工件尺寸的控制。
第七, 在进行打沙拉孔或者抽牙过程中, 如其附近有孔或其距坯料边缘尺寸较小时, 即先打沙拉孔与抽牙会产生板料变形。此时, 要考虑进行先打沙拉孔或抽牙, 再冲孔或切边、落料的工艺。
第八, 在零件进行最终折边工作时, 往往由于对安全性能、成形、外观等方面有一定要求, 通常会从第一道工序开始考虑最后工序所制成的方向。
2 冷冲压模具结构方面的有关问题
对于冷冲压模具的设计来说, 想要保证其设计质量, 必须要将设计工序考虑其中, 要按照相应的技术标准去完善每一道工序, 使其能够与标准相符合, 同时还要注意其与不同零件的契合性, 这样才能最大程度的保证其设计过程的完整性。除此之外, 冷冲压模具的结构对于其质量以及使用性能的保证均具有重要价值, 因此, 对其结构进行分析对于工作人员来讲也十分必要。总的来说, 冷冲压模具结构主要包括冲裁件结构、弯曲件结构以及拉伸件结构三方面, 以下文章将上述三方面内容展开来进行了分析。
2.1 冲裁件结构。在进行冲裁件结构设计时, 要保证冲裁件的形状应能符合材料合理排样, 减少废料。通常, 冲裁件各直线或曲线的连接处, 宜有适当的圆角。如果冲裁件有尖角, 不仅给冲裁件的制造带来困难, 而且模具也容易坏, 只有在采用少废料、无废料排样或镶拼模具结构时不要圆角。
2.2 弯曲件结构。在进行弯曲件的结构设计时, 要保证弯曲件的圆角半径小于最小弯曲半径, 以免产生裂纹, 但也不能过大, 因为一旦过大, 容易受到回弹的影响, 进而容易导致弯曲角度与圆角半径的精度都难以保证。一般来说, 不同状态下, 不同的材料最小弯曲半径不同, 譬如冷作硬化状态下, 弯曲线处于垂直纤维状态时, Q195、Q215-A最小弯曲半径为0.4t, 铝为0.3t, 黄铜为0.5t。设计过程中, 要注意弯曲的弯边长度不宜过小, 通常的合理值应为h>R+2t。而h值一旦较小, 弯边在模具上支持的长度也会变小, 这样就不易得到形状准确的零件。 (h为弯曲长度, R为弯曲半径, t为材料厚度) 另外, 弯曲线不应位于零件宽度变形处, 以免撕裂, 如必须在宽度突变处弯曲, 应事先冲工艺孔或工艺槽。
2.3 拉伸件结构。对于拉伸件的结构设计, 通常要注意拉深件侧壁与底面或凸缘连接处的圆角R1 R2, 特别是R2 应尽量大些, 因为它们相当于最后一幅拉深模的凸模及凹模的圆角。通过放大这些圆角半径, 能够减少拉深次数, 或使零件容易拉深成形。一般情况下, 对于R1、R2 的取值, 可以取R1≥t, 最好R1= (3~5) t, 可以取R2≥2t, 最好R2= (5~10) t。 (t为材料厚度) 除此以外, 对于拉伸件的结构设计还需要注意以下几个方面:
第一, 对于距形拉深件, 可以放大其四周的圆角, 一般情况下, 可以取R3≥3t, 有时为了减少拉深工序还要尽可能取R3≥1/5h; (R3 为矩形圆角半径) ;第二, 除非在结构上有特殊需求, 必须尽量避免异常复杂及非对称形状的拉伸件, 对于半敞开的空心件, 应考虑设计成对的拉伸, 然后刨切开比较有利;第三, 拉伸件的凸缘宽度应尽可能保持一致;第四, 在零件的平面部分, 尤其是在距边缘较远处, 局部凹坑的深度与凸起的高度不宜过大;第五, 应尽量避免曲面空心零件的尖底形状, 尤其高度大时, 其工艺性更差。
结束语
综上所述, 冷冲压模具的设计工序以及结构对于模具质量的保证均具有重要价值, 目前, 社会各领域的发展对于模具的应用均较为频繁, 从某种程度上讲, 保证了模具的质量就相当于保证了相关产品的质量。工作人员需要意识到设计工序以及结构对于模具的重要性, 要将具体措施应用到设计过程中, 这样才能最大程度的为社会的生产与发展带来更加强大的推动力。
参考文献
[1]何卫强.冷冲压模具加工过程中的问题与品质控制[J].装备制造技术, 2013 (4) .
[2]于维民.冷冲压模具加工过程中的问题与质量控制[J].应用能源技术, 2009 (7) .
[3]杨益梅.《冲压工艺与模具设计》综合实训教学探讨[J].科技信息, 2011 (17) .
模具结构设计 篇2
一、接受任务书
成型塑料制件的任务书通常由制件设计者提出，其内容如下：
1.经过审签的正规制制件图纸，并注明采用塑料的牌号、透明度等。
2.塑料制件说明书或技术要求。
3.生产产量。
4.塑
料
制
件
样
品。
通常模具设计任务书由塑料制件工艺员根据成型塑料制件的任务书提出，模具设计人员以成型塑料制件任务书、模具设计任务书为依据来设计模具。
二、收集、分析、消化原始资料
收集整理有关制件设计、成型工艺、成型设备、机械加工及特殊加工资料，以备设计模具时使用。
1.消化塑料制件图，了解制件的用途，分析塑料制件的工艺性，尺寸精度等技术要求。例如塑料制件在外表形状、颜色透明度、使用性能方面的要求是什么，塑件的几何结构、斜度、嵌件等情况是否合理，熔接痕、缩孔等成型缺陷的允许程度，有无涂装、电镀、胶接、钻孔等后加工。选择塑料制件尺寸精度最高的尺寸进行分析，看看估计成型公差是否低于塑料制件的公差，能否成型出合乎要求的塑料制件来。此外，还要了解塑料的塑化及成型工艺参数。
2.消化工艺资料，分析工艺任务书所提出的成型方法、设备型号、材料规格、模具结构类型等要求是否恰当，能否落实。
成型材料应当满足塑料制件的强度要求，具有好的流动性、均匀性和各向同性、热稳定性。根据塑料制件的用途，成型材料应满足染色、镀金属的条件、装饰性能、必要的弹性和塑性、透明性或者相反的反射性能、胶接性或者焊接性等要求。
3.确定成型方法
采用直压法、铸压法还是注射法。
4、选择成型设备
根据成型设备的种类来进行模具，因此必须熟知各种成型设备的性能、规格、特点。例如对于注射机来说，在规格方面应当了解以下内容：注射容量、锁模压力、注射压力、模具安装尺寸、顶出装置及尺寸、喷嘴孔直径及喷嘴球面半径、浇口套定位圈尺寸、模具最大厚度和最小厚度、模板行程等，具体见相关参数。
要初步估计模具外形尺寸，判断模具能否在所选的注射机上安装和使用。
5.具体结构方案
（一）确定模具类型
如压制模（敞开式、半闭合式、闭合式）、铸压模、注射模等。
（二）确定模具类型的主要结构
选择理想的模具结构在于确定必需的成型设备，理想的型腔数，在绝对可靠的条件下能使模具本身的工作满足该塑料制件的工艺技术和生产经济的要求。对塑料制件的工艺技术要求是要保证塑料制件的几何形状，表面光洁度和尺寸精度。生产经济要求是要使塑料制件的成本低，生产效率高，模具能连续地工作，使用寿命长，节省劳动力。
三、影响模具结构及模具个别系统的因素很多，很复杂：
1.型腔布置。根据塑件的几何结构特点、尺寸精度要求、批量大小、模具制造难易、模具成本等确定型腔数量及其排列方式。
对于注射模来说，塑料制件精度为3级和3a级，重量为5克，采用硬化浇注系统，型腔数取4-6个；塑料制件为一般精度（4-5级），成型材料为局部结晶材料，型腔数可取16-20个；塑料制件重量为12-16克，型腔数取8-12个；而重量为50-100克的塑料制件，型腔数取4-8个。对于无定型的塑料制件建议型腔数为24-48个，16-32个和6-10个。当再继续增加塑料制件重量时，就很少采用多腔模具。7-9级精度的塑料制件，最多型腔数较之指出的4-5级精度的塑料增多至50%。
2.确定分型面。分型面的位置要有利于模具加工，排气、脱模及成型操作，塑料制件的表面质量等。
3.确定浇注系统（主浇道、分浇道及浇口的形状、位置、大小）和排气系统（排气的方法、排气槽位置、大小）。
4.选择顶出方式（顶杆、顶管、推板、组合式顶出），决定侧凹处理方法、抽芯方式。
5.决定冷却、加热方式及加热冷却沟槽的形状、位置、加热元件的安装部位。
6.根据模具材料、强度计算或者经验数据，确定模具零件厚度及外形尺寸，外形结构及所有连接、定位、导向件位置。
7.确定主要成型零件，结构件的结构形式。
8.考虑模具各部分的强度，计算成型零件工作尺寸。
以上这些问题如果解决了，模具的结构形式自然就解决了。这时，就应该着手绘制模具结构草图，为正式绘图作好准备。
四、绘制模具图
要求按照国家制图标准绘制，但是也要求结合本厂标准和国家未规定的工厂习惯画法。
在画模具总装图之前，应绘制工序图，并要符合制件图和工艺资料的要求。由下道工序保证的尺寸，应在图上标写注明“工艺尺寸”字样。如果成型后除了修理毛刺之外，再不进行其他机械加工，那么工序图就与制件图完全相同。
在工序图下面最好标出制件编号、名称、材料、材料收缩率、绘图比例等。通常就把工序图画在模具总装图上。
1.绘制总装结构图
绘制总装图尽量采用1：1的比例，先由型腔开始绘制，主视图与其它视图同时画出。
五、模具总装图应包括以下内容：
1.模具成型部分结构
2.浇注系统、排气系统的结构形式。
3.分型面及分模取件方式。
4.外形结构及所有连接件，定位、导向件的位置。
5.标注型腔高度尺寸（不强求，根据需要）及模具总体尺寸。
6.辅助工具（取件卸模工具，校正工具等）。
7.按顺序将全部零件序号编出，并且填写明细表。
8.标注技术要求和使用说明。
六、模具总装图的技术要求内容：
1.对于模具某些系统的性能要求。例如对顶出系统、滑块抽芯结构的装配要求。
2.对模具装配工艺的要求。例如模具装配后分型面的贴合面的贴合间隙应不大于0.05mm模具上、下面的平行度要求，并指出由装配决定的尺寸和对该尺寸的要求。
3.模具使用，装拆方法。
4.防氧化处理、模具编号、刻字、标记、油封、保管等要求。
5.有关试模及检验方面的要求。
七、绘制全部零件图
由模具总装图拆画零件图的顺序应为：先内后外，先复杂后简单，先成型零件，后结构零件。
1.图形要求：一定要按比例画，允许放大或缩小。视图选择合理，投影正确，布置得当。为了使加工专利号易看懂、便于装配，图形尽可能与总装图一致，图形要清晰。
2.标注尺寸要求统一、集中、有序、完整。标注尺寸的顺序为：先标主要零件尺寸和出模斜度，再标注配合尺寸，然后标注全部尺寸。在非主要零件图上先标注配合尺寸，后标注全部尺寸。
3.表面粗糙度。把应用最多的一种粗糙度标于图纸右上角，如标注“其余3.2。”其它粗糙度符号在零件各表面分别标出。
4.其它内容，例如零件名称、模具图号、材料牌号、热处理和硬度要求，表面处理、图形比例、自由尺寸的加工精度、技术说明等都要正确填写。
三【模具设计技术培训相关：】
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垫片的冲压模具设计 篇3
【关键词】垫片；模具设计；复合模
一、引言
冲压加工作为一种零件成型工艺技术，在产品制造中应用相当的广泛。全世界的钢材，有60%～70%是板材，其中大部分是经过冲压制成产品的。在冲压加工中，冲压工艺与模具的合理性和先进性决定了冲压产品的质量和冲压加工的经济性。国内模具技术水平正飞速的发展，随着冲压工艺与模具技术的深入研究和发展，新技术、新工艺得到了大量的应用。垫片的冲压模具设计在是模具专业毕业生毕业设计考核中的重要内容。通过本次设计的复合模具，可以巩固模具理论知识，训练其设计能力、创新能力、知识综合应用能力，全面提高学生的综合素质。
二、垫片的设计流程
1.设计内容
冲压件图如下图1所示：
冲压技术要求：（1）材料：08F；（2）材料厚度：2mm；（3）生产批量：大批量；（4）未注公差：按IT14级确定。根据冲裁件尺寸及精度要求设计一套模具，并选择一种合适的压力机进行生产。
2.设计过程
（1）工艺分析：该冲件材料为08F钢，含碳量低、塑性好、易于成形。尺寸精度为IT14，用一般冲裁模就能达到，不需要采用精冲或整修等特殊冲裁方式。冲裁件外形和内孔应尽量避免有尖锐的角，在各直线或曲线连接处，应有适当的圆角。（2）工艺方案确定：该冲件包括冲孔、落料两个基本工序，可采用的冲裁方案有单工序冲裁，复合冲裁和级进冲裁三种，考虑冲裁件的结构特点和冲裁生产率的要求，采用倒装式复合模，上模采用打杆装置推件，下模采用弹性卸料装置，冲孔的废料通过凸凹模的内孔从冲床台面孔漏下。
3.模具设计计算
（1）排样。根据零件的形状和材料的厚度，两工件间按矩形取搭边值2.2mm，侧边按圆形取搭边值1.8mm。画出其排样图2。
冲压件毛坯面积：
A=Π20?+40?+70x80-Π25?/4=7443.75（mm?）
条料宽度：B=（160+2x1.8）=163.6（mm）
进距：S=70+2.2=72.2（mm）
一个进距的材料利用率：η=（A/BS）x100%=63%
（2）冲模刃口尺寸计算。①对于φ25孔，其尺寸公差为IT14级，取x=0.5，查公差表得其尺寸为φ25+0.520。采用凹模分开加工的方法，其凸、凹模刃口的部分尺寸计算如下：
②对于外轮廓的落料，由于形状较复杂，故其尺寸公差为IT14级，取x=0.5，查公差表得其尺寸为1600-1、800-0.074、700-0.074、400-0.062。采用配合加工的方法，其凸、凹模刃口的部分尺寸计算如下：
160d=（160-0.5x1）+1/40=159.5+0.250（mm）
80d=（80-0.5x0.074）+0.074/40=79.96+0.0190（mm）
70d=（70-0.5x0.074）+0.074/40=69.96+0.0190（mm）
40d=（40-0.5x0.062）+0.062/40=39.97+0.0160（mm）
R20d=19.99+0.0080（mm）
（3）計算总冲压力。①落料力：查表知08F的抗剪强度τb=230～310MPa，取τb=250MPa冲裁周边长度L=2x20xπ+2x（160-20-20）+2x（70-40）=425.6（mm）。F1=KLtτb=1.3x425.6x2x250=276640（N）。②冲孔力：F2=KLtτb=1.3x25xπx2x250=51025（N）。③落料时的卸料力：查表知Kx=0.05。Fx=KxF1=1.3x25xπx2x250=51025（N）。④冲孔时的推件力：查表知KT=0.055。取凹模刃口直壁高度h=6mm，n=h/t=6/2=3。FT=nKTF2=3x0.055x51025=8419（N）⑤计算总冲压力：FZ=F1+F2+Fx+FT=349916（N）≈3.5x105（N）（4）确定压力中心。因为工件图形完全对称，故压力中心一定在工件的几何中心上。（5）冲压设备的选择。根据总冲压力的大小和冲裁工艺要求，选用开式双柱可倾压力机J23-63。
4.模具的总体设计及主要零件的设计
①凹模、凸模、凸凹模的结构设计。考虑到批量较大，凹模的孔口形式选择刃口强度较高的圆柱形孔口，如图3所示。
查表知K=0.2。凹模厚度：H=Kb=0.2x160=32（mm）。凹模壁厚：C=1.5H=1.5x32=48（mm） 。
图3 凹模结构与尺寸图
冲φ25mm孔的圆形凸模，由于模具需要在凸模外装有推件块，因此设计成如图4所示的形状，其长度尺寸计算如下：凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.6～0.8倍，取h=0.7x32=22（mm）。凸模长度L=h+H=22=32=54（mm）
凹凸模是设计如图5所示。凹凸模的外刃口尺寸按凹模刃口尺寸配作，保证最小合理间隙为0.246mm；凹凸模的冲孔刃口尺寸按凸模刃口尺寸配作，保证最小合理间隙为0.246mm。
②模架选择。上模座：LxBxH=250x250x50。下模座：LxBxH=250x250x65。导柱：dxL=35x200。导套：dxLxD=35x125x48。③绘制总装图。根据 上述设计和计算结果，绘制总装图6，
三、结束语
冲压加工在现代工业生产，尤其是大批量生产中应用十分广泛。越来越多地行业采用冲压法加工产品零部件，如汽车、仪器、电子仪表、航空航天、家电及轻工等行业。此次的设计从最初的选题、开题到计算、绘图直到完成设计，期间每一个过程都是对学生能力的一次检验和充实，使他们学会了将以前学到的知识贯穿在现在学到的知识当中，为以后的走向社会企业做好了铺垫。
参考文献
[1]郑可鍠.实用冲压模具设计手册.北京：宇航出版社，1990.
[2]冲模设计手册编写组.冲模设计手册[M].北京：机械工业出版社，1999.
[3]刘航.模具技术经济分析[M].北京：机械工业出版社，2002.89100.
[4]高为国.模具材料[M].北京：机械工业出版社，2004.
模具结构设计 篇4
一、模具专业与非模具专业的差异
1. 专业不同, 课程的要求和目标不同
对于模具专业的学生来说, 由于他们将来要从事模具开发、设计及模具制造的相关工作, 因此, 他们在模具设计与制造这门课学习时, 内容上要掌握的比较全面, 精通, 以适应未来的工作。而对于非模具专业的学生来说, 理论性不一定很深, 要使学生了解不同模具的成形特点、工作条件, 掌握各种模具的设计要点, 弄清制造工艺流程和检验内容, 知道模具设计及模具制造的发展动向, 为从事冲压模和注塑模的设计、制造奠定良好的基础, 在工作需要时再进行更深层次的学习。
2. 教学内容不同, 侧重点不同
对于模具专业, 由于以前机械制造涉及的较少, 因此在讲模具制造时, 学时应相对多一些, 有所侧重;而对于非模具专业, 例如机械制造专业的学生来说, 由于机械制造部分, 他们已经在相关课程中学习过, 因此, 在讲授模具课程时, 应侧重模具设计, 而制造部分时间应安排少一些, 但要掌握模具零件与一般的机械零件加工的不同之处。另一方面, 对于模具专业, 因为要求较高, 因此学时较多, 讲授时较全面, 理论讲授可以更细一些;而对于非模具专业的学生来说, 模具课程的学时相对来说就少一些, 因此, 讲授时不一定面面俱到。需要什么, 就讲什么;需要多少, 就讲多少, “精”以实用为度, 突出实践性。教材内容不一定全部讲授, 应突出重点。针对以上差异, 对于非模具专业的学生来说, 在讲授时应采取不同的讲授方法。
二、非模具专业模具课程的教学研究
1. 调动学生的积极性和兴趣
模具工业是“百业之母”, 是工业产品的“效益放大器”。模具工业在国民经济中的地位越来越重要。从“老三样”的电视机、冰箱、洗衣机, 到时下流行的MP4、录音笔、数码相机, 这些产品的生产都离不开模具设计师之手。对于非模具专业的学生来说, 掌握模具技术, 就是掌握了一种新技能, 增加了就业渠道, 同时增加了新知识, 提高他们的专业技能。由于学生对模具的认识不是很深刻, 因此, 在讲授时, 尽量理论性不要太强, 且要结合该专业举一些模具在他们专业应用中的实例来调动他们学习的积极性。以提高他们的兴趣。
例如, 对于机械类的学生来说, 垫片是很熟悉的零件, 它是如何制造的呢?引出来冲压工艺的概念, 同时, 可以利用该例子给学生区分落料与冲孔的概念。除了模具设计部分之外, 讲到现代的模具制造方法, 有数控车、数控铣、加工中心、电火花、线切割等, 这样就和学生学过的机械制造, 特种与精密加工等课程联系起来。再比如:对于汽车类专业学生, 可举例汽车覆盖件 (发动机罩、散热器罩、前后围板、车门的内外板等) 制造, 其突出特点就是具有多维的空间复杂曲面, 通过这些零件的特点, 介绍拉延、修边、翻边等工艺的概念。
如有条件, 可给学生相应模具的工作过程动画演示, 这样, 学生学习起来目的性强, 兴趣会更浓。当然, 这也对教师提出了给更高的要求, 要对学生的专业有一定了解, 而不是单纯的讲模具。
2. 教材与内容
选教材时要考虑非模具专业学生学习本门课程的需求与目的, 一般模具设计与制造课程的课堂讲授学时在34h左右。在全面考虑课程的系统性前提下, 讲授的重点应为典型模具的结构特点与专门制造技术, 模具设计与非常用模具结构的内容则少涉及。所选教材的内容应以冲压成型和注塑成型为主, 应该包括三大部分:第一冷冲压基础知识、冷冲模基本设计、冷冲模结构 (主要包括冲裁模、弯曲模、拉深模等) ;第二塑料成型基础知识、注塑设备结构知识、塑料模具结构 (包括注射模、压缩模、压注模) 而挤出成型和气动成型等可以不作要求;第三模具制造基础知识、模具零件的常规机械加工方法、模具零件的特种加工方法、模具装配工艺、模具技术的发展等内容。
3. 教学方法与教学手段
(1) 教学方法和手段应该多样性
同其他的课程教学方法一样, 讲授过程中尽量避免传统的课堂一堂灌的讲授方法。应该采用传统讲授、多媒体课件、模具工作过程动画演示、实物动作、课堂讨论等多种方法相结合的办法, 这样不光是提高了学生学习兴趣, 更重要的是提高学生第一课堂的效率。比如, 在讲课的过程中, 由于我们主要讲述冷冲压成型和注塑成型, 则可以分别选择一副典型的冷冲模和塑料模, 贯穿在学习的整个过程中。在讲加工工艺、模具工作部分尺寸计算、模具主要零部件机构设计、模具制造, 检验与装配的整个过程中, 始终以该模具为例讲述, 以防课堂空谈, 使学生结合所看到的实物, 听得更明白, 懂得更透彻。
(2) 互动式、讨论式理论教学法
课堂上采用互动式、讨论式教学方法是师生共同参与、共同交流、相互促进的双边教学方法。对教材中的一些容易忽视、容易混淆的内容, 将其转化为问题, 组织学生在课堂上开展讨论, 让学生通过讨论得出正确的结论。比如:对于某零件拉延成型时, 由于其形状的特殊性, 使得不好顶出, 可以叫学生去考虑如何解决?整体式凹模不适用时, 可以采取瓣合式凹模来解决。再例如:对于机制专业的学生, 由于已经学习了机械制造等课程, 在讲述模具制造内容时, 对于模具零件定位基准选择和拟定工艺路线等, 就可以通过实例, 让学生根据已有知识来讨论, 教师只是做最后的总结和讲述模具零件和一般的机械零件加工工艺不同的地方, 比如:在热处理上的不同等, 这样就避免了课程内容重复的现象, 同时节约了课时, 使学生对模具零件的制造和一般的机械零件的制造差异有更明确的认识。
学生是课堂的主体, 教师的作用在于积极启发, 诱导学生的思维, 使学生跟着教师的思路, 积极主动地思考, 分析问题, 最终解决问题。在教学中充分发挥学生的主观能动性, 使学生的思维活跃, 思路打开, 从而达到好的学习效果, 更好的发挥学生的主体作用。
4. 实践教学
模具设计与制造是一门实践性较强的课程, 对于非模具专业的学生来说, 学时比较紧张, 但是如果缺乏了实践性环节, 那么理论也就成了空中楼阁。因此, 找一个与本专业结合较好的实例, 让学生熟悉模具的整个设计与制造过程, 就非常重要, 特别是在模具检验与装配的学习过程中, 一定要让学生亲自去动手, 体验装配顺序的确定, 模具间隙的调整, 以及最终的试模与调整等环节, 这样在增强学生的实际动手能力的同时, 达到了理论与实践的结合。
三、结束语
模具工业在我国工业发展中, 起着越来越重要的作用, 许多高校对非模具专业学生都开设了模具课程。本文针对模具课程在不同专业教学中的差异, 结合自身多年的教学经验, 对高校非模具专业模具课程的教学方法与手段, 教材与内容的选择, 实践教学等方面提出了新的教学思路, 望起到抛砖引玉的作用。
摘要：针对当前许多非模具专业开设模具课程的情况, 由于其在授课学时, 培养目标, 要求等方面与模具专业存在较大的差异, 因此它们在教学方法, 手段等多方面都有许多不同。本文在分析两者差异的基础上, 结合自身教学经验, 提出了非模具专业如何更好的进行模具课程教学的方法及建议, 对非模具专业的模具教学提供了新的教学思路。
关键词：非模具专业,模具课程,教学方法
参考文献
[1]徐凤英, 李志伟, 陈震.高校模具课程创新教学的改革研究[J].农机化研究, 2004, 3
[2]郭红云, 谢力志.透明教学模具在模具教学中的运用[J].模具制造, 2007, 1
[3]李彩霞, 模具设计与制造专业教学改革初探[J].武汉船舶职业技术学院学报, 2004, 1
模具设计讲义 篇5
模具应用的广泛性和种类
随着现代工业的飞速发展，彩电．冰箱．洗衣机．个人电脑等家电产业和汽车．信息产业得到了前所未有的壮大，而这所有的一切，都离不开精细．高效．大批量的精密重复生产，这也就造就了模具的独特地位，日本与美国的模具制作水平曾在50年代到90年代独领风骚，其精密高质量的模具很大程度上保证了其产品优良的性能．外观．使用寿命，也大大地降低制作成本。中国近年来沿海经济发达地区的模具水平经过不断的仿效学习也得到了长足的发展。
常见模具大致分以下几类：冷冲压模．塑胶注射成型模．树脂热压铸模．橡胶模．挤出模．吹塑模．吸塑模．合金压铸模．铸造模．玻璃压铸模．刀模。
其中又以冷冲压模和塑胶注射成型模应用最普遍，塑胶模主要的有冷流道注射模和热流道注射模。
冷冲压模又按其结构和成形方式分以下几类：冲孔模．落料模（又称剪口模）．复合模．弯曲模（又称轧弯模或屈曲模）．扭弯模．拉伸模．翻边模，由以上几种基本方式相互组合又可以衍生出多种类型的模具，如操兵模．连续模（又称多工位跳步模．飞屎模．急进模等）．冲形模（冲孔．弯曲．翻边．拉伸组合成的单工序模）．一机多站模．端子模．数控冲床模具等。
有些公司为了便于区分，又根据自己的特点取了一些名称，如飞边模．飞边冲孔模．压筋模．压字模．刻齿模．拍平模．拍钉模（又称锅钉模）等。
由于模具是工业最常用的非标加工设备之一，其名称也是多样化。
二．我公司现有模具的现状和特点
由于我公司产品和客户定位，现有的主导产品基本上是通讯产品上的钣金件，其整体外型较家电钣金简单，批量相对较少，所以模具多为冲孔模．落料模（又称剪口模）．复合模．弯曲模（又称轧弯模或屈曲模）．翻边模，飞边模．飞边冲孔模．压筋模．压字模这些单工序模，也有一些操兵模等。
公司现有模具的品质参差不齐，整体水平有待提高，模具的加工设备目前还只适用于加工一些较简单的模具和维修模具，从一些工程师的交谈中，也了解到他们对公司模具方面的看法，普遍认为公司现有模具简单，没什么值利学习和关注的，但实际上就钣金行业来说，模具的质量直接影响样板试制及量产的效率和品质。
由于钣金件的模具加工基本上是通过几次局部的飞边．冲孔．压波位（压包）．翻边．轧弯等工序组合完成的，这样就更要求工程师在产品设计和出具模具资料时，有较成熟的技术基础和驾驭能力。
如果是一整套高质量的钣金模，单个模具看上去可能简单，但真正要做到模具成本低廉，操作安装运输方便安全，工序数简约，定位精确，模具寿命长，那就要求我们多动动脑子．多下一番工夫的。
通用的方法就是根据产品本身的工艺特点，再结合产品的精度要求．批量大小．和本公司现有加工设备情况，从整体上去确定比较可行的方案，再从中选择最适用的一种。
三．模具加工设备和冲压设备简介
钣金模具的冲压设备常见的有普通冲床．油压机。
普通冲床应用最多的吨位是5 吨到300吨，小吨位的冲床一般是单轴的，大吨位的冲床有单轴．双轴和多轴之分，双轴和多轴冲床的加工台面宽度较同级吨位的单轴冲床要宽，冲压力也更平衡，可以冲压尺寸较宽的产品。现在我公司的冲床都是单轴飞轮式的，新厂的最大吨位为200T。
油压机得到比冲床长距离和速度慢的冲压行程效果，是冲床所不能达到效果的一种补充，一些大型覆盖拉伸件和弯曲件的成形都是用油压机来完成的。
五金模具的加工设备是以线切割为主导，再配以车．铣（锣）．刨．磨．钻．热处理．穿孔机．火花机．钳工装配等来完成的，随着数控设备的发展和普及，模具加工对钳工的手工制作依赖性越来越小，模具的精密度也越来越高。
四．模具的基本结构和常识
钣金模具是通过对金属板材的剪切．挤压．扭曲来达到加工目的的，这对模具的直接工作部位强度和硬度都有相当高的要求，模具在冲压时必须保证精确的位置度，这就是说模具要有好的冲裁质量，就要有导柱导套．定位销导向定位零件。
小吨位的模具可以采用标准模架，如模具要求不高也可以在模面内加小导柱等方法省取代标准模架，大吨位的模具模架一般是由根据设计要求厂家自行加工或外购。模具的基本结构一般由模柄．模架（或上下模座板）．上模（公）．下模．冲针．管位．弹簧等和一些标准零件组成，大吨位的模具不能用模柄作为与冲床固定。
现在我提供了一些冲孔模．复合模．剪口模的参考资料图样，参照这些图片我大致地讲一下基本的步骤和常识。
A．熟悉产品图和客户或主管提供的相关资料，对其图面进行检查和工艺分析，有问题及时反馈给客户或上级主管。
B．绘制展开图，并仔细审核．排样图，确定工件用料毛重．净重．用料规格．材料利用率等。
C．确定工艺方案，绘制模具结构简图，出具模具材料明细表，并列出模具闭合高度和所用冲床吨位，让模具加工人员备料和开料。
计算冲裁力可用公式P＝QLT，L=剪口总长度，T=材料厚度，Q=材料剪切强度X系数。SECC．SPCC的Q值取50Kg/平方毫米，不锈钢的Q值取60Kg/平方毫米，冲床吨位是根据冲裁力和模具的长宽尺寸及闭合高度来确定的。
钣金模具钢材最常用的有铁料（A3），黄牌（45钢），油钢(DF-2)，铬钢（Cr12）,SKD-11,K110,XW-5,生钢等。
D．绘制模具结构图，然后绘制零件图。
在这里要讲一下模具间隙的取值，产品冲孔尺寸是等同冲针尺寸，产品的剪口（落料）尺寸是等同模孔尺寸，冲针与模孔的单边间隙一般取C＝0.05T，如果是CNC模具可取C＝0.08T至0.15T。冲针与脱料的单边间隙一般取C＝0.01MM至0.02MM，冲针与针夹板的单边间隙一般取C＝0.005MM，定位销与定位销孔的间隙一般取C＝0.007MM。
线割穿线孔的开设一般是取孔内到孔边距离的3至5MM处钻2.5MM的圆孔，小孔的穿线孔取其几何中心，很小的孔不能下钻嘴的就用打孔机打孔或从孔外拉线割，也可用镶件结构，硬料尽量不要采用拉线割的方式。
如产品定位．模具安装运输和安全等一些技术问题我在这里就不多讲，我会通过对照图例作较形象化的讲解。
五．小结
浅谈模具设计的基本方法 篇6
模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的《关于当前产业政策要点的决定》中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。
模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械、电子、轻工、汽车、纺织、航空、航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中60%～90%的产品的零件，组件和部件的生产加工。
目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国、日本、法国、瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。
20世纪80年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以15%的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。那么，如何进行模具设计呢？
一、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。
二、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。
三、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。
四、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。
注射模具调温系统设计 篇7
广东省东莞市某企业对一防护罩制件采用注射成型大批量生产, 要求对该注射成型模具进行温度调节系统设计, 以满足生产需要。下面介绍笔者对塑料制件注射成型模具温度调节系统的设计方法。
1 防护罩制件生产分析
防护罩 (如图1所示) 的原料ABS经过注射机的加热成熔融状后被注射入模具型腔成型, 制件成型后需冷却才有一定的强度和刚度, 模具推出机构才能将制件顺利推出。如果采用自然冷却, 产品的生产周期长、成本高, 另外, 当熔融塑料注入温度太低或温度太高的模具型腔, 则会出现塑料充不满型腔、生产周期过长或产品质量变差等情况。所有这些对制件的产品质量和经济性都有极大的影响。
2 防护罩注射成型模具冷却系统设计
(1) 冷却水体积流量计算
查表1成型ABS塑料的模具平均工作温度为60℃, 用常温20℃的水作为模具冷却介质, 其出口温度为30℃, 每次注射质量m=0.36kg, 注射周期60s。
查表2, 取ABS注射成型固化时单位质量放出热量△h=3.5×105J/kg。
冷却水的体积流量计算如下:
式 (1) 中:V——所需冷却水的体积, m3/min;
m——包括浇注系统在内的每次注入模具的塑料质量, m=0.36kg;
n——每小时注射的次数, n=60;
ρ——冷却水在使用状态下的密度, m3;
CP——冷却水的比热容, 4 187J/ (kg·℃) ;
t1——冷却水出口温度, 30℃;
t2——冷却水入口温度, 20℃;
△h—从熔融状态的塑料进入型腔时的温度到塑料冷却脱模温度为止, 塑料所放出的热焓量, △h=3.5×105J/kg。
代入式 (1) 得:
(2) 冷却管道直径的确定
根据冷却水体积流量V查表3可初步确定冷却管道直径。从表中可以看出, 生产该塑件所需的冷却水体积流量V很小, 在设计时可以不考虑冷却系统设计。所以冷却回路所需的总表面积、冷却回路的总长度等无须计算。
但该塑件生产批量大, 为了降低冷却时间, 缩短成型周期, 提高生产率, 可以在模板上设计几根冷却水管, 以便于在生产中灵活调整和控制。因此查表3经验表格, 初步确定冷却管道直径为Φ10mm。
注意:冷却水孔的直径既可通过表3确定, 也可根据制件的平均壁厚来确定。平均壁厚为2mm时, 水孔直径可取10~14mm (无论多大的模具, 水孔的直径不能大于14mm, 否则冷却水难以成为湍流状态, 以致降低热交换效率) , 二者结论一致。
因此, 防护罩注射成型模具冷却系统的冷却水道直径取Φ10mm。
(3) 冷却系统结构设计
防护罩注射成型模具的冷却分为两部分, 一部分是型腔的冷却, 另一部分是型芯的冷却。
1) 型腔冷却水道结构。型腔的冷却是由定模板 (中间板) 上的两条Φ10mm的冷却水道完成的, 如图2所示。
2) 型芯冷却水道结构。型芯的冷却如图3所示, 在型芯内部开有Φ16mm的冷却水孔, 中间用隔水板2隔开, 冷却水由支承板5上的Φ10mm冷却水孔进入, 沿着隔水板的一侧上升到型芯的上部, 翻过隔水板, 流入另一侧, 再流入另一侧, 再流回支承板上的冷却水孔内, 然后继续冷却第二个型芯, 最后由支承板上的冷却水孔流出模具。型芯1与支承板5之间用密封圈3密封。
1.型芯2.隔水板3.密封圈4.动模板 (型芯固定板) 5.支承板
3 结论
由生产实际表明, 模具温度及其波动对塑料制件的收缩率、尺寸稳定性、力学性能、变形、应力开裂和表面质量等均有影响。模具温度过低, 熔体流动性差, 制件轮廓不清晰, 甚至充不满型腔或形成熔接痕, 制件表面不光泽、缺陷多、力学性能低。缩短注射成型周期就是提高生产效率, 其关键在于缩短冷却时间。通过调节塑料和模具的温差, 在保证制件质量和成型工艺顺利进行的前提下, 降低模具温度有利于缩短冷却时间, 提高生产效率。在模具中设置温度调节系统, 通过控制模具温度, 使注射成型具有良好的产品质量和较高的生产率, 达到预期目的。
摘要：模具温度 (模温) 指模具型腔和型芯的表面温度。不论是热塑性塑料还是热固性塑料成型, 模具温度对塑料熔体的充模流动、固化定型、生产率及塑件的形状和尺寸精度都有重要的影响。主要介绍一防护罩制件注射模具调温系统设计方法, 通过有效的对模具温度进行调节, 对模具进行冷却或加热, 必要时两者兼有, 从而达到控制模温的目的。
关键词：模温,注射模具,调温系统,批量生产
参考文献
[1]刘彦国.塑料成型工艺与模具设计[M].北京:人民邮电出版社, 2009.
[2]李俊松.塑料模具设计[M].北京:人民邮电出版社, 2007.
地垫注塑模具设计 篇8
(1)零件图样
地垫正、背面图如图1、图2所示。
(2)零件结构性工艺分析
塑料零件为平板性结构零件，正面设计有四组防滑凸条，背面设计有圆形固定凸点，并且在四组梯形防滑凸条之间的间隔平面内均匀布置有6个通透孔，四边设计有梯形结构的凸凹形状连接槽，在四个角处设置四个控制变形的凹坑。分析该塑料零件结构，该塑料零件结构简单对称;厚度大于常选用的2～4mm尺寸，并且厚度均匀，注塑容易;梯形防滑凸条对塑料零件起到增强刚性的作用，有利于防止塑料零件变形;并且没有需要侧面分型或侧面抽芯的结构要素;因此该塑料零件注塑工艺性良好。
(3)零件结构尺寸分析
该塑料零件的尺寸数量较少，并且厚度尺寸、梯形防滑凸条尺寸、圆形固定凸点尺寸及6个通透孔尺寸与位置度对使用功能基本没有影响，可以作为一般尺寸处理;但是，因为梯形结构的凸凹形状连接槽的尺寸与形状位置精度关系到地垫连接，所以该类尺寸应该作为重要尺寸处理，以保证地垫相互连接的互换性。
2注塑模具结构工艺性设计
(1)模具基本结构确定。地垫塑料零件基本属于平板结构的零件，结构简单对称，外形尺寸不大。因此注塑工艺性良好，将地垫注塑模具设计成两板式单腔注塑模具完全能够满足注塑要求。
(2)模具分型面的确定。根据分型面设置原则，分型面应该设置在最大的平面处，并让塑料零件留在动模上，以便设置塑料零件推出机构;并且要求模具加工制造工艺性良好，能够保证塑料零件外观质量与尺寸精度。地垫塑料零件属于平板结构零件，厚度不大，没有较高同轴度要求的外形、孔或凸台，正面与背面的结构要素没有影响使用性能的关联关系。因此，从地垫塑料零件本身结构分析，模具的分型面应该重点满足保证正面尺寸与形状精度，以提高产品的外观，并且还要符合分型面的设置原则。所以，将地垫塑料零件的分型面设置在零件背面的大平面处。这样，地垫塑料零件的外形与正面的结构要素全部在定模内注塑成型，有利于保证正面尺寸与形状精度。地垫塑料零件上均匀分布的6个通透孔型芯把地垫塑料零件固定保留在动模上，推出装置可以方便地将地垫塑料零件推出。因该模具为小型模具，且分型面适宜，可利用分型面排气，所以无需设计排气槽。
(3)模具合模导向的结构设计。模具合模导向装置是模具必不可少的重要结构要素，它有定位、导向与承受侧向力的能力，对保护与防止模具意外损坏起到重要作用，能够延长模具使用寿命，保证塑料零件尺寸与形状精度。分析地垫塑料零件的结构工艺性，合模与注塑时，模具均不承受侧向压力。因此，模具的导向定位装置只要能够正确完成定位与导向功能就能满足需要。所以在地垫注塑模具的设计中选择导柱导向机构，其结构简单紧凑，并且属于标准配件。导柱导向机构在模具上采用对称布置的原则，可以使用2组或4组导柱导向机构。本地垫注塑模具采用2组导柱导向机构，对角布置在模具上。
(4)模具成型零件的结构设计。由于地垫塑料零件结构简单，并且模具分型面已经设置在背面的大平面处，因此，地垫塑料零件的外形结构尺寸及正面的结构要素全部都要在凹模中成型。
凹模结构很多，有整体式凹模、整体嵌入式凹模、局部镶拼式凹模、四壁拼合式凹模等。本模具考虑地垫塑料零件生产批量大，外形尺寸与形位公差要求互换性好，因此选择采用整体式凹模(如图3所示)，可以采用电火花加工方法，一次加工完成，特点是模具刚性好，不易发生变形，塑料零件外形美观，尺寸精度与形位公差能够满足要求。
凸模因为模具分型面选择的位置确定，可以采用整体平板式结构，地垫塑料零件上的6个通透孔的型芯采用镶嵌结构，型芯上端合模时插入凹模对应的孔中，既可增加型芯刚性，又能防止通透孔处产生飞边。地垫背面圆形固定凸点的成型多数采用浅圆柱形沉孔结构成型，部分圆形固定凸点的成型结合推出机构的推出杆而采用通孔结构。
(5)塑料零件推出装置的结构设计。塑料模具的推出机构需要具有将塑料零件从模具中推出的功能与合模复位功能。地垫塑料零件注塑模具的推出机构由推出杆、复位杆、固定板、推板及导向轴组成。推出杆的尺寸与位置配合地垫塑料零件背面圆形固定凸点位置设置，让推出杆顶端沉入凸模表面一个圆形固定凸点高度尺寸而形成浅圆柱形沉孔结构，用于固定凸点成型。复位杆设置在模具两侧的接合面处。推出杆与复位杆由固定板与推板固定位置，推出机构由导向轴导向。
(6)模具浇注系统的结构设计。浇注系统的结构设计与选择使用的注塑机的结构尺寸有关，因此在设计浇注系统之前应该选择确定注塑机，根据注塑机的相关尺寸设计浇注系统。由地垫塑料零件选用注射机的技术参数可知：喷嘴球面半径为10mm，喷嘴孔径为4mm。
主流道是塑料熔体进入模具型腔最先经过的部位，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入模具型腔，其小端入口处与注射机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔体要冷热交替地反复接触，属于易损零件。为了延长主流道的使用寿命，需要选用高强度与高耐磨性能的材料制作。地垫塑料零件模具设计中将主流道设计成浇口套与定位环一体的结构，并且设计为可拆卸的形式，以便节省优质钢材，保证制造质量，并且方便使用中浇口套损坏的更换，有效地降低模具的制造与使用成本。
安装模具时，定位环与注射机定模固定板中心的定位孔配合，其作用是让主流道与喷嘴和料筒对中。
根据主流道衬套与注射机的配合关系，主流道形状为圆锥形，锥角α=4°，锥孔壁粗糙度低于Ra0.4，以保证塑料熔体能够顺利向前流动，开模时主流道的凝料又能顺利被拉出来。主流道的入口直径设计为d=4.5mm，大于注塑机喷嘴的出口直径。主流道入口的凹坑球面半径设计为R=12mm，大于注塑机喷嘴球面半径，凹坑球面深度取H=3.5mm，保证主流道的入口与注塑机喷嘴球面形成环形封闭接触。
由于地垫塑料零件结构简单，外形尺寸不大，塑料零件厚度也比较适宜注塑成型，因此，在注塑模具设计中不再设置分流道，而是采用主流道直浇口，由于外形尺寸不大，塑料零件各处冷却速度基本相同，不会产生过大的内部应力，并且在抑制变形凹坑的同时作用下，变形量可以控制在允许的范围内。
1.限位销钉2.动模底板3.立侧板4,6.动模固定板5.动模7.导套8.导柱9.控制变形凹坑型芯10.推料杆11.推出导向轴12.注塑流道13.定模14.通道孔型芯15.地垫塑料零件16.复位杆17.温控系统
(7)模具温度调节的结构设计。由于地垫塑料零件选用ABS塑料作为注塑原料，模具在注塑成型前需要预热到60℃～80℃，因此，地垫塑料零件注塑模具设计了模具温度调节系统。在定模(腔模)一侧设计有电加热装置，采用插入式电热棒加热，用于注塑前对模具预热。在动模(凸模)一侧设置有冷却水道，能够使注塑零件尽快冷却成型。冷却水道采用并联通过式结构，以降低冷却水出入口的温差，提高冷却效果。模具总体结构设计如图6所示。
参考文献
注塑模具设计说明 篇9
(一)产品体
材料:ABS;材料收缩率:0.5%;
技术要求:表面光洁无毛刺、无缩痕,浇口不允许设在产品外表面。
(二)原材料分析
题目要求该塑件使用ABS工业塑料为原材料,ABS的全称为:丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物,此种塑料适宜作为本产品的原材料。
(三)成型工艺分析
ABS具有好的易加工性,低蠕变性和优异的尺寸稳定性,高抗冲击强度,提高模温可提高塑件光洁度等特性,所以在模具结构方面无需考虑太多。
(四)产品质量、体积及表面质量的分析
通过软件计算可以得到产品的体积:10.289 cm3,已知ABS密度为1.05 g/cm3,所以可以计算出产品的质量为10.803 g。该题目要求表面光洁无毛刺、无缩痕,浇口不允许设在产品外表面;所以采用潜伏式浇口,成型面的表面精度应该达到Ra0.2以上。
二、结构方案
(一)分型面的选择
(二)型腔数目的确定及排列
题目要求一模两腔,平衡布置,我们根据所给毛坯排布,这样做方便浇口的布置以及整个模架的平衡。
(三)侧抽机构
因为塑件侧壁上有两个垂直于脱模方向的孔,它们阻碍了脱模的顺利进行,所以要设置侧抽机构,外表面的两个孔,我们设置滑块机构,滑块便于加工,成本低,是侧抽机构的首选。在塑件内部还有一个倒钩,也阻碍了脱模的顺利进行,因为无法设置滑块,所以我们用斜顶机构代替,解决了脱模时形成的倒扣问题。
(四)注塑机的选择及校核
1. 额定注射量的计算。
根据软件计算得到塑件的体积为:10.289 cm3,估算流道的体积为5 cm3,可求出塑件与流道的总体积为:V总=25.578 cm3。
塑件的体积应该小于或者等于注塑机的额定注射量,最大利用系数为0.8
2. 锁模力计算。
塑件的成型压力应该小于或者等于注塑机的最大射出压力,已知ABS的成型压力为120~140 Mpa,因为塑件尺寸适中,所以我们取一个平均的注射压力130 Mpa。由数据查得XS-Z-60、XS-Z-80、XS-ZY-130、XS-ZY-200、XS-ZY-250五种型号注塑机符合使用要求。出于成本考虑,选择螺杆式注塑机:XS-Z-60它的注射容量为55 cm3,注塑压力为245 Mpa,锁模力为585 k N,均满足使用要求。
3. 闭合高度的校核。
根据经验公式选择龙记CI-A70-B60-C80型模架,它的各板高度为:动模座板:H动座=25 mm;垫脚:H垫=80 mm;动模板:H动=60 mm;定模板:H定=70 mm;定模座板:H定座=25 mm,A、B板之间的间隙:H间隙=1 mm。
因为注塑机所允许模具最大厚度为350 mm,最小厚度为130 mm,所以闭合高度满足使用要求。
4. 安装尺寸的校核。
模具最大外形尺寸为300×300 mm,注塑机所允许的模架安装尺寸为570×555 mm,因此安装尺寸满足使用要求。
5. 开模行程的校核。
模具开模行程为模具总高度加上顶出距离,已知顶出距离为40,因此开模行程为261+40+10=311 mm,注塑机所允许的最大开模行程为650,因此开模行程满足使用要求。
综上所述,XS-Z-60型注塑机满足使用要求。
三、尺寸计算
(一)型芯型腔结构的确定
本套模具属于中等模具,形状虽不复杂,但整体热处理成本过高,所以我们将其设置成整体嵌入式结构,A板B板选择1050型钢材,型芯型腔选用2083型钢材,镶件选用SKD61型钢材,单独开加工,最后组装到一起。这样做的好处有:
A.分开加工,缩短了模具制造周期;B.根据强度选择所需钢材,根据需要单独后处理,节约成本;C.零件损坏便于更换。
(二)型芯型腔尺寸的计算
根据经验公式,将产品向外延伸15 mm封胶距离,再向外适度延伸取整数得到型芯尺寸180×130mm,型腔尺寸180×130mm,型腔上表面距分型面40 mm,型芯下表面距离分型面39 mm。
(三)侧抽机构尺寸的计算
延伸产品体,向外延伸2~3 mm安全距离,取一个整数得到抽拔距为5 mm,根据抽拔距以及滑块的高度得出角度为12°。
(四)模架的选择
根据经验公式选择模架龙记CI2530-A70-B60-C80型模架。
四、主要系统
(一)浇注系统
1. 主流道设计。
主流道通常设计在浇口套中,为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出,主流道设计成圆锥形。现取锥角2°,小端直径5 mm,小端直径比喷嘴直径大1 mm。浇口套一般采用碳素工具钢材料制造,热处理淬火硬度50~55 HRC。由于小端的前面是球面,其深度为3 mm,注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合,因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大1~2 mm。浇口套与模板间配合采用H7/m6的过渡配合。
2. 分流道的设计。
因为分型面是曲面,为了方便脱模,将分流道设计成圆形。由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却,只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想,因分流道的内表面粗糙度Ra要求很低,一般取1.6μm左右既可,这样表面稍不光滑,有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定,从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差,以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。
3. 浇口设计。
因为产品对外表面要求很高,故浇口考虑设置在塑件下方,设置潜伏式浇口。根据本塑件的特征,综合考虑以上几项原则,进浇点,进浇点的分流道开在型芯顶杆上。
(二)顶出系统
顶出系统可以考虑推板顶出和推杆顶出,推板顶出只有塑件周围受力,中心不受力,容易造成受力不均,影响脱模。推杆顶出受力均衡,加工方便,成本低廉。因此我们选择推杆顶出的形式。
(三)冷却系统
分型面由两个平面组成,塑件也没有复杂结构,所以我们采用一般水冷的方法,在不影响其他结构的前提下,水路尽可能的大,以达到更好的冷却效果。
关键词：工艺,注塑机,模架
参考文献
注射垫圈模具设计 篇10
使用叠层式模具成型投影面积与重量之比较大的塑件, 如浅腔薄壁件、板、栅、框等, 可在不增加模板面积和锁模力的情况下, 使每模成型塑件数量成倍增加, 注射机的生产能力得以充分发挥, 生产效率大幅度的提高, 产品单耗下降[1]。如本文中设计的塑料滑动垫圈零件, 质量轻, 投影面积较大, 做成一模一腔, 生产效率较低, 如果在同一分型面做多腔, 模具尺寸要求较大, 而且对注射机的锁模力要求也很高, 用在大型注射机上每次塑化料使用效率很低, 而在小型注射机又无法安装。针对这种情况, 国内外推出了多层注射模具, 但大多是针对热流道模具 (因浇口始终处于熔融状态不用脱模) , 但热流道模具结构复杂且成本较高, 目前运用不广泛。若公司因大型注射机数量有限, 要在小型注射机上生产该零件, 针对此实际情况设计了一付普通浇注系统的三层注射模具, 解决了普通浇注系统多层注射模浇口和塑料件的脱模问题。
2塑料件分析
该塑料零件如图1所示, 放在两铜件之间, 作调整间隙和旋转滑动之用, 装配时靠外径配合, 塑料件的两大面要光滑, 不能有凸起、凹陷、飞边等缺陷。使用塑料为辽宁石化生产的聚丙烯PP牌号T30S, 单件重量为6克左右, 聚丙烯流动性好, 收缩范围大, 易产生飞边和变形失圆。零件生产批量较大。为了保证塑件大面光滑, 在平面上不加顶杆, 在塑料的内径上做成单边20°的锥度, 如图1所示, 靠塑料的收缩从模腔中脱出。
注射机:
德产ARBURG雅堡注射机
螺杆直径mm:25
最大注射量 (PS) g:39
模具高度mm:150-300
模具的最大尺寸长x宽:250x250
最大锁模力KN:350
最大注射压力KN:77
开模行程mm:60-200
3模具结构分析
该模具的外型尺寸为240×200×215, 模具的开模行程为155。模具的型腔、型芯和模板做成一体, 材料用国产的塑料模具钢P20, 为了保证塑料件的精度, 采用均布的圆周三处侧向进料, 减小塑料件的变形, 将成型塑件内径的型芯加工成20°的锥度, 利用聚丙烯塑料的成型收缩从型腔中脱出, 流道中的凝料如何自动脱出, 是影响普通浇注系统叠层式模具发展的一大原因, 热流道叠层模具因流道始终处于熔融状态, 所以不存在此问题。若采用从德国进口的注射机上有气动脱模的功能, 可设计一种气动脱模机构, 如图2所示:Ⅱ、Ⅳ两处分型的流道靠气动二次脱模脱出流道凝料, 在定模固定板7和型腔板Ⅱ14两处放置压缩空气管34, 和主流道衬套5小孔相通 (图2C-C) , 型腔板Ⅰ12、型腔板Ⅲ17和主流道衬套5的锥面的配合要保证模具闭合时不露气。开模时为了确保前两层塑件和流道凝料在主流道衬套一侧, 设计了拉料钉2和锁模机构 (如图D-D所示) , 拉料钉的作用是用前面倒锥形台阶包裹流道凝料从分流道中脱出。锁模机构原理是锁模滑块35分别固定在定模固定板7和型腔板Ⅱ14上, 锁模滑槽36分别固定在型腔板Ⅰ12和和型腔板Ⅲ17上, 锁模滑槽36内部的定位钉37被压缩弹簧38压紧在锁模滑块35的凹孔中, 从此处分型要克服压缩弹簧的压力, 为了保证流道凝料先停留在主流道衬套中, 调节弹簧的压力使锁模机构的锁紧力大于分型面Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ处的开模力。三层相连接的主流道在分型面Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ处分型时在连接的最细端及直径1.6处被拉断, 由于聚丙烯的流动性好, 此直径足以充满塑件, 直径太大不易被拉断, 太小压力损失大, 不易充满型腔。主流道锥度取6°。复位杆29、拉料杆27靠与模具的下推板26螺纹连接的注射机液压顶出机构28复位, 分型面开模行程靠锁模机构和螺钉9、21、33限位。前两层流道凝料的气动二次脱模的原理是分型面Ⅱ、Ⅳ两处先分型, 流道凝料在主流道衬套5锥孔的摩擦力和拉料钉2的作用下, 粘在主流道衬套一侧, 当行程结束后, 锁模机构被拉开, 定模固定板7和型腔板Ⅰ12分型, 流道凝料在三个分流道和底部台阶搭在型腔板Ⅰ12上 (图2Ⅱ放大图) 阻碍了流道凝料和主流衬套一起运动, 所以流道凝料被脱出一段距离, 未完全脱落, 主流道衬套5和型腔板Ⅰ7的配合锥面被拉开一段距离, 注塑机的气阀打开, 压缩空气从主流道衬套5的小孔中将流道凝料吹落。
1.螺钉2.拉料钉3.定位圈4.流道凝料5.主流道衬套6.销钉7.定模固定板8.冷却水孔9.螺钉10.导柱11.导套12.型腔板Ⅰ13导套14.型腔板Ⅱ15.螺钉16.螺钉17.型腔板Ⅲ18.塑料件19.型腔板Ⅳ20.型腔板Ⅴ21.螺钉22.支架23.动模固定板24.上推板25.螺钉26.下推板27.拉料杆28.注射机液压顶出装置29.复位杆30.垫块31.螺钉32.导柱33.螺钉34.压缩空气管35.锁模滑块36锁模滑槽37.定位钉38.弹簧39螺钉40.螺钉41.销钉
4模具的动作过程
注射机开模时, 模具在分型面Ⅰ处有锁模机构先不分型, 利用锁模机构拉动型腔板Ⅰ12在分型面Ⅱ处分型, 相连接的主流道凝料在直径最小处拉断, 塑件由于自身的收缩从模具型芯的锥面上脱出, 塑件和流道凝料粘在主流道衬套一侧 (塑件和流道凝料侧浇口未断开) 。当模具拉开到螺钉9设定的行程时, 分型面Ⅱ停止分型, 螺钉9拉动型腔板Ⅱ14移动, 因此处有锁模机构先不分型, 锁模机构拉动型腔板Ⅲ17在分型面Ⅳ处分型, 相连接的主流道凝料在直径最小处拉断, 塑料件由于自身的收缩从模具型芯的锥面上脱出, 塑件和流道凝料粘在主流道衬套一侧。当模具拉开到螺钉21设定的行程时, 分型面Ⅳ停止分型。螺钉21拉动型腔板Ⅳ19在分型面Ⅴ处分型, 流道凝料在拉料杆27的作用下从主流道的锥孔中脱出, 塑料件由于收缩从模具的模芯锥面上脱出。当注射机拉开到螺钉9、21、33调定的行程后, 模具将在分型面Ⅰ、Ⅲ分型, 拉料钉2后退到模板中, 主流道衬套5和型腔板Ⅰ12、型腔板Ⅲ17的锥面脱离, 流道凝料下面的台阶和分流道被型腔板Ⅰ12阻挡, 不能随主流道衬套5一起运动而实现分离, 但未完全脱落, 这时注射机的气阀打开, 将流道凝料和塑件一起吹落。分型结束后, 在分型面Ⅴ处注射机的液压顶出机构推动上推板24、下推板26、拉料杆27、复位杆29向前移动将流道凝料从模板的孔中推出, 完全开模如图3所示。塑件脱模后, 再次合模注射。
对于国产的无气动脱模功能的注射机也能正常使用该模具, 由于主流道衬套和模板的锥度面贴紧时不露气, 只有在模具分型面分型时压缩空气才能吹出。
5结语
该模具成攻的解决了利用小注射机完成三腔塑件的生产。利用圆周三处均布的侧浇口进料和塑料件的内径改为锥度, 解决了无顶杆脱模和变形的问题, 利用压缩空气二次脱模和锁模机构实现模具的顺序脱模和自动脱模, 解决了普通浇注系统叠层式注射模的自动脱模问题, 该模具试模后, 塑料件精度符合要求, 生产效率提高, 安全可靠, 现已投入大批量生产。
摘要：本文分析了模具的形状特点和技术要求, 设计了一付普通浇注系统三层注射模具, 并解决了该注射模的自动脱模问题。介绍了模具结构和动作过程。实现了在小型注射机生产多腔较大型的塑件。实践证明该模具安全可靠, 提高了生产效率。
关键词：普通浇注系统,三层注射模,脱模
参考文献
[1]潜伏式浇口双层注射模设计.冯孝忠.模具工业.2000.5.
模具结构设计 篇11
【摘要】现如今，塑料制品的外观和形状变得非常复杂，因此导致了塑料模具的设计工作更加难做。与此同时，塑料模具设计跟产品质量以及模具的使用性能和寿命有直接关系。这就给设计师提出了要求：设计塑料模具一定要按照科学的方法进行。本文提出来了塑料模具设计的常见问题，并提出了一些解决问题的策略。
【关键词】塑料模具；设计；常见问题；策略
当今社会人们对塑料模具的需求量与日俱增，塑料模具的设计人员应进行不断地创新，提高塑料模具质量，以满足人们日益增长的生活需要，最终提高塑料模具的質量。塑料模具设计人员需要考虑设计标准、设计尺寸和设计成本这三个方面的问题。只有解决了这三个方面的问题，设计出来的塑料模具的性价比才能高。所以，塑料模具的设计人员要创新设计理念和改革设计方法，探究模具设计中的常见问题，并采取一定的方法提高塑料模具设计水平，以避免有关问题的发生，最终节约设计成本。
一、塑料模具设计中的常见问题
在多种多样的工业制品中提出的要求很多，比如对塑料模具尺寸和形状的把握，所以为提升工业制品制作效率，要合理设计塑料模具。现如今，塑料模具设计者在设计模具时主要存在三个方面的问题，1.塑料模具的收缩率不统一；2.公差不统一；3.冷却程度不统一，因而使塑料模具的设计效率受到严重的影响。
（一）收缩率不统一
塑料模具的制作环境需要高温高压，因此要创设一种环境，溶解塑料，而后再注入到模腔中。收缩的状况是在液态塑料转化为固体的过程中，根据塑料本身特点，模腔实际上会比塑料模具大一些。因此，在设计者设计塑料模具时，必须考虑到塑料的收缩率，但是，现如今的某些设计者没有考虑到不同类型塑料的收缩率是不同的，不能程式化计算收缩率。收缩率一旦算错，那么制成的模具形状也会受到一定的影响。
（二）公差标注不统一
不同比例的塑料模具会制成不同的制品，公差标注高意味着塑料模具加工工艺相对复杂，公差标注低意味着塑料模具的精度不够高。所以，设计者设计塑料模具考虑模具的公差问题应该成为重点。现有的状况是，设计模具时仍然有设计人员根据过往的经验来设置公差标准，导致的情况是模具尺寸出现偏差，而且形状出现改变，这在很大程度上影响到了塑料模具设计的质量和其参考价值。
（三）热膨胀系数不统一
不同的塑料材料的热膨胀系数各不相同，塑料冷却之后的形状和大小直接受到热膨胀系数的影响。所以，设计者在设计塑料模具时，必须考虑热膨胀系数，并按照实际情况的变化，对塑料模具的设计尺寸做出及时的调整。现在有一些设计者不按照设计程序进行设计，不使用热膨胀系数，从而导致的结果是产品无法满足实际的要求，进而整个的塑料模具的设计效率大大降低。
二、提高塑料模具设计效率的策略
要提高塑料模具的设计效果，设计人员需要不断创新理念并更改设计方法，多维度考虑到使设计效果受到影响的因素，对塑料模具设计中常常出现的问题进行不断的分析、思考和摸索，提出科学合理的防治低成果的塑料模具设计策略，为塑料模具设计效果的提高，塑料模具质量的保障打下坚实的基础，从而为生产模具的相关企业提供合格的、质量高的塑料模具。
（一）材料的收集工作要在设计前做好
在塑料模具的设计和制作之前，设计人员需要做好设计前期的材料收集工作，以详细了解与塑料模具相关的数据和信息。比如设计过程中的注意事项、模腔的尺寸大小、注塑机的操作方法与技巧、影响塑料模具设计的因素等都会导致塑料的最终定型受到影响，设计人员的思维应缜密，全面、多方位地考虑以上因素，并应规避设计问题，以误差的最低化提高塑料模具的设计效率。
（二）公差标注应根据实际情况来选择
塑料模具可能会受到公差标注的影响，公差标注不同，对塑料模具的影响也相异。塑料模具的精度高，需要的公差标注的标准也就高。为满足客户的实际需要，尽管制作工艺在一定程度上增加了难度，但是还要能够保障塑料模具的尺寸。塑料模具的精度低，需要的公差标注的标准也就低，这样设计出的塑料模具尺寸要保证在误差允许的范围之内。除此之外，还要全方位考虑到热膨胀系数和收缩率两方面的问题，根据塑料模具材质的差异，选出设计方案，以确保模具最终的质量和准确度，提高设计效率。
（三）有效利用计算机和CAD设计软件
随着计算机技术的快速发展，许多设计都可以在计算机和Internet上面完成。所以，设计人员可以合理利用计算机和CAD制图软件以提高塑料模具的设计效率。通过运用CAD制图软件，可以算出模腔的准确尺寸，这不仅可以极大地节省设计时间，而且在很大程度上提高了设计效率。除此之外，在专业的CAD设计软件系统的帮助下，设计人员还可以更加快速有效地修改设计图纸上不符合常规的数据信息，并根据提供的热膨胀系数和收缩率等给出相应的计算结果。
（四）设计塑料模具时，应考虑塑料模具失效后的保护问题
多方位考虑塑料模具是如何失效的，比如塑料模具受到腐蚀、磨损或者变形等。所以，设计人员应在事先找到解决模具设计问题的方法，并在节约成本的前提条件下，选择一定的材料作为塑料模具，比如抗腐蚀性良好、抗磨损性良好或抗压性良好的塑料，这样不仅能在很大程度上提升设计效率，而且还能使塑料模具更为耐用。
三、结语
总体来说，由于塑料模具的设计联系到的知识和技术存在很多方面，现在有一些设计人员不能很好地运用这些知识和技术，所以塑料模具设计中存在常见问题，这不仅极大地影响了塑料模具的设计效率，而且在很大程度上妨碍了模具质量的提高。本文通过对塑料模具设计中的常见问题展开探讨，并提出了针对影响塑料模具设计的设计效率的对策，诚意邀请学生进行塑料模具设计方面的学习并加入到塑料模具设计的队列当中来。现如今，我国的塑料模具设计人员正在对塑料模具设计中存在的常见问题展开探讨，有一些设计人员还创新了设计理念，更改了设计方法。
参考文献
[1]郭啸栋.《塑料模具设计》课程教学方法研究与实践[J].科技视界，2012（12）.
[2]蔡华，曾敏，虞启凯.项目教学法在塑料模具设计中的应用[J].内江科技，2009（11）.
模具中的拉楔结构设计要点 篇12
1 拉楔种类
以驱动源分类, 拉楔结构主要分为机械驱动类和气缸驱动类。典型的机械驱动类拉楔结构见图1。拉楔结构要到达工作位置则需要驱动座驱动到位, 然后拉楔结构停歇, 驱动座驱动斜楔对负角度制件成形。
典型的汽缸驱动类拉楔结构见图2。工作时, 汽缸驱动拉楔结构往复运动, 驱动座只起到工作时刚性限位的作用。
上述两种典型拉楔结构各有优缺点。气源驱动类对拉楔导向机构磨损小, 强度要求低, 使用时维护成本低, 但拉楔结构节拍不能达到高速压床的节拍, 故不适合应用于高速压床生产。机械驱动类拉楔结构在使用过程中, 导向机构磨损大, 维护成本偏高, 但其工作速率完全由压机决定, 适合高速生产, 故汽车制造时更倾向于使用机械驱动拉楔结构。因此, 采用机械类驱动拉楔结构, 其导向机构磨损大的问题成为拉楔结构设计中需考虑的主要问题。本文非特殊注明时均为机械类驱动拉楔结构。
2 机械拉楔结构力学分析
机械拉楔结构工作过程:压机滑块下行, 合模过程中驱动块驱动拉楔结构到达工作位置, 到位后拉楔停歇, 翻边凸模开始工作, 直到模具完全闭合, 从图1可以较为直观地看出其工作过程。在工作过程中, 驱动块驱动拉楔结构到位的过程导致其磨损最大。
国内某款畅销车型的行李箱外板模具见图3。制件在负角度翻边时采用拉楔结构, 在实际生产过程中, 拉楔结构底面导板磨损严重, 进行了数次更改, 对其力学结构进行分析。依据拉楔结构建立力学模型 (图4) , 此模型接近实际受力状态。
模型扭矩相等:
模型水平方向受力平衡:
底面受力:
由 (1) 、 (2) 、 (3) 推出:
从 (4) 式可以看出:当θ变大时f变小;当L1变大或者L2变小时, f变小。
f的大小直接影响底面磨损程度。目前, 拉楔结构一般采用铜导板导向, 维修方便, 但其许用压力偏低, 大约在100 MPa。若f过大, 铜导板磨损严重, 影响制件质量。
3 拉楔结构设计总结
对图3所示拉楔结构进行力学分析, 其结构缺陷比较明显, 主要是扭矩过大, 也就是旋转节点距离受力较远。实际拉楔结构在配合调整过程中不可能达到理论状态, 故旋转点在拉楔结构底部最右端, 接触面甚至可能成为线接触。在随后设计类似的拉楔结构时, 对其进行优化 (图1) , 力学结构分析见图5。
3.1 拉楔机构驱动力F分析
F的大小主要取决于F0 (回程氮气缸的力) 、推动夹角θ。为减小此处磨损, 应设计为F0小, θ大。F0是保证拉楔结构在自由状态下回程的力。很多工程师为保证拉楔结构能够回程, 经常将F0设计得偏大, 这样造成拉楔磨损很大。在满足回程条件下, 不要再加大回程力, 其实如果拉楔结构不回程, 制件拿不下来, 传感器不感知, 压机不工作, 则会判断拉楔结构回程有问题, 此时可以加大氮气缸压力。在现场调试时将F0调试到最小。θ角尽量地大, 可以减小拉楔结构上部磨损, 底部磨损也会减轻, 但是θ角变大, 驱动座就会变长 (工作行程变长) , 驱动座过长将与抓件机械横梁干涉。θ角一般取60°。为了减小此处摩擦因数, 需在此处安装油壶 (自动补充润滑油) , 以有效降低摩擦。
3.2 拉楔底部磨损问题分析
在确定F0最小, θ角度合理的情况下, 磨损唯一的问题就是扭矩的问题。前文提到, 所有实际生产的力学特征跟理论有一些区别, 实际的结构在使用过程中都会产生微变形, 在产生大扭矩的情况下, 拉楔结构底部为线接触, 接触力超过铜合金导板许用应力, 故导致磨损。为了改变接触条件并减小磨擦力, 需要减小L2。减小L2有3种方法:一是减小θ角, 但减小θ角会影响顶部磨损, 进而拉楔结构受冲击增大, 故此方案不好;二是减小拉楔结构高度, 减小拉楔结构高度依赖于压机自动化干涉曲线, 在允许的情况下尽量降低拉楔结构高度;三是增加拉楔结构底部长度, 但是不可能无限增加, 需要考虑成本问题, 在成本、压床允许的情况下可以尽量加长拉楔结构底部右端的长度, 图4、图5最直观的区别就是底部右端加长了。在装配拉楔结构时, 要尽量装配紧密, 争取达到理想刚性模型状态, 这样由整个底面铜导板提供f力, 可减小单位面积承受力。
4 结束语