模具設計與制造考試資料

1、第1章 緒論模具：工業(yè)生產(chǎn)中，各種壓力機械與壓力機上的專用工具，用壓力將金屬或非金屬材料制成所需形狀的零件或制品，這種專用工具統(tǒng)稱模具。第二章 沖壓成形概述2.1 沖壓成形特點與分類2.1.1 沖壓的概念沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。2.1.2 沖壓模具的作用：1、將壓力機的作用力通過模具傳遞給金屬板料，在其內(nèi)部使之產(chǎn)生變形的內(nèi)力2、 通過模具的作用，可以保證上下模之間的正確導向，并使坯料穩(wěn)固的壓緊與精確的定位，從而沖制出達到一定精度的沖件 2.1.4 沖壓工序的分類1、根據(jù)材料的變形特點，將沖壓工序分為分離

2、工序和成形工序兩類。 分離工序類別，有分為落料、沖孔、切斷等。 成形工序類別，又分為拉深、彎曲、成形等。2、根據(jù)工序組成程度分類 1）單工序模2）復合模3）級進模1）分離工序 （1）沖孔：用沖孔模沿封閉輪廓沖裁工件或毛坯，沖下部分為廢料。（2）落料：用落料模沿封閉輪廓沖裁板料或條料，沖下部分為制件。2）塑性變形工序（1）彎曲：把平面毛坯料制成具有一定角度和尺寸要求的一種塑性成形工藝。 壓彎：用彎曲模將平板(或絲料、桿件)毛坯壓彎成一定尺寸和角度，或將已彎件作進 一步彎曲。 （2） 拉深：將一定形狀的平板毛坯通過拉深模沖壓成各種形狀的開口空心件；或以開口空心件為毛坯通過拉深，進一步使空心件改變形

3、狀和尺寸的冷沖壓加工方法。翻邊：指利用模具將工件上的孔邊緣或外緣邊緣翻成豎立的直邊的沖壓工序。2.3.2 沖壓變形理論基礎1、塑性變形的基本概念 塑性指標:衡量金屬塑性高低的參數(shù)。主要用伸長率和斷面收縮率表示。2、金屬塑性變形的基本規(guī)律 1）.硬化規(guī)律 2）.卸載彈性恢復規(guī)律和反載軟化規(guī)律 3）.最小阻力定律2.4.1 沖壓設備分類按驅動滑塊力的種類分:機械、液壓、氣動等.按滑塊個數(shù)分:單動、雙動、三動等.按驅動滑塊機構的種類分:曲柄式、肘桿式、摩擦式.按機身結構形式分:開式、閉式等.按驅動滑塊力的種類分:機械壓力機、液壓壓力機 .3.曲柄壓力機的技術參數(shù) 1）公稱壓力（kN）： 指當滑塊運動

4、到距下死點前一定距離（公稱壓力行程）或曲柄旋轉到下死點前某一角度（公稱壓力角）時，滑塊上允許的最大工作壓力2）滑塊行程：指滑塊從上死點運動到下死點所走過的距離3）滑塊行程次數(shù); 指滑塊空載時，每分鐘上下往復運動的次數(shù)。 有負荷時，實際滑塊行程次數(shù)小于空載次數(shù)。4）裝模高度和封閉高度壓力機裝模高度:指壓力機滑塊處于下死點位置時，滑塊下表面到工作墊板上表面的距離。最大裝模高度:當裝模高度調(diào)節(jié)裝置將滑塊調(diào)整到最上位置時（即當連桿調(diào)至最短時），裝模高度達最大值裝模高度調(diào)節(jié)量:裝模高度調(diào)節(jié)裝置所能調(diào)節(jié)的距離。封閉高度:滑塊在下死點時，滑塊下表面到工作臺上表面的距離，它和裝模高度之差恰是墊板的厚度。5）工

5、作臺尺寸和滑塊底面尺寸與模具外形尺寸及模具安裝方法有關。6）模柄孔尺寸當模具需要用模柄與滑塊相連時，模具的模柄尺寸應與滑塊內(nèi)模柄孔的尺寸相協(xié)調(diào)。1、液壓機的工作原理帕斯卡原理（靜壓傳遞原理）2、特點：工作平穩(wěn)，壓力大，操作空間大，設備結構簡單。3、應用范圍：拉深、成形等工藝4、銘牌含義 YA32-3155、液壓機的技術參數(shù)第3章 沖裁工藝與沖裁模1.沖裁：利用模具在壓力機上使板料產(chǎn)生分離的沖壓工藝。 沖裁工藝(blanking process)：落料、沖孔、切斷、切邊、切口等 落料：從板料上沖下所需形狀的零件（或毛坯）沖孔：在零件（或毛坯）上沖出所需形狀的孔（沖去部分為廢料） 墊圈的落料與沖孔

6、 a)落料 b)沖孔 3.1.1 沖裁變形過程當模具凸、凹模間隙正常時，板料的變形過程可分為三個階段 1）彈性變形階段 2）塑性變形階段 3）斷裂階段3.1.3 沖裁件質(zhì)量及其影響因素沖裁件質(zhì)量：指斷面狀況、尺寸精度和形狀誤差。沖裁變形過程分析正常沖裁工作條件下，沖裁件斷面特征四個特征區(qū): a）圓角區(qū) b）光亮帶 c）斷裂帶 d）毛刺3.2 排樣1、排樣：沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法2、沖裁排樣設計的目的是：材料的合理利用 1).材料利用率:沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比 2).提高材料利用率的方法 廢料分為結構廢料和工藝廢料.減少工藝廢料的措施:設計合理的排樣方案,選擇合理的

7、板料規(guī)格,或利用廢料作小零件 等.3.2.2排樣原則：1）提高材料利用率: 沖裁件生產(chǎn)批量大，生產(chǎn)效率高，材料費用一般會占總成本的60%以上。在不影響 零件性能的前提下，應合理設計零件外形及排樣，提高材料利用率 2）改善操作性: 應使工人操作方便、安全、勞動強度低。 在沖裁生產(chǎn)時應盡量減少條料的翻動次數(shù) 材料利用率相同或相近時，選用條料寬度及進距小的排樣方式3）使模具結構簡單合理，使用壽命高4）保證沖裁件質(zhì)量 3.2.3 搭邊定義：沖裁件與沖裁件之間，沖裁件與條料側邊之間留下的工藝廢料搭邊作用：補償定位和剪板誤差； 增加條料剛度，方便條料送進，提高勞動生產(chǎn)率； 利用搭邊可以避免沖裁時條料邊緣的

8、毛刺被拉入模具間隙，提高模具壽命。3.2 沖裁間隙沖裁模凹模與凸模之間的間隙稱為沖裁間隙，通常是指雙邊間隙，用z表示，單邊間隙用z/2表示。3.2.5 凸模與凹模刃口尺寸的計算1. 凸.凹模刃口尺寸計算原則1)設計落料模先確定凹模刃口尺寸; 設計沖孔模先確定凸模刃口尺寸2) 根據(jù)沖模在使用過程中的磨損規(guī)律,設計落料模,凹?；境叽缃咏虻扔诠ぜ淖钚O限尺寸,設計沖孔模,凸?；境叽缃咏虻扔诠ぜ椎淖畲髽O限尺寸.3)工件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差原則上應按"入體"原則標注為單向偏差.2.尺寸計算方法沖模加工方法基本上可分為兩類：1）凸模與凹模分別加工2）凸模與凹模配

9、合加工3.3.3 壓力中心的確定定義:沖裁力的合力作用點要求:沖裁模具的壓力中心與壓力機滑塊中心線重合原因:否則在沖裁過程中，會使滑塊、模柄及導柱承受附加彎矩，使模具與壓力機滑塊產(chǎn)生偏斜，凸、凹模之間的間隙分布不均，從而造成導向零件加速磨損，模具刃口及其他零件損壞，甚至會引起壓力機導軌磨損，影響壓力機精度形狀對稱的沖裁件，其沖裁壓力中心位于沖裁輪廓的幾何中心上。復雜形狀工件或多凸模沖裁件的沖裁壓力中心，可按力矩平衡原理進行解析計算。 1.簡單幾何圖形壓力中心的位置1）對稱沖件的壓力中心，位于圖形的幾何中心上2）沖裁直線段時，其壓力中心位于直線段中心3）沖裁圓弧線段時 ，其壓力中心的位置處于幾何

10、中心上2.確定多凸模模具的壓力中心確定多凸模模具的壓力中心，是將各凸模的壓力中心確定后，再計算模具的壓力中心。1）按比例畫出每個模具刃口輪廓的位置2）在任意位置畫出X,Y坐標軸3）分別計算凸模刃口輪廓的壓力中心4）分別計算刃口輪廓的沖裁力5）根據(jù)力矩平衡原理求壓力中心坐標3.復雜形狀零件模具壓力中心的確定1）按比例將沖裁工件的沖裁輪廓畫出。2）建立直角坐標系xoy。3）將沖裁件的沖裁輪廓分解為若干直線段和圓弧段L1、L2、L3Ln等基本線段。因為沖裁力與輪廓線長度成正比關系，故可用線段長度代替沖裁力進行壓力中心計算。4）計算各基本線段的長度及其重心到坐標軸x、y的距離y1、y2、y3yn和x1

11、、x2、x3xn。5）計算壓力中心坐標xc、yc。除上述的解析法外，還可以用作圖法和懸掛法。3.5 沖裁模的典型結構按不同工序組合方式，沖裁?？煞譃?1.單工序沖裁模2.連續(xù)沖裁模3.復合沖裁模 1.單工序沖裁模：指在壓力機的一次行程中，只完成一道工序的沖裁模根據(jù)模具導向裝置的不同，常用的單工序沖裁模又可分:1螺釘 2凹模3 擋料銷 4卸料板5固定板 6墊板7上模座 8螺釘9模柄 10圓柱銷11螺釘 12凸模13導套 14導柱15 導料板 16 下模座1.導柱單工序模特點:導柱模導向精度高，凸模與凹模的間隙容易保證，模具磨損小、安裝方便。大多數(shù)沖裁模都采用這種形式2. 級進模級進模是一種工位多

12、、效率高的沖模。整個沖件的成形是在連續(xù)過程中逐步完成的?？砂匆欢ǖ某绦颍跊_床的一個行程中，完成兩個或兩個以上的沖壓工序連續(xù)沖裁模(級進模 )特點: 生產(chǎn)效率較高，便于實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化 操作方便、安全 適于零件大批量生產(chǎn) 模具結構復雜，制造加工困難，模具成本較高。3. 復合沖裁模壓力機在一次行程中，板料同時完成落料與沖孔等多個工序的沖裁結構上有一個既為落料凸模又為沖孔凹模的凸凹模按照凹模位置的不同，復合模有倒裝式與正裝式兩種 正裝式: 沖裁時沖孔的廢料落在下?；驐l料上，不易清除，故一般很少采用倒裝式: 沖孔廢料由凸凹模孔直接漏下，零件被凸凹模頂入凹?？變?nèi)，待沖壓結束時由推 件板推出 。正裝式和

13、倒裝式復合模的特點:正裝復合?？ㄔ谕拱寄?nèi)的廢料由推件裝置推出，凸凹模內(nèi)不積存廢料，脹力小，不易破裂，但沖裁時沖孔的廢料落在下模或條料上，不易清除，適于沖裁孔邊距較小的沖裁件；倒裝復合模凸凹模內(nèi)廢料直接推出，工件可用打桿或彈性推件裝置推出，結構簡單，生產(chǎn)效率高，但廢料卡在凸凹模內(nèi)，容易脹裂，故不宜沖裁孔邊距離較小的沖裁件。3.6 沖壓模具的基本結構組成 按模具零件的功能可分為工藝零件和結構零件兩部分。3.6.2 定位零件條料的限位：在與條料垂直的方向上的限位，保證條料沿正確的方向送進，稱為送進導向； 在送料方向上的限位，控制條料一次送進的距離（步距）稱為送料定距。塊料或工序件的定位：基本也是在

14、兩個方向上的限位，只是定位零件的結構形式與條料的有所不同而已。定位零件作用:確定沖壓件在模具中的位置，限定沖壓件的送進步距，以保證沖壓件的質(zhì)量，使沖壓生產(chǎn)順利進行內(nèi)容：擋料：在送料方向上定位 導向：在于送料方向垂直的方向上的定 沖模的定位裝置，按其工作方式及作用不同可分為擋料銷 定位板（釘、塊） 導正銷 定距側刃等3.6.3 卸料和推件裝置作用：用來對條料、坯料、工件、廢料進行推、卸、頂出的機構，以便下次沖壓的正常進行 卸料裝置的幾種形式：剛性卸料裝置 彈性卸料裝置 廢料切刀3.6.4 模架1.模架包括上、下模座（模板）模柄導向裝置等 2.模架的主要形式:1）后側導柱模架2）中間導柱模架3）對

15、角導柱模架4）四導柱模架第4章 彎曲工藝與彎曲模彎曲：將板料、型材、管材或棒料等按設計要求彎成一定的角度和一定的曲率，形成所需形狀零件的沖壓工序。 影響最小彎曲半徑的因素：1）材料的力學性能2）彎曲件角度3）板料寬度的影響4）板料的熱處理狀態(tài)5）板料的邊緣及表面狀態(tài)第5章 6）拉深工藝與拉深模拉深：又稱拉延，是利用拉深模在壓力機的壓力作用下，將平板坯料或空心工序件制成開口 空心零件的加工方法。它是沖壓基本工序之一?？梢约庸ばD體零件，還可加工盒形零件及其它形狀復雜的薄壁零件。拉深模特點：結構相對較簡單，與沖裁模比較，工作部分有較大的圓角，表面質(zhì)量要求高，凸、凹模間隙略大于板料厚度。折彎方向第六

16、章 注塑成型工藝與注塑模6.1 塑料塑料的定義 : 以合成樹脂為主要成份，加入適量的添加劑而組成,在一 定的溫度壓力下可塑制成具有一定結構形狀,能在常溫下保持其形狀不變的材料.熱固性塑料：熱固性塑料是指在受熱或其他條件下能固化或具有不溶（熔）特性的塑料，如酚醛塑料、環(huán)氧塑料等。主要用于隔熱、耐磨、絕緣、耐高壓電等在惡劣環(huán)境中使用的塑料，大部分是熱固性塑料，最常用的應該是炒鍋鍋把手和高低壓電器。熱塑性塑料指具有加熱軟化、冷卻硬化特性的塑料。我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫拇蟛糠炙芰蠈儆谶@個范疇。6.1.2注塑成型設備1.注射機分類按外形可分為臥式、立式和角式注射機。按傳動方式分為機械式、液壓式和機械液壓聯(lián)合

17、作用式。按用途分為通用注射機和專用注射機。按塑化方式分：柱塞式注射機：結構簡單，但塑化不均勻，注射壓力損失大，且注射容量極其有限（多在60cm3以下）故只適用于小型模具生產(chǎn)，立式注射機及角式注射機多采用此注射系統(tǒng)。螺桿式注射機：塑化充分，注射量大，適用的塑料品種范圍廣，因此在注射機中被廣泛采用。 螺桿式注射機與柱塞式注射機的比較：螺桿式較柱塞式多一旋轉動作，產(chǎn)生分力(Ft)，可使材料在螺旋槽間產(chǎn)生混煉作用，增加了塑化能力。6.2.1注射成形原理指將顆粒狀或粉狀塑料從注射機的料斗送進加熱的料筒中,經(jīng)過加熱熔化呈熔融狀態(tài)后,通過注射機的螺桿或柱塞的作用，將熔融塑料射入閉合的模具型腔，經(jīng)過保壓、冷卻

18、、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為注射模（注塑模）3.塑料注塑機主要技術參數(shù)1）公稱注射量2）注射壓力3）鎖模力4）合模裝置的基本尺寸2.注塑成型工藝參數(shù)注射模塑最主要的工藝條件是溫度、壓力和時間。1）溫度，需要控制的溫度主要有料筒溫度、噴嘴溫度、模具溫度。2）壓力，包括塑化壓力和注射壓力。3）時間 合模時間、注射時間、保壓時間、模內(nèi)冷卻時間和其他時間。3、 型腔的加工型腔的分類: 旋轉體 非旋轉體加工方法: 車削加工: 旋轉體：銑削加工: 非旋轉體 電加工: 旋轉體、非旋轉體：磨削加工: 旋轉體、非旋轉體2、 注射模的結構組成根據(jù)注射模上各零部件所起作用細分 1

19、. 成型零部件、2. 澆注系統(tǒng)3. 導向系統(tǒng)4. 推出機構5. 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)6. 排氣系統(tǒng)7. 支承零部件8. 側向分型與抽芯機構 6.2.3塑料模具的分型面1、 分型面的定義及表示方法分型面 模具上用以取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面稱為分型面，也叫合模面。分型面的表達方法:用短粗實線標出分型面位置，箭頭表示分離動作方向。二、分型面的形狀 平面 斜面 階梯面 曲面 3、 分型面的選擇原則有利于塑件脫模 (分型面要取在塑件的最大截面處)有利于保證塑件質(zhì)量分型面的選擇要滿足塑件表面質(zhì)量的要求 有利于保證塑件質(zhì)量 分型面的位置要有利于模具的排氣 要滿足塑件的精度要求，比如同心度、同軸度、平

20、行度等等 分型面的選擇要有利于簡化模具結構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澆注系統(tǒng)2、 澆注系統(tǒng)組成及各部分作用 普通澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成 作用：將塑料熔體均勻地送到每個型腔，并將注射壓力有效地傳送到型腔的各個部位，以獲得形狀完整、質(zhì)量優(yōu)良的塑件。 5、 分流道設計 作用：使塑料熔體的流向得到平穩(wěn)的轉換并盡快地充滿型腔。 流道的截面形狀會影響到塑料熔體在流道中的流動以及流道內(nèi)部的塑料熔融的體積。1. 分流道的截面形狀 優(yōu)點：流道形狀效率較高。缺點：增加制作費用及成本，稍不注意會造成流道交錯而影響流動效率。

21、矩形截面：流道效率與圓形相當，但面積卻比圓形流道多出27%，增加了澆注系統(tǒng)凝料，而且會造成推出力增加的現(xiàn)象。 梯形截面：面積比圓形流道多出39%，更加浪費，但是與圓形流道相比的唯一優(yōu)點是制造簡便。 U形截面：又稱改良式梯形流道，結合圓形與梯型的優(yōu)點改良而成，面積僅比圓形流道多出14%。六角形截面：其面積僅為圓形流道的82%，是最理想的澆道，但是制造不易，通常不考慮使用。4. 分流道的布置 流道排列的原則： (1)盡可能使熔融塑料從主流道到各澆口的距離相等。 (2)使型腔壓力中心盡可能與注射機的中心重合。分流道布置形式： 平衡式：從主流道到各個型腔的分流道，其長度、形狀、斷面尺寸均對應相同，均衡

22、進料，可同時充滿各個型腔。 非平衡式：從主流道到各個型腔的分流道長度不等，塑料進入型腔的時間有先后，稱為非平衡分流道。 2、常用限制式澆口的形式（1）針點澆口（2）側澆口（3）扇形澆口（4）平縫澆口（5）環(huán)形澆口（6）盤形澆口（7）輪輻澆口（8）爪形澆口（9）點澆口（10）潛伏澆口（11）護耳澆口6.2.6 機構設計作用：保證模具正確合模，塑件順利脫模推出機構：導柱頭部應有導向部分使導柱能順利進入導向孔導柱的長度必須高出凸模端面1012mm，以免凸模先進入型腔與其相碰而損壞模具導柱應具有一定的抗彎強度，導柱導套應有足夠的耐磨性，一般選用20鋼經(jīng)滲碳熱處理，其硬度不低于5055HRC，或用碳素工

23、具鋼（T8A、T10A）經(jīng)淬火處理；導柱、導套與固定板之間，一般采用H7/k6配合，導向部分常采用H7/f7配合一、推出機構的工作原理 推出機構把塑件及澆注系統(tǒng)從從型腔中或型芯上脫出來的機構。常用的推出零件：推桿、推管、推板、瓣合凹模和活動鑲塊等。壓縮成型工藝與注射成型相比有以下特點：（1）壓縮成型沒有澆注系統(tǒng)，節(jié)省原料（2）生產(chǎn)過程的控制、使用的設備及模具簡單（3）成型壓力直接作用于塑件，所以塑件質(zhì)量均衡，內(nèi)應力小，尺寸穩(wěn)定性好（4）易成型大型塑件（5）壓縮成型周期長，效率低（6）勞動強度大，不易成型復雜形狀塑件，較難實現(xiàn)自動化 6.2.7注射模典型結構1.單分型面注射模又稱兩板式注射模，有

24、一個分型面，是注射模中簡單常用的一種。單分型面注射模2.雙分型面注射模又稱三板式注射模，這種模具結構復雜，重量大，成本高。雙分型面注射模第七章1 概念 工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件制造工藝過程和操作方法等的工藝文件。 規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件稱為機械加工工藝規(guī)程。7.1.2 工藝規(guī)程的主要內(nèi)容 （1 )毛坯選擇 (2)選擇各加工表面的加工方法 (3)安排工序的先后順序 (4)選擇定位基準 ( 5)選擇設備與工藝裝備 7.1.2.3 加工順序的安排（1)機械加工工序的安排原則(2)熱處理工序的安排(3)輔助工序的安排（2）劃分加工階段粗加工階段是從坯料上切除較多余量，所能達到

25、的精度和表面質(zhì)量都比較低的加工過程；半精加工階段是在粗加工和精加工之間所進行的切削加工過程；精加工階段是從工件上切除較少余量，所得精度和表面質(zhì)量都比較高的加工過程；光整加工階段是精加工后，從工件上不切除或切除極薄金屬層，用以獲得很光潔表面或強化其表面的加工過程，一般不用來提高位置精度；超精密加工階段是按照超穩(wěn)定、超微量切除等原則，實現(xiàn)加工尺寸誤差和形狀誤差在±0.1µm以下的加工技術。劃分加工階段的目的是： 保證加工質(zhì)量。 有利于合理使用設備。 便于安排熱處理工序，使冷、熱加工工序配合得更好。 便于及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷。 精加工、光整加工安排在后，可保護精加工和光整加工 過的表面少受磕碰損壞。2 熱處理工序的安排 熱處理是用于提高材料的力學性能、改善金屬的加工性能以及消除殘余應力。（1）最終熱處理 最終熱處理的目的是提高力學性能，如調(diào)質(zhì)、淬火、滲碳淬火、液體碳氮共滲和滲氮等，都屬最終熱處理，應安排在精加工前后。（2）預備熱處理 預備熱處理的目