模具制造技术.txt“我艳羡内些老人 艳羡他们手牵手始终走到最终。━交话费的时候， 才觉察自己的话那么值钱。模具制造技术 第一局部 模具的概念及分类一、模具 模具属于周密机械产品，它主要由机械零件和机构组成，如成形工作零件、导向零件、支承零件、定位零件及送料机构、抽芯机构、推出机构等。 模具与相应的成形设备〔如冲床、塑料注射机、压铸机等〕配套使用时，可直接转变金属或非金属材料的外形、尺寸、相对位置和性能，使之成形为合格的制件。 二、模具的分类 总体上说，模具可分为两大类：金属材料制件成形模具，如冲模、锻模、压铸模等；非金属材料制件成形模具，如塑料注射模、压铸模和压注模，橡胶制件、玻璃制件和陶瓷制件成形模具等。 模具的具体分类方法很多，常用的有：按模具构造形式分，冲模可分为单工序模、复合模、级进模等；塑料模可分为单分型面塑料模、双分型面塑料模等。按工艺性质分，冲模可分为冲孔模、落料模、拉深模、弯曲模；塑料模可分为压缩模、压注模、注射模等。 常用模具的分类可如下所示： 其次局部 模具的根本构造 本局部主要介绍生产中应用广泛的冷冲模和塑料模的根本构造。一、冲模的根本构造 冲模的类型虽然很多，但任何一副冲模都是由上模和下模两局部组成。上模通过模柄或上模座安装在压机的滑块上，可随滑块上下运动，是冲模的活动局部；下模通过下模座固定在压机工作台或垫板上，是冲模的固定局部。 上图所示是一副零部件比较齐全的冲制垫圈的复合冲模。 1、上模的组成：上模由模柄8、上模座7、垫板6、凸模固定板5、冲孔凸模1、落料凹模2、推件装置〔由打杆 9、推板 10、连接推杆 11 和推块 12 构成〕、导套 4 及联接用螺钉和销钉等零部件组成。 2、下模的组成：下模由凸凹模 16、卸料装置〔由卸料板 15、卸料螺钉 21、弹簧 22 构成〕、导料销 14 与 20、挡料销 13、凸凹模固定板 17、垫板 18、下模座 19、导柱 3 及联接用螺钉和销钉等零部件组成。 3、工作原理：工作时，条料沿导料销14、20 送至挡料销 13 处定位，开动压力机，上模随滑块向下运动，具有锐利刃口的冲孔凸模 1、落料凹模 2 与凸凹模 16 一起穿过条料使制件和冲孔废料与条料分别而完成冲裁工作。滑决带动上模上升时，卸料装置将箍在凸凹模上的条料卸下，推件装置将卡在落料凹模与冲孔凸模之间〔即箍在冲孔凸模上〕的制件推落在下模面上，而卡在凸凹模内的冲孔废料是在一次次冲裁过程中由冲孔凸模逐次从凸凹模内向下推出的。将推落在下模上面的制件取走后又可进展下一次冲压循环。 依据各零部件在模具中所起的作用不同，一般又可将冲模分成以下几个局部： 工作零件：直接使坯料产生分别或塑性成形的零件，如上图所示中的凸模1、凹模2、凸凹模 16。工作零件是冲模中最重要的零件。 定位零件：确定坯料或工序件在冲模中正确位置的零件，如上图所示中的挡料销13、导料销 14 与 20。 压料、卸料零件：这类零件起压住坯料的作用，并保证把箍在凸模上或卡在凹模内的废料或制件卸下，以保证冲压工作能连续进展，如上图所示中的卸料板 15、卸料螺钉 21、弹簧22、打杆 9、推板 10、连接推杆 11、推件块 12。 导向零件：确定上、下模的相对位置并保证运动导向精度的零件，如上图所示中导柱3、导套 4。 固定零件：将上述各类零件固定在上、下模上以及将上、下模固定在压机上的零件，如上图所示中固定板 5 与 17、垫板 6 与 18、上模座 7、下模座 19、模柄 8。这些零件是冲模的根底零件。 其他零件：除上述零件以外的零件，如紧固件〔主要有螺钉、销钉〕。 固然，不是全部的冲模都具备上述各类零件，但工作零件和必要的固定零件是不行缺少的。二、塑料模的根本构造 任何一副塑料模的根本构造，都是由动、定模或上、下模两局部组成。对固定式塑料模，定 模一般固定在成型设备的固定模板〔或下工作台〕上，是模具的固定局部；而动模一般固定 在成型设备的移动模板〔或上工作台〕上，可随移动模板往复运动，是模具的活动局部。成 型时动模与定模闭合构成型腔和浇注系统，开模时动模与定模分开取出制件。对移动式塑料 模，模具一般不固定在成型设备上，在设备上成型后用手工移出模具，再用卸模工具翻开上、下模取出制件。 上图所示是一副典型的塑料注射模。 1、 定模的组成：定模由定模座板 9、凹模 5、定模板 10、定位圈 7、浇口套 8 等零件组成。 2、 动模的组成：动模由动模板 11、型芯 4、导柱 3、支承板 12、动模支架 13、推杆 2、拉料杆 1、推杆固定板 14、推板 15 等零件组成。 3、 分型面：动模与定模之间的接合面A-A 分型面。 4、 模具的安装：模具用定位圈 7 在注射机上定位，并通过定模座板 9 和动模支架 13 用螺钉和压板分别固定在注射机的固定模板和移动模板上。 5、 工作原理：注射成型前，模具在注射机合模装置的作用下闭合并被锁紧。成型时，注射机从喷嘴中注射出的塑料熔体通过模具浇口套8 及分型面上的流道进入型腔并经过保压、补缩和泠却定型后，注射机的合模装置便带动动模左退，从而使动模与定模从分型面A-A 处开启。由于塑料冷却后对型芯具有包紧作用及拉料杆1 对流道凝料的拉料作用，模具开启后塑件和流道凝料将留在动模一边。当动模开启到肯定位置时，由推杆 2、拉料杆 1、推杆固定板14 和推板 15 组成的推出机构将在注射机合模装置的顶杆作用下与动模其他局部产生相对运动，于是制件和流道凝料便会被推杆和拉料杆从型芯和分型面流道中推出脱落，从而完成一个注射成型过程。 分析上图所示塑料模构造可以看出，塑料模都可以看成由如下一些功能相像的零部件构成： 1〕 成型零件：直接与塑料接触，并打算塑件外形和尺寸精度的零件，也即构成型腔的零件。如上图所示中的型芯 4、凹模 5，它们是模具的主要零件。 浇注系统：将塑料熔体由注射机喷嘴或模具加料腔引向型腔的一组进料通道。如上图所示中的浇口套 8 及开设在分型面上的流道。 导向零件：用来保证动、定模或上、下模之间合模时的相对位置，以保证塑件尺寸和尺寸准确度的零件。如上图所示中的导柱3 及定模板 10 上的导向孔。 推出机构：用于在开模过程中将塑件及流道凝料从成型零件及流道中推出或拉出的零部件。如上图所示中的推出机构由推杆2、拉料杆 1、推杆固定板 14、推板 15 组成。 侧向分型抽芯机构：在开模推出塑件前，用来抽出侧型芯的零部件。 排气系统：在成型过程中用来排出型腔中的空气及塑料本身挥发出来的气体的构造。排气系统可以是特地设置的排气槽，也可以是型腔四周的一些协作间隙。如上图所示中的排气系统是利用分型面及型芯与推杆之间的间隙进展排气的。 冷却与加热装置：用以满足成型工艺对模具温度要求的装置。冷却时，一般在模具型腔 四周开设冷却通道，而加热时，则在模具内部或四周安装加热元件。如上图所示中的模具是 注射成型热塑性塑料，模具一般不需要特地加热，但在型芯和凹模上分别开设了冷却通道6， 以加快塑件的冷却定型速度。 支承与固定零件：主要起装配、定位和联接的作用。如上图所示中的定模座板 9、定位圈 7、定模板 10、动模板 11、支承板 12、动模支架 13 及螺钉、销钉。 塑料模就是依靠上述各类零件的协调协作来完成塑件成型功能的。固然，并不是全部的塑料模均具有以上各类零件，但成型零件、浇注系统、推出机构和必要的支承固定零件是必不行少的。 第三局部 模具工程 模具工程是将与模具有关的成形机械设备、加工的原材料、制件、成型加工工艺、模具设计与制造、材料与本钱、精度与寿命、安装与调试、使用和维护以及模具标准化等各方面的问题系统地进展争论的学科，了解它们之间的关系，把握其客观规律。因此，模具工程就是争论模具及相关问题的系统工程。 在制件生产过程中，从原材料到制件，中间必需经过制件的生产系统；制件的生产系统要求制订合理而完善的制件生产工艺；而现代大规模的制件生产必定需要模具成形加工；正确的模具成形加工工艺、高效率的成形机械设备、先进的模具是影响制件生产的三大重要因素。模具对成型加工工艺的实现，保证制件的外形、尺寸及公差起着极重要的作用；高效全自动的设备只有配备了适应自动化生产的模具才能发挥其效能；产品的更也是以模具制造和更为前提的。 模具作为生产用周密、高效的工艺装备，本身也是一种周密的机械产品。该机械产品能否满足对其使用性能和成形精度的要求，必需解决好模具设计与制造、精度与寿命等各方面与模具相关的问题。 如上图所示，模具作为中心议题，可以细分成模具设计、制造、材料、本钱、精度、寿命、安装、使用，以及标准化等各方面问题。模具设计是模具制造的根底，合理正确的设计是正确制造模具的保证；模具制造技术的进展对提高模具质量、精度以及缩短制造模具的周期具有重要的意义；模具的质量、使用寿命、制造精度及合格率在很大程度上取决于制造模具的材料及热处理工艺；模具本钱直接关系到制件的本钱以及模具生产企业的经济效益；模具工作零件的精度打算制件的精度；模具的寿命又与模具材料及热处理、模具构造以及所加工制作材料等诸多因素有关；模具的安装与使用直接关系到模具的使用性能及安全；而模具的标准化是模具设计与制造的根底，对大规模、专业化生产模具具有极重要的作用，模具标准化程度的凹凸是模具工业进展水平的标志。 第四局部 进展中的模具先进制造技术 一、 模具加工的前沿技术——高速数控加工 高速数控加工的关键技术是①高速主轴及高速进给驱动系统机床；②高速加工刀具系统；③ 基于 CAD/CAM 自动化数控编程 1、 高速数控切削 主要针对车削和铣削。一般高速数控切削的主轴转速比一般数控切削转速高1～10 倍。高速数控切削的另一个内涵是承受高的进给速度。维持切削力不变，提高转速就能够提高切除率， 削减切削时间；维持进给速度在一般切削水平，提高转速就能够降低切削力，可以加工较细 或较薄的模具零件。 高速主轴是高速数控切削的首要条件。目前主轴转速可达100000 转/min，高速切削速度在5～ 100m/s。完全可以到达模具零件的镜面车削和镜面铣削。 高速主轴有以下几种渐变形式 保持架承受陶瓷的滚珠轴承高速电动主轴，主轴回转精度达 0.5μ m，转速到达 15000 转 /min 以上 承受液体静压轴承的高速电动主轴，主轴回转精度在 0.2μ m 以下，转速到达 100000 转 /min。 承受空气静压轴承的高速电动主轴，主轴回转精度可在 50nm 以下，转速可高达 202300 转/min。正在开发之中。 承受磁悬浮轴的高速电动主轴，主轴回转精度可达0.2μ m，刚性格外好。正在开发之中。 高速数控切削机床的构造 进给驱动系统的高速化，即承受大导程滚珠丝杠和高速伺服电机；直线m/min。 运动部件轻量化和伺服进给掌握周密化。 已研制出三、四、五轴联动高速数控切削机床。可加工简单型面的模具。 运动原理机床：高速数控切削领域消灭并联构造的六杆机床、三杆五轴机床和四杆机床。正在不断完善和进展之中。 高速数控切削刀具系统 刀具材料：有镀膜的和未镀膜的硬质合金、金属陶瓷、氧化铝基和氧化硅基陶瓷、聚晶金刚石和聚晶立方氮化硼等。 刀柄构造：要求具有很高的几何精度和装夹重复精度、很高的装夹刚度和高速运转时的完全牢靠性。 安装刀具的模块化：有典型的HSK 型刀柄及其连接构造、液压膨胀夹头等。4〕 高速数据切削进展趋势 研制大功率高速主轴，功率≥100kW，转速≥100000 转/min。 2、 高速数控磨削关键技术 高速主轴 要求具有高速动平衡，可承受机电动平衡系统或电液动平衡系统。 高速数控磨床构造 组合多种磨削功能，具有高动态精度、高阻尼、高抗振、高稳定性、高自动化和高牢靠性。 高速数控磨削砂轮 要求整体具有很高的机械强度，高速时完全牢靠，外观锐利，结合剂必需具有很高的结合强度和耐磨性以削减砂轮的磨损，高速砂轮承受等强度来设计优化构造和外形。 冷却系统 要求冷却液具有较高的热容量和热传导率以提高冷却效率，能承受较高的压力，有良好的过滤性、良好的防腐性和高附着力，有较高的稳定性，不起泡，不变色，对安康无害，易于清洗，有利于环境保护。 高速数控磨削的进展趋势 研制大功率高速主轴，研制适应高速磨削的型砂轮，改进磨床构造，优化冷却系统，磨速向超音速进展达 250～350m/s 以上。 3、 基于CAD/CAM 自动化数控编程 高速数控加工作为模具加工的前沿技术，关键技术之一就是承受先进的CAD/CAM 集成设计和制造系统，进展图形交互的自动数控编程，这种方法速度快、精度高、直观、使用简便和便于检查。而解决高速数控加工编程的关键是NURBS 插补技术，其特点如下： 可以在NC 掌握器下进展样条曲线插补计算。 削减数据量，提高数据的传输速度。 在CAD-CAM-CNC 之间进展数据的准确传递。 易于生成光顺的刀具轨迹。这对加工高质量的简单型面的模具极为有利。二、 快速成形与快速制模技术 快速成形技术又称快速原型制造技术〔即RPM 技术〕，诞生于上世纪 80 年月后期，是基于材料累加成形的一种高制造技术，被认为是 20 世纪制造领域的一次革命性突破。据专家估量， 它的进展速度比当年数控技术的进展更快。快速成形技术是将 CAD、CAM、CNC、周密伺服驱动和材料等技术集于一体的先进技术，它的成形过程是：依据计算机上构成的产品三维设 计模型，对其进展分层切片，得到各层截面的轮廓，再依不同工艺将不同的材料逐层叠加形 成，从而得到三维实体产品。 虽然快速成形技术问世时间不长，但由于它对制造业带来的巨大效益使得这一技术的应用日益广泛，特别是给模具的设计与制造带来了一次飞跃。在各种包装制品的成型过程中，大量使用了各种不同的模具，比方注射模具、吸塑模具和纸浆模塑模具等等。由于快速原型制造 〔RPM〕这一技术的应用，使包装模具的设计与制造逐步趋向于数字化、快速化，使模具制造在缩短周期，降低本钱的进程中，大大前进了一步。 三、完毕语 模具先进制造技术种类繁多，几乎大局部的先进制造技术都可以应用到模具制造中，而且在不断进展之中，在此不行能尽数概述。从我国的国情动身，全部模具企业都尽快承受高速数控加工技术是不现实的，由于设备及技术装备费用昂贵。而适当承受相对廉价的面对快速制造的特种加工技术，而值得某些模具企业考虑。从不同角度讲，除了上述进展中的模具先进制造技术以外，还有模具反求工程技术(Reverse Engineering)、模具虚拟制造技术(Virtual Manufacruring)、模具柔性制造技术(FMS)和模具集成制造技术(CIMS)等。而有人提出，下一代的先进制造技术承受可重构和可扩展的制造设备和系统、学问供给链和独立制造岛等。 第五局部 我国模具工业 20 年进展及将来 20 年进展方向 一、概述 模具，是金属与非金属压力成形加工工艺系统的专业工艺装备〔工装〕，是专用成型工具，是专用技术产品。 模具实现工业化和商品化生产，是制造业生产技术进步和水平的标志，是制造业现代化的工艺根底。 现代模具设计与制造技术，涉及机械工程、信息与电子工程、冶金与材料工程、工程治理等学科专业范围。 模具生产〔设计与制造〕技术，可略分为以下三个阶段，即： 1．手工作坊制造阶段；主要依靠模具工人的手工技艺。只能制造单工序冲模，胶木压模等简 单模具。 2．工业化生产阶段：承受通用切削机床和电火花机床，实现机械化，标准化生产技术。模具型件成形加工精度已可达 0.0xmm 级；其通用零部件已制订成标准，实现了批量生产，缩短了 模具制造周期〔一般为 3~4 个月〕。 此间，已能设计和制造中大型、较简单、精度较高的各种类模具。 3．现代化生产阶段：承受数控加工设备，在高度标准化的根底上，实现了模具CAD/CAE/CAM 生产，其型件加工精度已可达微米级，按模具大小和简单程度，生产周期已达90~20 天或更短。模具标准化，对只能进展单件生产的模具，则具有特别的技术、经济意义。其内容包括： 模具设计参数的标准化：通用零部件的标准化、参数化；系列化产品生产用模具的系统构造 原型设计及其参数。这是实现模具CAD/CAE/CAM 的必备条件。 争论高精、高效 CNC 机床加工的工艺，降低作业量，是提高模具工艺水平的关键技术；试验、争论易切削、耐高温、耐磨模具材料是提高模具使用性能的技术根底；争论单件生产过程的 掌握与治理理论、模式、方法，对模具企业则具有特别的技术、经济意义。 所以，在将来 20 年内，试验、争论模具生产技术、模具高性能材料和模具生产过程的掌握与治理，不断提高、进展模具专业工作的水平，是格外重要、格外必要的。 二、技术进呈现状与进展趋势 优化模具系统构造设计和型件的 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，降低型件外表研磨、抛光作业量和制造周期； 争论、应用针对各种类模具型件所承受的高性能、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，应当是将来5~20 年的模具生产技术的进展趋势。 自上世纪 80 年月初〔1980~2023 年〕到现在，国外模具兴旺国家的模具生产技术，随着信息与电子工程中计算机工业和NC、CNC 机床工业的进步，有了长足的进展，如： 在广泛承受加工中心〔MC〕和普及 CAD/CAM 的根底上，一些先进企业已普及了高速成形铣削工艺和模具CAD/CAE/CAM 一体化生产技术。其中，MC 和 CNC 坐标磨已成为广泛承受的通用生产装备；模具CAD/CAE/CAM 一体化生产技术，已成为模具设计、制造过程中关键性的核心技术。 在IT 技术和模具CAE 软件应用的根底上，一些先进企业已实现远程设计、资源共享，以及建立在核心技术CAD/CAE/CAM 根底上的虚拟设计与制造

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