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模具設計知識總結
模具(mú jù)，工業(yè)生產(chǎn)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(chǎn)品的各種模子和工具。下面是小編為大家整理的模具設計知識總結，歡迎大家閱讀。
1.塑性變形體積不變條件，塑性變形時，物體體積的變化與平均應力成正比。其產(chǎn)生的主應變圖可能有三類：1.具有一個正應變及負應變;2.具有一個負應變和兩個正應變;3.一個主應變?yōu)榱�，另兩個應變之大小相等符號相反。
2.沖裁是利用模具使板料產(chǎn)生分離的一種沖壓工序，沖裁是最基本的沖壓工序。沖裁是分離工序的總稱，她包括落料、沖孔、切斷、修邊、切舌、彎曲等多種工序。一般來說，沖裁主要是指落料和沖孔工序。
3.沖裁的變形過程：1.彈性變形階段(變形區(qū)內(nèi)部材料應力小于屈服應力 );2.塑性變形階段(變形區(qū)內(nèi)部材料應力大于屈服應力);3.斷裂分離階段(變形區(qū)內(nèi)部材料應力大于強度極限) 。
4.沖裁斷面可分為明顯的四個部分：塌角、光亮、毛面和毛刺。
5.沖裁件質(zhì)量：指斷面狀況、尺寸精度和形狀誤差。在影響沖裁件質(zhì)量的組成因素中，間隙時主要的因素之一。沖裁件的斷面質(zhì)量主要指塌角的大小、光面約占板厚的比例、毛面的斜角大小及毛刺等。間隙合適時，沖裁時上下刃口處所產(chǎn)生的剪切裂紋基本重合，這時光面約占板厚的1/2~1/3，切斷面的塌角、毛刺和斜度均很小，完全基本滿足一般沖裁件的要求。間隙過小時，凸模刃口處的裂紋比合理間隙時向外錯開一段距離;間隙過大時，凸模刃口處的裂紋比合理間隙時向內(nèi)錯開一段距離，材料的彎曲與拉申增大，拉應力增大，塑性變形階段較早結束，致使斷面光面減小，塌角與斜度增大，形成厚而大的拉長毛刺，且難以去除，同時沖裁件的翹曲現(xiàn)象嚴重，影響生產(chǎn)的正常進行。(材料的相對厚度越大，彈性變形量越小，因而制件的精度也越高。沖裁件尺寸越小，形狀越簡單則精度越高。)
凸凹模刃口尺寸計算的依據(jù)和計算準則：在沖裁件尺寸的測量和是使用中，都是以光面的尺寸為基準。落料件的光面是因凹模刃口擠切材料產(chǎn)生的，而孔的光面是凸模刃口擠切材料產(chǎn)生的。故計算刃口尺寸時，應按落料和沖孔兩種情況分別進行，其原則如下：1.落料：落料件光面尺寸與凹模尺寸相等，故應與凹模尺寸為為基準(落料凹�；境叽鐟スぜ叽绻罘秶鷥�(nèi)的較小尺寸。);2.沖孔：工件光面的孔徑與凸模尺寸相等，故應與凸模尺寸為基準。(因沖孔的尺寸會隨凸模的磨損而減小，故沖孔凸�；境叽鐟スぜ壮叽绻罘秶鷥�(nèi)的較大尺寸);3.孔心距：當工件上需要沖制多個孔時，孔心距的尺寸精度由凹�？仔木啾ＷC。
4.沖模刃口制造公差：凸凹模刃口尺寸精度的選擇應以能保證工件的精度要求為準，保證合理的凹凸模間隙值，保證模具一定的使用壽命。5.工件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差原則上都應按“入體”原則標注為單向公差。但對于磨損后無變化的尺寸，一般標注雙向偏差。
7.沖裁件在條料、帶料或板料的布置方法叫排樣。沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比叫做材料的利用率，它是衡量合理利用材料的技術經(jīng)濟指標。
8.沖裁所產(chǎn)生的廢料可分為兩類：一是結構廢料，是由沖件的形狀特點產(chǎn)生的;二是由于沖件之間和沖件與條料側邊之間的搭邊以及料頭、料尾和邊料而產(chǎn)生的廢料，稱為工藝廢料。
9.排樣方法：有廢料排樣、少廢料排樣、無廢料排樣。
10.搭邊值的確定：排樣時沖裁件之間以及沖裁件與條料側邊之間留下的工藝廢料叫做搭邊。搭邊的有兩個作用：一是補償了定位誤差和剪板誤差，，確保沖出合格零件;二是可以增加條料剛度，方便條料送進，提高勞動生產(chǎn)率。
11.沖模壓力中心的確定：沖壓力合力的作用點稱為模具的壓力中心。模具的壓力中心應該壓力機滑塊的中心線。
12.沖裁模具的分類：1.單工序模：無導向單工序沖裁模，導板式單工序沖裁模，導柱式單工序沖裁模;2.級進模是在壓力機一次行程中，在模具的不同位置上同時完成數(shù)道沖壓工序：固定擋料銷和導正銷定位的級進模，測刃定距的級進模;3.復合模是在壓力機的一次行程中，在一副模具的統(tǒng)一位置上完成數(shù)道沖壓工序：根據(jù)安裝位置不同(凸模、凹模)正裝式復合模、倒裝式復合模;
13. 模具強度對排樣的要求：孔距小的沖件，其孔要分步?jīng)_出，工位之間凹模壁厚小的，應增設空步，外形復雜的沖件應分步?jīng)_出，以簡化凸、凹模形狀，增強其強度，便于加工和裝配，測刃的位置應盡量避免導致凸凹模局部工件而損壞刃口。
14.從正裝式和倒裝式復合模具結構分析中可以看出，兩者各有優(yōu)缺點。正裝式較適用于沖制材料較軟的或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖制孔邊距離較小的沖裁件。而倒裝式不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件，但倒裝式復合模結構簡單，又可以直接利用壓力機的打桿裝置進行推薦，卸件可靠，便于操作，并為機械化出件提供有利條件，故應用十分廣泛。，總之復合模生產(chǎn)效率高，沖裁件的內(nèi)孔與外圓的相對位置精度高，板料的定位精度要求比級進模低，沖裁的輪廓尺寸較小。但復合模結構復雜，制造精度要求高，成本高。復合模主要用于生產(chǎn)批量大、精度要求高的沖裁件。
15.始用擋料裝置：在級進模中為了解決首件定位問題，需要設置始用擋料裝置。
16.卸料裝置：1.固定卸料裝置;2.彈壓卸料裝置(卸料及壓料作用，沖壓質(zhì)量較好，平直度較高，適用，質(zhì)量要求要高的沖載和薄板);3.廢料切刀裝置。
17.彎曲：是將板料、棒料、型材或管料等彎曲一定形狀和角度的零件的一種沖壓成形工序。
18.應變中性層：在縮短與伸長兩變形區(qū)域之間，必有一層金屬纖維變形前后長度保持不變。
19.彎曲變形區(qū)內(nèi)板料橫斷面形狀變化分為：1.寬板彎曲時，橫斷面形狀幾乎不變，仍為矩形;
2.窄板彎曲時，原矩形斷面變成了扇形。生產(chǎn)中一般為寬板彎曲。
20.r/t稱為板料的相對彎曲半徑，是表示板料彎曲變形程度的重要參數(shù)。相對彎曲半徑越小，表示彎曲變形程度越大。
21.板料塑性彎曲的變形特點：1.應變中性層位移的內(nèi)移;2.變形區(qū)內(nèi)板料的變薄和增長;
3.變形區(qū)板料剖面的畸變、翹曲和破裂。
22.最小彎曲半徑：在保證彎曲件毛坯外表面纖維不發(fā)生破壞的條件下，工件所能彎曲成的內(nèi)表面最小圓角半徑，稱為最小彎曲半徑。生產(chǎn)中用它來表示材料彎曲時的成形極限。
23.影響最小彎曲半徑的因素：1.材料的力學性能;2.零件彎曲中心角的大小;3.板料的軋制方向與彎曲線夾角的關系;4.板料表面及沖裁斷面的質(zhì)量;5.材料的相對寬度;6.板料厚度
24.回彈現(xiàn)象：回彈現(xiàn)象產(chǎn)生于彎曲變形結束后的卸載過程。
25.影響回彈的因素：1.材料的力學性能;2.相對彎曲半徑r/t;3.彎曲中心角;4.彎曲方式及校正力大小;5.工件形狀;6.模具間隙。
26.拉深：是利用模具將平面毛坯制成開口空心零件的一種沖壓工藝方法。
27.起皺和拉裂是影響拉深過程的兩個主要因素：
28.起皺：在拉深過程中，毛坯凸緣在切向壓應力作用下，可能產(chǎn)生塑性失穩(wěn)而拱起的現(xiàn)象。
29.起皺的原因：毛坯凸緣的切向壓應力過大，最大切向壓應力產(chǎn)生在毛坯凸緣外緣處，所以起皺首先在外緣處開始。
30.拉裂：影響摩擦阻力的因素有：1.壓邊力的影響;2.相對圓角半徑的影響;3.潤滑的影響;
4.凸凹模間隙的影響;5.表面粗糙度的影響。
31.拉深系數(shù)：是指每次拉深后圓筒形零件的直徑與拉深前毛坯的直徑之比，m表示。
32.極限拉深系數(shù)：把材料既能拉深成形又不被拉斷時的最小拉深系數(shù)。
33.影響拉深系數(shù)的因素：1.材料力學性能的影響;2.材料相對厚度的影響;3.拉深次數(shù)的影響;4.壓邊力的影響;5.模具工作部分圓角半徑及間隙的影響。
34.塑料的分類：1.按照合成樹脂的分子結構和受熱時的行為分類：熱塑性塑料、熱固性塑料;
2.按塑料應用范圍分類：通用塑料、工程塑料、特種塑料。
35.聚合物的熱力學性能：聚合物的物理、力學性能與溫度密切相關，當溫度變化時，聚合物的受力行為發(fā)生變化，呈現(xiàn)出不同的力學狀態(tài)，表現(xiàn)出分階段的力學性能特點。在溫度較低時(低于 溫度時)曲線基本水平的，變形量很小。當溫度上升時( )曲線開始急劇變化，很快趨于水平。如果溫度繼續(xù)上升，變化迅速發(fā)展，彈性模量很快下降，聚合物產(chǎn)生粘性流動，成為粘流態(tài)，此時變化是不可逆的物體成為液態(tài)。
36.注射工藝過程，注射過程一般包括加料、塑化、注射、冷卻和脫模。
37.制品的后處理：塑料制品脫模后常需要進行適當?shù)暮筇幚?退火和調(diào)試)，以便改善和提高制品的性能和尺寸的穩(wěn)定性。
38.壓力：注射成型過程中的壓力包括塑化壓力與注射壓力兩種。塑化壓力又稱背壓，是指注射機螺桿頂部的熔體在螺栓保持不后退時所產(chǎn)生的壓力。注射壓力：用以克服熔體從料筒流向型腔的流動阻力，提供充模速度及對熔體進行壓實等。
39.根據(jù)工藝的有關要求，應盡量使制品各部分的壁厚均勻，避免局部太厚與太薄，否則，成型后因收縮不均會使制品變形或產(chǎn)生縮孔、凹陷及填充不足等缺陷。P83
40.注射模由動模與定模兩大部分組成。
41.根據(jù)模具中各個零件的不同功能，注射模可由以下七個系統(tǒng)和機構組成：1.成型零部件;
2.澆注系統(tǒng);3.導向與定位機構;4.脫模機構;5.側向分型與抽心機構;6.溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng);7.排氣系統(tǒng)。
42.按模具總體結構特征分類：1.單分型面注射模;2.雙分型面注射模;3.帶有側向分型與抽心機構的注射模;4.帶有活動成型零件的注射模;5.機動脫螺紋的注射模;6.無流道注射模。
43.分型面：是模具上用于取出塑件和澆注系統(tǒng)冷凝料的可分離的接觸面。
44.選擇分型面的原則：基本原則-分型面應選擇在塑件斷面輪廓最大的位置，以便順便脫模。還應考慮因素：1.分型面的選擇應便于塑件脫模并簡化模具結構;2.分型面的選擇應考慮塑件的技術要求;3.分型面應盡量選擇在不影響塑件外觀的位置;4.分型面的選擇應有利于排氣;5.分型面的選擇應便于模具零件的加工;6.分型面的選擇應考慮注射機的技術參數(shù)。
45.注射系統(tǒng)的組成及作用：澆注系統(tǒng)是指模具中塑料熔體由注射機噴嘴至型腔之間的進料通道。其作用是將塑料熔體充滿型腔并將注射壓力傳遞到型腔的各個部位，以獲得組織致密，輪廓清晰，表面光潔、尺寸精確的塑件。
46.澆注系統(tǒng)的組成：主流道、分流道、澆口、冷料穴(它可以設置在主流道的末端，還可以設置在各分流道的轉(zhuǎn)向處，甚至在型腔料流的末端)。
47.流道設計：1.主流道一般設計成圓錐形，其錐角一般在2~4°內(nèi)壁表面粗糙度為0.4
~0.8um;2.為了保證主流道與注射機噴嘴緊密接觸，防止料漏，一般主流道與噴嘴對接處作成球面凹坑，其半徑 ，其最小直徑 。凹坑深度取h=3~5mm;3.為減少熔體沖模時的壓力損失和塑料損耗，應盡量縮短主流道的長度，一般主流道的長度控制在60mm內(nèi)。
48.凹模的結構設計： 凹模也可以稱為型腔、凹模型腔，用以形成塑件的外形輪廓，按結構形式的不同可分為：整體式，整體嵌入式、鑲拼組合式和瓣合式四種類型。
49.凸模和型心的結構形式分為：整體式、整體嵌入式、鑲拼組合式、活動式等。
50.導向機構的作用：注射模導向與定位機構，主要用來保證動模和定模兩大部分和模內(nèi)其他零件之間的準確配合和可靠的分開，以避免模內(nèi)各零件發(fā)生碰撞和干涉，并確保塑件的形狀和尺寸精度。
51.導向機構的設計：導向機構的作用：導向、定位、承受一定的側壓。導柱導向機構是利用導柱與導柱孔之間的間隙配合來保證模具的對合精度，導柱、導套組合形式。
52.脫模機構的分類：1.推桿，推出塑件;2.推桿固定板，固定推桿;3.推板導套，為推板運動導向;4.推板導柱 為推板運動導向;5.拉料桿 使?jié)沧⑾到y(tǒng)凝料從模具中脫出;6.推板;
7.支承釘;8.復位桿 使推板在頂出塑件后復位。
53.脫模機構的設計原則：1.脫模機構運動的動力一般來自于注射機的推出機構，故脫模機構一般設置在注射模的動模內(nèi);2.脫模機構應使塑件在頂出過程中不會變形損壞;3.脫模機構應能保證塑件在頂出開模過程中留著設置有頂出機構的動模內(nèi);4.脫模機構應盡量簡單可靠，有合適的推出距離;5.若塑件需留在動模內(nèi)，脫模機構應設置在定模內(nèi)。
54.簡單脫模機構的形式：推桿推出機構、推管推出機構、推件板推出機構、推塊推出機構、聯(lián)合推出機構、壓縮空氣推出機構。
55.復位機構的設計：為了進行下一循環(huán)的成型，脫模推出機構在完成塑件的頂出動作后必須回到初始位置。常用的復位機構：彈簧復位(在推板與動模支承板之間安裝壓縮彈簧)和復位桿復位兩種。頂出形式：推件板頂出、推桿頂出、推管頂出，一般需要設置復位機構。
56.斜導柱抽芯機構分類：斜導柱在定模、滑塊在動模，斜導柱和滑塊同在定模，斜導柱在動模、滑塊在定模，斜導柱和滑塊同在動模。
57.斜導柱的傾斜角：抽撥力Q一定時，傾斜角 減小，傾斜柱所受的彎曲力P也越小;但當導柱的有效工作長度一定時，若傾斜角 減小，抽心距S也將減少，這對抽心不利。故確定斜導柱的傾斜角 時，要兼顧抽心距以及斜導柱所受的彎曲力，通常采用15°~20°，一般不大于25°。
58.壓緊塊的鍥角 ，壓緊塊的鍥角 通常比斜導柱傾斜角 大2°~3°。這樣才能保證，模具一開模時壓緊塊就能和滑塊脫開，否則，斜導柱將無法帶動滑塊作側抽心動作。
59.先復位裝置設計：1.模具設計中的“干涉”現(xiàn)象，在側向型芯和推桿垂直于開模方向的投影發(fā)生重合的情況下，合模時側向型心芯可能與推桿發(fā)生碰撞，這種現(xiàn)象稱為磨具設計中的“干涉”現(xiàn)象。
60.避免干涉措施：1.盡量避免把推桿布置在側向型心在垂直于開模方向平面上的投影范圍內(nèi)。2.使推桿的推出距離小于活動型心最低面，如果結構不允許，應保證h-scot >0.5mm。當h只是略小于scot 時，可通過適當增大 角來避免干涉;3.當以上兩點都不能實施時，可采用推桿先復位機構，優(yōu)先使推桿復位，然后滑塊才復位。
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