导图社区 现代模具设计制造
这是一篇关于现代模具设计制造重点，包含冲裁模、弯曲模、拉深模、胀形、注塑模设计要点（不含计算）供读者理解。
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现代模具设计制造
冲裁
冲裁过程
第一阶段（弹性变形阶段）：形成圆角带
凸模刃口刚压到板料时，刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形，使板料被带进模具间隙从而形成圆角带
第二阶段（塑性变形阶段）：形成光亮带
刃口切入板料，板料与模具侧面挤压形成光亮垂直的断面，形成光亮带
ps：光亮带占比越大，塑件质量越好
第三阶段（断裂阶段）：形成断裂带
刃口的微裂纹在拉应力作用下扩展，直至断裂形成断裂带
塑性变形的后期：形成毛刺
此时凸模和凹模刃口切入板料一定深度，微裂纹的起点不在刀尖产生，而在距离刀尖一定距离的位置产生，随着冲压的深入，拉应力变大，裂纹变长，材料断裂形成毛刺
工艺参数
排样
搭边
定义：排样时冲裁件之间，及冲裁件与条料之间留下的工艺废料
搭边过大过小的影响
过大
材料利用率低
过小
材料利用率高
搭边强度、刚度不够，冲裁易翘曲、断裂，导致毛刺变大，刃口磨损
条料
条料宽度如何确定？
最小条料宽度：保证冲裁时工件周边有足够的搭边值
最大条料宽度：要能在冲裁时顺利的在导料板之间送进，并与导料板有一定间隙
冲裁间隙的影响
间隙大
断面质量差
间隙大，拉应力变大，拉伸断裂发生提前
光亮带变窄
弯曲变形变大
冲裁件尺寸精度差
弹性恢复，落料件尺寸变小
冲孔，孔变大
冲裁力变小
模具寿命延长
间隙小
断面质量好
间隙小，拉应力成分变少（同时存在拉压应力），塑性变形增加，裂纹延迟，上下裂纹不重合，两个裂纹之间材料被二次剪切，产生第二光亮带，和毛刺
落料件尺寸变大
冲孔，孔变小
冲裁力变大
模具寿命变短
如何降低冲裁力
加热冲裁
加热，降低板材强度，降低冲裁力
斜刃冲裁
为得到平整工件
落料：斜刃开在凹模
冲孔：斜刃开在凸模
阶梯凸模冲裁
将多凸模的凸模高度做成高低不同的结构，从而使凸模冲裁时刻不同，分批切断，从而降低冲裁力的最大值
刃磨不便，只用于小批量生产
刃口尺寸确定原则
落料模：先确定凹模尺寸；冲孔模：先确定凸模尺寸
根据磨损规律确定
落料模：凹模基本尺寸接近工件最小极限尺寸
冲孔模：凸模基本尺寸接近冲孔最大极限尺寸
冲裁间隙一律采用最小合理间隙
ps：冲裁间隙：凹模-凸模尺寸
综合考虑冲件与模具精度关系
制造偏差按“入体原则”标注单向偏差
冲裁模
级进模（一次加工多道工序在不同部位
两种结构
用导正销定距
用侧刃定距
侧刃作用：控制料条的进给步距
ps：侧刃与导正销一起使用时，侧刃长度＞步距
复合模（一次加工多道工序在同一部位）与级进模比较
生产率
级进模高
寿命
级进模长
不存在最小壁厚问题（级进模没有凸凹模），模具强度高，寿命长
精度
复合模高
复合模一次加工完成
成本
复合模 经济
级进模尺寸大，制造复杂，成本高
级进模 操作安全，易自动化
如何选择冲裁模？
A：10±0.05
精度高
精度高：复合模
复合模需要保证最小壁厚，但A件没有最小壁厚要求，冲孔位置安全
B：精度无要求；圆孔距离边缘近
精度低：级进模
圆孔距离边缘近：不满足最小壁厚原则，不能用复合模
弯曲
弯曲模间隙的影响
间隙过大
回弹大，降低工件精度
间隙过小
工件弯边壁厚变薄，降低凹模寿命
增大弯曲力
弯曲截面形状
薄板：扇形
厚板：矩形
缺陷
弯曲回弹
影响回弹的因素
材料的机械性能
弹性变形的回弹=
屈服强度
E弹性模量
相对弯曲半径r/t
越小，回弹越小
影响最小相对弯曲半径的因素
越小，弯曲性能越好
材料力学性能与热处理
塑性越好，许可的最小弯曲半径越小
弯曲角α
弯曲线方向
弯曲线与板料纤维平行：最小弯曲半径大
垂直：最小弯曲半径小
坯料表面与边缘状况
最小相对弯曲半径数值
弯曲中心角α
越大，回弹越大
模具间隙
弯曲件的形状
U形件比V形回弹小
弯曲力
减少弯曲回弹的措施
弯曲件设计
改进结构：设置加强筋，提高刚度
工艺
热处理，减少回弹
退火，消除加工硬化
模具结构
补偿法（为什么弯曲模凸模上有斜度）
根据弯曲件回弹趋势和大小，修正凸模、凹模的形状尺寸，补偿回弹量
常用
校正法
塑件弯曲时，中性层外侧受拉，内侧受压，卸载时，受力方向相反；故在结束时，对板料施加校正压力，让内侧拉伸，从而使回弹量减少
弯曲偏移
定义：坯料在弯曲过程中，沿凹模圆角滑移，受摩擦阻力作用，当各边阻力不等时，可能让坯料沿长度方向移动，从而使两直边高度不符合图纸要求
克服弯曲偏移的措施
采用压料装置
让坯料压紧，阻止滑动
先在坯料上冲出工艺孔
用定位销插入孔中固定，再弯曲
把不对称的弯曲件组合成对称的弯曲件弯曲，在切开
保证弯曲时受力均匀
模具制造准确，间隙一致
弯裂
防止弯裂措施
在冲压弯曲时，板料弯曲线应与板料纤维方向垂直
模具设计的定位问题
销钉定位
毛坯上要有孔
定位尖、顶杆、顶板定位
V形件无孔
定位板定位
V形件精弯模
导向块定位
Z形件等不对称弯曲件
胀形
定义
利用压力将直径较小的筒形件在直径方向上向外扩张使其直径扩大的一种冲压方式
特点
胀形时，板料塑性变形区仅局限在一个固定的变形范围内，板料不向变形区外转移，也不从变形区外进入变形区
胀形时，板料在版面方向上处于双向受拉，胀形工件一定变薄，考虑防止断裂
胀形的极限变形程度，主要取决于材料的塑性
注塑
塑料的分类
使用性能
通用塑料（产量大、用途广、价格低）
PE PP PVC PS PF 氨基塑料
工程塑料（机械强度好，可代替工程材料和金属材料，用于制造各种机械设备和零件）
POM PC PSF PPO
特殊塑料（具有特殊性能和用途的塑料）
EP PMMA 磁性塑料
热塑性、热固性
塑件设计
塑件为什么要有圆角
避免应力集中
利于塑件充模流动
模具也要有圆角，让模具在淬火和使用时避免应力集中，不会开裂，提高模具使用寿命
塑件壁厚为什么不能过小，不能过大
壁厚过小
流动阻力极大，成型复杂件或大型件困难
壁厚过大
塑料用料多
制件易出现内部有缩孔，外部凹陷的缺陷
成型周期长
影响注塑件精度的因素
材料
成型收缩率
模具
磨损
型腔数
越多，精度越差
模具精度
越低，精度越差
结构设计
塑件结构
壁厚一致，收缩均衡，塑件精度越好
安装加强筋，刚度提高，精度好
温度、压力、时间
注射模设计
功能部件
成型零件：直接和塑料接触，直接成型塑料
浇注系统：将塑料由注射机喷嘴引向型腔
主流道、分流道、浇口、冷料穴
导向部分：保证合模时精准对中
侧向分型抽芯机构：把侧向型芯抽出来的机构
顶出装置：开模时把塑件从模具中顶出
冷却加热系统：保证模温要求
排气系统：注射过程中把型腔中的空气排出（防止气孔，爆炸）
如何确定注射机型号？
最大注射量的校核
注射压力的校核
锁模力的校核
模具闭合高度和外形尺寸的校核
开模行程的校核
分型面的选择原则
使塑件脱模容易
利于抽芯
保证塑件外观质量和精度要求
利于型腔排气
零件容易加工
浇口位置的选择
浇口开在塑件较厚位置
利于排气补缩，避免缩孔
避免塑件产生熔接痕
熔接痕影响外观和强度
保证能同时充满型腔各个位置
应有利于排气
型芯细长时避免浇口的位置使熔体直接冲击型芯
避免型芯变形
分流道截面形状的选择
圆形
制造难；热量损失，阻力小
梯形、抛物线形
制造容易；热量损失，阻力小
最常用
半圆形、矩形
制造容易；热量损失，阻力大
脱模机构的选择
推杆推出装置
优点：制造方便，安装方便，滑动阻力小，应用广泛
缺点：与塑件接触面积小，应力集中，造成塑件变形；留下痕迹
不适于脱模阻力大的管和箱体
推管推出装置
推力均匀，塑件不易变形，利于气体排出
必须用复位杆复位
适于薄壁筒
推板推出装置
作用面积大，推力均匀
适于薄壁件，壳体
推出机构如何复位？
复位杆
弹簧先复位机构
如何控制模温？
加热装置
成型流动性差的塑料需要加热
合理布置电热棒，并考虑保温结构
冷却装置
在型腔、型芯合理布置冷却水道，控制流速、流量控制模温
无流道注射模
浇注系统中的塑料始终处于熔融状态
大大节省塑料用量，提高生产率，自动化生产
结构复杂，温控成本高，只适用于大批量生产
拉深
拉深过程
凸缘径向受拉应力，伸长；切向受压应力，压缩。形成筒壁
拉深系数
定义：每次拉深后筒形件直径与拉深前毛坯直径的比值，表示每次拉深的变形程度
拉深系数越小，变形程度越大，所需工序越少，生产效率越高
多次拉深
首次拉深系数＜后次拉深系数
复杂件采用一次拉深成型
起皱（凸缘变形区）
定义：切向压应力引起板料失稳弯曲
影响因素
切向压应力大小
坯料相对厚度越小，变形区抗失稳起皱能力越差，越易起皱
防止起皱措施
加压力装置（压边圈，拉深筋把凸缘紧紧压在凹模表面）
拉裂（筒壁传力区）
定义：筒壁传力区拉应力超过抗拉强度
拉应力大小
材料抗拉强度
防止拉裂措施
改善材料力学性能，提高抗拉强度
设计合理工艺与模具，降低筒壁所受的拉应力
