模具设计基础知识

　　一、模具基本知识：

　　1、引言

　　我们日常生产、生活中所使用到的各种工具和产品，大到机床的底座、机身外壳，小到

　　一个胚头螺丝、纽扣以及各种家用电器的外壳，无不与模具有着密切的关系。模具的形

　　状决定着这些产品的外形，模具的加工质量与精度也就决定着这些产品的质量。因为各

　　种产品的材质、外观、规格及用途的不同，模具分为了铸造模、锻造模、压铸模、冲压

　　模等非塑胶模具，以及塑胶模具。

　　近年来，随着塑料工业的飞速发展和通用与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高，

　　塑料制品的应用范围也在不断扩大，如：家用电器、仪器仪表小角板零件冲压工艺及模具设计，建筑器材，汽车工业、

　　日用五金等众多领域，塑料制品所占的比例正迅猛增加。一个设计合理的塑料件往往能

　　代替多个传统金属件。工业产品和日用产品塑料化的趋势不断上升。

　　2、模具的一般定义：在工业生产中，用各种压力机和装在压力机上的专用工具，通过

　　压力把金属或非金属材料制出所需形状的零件或制品，这种专用工具统称为模具。

　　3、注塑过程说明：模具是一种生产塑料制品的工具。它由几组零件部分构成自行车脚踏板注塑模毕业设计，这个组

　　合内有成型模腔。注塑时，模具装夹在注塑机上，熔融塑料被注入成型模腔内，并在腔

　　内冷却定型，然后上下模分开，经由顶出系统将制品从模腔顶出离开模具，最后模具再

　　闭合进行下一次注塑，整个注塑过程是循环进行的。

　　4、模具的一般分类：可分为塑胶模具及非塑胶模具：

　　（1）非塑胶模具有：铸造模、锻造模、冲压模、压铸模等。

　　A．铸造模——水龙头、生铁平台

　　B．锻造模——汽车身

　　C．冲压模——计算机面板

　　D．压铸模——超合金，汽缸体

　　（2）塑胶模具根据生产工艺和生产产品的不同又分为：

　　A．注射成型模——电视机外壳、键盘按钮（应用最普遍）

　　B．吹气模——饮料瓶

　　C．压缩成型模——电木开关、科学瓷碗碟

　　D．转移成型模——集成电制品

　　E．挤压成型模——胶水管、塑胶袋

　　F．热成型模——透明成型包装外壳

　　G．旋转成型模——软胶洋娃娃玩具

　　◆注射成型是塑料加工中最普遍采用的方法。该方法适用于全部热塑性塑料和部分热

　　固性塑料，制得的塑料制品数量之大是其它成型方法望尘莫及的，作为注射成型加工的

　　主要工具之一的注塑模具，在质量精度、制造周期以及注射成型过程中的生产效率等方

　　面水平高低，直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新，同时也决定着企业在市

　　场竞争中的反应能力和速度。

　　我司的产品成型全部采用注射成型。

　　◆注塑模具是由若干块钢板配合各种零件组成的，基本分为：

　　A成型装置（凹模，凸模）

　　B定位装置（导柱，导套）

　　C固定装置（工字板，码模坑）

　　D冷却系统（运水孔）

　　E恒温系统（加热管，发热线）

　　1，接受任务书文字

　　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：

　　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。

　　塑料制件说明书或技术要求。

　　生产产量。

　　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。

　　2，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。

　　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。

　　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

　　压铸模的结构图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。

　　具体结构方案

　　（一）确定模具类型

　　如模（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。

　　影响模具结构及模具个别系统的因素很多，很复杂：

　　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16-2

　　0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%。

　　确定分型面。分型面的要有利于模具加工，排气、脱模及成型操作，塑料制件的表

　　面质量等。

　　确定浇注系统（主浇道、分浇道及浇口的形状、、大小）和排气系统（排气的方

　　法、排气槽、大小）。

　　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。

　　决定冷却、加热方式及加热冷却沟槽的形状、、加热元件的安装部位。

　　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。

　　确定主要成型零件，结构件的结构形式。

　　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。

　　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

　　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。

　　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。

　　模具总装图应包括以下内容：

　　模具成型部分结构

　　浇注系统、排气系统的结构形式。

　　分型面及分模取件方式。

　　外形结构及所有连接件，定位、导向件的。

　　标注型腔高度尺寸（不，根据需要）及模具总体尺寸。

　　辅助工具（取件卸模工具，校正工具等）。

　　按顺序将全部零件序号编出，并且填写明细表。

　　标注技术要求和使用说明。

　　模具总装图的技术要求内容：

　　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。

　　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。

　　模具使用，装拆方法。

　　防氧化处理、模具编号、刻字、标记、油封、保管等要求。

　　有关试模及检验方面的要求。

　　2.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。

　　图形要求：一定要按比例画，允许放大或缩小。视图选择合理，注塑模毕业设计。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。

　　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。

　　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。

　　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、尺寸的加工精度、技术说明等都要正确填写。

　　3.校对、审图、描图、送晒

　　校对的内容是：

　　模具及其零件与塑件图纸的关系

　　模具及模具零件的材质、硬度、尺寸精度，结构等是否符合塑件图纸的要求。

　　塑料制件方面

　　塑料料流的流动、缩孔、熔接痕、裂口，脱模斜度等是否影响塑料制件的使用性能、尺

　　寸精度、表面质量等方面的要求。图案设计有无不足，加工是否简单，成型材料的收缩

　　率选用是否正确。

　　成型设备方面

　　注射量、注射压力、锁模力够不够，模具的安装、塑料制件的南芯、脱模有无问题，注

　　射机的喷嘴与哓口套是否正确地接触。

　　模具结构方面

　　分型面及精加工精度是否满足需要，会不会发生溢料，开模后是否能塑料制件

　　留在有顶出装置的模具一边。

　　脱模方式是否正确，推广杆、推管的大小、、数量是否合适，推板会不会被型芯卡

　　住，会不会造成擦伤成型零件。

　　模具温度调节方面。加热器的功率、数量；冷却介质的流动线、大小、数量是否

　　合适。

　　处理塑料制件制侧凹的方法，脱侧凹的机构是否恰当，例如斜导柱抽芯机构中的滑块与

　　推杆是否相互干扰。

　　浇注、排气系统的，大小是否恰当。

　　设计图纸

　　装配图上各模具零件安置部位是否恰当，表示得是否清楚，有无遗漏

　　零件图上的零件编号、名称，制作数量、零件内制还是外购的，是标准件还标准

　　件，零件配合处理精度、成型塑料制件高精度尺寸处的修正加工及余量，模具零件的材

　　料、热处理、表面处理、表面精加工程度是否标记、叙述清楚。

　　零件主要零件、成型零件工作尺寸及配合尺寸。尺寸数字应正确无误，不要使生产者换

　　算。

　　检查全部零件图及总装图的视图，投影是否正确，画法是否符合制图国标，有无遗

　　漏尺寸。

　　校核加工性能

　　（所有零件的几何结构、视图画法、尺寸标‘等是否有利于加工）

　　复算辅助工具的主要工作尺寸

　　专业校对原则上按设计者校对项目进行；但是要侧重于结构原理、工艺性能及操作

　　安全方面。

　　描图时要先消化图形，按国标要求描绘，填写全部尺寸及技术要求。描后自校并且签

　　字。

　　把描好的底图交设计者校对签字，习惯做法是由工具制造单位有关技术人员审查，会

　　签、检查制造工艺性，然后才可送晒。

　　4.编写制造工艺卡片

　　由工具制造单位技术人员编写制造工艺卡片，并且为加工制造做好准备。

　　在模具零件的制造过程中要加强检验，把检验的重点放在尺寸精度上。模具组装完成

　　后，由检验员根据模具检验表进行检验，主要的是检验模具零件的性能情况是否良好，

　　只有这样才能俚语模具的制造质量。

　　5．试模及修模

　　虽然是在选定成型材料、成型设备时，在预想的工艺条件下进行模具设计，但是人们的

　　认识往往是不完善的，因此必须在模具加工完成以后，进行试模试验，看成型的制件质

　　量如何。发现总是以后，进行排除错误性的修模。

　　塑件出现不良现象的种类居多，原因也很复杂，有模具方面的原因，也有工艺条件方面

　　的原因，二者往往交只在一起。在修模前，应当根据塑件出现的不良现象的实际情况，

　　进行细致地分析研究，找出造成塑件缺陷的原因后提出补救方法。因为成型条件容易改

　　变，所以一般的做法是先变更成型条件，当变更成型条件不能解决问题时，才考虑修理

　　模具。

　　修理模具更应慎重，没有十分把握不可轻举妄动。其原因是一旦变更了模具条件，就不

　　能再作大的和恢复原状。

　　6．整理资料进行归档

　　模具经试验后，若暂不使用，则应该完全擦除脱模渣滓、灰尘、油污等，涂上黄油或其

　　他防锈油或防锈剂，关到保管场所保管。

　　把设计模具开始到模具加工成功，检验合格为止，在此期间所产生的技术资料，例如任

　　务书、制件图、技术说明书、模具总装图、模具零件图、底图、模具设计说明书、检验

　　记录表、试模修模记录等，按加以系统整理、装订、编号进行归档。这样做似乎很

　　麻烦，但是对以后修理模具，设计新的模具都是很有用处的