模具设计复习资料(完整版)

第一篇冲模设计

1、模具的类型较多，按照成形件材料的不同可分为哪些类型。（P5）

模具按照成形件材料的不同可分为冲压模具、塑料模具、锻造模具、压铸模具、橡胶模具、粉末冶金模具、玻璃模具和陶瓷模具

2、解释：冲压加工，冲裁，拉深，材料的利用率, 搭边

冲压加工:通过冲压机床经安装在其上的模具施加压力于板料或带料毛坯上，使毛坯全体或局部发生塑性变形，从而获得所需的零件形状的一种压力加工方法。

冲裁: 一种在凸模和凹模刃口作用下，使板材分离的冲压工序，它是落料、冲孔工序的总称。

拉深: 拉深也称拉延，是利用模具使冲裁后得到的平面毛坯变成开口的空心零件的冲压工艺方法。

材料的利用率: 材料利用率η是指在一段条料上能冲出的所有零件的总面积与这段条料的面积之比。它表示冲压工件在坯料上排样的合理程度，也就是材料利用的经济程度。η＝实用材料面积/消耗材料面积×100%=nA/hB×100% A—冲裁件面积，n—一个步距内冲裁件的数目，B—条料宽度，h—进距

搭边:排样时工件之间、以及工件与条料侧边之间留下的余料

3、分别说明单工序模、复合模和连续模的结构特点（P19）

按照模具的工位数和在冲床的一次行程（冲压一次）中完成的工序数，冲模可分为以下三类：

(1)单工序模（或简单模）

只有一个工位、只完成一道工序的冲模。按照所完成的冲压工序，单工序模还可进一步分为冲裁模、弯曲模、拉深模、翻孔模和整形模等。

(2) 复合模

只有一个工位，且在该工位上完成两个或两个以上冲压工序的模具。按照组合工序的不同，可进一步分为落料、冲孔复合模、落料拉深复合模等。

(3)连续模（或级进模）

具有两个或两个以上工位，条料以一定的步距由第一个工位逐步传送到最后一个工位，并在每一个工位上逐步将条料成形为所需零件的冲模。一副连续模中可包含冲裁、弯曲、拉深等冲压工序，以用于成形精密复杂的冲压件。

4、冲裁件质量包括哪些方面？冲裁件的断面分成哪四个特征区？影响冲裁件断面质量的因素有哪些？

冲裁件质量包括冲裁件的断面状况、尺寸精度和形状误差。

冲裁件的断面可分为圆角带、光亮带、断裂带和毛刺带四个特征区域。

冲裁件断面质量的影响因素：材料性能、模具间隙、模具刃口状态、模具和设备的导向精度。

5、在进行冲压工艺方案设计时，为什么要分析冲压件冲压工艺性？影响冲压件冲压工艺性的因素有哪些？（P1

6、P31）

（1）冲压件的冲压工艺性是指其冲压加工的难易程度，它与上述的冲压工序变形特点密切相关。良好的冲压工艺性应保证材料消耗少、工序数目少、模具结构简单、寿命长、产品质量稳定而且操作简单。

冲压件的工艺性分析就是根据冲压件工艺性要求，确定冲压件是否适宜采用冲压加工方法进行生产，或者在满足冲压件的使用性能情况下，确定改变冲压件的形状是否可能达到更好的冲压工艺性。

（2）影响冲压工艺性的因素较多，如冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求和材料性能等。

影响冲压工艺性的因素较多，主要有：㈠冲压件形状和尺寸；㈡冲压件精度；㈢尺寸标注；㈣生产批量；㈤其他因素，冲压件厚度，板料性能以及冲裁、弯曲和拉伸等基本工序中常见的问题。

6、一副完整的冲模通常包括哪几大类零件？各起什么作用？（P22）

（1）组成模具的零部件可分为工艺构件和辅助构件两大类。

工艺构件包括那些直接接触板料，使其按要求成形的一组零件，如工作零件（凸模、凹模）、定位零件、卸料及顶料装置等。

辅助构件则主要包括固定、安装、导向工艺构件的一类零部件等，如上下模

座、导柱导套、螺钉等

（2）各零件的作用：

①工作零件：冲裁、弯曲、拉深等各种工序中所用模具的凸模、凹模及凸凹模等均为工作零件，是直接使板料产生变形的一类零件。

②定位零件：定位零件的作用是使毛坯在模具上能够正确定位。

③卸料及推进装置：在板料冲压过程中，板料或工件可能会卡在凸模或凹模上，卸料及推进装置就是用于使板料或工件脱离凸模或凹模上，以便模具能正常工作。

④压料装置：压料装置是用来在冲压成形过程中控制材料的流动，以获得良好的工件质量。

⑤弹性零件：弹簧和橡胶是模具中广泛应用的弹性零件，主要用于卸料、顶料、压边和局部成形之用。

⑥导向及支撑固定零件：导向及支撑固定零件主要包括上下模座、导柱导套、模柄、凸模固定板、凹模固定板等。上下模座的作用是将模具安装在冲床上，同时安装固定模具的其他零件，所以模座一般较厚。导柱导套是用来保证上、下模的精确导向，使凸模与凹模能正确配合，保证合理的间隙。模柄的作用是将模具的上模座固定在压力机的滑块上。

7、常见的毛坯排样方式有哪些？各有什么特点？（P34）

1）按照排样时工件之间，以及工件与条料侧边之间是否留有余料，排样可分为有废料和少、无废料排样两大类。而按毛坯在条料上的布置形式，排样又可分为直排、斜排、对排、多排和混合排等（直排、斜排、直对排、斜对排、组合排、多行排、裁搭边、交叉排）。

2）对于有废料排样，由于工件周边都留有余料（废料），模具沿工件全部外形进行总裁，因此能保证总裁件的质量，冲模寿命长，但材料利用率低。

对于少废料和无废料排样，工件周边的某些部分没有余料，因此节省材料，并有利于一次冲裁多个工件，提高生产率，但由于条料宽度的公差以及条料导向与定位所产生的误差，使工件的质量和精度难以保证；而且，由于采用单边冲裁，还会影响断面质量及模具寿命。

第二篇塑料注射模设计基础

1、塑料的收缩率与成形收缩率的区别是什么？热塑性塑料收缩率的主要影响因素有哪些？（P110）

塑料制品从模具中取出发生尺寸收缩的特性称为塑料的收缩性。

塑料制品的收缩不仅与塑料本身的热胀冷缩性质有关，而且还与模具结构及其成形工艺条件等因素有关，故将塑料制品的收缩统称为成形收缩

S

实=（a-b）/b ×100% S

计

=（c-b）/b ×100%

a—成形温度时的制品尺寸，b—常温是的制品尺寸，c—常温时的型腔尺寸2）收缩率影响因素:

在实际成型时不同品种的塑料，其收缩率不同，而且不同批次的同一品种塑料或同一制品的不同部位的收缩率也经常不同。收缩率的变化受塑料品种、制品特征、成形条件以及模具结构，特别是浇口尺寸和位置等诸多因素的影响。

影响塑件收缩的因素：

（1）塑料的品种；各种塑料都有其各自的收缩率范围，同一种塑料由于相对分子质量、填料及其相对配比等不同，则其收缩率及各向异性也不同。

（2）塑件的结构特性；塑料的形状、尺寸、壁厚、有无嵌件、嵌件数量及布局等，对收缩率值有很大影响，如塑件壁厚收缩率大，有嵌件则收缩率小。

（3）模具结构；模具的分型面、加压方向、浇注系统形式、布局及尺寸等对收缩率及方向性影响也很大，尤其是挤出和注射注射成型更为明显，（4）成型工艺条件；挤出和注射成型一般收缩率较大，方向性也很明显。塑料的装样形式、预热情况、成型温度、保压时间等对收缩率及方向性等都有较大影响。

2、注射过程可分为几个阶段？各个阶段的作用是什么？（P114)

注射过程：塑料在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，经模具的浇注系统进入模具型腔，其过程可以分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。

1、充模阶段的作用：充模是注射机的螺杆从预塑后的位置向前运动开始的。

在液压缸的推力作用下，螺杆头部产生注射压力，迫使料筒计量室中已塑化好的熔体流经注塑机喷嘴、模具主流道、分流道，最后从浇口处注人并充满模具型腔。

2、压实阶段的作用：在压实阶段约占制品重量15％的熔体被压入到型腔内。此时熔体进入型腔的速度已经很慢。

3、保压阶段的作用：保压阶段熔体会继续流入型腔内，以弥补因冷却收缩而产生的空隙，此时熔体流动速度更慢，螺杆只有微小的补缩位移。在保压阶段，熔体随着模具的冷却，密度增大而逐渐成形。

4、倒流阶段的作用：保压结束后螺杆回程（预塑开始），此时喷嘴压力迅速下降至零。若塑料熔体在此刻还具有一定的流动性，在模内压力的作用下，熔体可能从型腔向浇注系统倒流，致使型腔压力从PD降至PE。直至熔体在浇口处凝固，使流动封断。

5、冷却定形阶段的作用：熔体逐渐冷却得到具有一定的刚性和强度的制品。

3、简述注射模各个主要组成部分及其作用。看图6－7了解典型的单分型面注射模的结构，说出主要构件名称。（P116）

1）注射模具由动模和定模两部分组成。在注射成形时动模与定模闭合，构成浇注系统和型腔；开模时动模与定模分离，以便取出塑料制品。

2）根据模具中各个部件所起作用，一般可将注射模细分为以下几个基本组成部分。

①成形部件：成形部件由型芯和凹模组成，合模后，形成制品内表面形状的型芯与形成制品外表面形状的凹模构成了模具的型腔。

②浇注系统：又称流道系统，通常由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成，其作用是将塑料熔体由注射机喷嘴引向型腔。

③导向部件：其作用是为了确保动模与定模在合模时能准确对中和避免在制品推出过程中推板发生歪斜现象。

④推出机构：其作用是在开模过程中，将塑料制品及其流道内的凝料推出或拉出。

⑤调温系统：其作用是为了满足注射工艺对模具温度的要求，需要有调温系统对模具的温度进行调节。

⑥排气槽：其作用是在成形过程中将型腔内的气体充分排除。

⑦侧抽芯机构：有些带有侧凹或侧孔的塑料制品，在被推出以前必须先进行侧向分型，抽出侧向型芯后方能顺利脱模，此时需要在模具中设置侧抽芯机构。

⑧标准模架：其作用是减少繁重的模具设计与制造工作量。

典型的单分型面注射模的结构：(读图题)

1.定位圈

2.主流道衬套

3.定模座板

4.定模板

5.动模板

6.动模垫板

7.模底座8.推出固定板9.推板10. 拉料杆11.推杆12.导柱13.型芯

14.凹模15.冷却水通道

4、简述浇注系统的作用及说出注射模浇注系统的组成部分。（P121）

浇注系统的作用是使来自注射机喷嘴的塑料熔体平衡而顺利地冲模、压实和保压。

普通流道浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料穴四部分组成

5、谈谈温度调节对制品质量的影响（P167）

温度调节对制品质量的影响：

变形：模具温度稳定、冷却速度均衡可以减小制品的变形。对于壁厚不一致和形状复杂的制品，经常会出现因收缩不均匀而产生翘曲变形的情况。因此必须采用合适的冷却系统，使模具凹模与型芯的各个部位的温度基本上保持均匀，以便型腔里的塑料熔体能同时凝固。

精度：利用温度调节系统保持模具温度的恒定，能减少制品成形收缩率的波动，提高制品尺寸精度的稳定性。

力学性能：对于结晶形塑料，结晶度越高，制品的应力开裂倾向越大，故从减小应力开裂的角度出发，降低模温是有利的。但对于聚碳酸酯一类高粘度无定形塑料，其应力开裂倾向与制品中的内应力的大小有关，提高模温有助于减小制品中的内应力，也就减小了其应力开裂倾向。

表面质量：提高模具温度能改善制品的表面质量，过低的模温会使制品轮廓不清晰并产生明显的熔合纹，导致制品表面粗糙度提高。

以上几方面对模具温度的要求有互相矛盾的地方，在选择模具温度时，应根据使用情况着重满足制品的主要性能要求

6、制品尺寸如图1所示。该制品成形所用塑料最大收缩率为1%、最小收缩率为0.6％，试确定模具型芯的直径和高度、凹模内径和深度以及两小孔的中心距。

（注：模具凹模按四级精度制造，其制造偏差δz ＝0.05mm；凹模深度按四级精度制造，其制造偏差δz =0.045mm；模具型芯按四级精度制造，其制造偏差δz ＝0.05mm；型芯高度按四级精度制造，其制造偏差δz ＝0.035mm；孔间距的制造偏差取±0.02mm）（P138）

《压铸模》习题

1、什么压力铸造？（P194）

压力铸造（简称压铸）是将液态和半固态金属，在高压和高速下填充压铸模型腔，并且在高压下成形和结晶而获得铸件的一种特种铸造方法。压力铸造所用的设备是压铸机，成形所用的模具为压铸模具。

2、什么是分型面？分型面有哪些类型？谈谈压铸模分型面的选择原则（P207）

1）压铸模动模和定模的结合表面通常称为分型面。

2）分型面的分类：

根据分型面的数量一般分为单分型面和多分型面。根据铸件的结构和形状特点不同，分型面一般可分为：平直分型面、倾斜分型面、阶梯分型面、曲面分型面等。

3）分型面的选择原则

分型面的选择对决定模具的结构和铸件的质量都有很大的影响。同一个压铸件，因为分型面位置选择得不同，就可以设计出不同结构的压铸模，得到不同质量的压铸件，只有结构比较简单的压铸模才能算得上经济合理。分型面不同则金属液流动方向也不一样。

压铸模分型面选择原则与注塑模基本相同，一般应遵循以下原则：

①开模后铸件应保证留在动模内，以便顶出，故铸件的包紧力较大的部分应放在动模。

②分型面应避免影响铸件的尺寸精度。铸件尺寸精度要求高的部位应设置在

同一半型内。另外，考虑到铸件的外观要求，表面不允许有铸造斜度。

③分型面应有利于浇注系统、溢流系统和排气系统的布置。

④分型面有利于简化压铸模结构。

在实际工作中，要想全面满足上述原则是不可能的，顾此失彼是常见的现象，此时，应在保证满足最重要的原则的前提下，尽量照顾到其他原则。

3、压铸模为什么要开设溢流槽？在什么部位开设溢流槽？（P215）

因为溢流槽是最先流入型腔的金属流程的末端，是容纳冷污金属的地方，它的设置于浇注系统密切相关。它与排气槽是压铸浇道设计的组成部分，主要用于液态金属充型过程中气体的排出和容纳夹杂物和冷污金属，是获得优质压铸件的必要条件。

溢流槽应开设的部位：

①溢流槽应开设在金属液最先冲击的部位和内浇口两侧。

②溢流槽应开设在金属液进人型腔背面，两股金属液相汇合的部位。

③溢流槽应开设在受金属液冲击的型芯背面，两股金属流相汇合的部位。

④金属液最后充填的部位，如内浇口两侧。

⑤设置溢流槽时要防止金属液倒流

4、压铸模为什么要开设排气槽？通常有哪几种排气方式？（P216）

设置排气槽的目的是为了在金属液充填过程中，将型腔中的气体尽可能多地排出模具，以减少和防止压铸件中气孔缺陷的产生。

排气槽的作用：金属液充填型腔的过程中，使型腔、压室等空间原有的气体和涂料受热而产生的气体排出型腔而不留在铸件内。

排气的方法：利用通孔的型芯头和排杆间隙排气，还可设置通气塞排气

5、试分析成型零件整体式结构与镶拼式结构的优缺点。（P218）

1）整体式结构压铸模具的优点：

①模具结构简单，外形尺寸小；②强度高，刚性好，不易变形；

③与镶拼式结构相比，压铸件表面光滑平整；④减少模具的装配工作量；

⑤易于设置冷却水道；⑥对于压铸高熔点金属可提高模具寿命。

整体式结构缺点：

适用于型腔较浅的小型单腔压铸模；生产形状较简单、精度要求不高、合金熔点较低的压铸件的模具；压铸件生产批量较小，可不进行热处理的压铸模。

2）镶拼式结构的优点：

①对于复杂的型腔可以分块进行加工，简化加工工艺，提高性具制造质量，容易满足成型部位的精度要求；

②能合理使用模具钢，降低模具制造成本；

③有利于易损件的更换和修理；

④更换部分镶块，即可改变压铸模型腔的局部结构，满足不同压铸件的需要；

⑤拼合处的适当间隙有利于型腔排气。

镶拼式结构适用于型腔较深、形状较复杂、单型腔或多型腔的较大形的压铸模。

镶拼式结构的缺点：

①增加装配时的困难，且难以满足较高的组合尺寸精度；

②镶拼处的缝隙易产生飞边，既影响模具使用寿命，又会增加铸件去毛刺的工作量；

③模具的热扩散条件变差。

6、镶块一般采用什么形式固定？（P220）

镶块一般装在套板内，安装形式有不通孔和通孔两种。

固定形式有不孔套板镶块的固定形式、通孔套板台阶式固定形式、通孔套板无台阶式固定形式。

7、型芯一般采用什么形式固定？（P220）

型芯的固定形式有：台阶式、加强式、螺钉式、螺栓式

其中台阶式应用最为广泛。