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模具设计(企业模具的数字化设计职业)

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模具设计是指从事企业模具的数字化设计,包括型腔模与冷冲模,在传统模具设计的基础上,充分应用数字化设计工具,提高模具设计质量,缩短模具设计周期的人员。

模具,是以特定的结构形式通过一定方式使材料成型的一种工业产品,同时也是能成批生产出具有一定形状和尺寸要求的工业产品零部件的一种生产工具。大到飞机、汽车,小到茶杯、钉子,几乎所有的工业产品都必须依靠模具成型。用模具生产制件所具备的高精度、高一致性、高生产率是任何其它加工方法所不能比拟的。模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品开发催道能力。所以模具又有“工业之母”的荣誉称号。

Mold Planner是一款高效棵谜少率并且具有顾问功能的模具设计辅助软件。它是说担墓担由日本电通国际信息服务有限公司自主开发的基于UG(NX)平台的二次开发软件。在中国由其子公司上海电通信息服务有限公司总代理。

MoldPlanner能解决了模具设计中的哪些课题?

首先,通过模具设计顾问功能,提供自动分模,提供对顶针布局设计,
  对冷却布局设计的顾问功能,解决了模具设计上经验者不足而
  引起的设计质量差的课题。

其次,通过自动化放置顶针,冷却零件,自动化作图,报表功能,
  减少了模具设计中大量的单纯枯燥的工作时间,大大提高了工作效率。

最后,通过注册标准零件库,标准模架库,通过注册企业独自的零件库,
  模架库,实现了模具设计的标准化,解决了由于模具设计人员技术
  水平的参差不齐,离职率大而对模具设计带来的负面影响的课题。

Pro/ENGINEER连续冲模设计专家

快速进行连续冲模设计

利用定制的解决方案来开发连续冲模的模具能取得最好的效果。有了 Pro/ENGINEER 连续冲模软件,易于使用的向导能指导用户完成自动的钢带布局定义、冲头模具创建,以及模具组件的放置和修改。文档、间隙切口和钻孔均会自动创建,从而使模具设计师能够避免手动执行容易出错的任务。

功能和优势

面向过程的工作流程能自动执行连续冲模的设计和细化工作,从而加快投入生产的速度

包含大型的模具组件和紧固件库,从而加快详细设计的速度

加快展平和识别特征的速度,以便于分段处理

提高了设计灵活性,甚至允许在创建模具后添加新的阶段

通过自动完成重复性任务来提高效率,例如创建间隙切口

1.对所设计模具之产品进行可行性分析,以电脑机箱为例,首先将各组件产品图纸利用设计软件进行组立分析,即我们工作中所说的套图,确保在模具设计之前各产品图纸的正确性,另一方面可以熟悉各组件在整个机箱中的重要性,以确定重点尺寸,这样在模具设计中很有好处的,具体的套图方法这里就不做详细的介绍了。

2.在产品分析之后所要进行的工作,对产品进行分析采用什么样的模具结构,并对产品进行排工序,确定各工序冲工内容,并利用设计软件进行产品展开,在产品展开时一般从后续工程向前展开,例如一产品需要量五个工序,冲压完成则在产品展开时从产品图纸开始到四工程、三工程、二工程、一工程,并展开一个图形后复制一份再进行前一工程的展开工作,即完成了五工程的产品展开工作,然后进行细致的工作,注意,这一步很重要,同时需特别细心,这一步完成的好的话,在绘制模具图中将节省很多时间,对每一工程所冲压的内容确定好后,包括在成型模中,产品材料厚度的内外线保留,以确定凸凹模尺寸时使用,对于产品展开的方法在这里不再说明,将在产品展开方法中具体介绍。

3.备料,依产品展开图进行备料,在图纸中确定模板尺寸,包括各固定板、卸料板、凸凹模、镶件等,注意直接在产品展开图中进行备料,这样对画模具图是有很大好处的,我所见到有很多模具设计人员直接对产品展开图进行手工计算来备料,这种方法效率太低,直接在图纸上画出模板规格尺寸,以组立图的形式表述,一方面可以完成备料,另耻懂赠一方面在模具各配件的工作中省去很多工作,因为乃匪旋颂在绘制各组件的工作中只需在备料图纸蒸击备中加入定位、销钉、导柱、螺丝孔即可。

4.在备料完成后即可全面进入模具图的绘制,在备料图纸中再制一份出来,进行各组件的绘制,如加入螺丝孔,导柱孔,定位孔等孔位,并且在冲孔模中各种孔需线切割的穿丝孔,在成型模中,上下模的成型间隙,一定不能忘记,所以这些工作完成后一个产品的模具图差不多已完成了80%,另外在绘制模具图的过程中需注意:各工序,指制作,如钳工划线,线切割等到不同的加工工序都有完整制作好图层,这样对线切割及图纸管理有验全承很大的好处,如颜色的区分等,尺寸的标注也是一个非常重要的工作,同时也是一件最麻烦的工作,因为太浪费时间了。

5.在以上图纸完成之后,其实还不能发行图纸,还需对模具图纸进行校对,将所有配件组立,对每一块不同的模具板制作不同的图层,并以同一基准如导柱孔等到进行模具组立分析,并将各工序产品展开图套入组立图中,确保各模板孔位一致以及折弯位置的上下模间隙配合是否正确。

1. 必需的图纸、金型仕样书的内容等的确认:

在正式的金型设计之前,下列图纸或文件通常要具备:

① 部品图;②金型设计制作仕样书;③设计制作契约书;④其他

并且要对上述资料完全理解,不明确处要得到客户的确认。

2. 把握图面的概要

部品图决定了金型设计的最终目的,必须透彻地理解。日本客户提供的部品图是按照JIS制图规定采用三角法绘制的,通常由以下部分构成:

正面图、平面图、侧面图、断面图、详细图、参考图、注记、公差一览、仕上记号一览、标题栏、其他

在视图过程中要注意以下方面:

① 公差要求较严格处;②对金型构造有影响的部位;

② 现有图面无法理解的部分;④注记中特别突出的事项

⑤特殊的材料和热处理要求;⑥部品壁厚较薄处(t<0.6mm)

⑦部品壁厚较厚处;⑧外观上有无特别仕样要求

⑨三维曲面部分;⑩设计者、日期、纳期、价格等

3. 部品立体形状的理解

部品图是二维绘制的,要通过视图转换成设计者头脑中的三维形状,而手绘立体图对此很有帮助。

准备好纸和铅笔。

首先绘制出制品的大致外形轮廓,然后再根据自己对部品图的理解,绘制出部品各部位的断面图。

上述这些对将来分型面的确定、入子的分割非常重要。如果条件允许,使用粘土等辅助物来帮助理解会更好。

4.标题栏的检讨

部品图的标题栏一般注明了图面中的公差、部品的材料等一些内容,必须要认真研读。

①部品名;②图名;③图番;④材质(包括收缩率);⑤仕样,指材质的详细仕样,如生产厂家、商品名、树脂代号;⑥尺度;⑦设计者;⑧变更栏;

5.注记部分的检讨

⑴浇口种类、位置、数量

如无特殊要求,则金型设计者在自行决定后需征得客户的同意。

⑵入子分割线的要求

由于入子分隔线会在制品表面形成接痕,影响外观,尤其对折叠部位有害,所以设计者应遵守部品图的规定。

⑶成型品表面划伤等缺陷的规定

金型设计者应避免可能发生上述缺陷的金型结构设计。

⑷未注公差的要求。

⑸成型品形状及尺寸上的变更需征得客户的同意,作为金型设计者来说,不可自行决断。

⑹主视图的检讨

主视图是图面中尺寸较集中的地方,确认两侧公差及片侧公差,并标记其中较严格者。

⑺其他各视图的检讨。方法同上

⑻必要型缔力的检讨

熔融树脂在注射时,会在金型分型面上产生一个相当大的注射压力。如注射机最大型缔力小于注射压力,则模板之间就会产生缝隙,发生溢边现象。必要型缔力的计算如下:

F=P×A F:必要型缔力(Kg)

P:注射压力(Kg/cm2),取300~500,视成型条件而定

A:制品在注射方向上的投影面积cm2

⑽必要射出体积的检讨

在选择注射机时,要进行射出体积的检讨。

包括聊吧、制品在内的体积总和要小于注射机最大注射量的1/2~2/3

⑾其他事项

如客户提供的资料不全,需跟客户联系,取得全部资料。

使用彩笔标记出自己认为较重要的,以利于下一步的设计。

下图是金型设计工作的大致流程:

初期检讨→成型品基本图设计→金型构造设计→部品图设计→检图→出图

塑料注射金型的设计从成型品基本图的设计入手,其正确与否决定了成型制品的好坏。

下面就成型品基本图的设计手法进行讲解:

1. 了解成型材料的特性

最关键的是流动性能的好坏和收缩率的大小

2. 可充填性的检讨

应全面考虑以下几个方面:

①型腔可否完全填充;②溶接痕的位置;③气泡的发生;

③成型品的变形;⑤点浇口的切断痕;⑥其他

在设计工作中,根据工作条件,采用下述方法来分析验证:

① 类似金型的比较;②流动比(L/T)的计算;③CAD、CAE

3. 浇口位置的确定

4. 浇口形状的确定

5. 分型面的确定

应参照下述原则:

① 尽量采用平面;②易于加工;③无离型不良发生;④外观上分割线无影响处.

6. 金型制作寸法的决定

由于塑料冷却以后的收缩性,故金型制作寸法要考虑“成型收缩率”,方法如下:(以收缩率0.2%为例)

①两侧公差: L=25±0.05 →L0=1.02×25=25.5

②片侧公差: L=3-0.2 →L0=[(3+2.8)/2]×1.02=2.96

经过上述方法计算出的寸法,要经过以下两方面的补正:

① 金型制作上可修改性的补正。

② 奇数寸法的偶数化。

7. 拔模斜度的决定(固定侧)

为防止离型不良,有必要在固定侧型芯处设置拔模斜度,但要在成型品公差范围内,一般以30’~3°为宜。

8. 拔模斜度的决定(可动侧)

如有必要,可动侧也可加拔模斜度,但一般可不加。如有顶出不良,可通过加装顶杆的方法来解决。

9. 顶杆的配置

按照以下原则:

① 顶出面积尽可能大,因细小的顶杆孔难以加工。

② 尽量采用圆顶杆,因方顶出孔难以加工(但利用镶件分割线做出的较简单)。

③ 顶杆要配置在型芯附近。

④ 顶杆孔周围最小1mm壁厚保证。

10. 生产数的记入

成型品基本图完成以后,即可开展最重要的工作-金型构造图面的设计。这部分工作占金型设计全部研讨工作的80%。下面就是具体的设计流程:

1.成型机金型取付仕样的确认:

① 滑杆间距的确认

金型大小不可超过滑杆间距,通常要留20mm以上的安全距离。

② 最小型厚的确认

金型的型厚要大于注射机的最小型厚

③ 最大开模行程的确认

④ 最大锁模力的确认

⑤ 理论射出容量的确认

⑥ 定位圈直径的确认(以选择定位圈型号)

⑦注射机喷嘴先端形状的确认(以选择浇口套型号)

⑧ 最大型厚的计算

T=最小型厚+最大开模距离-S1-S2-S

2. 型腔配置方法的检讨

对于多型腔模具而言,要妥善安排型腔位置,使之投影中心完全位于模架中心上,并使流道最短地达到均衡进料。

3. 型腔壁厚度的确定

4. 模架的选择

对于塑料注射模具而言,模架均已标准化。该公司均采用日本FUTABA(双叶)的模架。在选择模架时,除了大小规格外,应确认以下方面:

① 导柱导套的位置,有的导柱在固定侧,而有的在可动侧。根据需要来选择。

② 对于各模板的厚度,应结合成型品基本图来确认。一般来说,要使镶件非成形部分的长度在30mm左右为宜。

③ 我们有FUTABA的标准模架CAD库,可使用它来快速生成模架图。

5. 分型动作的决定

在模板厚度确定后,进行分型动作的检讨。

① 固定侧型板与流道板之间的开模距离S1

S1=点浇口套长度+浇口套长度+10~20

② 流道板与固定侧座板之间的开模距离S2

S2=拉料勾勾头长度+3mm安全距离

③ 止动螺栓长度决定

L=固定侧型板厚+S1

④ 止动螺栓头部长度决定

⑤ 支撑导柱长度决定

L=固定侧型板厚+S1+流道板厚+S2+固定侧座板厚

⑥ 拉料勾长度决定

⑦ 流道顶出装置决定

⑧ 浇口套周边机构决定

⑨ 要做到使成形品顶出后自然落下的模具布局

6. 浇口套采用PUNCH市贩品

7. 开模次序的确定,并采用相应机构来确保这种开模次序的实现.

8. 流道从流道板顺利脱出的方法:

采用RUNNER EJECTING SET(MISUMI)

9.支撑柱配置的检讨

在注射时,注射机会在可动侧型板的底部产生一个瞬间的注射压力,引起型板变形.为防止此种现象发生,可在模架中设置支撑柱,以不妨碍顶杆和力征安排在每个型腔附近为原则.

10. 冷却水孔的决定

为了恒定模具温度,必须开设冷却水孔,通以冷却用水。

冷却水孔的大小与冷却效率关系不大,中等大小的模具一般采用ф8.5的水孔即可,接口处采用PT1/8的管螺纹。

冷却水孔的位置与数量与冷却效果有密切关系,在确定时,应尽可能地靠近型腔和尽可能地多,但不要发生干涉。

11. 顶出部分的配置

结合成形品基本图,合理配置顶杆位置,注意不要与冷却水孔及支撑柱等部件发生干涉。

12. 浇口套的配置

浇口套头部SR寸法要比注射机喷嘴的SR寸法大1mm左右。

浇口套开口处ф寸法要比注射机喷嘴的ф寸法大0.5mm左右。

对于锥度来说,采用片侧1°比较好。

13.定位圈的配置

结合成形机仕样,采用PUNCH市贩品。

14.排气道的配置

为了使型腔内空气顺利排出,有时需设排气道。不过一般设计中不予考虑,生产中如发现有排气不良,再予以解决。

15. 顶出导柱与顶出导套的设计

为了提高顶出部件运动的精度,从而延长顶杆、型芯寿命,防止顶杆拉伤,可设计顶出导柱与顶出导套。

16. 部品番号的确定

该公司制定有金型用部品番号的命名规则,按此规则进行确定。

17. 其他

至此,金型的构造设计基本完成。

在进行构造设计完成以后,根据成形品基本图和金型构造图进行金型部品图设计,包括下述内容:

⑴设计需加工的部品图面。

⑵外构件追加工部品图面。

⑶购入部品仕样书。

1. 型腔部分的设计:

⑴从金型构造图中把型腔部分的外形提取出来。X-Y方向与模板嵌合,注意公差与配合。Z方向采用螺钉或挂钩或键固定均可。

⑵成形部分形状与寸法

根据成形品基本图来决定,并考虑以下方面:

① 成形品寸法公差。

② 与别的部品之间的关系(配合)等。

③ 便于金型的修正。

④ 机械加工方法所能达到的加工能力。

⑤ 加工费用。

⑥ 其他。

⑶型芯均采用挂钩的形式与型腔件配合,X-Y方向用公差来严格控制。

⑷浇口设计

⑸固定方法

⑹材质、硬度的决定

考虑以下方面:

① 成形品的形状、寸法精度维持机能。

② 成形品表面品质决定机能。

③耐冲击,刚性、强度要足够。

④耐腐蚀性。

⑤耐磨性。

⑥机加工性。

⑦镜面特性。

⑧热传导性。

⑨热处理性。

⑩ 材料价格。

2. 固定侧型芯的设计

形状与寸法根据成形品基本图确定。

材质的选择参考上面的内容。

可动侧型芯、型腔设计大致与固定侧相同,但多出顶出部分的设计内容。

至此,金型部品图中与成形有关的部分已完成,下面进行金型构造部分的部品设计。

部品图设计完了以后要进行检图,这与设计工作同等重要。在投入生产前发现错误,要比在生产中或完成后才发现要节省大量的金钱与精力。

检图工作,可由设计者自身承担,也可由第三者担任。在检图中应把握如下原则:

⑴详细设计、重要设计检查时,最好在精力充沛时进行。

⑵连续工作1~2小时,应休息10~15分钟,保持头脑清醒。

⑶不要惧怕失败,在失败中取得成长的经验。

⑷不要从详细设计着手,应从总体方案开始,这样容易发现大的原则性的错误。

⑸可调查类似金型在使用过程中发生的问题,并与自己的设计工作相对照。

检图工作主要内容如下:

1. 重要的原则性的项目

⑴根据型芯、型腔明细表,有无遗漏设计的部分。

⑵金型取数是否合适。

⑶分型面的设置是否正确?是否满足金型仕样书的要求?

⑷型腔可否完全填充?

⑸制作费用是否在预算范围内?

⑹成形品生产成本是否在预算范围内?

⑺金型纳期可否完成?

⑻为保证纳期,是否采取了合理的措施?

⑼成形品型腔可否顺利脱出?

⑽成形品型芯可否顺利脱出?

⑾浇口、流道的配置有无不当?

⑿冷却水道有无干涉处?

⒀支撑柱、顶杆、定出导向柱有无干涉?

⒁成形收缩率计算是否正确?

⒂镶件分割方式是否正确?

⒃两侧相互配合的部件设计是否正确?

⒄成形机取付仕样是否满足要求?

⒅其他特殊要求是否满足?

2. 金型构造方面的检讨

⑴设计正确与否,有无可以改进之处?

⑵树脂流动的预想是否正确?

⑶型芯、型腔离型对策正确与否?

⑷滑块与滑动型芯的设计是否正确?

⑸配合处公差是否正确?

⑹排气道是否合适?

⑺配合间隙是否合适?⑻装配时是否困难?

⑼拆卸是否方便?

⑽对白化现象有无预防?

⑾两侧各部件之间有无干涉?

3. 进行详细检讨的部分:

⑴有无尺寸相互不一致处?

⑵断面形状正确与否?

⑶部品个数是否正确?

⑷部品材质是否正确?

⑸型板刚性是否满足要求?

⑹型腔刚性、强度是否满足要求?

⑺浇口形状是否合适?

⑻加工方法是否经过妥善考虑?

⑼电极设计是否正确?

⑽标准部品发注书是否有误?

⑾客户仕样变更部分是否已全部变更?

⑿废旧图面是否已被替换?

⒀寸法公差、表面粗糙度有无过于严格处?

⒁机械加工性是否适当?

一. 前言

冲压模具依构造可分为单工程模、复合模、连续模三大类。前两类需较多人力不符经济效益,连续模可大量生产效率高。同样,设计一套高速精密连续冲模,也要对你所生产的产品(包含所有用冲压加工出来的产品,富士康集团主要有端子、电脑机壳以及连接器上用的小五金及手机零件等等)。设计连续冲模需注意各模组之间的间距、零件加工精度、组立精度、配合精度与干涉问题,以达到连续模自动化大量生产的目的。

二. 单元化设计概念

冲压模具整体构造可分成二大部分:(1).共通部分(2).依制品而变动的部分。共通部分可加以标准化或规格化,依制品而变动的部分是难以规格化。

三. 模板构成及规格  

1. 模板构成

冲压模具构成将依模具种类及构成及相异,有顺配置型构造与逆配置型构造二大类。前者是最常使用的构造,后者构造主要用于引伸成形模具或配合特殊模具。

从事的主要工作包括:

(1). 数字化制图--将三维产品及模具模型转换为常规加工中用的二维工程图;

(2). 模具的数字化设计--根据产品模型与设计意图,建立相关的模具三维实体模型;

(3). 模具的数字化分析仿真--根据产品成形工艺条件,进行模具零件的结构分析、热分析、疲劳分析和模具的运动分析;

(4). 产品成形过程模拟--注塑成形、冲压成形;

(5). 定制适合该公司模具设计标准件及标准设计过程;

(6). 模具生产管理。

2. 模具规格

(1).模具尺寸与锁紧螺丝

模板尺寸应大于工作区域,并选择标准模板尺寸。模板锁紧螺丝位置配置与模具种类及模板尺寸有关。其中单工程模具最常使用锁紧螺丝配置于四边角,最标准形式工作区域可广大使用。长形模具及连续模具最常使用锁紧螺丝配置于四边角及中间位置。

(2).模板厚度

模板厚度选择与模具构造、冲压加工种类、冲压加工加工力、冲压加工精度等有绝对关系。依据理论计算决定模具厚度是困难的,一般上系由经验求得,设计使用的模板厚度种类宜尽量少,配合模具高度及夹紧高度加以标准化以便利采购及库存管理。

四. 模板设计

连续模具主要模板有冲头固定板、压料板、母模板等等,其构造设计依冲压制品精度、生产数量、模具加工设备与加工方法、模具维护保养方式等有下列三种形式:(1)整块式,(2)轭式,(3)镶入式。

1. 整块式

整块式模板亦称为一体构造型,其加工形状必须是封闭的。整块式模板主要用于简单结构或精度不高的模具,其加工方式以切削加工为主(不需热处理),采用热处理模板必须再施行线切割加工或放电加工及研磨加工。模板尺寸长(连续模具)场合将采用两块或多块一体型并用。

2. 轭式

轭式模板中央部加工成凹沟状以组装块状品。其构造依应用要求,凹沟部可以其他模板构成。此轭式模板构造优点有:沟部加工容易,沟部宽度可调整,加工精度良好等。但刚性低是其缺点。

轭式模板设计注意事项如下:

(1).轭板构部与块状部品嵌合采中间配合或轻配合方式,如采强压配合将使轭板发生变化。

(2).轭板兼具块状部品保持功能,为承受块状部品侧压及面压,必须具有足够的刚性。还有为使轭板沟部与块状部品得到密着组合,其沟部角隅作成逃隙加工,如轭板沟部角隅不能作成逃隙加工,则块状部品须作成逃隙加工。

(3).块状部品分割应同时考虑其内部形状,基准面必须明确化。为使冲压加工时不产生变形,亦要注意各个块状部品形状。

(4).轭板组入许多件块状部品时,由于各块状部品加工累积误差使得节距产生变动,解决对策是中间块状部品设计成可调整方式。

(5).块状部品采并排组合模具构造,由于冲切加工时块状部品将承受侧压使各块状部品间产生间隙或造成块状部品倾斜。此现象是冲压尺寸不良、冲屑阻塞等冲压不良重要原因,因此必须有充分的对策。

(6).轭板内块状部品固定方法,依其大小及形状有下列五种:A.以锁紧螺丝固定,B.以键固定,C.以揳形键固定,D.以肩部固定,E.以上压件(如导料板)压紧固定。

3. 镶入式

模板中加工圆形或方形凹部,将块状部品镶合嵌入于模板中,此种模板称为镶入式构造,此构造加工累积公差少、刚性高,分解及组立时精度再现性良好。由于具有容易机械加工、加工精度由工作机械决定、最后调整工程少等优点,镶入式模板构造已成为精密冲压模具主流,但其缺点是需要高精度的孔穴加工机。

连续冲压模具采用此模板构造时,为使模板具有高刚性要求,乃设计空站。镶入式模板构造注意事项如下所述:

(1).嵌入孔穴加工:模板嵌入孔穴加工使用立式铣床(或治具铣床)、综合加工机、治具镗床、治具磨床、线割放电加工机等。嵌入孔穴加工基准,使用线割放电加工机时,为提高其加工精度乃进行二次或以上线割加工。

(2).嵌入件固定方法:嵌入件固定方法决定因素有不变动其加工的精度、组立及分解容易性、调整可能性等。嵌入件固定方法有下列四种:A.以螺丝固定,B.以肩部固定,C.以趾块固定,D.其上部以板件压紧。母模板嵌入件固定方法亦有采用压入配合,此时应避免因加工热膨胀而产生的松弛结果,使用圆形模套嵌入件加工不规则孔穴时应设计回转防止方法。

(3).嵌入件组立及分解考量:嵌入件及其孔穴加工精度要求高以进行组立作业。为得到即使有稍微的尺寸误差亦能于组立时加以调整,宜事先考虑解决对策,嵌入件加工具体考虑事项有下列五项:A.设有压入导入部,B.以隔片调整嵌入件压入状态及正确位置,C嵌入件底面设有压出用孔穴,D.以螺丝锁紧时宜采用同一尺寸螺丝,以利锁固及松开,E.为防止组立方向失误,应设计防呆倒角加工。

五. 单元化设计

1. 模具对准单元

模具对准单元亦称为模具刃件对合引导装置。为确实保持上模与下模对准及缩短其准备时间,依制品精度及生产数量等条件要求,模具对准单元主要有下列五种:

(1).无导引型:模具安装于冲床时直接进行其刃件对合作业,不使用引导装置。

(2).外导引型:此种装置是最标准的构造,导引装置装设于上模座及下模座,不通过各模板,一般称为模座型。

(3).外导引与内导引并用型(一):此种装置是连续模具最常使用构造,冲头固定板及压料板间装设内导引装置。冲头与母模对合利用固定销及外导引装置。内导引装置另一作用是防止压料板倾斜及保护细小冲头。

(4).外导引与内导引并用型(二):此种装置是高精密度高速连续模具使用构造,内导引装置贯穿冲头固定板、压料板及母模固定板等等。内导引装置本身亦有模具刃件对合及保护细小冲头作用。外导引装置主要作用是模具分解及安装于冲床时能得到滑顺目的。

(5).内导引型:此构造不使用外导引装置,内导引装置贯穿冲头固定板、压料板及母模固定板等等,正确地保持各块板位置关系性以保护冲头。

2. 导注及导套单元

模具导引方式及配件有导注及导套单元种类有两种:(A).外导引型(模座型或称主导引),(B).内导引型(或称辅助引)。另行配合精密模具要求,使用外导引与内导引并用型需求性高。

(1).外导引型:一般上使用于不要求高精密度模具,大多与模座构成一单元贩卖,主要作用是模具安装于冲床时刃件对合,几乎没有冲压加工中动态精度保持效果。

(2).内导引型:由于模具加工机进展,最近急速普及。主要作用除了模具安装于冲床时刃件对合外,亦有冲压加工中动态精度保持效果。

(3).外导引与内导引并用型:一副模具同时使用外导引与内导引装置。

3. 冲头与母模单元 (圆形)

(1).冲头单元:圆形冲头单元依其形状(肩部型及平直型)、长度、维修方便性,使用冲头单元宜与压料板导套单元配合。

(2).母模单元:圆形母模单元亦称为母模导套单元,其形式有整块式及分开式,依生产数量、使用寿命及制品或冲屑处理性,母模单元组合系列有:(A).使用模板直接加工母模形状,(B).具有二段斜角逃隙部,(C).是否要使用背板,(D).不规则母模形状必须有回转防止设计。

4. 压料螺栓与弹簧单元

(1).压料螺栓单元:压料板螺栓种类有:(A).外螺丝型,(B).套筒型,(C).内螺丝型。为保持压料板于指定位置平行状态,压料螺栓停止方法(肩部接触部位):(A).模座凹穴承受面,(B).冲头固定板顶面,(C).冲头背板顶面。

(2).压料弹簧单元:可动式压料板压料弹簧单元可大致分为:(A).单独使用型,(B).与压料螺栓并用型

选择压料弹簧单元时最好考虑下列要点再决定:

(A).确保弹簧自由长度及必要的压缩量 (压缩量大弹簧宜置于压料板凹穴)。

(B).初期的弹簧压缩量 (预压缩量) 或荷重调整有无必要。

(C).考量模具组立或维护保养容易性。

(D).考量与冲头或压料螺栓长度关系。

(E).考量安全性 (防止弹簧断裂时飞出)。

5. 导引销单元 (料条送料方向定位)

(1)..导引销单元:导引销主要作用是连续冲压加工时得到正确的送料节距。冲压模具用导引单元有间接型 (导引销单独使用) 及直接型 (导引销装设于冲头内部) 两种形式。

(2).导引销组装方式与冲孔冲头有相同 (装设于冲头固定板)。利用弹簧将其受制于冲头固定板。

(3).导引销另外装设于压料板形式,由于要求导引销突出于压料板量达到一定及防止模具上升时容易带上被加工材料,压料板刚性及导引形式有必要注意。

(4).导引销单元有直接型,其装设于冲头内,主要用于外形冲切 (下料加工) 或引伸工程切边加工,其位置定位系利用制品孔及引伸部内径。

6. 导料单元

(1).外形冲切 (下料加工) 或连续冲压加工时,为使被加工材料宽度方向受到导引及得到正确的送料节距,乃使用导料单元。

(2).料条宽度方向导引装置,导引方式有:(A).固定板导引销型,(B).可动导引销型,(C).板隧道导引型 (单块板),(D).板导引型 (两块构成),(E).升料销导引型 (有可动式、固定式及两者并用。

(3).起始停止导引装置,其形式有:(1).滑块式,(2).可动销式等两种,主要作用是材料置于模具最初起始位置定位。

(4).送料停止装置,可正确地决定出送料节距,主要用于人手送料场合,其形式有:(A).固定式停止销,(B).可动式停止销,(C).边切停止方式,(D).挂钩停止机构,(E).自动停止机构。

(5).侧推式导料机构,冲压加工时材料被压向一方,可防止材料因料条宽度与导料件宽度差所产生的蛇行现象。

(6).胚料位置定位导料机构,其形式有:(A).固定销导料型 (利用胚料外形),(B).固定销导料型 (利用胚料孔穴),(C).导料板 (大件部品用),(D).导料板 (一体形),(E).导料板 (分割形)。

7. 升料与顶料单元

(1).升料销单元:其主要作用是进行连续冲压加工时将料条升至母模上 (位置高度称为送料高度,并达到顺利送料目的,其形式有:(A).升料销型 (圆形,纯粹升料用),是最普通的升料销单元。(B).升料销型 (圆形,设有导料销用孔),升料销设有导料销用孔可防止材料承受导引销变形及使导引销确实发生作用。(C).升料及导料销型,兼具导料功能,连续模具导料最常使用此形式升料销型。(D).升料销型 (方形) 如有需求设有空气吹孔。(E).升料及导料销型 (方形)。

(2).顶料单元:自动冲压加工时必须防止冲切制品或冲屑跳于母模表面以避免模具损坏及不良冲压件产生。

(3).顶出单元:顶出单元主要作用是每次冲压加工时将制品或废料自母模内顶出。顶出单元装设场所有二:(A).逆配置型模具时装设于上模部份,(B).顺配置型模具时装设于下模部份。

8. 固定销单元

固定销单元形状及其尺寸依标准规格需要而设计,使用时注意事项有:(A).固定销孔宜为贯穿孔,不能的场合,考虑容易使用螺丝卸除设计方法。(B).固定销长度适度最好,不可大于必要的长度。(C).固定销孔宜有必要的逃离部。(D).置于上模部份场合,应设计防止落下机构以防止其掉落。(E).采用一方压入配合一方滑动配合场合,滑动侧固定销孔稍微大于固定销。(F).固定销数量以两只为原则,尽量选择相同尺寸。

9. 压料板单元

压料板单元特别重要点是压料面与母模面有正确的平行度及缓冲压力要求平衡。

10. 失误检出单元

以连续模具冲压加工时,模具必须设计失误检出单元以检出送料节距变化量是否超过其基准而停止冲床运转。失误检出单元是装设于模具内部,依其检出方法有下列两种装设形式:(A).上模内装设检出销形式,当其偏离料条孔穴时,将与料条相接触而检知。(B).下模内装设检出销形式,当料条一部与检出销接触而检知。

最近利用接触方式检出方法将有所改变,使用近接开关事例有增加趋势。

上模内装设检出销是标准的检出装置,由于其于下死点附近检出,检出开始至冲床停止有时间偏差,要完全达到失误防止效果是困难的。装于下模检出装置,当材料送料动作完成后马上直接进行检出,此方法已受到重视。

11. 废料切断单元

连续冲压加工时料条 (废料) 将陆续离开模具内,其处理方式有两种:(A).利用卷料机卷取,(B).利用模具切断装置将其细化。又后者方式有两种:(A).利用专用废料切断机 (设置于冲压机械外部),(B).装设于连续模具最后工程切断单元。

12. 高度停止块单元

高度停止块单元主要作用是正确地决定上模下死点位置,其形式有下列两种:(A).冲压加工时亦经常接触方式,(B).组装时才接触,冲压加工时不接触方式。还有,当模搬运、保管时,为防止上模与下模接触,最好于上模与下模间置入隔块。当精度要求无必要时,其使用标准可采用螺丝调整型。

1. 标准部品及规格

模具用标准规格选择方法最好考量下列事项:(A).使用的规格内容不受限制时,最好采用最高层者。(B).原则上采用标准数。(C).模具标准部品无此尺寸时,采用最接近者再进行加工。

2. 冲头设计

冲头依其功能可大致分为三大部份:(A).加工材料刃部先端 (切刃部,其形状有不规则形、方形、圆形等)。(B).与冲头固定板接触部 (固定部或柄部,其断面形状有不规则形、方形、圆形等)。(C).刃部与柄部连结部份 (中间部)。

冲头各部份设计基准分别从 (A).切刃部长度,(B).切刃部研磨方向,(C).冲头固定法及柄部形状等方面简述。

(1).切刃部长度:阶段型冲头切刃部长度设计宜考虑加工时不会产生侧向弯曲、与压料板运动部份间隙应适当。压料板与冲头切刃部关系有引导型及无引导型,切刃部直段长度将有所不同。

(2).切刃部研磨方向:切刃部研磨方向有与轴部平行 (上削加工) 及与轴部垂直 (穿越加工) 等两种方法,为提高冲头的耐磨耗性及耐烧着性,宜采用前者。切刃部形状是凸形状时可采用穿越加工,凹凸形状时采用上削加工或穿越加工并用方式。

(3).冲头固定法及柄部形状:冲头柄部大致分为直段型与肩部型两种,其固定方式选用因素有制品及模具精度、冲头及冲头固定板加工机械与加工方法、维护保养方法等。

(4).柄部尺寸及精度:冲头柄部尺寸及精度将随冲头固定方式而有不同要求。

(5).冲头长度调整方法:冲切冲头长度因再研磨加工而减短,为与其他工程如 (弯曲、引伸等) 冲头长度保持平衡及维持冲头设计长度,有必要调整冲头长度。

(6).配合冲压加工冲头设计:为达到大量生产时冲压制品品质安全及无不良品产生,模具方面有必要考虑下列事项:A.冲头加工研磨方向要同一性,表面宜施以抛光处理。B.为防止冲屑浮上,冲头内可装设顶出销或加工空气孔。C.为减少冲切力,冲孔冲头施以斜角加工,还有大冲头附近的细小冲头宜较短些以减少受到冲击。

(7).配合加工法冲头设计:冲头形状设计与加工困难度有绝对的关系,当其过份接近时冲头固定板加工变为困难,此时冲头宜加以分割处理 (采组合方式)

3. 冲头固定板设计

冲头固定板厚度与模具及荷重大小有关系性,一般上为冲头长度30~40%,还有冲头引导部长度宜高于冲头直径1.5倍。

4. 导引销 (冲头) 设计

导引销 (冲头) 引导部直径与材料导引孔间隙,其尺寸及突出压料板量依材料厚度而设计,导引销先端形状大致分为两种:A.炮弹形,B.圆锥形 (推拔形)。

(1).炮弹形是最普通形式,市面上亦有标准部品。

(2).圆锥形有一定的角度,很适合用于小件高速冲压,推拔角度决定因素有冲压行程、被加工件材质、导引孔大小,加工速度等。推拔角度大时较容易修正被加工材料位置,但推拔部长度将变长。推拔部与圆筒部连接处宜滑顺。

5. 母模设计

(1).冲切母模设计

冲切母模形状设计应考量要项有:A.模具寿命及逃角形状,B.母模剪角,C.母模分割。

(A).模具寿命及逃角形状:此设计是非常重要的事项,如设计不正确将会造成冲头破损、冲屑堵塞或浮上、毛边发生等冲压加工不良现象。

(B).母模剪角:外形冲切时为减低其冲切力,母模可采剪角设计,剪角大时冲切力减低亦大,但易造成制品反曲及变形。

(C).母模分割:母模必须施以成形研磨等精加工,由于其是凹形状,研磨工具不易进入,故必须加以分割。

(2).弯曲母模设计

弯曲加工用母模设计,为防止回弹及过度弯曲等现象发生,U形弯曲加工用母模部形状为双R与直线部 (斜度为30度) 组合,最好近似R形状。R部形状经成形研磨或NC放电加工后应施以抛光处理。

(3).引伸母模设计

引伸母模角隅部形状及逃角形状是非常重要的设计事项,有关角隅部及逃角形状及特征如下:引伸母模R角值大时较易引伸加工,但亦产生引伸产品表面产生皱摺现象,引伸制品侧壁厚度大于板厚。引伸厚板件及顶出困难场合,母模R值要取小,约为板厚1-2倍,一般上圆筒及方筒引伸母模大多引伸部作成直段状,为防止烧着发生、润滑油油膜破坏及减少顶出力等目的,直段部下方宜有逃部 (阶段形或推拔形) 设计。特别是引缩加工场合,此直段部有必要尽量少。

6. 冲头侧压对策

冲压加工时冲头左右承受均等荷重是最佳理想 (即侧压为零) 状态,冲头承受侧向压力时将使上模与下模产生横方向偏移,造成模具间隙部份变大或变小 (间隙不均匀) 及无法得到良好精度的冲压加工。有关冲头侧压对策有下列方法:(A).改变加工方向,(B).单侧加工 (冲切、弯曲、引伸等) 制品宜采两排布列方式,(C).冲头或母模装设侧压挡块,切刃侧面设有导引部 (尤其是切断及分断加工)。

7. 压料板设计

压料板功能有剥离付着于冲头材料及导引细小冲头作用,依功能不同其设计内容有很大的不同。压料板厚度及选用基准依制品设计有下列两种:1.可动式压料板,2.固定式压料板。

压料板与冲头间隙值宜小于模具间隙半 (尤其是精密连续模具更应遵守此原则),当设计压料板时依制品的不同而有所变动必须注意下列事项:1.压料板与冲头间隙值及冲头导引部长度,2.辅助导柱与压料板装设标准及压料板逃部设计,3.可动式压料板于冲压加工时为防止倾斜发生对策,4.固定式导料板与压料板导引销孔尺寸关系,5.固定式压料板材料导引部与被加工材料宽度关系。

8. 背压板设计

冲压加工时主要作用件 (冲头、压料板、母模) 后方将承受面压,当冲压力高于面压力时宜采用背压板 (特别是冲头及母模模套背面) 背压板使用方式有局部使用与全面使用两种形式。

模具设计软件

现代工业发展很快,基本上都是利用电脑进行设计和加工,其精度能够保证在0.002~0.01左右.搞模具设计工作有一条无边无际的广阔天地.如果能够用电脑进行辅助设计,则你的对手,无形中,就落在你的后面了.常用模具设计软件有AUTOCADPro/EUGSWCImatron,mishiong 等等。

模具设计与制造专业的培养目标是:培养德、智、体、美等方面全面发展,具有良好的职业素质,面向制造行业,从事模具设计、模具加工工艺编制、冲压和塑料成型加工、数控机床的操作以及生产管理等工作的高等技术应用性专门人才。体现为制造方面达到模具制造的补师水平,设计方面达到助理设计师的水平。

模具加工方向①模具加工生产组织;②模具数控编程加工;③模具三维设计;④产品开发三维设计。其他技术类方向:生产管理、物流管理、设备管理、质量管理、项目管理以及产品开发、汽车工业、机械制造工艺师、CNC工程师等。

一、定义

模具设计师指从事企业模具的数字化设计,包括型腔模与冷冲模,在传统模具设计的基础上,应用数字化设计工具,提高模具设计质量,缩短模具设计周期等方面的工作人员。简单地说就是在一个产品生产出来之前先做出一个模型,而模具设计师就是设计这个模型的人。

模具设计是很复杂的工作,最基本的要求是每套模具之间必须恰到好处地配合。比如一个随身听需要近百套模具制作出来,每一个配件之间的接口都要严丝合缝。

二、从事的主要工作包括:

1.数字化制图——将三维产品及模具模型转换为常规加工中用的二维工程图;

2.模具的数字化设计——根据产品模型与设计意图,建立相关的模具三维实体模型;

3.模具的数字化分析仿真——根据产品成形工艺条件,进行模具零件的结构分析、热分析、疲劳分析和模具的运动分析;

4.产品成形过程模拟——注塑成形、冲压成形;

5.定制适合该公司模具设计标准件及标准设计过程;

6.模具生产管理。

三、申报条件

(一).三级模具设计师(具备以下条件之一者)

1.具有以高级技能为培养目标的技工学校、技师学院和职业技术学院本专业或相关专业毕业证书。

2.具有本专业或相关专业大学专科及以上学历证书。

3.具有其他专业大学专科及以上学历证书,连续从事本职业工作1年以上,经三级模具设计师正规培训达规定标准学时数,并取得结业证书。

(二).二级模具设计师(具备以下条件之一者)

1.取得三级模具设计师职业资格证书后,连续从事本职业工作2年以上。

2.取得三级模具设计师职业资格证书后,连续从事本职业工作2年以上,经二级模具设计师正规培训达规定标准学时数,并取得结业证书。

3.具有本专业或相关专业大学本科学历证书,取得三级模具设计师职业资格证书后,连续从事本职业工作3年以上。

4.取得硕士研究生及以上学历证书后,连续从事本职业工作2年以上。

国际铸业网讯,加工行业在我国工业发展道路中扮演着极其重要的角色,尤其是当下,我国五金模具 磨料行业仍处于低端发展水平,高端产品少之又少,技术方面更是与当下市场的发展要求有着不小的差距。

国产五金行业模具产业发展趋势主要模具产品应该向更大型、更精密、更复杂及更经济快速方面发展,但是我国五金模具磨料行业发展面临的主要问题如下。

研发力量薄弱,创新成果少。研发力量薄弱与行业企业规模小,科研人员少有关,但更重要的是企业领导需要有协同创新的意识,企业领导也需要加强学习、创新观念,才能有创新成果。

产能过剩问题突出。棕刚玉产能430万吨左右,产能利用率不足百分之三十,据分会掌握的情况还有在建、扩建产能25万吨左右,必将进一步加剧过剩产能的产生。绿碳化硅产能200万吨左右,产能利用率百分之十五左右,落后产能还大量存在,企业在调整产品结构,淘汰落后产能方面动作迟缓。产品同质化严重,在电价、人力成本、原材料成本不断增加的情况下,企业只能用降低价格来摊低成本,这也是价格一直上不去的重要原因。

清洁生产方面还存在突出问题,尤其是冶炼,磨料加工过程中废水、废气、粉尘等污染物的排放缺乏治理。磨料磨具为喻为"工业的牙齿",其在铁路建设中承担着不可或缺的角色。伴随着我国铁路建设的进一步推进,用于铁路加工的磨床、设备,以及钢轨修整的强力磨砂轮等,都面临着巨大的发展空间。

因此,五金磨料模具行业人要足够重视起来,不仅仅提高自己自身的形象和品牌,更能应用到国内很多行业当中去。根据国家政策来及时调整发展导向结构,尽快满足市场的需求。