第1章模具设计基础
要紧内容
为何学习模具设计
材料成型技术与设备
模具的种类与结构
模具设计与制造的一般流程
模具设计与产品设计的注意事项模具CAD辅助设计
塑料成型模具的种类较多，要紧
有塑料注射成型模具、塑料压缩成型
模具、热固性塑料传递成型模具、挤
塑成型模具、塑料吹塑成型模具及热
成型模具等。
作为全书的产品设计项目的实现，1.7节将对模具设计做出诠释，并对产品造型设计的设计要求、设计方案和实施路线做出概要介绍。
该项目产品为相机外壳。
1.1 为何学习模具设计
模具设计是一门涵盖领域广、专业知识强的学问，随着技术的进展，任何想学好这门学问的人，都要脚踏实地的从基础做起。关于模具初学者而言，本章确实是进入模具设计的门槛。
任何一门学问或者技术，都有让人们去学习的理由，作者结合多年的实际工作经验，对模具设计总结了以下几点。
职业寿命长：模具设计为传统的机械专业技能，进展不像电子专业那样快，因而其专业人员的职业寿命长，不易受到
年轻人的挑战。模具设计是一种理论成熟与经验累积的总
成，工作时刻越长，越能站到高处。
专业人才缺失：因为缺少如此的专业人才，使得新手获得了机遇。新手一般要通过不断的磨炼，尽管薪酬不高，但只
要坚持不懈，就能达到一定水平。
不错的薪酬待遇：在模具行业，经验丰富者往往是高薪酬的。
即使是一般的技术人员，待遇也是不错的，这使得越来越
多的人希望从事这项技术。
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具有良好的进展前景：在日常生活中，与模具相关的生活用品占到了90%以上，因此模具行业是一个极具进展前景的
行业。模具设计是集学习和创新于一体的工作，模具技术
进展了，社会也就更进步了。
1.2 材料成型技术与装备
材料成型技术是各种可成型工程材料的工艺及加工方法。材料成型的方法有专门多，要紧包括金属液态成型、金属塑性成型、连接成型、粉末冶金成型及非金属材料成型等。
1.2.1 金属液态成型
金属液态成型（铸造）指将液态金属在重力或外力作用下填充到型腔中，待其凝固冷却后，获得所需形状和尺寸的毛坯或零件的方法。金属液态成型的优点如下：
适应性广，工艺灵活性大（材料、大小、形状几乎不受限制）；
适合形状复杂的箱体、机架、阀体、泵体和缸体等；
成本较低（铸件与最终零件的形状相似、尺寸相近）。
金属液态成型的缺点是：组织疏松、晶粒粗大，铸件内部常
有缩孔、缩松、气孔等产生，从而导致铸件的力学性能降低，特不是冲击性能降低。传统的金属砂型铸造工艺流程如图1-1所示。
图1-1 砂型铸造工艺流程图
图1-2所示为金属连接盘零件的一般铸造过程。
砂芯造型合箱浇注凝固冷却铸件成品图1-2 金属连接盘零件的一般铸造过程
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1.2.2 金属塑性成型
金属塑性成型指在外力作用下，金属材料通过塑性变形，获得具有一定形状、尺寸和力学性能的零件或毛坯的加工方法。
1．金属塑性成型的特点
金属塑性成型的特点如下：
改善金属组织并提高其力学性能；
材料的利用率高；
较高的生产率；
毛坯或零件的精度较高。
2．材料
钢和非铁金属能够在冷态或热态下进行压力加工。
3．用途
用来承受冲击或交变应力的重要零件（如机床主轴、齿轮、曲轴和连杆等），应采纳锻件毛坯加工。压力加工在机械制造、军工、航空、轻工、家用电器等行业得到了广泛的应用。例如，飞机上的塑性成型零件的质量分数占85%；汽车、拖拉机上的锻件质量分数占60%～80%。
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4．金属塑性成型的缺点
不能加工脆性材料（如铸铁）、形状特不复杂（特不是内腔形状复杂）或体积特不大的零件或毛坯。
金属塑性成型在工业生产中称为压力加工。其成型方法包括自由锻、模锻、板料冲压、挤压、轧制和拉拔，如图1-3所示。 a ）自由锻 b ）模锻 c ）板料冲压
d ）挤压
e ）轧制
f ）拉拔 下砥铁 胚料 下模 胚料 上模 凸模 凹模 胚料 压板 凸模 胚料 胚料 轧锟 挤压筒 挤压模
上砥铁
图1-3 常用的压力加工方法
1.2.3 连接成型
常见的连接成型工艺包括焊接、胶接和机械连接等。
1．焊接
焊接通常指金属的焊接，是通过加热或加压（或两者同时使用），使两个分离物体产生原子间结合力而连接成一体的成型方法。焊接技术在机器制造、造船工业、建筑工程、电力设备生产、航空及航天工业等领域的应用十分广泛。焊接生产的特点如下：
节约金属材料，结构重量轻；
以小拼大、化大为小，适合制造重型、复杂的机器零部件，能简化铸造、锻造及切削加工工艺，获得最佳技术经济效果；
焊接接头具有良好的力学性能和密封性；
能够制造双金属结构，使材料的性能得到充分利用。
焊接生产的不足：焊接结构不可拆卸，给维修带来不便；焊接结构中会存在焊接应力和变形；焊接接头的组织性能往往不均匀，会产生焊接缺陷等。手工电弧焊的焊接示意图如图1-4所示。
2．胶接
胶接技术使用胶粘剂来连接各种材料。与其他连接方法相比，胶接不受材料类型的限制，能够实现各种材料之间的连接（例如各种金属、非金属，或金属与非金属之间的连接），而且具有工艺简单、应力分布均匀、密封性好、防腐节能、应力和变形小等特点，已被广泛应用到现代化生产的各个领域。胶接的要紧缺点是固化时刻长、胶粘剂易老化、耐热性差等。
图1-5所示为常见的金属胶接形式。
图1-4 手工电焊焊接示意图
板材搭接形式管材套接形式型材对接形式铣刀钳接形式
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