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I================================================================================= 110 模具概論Ⅱ表3-2 塑膠材料的線膨脹係數與收縮率在射出成形加工中,模具需承受很高的射出壓力與鎖模壓力;因此,模具的各構成部分要有足=================================================================================I ================================================================================================================================================================== 夠的強度,才不致於產生破裂或變形.欲瞭解模具需要的強度時,首先應知道塑膠射入型腔中的壓力,型腔中的壓力會因塑膠種類.成形品厚度.模具型態以及成形條件而有所差異,一般強度計算時約取500~700kg/cm 2.實際計算模具強度時,是以模具允許的變形量為依據的;即在壓力下,模具變形在一限定範圍內時之強度.模具允許之變形量,依成形品需求及塑膠流動而異,一般精密度要求不高的成形品可取0.1~0.2mm,如此成形品上可能會有毛邊產生;如精密度要求高且不允許有毛邊時,流動性較差的塑膠約採用0.01mm,流動性良好的塑膠則頇在0.02mm 以下. 1. 矩形凹模側壁計算矩形凹模側壁厚度的計算,依其構造可分為:(1) 凹模與底部不成一體時:模板加工穿透孔,再嵌入模塊做為凹模底部,如圖3-42,計算側壁厚度h 之公式如下h=3ä384124Eb a plh:側壁厚度(mm) p:成形壓力(kg/cm 2) l:凹模寬度(mm) a:凹模深度(mm)e:彈性係數,銅料取2.1×106kg/cm 2 b:模板厚度(mm) δ:允許變形量(mm)(2) 凹模與底部成一體時：直接在模板上加工凹模，強度較高，如圖３－４３，計算側壁厚度h 之公式如下I ================================================================================================================================================================== h=34äE cpah:側壁厚度(mm) p:成形壓力(kg/cm 2)a:凹模深度(mm)e:彈性係數,銅料取2.1×106kg/cm 2δ:允許變形量(mm)c:計算常數,取決於l/a 之值,如表3-3 l:凹模寬度(mm)利用此公式也可計算模板變形量,計算時公式改變為:δ=34Ehcpa 表3-3 取決於l/a 的常數c 值2. 圓形凹模側壁計算圓形凹模無底的情況,如圖3-44,其側壁變形量之計算公式如下:δ=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+m r R r R E rp 222δ:凹模半徑的變形量(mm)P:成形壓力(kg/cm 2) E:楊氐係數(kg/cm 2)R:凹模外圓半徑(mm) R:凹模內圓半徑(mm) M:蒲松氏比,鋼料為0.253. 可動模模板的計算可動側模板加工穿透孔,再嵌入模塊成為击模時,頇在模板背面加裝承板,如圖3-45,此時击模I ================================================================================================================================================================== 之力量是由承板承受的, 承板頇有足夠的強度以免變形. 承板變形量的計算公式如下(設定L=l 時):δ=3434432512138453845EBhpbL Bh E pbL EIpbL =⋅= 將此公式改變計算承板厚度,則成為:h=34325∂EB pbLh:承板厚度(mm)p:成形壓力(kg/cm 2) L:間隔塊間的距離(mm) L:承受壓力部分的長度(mm) B:承受壓力部分的寬度(mm) B:模板寬度(mm) δ:允許變形量(mm)E:彈性係數,銅料取2.1×106kg/cm 2I:承板的斷面二次矩=123Bh當成形品投影面積大時,L 值較大,承板厚度也要加厚;若在間隔塊中間加設支柱,如圖3-46,可使用厚度較小的承板,承板厚度可用下式算出,約為原度的40%.I ================================================================================================================================================================== h=()34322/5∂EB L pb若在間隔塊中間加設二支支柱,如圖3-47,則承板度應用下式算出,約為原厚度的23%.H=()∂EB L pb323/5343.3-5模具設計程式1. 分析成形品:瞭解成形品的形狀.材質.數量.特性.選定分模線位置.2. 決定模具大小及材質:依據成形品情況.生產需要進行成形品佈置,計算模具強度,決定模板尺度.材質.3. 決定模具型態:安排流道.選擇澆口,決定脫模方式.模具組成.冷卻系統.熱處理.電鍍.4. 決定模具結構:計算其他各模板尺度.強度,決定各零件尺度.規格.材質.5. 相關資料:瞭解成形機資料.冷卻系統資料.塑膠收縮率等.6. 繪製組合圖:注意模具組合.加工方法.功能.7. 繪製零件圖:計算收縮率,注意配合許可差.加工方法. 8. 檢查設計結構及尺度.本章重點整理1. 以模具成形為塑膠最主要的成形方法.壓縮成形.轉移成形.射出成形之模具,都是利用填型腔來製I================================================================================= 作成形品的.2.壓縮成形之模具可分為溢出型.防溢型及半防溢弄三種類型.轉移成形模具要分為罐式及柱塞式二種類型.射出成形模具可分為二板式.三板式及特殊機構三種類型.3.二板式模具可由分模面分開為固定側及可動側二部分,包含的零件有:模板.導銷.導銷襯套.定位環.豎澆道襯套.頂出銷.復歸銷. 豎澆道拉料銷.頂出板.間隔塊.安裝板等.4.三板式模具的主體,除了固定側模板與可動側模板外,另加上一塊澆道脫料板.5.成形品設計對模具設計影響大,成形品設計應注意分模線.脫模斜度.厚度.補強及防止變形.击轂.孔.螺紋等.6.模具設計必頇計算成菜收縮率.模具強度.7.模具設計之套裝程式含:分析成形品.決定模具大小及材質.決定模具型態.決定模具結構.相關資料.繪製組合圖.繪製零件圖.檢查設計結構及尺度.118模具概論Ⅱ學後評量=================================================================================I=================================================================================一.填充題1.壓縮成形模具主要的構成為____________及___________.2.壓縮成形模具由柱塞與型腔閉合方式的不同,可分為_________._______及____________三種.3.轉移成形模具依其構造上有二種基本類型,分別為___________轉移模具及__________轉移模具.4.射出成形模具依其構造區分為_______模具_______模具._______模具等三類.5.二板式模具是由__________側及__________側兩大部分所構成.6.三板式模具開模時,由固定側模板與可動側模板間取出的是__________,由固定側模板與澆道脫料板間取出的是______________.7.無流道模具一塑膠保溫與加熱方式可分為____________.____________,及___________四種.8.二板式模具的固定側模板,一般稱為_________模板,用以塑製成形品的_________表面;可動側模板一般稱為________模板,用以塑製成形的__________表面.9.模具的二塊模板合模之接觸面稱為________面,合模後內部所形成的空間為____________.10.模板開閉時,做引導定位工作的是__________與______________.11.一般模具安裝引導定位裝置時,是將_________裝於可動側,而將_______裝於固定側.12.在模具中,為取出成形品而分開之模板接觸面稱為____________面.13.分模面在成形品上去留下之細線痕跡稱為_________線,一般用________來表示.14.為使成形品在開模時附著在可動側,通常模具側之脫模角應較_________側略小.15.塑膠成形品上應避免使用螺距_______mm以下的螺紋.16.塑膠成形收縮率為a，成形品尺度為M時,常溫模具尺度應為_________.17.欲瞭解模具需要的強度時,應先知道塑膠射入型腔中的___________.實際計算強度時,是以模具允許的___________量為依據的.二.問答題1.說明壓縮成形的加工方式.2.說明溢出型壓縮成形模具的優缺點.3.說明防溢型壓縮成形模具的優缺點.4.說明轉移成形的加工方式.5.說明射出成形的加工方式6.定位環與豎澆道襯套有何功用？7.說明復歸銷之作用原理.8.豎澆道有何功用?=================================================================================I=================================================================================9.說明三板式模具開模之動作.10.良好之模具應具備那些條件?11.分模線位置決定時,應考慮那些事項?12.說明決定成形品厚度時,應考慮的因素.13.塑膠成形品上的肋有何功能?14.說明模具設計之程式.流道系統44.1 流道的形狀=================================================================================I================================================================================= 4.2 澆口的類型4.3 流道與澆口尺度計算122 模具概論Ⅱ流道系統是在模具中,引導熔融塑膠進入型腔中的通道.轉移成形模具.射出成形模具中均有流道系統,其中又以射出成形模具化較多,較具有代表性.各種射出成形模具中,二板式模具.三板式模具滑動模具之流道系統較具有共同性，在本章會有完整說明，而無流道模具其流道較特殊，將在第七章中再介紹〃塑膠模具的統道系統包含豎澆道(sprue).橫澆道(runner).澆口(gate)等.此系統的設計,會影響成形=================================================================================I================================================================================= 品的品質.精密度.外觀及成形週期,在模具設計時,必頇詳加考量.4.1 流道的形狀典型的塑膠模具流道系統如圖4-1,塑膠自成形的噴嘴進入模具,流經豎澆道充填冷料井,再流經橫澆道,通過澆口而進入型腔中,同時將模具內之氧體經由排氧孔排出模具.即完整的流道系統依序為:豎澆道→冷料井→橫澆道→澆口→型腔→排氧孔.4.1-1 豎澆道(sprue)豎澆道又稱注道,是塑膠進入模具的入口.通常自塑膠進入處向模具內伸進的方向,其直徑應逐漸擴大,目的是為了豎澆道的脫模;擴大的錐度一般約2°~4°.豎澆道必頇加工光滑,減不塑膠流動阻力也使脫模容易,一般可直接在模板上鑽孔.鉸孔,也可安裝現成的豎澆道襯套.其入口直徑,頇視成形品.材質與成形機而異,一般小型成形品約為3mm,中型成形品約為4mm,大型成形品則用5mm或以上,而塑膠流動性較差時,尺度頇加大.實際應用時,豎澆道入口直徑(D)應略大於成形機噴嘴口直徑(d),=================================================================================I=================================================================================如圖4-3,因若d>D時,噴嘴前端冷凝之塑膠會堵塞隹豎澆道入口,塑膠無法進入模具,或在成形後無法拉出;同時,豎澆道入口之圓弧(R )也應略大於嘴端之圓弧(r ),如圖4-4,若r>R時,會有塑膠流入圓弧間之空隙,成形後無法脫模.4.1-2 橫澆道(runner)橫澆道設於分模面上,是連接澆道到澆口間的通道.在模具中,若一次成形兩件以上成形品,或只成形一件成形品但需設兩個以上澆口時,都需要以橫澆[道引導塑膠到成形品的各澆口.在安排橫澆道時,應注意儘可能使橫澆道等長,也儘可能短,圖4-5為在模具內橫澆道等長之安排方式,等長的橫澆道=================================================================================I ================================================================================= =================================================================================能使塑膠同時充填各型腔.為使塑膠在橫澆道內流動順利,橫澆道表面頇加工光滑;對於流動性較差之塑膠,橫澆道應儘可能避免轉折,或在轉折處做成圓弧,如圖4-6.不同的橫澆道安排,使成形品有不同的佈置方式,會影響模具之尺度,故在模具設計時,成形品佈置.橫澆道安排必頇先決定.橫澆道的斷面形狀有圓形.梯形及U 字形等三種,如圖4-7所示.圓形斷面可容納最大的塑膠量,而與塑膠接觸的表面積最小,流動摩擦與熱損失最少,是最理想的斷面形狀;但在製作時,必頇在分模面兩側加工半圓要槽才能脫模,較為困難.梯形橫澆道通常只在澆口同側加工,因製作容易,節省時間,常被採用4.1-3 澆口(gate)澆口是塑膠進入型腔的入口,如圖4-8,可分為非限制澆口與限制澆口兩類.澆口的主要功能,在控制塑膠進入型腔,當澆口較大時,塑膠容易充填型腔,但也易使成型品受流道壓力的影響,在澆品附近殘留較大應力.如澆口過小,塑膠進入型腔速度過慢,可能造成充填不足.收縮下陷.收縮率大.燒焦.熔接線等間題.適當的澆口尺度,應由形品的大小.形狀.澆口的配置.形狀,塑膠的特性及模具的情況等因素來決定.I=================================================================================澆口位置的安排對成形品影響很大,同時也會影響模具的結構及成形作業.安排澆口時應注意,儘可能在成形品厚度較大的部位,因塑膠自厚處流向薄處較容易;且在厚處硬化時間長,收縮量較大,在保壓期較易由澆口補充塑膠.澆口是成形品連接橫澆道之處,會在成形品上留下痕跡,設置時應考慮是否容易去除,及如何避免造成外觀及功能上之影響.此外,澆口會有殘留應力集中,應避免設於成形品受力之處.4.1-4 冷料井(slag well)冷料井用以容納流動時前端冷凝的塑膠,避免橫澆道或澆口被阻塞,通常設於豎澆道末端及橫澆道分叉部位,如圖4-9.當塑膠在流道系統中流動時,前端的冷凝塑膠會先流進冷料井,待冷料井充填滿後,高溫的塑膠才繼續流向型腔.一般模具冷料井的直徑約深度則約為直徑之1-1.5倍.豎澆道末端的冷料井,除了收集冷凝塑膠外,還與豎澆道拉料銷共同作用,利用圖4-10之倒鉤,在模具開啟時將豎澆道拉離固定模,再由豎澆道拉料銷將豎澆道及冷料井一起頂出活動模,如圖4-11.=================================================================================I=================================================================================4.1-5排氧孔(vent)模具排氧的目的,是使型腔是的空氣.塑膠帶入或產生的氧體,能在成形時迅速的排出於模具外,以防止充填不完全,或在工件上造成燒焦.氧泡等,影響成形品品質及外觀.一般模具排氧的方法,是利=================================================================================I ================================================================================= =================================================================================用塑膠流動的壓力,將氧體經由模具排氧孔排出模具外.模具排氧孔位置的選擇,是在型腔中塑膠最後到達或可能補塑膠密封的地方,通常是在遠離澆中的分模面上或型腔凹入部位,可利用頂出銷.嵌入模塊的配合間隙以及在分模面上加工淺凹槽.排氧孔必頇使氧體能通過,而塑膠不能進入形成毛邊,故尺度必頇加以注意.加工凹槽做為排氧孔時,一般採用的深度約0.02-0.03mm,寬度依成形品形狀而定,約5-10mm,圖4-12.4.2 澆口的類型塑膠成形品形狀千變萬化,成形時塑膠的流動亦受各種因素影響,在模具中澆口之安排,必頇依成形品的形狀.塑膠的特性而變化,一般應用的澆口種類包含:4.2-1 非限制澆口由豎澆道直接將塑膠注入型腔的澆品稱為直接澆口(direct gate),為非限制澆口的代表.直接澆口如圖4-13,一次隻成形一件成形品,塑膠直接由豎澆道進入型腔,壓力損失小,充填良好,有利於大成形品及較深成形品之成形;俚因截面形狀變化大,凝固時冷卻速度不同,且有應力集中之尖角,故澆口附近澆口附近會有殘留應力集中,容易造成平面的翹曲,扭曲.採用直接澆口通常未設冷料井,僅在正對豎澆道部位使成形品略微击出,以掩飾豎澆道之收縮痕跡,如圖4-14,困未設冷料井,成形時冷凝塑膠會直接進入型腔,影響成形品品質,應加注意.直接澆口因型態特殊,澆口的位置較為固定,能做的選擇少,且成形品上會留下大的澆口痕跡,選擇採用時,應多加考慮.表4-1為一般使用的直接澆口尺度參考。
《模具概论》讲义一.内容简介：作为材料成形及控制专业与机械设计制造及自动化专业的接口，模具是现代制造业最活跃的地带之一。
为了适应教学改革的需要，在机械设计制造及其自动化专业开设《模具概论》课程，简要介绍各种常用成形工艺及相应模具的知识，有利于学生拓宽视野、增强适应能力，更好地满足各种工程实际需求。
二.课程目标：1. 了解常用材料的成型工艺及成形过程；2. 了解成形工艺对工业产品设计的要求；3. 了解与模具有关的概念；4. 了解典型模具的结构、原理及设计制造要点；5. 了解模具CAD/CAM知识。
三.内容安排：第一章绪论（1学时）1冲压工艺与冲模（7学时）6. 冲压加工简论7. 冲压模具概述8. 车身冲压模具9. 连续模具2塑料工艺与塑模（7学时）10. 塑料加工简论11. 塑料模具概述12. 注射成型模具13. 压制、吹塑、吸塑、挤出模具3铸造工艺与铸型（7学时）14. 铸造加工简论15. 砂型铸造与铸型16. 压力铸造与压型（压铸模）17. 熔模铸造、金属型铸造、低压铸造与离心铸造4其它成型工艺与模具（2学时）18. 锻压工艺与锻模19. 橡胶工艺与橡胶模20. 玻璃工艺与玻璃模具21. 陶瓷工艺与陶瓷模具四.推荐参考资料：1《压铸模设计》伍建国屈华昌机械工业出版社出版 1995.102《压力铸造技术》李仁杰主编国防工业出版社出版 1996.73 李志刚等. 模具CAD/CAM. 北京：机械工业出版社，19954严寿康等. 冲压工艺及冲模设计. 北京：国防工业出版社，19965 邓文英. 金属工艺学. 北京：高等教育出版社，19916 李硕本. 冲压工艺学. 北京：机械工业出版社，19827 李秦蕊. 塑料模具设计. 陕西：西北工业大学出版社，19888 该手册编写组. 塑料模具设计手册. 北京：机械工业出版社，19821绪论一.零件的加工方法1.去除毛坯上多余材料的加工（去除加工）①传统的切削加工：车、铣、刨、磨、钻和镗等；②特种加工：电火花加工、线切割加工、超声波加工、激光加工、电子束与离子束加工、电化学加工等。
============I ==================================================================================================================================================================2 CHAPTER衝壓加工概論● 2.1 衝壓加工的特質● 2.2 衝壓加工的種類============I ==================================================================================================================================================================衝壓加工在近代工業大量生產及材料加工技術中扮演著非常重要的角色,在工業界不斷的研究與改進中,零件制造的精度與生產效率均已大大的提高,取代了很多傳統切削加工;如鍛造及壓鑄、鑄件等,成為現代工業生產中降低成本的最佳方法之一. 所謂的沖壓加工,係指利用沖壓機械及其專用工具－[模具]在常溫狀態下對欲加工材料施行各種成形加工.現今沖壓加工之應用已非常普遍,沖壓加工的零件隨處可見.如手上的戒指、手錶裹大部分的零件、衣服上的拉鏈、銅釦、皮帶釦環、眼鏡架及鞋帶或金屬接頭等,可能都是沖壓件.照明用具的罩子、燈泡銅頭、門的把手、煙灰缸、刀叉、湯匙、廚具電力零件……等等,許多之家庭用具均是衝壓模具所生產的零件,這些用品以簡單的一套模具一次加工即可完成,複雜的則需幾個工程,甚至數套模具來完成,但其加工的速度仍是其他加工法所不及的,就如螺釘、墊圈等零件,用模具生產每日產量可達數十万件之多,大如汽車輪轂、翼子板、車門、車頂、飛機機身等零件,每日產量亦可達上百件之多,可見模具之應用範圍已與日俱增,而模具之未來前途發展正如旭日東升,不可限量.============I ==================================================================================================================================================================2.1 衝壓加工的特質衝壓加工,正式應用在材料加工生產,始於十九世紀末期,此種生產機械零件之加工方式,有諸多其他加工方式無法同時兼顧之優點,故近百年來深受工業界人士所重視,不斷的研究發展力求改進並擴大應用,致有今日蓬勃成長的景象,其特點如下:一、 衝壓加工的優點1 .合乎經濟效益(1) 生產量大,相對零件制造成本低.(2) 縮短工作時間,節省勞力.(3) 操作簡單,非熟練工人亦能操作2 .材料使用率高在衝壓加工中,不但廢料較其他加工少,而廢料幾乎可100%回收. 3 .加工簡單在材料耗費不大的情況下,簡單的衝擊即可得複雜的零件. 4 .生產率高在生產的過程中,應用了自動化的機械設備及多工程的進給裝置,已大大的提高了零件的生產效率.============I ==================================================================================================================================================================5 .精密度高同一模具制造出來的產品,具有相同的尺寸與形狀,可得良好的互換性零件.有上述諸優點,但並非任何零件均可加工,亦有其限制,分別列述如下:二 、衝壓加工的缺點1 .零件的形狀需合乎衝壓加工生產的形狀,才能加工.2 .模具屬專用化,一副模具只能生產同一形狀的零件.3 .對於生產量少的零件,較不適合模具加工,因為要分攤較高的模具費用,相對提高了零件的制造成本.4 .模具制造需相當的時間,不能即時生產以致交貨期受到限制.5 .零件的形狀大小不同,則衝壓機械的選用亦不同. 2.2 衝壓加工的種類依各種加工性質不同來區分,有些需將材料剪斷分離,有些則是加工於材料使其產生塑性變形,所以一般依成品加工性質的不同而將衝壓加工分為衝剪加工(shearing)、彎曲加工(bending)、引伸加工(drawing)及壓縮加工(compression)等四大類.============I ==================================================================================================================================================================一 、衝剪加工的種類將材料置於衝頭及下模塊之間,利用衝壓機械在材料上施以剪斷強度以上的外力,使衝頭刀刃與下模刀刃相互作用,讓材料一部份與另一部份分離的加工謂之衝剪加工,此種加工主要可完成切斷、下料、衝孔、衝口、修邊與整緣等工作,如表2.1所示.表 2.1 衝剪加工種類============I ==================================================================================================================================================================二、彎曲加工及其種類加工於金屬板料,使其在塑性變形範圍內,彎曲成所需要的形狀與角度,當外力除去時仍能維持其彎曲之永久變形謂之彎曲加工。
模具概论知识点总结一、模具的定义和分类1. 模具的定义模具是一种用于成型制品的工件或零部件的工装。
它是一种专用的工具，用于在机床上进行金属切削，以便将原材料加工成一定形状和尺寸的零部件。
模具通常包括上模和下模两部分，通过模具的设计和制造可以批量生产出相同的零部件，确保产品质量和生产效率。
2. 模具的分类根据其功能和用途，模具可以分为数种不同的类型，主要包括注塑模具、压铸模具、冲压模具、塑料模具、橡胶模具等。
注塑模具是用于生产注塑制品的工具，其主要特点是可以在一定的压力和温度下将原料注入模具中进行成型。
压铸模具是制造压铸产品的工具，主要适用于铝合金、镁合金、锌合金等金属材料的生产。
冲压模具主要用于冲压成型，可以将金属板材通过压力成型成各种不同形状的零部件。
塑料模具主要用于塑料制品的生产，可以制造各种不同形状和尺寸的塑料制品。
橡胶模具用于橡胶制品的生产，可以制造橡胶密封件、橡胶管件等产品。
二、模具的设计与制造1. 模具设计模具设计是模具制造的重要环节，其主要目的是确定模具的结构和尺寸，以满足成品的要求。
模具设计包括模具结构设计、零部件设计、材料选择、热处理等多个方面。
在模具设计中，需要考虑产品的尺寸、形状、材料、成型工艺等因素，以确保模具的质量和生产效率。
2. 模具制造模具制造是将设计好的模具图纸转化为实际的模具零件和组合，其主要包括车、磨、铣、刨、磨、钻等工艺。
模具制造需要选用合适的材料和工艺，以确保模具的质量和稳定性。
模具制造中还需要进行严格的尺寸检查和质量控制，以确保模具的精度和可靠性。
三、模具的应用与发展1. 模具的应用模具在现代工业生产中有着广泛的应用，几乎所有的制造行业都需要用到模具，例如汽车、电子、家电、航空航天等领域。
模具的应用可以大大提高产品的生产效率和质量，减少人工成本，提高自动化程度。
因此，模具在工业生产中扮演着重要的角色。
2. 模具的发展随着科技的不断进步和工业生产的发展，模具制造技术也在不断发展和改进。
