《金属模具构造与应用》课件.ppt
金属模具构造与应用工业制造核心基础精密成型的关键高效批量生产的保障
什么是金属模具？定义将金属材料加工成特定形状的工具装备批量生产零件的母体对比金属模具：耐磨、高精度、使用寿命长非金属模具：成本低、制作快、适用于小批量
金属模具的历史与演变1古代时期石墨和铜模具用于硬币和器皿制造2工业革命钢铁模具兴起，批量生产开始3现代发展数控技术革命性提升精度和效率4智能时代数字化设计和智能制造实现高精密
金属模具在制造业的地位30%制造产值占比全球制造产值中依赖模具技术60%精密零件精密零件依赖高质量模具80%汽车零件汽车零部件通过模具制造
常见金属模具材料概览模具钢高硬度、高耐磨、高韧性，适用高强度零件成型铝合金导热性好、加工容易，适合中小批量生产硬质合金极高硬度和耐磨性，适用超高精度微小零件
金属模具主要作用高精度成型微米级精度保证规模化生产高效批量制造工业基础制造业根基
金属模具的分类总览冲压模金属板材冲裁成型注塑模塑料制品成型压铸模金属熔体压力铸造锻造模金属热压变形成型
冲压模具结构简介上模板固定凸模部分下模板固定凹模部分凸凹模直接成型工件导向系统保证上下模精准对位
注塑模具结构简介浇口系统引导塑料熔体进入型腔主流道、分流道、浇口冷却系统控制模具温度水道、导热元件顶出系统取出成型零件顶针、顶板
压铸模具结构简介高温耐热设计承受600℃以上高温熔融金属热控系统精确控制模具温度快速冷却提高生产效率
锻造模具结构简介冲头施加锻压力，直接接触金属坯料模膛形成锻件外形，承受高压高温定位装置确保坯料位置精确，提高锻件精度
金属模具通用结构模架支撑整个模具的骨架，提供稳定性型腔产品成型的关键部位，精度要求高模芯形成产品内部结构，易损易换
型腔设计原理
模芯/型芯设计与加工结构设计强度计算与优化材料选择耐磨性与强度热处理提高硬度与寿命表面处理减少粘模与磨损4
浇注系统构造主流道：熔融金属入口副流道：分配金属流动路径浇口：控制金属进入型腔速度和方向
排气系统的重要性问题型腔内气体无法排出产生气孔、不充满等缺陷降低产品质量解决方案排气槽：型腔边缘设计微小槽口排气针：特殊位置穿透排气真空辅助：主动抽取型腔内气体
冷却系统设计水道布局：遵循热平衡原则温度监控：多点温度传感循环控制：独立温控单元调节
定位与导向机构导柱导套保证上下模精准对位，防止错位定位销确保模具组件准确安装，重复定位精度高定位块限制特定方向移动，增强稳定性
顶出与复位系统顶针系统多点均匀分布，防止产品变形推板机构大面积顶出，适用薄壁产品弹簧复位确保顶出系统回位，准备下一循环
锁模与开模系统液压锁紧高压油缸提供稳定锁模力机械锁定斜销机构增强锁模刚性伺服控制精准控制开合速度与位置
金属模具标准件及定制件标准件类型适用范围特点导柱导套导向系统高精度互换性好弹簧复位系统寿命长耐疲劳顶针顶出系统硬度高耐磨损定位销定位系统精度高可快速更换
模具结构创新趋势快速换模技术磁力快换、液压快速夹紧换模时间从小时缩短至分钟模块化结构标准化模块组合提高模具通用性3D打印应用复杂冷却通道难加工形状直接成型
金属模具设计要素强度设计承受高压锁模力刚度计算最小变形保证精度热处理规划硬度与韧性平衡表面强化提高耐磨性与寿命
模具寿命影响因素磨损型腔表面材料逐渐流失，影响精度疲劳开裂循环应力导致微裂纹扩展腐蚀化学反应导致模具表面损伤塑性变形长期受力导致永久性变形
精密模具设计与误差管控
CAE/CAD在模具设计中的应用UG/CATIA：三维精确建模MOLDFLOW：塑料流动分析ANSYS：模具强度与变形计算
模流分析技术分析内容填充分析冷却分析翘曲变形分析气泡预测优化目标浇口位置与尺寸冷却通道布局成型参数调整减少缺陷
模具制造工艺流程总览设计阶段3D建模、工艺规划2加工阶段粗加工、精加工、热处理装配阶段组件装配、精度检测试模阶段首件试制、调整优化量产阶段稳定生产、质量监控
金属模具的传统加工工艺车削旋转类零件铣削平面和型腔磨削高精度表面钻削孔系加工
先进数控加工技术五轴联动CNC复杂曲面一次装夹完成电火花加工硬材料精细结构加工线切割高精度型腔与镶块
金属模具的热处理技术58~62淬火硬度(HRC)标准模具钢淬火后硬度200℃回火温度提高韧性减少脆性900℃渗碳温度表面强化处理
模具装配与调试底板安装基准定位，确保稳固核心部件装配型腔、模芯、滑块精确安装辅助系统连接冷却、顶出、导向系统安装试模调整首件生产，发现问题及时修正
快速成型与修模技术堆焊修复磨损部位材料堆积再加工激光熔覆精确修复微小部位，热影响小镶块更换局部结构模块化，易损部位快速替换
模具维护与保养保养项目周期关键点导向系统润滑每8小时清洁后添加专用润滑脂型腔清洁每班次去除残留物防止划伤螺栓检查每周确认紧固力矩冷却系统检查每月清除水垢保证流量
金属模具失效类型及处