模具设计与CAD复习资料

2012-2013学年第一学期《模具设计与CAD》复习题

冲压部分

第二章冲压模具设计

1. 什么是冲压加工？

冲压加工是借助于冲压设备的动力，使板料在冲压模具里因变形力而发生变形或分离，从而获得一定的形状、尺寸和性能的冲压件的生产技术。

2.冲压加工的特点有哪些？

优点：①在压力机的简单冲击下，能获得壁薄、重量轻、刚性好、形状复杂的零件，这些零件用其他方法难以加工甚至无法加工；

②零件精度高、尺寸稳定、具有良好的互换性；

③冲压加工是无切削加工，材料利用率高；

④生产率高，生产过程容易实现机械化和自动化；

⑤操作简单，便于组织生产。

缺点：模具的设计制造周期长、费用高，因此只能适宜于大批量生产，在小批量生产中受d 到一定的限制。（可简化为①获得零件壁薄、重量轻、刚性好、形状复杂、精度高、尺寸稳定、具有良好的互换性;②是无切削加工，材料利用率高；③生产率高，生产过程容易实现机械化和自动化；④操作简单，便于组织生产；⑤模具的设计制造周期长、费用高,适宜于大批量生产。）

3.冲压工艺设计的内容有哪些？

基本内容：①分析冲压件的工艺性；②分析/比较/确定冲压工艺方案;③确定模具的结构形式及模具原理图。

（冲压工艺设计包括冲压件的工艺性分析和冲压工艺方案的确定。工艺方案确定步骤为①工艺计算②提出可能的工艺方案③确定最佳的工艺方案）

4.什么是冲裁？基本冲裁工序包括哪些？

冲裁是利用模具使板料沿着一定轮廓产生分离的工序;基本冲裁工序包括：落料/冲孔/切断/切口/剖切/切边。

5.冲裁模具零件按作用可以分为几类？各有什么作用？

①工作零件：完成对板料进行加工的零件;

②定位零件：保证坯料加工位置的零件；

③卸料及推件零件：保证在冲压工序完毕后使工件与废料的出模；

④导向零件：保证上、下模相对运动的精确导向；

⑤固定零件：承接模具零件及保证各零件的相对位置，并使模具能安装在压力机上。

6.为什么说模具间隙是一个重要的工艺参数？

因为间隙值的选取影响：①冲裁件的断面质量；

②冲裁件的尺寸精度;

③冲裁件的形位公差；

④模具寿命；

⑤冲压力。

7.冲裁模刃口尺寸计算原则有哪些？

①凸、凹模间存在间隙→冲裁件断面都带有锥度→落料件大端尺寸等于凹模尺寸

冲孔件小端尺寸等于凸模尺寸→落料件尺寸是由凹模尺寸决定的，冲孔时孔的尺寸是由凸模尺寸决定的；

②凸、凹模要与板料发生摩擦→凸模越磨越小，凹模越磨越大→结果使间隙越用越大→冲孔凸模基本尺寸取工件孔的最大极限尺寸落料凹模基本尺寸取工件最小极限尺寸；

③确定凸、凹模刃口制造公差时，应考虑工件的精度要求→一般冲模精度较工件精度高2~3级。若零件没有标注公差，则对于非圆形件，按国家标准非配合尺寸的IT14级精度来处理，圆形件一般可按IT10级精度来处理；

④“入体”原则→工件尺寸公差应按“入体”原则标注为单向公差→工件尺寸公差向材料实体方向单向标注,即：落料件正公差为零，只标注负公差;冲孔件负公差为零，只标注正公差。

（也可参照课本54页）

8.冲裁力的计算目的是什么？降低冲裁力的方法有哪些？各种方法的原理是什么？

目的：合理选择压力机和设计模具。

方法及原理：①材料加热红冲。材料加热后，抗剪强度大大减弱，从而降低冲裁力。但材料加热后产生氧化皮，故此法只适用于厚板及精度要求不高的零件；

②阶梯凸模冲裁。将凸模制成不同的高度，阶梯布置，各凸模不同时接触板料，避免各凸模冲裁力最大值同时出现，降低总的冲裁力。凸模间的高度差H取决与材料厚度，t＜3mm，H=t； t＞3mm， H=0.5t ；

③斜刃口冲裁。将凸模刃口做成一定倾斜角的斜刃，冲裁时刃口不同时切入，减少冲裁力、冲击、振动和噪音。大型冲裁件应用广泛。刃口斜角不宜过大，一般按表2-7选用。

9.冲模中弹性元件主要有什么？如何选择弹性元件？

①螺旋弹簧，选用原则：

A. F总(实际所需压力）<=F允（允许最大负荷）

B. h总（实际总压缩量）<=H允（允许最大压缩量）

C. 弹簧安装顺利②橡皮，选用原则：

A. 橡皮预压力F预>=F卸

B .橡皮总压缩量h总<=(35%~45%)h0(橡皮自由高度）

C .橡皮预压缩量h预==(10~15)%h0

10.什么是弯曲工艺？

利用设备、模具将板料、棒料、管料或型材等弯成一定曲率、一定角度，形成一定形状的冲压成形方法。

11.什么是最小相对弯曲半径？

在保证毛坯外表面纤维不发生破坏的条件下,工件能够弯成的内表面的最小相对圆角半径,称为最小相对弯曲半径(rmin/t)。

12.怎么样减少弯曲件的弹复？

①从产品设计改进：改进某些结构减少弹复角，如弯曲区压制加强筋（刚度↑塑变程度↑——△α↓）；选材: E↑σs↓→使△α↓；对于硬料，弯前退火处理→σs↓→△α↓。（总之就是想办法让弹复角△α↓）；

②从模具设计上改进：补偿法:根据Δα ,修正凸模,凹模的形状和尺寸,以补偿回弹;

③拉弯法 (用于曲率半径很大时): 弯前叐拉,弯中继续叐拉。扩大塑发, 相对减小弹发比重。

13.弯曲模结构设计有哪些要求？弯曲模工作部分尺寸计算包括哪些内容？

设计要求：1）坯料放置在模具上应保证可靠的定位（措施：定位板(销)外形定位，工件上孔或工艺孔定位，压料板(顶件销)定位） 2）为了消除弹复，尽量用校正弯曲（措施: 严格控制模具闭合高度模具具有足够强度,刚度） 3）考虑补偿回弹的措施（措施:

凸模角度作成回弹角，顶板作成弧形曲面） 5）考虑方便叏出工件。

弯曲模工作部分尺寸计算包括凸、凹模的宽度、圆角半径和凹模的深度，U形弯曲件还必须确定凸凹模之间的间隙。

14.什么是拉深工艺？

用拉深模具将平板毛坯制成各种形状开口空心件的工艺方法(又叫拉延)。

15.旋转体拉深件毛坯尺寸确定原则是什么？

计算原则: 面积相等（毛坯的平面面积等于工件的表面积） , F毛=F件(忽略料厚变化)。

16.为什么要确定拉深件毛坯尺寸时需要加修边余量？

修边余量目的: 拉深时产生凸耳现象,需修边将不平部分切去,切去的高度称修边余量,拉深时，计算毛坯尺寸必须加修边余量(在高度方向加)

17.什么是复合模、什么是级进模？

复合膜：在压力机的一次行程中，在模具的同一位置上完成两个或两个以上的冲压工序，冲出一个完整工件的模具。

级进模：压力机一次行程中，在模具的不同工位上同时完成不同的冲压工序。

18.什么是翻边？什么是胀形？

翻边：利用模具把工件的孔边缘或外边缘翻成竖边的冲压加工方法.

胀形：利用模具强迫板料厚度减薄,和表面积增大,以获得零件几何形状的冲压加工方法。

冲裁刃口尺寸计算

拉深工序计算

塑料部分

1.什么是塑料？热塑性塑料？热固性塑料？

塑料：一种通过聚合反应产生的化合物。

热塑性塑料：具有加热软化、冷却硬化特性的塑料。

热固性塑料：在受热或其他条件下能固化或具有不溶（熔）特性的塑料。

2.注射成型是怎样的过程？

塑料在注射机的加热料筒内，塑料受热熔融，在注射机的螺杆或活塞推动下，经喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔，塑料在模具型腔内硬化定型。

3.注射机包括哪几个部分？什么是注射机的注射量？塑化率、锁模力？开模行程？

①注射机包括射出系统、模具系统、油压系统、控制系统、锁模系统；

②注射容量，注射机的螺杆或活塞一次行程可以传送的熔融塑料的量;

③塑化率，注射机的塑化装置单位时间内可以提供的塑化均匀的熔料的量。锁模力，可以抵消型腔内最大压力的反作用力。

④取出制件所需的开模距离。

4.怎样选择注射机？

教材找的：根据成型塑件所需的最大注射容量或质量（含塑件与浇注系统凝料的用量）、锁模力、模具的闭合厚度及所需的开模距离。此外，还应考虑喷嘴孔直径与模具主流道始、端直径、定位孔与模具上的定位圈直径、模具外形尺寸与注射机拉杆空间等关系的校核。/PDF 上找的【①最大注射量的校核；②注射压力的校核；③锁模力的校核；④安装部分的尺寸校核（主流道衬套、模具的厚度，模具的外形尺寸、模脚尺寸）；⑤开模行程和顶出装置的校

核。】

5.注射成型过程中重要的工艺参数有哪些？

最大注射量、注射压力、锁模力、模具厚度、开模行程。

6.根据注塑模具各部件的作用，注射模由哪几部分组成？各部分包括哪些零件?

PDF:

浇注系统;主流道、分流道、内浇口、冷料穴、浇口套、拉料杆；

成型零件：型芯、型腔、成型杆、镶块；

脱模系统：推出系统—推板、推杆、推管；抽芯机构—侧型芯滑块、斜导柱、压紧楔形块；

导向系统：导柱、导套、导板、导轨；

控温系统：冷却水道、水嘴、加热管；

固定安装部分：定模底板、定模板、动模板、动模垫板、模脚；

（教材P123--124）注射模组成部分：

①成型零部件；

②浇注系统；

③开合模导向机构；

④脱模机构；

⑤侧向分型与抽芯机构；

⑥温度调节系统；

⑦排气系统；

⑧其他零部件。

常用零部件：

①成型零件：凸模（型腔）、凹模板（型腔板）、型芯（凸模）、侧型芯、镶件、活动镶件、成型拼块、螺纹型环、螺纹型芯；

②导向机构：导柱、推板导柱、导套、推板导套；

③推出零件：推杆、推管、推件板、推件环、推杆固定板、推板、拉料杆、推料板；

④侧向分型与抽芯零件：斜导柱、侧型芯滑块、弯销、斜滑块、斜导槽板、楔紧块；

⑤支承固定零件：定模座块、动模座块、凹模（型腔）固定板、凸模（型腔）固定板、模套、支承板、垫块、模脚、支承柱；

⑥定位和限位零件。

7.什么是两板式模具？什么是三板式模具？

①两板式模具即单分型面模具，由定模和动模组成，只有一个分型面，构成型腔的一部分在动模上，另一部分在定模上，分流道设在分型面，开模后零件和流道凝料留在动模侧，由顶出装置顶出;

（与②三板式模具即双分型面模具，用两个不同的分型面分别取出流道内的凝料和塑料制品。

单分型面注射模具相比，双分型面注射模具在动模板与定模板之间增加了一块可以移动的中间板(又名浇口板)。中间板适用于采用点浇口进料的单型腔或多型腔模具。）

8.什么是主流道？设计要点是什么？

①主流道：从注射机喷嘴与模具接触处起到分流道为止的一段料流通道，负责将塑料熔体从

喷嘴引入模具。

②设计要点：主流道一般不直接开在定模板上，而是制造成浇口套，然后再固定到定模板上。小型模具、小批量生产模具、直角式注射模具一般直接开在定模板上。便于流道凝料从主流道衬套中拔出，主流道设计成圆锥形,锥角α=2°-4°，流动性差的塑料，取α=3°-6°；衬套大端高出定模端面5~10 mm，并与注射机定模板的定位孔成间隙配合；为使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出与喷嘴对接处设计成半球形凹坑，球半径略大于喷嘴头半径0.5~1 mm，浇口套进口的直径应比注射机喷嘴孔直径大1~2 mm。

主流道要求耐高温和摩擦，要求设计成可拆卸的衬套，以便选用优质材料单独加工和热处理；主流道衬套与塑料接触面较大时，由于腔体内反压力的作用使衬套易从模具中退出，可设计相应装置将其固定住；

直角式注射机中，主流道应设计在分型面上，因为不需沿轴线上拔出凝料，可设计成粗圆柱形。

（参照PDF塑料成型模具设计-II 76页—79页有图片和例子）

9.什么是分流道？拉料杆起什么作用？

①分流道：主流道和浇口间的部分。

②拉料杆作用：使塑料在分流道中不易脱落。

10.浇口的作用是什么？有哪几种形式？各有什么特点？

浇口作用：①使从流道来的熔融塑料以较快的速度进入并充满型腔；②型腔充满塑料后，浇口能迅速冷却封闭，防止型腔内还未冷却的热料回流。

形式和特点：①针点式浇口：最常使用在单一塑件多点进浇，以确保对称的充填，或是缩短流道长度以确保整个塑件的保压操作；②潜伏式浇口：进料部位选在制品较隐蔽的地方，以免影响制品的外观，顶出时，流道与塑件自动分开，故需大的顶出力，制造困难。③直接式浇口：尺寸较大，冷凝时间较长；压力直接作用于制件上，易产生残余应力；浇口凝料的除去较困难；流动的阻力小，进料的速度快，用于大型长流程式的单腔制品，可以较好地补缩；④侧浇口-边缘浇口：一般开在分型面上，从塑件侧面进料，能方便的调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间，因而也称为标准浇口,典型的矩形。浇口适用于一模多件，提高生产率 ,去除方便，常用手动清理浇口。⑤盘状浇口（又称薄膜浇口）：常用在内侧有开口的圆柱体或圆形，并且要求高度同轴性的塑件，或是不容许有缝合线的塑件。使用冲切法去除余料。

11.为什么要在注射模中考虑排气系统？一般排气槽开设在哪里？

①型腔及浇注系统内的空气及塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体。②如果型腔内因各种原因而产生的气体不被排除干净，会导致：在塑件上形成气泡、接缝、表面轮廓不清及充填缺料等成型缺陷③积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度。气体受压，体积缩小而产生高温会导致塑件局部碳化或烧焦(褐色斑纹) 。

排气槽：①利用配合间隙排气 :通常中小型摸具的简单型腔，可利用推杆、活动型芯以及固定型芯端部与模板的配合间隙进行排气，其间隙为0.03-0.05mm ;②在分型面上开设排气槽排气槽。如直浇口模具；③根据进料口的位置，排气口设置在最后充满的位置；④利用排气塞排气如果型腔最后充填的部位不在分型面上，其附近又无可供排气的推杆或活动型芯时，可在型腔深处镶排气塞；⑤强制性排气：在气体滞留区设置排气杆或利用真空泵抽气，这种作法很有效，只是会在塑件上留有杆件等痕迹，因此排气杆应设置在塑件内侧。

12.什么是分型面？确定分型面需要考虑哪些原则？

①分型面：闭合时动模和定模相配合的接触表面，也是打开模具取出塑件和浇注系统凝料的

面。

②取决于塑件形状、壁厚、成型方法。A.应选择在不影响塑件外观的部位，由分型面造成的飞边应容易修整清除；B.不应影响塑件的尺寸精度，精度要求高的塑件如果被分型面所分割，会由于合模不准确，造成尺寸上的误差；C.应有利于塑件的脱模。薄壁筒形制品，收缩后易包附在型芯上，将型芯设在动模边是合理的，顶出机构在动模侧；自动侧向抽芯机构除了液压轴能获得较大的侧向抽拔距离外，一般抽芯机构侧向抽拔距离都较小。取分型面应首先考虑将抽芯或分型距离较长的一边放在动、定模开模的方向。

13.注射模凹模和凸模工作部分尺寸与那些因素有关？

14.反推杆起什么作用？

使推出机构恢复原位

15.什么是抽芯机构？抽芯距怎么计算？抽芯机构中滑块限位装置起什么作用？锁紧块起

什么作用？

①抽芯机构：完成活动型芯抽出和复位的机构叫做--抽芯机构；②抽芯距等于侧孔深加2-3mm的安全系数：S=H*tg(θ)

.s—抽芯距（mm）；

?H—斜导柱完成抽芯距所需的行程（mm）；

?θ—斜导柱的倾斜角，一般取15°~20°

③滑块限位装置作用：保证斜导柱的伸出端可靠地进入滑块的斜孔，滑块在抽芯后必须停留在一定位置上；

④紧滑块作用：防止侧型芯在注射成型时因受力产生移动。最好把锁紧块与模板做成整体的。同时锁紧块的斜角应比导柱斜角大2°~3°，否则斜导柱无法带动滑块；

计算题：

塑料模成型部分尺寸计算

PDF“塑料成型模具设计-III”从26页——33页

已知抽芯距如何确定所需开模行程

PDF上“塑料成型模具设计-III”第58、59、60页。