模具模型开发设计？

1-1．企业基本情况（发展史）

北京弘力天创成型技术研究中心是一家提供各种有色金属铸造，金属精密铸造，设计开发模具造型，机械加工的研发公司。其前身是1994年成立的北京市宏利有色金属铸造厂。其地理位置优越，交通运输便利，位于北京市大兴区黄村镇霍村工业区，毗邻南六环路，地理位置优越，驱车至南三环仅20分钟，发货至天津港全程高速，交通便利，成为众多出口外贸公司的铸造生产基地。

1-2企业基本情况（现状）

北京弘力天创成型技术研究中心经过十几年的辛勤开拓，已经形成了立足华北（北京、河北、天津、山东、山西）、深入全国、拓展海外的战略格局。本公司由具有三十余年铸造经验的原北京市宏利有色金属铸造厂的铸造工程师担任技术支持及管理工作。公司专业生产制造各种铝合金高强度铸件、可以满足企事业单位所需的各种牌号铝合金铸件及中小型金属结构制造。

2模具设计开发

本公司的铸造工程师、设计操作人员擅长各种有色金属铸造模具的研发。并能熟练生产开发各种客户所需的模具造型。从而达到模具开发及大规模生产全方位服务。公司同时为用户定制各种产品，最大限度地满足用户的个性化需求，全套生产工艺采用先进的设备及技术。本公司有自己的模具车间，从模具设计、制作到模具维护与保养更新都自行完成。客户只需要模具开发，本公司也可以交付完全合格的模具。使客户收到模具，就可以投入生产。节约试生产时间，为客户提高经济效益。

3铸造工艺——重力铸造技术

北京弘力天创成型技术研究中心采用专业铸造工艺，具有专业管理人员，专业生产操作，到位的服务，通过采用铝合金铸造工艺重力金属型铸造，树脂砂铸造等生产工艺满足不同客户需求。就铸造工艺而言，我公司主要采用重力铸造技术，使得新产品从开发到投产的过程较压力铸造技术周期短，成本低。精度与质量完全可以达到压力铸造工艺水平。而相对于砂型铸造技术，重力铸造可以精确的保证产品尺寸；外观精美，节省深加工成本；产品批量生产迅速。企业运用重力铸造技术已为众多客户节约了大量的产品开发制造成本以及开发时间，使其产品在市场中具有较强的竞争力。

4主营产品

本公司经营业务主要为铝、铜、锌、铅、镁等有色金属制品的开发和制造以及铸造模具的设计开发，产品涉及装饰、石油、核工业防辐射、食品机械、军工配件、铝合金加工、 铜件加工、 铜套加工、 齿轮泵、 齿轮油泵、 齿轮箱、 铸造件、 铝合金铸造件、 铸造铜件 、铸件、 五金制品、 五金配件、 精密模具、 精密机械、 精密制造 、精密铸造模具、 锌合金压铸、锌合金压铸件金属铸造加工等各个领域。最小铸件质量达几克，最大铸件质量达一吨以上。

5目标及宗旨

自公司成立以来，北京弘力天创成型技术研究中心始终秉承“以人为本、诚信经营”的理念，不断开拓创新，时刻迎接来自市场的任何挑战，为广大国内外客户提供优质可靠的产品。公司产品畅销国内外，质量可靠有保证，价格绝对合理，供货及时，多年来拥有众多的客户资源，并享有很好的商业信誉！同类产品中，我公司在产品品质及价格上具有绝对竞争力！目前公司打造立足国内，服务全球的制造专业公司。

模具计划就是设计模具的计划书！

模具具有特定的轮廓或内腔形状，具有刃口的轮廓形状可以使坯料按轮廓线形状发生分离，即进行冲裁；内腔形状可以使坯料获得相应的立体形状。（补充一句，国外把模具分两类：MOLD和DIE。MOLD意思是“模子，模腔”，指塑模、铸造模一类的；DIE意思是“金属模子,印模”，指冲模、锻模一类的。分别很简单：一种是把材料加热熔融后灌入模腔，一种是用外力把材料压成所需的形状。）

模具一般分为两个部分：动模和定模，或凸模和凹模，它们可分可合。分开时装入坯料或取出制件，合拢时使制件与坯料分离或成形。在冲裁、成形冲压、模锻、冷镦、压制和压塑过程中，分离或成形所需的外力通过模具施加在坯料上；在挤压、压铸和注塑过程中，外力则由气压、柱塞、冲头等施加在坯料上，模具承受的是坯料的胀力。

模具除其本身外，还需要模座、模架、导向装置和制件项出装置等，这些部件一般都是制成通用型，以适用于一定范围的不同模具。

模具的应用极为广泛，大量生产的机电产品，如汽车、自行车、缝纫机、照相机、电机、电器、仪表等，以及日用器具的制造都应用大量模具。

模具基本上是单件生产的，其形状复杂，对结构强度、刚度、表面硬度、表面粗糙度和加工精度都有很高的要求，所以模具生产需要有很高的技术水平。模具的及时供应及其质量，直接影响产品的质量、成本和新产品研制。因此，模具生产的水平是机械制造水平的重要标志之一。

加工金属的模具按所采用的加工工艺分类，常用的有：冲压模，包括冲裁模、弯曲模、拉深模、翻孔模、缩孔模、起伏模、胀形模、整形模等；锻模，包括模锻用锻模、镦锻模等；以及挤压模和压铸模。用于加工非金属和粉末冶金的模具，则按加工对象命名和分类，有塑料模、橡胶模和粉末冶金模等。

冲压模是用于板料冲压成形和分离的模具。成形用的模具有型腔，分离用的模具有刃口。最常用的冲压模只有一个工位，完成一道生产工序。这种模具应用普遍，结构简单，制造容易，但生产效率低。为提高生产率，可将多道冲压工序，如落料、拉深、冲孔、切边等安排在一个模具上，使坯料在一个工位上完成多道冲压工序，这种模具称为复合模。

另有将落料、弯曲、拉深、冲孔和切边等多工序安排在一个模具的不同工位上，在冲压过程中坯料依次通过多工位被连续冲压成形，至最后工位成为制件，这种模具称为级进模，又称连续模。

冲压模的特点是：精度高，尺寸准确，有些冲裁模的凸模与凹模的间隙近于0；冲压速度快，每分钟可冲压数十次至上千次；模具寿命长，有些硅钢片冲裁模寿命在几百万次以上。

煅模是用于热态金属模锻成形的模具。模锻时，坯料往往经过多次变形才能制成锻件，这就需要在一个模块上刻有几个型腔。金属依次送至各个型腔，并在型腔内塑性流动，最后充满型腔，制成锻件。在模锻成形中，坯料很难与终锻时的型腔体积相等，为了避免废品，常选用稍大一些的坯料。为此，在终锻模的上、下模分界面的型腔四周设有飞边槽，以存贮多余的金属，成形后将飞边切去。

锻模的技术特点是：有多个形式复杂的型腔；工作条件恶劣，1000℃以上炽红的钢在模具型腔内变形和流动冲刷；模具要承受锻锤的高速冲击或重负载的压下；在使用过程中常处于急冷、急热和冷热交变状态。因此，模具材料应具有很高的强度、韧性和耐磨性。热锻时还须有较高的温度强度和硬度，并经过强韧化热处理。

挤压模是用于将金属挤压成形的模具。正挤压模有一个静止的凹模和放置坯料的挤压筒，以及对坯料施加压力的冲头。反挤压模的挤压筒为凹模，冲头为凸模。由于金属需要在很大的压强下才能从凹模挤出成形，因此，挤压筒和反挤压的凹模需要有很高的强度，故常采用多层预应力组合结构。冲头和凸模的工作长度宜短，避免在高的压应力下发生不稳和弯曲。

压铸模是安装在压铸机上的，能够将液态金属在高压下注入型腔，并保压至金属凝固、成形的模具。它主要用于铝、锌、铜件，也可用于钢件。压铸模的结构与塑料注射模类似，它由动模与定模构成型腔，用型芯做铸件的孔腔。金属在型腔内冷却、凝固后抽出型芯，分开模具。

压铸件一般壁薄中空，有众多台、筋，形状结构复杂，尺寸要求较精确，表面较光洁。由于金属在熔融的高温下成形，因此压铸模需要采用耐高温的材料制造。

塑料模是用于塑料成形的模具。随着塑料工业的发展，塑料模需求量日益增多，其产量已占各类模具产量的首位。常用的塑料模有注射模、压塑模和挤塑模等。

塑料模工作时，所承受的压力、温度都不高，但制件数量很大，表面要求特别光洁。为此，模具材料可选用预淬硬钢，即先对模具进行热处理，达到一定硬度后再进行切削加工，以防止热处理后变形，最后再进行抛磨加工，以提高表面质量。

橡胶模是主要用于轮胎、汽车蓄电池壳、鞋底等橡胶产品成形的模具。一般是将橡胶材料夹入模具内，经蒸汽加热成形，也有与塑料注射模相似的橡胶注射模。

粉末冶金模是将固体金属粉末压制成形的模具。工作时，将金属粉末定量地倒入下模，然后上模压下、闭合、成形，再用顶料装置顶出预制坯，并送入烧结炉内烧结，遂制成粉末冶金零件。

一般粉末冶金件的空隙很大，占总体积的15％左右，成形压力不大，模具结构较简单，精度、表面粗糙度要求一般，所以对模具无特殊要求。为了减少空隙、提高密度和强度，对烧结后的坯件，再进行一次热锻，通称粉末锻造，所用的模具与模锻模相似。

由于模具是进行成型加工的工具，所以要求尺寸精确、表面光洁、结构合理、生产效率高、易于自动化；并且还要制造容易、寿命高、成本低；另外还要考虑到设计符合工艺需要，经济合理等。

模具结构设计和参数选择须考虑刚性、导向性、卸料机构、定位方法、间隙大小等因素，模具上的易损件应容易更换。对于塑料模和压铸模，还要考虑合理的浇注系统、熔融塑料或金属流动状态，以及进入型腔的位置与方向。为了提高生产率、减少流道浇注损失，可采用多型腔模具，即在一模具内能同时完成多个相同或不同的制品。

模具的生产一般为单件、小批生产，在制造要求严格、精确。因此多采用精密的加工设备和测量装置。按结构特点，模具一般分为平面的冲裁模和具有空间的型腔模。

平面冲裁模可用电火花加工初成形，再用成形磨削、坐标磨削等方法进一步提高精度。坐标磨床一般用于模具的精密定位，以保证精密孔径和孔距。也可用计算机数控连续轨迹坐标磨床，磨削任何曲线形状的凸模和凹模。

型腔模主要用于立体形状工件的成形，因此在长、宽、高三个方向都有尺寸要求，形状复杂，制造难度较大。象冷挤压模、压铸模、粉末冶金模、塑料模、橡胶模等都属于型腔模，型腔模多用仿形铣床加工、电火花加工和电解加工。将仿形铣加工与数控联合应用，和在电火花加工中增加三向平动头装置，都可提高型腔的加工质量。

计算机数控多轴铣床、坐标磨削和加工中心机床，是型腔模加工的重要设备。型腔的表面研磨和抛光一般采用电动或风动工具，配以各种研磨、抛光轮和研磨膏粉，或采用超声波研磨、挤压珩磨、化学抛光等方法。三坐标测量机和光学投影比较仪是模具制造中常用的精密测量设备。

模具是精密工具，价格昂贵，必须尽量提高使用寿命。模具的正常失效形式主要有磨损、塌陷断裂、粘合等，不同用途的模具失效形式也各不相同。提高模具寿命的途径主要是根据应用条件，合理选用模具钢和确定热处理规范。

选用在使用温度下强度高的材料可防止塌陷；提高模具硬度可以减少磨损率；较高的韧性和抗疲劳性能，以及消除电加工的硬化层及加工残余应力，可以阻碍裂纹的产生和发展，防止裂断。

表面处理、润滑和选用抗粘合性能好的模具材料，是延长模具寿命的重要措施。模具工作表面和基体的要求差异很大，很难用一种材料完全合理地满足，但可以在工作部位用镶块、堆焊、喷镀和局部强化的办法提高其综合性能。此外，合理的操作使用，是消除非正常失效、减缓正常失效的另一途径。

浅谈注塑模具的计算

　引导语：下面是我为大家精心准备的关于浅谈注塑模具的计算的相关资料，希望可以帮助到大家哦!

　 1引言

　工业设计的目的，就是通过对产品的合理规划，而使人们能更方便地使用它们，使其更好地发挥效力。在研究产品性能的基础上，工业设计还通过合理的造型手段，使产品能够具备富有时代精神，符合产品性能、与环境协调的产品形态，使人们得到美的享受。工业设计强调技术与艺术相结合，所以它是现代科学技术与现代文化艺术融合的产物。它不仅研究产品的形态美学问题，而且研究产品的实用性能和产品所引起的环境效应，使它们得到协调和统一，更好地发挥其效用。丛林法则(the law of the jungle)是自然界里生物学方面的物竞天择、适者生存、优胜劣汰、弱肉强食的规律法则。激烈的市场竞争让塑料制品在利用工业设计的同时，不得不引入丛林法则，正是工业设计和丛林法则促使塑料制品的外观造型越来越复杂，而电脑技术的发展，特别是计算机辅助设计和制造使这一切复杂的设计造型都有了实现的可能性。

　塑料制品的成型，绝大多数都离不开模具。近年来，计算机辅助设计和制造的发展，对塑料制品的设计和模具制造带来了翻天覆地的变化。模具制造的技术已经由过去的以钳工手工为主发展到以数控机床加工为主，塑料产品的设计也从手工制图发展到完全利用电脑绘图，产品制图的表现手法也由过去2D图纸转向3D数据为主，产品的造型也从过去的方形、三角形和圆形等规则形状变化为复杂的空间曲面造型，这些变化都使得产品的外观形状越来越复杂，也给模具设计和制造带来了极大的挑战。因此要求我们的模具设计必须适应这种挑战，与时俱进。

　对于注塑模具的计算，模具专业教科书、技术资料、论文和设计手册已经有很多公式和资料，在过去几十年的岁月里，这些公式在模具行业得到广泛的应用，现在利用计算机辅助设计与制造的情况下，这些公式的局限性也凸显出来，因而有些传统的模具设计计算公式在实际中已经失去使用价值，继续使用某些公式可能会给模具设计专业的新生带来困扰，本文旨在探讨在模具设计的实践中哪些内容需要计算，哪些内容不需要计算，如何选择计算公式等问题。

　 2、注塑模具型腔尺寸的计算

　 21型腔尺寸计算的误区

　塑料被溶化后注入型腔，冷却后脱模其尺寸会缩小，因此在模具设计时会考虑到收缩因素，加大型腔尺寸从而使塑料制品冷却后能获得我们所需要的尺寸。公式，把计算方式归纳为平均尺寸法和极限尺寸法两类。事实上，上述的公式在实际的模具设计中根本无法使用，这些公式只能应用在图1所示的形状单纯的简单制品。因为现实的很多塑料制品是由多个复杂曲面组成的不规则的3D模型，在这些不规则制品中，很难找到尺寸并套用公式。另一方面，经过多年的发展，模具加工机床的精度、刀具材料等都发生了很大的变化，数控技术得到广泛的应用，现代的CNC机床、慢走丝线切割和精密电火花加工机床的加工精度已经达到微米级，在欧洲的模具设计资料中，取消类似的计算公式已经有20多年了，因此我们也要与时俱进。对于模具型腔的磨损，在现代模具设计中，不作为考虑的因素了。

　如果型腔过度磨损，产品尺寸超出公差要求，则更换模仁或者重新设计制造模具。过去使用这些公式的背景是机床精度不高或者加工不到位，一部分加工需要依靠手艺精良的钳工来修配，这时采用保守的计算公式是十分必要的。

　22 塑件收缩率计算的方法

　前文已经述及，利用传统的计算方法，已经很难适应模具设计工作了。在欧洲、美国和日本等工业发达国家，我国香港和台湾地区都是采用以下的简化计算方法，经过多年的实践表明，采用以下计算方法可以满足实际需要。

　塑件没有尺寸公差要求(自由公差)时：

　成型尺寸公差仍取塑件尺寸公差的1/2~1/3

23 加纤维塑件的型腔尺寸计算

　加纤维塑件的各个方向收缩并不一致，而且数值相差较大，通常在塑胶流动方向收缩率较小，垂直于塑胶流动方向收缩率较大，这时采用表1和表2的公式更是无从下手，目前流行的3D设计软件PRO/E和UG等软件里，可以在X,Y,Z三个方向设置不同的收缩率，较好地解决了这个问题。

24高精度尺寸的调整

　高精度的尺寸，先将尺寸公差转化成上下偏差值相等的公差，再按照上述计算方法，对高精度的部位按照后期可以减钢的方法预留005的钢料，方便试模后的修整。

3、热膨胀的计算

　熔化树脂流入浇口、流道、定模型腔，模具受到180～300℃左右高温树脂所传来的热量, 通常温度上升时金属发生热膨胀, 因此，注塑成型模具的零部件也发生热膨胀。对于热膨胀对注塑模具性能的影响，很多模具教科书和设计手册，没有提供典型的案例。热流道系统模具、大型模具、存在大型滑块和多斜顶的模具以及高温成型的模具，热膨胀对于上述四类模具来说，影响较大，高温的情形下，正常的模具运动间隙会缩小，因此热膨胀会导致：影响导柱导套的配合、擦穿位的配合、侧抽芯滑块滑动不顺畅、斜顶和滑块容易卡滞、型芯尺寸胀大。

　对于三维的具有各向异性的物质，有线膨胀系数和体膨胀系数之分。对于可近似看做一维的物体，长度就是衡量其体积的决定因素，这时的`热膨胀系数可简化定义为：单位温度改变下长度的增加量与的原长度的比值，这就是线膨胀系数。在模具设计中，通常采用线膨胀系数来计算热膨胀的影响。

4、流长比的计算

　塑料的流长比是指塑料熔体流动的长度与壁厚的比值。塑料的流长比直接影响到塑料制品的进浇点数量和分布情况，同时也会影响到塑料的壁厚。

　对于所采用塑料的流长比，我们是要牢记的，有利于我们塑料模具报价和模具设计。LDPE的流长比是270;HDPE的流长比是230;PP的流长比是250;PS的流长比是210;ABS的流长比是190;PC的流长比是90;PA的流长比是170;POM的流长比是150;PMMA的流长比是150

　不同的塑料的流长比都会不同，往往流长比越少的塑料，其流动性也就会越差。设计中小型模具时，一般不需要计算流长比，但是对于大型模具则不可忽视流长比的计算。

5、型腔的强度计算

　型腔在成型过程中受到塑料熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度，实践表明，对于大型模具，特别是大深度型腔模具，刚度不足是主要矛盾，型腔尺寸应以满足刚度条件为准。对于中小型模具，特别是小深度的型腔，强度不足是主要矛盾，但是小尺寸型腔的强度计算环节一般省略，模具设计者往往利用现有的经验来进行设计，在实际中并不会出现任何问题。强度不足时，会使模具型腔破裂，因此，强度计算的条件是满足受力状态下的许用应力。而刚度不足，会导致型腔在受力状态下尺寸扩大，其结果会使制品出现毛边，尺寸超差甚至难以脱模。关于大型腔注塑模具的型腔深度计算，请参考相关模具设计手册。

6、锁模力的计算

　对于中小型模具，锁模力一般凭经验估计为主。大型模具应根据型腔内的压强乘以水平投影面积计算出锁模力，计算出的锁模力应远远小于注塑机的额定锁模力。对于注射量的计算也是如此。

7、斜顶和行位行程的计算

　斜顶的行程，对于简单模具，一般是通过正切三角函数就可以计算出来的，对于复杂模具，斜顶的行程利用三角函数计算后，需要在3D软件中模拟验证。行位行程的计算，很多教科书都列出了公式，并举了例题。在实际中，简单模具的行位行程，可能不需要通过计算，一目了然，例如表3第一例。

　一般列出了一种行位抽芯的特例，即形状比较简单的HALF抽芯。现实中很多的复杂行位的抽芯距离是很难列出公式计算的，而通过3D软件移动模拟就可以很简单的确定抽芯距。因此过多的使用计算公式可能会误导初学者，到处查阅资料找计算公式。

　8、脱螺纹模具的计算

　对于脱螺纹模具的计算，计算传动比、螺纹型芯转动圈数等等都是必要的，参见相关手册。

　9、抽芯力、脱模力和顶出力的计算

　抽芯力、脱模力和顶出力的计算相当复杂，现有的公式也很难准确的计算，只能通过经验的积累，估计脱模力，并采取相应的对策。

10、冷却系统的计算

　对于冷却系统的计算。现在已经有很多的计算公式，但是在现实中，应用计算比较少，一般的简单模具，制造周期都很短，模具设计的时间更短了，所以冷却系统的计算大都是省略了，通过经验类比解决。虽然不需要计算，但是雷诺数的计算、层流紊流等理论会给模具设计者提供思考的思路。

11、总结

　注塑模具的计算，对于大型模具和中小型模具来说，二者有着本质的区别。中小型模具通过经验很容易解决，而大型模具，一旦设计失误就会造成巨大损失，但是模具设计的计算，都必须建立在实践的基础上，模具是一门实践远远大于理论的技术，模具技术来源于实践。

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