模具結構
關注創建者：模具設計UG編程教學 創建時間：2019-04-15
模具結構的視頻教程
沖壓模具基本結構跟pressCAD基礎
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模具結構的實例教程
在汽車結構件中，空調殼體是較復雜的產品代表。今天我們就以空調殼體為例給大家剖析其模具結構的設計，對大家很有實用參考價值。
一、產品分析
汽車空調殼體為汽車空調的核心部件，產品材料為PP-TD20。產品設計需考慮處裝配，排水，出風的多種功能要求，故其結構相對比較復雜。
在開始模具設計時，如何劃分前后模是一個重點問題。按常規思維，自然是骨位多、柱位多的那一側在后模，光面、骨位少的那一側在前模。而這個產品由于是結構件，外觀要求并不高，因此將骨位多的一側分在前模，光面與骨位少的一側分在后模，前后模鑲苛處理。
二、產品進膠
產品采用兩點針閥式熱咀進膠，直接點在產品表面上，如下圖所示。
前后模仁鑲苛
三、模具結構
模具結構1（前模行位）
倒扣1與倒扣2出在前模，按一般思維可以采用前模斜頂結構或彈板抽芯，這套模具采用油缸轉換抽芯，一個油缸控制兩個行位，利用鏟基封膠。
模具結構2（后模行位1）
后模行位1與行位2是行位上走行位結構，行位2由于空間有限，不能做行位壓塊，設計時采用T槽做導向，這種機構適用于行位空間小的場合。
模具結構（后模行位3/4/5/6）
后模行位3/4/5/6為常規行位結構，部分行位采用了彈針裝置，防止產品粘行位。
后模骨位側有三處倒扣，采用3支方形斜頂。
整體后模
整體前模
展開 沖壓件模具種類繁多，必須根據沖壓件的生產批量、尺寸大小、精度要求、形狀復雜程度和生產條件等多方面因素選擇。選擇的原則有：
根據五金沖壓件生產批量確定采用簡易模具還是復雜模具結構，一般來說，簡易模具壽命低、成本低；而復雜模具壽命長、成本高。因此，沖壓件數量少時，通常采用簡易模具，反之應采用壽命較長的模具結構。
根據沖壓件的尺寸精度要求確定沖模的精度級等 ，沖壓件的尺寸精度及斷面質量要求較高時，應采用精密沖模結構，對于一般精度要求的沖壓件，可采用普通沖模。復合模沖出的沖壓件精度要高于級進模，而級進模又高于簡單模。這是因為用簡單模加工多工序的沖壓件時，要經過多次定位和變形，產生的累積誤差較大，因而沖壓件的精度較低。級進模沖壓時，難免出現送料與定位誤差，但可用導正銷導正，其精度也較高。復合模是在沖模的同一位置一次沖出工件，不存在定位誤差，故其沖裁精度很高，因此，對于精度要求較高的沖壓件，大多考慮采用復合模。
根據設備能力選擇沖模的類型。 例如生產拉深件，在有雙動拉深壓力機的情況下，選用雙動沖模結構比較簡單。電子產品中的一些接插件，在一般壓力機上生產，不僅需要多套模具，而且效率也很低；如在萬能彎曲自動機上生產，則模具結構簡單，生產效率高；
根據沖壓件的尺寸大小和形狀復雜程度選用模具結構形式 一般情況下，大型沖壓件，為了便于制造模具并簡化模具結構，采用簡單模；小型沖壓件，而且形狀復雜時，為便于生產，常用復合模或級進模。像半導體晶體管外殼之類產量很大而外形尺寸又很小的筒形件，應采用連續拉深的級進模；
根據模具制造能力和經濟性選擇模具類型，在沒有能力制造高水平模具時，應盡量設計切實可行的比較簡單的模具結構。而在有相當設備和技術力量的條件下。
展開 本文將以廣汽傳祺某電動車型的中大型復雜多腔體截面門檻梁型材為例， 采用基于任意拉格朗日-歐拉（ALE）有限元法[5-7]的 Inspire Extrude 擠壓仿真分析軟件，對初始模具結構進行擠出過程中分流體和型材出口流速、截面各區域相對出口速度差異百分比、型材擠出變形位移云圖進行仿真模擬和分析。初步分析結果顯示型材擠出流速嚴重不均衡，模具和工藝若不優化，將使后期的調試周期和成本大幅增加。為了在產品開發階段將模具結構調整至最優狀態，本文中基于鋁擠壓熱狀態下的金屬流動分配的最小阻力定律原則，通過分流孔優化、供流槽體大小及工作帶長度等的優化，再次導入優化后的模具進行仿真分析，直至獲取型材截面各區域出口流速趨于均勻的新的優化模具結構。隨后，優化后的模具結構進行生產驗證，結果表明仿真分析結果與實際生產匹配度基本一致，獲得了良好的擠出產品，大大縮短了產品開發周期，降低了模具調試開發成本。
2 產品、模具設計與有限元模型的建立
2.1 產品及其初步模具結構設計
圖 1 所示為某電動車型用門檻梁鋁型材產品信息。圖 1(a)為型材三維視圖，圖 1(b)為型材截面尺寸。產品共計 6 個空腔，產品長寬最大尺寸達 220mm*181mm，產品斷面積約為 3087.7mm2, 交貨長度約 2m，屬于大型鋁型材產品。同時該型材模芯數量多且呈現非對稱狀態（最大尺寸約 70*80mm, 最小尺寸為50*50mm），這對擠壓過程中金屬的均勻分配和模具均勻受力帶來了很大的挑戰。
該擠壓型材材料牌號為 6005A, 截面壁厚在 2.0,2.5,3.0mm 之間分布，規劃在 28MN擠壓機上進行正向擠壓生產，棒料直徑為 262mm。如表 1 設計詳細的擠壓工藝參數[8].
展開 此變形由于工藝造成前后序交接不順，給后期模具試模帶來了極大困難。采用強壓等方式雖然可以得到優化，但不能根除。而且后期經過電泳以及油漆烘烤等，變形可能會擴大，零件最終品質存在風險。為避免此處變形，決定將區域1、2、3的翻邊放在同一工序完成，故拉延完成之后的工藝定為：第一序，區域1以及區域3同時修邊。第二序，區域2修邊，區域1翻邊。第三序，區域1斜楔沖孔，區域2以及區域3同時直翻邊，區域3還要斜楔沖孔，這對最后工序的模具結構提出了更高的要求。
圖4 翻邊交接區域
翻邊沖孔模具結構及運動過程
根據最終確定的工藝方案，翻邊沖孔工藝同序實現。圖5所示為翻邊沖孔模具復合結構初始設計簡圖，采用垂直翻邊和斜楔沖孔同時進行工作的結構形式。壓料板2采用氮氣缸作為壓力源，翻邊鑲塊3固定在上模座上，斜楔采用標準下斜楔，斜楔角度45度。沖頭7固定在斜楔滑塊5上并與之一同做水平運動，沖頭7在運動過程中需要穿過翻邊鑲塊3。
圖5 翻邊沖孔模具復合結構初始設計簡圖
1-上模座 2-壓料板 3-翻邊鑲塊 4-斜楔上驅動5-斜楔下滑塊 6-沖頭固定板 7-沖頭 8-凹模套9-凸模 10-下模座
整體工作過程如下：模具工作時，上模從壓機上死點隨壓機滑塊下行，壓料板2首先接觸零件，壓住零件后，模具繼續下行，氮氣缸受壓提供壓邊力，到達一定行程后，翻邊鑲塊3觸料，開始翻邊同時斜楔上驅動4接觸斜楔下滑塊5，驅動沖頭7水平運動，沖頭7穿過翻邊鑲塊3同時完成沖孔，壓機滑塊到達下死點。
工作完成后模具上行，翻邊鑲塊3隨模具上行的同時，沖頭7水平回退。壓料板氮氣缸壓力釋放完成后隨模具一起上行到達壓機上死點。如此往復。
此結構最大的特點是翻邊鑲塊3固定在上底板上，鑲塊上下運動與沖頭7水平運動同時進行，沖頭7還要穿過翻邊鑲塊3來完成沖孔，翻邊鑲塊3還承擔沖孔壓料的作用。
展開 模具設計干貨結構
也許你在工廠工作十年還不如此刻你的認真一眼收益的多，作為機械行業的工程師由于社交少，圈子小，工作涉及領域又冷門，幾乎很少接觸巧妙結構設計圖紙，來打開自己幾十年僵化的思想及想象空間。
接下來，分享下我收集的結構圖供大家參閱：
多從機構復合機構-------------
360度全開滑塊機構----------------------------
斜頂復合機構----------------模具機構解析
360度全開滑塊機構----------------------------
斜頂滑塊復合機構 -------------模具機構解析
耳機的抽芯機構------------模具結構解析
我們生活中常用的菜籃子模具結構圖解析
360度全開機構模具結構解析
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<u>這些結構直接關系到模具后續保養、維修效率和連續生產時的可控性。
</span></p><p><br></p><p>為此，團隊在模具結構中加入內噴涂，<u>使原本正面噴不到的位置得到補充保護，從而保證產品表面質量。
現代塑料產品設計為了追求功能集成與美觀，模具結構變得日益復雜。對嵌入件（Part Insert）而言，前處理—特別是網格制作—面臨巨大挑戰。多材質射出成型（Multi-Component Molding，MCM）模擬最困難的地方在于不同材質（如雙色模、金屬嵌件）之間的接觸面處理，其模擬的準確度往往取決于組件交界面的處理。
適創工程師：回到模具結構本身，你們在結構細節上還做了哪些重點優化？
大象隊：在模具結構部分，我們重點強化的是長期量產中的穩定性和可維護性。比如，在型芯位置增加快換和防退縮機構，避免長時間使用后發生微小位移，保證尺寸精度和模具安全；同時，在模架上增加排屑漏油孔槽、防塵板及位置檢測機構，用于處理離型劑積水、雜質進入以及頂針未復位就觸發滑塊動作等問題。
步驟為預浸鋅處理、化學鍍鎳和表面鍍鉻，應用于模具和航空結構件。
4、噴涂。分為粉末、氟碳、聚丙烯和環氧幾種，應用于建筑外墻和汽車部件。
在模內成型階段，由于收縮不均導致內應力不平衡，這一過程的影響因素包括原材料特性、逃料設計、結構強度、成型條件和模具結構等。塑件脫模階段則是因為頂出受力不均產生內應力，需要通過優化結構強度、逃料設計、拔模角、模具結構及拋光工藝和成型條件來改善。組配過程中的翹曲源于組配受力不均產生的內應力，主要控制手段包括優化干涉方式、提升結構強度和合理選擇原材料。
簡單直觀的用戶界面
在生產車間的加工者或裝配技師不需要通過專業的 CAD/CAM 工程師就能夠方便地檢視模具的裝配結構, SMIRT DieShop 已經被設計成一款非常易于使用的軟件, 它只需要進行極短的教育訓練. SMIRT DieShop 所有的操作都采用一種友好, 簡單, 直觀的用戶界面。
葉片銀紋位置與工藝設置的關系
從模具加熱的分區結構（圖2(b)所示）來看，模具在1.5m位置進行分區，根部區域為環向整體布置，尖部區域為環向多塊布置。在葉片根部灌注固化過程中，通常采用分塊控制灌注固化和后固化程序。
1.4
葉片銀紋問題原因分析
從銀紋產生的機理可知，銀紋問題是由于樹脂內部存在細微裂紋引起的。
金屬收縮的成因
不同金屬及鑄造方式，其收縮率有所不同，通常與合金成分、模具材料、澆注結構設計及冷卻速率密切相關。
圖4：現場以MicroPower 15/10演示瓷磚(8.5x8.5mm)的生產過程，瓷磚上刻繪有威猛全球生產基地的世界地圖
該生產采用奧地利NanoVoxell公司提供的通過3D打印技術制成4腔奈米結構模具。這項新技術的核心優勢在于，能夠在短時間內以低成本生產出微型結構的產品。
