《金属模具设计基础》课件.pptVIP

金属模具设计基础欢迎学习《金属模具设计基础》课程。本课程将系统介绍金属模具设计的基本理论、方法和技能，帮助学生掌握模具设计的核心知识，培养专业设计能力。模具作为工业生产中的关键工艺装备，广泛应用于汽车、电子、航空航天等领域。通过本课程的学习，您将了解模具设计的全过程，为未来的工程实践和技术创新打下坚实基础。让我们一起探索金属模具设计的奥秘，掌握这一重要的工程技术，成为优秀的模具设计师！

课程概述课程目标培养学生系统掌握金属模具设计的基本理论和方法，能够独立完成常见金属模具的设计任务，具备解决实际工程问题的能力。学习内容包括模具概论、金属成形原理、各类模具设计方法、制造工艺、质量控制、CAE分析等内容，通过理论学习与实践相结合，全面提升设计能力。考核方式平时作业占30%，课程设计占30%，期末考试占40%。要求学生积极参与课堂讨论，按时完成设计作业，通过综合考核评定成绩。

第一章：模具概论模具的定义模具是工业生产中用于将材料成形为特定形状和尺寸的工艺装备，是实现零件批量生产的重要工具。模具通过施加压力、温度等外部条件使材料发生塑性变形，从而获得所需的产品形状。模具的分类按加工工艺可分为冲压模、锻造模、铸造模、塑料模等；按结构特点可分为开式模、闭式模；按精度要求可分为普通模、精密模、超精密模；按用途可分为生产模和实验模等。模具在工业生产中的地位模具被誉为工业之母，是现代工业的基础装备。模具水平直接决定产品的质量、效率和成本，对汽车、电子、家电等行业具有重要支撑作用，是衡量一个国家制造业水平的重要标志。

模具的发展历史1早期模具模具技术可追溯到青铜时代，当时人们使用简单的石模和粘土模具制作青铜器。随着铁器时代的到来，金属锻造技术逐渐发展，开始出现原始的锻造模具。2现代模具技术的发展20世纪初，随着工业革命的推进，模具技术迅速发展。二战后，计算机辅助设计与制造技术的应用使模具设计精度和效率大幅提高。数控加工技术的普及进一步革新了模具制造工艺。3未来模具发展趋势当前，模具技术正朝着智能化、数字化、绿色化方向发展。3D打印、虚拟仿真、新材料应用等技术将深刻改变模具行业。未来模具将更加高效、精密、环保，并与人工智能、大数据等技术深度融合。

模具的基本组成型腔型腔是模具的核心部分，其形状与产品外形相对应，决定了产品的几何特征和表面质量。设计型腔时需考虑材料收缩、脱模角度等因素，精密的型腔加工是保证产品质量的关键。浇注系统浇注系统包括浇口、浇道和内浇道等，负责将熔融金属导入型腔。良好的浇注系统设计能确保熔融金属充分、均匀地填充型腔，减少气孔和冷隔等缺陷。冷却系统冷却系统由冷却水道和相关控制装置组成，用于控制模具温度。合理的冷却系统设计可以缩短生产周期，提高产品质量，延长模具寿命。顶出系统顶出系统包括顶针、顶板和顶出机构等，用于将成形后的产品从模具中取出。顶出系统的设计需考虑产品结构特点，确保产品顺利脱模且不变形。

模具材料概述常用模具材料模具钢是最主要的模具材料，包括碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢和特种钢等。常用的有Cr12、Cr12MoV、H13等。此外，硬质合金、陶瓷材料和特种塑料等也应用于特定模具。不同种类的模具钢具有不同的性能特点，选择时需根据具体应用场景和要求进行权衡。例如，冷作模具常用Cr系列钢材，而热作模具则多选用H系列钢材。材料选择原则模具材料选择需综合考虑工作条件、产品要求和经济因素。主要原则包括：满足强度和硬度要求；具备良好的耐磨性和韧性；热处理变形小；加工性能好；成本适中。不同部位的模具零件可采用不同材料，以优化性能和成本。例如，模具的型腔和型芯可选用高性能模具钢，而支撑部件可用普通结构钢，这样既保证关键部位的性能，又控制了整体成本。

第二章：金属成形原理金属塑性变形基础金属塑性变形是指金属在外力作用下，超过弹性极限发生永久变形的现象。这种变形主要通过晶体内部位错的滑移和孪晶来实现。金属的塑性变形能力直接影响模具设计和成形工艺的选择。温度对金属塑性变形有显著影响，一般而言，温度升高有利于提高金属的塑性。这就是热成形工艺比冷成形工艺能获得更大变形量的根本原因。应力与应变应力是单位面积上承受的力，分为正应力和切应力；应变是变形量与原始尺寸的比值，表征变形程度。在模具设计中，需要控制工件各部位的应力分布，避免超过材料极限而导致破裂或其他缺陷。屈服准则屈服准则是判断金属材料何时开始塑性变形的理论依据。常用的有特雷斯卡（Tresca）准则和冯·米塞斯（VonMises）准则。正确应用屈服准则可以准确预测金属的变形行为，指导模具设计和工艺参数选择。

金属成形工艺分类冲压成形冲压是在常温下，利用安装在压力机上的模具对板材施加压力，使其分离或改变形状的加工方法。冲压工艺主要包括剪切、弯曲、拉深、成形等，广泛应用于汽车、家电等行业。锻