模具课程设计书正文31906.pdf

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1、冲压模具成型工艺及模具设计 设计课题：工件如下图所示，材料 Q235，板料厚度 1mm，年产量 8 万件，表面不允许有明显的划痕。设计成型零件的模具。一、冲压工艺分析 1、该零件的材料是 Q235，是普通的碳素工具钢，板厚为 1mm，具有良好的可冲压性能。2、该零件结构简单，并在转角处有 R1 的圆角，所冲的两个孔都是8 的尺寸，工艺性比较好，整个工件的结构工艺性好。3、尺寸精度，零件上的两个孔的尺寸精度为 IT1213 级，两个孔的位置精度是 IT1112 级，其余尺寸的公差为 IT1214，精度比较低。结论：适合冲压生产。二、工艺方案确定 该工件包括落料、冲孔两个基本工序，有以下3 种工艺

2、方案：方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模具生产。方案二：落料冲孔复合冲压，采用复合模生产。方案三：冲孔落料级进冲压，采用级进模生产。方案一模具结构简单，但需要两道工序两幅模具，成本高而生产率低，难以满足中批量生产需求。方案二只需一副模具，工件精度及生产效率都较高。方案三也只需要一副模具，生产效率高，操作方便，但位置精度不如复合模具冲裁精度高。通过对上述三种方案的分析比较，成型该零件应该采用方案二复合模具成型。三、确定模具类型及结构形式 1、该零件质量要求不高，板的厚度有 1mm,孔边距有 14mm，所以可以选用倒装复合模。2、定位方式的选择：控制条料的送进方向采用两个导料销，控制条料的送进步

3、距采用挡料销。3、卸料、出件方式的选择：采用弹性卸料。下出件，上模刚性顶件。4、导向方式的选择：为了方便操作，该模具采用后侧导柱的导向方式。冲压件的形状简单、精度要求不高、生产批量为中批量，为了使得模具寿命较高，采用有导向、弹性卸料、下出件的模具结构形式。四、工艺计算 1、确定最佳排样方式，并计算材料利用率，选择板料规格。该零件为近似矩形零件，设计排样 1、排样 2 两种排样方式，如图：排样 1 排样 2 查冲压手册表 2-18，最小搭边值是：工件间：1.2mm、侧边：1.5mm。工件面积：7244-289-198-138-242=2667.5mm2 排样 1：取搭边值 1.5mm 条料宽度

4、B=47mm 步距 L=73.5mm 材料利用率：=2667.5/(4773.5)=77.2 排样 2：取搭边值 1.5mm 条料宽度 B=75mm 步距 L=45.5mm 材料利用率：=2667.5/(7545.5)=78.2 比较两种排样方式，后者材料利用率较高，所以冲裁工件的排样方式可以采用排样 2 排列方式。排样图如下 选用 1mm900mm1200mm 的板料，可以裁 12 条，每一条可以冲 26 件。总的材料利用率：12262667.5/(9001200)=77%2、计算冲床合力并预选冲床 L=（272+50）=322mm t=1mm b=450Mpa 冲压力 F=Ltb=3221

5、450=144900N145KN 查冲压工艺及模具设计表 3-11 K卸=0.05 K推=0.055 K顶=0.06 卸料力：F卸=K卸F落料=27214500.05=6120N 倒装复合模：顶件力等于零 推件力：刃口高度为 10 n=8/1 n 取 8 F推=K推F冲孔8=0.0555014508=9900N 冲压合力 F合=F+F卸+F推=145000+6120+9900=161020N161KN 根据冲压合力预选 J2325 的曲柄压力机 3、确定冲裁压力中心 （计算时忽略 R1）如图所示 X1=0 X2=6.5 X3=13 X4=23 X5=33 X6=42.5 X7=52 X8=62

6、 X9=72 X10=63 X11=54 X12=49.5 X13=45 X14=36 X15=27 X16=22.5 X17=18 X18=9 X19=15 X20=57 Y1=18 Y2=36 Y3=40 Y4=44 Y5=40 Y6=36 Y7=40 Y8=44 Y9=22 Y10=0 Y11=4 Y12=8 Y13=4 Y14=0 Y15=4 Y16=8 Y17=4 Y18=0 Y19=22 Y20=22 L1=36 L2=13 L3=8 L4=20 L5=8 L6=19 L7=8 L8=20 L9=44 L10=18 L11=8 L12=9 L13=8 L14=18 L15=8 L1

7、6=9 L17=8 L18=18 L19=25 L20=25 X0=(036+6.513+138+2320+338+42.519+528+6220+7244+6318+548+49.59+458+3618+278+22.59+188+918+1525+5725)/322=37.54 Y0=(3618+1336+840+2044+840+1936+840+2044+4422+180+84+98+84+180+84+98+84+180+2522+2522)/322=21.3 取 X0=40 Y0=20 作为模具压力中心的位置 4、确定冲裁凸模和凹模的工作刃口尺寸 落料以落料凹模为基准计算，落料凸模

8、根据凹模和最小间隙计算，也可以根据凹模实际尺寸和间隙配制。冲孔以冲孔凸模为基准计算、冲孔凹模根据凸模合最小间隙计算，也可以根据凸模实际尺寸和间隙值配制。冲孔用分别加工法进行计算，落料、中心尺寸用配合加工法进行计算。间隙值查冲压工艺及模具设计表 3-4，Zmin=0.100mm Zmax=0.140mm 落料凹模磨损后变大尺寸：440.620、200.330、180.270、720.740、220.520 磨损系数查冲压工艺及模具设计表3-5 A1=(44 0.5 0.62)0+0.62/4=43.690+0.155 (X1=0.5)A2=(20 0.75 0.33)0+0.33/4=19.75

9、0+0.083 (X2=0.75)A3=(18 0.75 0.27)0+0.27/4=17.800+0.067 (X3=0.75)A4=(72 0.5 0.74)0+0.74/4=71.630+0.185 (X4=0.5)A5=(22 0.5 0.52)0+0.52/4=21.740+0.13 (X5=0.5)A5尺寸要标注在凸凹模上，所以要转化到凸凹模尺寸 A5 凸凹模=(21.74 0.1)0.090=21.640.090（公差：Zmax-Zmin-0.52/4=-0.09，根据工件220.520，凸模最小值=22-0.52-Zmin/2=21.43,凸模最大=22-0.13-Zmax/2

10、=21.8，所以取凸凹模标注尺寸21.770.130）落料凹模磨损后变小尺寸：190+0.33、90+0.22 磨损系数查冲压工艺及模具设计表 3-5 X=0.75 B1=(19+0.33 0.75)0.33/40=18.750.0830 B2=(9+0.22 0.75)0.22/40=8.8350.0550 落料凹模磨损后不变尺寸：420.12、80.1 C1=420.12/4=420.03 C2=80.1/4=80.025 落料凸模（凸模固定板）按凹模实际尺寸配做，保证间隙 0.1000.140mm 冲孔凸模磨损后变小尺寸：80+0.16 公差为 IT12IT13 级 凸、凹模公差按 IT

11、8 级，凸模=0.020mm 凹模=0.020mm 校核间隙凸模+凹模=0.020+0.020=0.040=Zman-Zmin=0.0 可行 磨损系数查冲压工艺及模具设计表 3-5 X=0.5 B1 凸模=(8+0.5 0.16)0.020=8.080.020 B1 凹模=(8.08+0.1)0+0.02=8.180+0.02 5、确定弹性元件 聚氨酯橡皮允许承受的载荷较弹簧大，并且安装方便，所以选用橡皮。卸料力为 F卸=6120N 橡皮的高度：H自由=H工作/(0.250.3)=3226.7 取 30 式中 H工作=t+1+H修磨=1+1+6=8 橡皮的面积：A=F卸/p=235381224

12、0mm2 式中 p 为橡皮预压（压 10%15%H自由）时单位面积上的压力，取 0.260.5 取一块整开凸模孔的合四个卸料螺钉孔 16016025 的聚氨酯橡皮.面积校核:160160-2768-452=22380mm212240mm2 可行 五、编写工艺文件 冲压工艺过程卡 材料牌号及规格 材料技术要求 毛坯尺寸 每件毛坯可制件数 毛坯重量 辅助材料 Q2351（0.1）9001200 条料 1751200 26 工序号 工序名称 工序容 加工简图 设备 工艺装备 0 下料 剪板机上裁板 751200 1 落料 冲孔 落料冲孔复合冲裁 J23-25 落料冲孔复合模 六、选择和确定模具主要零

13、部件的结构和尺寸 1、工作零件的结构及尺寸设计（1）凸凹模：为了便于加工，凸凹模设计成直通式，1 个 M8 沉头螺钉固定在垫板上，与凸凹模固定板的配合按 H7/m6。其总长 L=H固定板+H卸料板+（H橡胶-H预压）=20+14+(30-3)=60mm（2）冲孔凸模：冲孔凸模采用台阶式的，与凸模固定板的配合按 H7/m6.其总长 H=H固定板+H凹模+H空心垫板=50mm，小端长 32mm；（3）凹模采用薄凹模结构，薄凹模厚度尺寸（可以参考单工序模具凹模的厚度计算公式 H=Ks=720.24=17.28mm）取 18mm。凹模壁厚尺寸 C=（1.52）H=2736mm 式中 K 查冲压工艺及模

14、具设计表 3-15 取 0.24 s=72mm 凹模板边长：B44+2（2736）=98116 L72+2（2736）=126144 L 取 160，一般情况下，BL，所以 B 取 160，故薄凹模板长、宽、厚度尺寸 160mm160mm18mm（4）模具刚性校核 凸凹模尺寸较大，模具强度较大，所以不需要校核，小凸模：单个凸模所受力：冲裁力：22500/2=11250N；推件力（倒装复合模）9900/2=4950N 冲压合力：倒装:11250+4950=16200N 无导向：Lmax=32mm 95d2F=95 8216200=47.77mm 可行 2、其他板的尺寸参考典型组合结构（GB285

15、8.2-81）凸凹模垫板：1601608 凸凹模固定板：16016020 卸料板：16016014 空心垫板：12510016 小凸模固定板：12510018 小凸模垫板：1251008 3、模架规格 上模座的规格：16016045 下模座的规格：16016055 模柄的规格：A50100 导套：A28H79038 导柱：A28h680200 4、模具闭合高度（55+8+60）+（45+16+16+8+18）-1=225mm 七、校核所选压力机 J23-25压力机：标称压力250KN；滑块行程65（次/分）；连杆调节长度55mm；最大装模高度 270mm，工作台尺寸 370mm560mm，模柄

16、孔尺寸5070；电机功率 2.2kw。校核以上所有参数，可满足使用要求。使用J23-25 能满足该模具使用要求。八、编制工作零件机械加工工艺卡 凹模机械加工工艺规程卡 凹模机械加工工艺规程 材料 Cr12 硬度 6064HRC 序号 工序名称 工序容 1 备料 锻件（退火状态）16516518 2 粗铣 铣六面到尺寸 160.3160.317。注意注意两大平面与相邻侧面用标准角度测量达到基本垂直要求 3 磨平面 磨光两大平面厚度到 mm，并磨四个侧面，达到两相邻侧面垂直，垂直度 0.02mm/100mm 4 钳工 1、划线 划出凹模轮廓及螺孔、销孔和穿丝孔中心线 2、钻孔 钻螺纹孔、销钉底孔和

17、凹模洞口穿丝孔 3、铰孔 铰销钉孔达到要求 4、攻丝 攻螺纹丝达到要求 5 热处理 淬火+低温回火 使材料硬度达到 6064HRC 6 磨平面 磨光六平面消除淬火变形和氧化皮，并达到工艺所要求的尺寸 7 退磁 消除坯料残余磁 8 线切割 电火花成型凹模洞口，并留 0.010.02 的研磨余量 9 钳工 研磨凹模洞口壁面到尺寸，粗糙度 0.8m 10 检验 按图纸检验 塑料模具成型工艺与模具设计 设计课题：工件如下图，材料 ABS，年产量 8 万件，要求确定零件的成型工艺参数，设计成型零件的模具、编制模具的加工工艺。一、工艺分析 1、原材料分析 ABS 为热塑性塑料，化学稳定性比较好，机械强度较

18、好，有一定的耐磨性，但耐热性较差。ABS 吸水性较大，成型前原料要干燥；在升温时粘度增高，成型压力较高，塑件上的脱模斜度易稍大；易产生熔接痕，模具设计时应该注意尽量减少对浇注系统对塑料流的阻力；在正常成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小，总的成型性能很好。ABS 主要技术指标 密度 吸水率 收缩率 熔点 抗拉强度 抗弯强度 硬度 HB 1.021.16 0.20.4 0.40.7 130160 50MPa 80MPa 9.7R121 2、塑件的结构、精度、质量分析 该塑件为圆筒形结构的零件，腔体深 22mm，壁厚 2mm，中间有一个圆孔，整体尺寸较小，成型工艺性较好。其尺寸精度等级为 I

19、T1314级，其尺寸为：680.740、360+0.62、560+0.74、600.460、20.250、240.520，精度较低，成型工艺性较好。塑件质量没有较高的要求，表面光度 Ra1.6m,塑件部的粗糙度为 Ra3.2m，成型工艺性较好。二、成型设备的选择与塑模工艺参数的确定 1、确定制品的方法、型腔数。根据塑件所用材料和批量，成型该零件采用注射成型方法来成型。根据塑件外形尺寸6824 的大小，取一模一件。2、计算制品的体积、质量及制品的正面投影面积 塑件体积：根据零件的三维模型，利用三维软件可以直接查询到塑件的体积为：V1=13.323cm3，浇注系统体积：V2=1.361cm3。一次

20、浇注所用塑料总体积 V=V1+V2=13.323+1.361=14.684 cm3。塑件质量：查塑料制件成型及模具设计ABS 的密度取=1.110-6Kg/mm3 塑件的质量为 M1=14.6841.110-6=15.152g 正面投影面积：2.82cm3 所需锁模力：28230=8.46KN 3、预选注塑机的型号 卧式注塑机机身低，有利于操作和维修。机身因重心较低，所以稳定；成型后的塑件可以利用其自己的重力自动落下，容易实现完全自动化。所以选择卧式注射成型机。每次的实际需求体积为。初步选用 SZ-60/450 型注射机，理论注射量为 78cm3。4、拟定制品成型工艺参数 注射机类型：螺杆式

21、预热和干燥：温度（）8085 时间（h）23 料筒温度（）前段：180200 中段 165180 后段 150170 喷嘴温度（）：170180 模具温度（）：5080 注射压力（MPa）：60100 成型时间（s）：注射时间：2090 高压时间：05 冷却时间：20120 总周期：50220 螺杆转速：30(r/min)三、模具结构方案及尺寸的确定 1、选择制品的分型面 分型面的形式和位置要影响到模具加工、排气、脱模塑件的表面质量及工艺操作。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：（1）、分型面应该选在塑件外形最大轮廓处。（2）、便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。（3）、保证塑件的

22、精度要求。（4）、满足塑件的外观质量要求。（5）便于模具加工制造。（6）应合理安排塑件在型腔中的位置。（7）、有利于排气。综合考虑，分型面选塑件截面积最大处。2、该塑件采用一模一腔成型，型腔布置在模具的中间，这样有利于浇注系统的排列和模具的平衡。3、浇注系统 普通浇注系统一般由主流道、分流道，浇口和冷料穴四部分组成。在设计浇注系统时应考虑到塑件的质量、塑件大小及形状，形状壁厚，技术要求等因素、型腔布局设计。另外还要考虑去除、休整进口方便，同时不影响塑件外表美观、防止喷嘴端部的冷料注入型腔影响塑件质量、注射机安装模板的大小等等。主流道：注射机的喷嘴直径为4mm，注射机的喷嘴头球面半径为 R20m

23、m，主流道衬套的球面半径应比注射机的喷嘴头球面半径大 12mm，主流道小端直径应该比注射机的喷嘴直径大 0.51mm.取浇口套的球面半径为 R22mm，主流道小端直径为4mm，流道为圆锥形，取锥度 3。分流道：分流道取半圆形，D=6mm。浇口：采用轮辐式浇口，从塑件中间圆孔进料。冷料穴：采用菌形拉料杆和冷料穴。4、溢流、排气系统的设计 根据该塑件的形状与浇注系统，不设溢流槽。利用型芯与固定板和分型面的间隙进行排气。5、选择脱模方式 该模具的型芯在动模一侧，开模后塑件紧包型芯留在动模一侧，根据塑件壳体零件的特点，由于本塑件不适用推板推出形式，所以采用推管推出形式。这样推出平稳，有效保证了塑件推出

24、后的质量，模具的结构也比较简单。中间一根7 的拉料杆。脱模行程大于等于 22mm。脱模力F脱=pAcos(ftan)1+fsincos=103014cos1(0.5tan1)1+0.5sin1cos1=14416N=14.4KN 式中 p=10MPa A=3014mm2 f=0.5 6、成型零件工作尺寸计算 参考塑料制品成型及模具设计（材料的收缩率=0.6%）得：型芯的径向尺寸：lM=(1+Scp)ls+34z0 型芯的高度尺寸计算：hM=(1+Scp)hs+23z0 凹模的径向尺寸计算：LM=(1+Scp)Ls340+z 凹模的高度尺寸计算：HM=(1+Scp)Hs230+z 其中 Lx、H

25、x、lx、hx 为名义尺寸 为塑件的设计公差 z=1/31/4为模具的制造公差（1）、型芯的径向尺寸有560+0.74、360+0.62，高度尺寸有21.480+0.77、240.520 lM1=56 (1+0.006)+0.75 0.740.20=56.8910.20 lM1=36 (1+0.006)+0.75 0.620.20=36.6810.20 hM1=21.48 (1+0.006)+0.67 0.520.230=21.9570.230 hM2=24 (1+0.006)+0.67 0.520.150=23.7960.150（2）、型腔的径向尺寸有600.460、680.740，高度尺寸

26、有20.250、21.480+0.77 LM1=60 (1+0.006)0.75 0.460+0.13=60.0150+0.13 LM1=68 (1+0.006)0.75 0.740+0.2=67.8530+0.2 HM1=2 (1+0.006)0.67 0.250+0.07=1.8450+0.07 HM1=21.48 (1+0.006)0.67 0.250+0.23=21.4410+0.23 7、模具主要零件的结构和尺寸设计（1）、型芯和型腔板的结构和尺寸确定 考虑到制件的结构简单和加工方便，将型芯分成大型芯和小型芯两个组合结构，小型芯采用台阶式的，与大型芯的配合按 H7/m6。大型芯采用直

27、通式，用两个6 圆柱销定位，用四个 M6 的螺钉固定在垫板上。型腔板采用整体式的，型腔壁厚，参考塑料制品成型及模具设计得：侧壁厚度 底板厚度 按刚性条件计算 按强度条件计算 按刚性条件计算 按强度条件计算 S h(Cph1Ep)13 S 3h2pp12 T L(C1pLEp)13 T 0.71Lpp12 S6.237 S14.5 hS14.8 hS16.89 式中E=2.1105MPa p=30MPa L=68mm h=24mm p=0.028mm p=245MPa C=0.86 C1=0.03 1=0.6 考虑到型腔的强度、刚性和装螺钉、销子、导柱导套和冷却水道孔的位置，参考塑料模具设计手册

28、，型腔取 12512563 的规格。大、小型芯、定模板采用预硬钢 3Cr2Mo。（2）、其他零件的尺寸（mm）支承板：12512525 垫板：1252563 推杆固定板：1257312.5 推板：1257316 定模座板：18012516 动模座板：18012516 用12 的导柱，55 的定位圈。模具合模高度：16+25+63+25+63+25=209mm 8、模具调温系统的设置 一般注射模具的塑料熔体温度为 200 左右，而塑件从模具型腔中取出时其温度在 60以下。所以热塑性塑料注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，以便使塑件可靠的冷却定型并迅速脱模，提高塑件的质量和生产效率。该模具在型腔

29、上开两个直通水道。四、注射机有关工艺参数的校核（JZ-60/450）结构类型：卧式注射机 可行 注射机类型：螺旋式注射机（螺杆直径：30mm）能满足工件的成型需要 可行 注射量：理论注射量 78cm 工件成型所需要的 14cm。可行 注射压力：170MPa工件成型所需要的 60100MPa 可行 螺杆转速：14200(r/min)包含工件成型需用的 30（r/min）可行 和模力：450KN工件成型所需要的锁模力 8.46KN 可行 拉杆向距：350280模座外尺寸 180125 移模行程：220mm工件成型所需要的行程 2.524+(510)=70mm 可行 最大模具厚度：300mm模具闭合

30、高度 208mm 可行 最小模具厚度：100mm工件成型面积 2.82cm 可行 推出方式：推管推出方式 模具定位孔的直径：55mm 喷嘴球半径 20mm 喷嘴口直径4mm 以上几项校核条件都符合要求，所以选择注射机（JZ-60/450）可行。五、编写工作零件机械加工工艺 定模板机械加工工艺规程 材料 3Cr2Mo 预硬钢：硬度 3545HRC 序号 工序名称 工序容 1 备料 锻件（退火状态）13013065 2 粗铣 铣六平面到尺寸 125.3125.364 注意两大平面与相邻侧面用标准角度测量达到基本垂直要求 3 钳工 磨光两大平面厚度达 63.6mm，并磨四个侧面，达到两相邻侧面垂直

31、4 钳工 1、划线 划出型孔轮廓及螺孔、销孔位置 2、钻孔 先在型孔适当位置钻孔，然后用带锯机去除中心废料 3、铰孔 铰销孔 4、攻丝 攻螺纹 5 热处理 淬火与回火，检查硬度 6 平磨 磨上下两平面 7 退磁处理 工件退磁 8 电火花加工型孔 留 0.010.02 的研磨余量 9 研磨 研磨型腔表面到粗糙度要求 10 检验 按图纸检验 结 束 语 这次关于冲压模具、注塑模具和模具制造工艺学的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们模具设计的综合素质大有用处。通过一个月的设计实践，我对模具设计有了更多的了解和认识。为我们以后的工作打下了坚实的基础。这次

32、课程设计使我们能把所学的各科的知识融会贯通，更加熟悉机械类知识的实际应用。对于培养我们理论联系实际的设计思想，训练综合运用模具设计和制造以及有关先修课程的理论,结合生产实际方向和解决工程实际问题的能力，巩固、加深和扩展有关模具设计方面的知识等方面有重要的作用。在这次的课程设计过程中,综合运用先修课程中所学的有关知识与技能,结合各个教学实践环节进行模具课程的设计,一方面,使我们熟悉了模具设计的一般流程，另一方面逐步提高了我们的理论水平、构思能力、工程洞察力和判断力,特别是提高了分析问题和解决问题的能力,为我们以后对专业产品和设备的设计打下了宽广而坚实的基础。本次设计得到了指导老师的细心帮助和支持。衷心的感老师的指导和帮助。设计中还存在不少错误和缺点，需要继续努力学习和掌握有关模具设计的知识，继续培养设计习惯和思维从而提高设计实践操作能力。