模具课程设计书正文.docx
《模具课程设计书正文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模具课程设计书正文.docx（21页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
模具课程设计书正文
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Φ8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IT12～13级，两个孔的位置精度是IT11～12级，其余尺寸的公差为IT12～14，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：
72×44-2×8×9-19×8-13×8-2×π×42=2667.5mm2
排样1：
取搭边值1.5mm
条料宽度B=47mm步距L=73.5mm
材料利用率：
η=2667.5/（47×73.5）=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：
η=2667.5/（75×45.5）=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1mm×900mm×1200mm的板料，可以裁12条，每一条可以冲26件。
总的材料利用率：
12×26×2667.5/（900×1200）=77%
2、计算冲床合力并预选冲床
L=（272+50）=322mmt=1mmσb=450Mpa
冲压力F=Ltσb=322×1×450=144900N≈145KN
查《冲压工艺及模具设计》表3-11K卸=0.05K推=0.055K顶=0.06
卸料力：
F卸=K卸×F落料=272×1×450×0.05=6120N
倒装复合模：
顶件力等于零
推件力：
刃口高度为10n=8/1n取8
F推=K推×F冲孔×8=0.055×50×1×450×8=9900N
冲压合力F合=F+F卸+F推=145000+6120+9900=161020N≈161KN
根据冲压合力预选J23—25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=0X2=6.5X3=13X4=23X5=33X6=42.5X7=52X8=62X9=72X10=63X11=54X12=49.5X13=45X14=36X15=27X16=22.5X17=18X18=9X19=15X20=57
Y1=18Y2=36Y3=40Y4=44Y5=40Y6=36Y7=40Y8=44Y9=22Y10=0Y11=4Y12=8Y13=4Y14=0Y15=4Y16=8Y17=4Y18=0Y19=22Y20=22
L1=36L2=13L3=8L4=20L5=8L6=19L7=8L8=20L9=44L10=18L11=8L12=9L13=8L14=18L15=8L16=9L17=8L18=18L19=25L20=25
X0=（0×36+6.5×13+13×8+23×20+33×8+42.5×19+52×8+62×20+72×44+63×18+54×8+49.5×9+45×8+36×18+27×8+22.5×9+18×8+9×18+15×25+57×25）/322=37.54
Y0=（36×18+13×36+8×40+20×44+8×40+19×36+8×40+20×44+44×22+18×0+8×4+9×8+8×4+18×0+8×4+9×8+8×4+18×0+25×22+25×22）/322=21.3
取X0=40Y0=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=0.100mmZmax=0.140mm
落料凹模磨损后变大尺寸：
、
、
、
、
磨损系数查《冲压工艺及模具设计》表3-5
A1=
=
（X1=0.5）
A2=
=
（X2=0.75）
A3=
=
（X3=0.75）
A4=
=
（X4=0.5）
A5=
=
（X5=0.5）
A5尺寸要标注在凸凹模上，所以要转化到凸凹模
A5凸凹模=
=
（公差：
Zmax-Zmin-0.52/4=-0.09，根据工件
，凸模最小值=22-0.52-Zmin/2=21.43,凸模最大=22-0.13-Zmax/2=21.8，所以取凸凹模标注尺寸
）
落料凹模磨损后变小尺寸：
、
磨损系数查《冲压工艺及模具设计》表3-5X=0.75
B1=
=
B2=
=
落料凹模磨损后不变尺寸：
42±0.12、8±0.1
C1=42±0.12/4=42±0.03
C2=8±0.1/4=8±0.025
落料凸模（凸模固定板）按凹模实际尺寸配做，保证间隙0.100～0.140mm
冲孔凸模磨损后变小尺寸：
公差为IT12～IT13级
凸、凹模公差按IT8级，δ凸模=0.020mmδ凹模=0.020mm
校核间隙｜δ凸模｜+｜δ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3-5X=0.5
B1凸模=
=
B1凹模=
=
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/（0.25～0.3）=32～26.7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=23538～12240mm2
式中p为橡皮预压（压10%～15%H自由）时单位面积上的压力，取0.26～0.5
取一块整开凸模孔的合四个卸料螺钉孔160×160×25的聚氨酯橡皮.
面积校核:
160×160-2768-452=22380mm2＞12240mm2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
Q235[1（±0.1）×900×1200]
条料
[1×75×1200]
26
工序号
工序名称
工序内容
加工简图
设备
工艺装备
0
下料
剪板机上裁板
75×1200
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=72×0.24=17.28mm）取18mm。
凹模壁厚尺寸C=（1.5～2）H=27～36mm
式中K查《冲压工艺及模具设计》表3-15取0.24s=72mm
凹模板边长：
B≥44+2×（27～36）=98～116
L≥72+2×（27～36）=126～144
L取160，一般情况下，B≧L，所以B取160，故薄凹模板长、宽、厚度尺寸160mm×160mm×18mm
（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：
可行
2、其他板的尺寸[参考典型组合结构（GB2858.2-81）]
凸凹模垫板：
160×160×8
凸凹模固定板：
160×160×20
卸料板：
160×160×14
空心垫板：
125×100×16
小凸模固定板：
125×100×18
小凸模垫板：
125×100×8
3、模架规格
上模座的规格：
160×160×45
下模座的规格：
160×160×55
模柄的规格：
A50×100
导套：
A28H7×90×38
导柱：
A28h6×80×200
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370mm×560mm，模柄孔尺寸φ50×70；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60～64HRC
序号
工序名称
工序内容
1
备料
锻件（退火状态）165×165×18
2
粗铣
铣六面到尺寸160.3×160.3×17。
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60～64HRC
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0.01～0.02的研磨余量
9
钳工
研磨凹模洞口内壁面到尺寸，粗糙度0.8μm
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
1.02～1.16
0.2～0.4
0.4～0.7
130～160
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IT13～14级，其尺寸为：
、
、
、
、
、
，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Ra1.6μm,塑件内部的粗糙度为Ra3.2μm，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Φ68×24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。
一次浇注所用塑料总体积V=V1+V2=13.323+1.361=14.684cm3。
塑件质量：
查《塑料制件成型及模具设计》ABS的密度取ρ=1.1×10-6Kg/mm3
塑件的质量为M1=14.684×1.1×10-6=15.152g
正面投影面积：
2.82cm3
所需锁模力：
282×30=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
预热和干燥：
温度（℃）80～85时间（h）2～3
料筒温度（℃）前段：
180～200中段165～180后段150～170
喷嘴温度（℃）：
170～180
模具温度（℃）：
50～80
注射压力（MPa）：
60～100
成型时间（s）：
注射时间：
20～90高压时间：
0～5
冷却时间：
20～120总周期：
50～220
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Φ4mm，注射机的喷嘴头球面半径为R20mm，主流道衬套的球面半径应比注射机的喷嘴头球面半径大1～2mm，主流道小端直径应该比注射机的喷嘴直径大0.5～1mm.取浇口套的球面半径为R22mm，主流道小端直径为Φ4mm，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后的质量，模具的结构也比较简单。
中间一根φ7的拉料杆。
脱模行程大于等于22mm。
脱模力
14416N=14.4KN
式中p=10MPaA=3014mm2f=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：
型芯的高度尺寸计算：
凹模的径向尺寸计算：
凹模的高度尺寸计算：
其中Lx、Hx、lx、hx为名义尺寸Δ为塑件的设计公差
δz=1/3～1/4Δ为模具的制造公差
（1）、型芯的径向尺寸有
、
，高度尺寸有
、
lM1=
lM1=
hM1=
hM2=
（2）、型腔的径向尺寸有
、
，高度尺寸有
、
LM1=
LM1=
HM1=
HM1=
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。
大型芯采用直通式，用两个Φ6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≥6.237
S≥14.5
hS≥14.8
hS≥16.89
式中E=2.1×105MPap=30MPaL=68mmh=24mm
=0.028mm
=245MPa
C=0.86C1=0.03
=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，型腔取125×125×63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：
125×125×25
垫板：
125×25×63
推杆固定板：
125×73×12.5
推板：
125×73×16
定模座板：
180×125×16
动模座板：
180×125×16
用Φ12的导柱，Φ55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
一般注射模具内的塑料熔体温度为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78cm³＞工件成型所需要的14cm³。
可行
注射压力：
170MPa>工件成型所需要的60～100MPa可行
螺杆转速：
14～200（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
拉杆内向距：
350×280>模座外尺寸180×125
移模行程：
220mm>工件成型所需要的行程2.5×24+（5～10）=70mm可行
最大模具厚度：
300mm>模具闭合高度208mm可行
最小模具厚度：
100mm<模具闭合高度208mm可行
最大成型面积：
360cm³>工件成型面积2.82cm³可行
推出方式：
推管推出方式
模具定位孔的直径：
Φ55mm喷嘴球半径20mm喷嘴口直径Φ4mm
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35～45HRC
序号
工序名称
工序内容
1
备料
锻件（退火状态）130×130×65
2
粗铣
铣六平面到尺寸125.3×125.3×64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
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0.01～0.02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。
衷心的感谢老师的指导和帮助。
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。
升级会员 