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说明书
西南科技大学城市学院
第四组模具课程设计说明书
设计题目：
路由器箱体零件的模具设计
班级：
机械0802（装备）
指导教师：
田美子老师
组员：
陈大双、牟桂华、何松、张志舟、郑海天、
熊浩、牛相、李治岭、尹万辉
2011年6月
目录：
模具课程设计任务书……………………………………………………………………2
1引言………………………………………………………………………………3
2.零件工艺性分析…………………………………………………………………3
3.2零件冲裁模设计……………………………………………………………………4
3.1零件冲裁工艺性分析………………………………………………………………4
3.2确定冲裁工艺方案…………………………………………………………………4
3.3确定模具总体结构方案……………………………………………………………5
3.4工艺与设计计算……………………………………………………………………6
3.5模具零、部件设计选用……………………………………………………………13
3.6压力机选择及模具的闭合高度……………………………………………………22
4零件弯曲模设计……………………………………………………………………23
4.1弯曲工艺分析………………………………………………………………………23
4.2模具结构方案的确定………………………………………………………………23
4.3弯曲工艺的计算……………………………………………………………………24
4.4弯曲件的回弹………………………………………………………………………25
4.5弯曲模工作部分的设计……………………………………………………………26
4.6确定模具总体结构…………………………………………………………………27
总结………………………………………………………………………………………31
参考文献…………………………………………………………………………………32
模具课程设计任务书
1.设计题目：
路由器箱体零件的模具设计
零件图如下图所示：
2.目的：
（1）用本专业所学课程理论和生产实际知识，进行模具设计工作的实际训练，从而培养和提高学生独立的工做能力。
（2）结合所学知识掌握模具设计的的方法和步骤。
（3）提升对绘图、查阅设计资料手册的能力和对标准和规范的熟悉。
3.基本要求：
（1）重点放在实际生产中，即亲自与模具的跟踪生产，熟悉自己所设计模具的工艺生产全过程。
（2）生产实际中，熟悉所用制造模具的设备使用。
4.主要任务安排：
本次设计主要分为两小组，具体任务分配情况如下表所示：
1.引言
我国的模具工业的发展，日益受到人们的重视和关注在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，6O％一8O％的零部件都要依靠模具成形（型）。
用模具生产制件所具备的高精度，高复杂程度高一致性、高生产率和代消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。
近几年我国模具工业一直以每年15％左右的增长速度发展，2003年，我国模具总产值超过400亿元人民币。
现代模具行业是技术、资金密集的行业。
它作为重要的生产装备行业在为各行各业服务的同时，也直接为高新技术产业服务。
模具是工业生产中使用广泛的基础工艺装备。
有人说，现代模具是高技术背景下的工艺密集型工业。
模具技术水平的高低，在很大的程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力，因此已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。
我国模具工业作为一个独立、新型的工业，正处于飞速发展阶段，已经成为国民经济的基础工业之一，其发展前景是十分广阔的。
模具的CAD/CAE/CAM涉及面广、及多种学科与工业技术于一体，是综合型、技术密集型产品。
随着计算机软件的发展和进步，CAD／CAE／CAM技术也日益成熟，在现代模具中的应用将越来越广泛。
可以预料不久的将来，模具制造业将从机械制造业中分离出来．而独立成为国民经济中不可缺少的支柱产业．与此同时．也进一步促进了模具制造技术向集成化、智能化、益人化、高效化方向发展。
2.零件工艺性分析
材料：
Q235
材料厚度：
0.8mm
制造精度：
IT14
生产批量：
大批量
零件简图：
如图2.1所示
图2.1零件图
方案一：
先弯曲，再落料冲孔制得零件。
此方案先弯曲后，在冲裁的时候定位有一定的困难。
方案二:
先落料冲孔，再弯曲制得零件。
由于工件厚度t=0.8mm，孔的边缘线距弯曲线的距离L>2t。
弯曲时，孔不会变形。
综上所述选择方案二，便可以达到图纸要求。
3.零件冲裁模设计
3.1零件冲裁工艺性分析
1）制造精度
工件尺寸公差按IT14级制造。
查标准公差表，各尺寸公差如图2.2所示。
无其他特殊要求。
查有关手册可知，利用普通冲裁方式可以达到零件图纸要求。
零件尺寸公差示意图
2）结构与尺寸
工件结构简单，外形对称。
孔的直径（相对厚度）大，孔壁>1.5t，这些结构因素均宜冲裁。
3）材料
表2.1常用冲压材料的性能和规格
碳素结构钢Q235，抗拉强度σb=380～470MPa，抗剪强度τ=310~380MPa，断后伸长率δ10=21~25%。
此材料具有较高的弹性和良好的塑性，其冲裁加工性能比较好。
根据以上分析，该零件的工艺性较好，可以进行冲裁加工。
3.2确定冲裁工艺方案
该零件冲裁包括落料和冲孔两个基本工序，可采用的冲裁工艺方案有单工序冲裁，复合冲裁和级进冲裁。
一般对于上面这样的工件通常采用先落料再冲孔的加工方法。
由于该工件的生产批量为大批量，则有以下几种方案进行比较。
该零件包括落料、冲孔两个基本工序，表2.2中列有三种工艺方案。
序号
工艺方案
结构特点
1
单工序模生产：
落料→冲孔
模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工，生产效率低，难以满足零件中批量生产的需求。
且两道工序中的定位误差，将导致孔心距尺寸精度难以保证
2
复合模生产：
落料-冲孔复合
同一副模具完成两道不同的工序，大大减小了模具规模，降低了模具成本，提高了生产效率，也能提高压力机等设备的使用效率；操作简单、方便，适合中批量生产；能可靠保证孔心距尺寸精度
3
级进模生产：
冲孔-落料连续
同一副模具不同工位完成两道工序，生产效率高，模具规模相对第二种方案要大一些，模具成本要高；两工位之间的定位要求非常高，否则无法保证孔心距尺寸精度
表2.2方案比较
经过比较：
由于零件属于大批量生产，因此采用单工序冲裁效率太低，而且不便于操作；级进冲裁设备要求高，定位非常难难于保证精度；而采用复合冲裁，冲出的零件精度和平直度都较好，生产效率也高，而且零件的孔边距不小，模具强度也能够保证。
根据以上分析，该零件宜采用复合冲裁工艺方案。
由此确定工序如下：
下料——冲孔落料——检验。
3.3确定模具总体结构方案
1）模具类型
根据零件的冲裁工艺方案，采用复合冲裁模。
如图2-4所示。
图2.3复合模
表2.3
根据上表比较：
采用倒装复合模。
2）操作与定位方式
虽然零件的生产批量较大，但合理安排生产可用手工送料方式能够达到批量要求，而且能降低模具成本，因此采用手工送料方式。
考虑零件尺寸以及厚度，为了便于操作和保证零件的精度，宜采用活动挡料销定距的定位方式。
3）卸料与出件方式
考虑零件的厚度较薄，采用弹性卸料方式。
4）模架类型与精度
由于零件厚度较薄，冲裁间隙较小，因此采用受力平衡、导向平稳的后置导柱模架。
考虑零件精度以及冲裁间隙，采用Ⅰ级模架精度。
3.4工艺与设计计算
1）冲裁件总长计算
工件相对弯曲半径r/t>0.5，弯曲前、后中性层长度不变的原则（其中r=1,t=0.8）。
中性层曲率半径可按下式计算：
ρ=r+Kt（2-1）
式中ρ——中性层曲率半径，[ρ]为mm；
r——弯曲半径，[r]为mm；
K——中性层位移系数，查表3-1取K=0.335；
t——材料厚度，[t]为mm。
可以算得：
ρ=r+Kt=1+0.335×0.8=1.27mm
（a）L1的计算：
由上图可得L1=16-0.8-1=14.2mm
（b）L3的计算：
L3的计算：
由上图可求得L3=32-16-1=15mm
（c）L2的计算：
L2的计算：
由上图可求得L2=15-0.8-1-1=12.2mm
当工件的弯曲角为90度时，冲裁件宽度Lk为：
Lk=L1+L2+L3+πρ/2+πρ/2=14.2+12.2+15+1.27π≈45.4mm
根据以上计算，冲裁件下图所示：
由零件长度要求可知冲裁件的长度Lc为：
Lc=300mm
根据以上计算，冲裁件如下图所示：
2）排样设计
（1）排样
冲裁件在板料或条料上的布置方式，称为冲裁件的排样，简称排样，排样的合理与否，不但影响到材料的经济利用率，降低零件成本，还会影响到模具结构、生产率、制件质量、生产操作方便与安全等。
1排样设计
首先确定搭边值。
根据零件形状和尺寸查表2-10，工件间搭边值按矩形取
a1=1.5mm,侧边搭边值取a=1.8mm
因此送料步距为
A=D+a1=45.4+1.5=47mm
条料宽度由公式
，并查表2-11.表2-12取
=1.0mm,Δ=1.0mm.根据计算结果最终确定工件间的搭边值为1.6mm,侧边搭边值为3.0mm。
材料的利用率：
，故设计合理。
排样图如下所示
3）冲裁力计算
冲裁力是设计模具、选择压力机的重要参数。
计算冲压力的目的是为了合理地选择冲压设备和设计模具。
选用冲压设备的标称压力必须大于所计算的冲裁力，所设计的模具必须能传递和承受所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求。
冲裁力包括冲裁力、卸料力、推件力的计算。
（1）冲裁力计算及压力机的选择
冲裁力的大小主要与材料性质、厚度、冲裁件周长、模具间隙大小及刃口锋利程度有关。
一般对于普通平刃口的冲裁，其冲裁力F可按下式计算：
F=K·L·t·τ（2-3）
式中：
F——冲裁力,N；
K——安全系数，取K=1.3；
L——冲裁件的冲裁长度,mm；
t——板料厚度，mm；
τ——材料的抗剪强度,Mpa；
在落料冲孔复合模中，冲裁力包含落料力和冲孔力。
由零件图可知:
落料力：
L=2×300+2×45.4=690.8mm
t=0.8mm
τ=345MPa
K=1.3
F落=K·L·t·τ=1.3×690.8×0.8×345=247.9KN
冲孔力：
L1=L2=44×2+2π×3=106.8mm
t=0.8mm
τ=345MPa
K=1.3
F孔1=F孔2=K·L1·t·τ=1.3×106.8×0.8×345=38.3KN
2）卸料力、推件力
从凸模上卸下紧箍着的材料所需的力叫卸料力；把落料件从凹模洞口顺着冲裁方向推出去的力叫推件力；
卸料力和推件力通常采用经验公式进行计算，见式（2-4）。
卸料力：
Fx=Kx·F 推件力：
Ft=n·Kt·F孔（2-4）
式中：
K卸、K推——分别为卸料力、推件力系数,其值见表2.2；
n——同时卡在凹模内的零件数；
h——凹模直壁洞口的高度。
表2.4推件力、顶件力、卸料力系数
料厚/（mm）
Kx
Kt
Kd
钢
≤0.1
>0.1~0.5
>0.5~2.5
>2.5~6.5
0.065~0.075
0.045~0.055
0.04~0.05
0.03~0.04
0.1
0.063
0.055
0.045
0.14
0.08
0.06
0.05
由上表可知，取Kx=0.05Kt=0.055
卸料力：
Fx=Kx·F落=0.05×247.9KN=12.4KN
取h=4则，n=h/t=4/0.8=5个
推件力：
Ft=Ft1+Ft2=2×（n·Kt·F孔1）=2×5×0.055×38.3KN=21.1KN
F总=F落＋ΣF孔＋Fx＋Ft
=247.9+38.3+38.3+12.4+21.1=358KN
4）压力中心的计算
2.7图
选定坐标系xoy如图2.7所示。
按照压力中心的计算公式（2-5）：
（2-5）
因为冲件对称于y轴，所以x0=0
L1=14.2mmy1=45.4mm
L2=2mmy2=30.4mm
L3=12.2mmy3=28.4mm
L4=2mmy4=16.2mm
L5==15mmy5=14.5mm
故：
y0=（L1×y1+L2×y2+L3×y3+L4×y4+L5×y5+L6×y6+L7×y7+）/（L1+L2+L3+L4+L5）
=28.68mm
5）计算凸、凹模刃口尺寸及公差
模具刃口尺寸及公差是影响冲裁件精度，因而，正确确定冲裁凸模和凹模刃口的尺寸及公差，是冲模设计的重要环节。
1）凸、凹模刃口尺寸公差计算的原则
实践证明，落料件的尺寸接近于其凹模刃口尺寸，而冲孔尺寸接近于其凸模刃口尺寸。
所以，落料时取凹模作为设计的基准件；冲孔时取凸模作为设计的基准件。
计算凸模和凹模尺寸时应遵循的原则如下：
（1）冲孔时，先确定凸模刃口尺寸。
凸模刃口的基本尺寸取接近或等于孔的最大极限尺寸，以保证凸模磨损在一定范围内也可使用。
而凹模的基本尺寸则按凸模刃口的基本尺寸加上一个最小间隙值。
（2）落料时，应先确定凹模刃口尺寸。
凹模刃口的基本尺寸取接近或等于零件的最小极限尺寸，以保证凹模磨损在一定范围内也能冲出合格的零件。
凸模刃口的基本尺寸则按凹模刃口基本尺寸减小一个最小间隙值。
（3）在确定模具刃口制造公差时，既要能保证工件的精度要求，又能保证合理的间隙数值。
一般模具制造精度比工件精度高3～4级。
（4）根据材料厚度，查手册可得最大和最小间隙：
（5）计算落料刃口尺寸。
任采用配制加工，刃口尺寸以凹模为基准，凸模尺寸按相应的凹模实际尺寸进行配制，保证双面间隙为0.22～0.26mm。
由式
，其中，
可得，
由上可得凸模的人口尺寸为：
（6）计算冲孔刃口尺寸。
任采用配制加工，刃口尺寸以凸模为基准，凸模尺寸按相应的凹模实际尺寸进行配制，保证双面间隙为0.22～0.26mm。
由式
，其中
，
由相关尺寸链可计算：
查磨损系数x=0.5,所以
B（B1）
由上可得凹模的人口尺寸为：
凸模尺寸按凹模尺寸配制，保证单面间隙为Zmin/2~Zmax/2
3.5模具零、部件设计选用
1）凹模设计
因冲件的批量较大，考虑凹模的磨损和保证冲件的质量，凹模刃口采用直刃壁结构，刃壁高度取6mm，凹模轮廓尺寸计算如下：
凹模厚度Ha=
mm，查资料圆整取标准值Ha=32mm。
凹模壁厚：
，查资料圆整取标准值c=42mm。
凹模宽度B的确定：
B=b+2c=45.4+2×42=129.4mm。
凹模长度L的确定：
L=l+2c=300+2×42=384mm
根据JB/T7643.1-7643.6-94，确定凹模外形尺寸为400×250×36。
材料选用T10A。
其具体零件图如下：
2）凸凹模设计
凸凹模的内、外缘均为刃口，内、外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸。
为保证凸凹模的强度，凸凹模应有一定的壁厚。
凸凹模的最小壁厚值m一般可按经验数据决定。
不积聚废料的凸凹模最小壁厚值见式（2-15）。
冲裁硬材料时 m=1.5t
冲裁软材料时 m≈t
对于倒装复合模，因为孔内会积聚废料，所以最小壁厚要大些。
其他外形尺寸按零件冲裁要求及固定配合要求而定，材料选用T10A。
具体凸凹模零件图如下：
3）凸模设计
1﹑弹压卸料装置：
弹压卸料装置中的弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用于冲裁厚度在2mm以下的模具中，而t=0.8mm,小于2mm,则根据上面可知，选用弹性卸料装置，可计算凸摸长度为
L=h1+h2+t+A
式中h1为凸模固定板厚度，采用台阶式固定方式固定凸模、凹模或者凹凸模。
它的厚度计算公式为Hg=（0.8～0.9）Ha,取参数为0.89，其中凹模厚度Ha为36mm,由查表得Hg=32mm,材料选择Q235。
弹性卸料板h2的厚度计算Hx=（0.8～1.0）Ha,凹模厚度Ha为40mm,取参数为0.83，则Hx=30mm,材料选用Q235，不需要进行热处理。
A有3部分组成：
闭合状态时固定板和卸料板之间的距离、凸摸的修模量、凹凸模进入凹模的距离，一般在15～20mm之间的取值，此处取A=18.2mm,则L=32+30+0.8+18.2=81mm，凸凹模材料选用T10A。
考虑到凸模的工艺性和经济性，采用凸模与其固定板进行铆接固定。
其结构图如下：
（1）凸模固定板
矩形固定板（摘自JB/T7643.2-1994）
根据落料凹模尺寸及冷冲模标准，查手册，凸模固定板应该选用：
固定板400×250×36—Q235JB/T7643.2-1994
技术条件：
按JB/T7653-1994的规定
材料选用Q235
（2）凸凹模固定板
固定板400×250×36—Q235JB/T7643.2-1994
技术条件：
按JB/T7653-1994的规定
材料选用Q235
（3）凸模垫板
矩形垫板（摘自JB/T7643.3-1994）
根据落料凹模尺寸及冷冲模标准，查手册，应该选用：
垫板400×250×16—45钢JB/T7643.3-1994
材料：
45钢
技术条件：
按JB/T7653-1994的规定
（3）推件块
材料Q235，如下图所示：
（5）垫板
为了让推件块与凸模固定板之间有足够的距离，便于弹性元件的安装，在凹模与凸模固定板之间加了一块垫板。
材料45
如下图所示：
4）模架的选用
为了保证模架有足够的强度、刚度和精度以使冲裁的工件达到应有的质量，选用中间导柱模架。
中间导柱模架（摘自GB/T8050-1999）
⑴下模座
表2.9下模座（摘自GB/T2855.6-1990）
根据模架尺寸及冷冲模标准，选用：
下模座400×250×60GB/T2855.10
技术条件：
按GB/T8050-1999的规定
材料：
HT200
⑵上模座
根据模架尺寸及冷冲模标准，选用：
上模座400×250×50GB/T2855.5-9
技术条件：
按GB/T8050-1999的规定
材料：
HT200
⑶导柱
B型导柱（摘自GB/T2861.7）
根据模架尺寸及冷冲模标准，选用：
导柱1:
B40h6×230×60GB/T2861.2
导柱2：
B45h6×230×60GB/T2861.2
技术条件：
按JB/T8070-1995的规定
材料选用20
⑷导套
B型导套（摘自JB/T8070-1995）
导套1:
B40H7×125×48GB/T2861.2
导套2：
B45H7×125×48GB/T2861.2
材料选用20
⑸模柄
选用压入式模柄（摘自JB/T7646.2）
根据冷冲模标准，选用：
A50×110GB2862.1-81
材料：
Q235
技术条件：
按JB/T77653-1994的规定
5）卸料装置设计
本设计采用的是用于薄件冲裁的弹性卸料装置，包括卸料板、弹性元件和卸料螺钉。
⑴弹性元件
根据配合尺寸以及冷冲模标准，选用圆柱形压缩弹簧。
弹簧1Φ20×2.5×306个
弹簧2Φ10×1.2×402个
弹簧3Φ10×1.2×303个
材料60Si2MnA
（2）卸料板
根据凸凹模尺寸，卸料板轮廓尺寸定为400×250×30。
其他尺寸根据卸料装置和安装固定要求确定。
材料可以选用Q235。
6）推件装置设计
1）定位零件设计
⑴活动挡料销
根据冷冲模标准，选用适当尺寸的固定挡料销：
材料：
45
数量：
3个
技术条件:
按JB/T7653-1994的规定
（2）螺钉
（1）圆柱头内六角头螺钉,用于上下模座与固定板之间的联接。
根据冷冲模标准，选用适当尺寸的螺钉：
螺钉1M24×120GB/T704个
螺钉2M12×50GB/T704个
材料Q235
（4）开槽沉头螺钉，用于凸凹模固定板与凸凹模之间的联接。
根据冷冲模标准，选用适当尺寸的螺钉：
螺钉M10×50GB/T674个
材料Q235
（4）销
根据冷冲模标准，选用适当尺寸的销：
销销M10×120GB/T119.12个
3.6压力机选择及模具的闭合高度
1）压力机选用原则
确定压力机规格时，一般应遵循以下原则。
（1）压力机的公称压力不小于冲压工序所需的压力。
（2）压力机滑块行程应满足工件高度上能获得所需尺寸，并在冲压后能顺利地从模具上取出工件。
（3）压力机的闭合高度、工作台尺寸和滑块尺寸等应满足模具的正确安装。
尤其是压力机的闭合高度应于冲模的闭合高度相适应。
（4）压力机的滑块行程次数应符合生产率和材料变形速度的要求。
2）曲柄压力机规格选择
曲柄压力机按床身及结构可分为开式和闭式曲柄压力机。
开式压力机有固定台式、可倾式和升台式三种。
固定台式压力机刚性、抗震性和稳定性好，适用较大吨位。
可倾式压力机产生的废料可通过自重滑下。
升台式压力机适用于模具高度变化较大的冲孔、修边及弯曲工序。
选用压力机的公称压力应大于冲裁工序力，即FP=1.2F=1.2×358=429.6KN。
考虑到压力机的适用范围，故选取630KN的开式双柱可倾压力机JB23-63.其数据规格如下:
公称压力：
630KN
滑块行程：
120mm
滑块行程次数：
70次/分
最大封闭高度：
360mm
封闭高度调节量：
90mm
滑块中心线至床身距离：
260mm
立柱距离：
340mm
工作台尺寸：
左右480mm前后710mm
工作垫板厚h：
90mm
工作台孔尺寸：
前后340mm左右180mm
模柄孔尺寸：
直径50mm深度70mm
床身最大可倾角：
30°
3）模具的封闭高度H在以下范围内：
250mm≤H≤360mm.
4零件弯曲模设计
4.1弯曲工艺分析
1.对弯曲制件
由零件图可见，该弯曲件外形简单，精度要求不高，工作厚度0.8mm.。
此工件可用一次单工序模弯曲，定位较为容易，且定位精度易保证。
其属于板材弯曲。
内弯曲半径是R1mm，弯曲角度成90º，弯边长15mm，符合弯曲的工艺性要求，且具有良好的弯曲工艺性，足以达到制件精度质量要求。
2.对制件材料
材料为普通碳素钢Q235，其抗拉强度380~470MPa,抗剪强度310~380MPa，下屈服强度240MPa，弹性模量为196x10³MPa,伸长率21~25％。
4.2模具结构方案的确定
方案一
如下图：
此方案由于定位性较差会出现滑移现象且模具较为复杂。
方案二
结构如图：
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