玻璃托模具设计与制造.docx
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玻璃托模具设计与制造
玻璃托模具设计与制造
题目：
玻璃托冲压模具的设计与制造
Glassholderstampingdiedesignandmanufacting
指导教师：
范虎军、薛飞、蔡云、焦志峰、邵文庆
职称：
助教
学生姓名：
张冬张凡张杰张梦娟张庆宇
学号：
20202020362020202037
202020203820202020392020202040
专业：
模具设计与制造102
院〔系〕：
永城职业学院〔机电工程系〕
2012年09月30日
摘要
本文第一介绍了模具工业的地位、进展及Pro/E、CAD等在模具设计中的关键作用。
分析了制品的结构特点及制件的工艺等，然后依照制件所需要的冲压力选择合适的压力机型号，确定型制件的排样步距等，其次选择合适的弯曲压力机进行弯曲，再采纳PDX装了配标准模架，依照压力机技术参数校核模具相关参数，再介绍了模具的工作原理及Pro/E软件在模具设计中的应用，最后采纳MasterCAM完成关键零件的数控加工；用CAD画出工程图。
关键词：
冲压压力机、弯曲压力机设计标准模架Pro/EMasterCAMCAD
名目
一．绪论
随着现代工业的迅速进展，冲压技术得到了越来越广泛的应用，专门在汽车、电器、电机、外表和日用品工业中，冲压生产占有极其重要的地位。
冲模是冲压生产不可缺少的重要工艺装备，是直截了当阻碍产品质量、生产效率、生产成本和产品更新换代快慢的重要的因素。
随着冲压技术的不断进步和进展，对冲模的要求不仅是需求量大大增加了，而且对冲模的功能、质量、成本、寿命和生产周期等，也提出了更高的要求，以适应生产进展的需要。
冲模设计是冲模生产的第一步，也是关键的一步，是技术密集型产品。
冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直截了当关系。
模具设计与制造技术水平是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在专门大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。
能否生产出合格的制品，冲模设计也是相当重要的。
否那么，就会白费专门多资金。
在冲模设计中，我们会遇到专门多问题。
我们要及时解决问题，如此才能不被问题所难住而加快毕业设计的进度。
在做毕业设计的过程中需要查阅许多资料书，只有通过查阅资料来给自己补充在学习中的不足之处。
关于制造业来说，21世纪的核心竞争是新产品的竞争。
围绕新产品的竞争，一场以信息技术特点的制造革命正在全球波涛汹涌的开展。
如何实现高质量、低成本、短周期的新产品的开发，是赢的这场竞争的关键。
而冲压模具设计制造作为工业的基础，其进展状况在专门大程度上决定了相关企业在市场的竞争能力。
因此，一个工厂的盈利和生存就看是否能跟上信息技术特点的制造革命的步伐。
作为一名学模具设计与制造的毕业生，我们面临着就业的压力和其它许多问题。
我们在课堂上学的也只是关于模具设计与制造这一门课最基础的知识，这些知识在发达国家早就被剔除了。
而我们仍旧在学习这旧知识，可知我们与他们相差甚远。
而我们必须给自己冲更多的知识和开发自己的潜力，才能缩小差距呀。
才能在那个快速进展的社会上有立足的地步，才能适应那个猛烈竞争的社会。
做一个能为国家奉献自己的聪慧才智的有用青年而连续奋斗！
二．塑件的结构及工艺分析
2.1冲裁件工艺分析
此冲裁件形状简单，精度要求不高，生产批量大，完全适合于冲裁工艺。
冲裁件如图﹙1﹚：
2.2分析比较确定工艺方案
该冲裁件可采纳下述四种方案。
第一种方案，用三道工序进行冲制。
工序1：
落料模落外形。
工序2：
冲孔模冲孔。
图﹙1﹚
工序3：
弯曲模进行弯曲。
第二种方案，用三道工序进行冲制。
工序1：
冲孔模冲孔.
工序2：
落料模落外形。
工序3：
弯曲模进行弯曲。
第三种方案，用三工位级进模一次冲孔、落料和弯曲完成三道工序。
第四种方案，用冲孔和落料复合模完成冲孔和落料，外加一个弯曲模。
第五种方案，用冲孔和落料级进模完成冲孔、落料；然后在弯曲模上弯曲。
下面分析各个方案的优缺点：
第一种方案用三幅模具，模具结构简单，但冲压时需要三台压力机，冲孔模生产率低。
由于冲裁件结构简单，三幅模具的制造成本大于第三种方案，且制造周期也大于第三种方案。
第二种方案用三幅模具，模具结构简单，但冲压时同样需要三台压力机，生产率高于第一方案，制造成本和制造周期和第一种方案接近。
第三种方案由于冲裁件形状简单，只有三个工位，模具结构比第四种方案简单，制造周期在四种方案中最短，制造成本在四种方案中最低，且生产率高。
尽管冲裁件质量没有第四种方案，但因冲裁件本身精度不高，完全能够满足使用要求。
必要时，可采纳自动送料冲裁。
第四种方案冲裁件质量高，但模具结构复杂，制造成本高，周期长，且生产效率低，不宜用自动送料冲裁。
第五种方案由于冲裁件形状简单，需要两幅模具。
制造成本和第三种方案的成本相差不大，但与第三种方案也有不足之处：
确实是不能连续生产。
假如第五种方案能用小型的机械手也进行操作，这种方案的冲裁件质量和效率将会高于第三种方案。
依照上述分析，采纳第五种方案冲孔落料级进模和弯曲模两幅模具也完成该零件的冲压、弯曲工序。
2.3模具结构形式的选择
为了适应大批量生产，采纳导柱导向的冲孔落料的级进模和弯曲的单工序模。
由于此冲裁件精度不高，断面质量要高也不高，为了提高模具寿命，应采纳大间隙冲裁。
此冲裁件较薄，由于采纳大间隙冲裁，卸料力不大，应采纳弹压卸料装置。
另外此冲裁件冲裁时工位不多，为了节约材料，不采纳侧刃定位，而采纳固定挡料销定距。
2.4标准的选用及必要的设计运算
2.4.1排样运算材料利用率：
弯曲件尺寸如下：
弯曲件中性层位置的确定，：
中性层位置曲率半径：
=R+xt
公式中R为弯曲件的内弯曲半径；
t为材料厚度；
x为中性层系数；
由«冲压工艺与模具设计»[1]〔p104〕表3-4中性层系数x的值，得：
x=0.14将以上的数据代入中性层位置曲率半径=R+xt=1mm+0.14×1mm=1.41mm
由«冲压工艺与模具设计»[1]〔p104〕弯曲件毛坯展开尺寸的运算，得：
该弯曲件R>0.5t为有圆角半径的弯曲件，毛坯展开长度应等于弯曲件直线部分的长度和圆弧部分长度之和。
L=10+l5+3.14×90×1.41/180mm=27.2137mm≈27.5mm
玻璃托：
t=1mm2×R3mm的圆孔b=27.5mml=13mm材料08钢如图﹙2﹚：
由«冲压工艺与模具设计»[1]表2-11弹性卸料搭边与侧搭边得：
搭边a=0.8mm侧搭边a1=1.0mm
由«冲压工艺与模具设计»[1]表2-13条
料宽度偏差得：
条料宽度偏差⊿=0.4mm
图﹙2﹚
条料宽度为B=27.5mm+2×1mm=29.5+0-0.4mm上偏差为0、下偏差为-0.4mm
由«冲压工艺与模具设计»[1]〔p25〕的公式〔2-35〕，得：
排样的利用率=（A/A0）×100%=A/BS×100%
式中A-1个步距内制件的实际面积；
A0-1个步距内所需的材料面积；
B-条料宽度；
S-步距。
排样的利用率=（A/A0）×100%=A/BS×100%=321.5/407.1×100%≈79%
步距：
S=13mm+0.8mm=13.8mm排样图如图﹙3﹚：
图﹙3﹚
2.2.2运算压力中心及冲裁力
落料外形周长L1为：
L1=14.5×2mm+2×6.5×3.14mm=69.82mm
冲孔周长L2为：
L2=2×3×3.14mm=18.84mm
L=L1+L2=88.66mm
由«冲压工艺与模具设计»[1]表7-4黑色金属材料的机械性能得：
抗剪强度为255～333MPa取抗剪强度为300MPa
F=1.3×88.66×1×300N=34577.4N≈35KN
由于采纳大间隙冲裁，卸料力和推件力专门小，可忽略不计。
可按«冲压工艺与模具设计»表1-4开式可倾压力机技术参数选用J23-6.3压力机，其技术参数为公称压力63KN，滑块行程35mm，形成次数170次/min,最大封闭高度150mm,封闭高度调剂30mm,工作台尺寸〔长×宽〕310mm×200mm,滑块底面尺寸〔前后×左右〕140mm×120mm,工作台垫板厚度30mm,模柄孔尺寸〔直径×深度〕：
30mm×45mm.
压力中心运算如图﹙4﹚：
x=L2（s-x）得：
x≈2.93mm取x=3mm
2.2.3运算凸凹模尺寸
查公差表知，此冲裁件所有公差差不多上IT14级。
凹凸模的运算采纳分开加工方法。
落料：
图﹙4﹚
由«冲压工艺与冲模设计»[1]表3-5，冲裁模初始双面间隙Z,得：
Zmin=0.1mmZmax=0.14mm
由«冲压工艺与冲模设计»表3-6，规那么形状〔圆形、方形〕冲裁时凸、凹的制造，得:
凸模偏差0.02mm凹模偏差0.025mm
由«冲压工艺与冲模设计»[1]表3-7，磨损系数X,得：
X取0.5mm.
由«冲压工艺与冲模设计»表2-9，冲裁件外形与内孔尺寸公差⊿，得：
0.16mm和0.08mm
由«冲压工艺与冲模设计»[1]表2-9，冲裁件孔中心距公差，得：
±0.12mm
直径为130-0.16mm
由«冲压工艺与模具设计»[1]表2-8冲裁件外形与内孔尺寸公差，得：
落料凹模尺寸：
（Dmax-x⊿）+0.140=（13-0.5×0.16）+0.140mm=12.92+0.140mm
落料凸模尺寸：
（12.92-0.1）0-0.16mm=12.820-0.16mm
27.50-0.16mm
落料凹模尺寸:
（Dmax-x⊿）+0.140mm=（27.5-0.5×0.16）+0.140mm=27.42+0.140mm
落料凸模尺寸:
（27.42-0.1）0-0.16mm=27.320-0.16mm
校核间隙：
因为Zmax-Zmin=0.14mm-0.1mm=0.04mm
0.02mm+0.025mm=0.045mm>0.04mm
因此，说明所取凸凹模公差不能满足凸模偏差加凹模偏差小于等于最大间隙减去最小间隙的条件，但相差不大，现在可调整如下：
凸模偏差=0.4〔Zmax-Zmin〕=0.016mm
凹模偏差=0.6（Zmax-Zmin〕=0.024mm
将和查表的数据代入公式，得：
直径为130-0.16mm
落料凹模尺寸：
（Dmax-x⊿）+0.0240mm=（13-0.5×0.16）+0.0240mm=12.92+0.0240mm
落料凸模尺寸：
（12.92-0.1）0-0.016mm=12.820-0.16mm
27.50-0.16mm
落料凹模尺寸:
（Dmax-x⊿）+0.0240mm=（27.5-0.5×0.16）+0.0240mm=27.34+0.0240mm
落料凸模尺寸:
（27.34-0.1）0-0.16mm=27.240-0.16mm
冲孔：
由«冲压工艺与冲模设计»[1]表3-5，冲裁模初始双面间隙Z,得：
Zmin=0.1mmZmax=0.14mm
由«冲压工艺与冲模设计»[1]表3-6，规那么形状〔圆形、方形〕冲裁时凸、凹的制造，得:
凸模偏差0.02mm凹模偏差0.02mm
由«冲压工艺与冲模设计»[1]表3-7，磨损系数X,得：
X取0.5mm.
直径为6+0.080mm
冲孔凸模尺寸:
（dmin+x⊿）0-0.02mm=（6+0.5×0.08）0-0.02mm=6.040-0.02mm
冲孔凹模尺寸:
（6.04+0.1）+0.020mm=6.14+0.020mm
校核间隙：
因为0.02mm+0.02mm=0.04mm=0.04mm
Zmax-Zmin=0.14mm-0.1mm=0.04mm
因此，说明所取凸凹模公差能满足凸模偏差加凹模偏差小于等于最大间隙减去最小间隙的条件：
将数据代入公式，得：
冲孔凸模尺寸:
（dmin+x⊿）0-0.02mm=（6+0.5×0.08）0-0.02mm=6.040-0.02mm
冲孔凹模尺寸:
（6.04+0.1）+0.020mm=6.14+0.020mm
2.2.4确定凹模外形尺寸
查«冲压工艺与冲模设计»[1]表2-20凹模洞口与边缘、洞口与洞口之间距离，得：
C取22mm
B=（27.5+2×22）mm=71.5mm
L=（13.8+13/2+3+2×22）mm=67.3mm
查«冲压工艺与冲模设计»[1]表2-18凹模洞口要紧参数，得：
凹模洞口高度h=5mm
查«冲压工艺与冲模设计»[1]表2-19系数K的数值，得：
K=0.4mmH=Kb=0.4mm×27.5mm=15mm取H=20mm
查«新编有用冲压模具设计手册»[8]表10-15〔p364〕固动挡料销，得：
有体会值选择，长度L=8mm直径3+0.008+0.002mmd1为60-0.075mmh=3mm〔材料：
45，热处理硬度43～48HRC技术条件：
按JB/T7653-1994的规定处理〕
查«冲压工艺与冲模设计»[1]挡料销孔到落料凹模中心距离有体会值取10mm
查«新编有用冲压模具设计手册»[8]表10-31对间导柱模架〔摘自技术条件：
GB/T2851.5-1990〕
由上面算的数据和查表得到的数据，得：
对间导柱模架的相关数据如下：
凹模周界：
L:
160mm×B:
125mm闭合高度H（参考）：
最大：
185mm最小：
155mm
上模座〔GB/T2855.9〕：
300mm×210mm×35mm〔材料：
Q235〕
下模座〔GB/T2855.10〕：
300mm×210mm×40mm〔材料：
Q235〕
导柱〔GB/T2861.1〕：
30mm×160mm〔材料：
Q235〕
导套〔GB/T2861.6〕：
30mm×40mm×55mm〔材料：
Q235〕
凹模如右图﹙5﹚：
2.2.5确定垫板尺寸
由冲压设计的需要，垫板厚度为10mm.垫板周界尺寸：
L:
160mm×B:
250mm〔材料：
Q235〕
2.2.6确定凸模固定板尺寸
由冲压设计的需要，凸模厚度为20mm.凸模周界尺寸：
L:
165mm×B:
125mm〔材料：
Q235〕
2.2.7确定橡胶尺寸
由冲压设计的需要，在凹模板上加两个橡胶块厚度为45mm.橡胶周界尺寸：
L:
30mm×B:
25mm
图﹙5﹚
2.2.8确定导料板尺寸
由冲压设计的需要，导料板厚度为10mm.导料板周界尺寸：
L:
160mm×B:
125mm〔材料：
Q235〕
2.2.9确定凸模尺寸
由«冲压工艺与模具设计»[1]（p45）式，得：
直径为6mm的凸模：
L=h1+h2+h3+h4=20mm+10mm+10mm+30mm=70mm
凸模长度加上凸模进入凹模洞口深度〔0.5～1mm〕，得：
L=71mm取L=80mm
式中h1-凸模固定板厚度；
h2-固定卸料板厚度；
h3-导板板厚度；
h-附加长度。
它包括凸模的修模量、凸模进入凹模洞口深度〔0.5～1mm〕、凸模固定板与卸料板之间的安全距离等，一样取15～20mm.
由«冲压手册»〔第2版〕[6]表10-52B型圆直通型凸模〔GB/T2863.2-81〕，得：
h1=3mmD（m6）=10+0.015+0.006mmL=80mm材料:
Q235
2.2．10确定模柄尺寸
由«冲压手册»〔第2版〕[6]表10-49凸缘模柄（GB2863.2-81）,得：
D=40mmh=100mmh2=5mmd=25-0.065-0.195mm材料:
Q235
模柄如右以下图﹙6﹚：
2.2．11冲孔、落料级进模的装配图
冲孔、落料级进模的装配图﹙7﹚：
图﹙7﹚
〔备注：
为了满足冲压设计中的板数与Proe的PDX中的相同，采纳PDX中的板数。
由于PDX中做冲压的冲孔和落料时，就只用到了：
Baseplate（下模座）、Cutplate（剪板，又叫凹模板）、Guideplate（卸料板）、Topplate（上模座）、Stamppressureplate（垫板）、Headplate（顶板，又叫凸模固定板）、Stampguideplate（导料板）
三.有关弯曲部分的运算
3.1自由弯曲时弯曲力
由«冲压工艺与模具设计»[1]表7-4黑色金属材料的机械性能，得：
抗拉强度为324～441MPa取抗拉强度为350MPa弯曲件如右图﹙8﹚：
由«新编有用冲压模具设计手册»[8]表3-14弯曲力体会公式，得：
F=弯曲力安全系数K=1弯曲件宽度B=l=13mm材料厚度t=1mm凸模圆角半径r=1mm
由以上数据，得
V形弯曲力F自=〔0.6×13×1.3×1×350〕/（1+1）N=1774.5N
V形顶料力F顶=〔0.3～0.6〕F自=0.5×1774.5N=887N
V形总力F总=887N+1774.5N=2661.5N
为了减少选择压力机带来的苦恼，弯曲件的压力机也可选择如下的压力机：
可按«冲压工艺与模具设计»[1]表1-4开式可倾压力机技术参数选用J23-6.3压力机，其技术参数为公称压力63KN，滑块行程35mm，形成次数170次/min,最大封闭高度150mm,封闭高度调剂30mm,工作台尺寸〔长×宽〕310mm×200mm,滑块底面尺寸〔前后×左右〕140mm×120mm,工作台垫板厚度30mm,模柄孔尺寸〔直径×深度〕：
30mm×45mm.
3.2运算毛坯展开长度
R/t=1由«冲压工艺与模具设计»[1]〔p104〕表3-4中性层系数x的值，得：
x=0.14将以上的数据代入中性层位置曲率半径=R+xt=1mm+0.14×1mm=1.41mm
由«冲压工艺与模具设计»[1]〔p104〕弯曲件毛坯展开尺寸的运算，得：
该弯曲件R>0.5t为有圆角半径的弯曲件，毛坯展开长度应等于弯曲件直线部分的长度和圆弧部分长度之和。
L=10+l5+3.14×90×1.41/180mm=27.2137mm≈27.5mm
3.3凸、凹模工作部分尺寸运算
由«冲压工艺与模具设计»[1],依照公式〔3-16〕Z=tmax+Ct
式中Z-弯曲模凹凸模单边间隙；
t-材料厚度；
C-间隙系数，查«冲压工艺与模具设计»[1]〔p112〕表3-14U型弯曲模凸、凹模的间隙C值，得：
C=0.05Z=tmax+Ct=1mm+0.05×1mm=1.05mm
依照公式〔3-19〕、〔3-20〕得：
凸模尺寸=（Lmin+0.25△）依照体会值取△=0.52查表3-8得长度尺寸的极限偏差±0.05mm
LT=（Lmin+0.25△）=〔24.45mm+0.25×0.52〕0-0.05mm=24.580-0.05mm取24.60-0.05mm
LA=（LT+2Z）+0.030mm=（24.58+2×1.05）+0.030=26.68+0.030mm取27+0.030mm
3.4凸、凹模圆角
Rt=1mmRa=（3～6）t=3mm
3.5凹模厚度
查«冲压工艺与模具设计»[1]〔p110〕表3-10弯曲V形件凹模深度l0和底部最小厚度h,得：
h=20mml0=10mml=15mm
查«冲压工艺与模具设计»[1]〔p110〕表3-10弯曲V形件凹模深度h0值，得：
h0=（3～5）mm取h0=3mm
依照公式〔3-14〕H=Ra+h0+l+l0，得：
H=3mm+3mm+10mm+10mm=26mm取50mm
3.6凹模外形尺寸的确定
由«冲压工艺与模具设计»[1]〔p113〕
依照表3-13得：
长度L=（27+50）mm=77mm
宽度B=（13+50）mm=63mm
选标准凹模为L:
100mm×B:
60mm
凹模型孔宽度大于弯曲件宽度，取15mm.
由«冲压工艺与模具设计»[1]〔p110〕,确定凹模圆角半径，得：
t≤2mmRa=（3～6）t=3mm
查«冲压工艺与模具设计»[1]〔p110〕表3-10弯曲V形件凹模深度l0和底部最小厚度h,得：
h=20mml0=10mml=15mm
查«新编有用冲压模具设计手册»[8]表10-31中间导柱模架〔摘自技术条件：
GB/T2851.5-1990〕,得：
上模座〔GB/T2855.10〕：
100mm×80mm×25mm
下模座〔GB/T2855.10〕：
100mm×80mm×40mm
为了满足拆装模架方便和修装模具等，下模座长度方向的尺寸扩大一些。
扩大后的数据如下:
凹模为L:
100mm×B:
80mm闭合高度H（参考）：
最大：
180mm最小：
150mm
上模座〔GB/T2855.11〕：
212mm×100mm×25mm〔材料：
Q235〕
下模座〔GB/T2855.10〕：
212mm×100mm×40mm〔材料：
Q235〕
导柱〔GB/T2861.1〕：
20mm×160mm〔材料：
Q235〕
导套〔GB/T2861.6〕：
20mm×28mm×45mm〔材料：
Q235〕
凹模见以下图﹙9﹚：
图﹙9﹚
直径为4mm的孔深为14mm.底部矩形：
长36mm、宽20mm、深35mm
3.7确定垫板尺寸
由冲压设计的需要，垫板厚度为6mm.垫板周界尺寸：
L:
100mm×B:
100mm〔材料：
Q235〕
3.8确定凸模固定板尺寸
由冲压设计的需要，垫板厚度为20mm.垫板周界尺寸：
L:
100mm×B:
100mm〔材料：
Q235〕如右图﹙10﹚：
3.9确定定位板尺寸图﹙10﹚
由冲压设计的需要，垫板厚度为5mm.垫板周界尺寸：
L:
100mm×B:
100mm〔材料：
Q235〕
3.10确定模柄尺寸
由«冲压手册»[6]〔第2版〕表10-49凸缘模柄（GB2863.2-81）,得：
D=330-0.019mmh=70mmh2=5mmd=25-0.065-0.195mm材料:
Q235
模柄如图﹙11﹚：
图﹙11﹚
3.11弯曲模的装配图
弯曲模的装配图（12〕如下：
图（12〕
四.有关PDX的部分
4.1PDX概述
〝级进模设计系统〞是Pro/E的一个软件模块，可用于钣金件快速而方便地设计级进模及单工序摸工具。
〔1〕PDX支持以下3种要紧设计关系。
1〕从钣金开发条带布局：
能够从Pro/E原始钣金件或依照导入的几何形状创建的零件来创建条带布局。
2〕基于条带布局创建整个工具：
包括板设计及冲压、导向件、螺钉和其他元件的装配。
3〕创建绘图、材料清单、孔图表和其他必要信息：
设计者能够依照实际需要零件中的所有孔和镗孔创建绘图和ASCII文件。
〔2〕使用PDX设计模具时，PDX为设计者提供了以下功能。
1〕自动建立元件：
即时、自动地创建元件，幸免了通常族表零件关联的数据治理问题。
2〕切口位于零件级别：
承诺在绘图模式下自动设置孔尺寸。
3〕智能层处理：
PDX提供了智能的层处理功能，方便设计者对层的处理。
4〕对话框操纵：
只在某些装配情形下适应。
5〕专门配置选项：
用于创建ProgressiveDie.
6）创建用户定义元件：
承诺通过描述语
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