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设计说明书
22寸液晶显示器背板的冲压模设计
摘要
本说明书介绍了液晶显示器背板冲压模具的设计流程及模具的加工与装配的过程，并利用在Autocad基础上加载Presscad软件进行模具的设计与绘图。
通过该软件提高模具绘制速度及成型工艺分析，在实践中提高了制件的综合特性。
模具的整体精度高，制造成本低，具有较好的使用性能。
本文根据达运公司的主要设计标准，从产品的展开，排版，排工序，画总图，拆模板，提备品。
再到组装。
完成了对22寸背板的设计任务。
设计内容比较详细，而且公司中为了提高设计速度好多采用经验公式，简化计算过程，从而减少研发周期
该模具软件在设计研发过程中应用了逆向工程技术，缩短了新模具的开发周期，提高了企业的市场竞争力。
关键词：
Autocad，Presscad，背板，冲压模
22-inchliquidcrystaldisplaybackplaneofStampingDieDesign
Abstract
ThispaperbyIntroducedtheLCDbackplanedesignprocessofstampingdieandmoldmachiningandassemblyprocess,anduseAutocadintheloadbasedonthePresscaddesignsoftwareanddrawingdies.Throughthesoftwaretoincreaserenderingspeedandthemoldformingprocessanalysis,inpractice,toimprovethecomprehensivepropertiesoftheparts.Moldtheoverallhighaccuracyandlowmanufacturingcosts,withbetterperformance.
Thisarticleinaccordancewiththecompany'smaindesigncriteria,fromtheproductlaunch,layout,schedulingprocedures,thetotalFigurepainting,demolitiontemplatetospare.Totheassembly.Completeda22-inchbackplanedesign.Moredetaileddesignofthecontentanddesigncompaniesinordertoimprovethespeedofalotofempiricalformulausedtosimplifythecalculationprocess,therebyreducingtheR&Dcycle.
Themolddesignsoftwareintheprocessofreverseengineeringappliedtoshortenthedevelopmentcycleofnewmoldandimprovethemarketcompetitivenessofenterprises.
Keywords：
Autocad,Presscad,Backplane,StampingDie
摘要…………………………………………………………………………………………Ⅰ
ABSTRACT……………………………………………………………………………………Ⅱ
1绪论…………………………………………………………………………………………4
1.1模具CAD/CAM的发展与应用简介…………………………………………………4
1.2国内外主要的CAD/CAM应用软件…………………………………………………5
1.3模具CAD/CAM技术的发展趋势……………………………………………………6
2模具设计中的计算…………………………………………………………………………7
2.1冲模设计中力的计算………………………………………………………………7
2.1.1冲压力………………………………………………………………………7
2.1.2卸料力………………………………………………………………………7
2.1.3弯曲力………………………………………………………………………7
2.2弯曲件的尺寸展开…………………………………………………………………7
2.3冲床基本参数……………………………………………………………………9
3工件排样…………………………………………………………………………………10
4图纸标准…………………………………………………………………………………11
4.1图纸图框…………………………………………………………………………11
4.2图纸更改标准………………………………………………………………11
4.3全套模具图纸应包含的内容……………………………………………………11
4.4图纸检查重点……………………………………………………………………11
4.4.1展开图……………………………………………………………………11
4.4.2排料图及工序图…………………………………………………………11
4.4.3装配图……………………………………………………………………11
4.4.4弯曲，成形等零件图……………………………………………………12
4.4.5各种让位…………………………………………………………………12
4.5模具图书写标准…………………………………………………………………12
5模具工作部分的设计……………………………………………………………………13
5.1冲裁冲头的设计…………………………………………………………………13
5.1.1冲裁冲头尺寸……………………………………………………………13
5.1.2冲裁冲头形状…………………………………………………………13
5.1.3易损冲头………………………………………………………………14
5.1.4大型冲头…………………………………………………………………14
5.1.5过度圆角…………………………………………………………………14
5.1.6冲头与模板的配合间隙………………………………………………14
5.2冲裁凹模的设计…………………………………………………………………14
5.2.1凹模型孔尺寸…………………………………………………………15
5.2.2刃口高度及锥度…………………………………………………………15
5.2.3镶块形式…………………………………………………………………15
5.3镶块设计…………………………………………………………………………15
5.3.1螺钉固定…………………………………………………………………15
5.3.2过盈配合…………………………………………………………………15
5.3.3挂台形式…………………………………………………………………16
5.3.4无法锁定…………………………………………………………………16
5.4弯曲工作部分设计………………………………………………………………16
5.5废料防跳…………………………………………………………………………16
5.5.1下模吹气…………………………………………………………………16
5.5.2凸台截面…………………………………………………………………16
6模具导向部件设计………………………………………………………………………17
6.1内导柱，内导套的设计…………………………………………………………17
6.1.1内导柱……………………………………………………………………17
6.1.2内导套一般与内导柱的使用…………………………………………17
6.2外导柱，外导套…………………………………………………………………17
7模具导料、浮顶结构和卸料结构的设计………………………………………………18
7.1浮动导料销………………………………………………………………………18
7.2顶杆与顶块………………………………………………………………………18
7.3卸料结构…………………………………………………………………………19
8限位钉的设计……………………………………………………………………………20
9弹簧选择…………………………………………………………………………………21
9.1弹簧的选择原则…………………………………………………………………21
9.2弹簧分类…………………………………………………………………………21
9.3选用条件…………………………………………………………………………21
9.4自由长度计算……………………………………………………………………21
9.4.1自动复位…………………………………………………………………21
9.4.2定位………………………………………………………………………22
9.5安装定位…………………………………………………………………………22
9.6规格长度系列…………………………………………………………………22
10支承件设计……………………………………………………………………………23
10.1模柄……………………………………………………………………………23
10.2模脚……………………………………………………………………………23
11探误装置………………………………………………………………………………23
12模板加工………………………………………………………………………………25
12.1上垫板…………………………………………………………………………25
12.2夹板………………………………………………………………………25
12.3止挡板…………………………………………………………………………25
12.4脱料板…………………………………………………………………………25
12.5下模板……………………………………………………………………………26
12.6下垫板…………………………………………………………………………26
12.7字模标准…………………………………………………………………………27
12.8凸包成型………………………………………………………………………27
12.8.1产品形状…………………………………………………………………27
12.8.2成形方法…………………………………………………………………28
12.8.3确定抽弧形时冲子尺寸的步骤和方法…………………………………28
13基准孔的线切割………………………………………………………………………31
13.1线切割加工中文本标注要求和设计要求………………………………………31
13.1.1基准孔的设置……………………………………………………………31
13.1.2销钉孔的设置……………………………………………………………31
13.2穿丝孔的设置…………………………………………………………………31
13.3异形复杂型孔以及型腔的标注…………………………………………………32
致谢………………………………………………………………………………………33
参考文献…………………………………………………………………………………34
附录Ⅰ……………………………………………………………………………………35
附录Ⅱ……………………………………………………………………………………37
附录Ⅲ……………………………………………………………………………………38
1绪论
1.1模具CAD/CAM的发展与应用简介
模具是冲压生产的重要工艺装备，模具工业是国民经济的基础工业，模具工业的发展水平标志着一个国家工业水平及产品开发能力。
由于用模具加工成型的零部件，具有生产效率高、质量好、节约原材料和能源、成本低等一系列优点，己成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向，随着生产和科学技术的迅速发展，模具的使用范围日益广泛。
而模具的设计与加工水平，直接关系到产品的质量。
随着工业的发展，人们越来越关注如何缩短模具设计与加工的生产周期以及怎样提高模具加工精度。
一些先进工业国家率先将计算机技术应用于模具工业，即应用计算机进行成型工艺模拟与模具设计、绘制模具图纸并广泛应用CNC（ComputerNumbericalcontrol）和数控机床加工模具，从而出现模具CAD/CAF/CAM一体化系统，达到了提高模具设计效率与加工质量、缩短生产周期的目的。
［1］
模具CAD/CAM的发展与应用简介传统模具设计、制造过程工艺计划、主模型制造、冲模设计、传统模具设计与制造过程包括工艺模型制造、冲模加工、研配及调试、检测等，其流程如图1-1所示。
图1-1传统覆盖件模具设计、制造流程
传统模具设计制造方式有以下特点：
（1）覆盖件模具的空间基准是主模型；
（2）基于主模型和二维车身零件线图进行模具设计；
（3）模具设计凭经验进行；
（4）工艺模型制造质量决定着整套模具的质量；
（5）仿形加工是模具型面加工的主要方式，模具的研配和调试工作量很大［2］。
覆盖件模具传统的设计、制造过程存在问题表现在以下几个方面：
设计、制造周期长：
传统的覆盖件模具设计中，全部分析、设计、绘图工作均由手工完成，工作量大，设计时间长。
信息共享程度低：
传统模具设计的依据是车身部门设计的二维线图和主模型，使得复杂的空间曲面形状难以表达。
要生成CNC代码，还需从线图或主模型上测取数据，再重新造型生成型面，工作量大，效率低，而且容易产生误差。
由于从车身设计到模具设计与制造之间信息传递的不合理，大量时间花在模型的制造、由主模型添加工艺补充部分并由其制造工艺主模型、由凸的工艺主模型翻制凹的工艺主模型，再由工艺主模型仿形加工模具。
这样，原始数据经多种形式转换，过程中必然产生误差。
凭经验设计结果难以预测：
传统的模具设计主要依靠设计者的经验，产品的成形性只能凭经验来估测，能否成形并达到产品设计要求，很大程度上依赖于模具的反复调试及修整，甚至还可能彻底推翻原设计，重新设计模具的危险性。
工艺设计效率低：
由于产品的多样性和复杂性，加上工艺的标准化程度低，工艺规程的编制由人工完成，因此设计效率低。
为解决上述问题，必须建立能共享设计信息的覆盖件CAD/CAM集成系统，通过数学模型取代油泥模型，模具设计在数学模型的基础上添加工艺补充部分后完成型面设计。
模具采用数控加工，并共享车身设计和模具数据库中的信息。
通过信息的共享与集成，达到提高覆盖件模具设计与制造质量，缩短覆盖件模具设计、制造周期的目的［3］。
CAD/CAM技术的应用水平是衡量一个国家工业水平的重要指标之一。
随着我国工业的迅速发展，产品更新的速度不断加快，传统的设计、制造方法己不能适应产品发展的要求。
模具作为生产的工艺装备，将直接制约产品质量和新品的开发。
在模具的设计制造中，采用CAD/CAM技术，是发展我国模具工业的必然趋势。
1.2国内外主要的CAD/CAM应用软件
目前，国内外诸多的CAD/CAM软件中应用较多的主要有：
二维软件AUTOCADA，Microstation；三维软件CATIA，Euclid，Pro/Engineer，UG和I-DEAS等。
随着软件系统的不断改进和完善，它们得到越来越多的应用，这些软件各有其自身的特点和优势：
CATIA软件曲面造型能力很强功能也很全面，包括曲面造型、数控加工、运动学分析等100多个模块。
Pro/Engineer是美国PTC公司开发的CAD/CAE/CAM集成软件系统。
Pro/Engineer以其参数化的实体造型而著称，它的另一个特点是基于Feature的造型，即以孔、圆角、倒角和壳等的设计组合来建立模型，这种建模方式自然直观，该软件系统共有90多个功能模块供用户选择。
UG是美国麦道公司1984年推出的商品化的CAD/CAE/CAM系统，该软件在通用机械、汽车等领域应用较广，它的产品设计、加工和分析功能都很强。
I-DEAS在曲面设计、实体造型、仿真分析、制造、测试和并行工程等方面具有强大的功能［5］。
1.3模具CAD/CAM技术的发展趋势
集成化：
现代模具设计制造系统不仅强调信息的集成，更强调技术、人和管理的集成。
智能化：
实现产品生命周期各个环节的智能化，实现生产过程各个环节的智能化，也要实现人与系统的融合及人在其中智能的充分发挥。
网络化：
它的应用为模具企业实现敏捷制造和动态联盟奠定了技术基础。
标准化：
即图形软件的标准化［6］。
2模具设计中的计算
2.1冲模设计中力的计算
2.1.1冲压力
Po=LTδ
Po——冲切力（Kg）
L——冲切长度（mm）
T——材料厚度（mm）
δ——材料抗拉强度（Kg/mm）
2.1.2卸料力
P=KPo
P——卸料力（Kg）
K——卸料力系数（一般取K=0.04---0.07）
Po——冲切力（Kg）
2.1.3弯曲力
V形弯曲
（2-1）
U形弯曲
（2-2）
式中：
P1——材料在冲压行程结束时，不受校正的弯曲力（N）
B——弯曲件的宽度（mm）
t——弯曲件材料厚度（mm）
R——弯曲内半径（mm）
δ、b——弯曲件材料抗拉强度（N/mm2）
K——安全系数，一般取1.3
2）顶件力和压料力
顶件力或压料力P3值可近似取自由弯曲力的30~80%，即P3=（0.3~0.8）P1
2.2弯曲件的尺寸展开［6］
2.2.1R>0.5t的弯曲件
L=L1+L2+π/2（r+kt）（按中性层不变计算）（2-3）
图2-1直角展开
T——材料厚度
K——补偿系数（见下表）
任何角度的弯曲展开都可用中心层不变原理展开。
表2-1展开系数
2.2.2R〈0.5t的弯曲件
L=L1+L2+（0.35-0.45）t（按体积不变计算）（2-4）
图2-2直角展开
（二）
当r=0mm时，模具设计时取：
r=0.4t
当出现“Z”形弯曲时，应当考虑补偿值
2.3冲床基本参数：
表2-1冲床参数
产品规格
相关参数
17~22"B&C
26”B&C
32”B&C
32”/37”B&C
闭模高度（mm）
410
410
500
500
下模高度（mm）
220
220
260
260
冲床规格（吨）
160&200
200
300
300
工程数
6（monitor机种）
7~8（TV机种）
7~8（TV机种）
7~8（TV机种）
3工件排样
工件排样是冲压工件及模具设计的重要环节，它直接影响到材料的利用率，工件的质量，生产率，模具制造难易程度，模具寿命等，在排样时，就注意以下几点：
排样时，要特别注意材料的纹向，避免纹向与弯曲线平行，尽可能使其与弯曲线垂直；应充分考虑精确可靠的定位,特别注意导正钉的分布和直径；相对位置精度要求较高的型孔，应尽可能在同一工步冲出；型孔与外形的位置精度要求较高时，应尽可能在相邻工步冲出；弯曲成型部位需安排得容易送料和不易变形；弯曲达不到工件要求时，可采用两次弯曲或增加整形工位；对于两个直角的弯曲，为了避免材料的拉伸，可采用先弯45度，再弯90度。
当刃口距离太近时，应设置空步，以提高DIE，PS，PH的强度。
排样时应考虑模具的制造和模具的加工。
对于复杂的型孔，应分解成若干个简单的型孔进行分步冲裁。
但在分解时应注意前后冲次的良好衔接。
为了使材料在冲压过程中稳定进给，必须在排样中设置载体，并在连接处把工件和材料连接起来。
载体一般设置在材料的两侧，中间部位或单侧，载体的大小要有足够的强度，又要节省材料。
带有导正孔的载体，能校正高速冲压过程中的窜动。
连接处的位置应选择恰当，既要稳定可靠，又要有利于其他工位和最后工位的切断，与载体分离。
当预感到工件很难达到设计的要求时，应留有改模空间。
在满足冲压条件下，尽可能使材料利用率最高。
材料的步距，材料的宽度应取整数。
料的成型的基本步骤为：
大成型）冲切）小成型）弯曲）落料。
但这些工序并非一成不便，而是根据不同的产品合理的排列工序。
成型时，应充分的考虑材料的流动量，一般情况下应当保证成型过程中条料不变形或少变形。
所以有时会适当增加工艺切口。
冲头形状的设计应当考虑凹模的强度，冲头的强度，冲头的固定，冲头的加工等各种因素。
弯曲应考虑后道工序的让位，各种弯曲的先后关系，模具的强度，送料是否顺畅。
最后一步产品取出的可靠性［8］。
图3-1工件排样
4图纸标准
4.1图纸图框
所有零件图纸必须使用AREX（A0，A1，A2，A3，A4）标准图框形式。
4.2图纸更改标准
图纸的更改符合ISO9002的要求。
4.3全套模具图纸应包含的内容
产品图纸（产品展开图），排料图或工序图，模具总装图，加工零件图，模具零件明细表，标准件清单，模具材料清单
4.4图纸检查重点
4.4.1展开图
1）展开方法是否正确
2）是否考虑了补偿值
3）非对称公差取值是否合理
4）是否经过自检和互检
4.4.2排料图及工序图
1）排料图或工序图的工序安排是否合理
2）毛刺方向与产品要求是否一致
3）切口问题是否经客户确认
4）是否经过评审
4.4.3装配图
1）整体结构是否合理
2）冲床吨位及合模高度是否正确
3）160T及以上模具是否装有抬模装置
4）考虑到模具的锁定和扳手空间
5）有充分的抬料高度
6）考虑了导正钉的直径和长度
7）考虑了冲头和卸料板的装配关系
8）卸料力通过计算得到
9）卸料弹簧的数量、种类及分布合理
10）考虑了弯曲和翻边时卸料的可靠性
11）如有滑块，其结构是否合理
12）DIE、PS上的让位考虑周到
13）卸料螺钉、导料销在相应板上的沉头孔深度正确
14）导料销和条料的间隙合理
15）导柱、冲头等标准件的精度合理
16）大中型连续模最后一步切废料采用镶块
17）考虑了各板的强度
18）细长冲头的强度可靠
19）当预感到产品品质或模具可能会有某种问题时，是否留有改模空间
20）最后一步工位分离产品时，脱料板、凹模板上是否有顶料钉
21）模具设计考虑了模具制造、装配的工艺性
22）能连续地达到公差和规定的性能水平
23）满足顾客特殊性的要求
24）落料是否畅通［9］
4.4.4弯曲，成形等零件图
1）弯曲是否带有压肩
2）是否考虑了回弹
4.4.5各种让位
1）弯曲，成形或翻边等后续工序是否有适当让位
2）冲子与脱料板是否有让位
3）各种相关零件之间的间隙是否恰当
4.5模具图书写标准
标注铣削图形座标时，须标注出铣刀的轨迹座标.模具图中不标模板倒角，但制造时须制造出必要的倒角.标注符号采用AREX的统一标准.［8］
5模具工作部分的设计
5.1冲裁冲头的设计
5.1.1冲裁冲头尺寸
冲裁冲头刃口一般进入凹模刃口以（2-4）t或2-4mm为宜.一般连续模的冲头长度为Hph+Hp
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