模具设计.docx

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模具设计

XX大学

毕业论文任务书

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论文题目：

起迄日期:

年月日~年月日

指导教师:

系主任:

发任务书日期:

年月日

设计说明书

目录:

1．设计任务书及产品图………………………………………………………………………………1-2

2．零件工艺分析……………………………………………………………………………………3

3．冲压工艺方案的制定……………………………………………………………………………4

4．模具结构形式的论证和确定……………………………………………………………………4

5．坯料形状和尺寸的确定………………………………………………………………………5

5.1毛坯尺寸算……………………………………………………………………………...…5-6

5.2条料宽度的定…………………...……………………………………………...................6-8

5.3毛坯排样图………………...……………………………………………………………9

6．模具工作零件刃口尺寸算………………………………………………………………………10-12

7．冲压力计算及压力中心定……………………………………………………………………13-15

7.1冲裁力的计算……………………………………………...…………………………….....13

7.2压力中心的计算……………...…………………………………………………………13-15

8．冲压设备的选择及核………………………………………………………….…………………...15

9.弹性元件的设计算………………………………………………………………………………..16

10．模具零件的选用、设计及必要的设计……………………………………………………….19-29

10.1凸模外形结构、尺寸确定………………………………………….……………………19-2010.2凹模外型尺寸的定………………………………………………...…………………20-22

10.3定位件……………………………...……………………………………………………22-24

10.3.1送料导向件…………………………………….…………………………………….…25

10.3.2送料定距件…………………………………………………………………….…….…...25

10.4卸料装置和推件置…………………………………………………….................................25

10.5导向零件…………………………………………..................................................................26

10.6模架的设计………………………………………….........................................................27-29

11、设计小结……………………………………………………………………….........30-31

12、主要参考文献……………………………………………………………….............................32

先分析零件的冲压工艺；确定模具的总体结构；结合零件的冲压工艺及模具的总体结构设计排样图；根据排样图，计算利用率、冲载力、压力、选用设备及刃口的尺寸。

根据资料再用PRO/E，对模具进行设计，然后将三维图转成二维的装配图和零件图进行标注，并编制零件的加工工艺卡。

关键词：

落料；冲孔；成型

Abstract

Firstanalysisofthestampingprocessparts;todeterminetheoverallstructureofmold;combinationofpartsstampingprocessanddiedesignoftheoverallstructureofthelayoutgraph;layoutplanbasedoncalculatingtheutilizationrate,rededgeiscontained,pressure,choiceofequipmentandcuttingthesizeof.Accordingtotheinformationre-usePRO/E,thedesignofthemold,andthenconvertedintotwo-dimensionalthree-dimensionalmapofassemblydrawingsandpartsmarkedmapsandcompilecardprocessingparts.

Keywords:

Blanking;Punching;ming

1、设计任务书及产品图

2、零件的工艺分析

如上图所示，此制件为简单型冷冲件，形状比较简单。

需要冲孔落料，成型两道工序完成加工。

首先定义冲裁：

冲裁是利用安装在压力机上的冲裁模，使材料产生分离的冲压工序，包括落料、冲孔、切口、剖切、切断等。

1）、分析零件的结构工艺性

1、该零件形状较为简单，规则。

2、该零件底面的平面度要求比较高在进行模具设计的同时需要注意在这方面把好关。

3、冲件有尺寸要求

4、该产品旁边有孔。

制件的材料为10钢，冲裁性能好。

在整个模具的设计工程中，模具的结构设计安排的是否合理将极大的影响整副模具的使用性能。

此工件需要冲孔落料，成型两个工序。

材料为10钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。

工件结构相对简单，工件尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求

2）、分析公差和表面粗糙度

1、公差该零件上的尺寸公差均有要求，按照其公差要求进行计算。

2、表面粗糙度此制件未作特殊要求。

3）被冲材料为10钢，冲裁性能比较好。

材料的厚度在1.5mm，具有足够的塑性、较低的屈服极限和较高的弹性模量。

根据以上分析的结果。

此件的冲裁工艺性良好，适合冲裁和成型。

工件结构相对简单，工件尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求.

3、冲压工艺方安的制定

方案一、先冲孔再切边，后成型，最后断料采用一副级进模。

方案二、先落料后成型，再冲孔采用三副单工序膜。

方案三、先落冲孔料然后成型，两副模具。

方案一、方案二、的模具结构复杂，生产率高，即不能能满足要求又不经济。

4、模具结构形式的论证和确定

方案一，生产这个整体效能有所提升，但是制件的冲裁精度底。

若按长度方向送进，零件尺寸可以保证，但料窄，送料步距大，不方便，生产效率没有最大化。

方案二采用两幅但工序模，生产效率底下不满足要求，方案三落料然后折弯再冲孔采用三副模具，制件的尺寸精度有所保证，而且从模具结构不算复杂，成本也高，生产效率为提高。

既能满足制件的精度要求，且模具的数量少，操作方便，生产效率高，非常具有经济性。

分析该制件的结构特征后，初步确定冲压工序：

采用两幅幅模具加工。

一副冲孔落料模然后再一副成型模孔模具。

足以满足制件的精度要求。

因为级进模因为成本偏高，难度加大，所以不考虑。

5、胚料形状和尺寸的确定

展开

5.1、毛胚尺寸的计算

据上图所示，此工件比较简单，尺寸上图都以标注。

毛呸的尺寸L为

毛呸长度方向尺寸L1

L1=71.1

宽度方向尺寸L2

L2=24

产品的厚度尺寸为1.5mm

经过计算，该弯曲件的毛胚尺寸为71.1x24x1.5mm.

5.2条料宽度的确定:

排样图既要在冷冲压工艺规程中反映出来，以指导冲压生产，又要在模具装配的右边反映出来，在模具加工和装配中起参考作用，所以画排样图是冷冲压工艺和模具设计中极为重要，且技术性很强的设计工作。

排样的方法有很多，如：

直排、斜排、直对排、混合排、多行排，等等。

方式。

中和此制件的特点和加工工艺要求，和经济性的考虑，采用直排较为可行。

条料宽度的确定:

查表2－6得，a=2

=2.5,考虑此制件的特殊性，取a=2.0mm

=1.5mm

=（71.1+2X1.5）

=74.1

式中：

B=料宽基本尺寸

=条料宽度方向制件轮廓最大尺寸

n=侧刃个数

b=侧刃切料宽度

=条料剪切公差，见表2-7，2-8此处查表得

=0.5

附表

5.3毛胚排样图

6、模具工作零件刃口尺寸计算

凸模和凹模刃口尺寸直接决定工件的尺寸和模具间隙的大小，是模具上最重要的尺寸。

刃口尺寸计算的基本原则

1、由于冲孔落料件都是测量其光亮带部分的尺寸，而冲孔的光亮带是凸模挤入而形成的，落料的光亮带是落料件挤入凹模型孔形成的，故冲孔时孔的尺寸由凸模决定，落料时的外形尺寸由凹模决定。

2、由于冲裁时凸、凹模的磨损，使凸、凹模实体尺寸变小，故在设计凸、凹模尺寸时应考虑凸、凹模的磨损方向，使其磨损之后还能保证冲件尺寸的要求。

3、考虑凸、凹模制造公差的方向，确定凸、凹模的基本尺寸。

4、其凸、凹模制造公差为：

刃口尺寸计算公式：

（1）、冲孔磨后变小的公式：

（2）、落料磨后变大的公式：

按以上

（1）、

（2）之法可得出：

（3）、冲孔磨后变大的公式：

（4）、落料磨后变小的公式：

（5）、C是磨后不变的尺寸，其公式为

以上各式中：

、

、

、

――为凸、凹模基本尺寸

、

――为最大、最小极限尺寸

――为最小初始间隙

――为工件公差

――精度等级系数，并有：

（高于）IT11时x=1;IT11~IT13时x=0.75;（低于）IT13级时，x=0.5

、

――凸、凹模制造公差

具体的计算如下：

1、查表确定初始间隙

2、计算凸、凹模制造公差

3、代入公式计算各尺寸

未注公差均按IT14级计算。

尺寸Ⅰ4mm为落料磨后变大

＝0.36mm

IT14

x=0.5

7、压力计算及压力中心的计算

落料周边总厂

L1=229.5

L2=98.5

7.1冲裁力的计算

冲压力是冲裁力、缷料力、推件力、和顶料力的总称。

（1）冲裁力

F=KLtτ（2—8）

式中F──冲裁力，单位N；

L──冲裁件周边长度，单位mm；

K──系数，取K=1.3；

τ──材料抗剪强度，单位MPa；

t──材料厚度，单位mm。

（2）卸料力、推料力、顶料力的计算

卸料力是将箍在凸模上的材料卸下时所需的力；

推料力是将落料件顺着冲裁方向从凹模洞口推出时所需的力；

顶料力是将落料件逆着冲裁方向顶出凹模洞口时所需的力，如图2-3所示。

F缷=K卸F（2—9）

F推=nK推F（2—10）

F顶=K顶F（2—11）

式中K卸──卸料力系数；

K推──推料力系数；

K顶──顶料力系数。

卸料力、推料力、顶料力系数，其值见表2-8采用钢性卸料和下出料方式时，总冲压力为图2-3卸料力推料力顶料力

F∑=F+F推（2—12）

表2-8卸料力、推料力、顶料力

通过以上的计算方式可以得出表2-9

1、落料力：

＝1.3x（229.5+98.5）x500x1.5=286047N

式中

＝材料抗剪强度10钢，取

＝500MPa

2、卸料力：

=0.04

286047=11441.88MPa

3、

=320372.64

7.2压力中心的计算

该模具是但工序模所以压力中心可以看作在压力机的主轴的中心。

8、冲压设备的选择及核

为使压力机能安全工作，

选择压力机型号为JC23-63的开式压力机，其主要参数为:

公称压力：

830KN

滑块行程：

120mm

最大封闭高度：

360mm

最大封闭高度调节量:

80mm

工作台垫板孔尺寸：

250

模柄孔尺寸：

40

80mm

垫板厚度：

90mm

9、弹性元件的设计计算

为了得到平整的工件，模具采用弹压式卸料结构，使条料在冲孔后可以脱离凸模，所以用橡胶为弹性元件。

卸料力由聚酯橡胶提供。

聚酯橡胶的自由高度

取10m

；落料冲孔模

拉伸模

10、模具零件的选用、设计及必要的设计

各种结构的冲裁模，一般都是由工作零件（包括凸模、凹模）、定位零件（包括挡料销、导尺等）、卸料零件（如卸料板）、导向零件（如导柱、导套）和安装固定零件（包括上下模座、垫板、凸凹模固定板、螺钉和定位销）等5种基本零件组成。

10.1、凸模外形结构、尺寸确定

采用弹性卸料板的冲裁模，其凸模的长度应根据模具的具体结构确定。

采用线切割机床加工，为了使模具装配方便将落料凸模设计成直通式，。

采用弹性卸料板的冲裁模，基本结构如图3-1所示。

凸模的长度按式（3—2）计算

L＝l1＋l2＋l3＋（15～20）mm（3—2）

式中l1──凸模固定板厚度，单位mm；

l2──缷料板的厚度，单位mm；

l3──导尺的厚度，单位mm。

图3-1凸模长度

式中的15~20mm包括凸模进入凹模的深度、凸模修磨量、冲模在闭合状态下缷料板到凸模固定板间的距离。

一般应根据具体结构再加以修正。

这里设计的凸模长度按式（3—3）计算

L=l1+l2+h（3—3）

式中l1──凸模固定板厚度，单位mm；

l2──缷料板的厚度，单位mm；

t──材料厚度，单位mm；

h──式中h取15~20mm

凸模的刃口尺寸按落料凹模尺寸配制，并保证双面间隙在0.06mm。

凸模固定板厚度取12mm。

中垫板厚度为12mm，凹模板的厚度为12mm，

，缓冲长度1.5mm.则凸模长度根据公式L＝l1＋l2+h，即L=（12＋12＋12－1.5）mm＝34.5mm。

结合工件外形并考虑加工，将落料凸模设计成直通式，采用线切割机床加工，所以无需对其进行强度校核。

冲裁时凸模进入凹模刃口3mm。

10.2凹模外型尺寸的定

凹模类型很多，凹模的外形有圆形和板形；结构有整体式和镶嵌式；刃口也有平刃和斜刃。

这次设计凹模采用板形，结构采用整体式，刃口采用平刃。

凹模的固定方法，采用螺钉和销钉将凹模固定在下模座上，保证螺钉（或沉孔）间、螺孔与销孔间及螺孔、销孔与凹模刃壁间的距离不能太近，不然会影响模具寿命。

凹模外型尺寸按公式如下计算：

为压力中心到最远型孔的壁间距。

按照型孔的布置，凹模的外形尺寸

分别为：

平行于送料方向的凹模型孔最远壁间距离：

∥＝18.6mm

垂直于送料方向的凹模型孔最远壁间距离：

⊥=13mm

为凹模型孔到孔壁的距离。

查表的

=28mm，

平行于送料方向的凹模外形尺寸为

L∥=2（

∥＋

）=2

（18.6+28）=93.2mm

垂直于送料风向的凹模外形尺寸为

L⊥＝2（

⊥＋

）＝2

（13+28）=82mm

判断送料方向：

L∥＝93.2mm

L⊥＝82mm

所以为纵向送料

选择典型组合：

由复合薄凹模典型组合为：

15mX80mm—GB2873.2-81

凹模的外型尺寸为：

180X120X40MM

10.3定位零件

10.3.1送料导向零件

该副落料冲压冷冲模的送料导向零件采用用定位销，可以很好的起到定位和导向的作用，而且结构简单实用。

犹豫本次设计采用但工序模，所以在卸料板上开有挡料销的让孔，可以很好的保证模具的运作。

10.3.2送料定距零件

标准结构的固定定位销，其结构简单，制造容易，广泛应用于冲值中、小型冲裁件的挡料定距。

挡料销在送进方向带有斜面，送进时当搭边碰撞斜面使挡料销跳越搭边而进人下一个孔中时，然后将条料后拉，挡料销便抵住搭边而定位。

每次送料都要先送后拉，做方向相反的两个动作。

适用于厚度大于0.8mm的冲压材料，因为废料需带有一定的强度，如料太薄，则顶不起带有弹簧的挡料销，所以这里采用活动挡料销。

固定挡料销分圆形和构形两种，一般安装在凹模上。

该模具采用固定圆形挡料销，结构简单，制造容易，但销孔离凹模刃壁较近，削弱了凹模强度。

设计时采用标准结构的挡料销，设计时使挡料销销孔与凹模刃壁的距离稍微远一点，提高凹模强度。

10.4卸料装置和推件装置

卸料板一般分为刚性卸料板和弹性卸料板两种形式。

弹性卸料板有敞开的工作空间，操作方便，生产效率高，冲压前可对毛坯有预压作用，冲压后也可使冲压件平稳卸料，所以这里选用弹性卸料装置。

因为冲裁材料较厚，而且有弯曲成型，所以冲压时需对零件起压料作用，所以选用弹压卸料装置。

卸料板厚度一般取凹模厚度的（0.8～1.0）倍，所以取为14mm，其外形尺寸一般与凹模相同。

因为在冲压过程中，凸模自然会将冲件从凹模中卸下，所以这里不需要有推件与顶出装置。

卸料板采用45钢制造，淬火硬度为40~45HRC。

弹压卸料板与凸模的单边间隙可根据冲裁模厚度按表3-1选用，这里工件厚度为1，所以卸料板与凸模间隙取0.1。

表3-1弹压卸料板与凸模间隙值mm

材料厚度t

＜0.5

0.5~1

＞1

单边间隙Z

0.05

0.1

0.15

10.5导向零件

选用滑动导柱和导套，其结构和尺寸都有标注规定。

导套内孔有储油槽，以便储油润滑，内孔与导柱滑动配合；导柱的两端基本尺寸相同，公差不同。

按照标注选用时，L应保证导柱的上端面与上模座的上平面之间的距离不小于10～15mm，以保证凸、凹模经多次刃磨而使模具闭合高度变小后，导柱也不会影响模具正常工作；而下模座的下平面与导柱压入端的端面之间的距离不应小于2～3mm，以保证下模座在压力机工作台上的安装固定；导套的上端面与上模座上平面之间的距离应大于2～3mm，以便排气和出油。

导套的外径和上模座采用过盈配合（H7/r6）；导柱的下部与下模座导柱孔采用过盈配合（H7/r6）。

导柱、导套之间采用间隙配合，其配合间隙必须小于冲裁间隙，冲裁间隙小的一般按照H6/h5配合，冲裁间隙大的一般按照H7/h6配合。

紧固零件

螺钉用于固定模具零件，而销钉则起定位作用。

查表2.27，卸料螺钉M8固定螺钉M8以及φ8销钉。

10.6导向零件

10.6.1模架设计

根据标准规定，模架主要有两大类：

一类是由上模座、下模座、导柱、导套组成的导柱模架；另一类是是由弹压导板、下模座、导柱、导套组成的导板模模架。

模架及其组成零件已经标准化，并对其规定了一定的技术条件。

导柱模模架按导向结构形式分为滑动导向和滚动导向两种。

滑动导向模架的精度等级分为Ⅰ级和Ⅱ级，滚动导向模架的精度等级分为0Ⅰ级和0Ⅱ级。

各级对导柱、导套的配合精度、上模座上平面对下模座下平面的平行度、导柱轴心线对下模座下平面的垂直度等都规定了一定的公差等级。

这些技术条件保证了整个模架具有一定的精度，也是保证冲裁间隙均匀性的前提。

有了这一前提，加上工作零件的制造精度和装配精度达到一定的要求，整个模具达到一定的精度就有了基本点保证。

滑动导向模架的结构形式有4种：

对角导柱模架、中间导柱模架、四角导柱模架、后侧导柱模架。

后侧导柱模架的特点是导向装置在后侧，横向和纵向送料都比较方便，但如果有偏心载荷，压力机导向又不精确，就会造成上模歪斜，导向装置和凸、凹模都容易磨损。

从而影响模具寿命。

此模具一般用于较小的模架。

该模具采用后侧导柱模架，这种模架的导柱在模具的一边。

以凹模周界尺寸为依据，选择模架规格。

查《冲压模具课程设计指导与范例》书第231页，得到以下数据：

125*100*173mm，上模座厚度h上模取40mm，上模垫板厚度h垫取6mm，上固定板厚度h固取14mm，卸料板厚14，中垫板厚12，下固定板厚16，下垫板后6，下模座厚度h下模取40mm，那么，该模具的闭合高度：

H闭=H上模+H垫+H固+L+H卸料+H凹+H垫+H下模

=173mm

式中：

L——运动长度，L=14mm

H——凹模厚度，H=14mm

h2——凸模冲裁后进入凹模的深度，h2=3mm

可见该模具闭合高度小于所选压力机J23—25的最大装模高度（200mm），可以使用。

10.6.2模座

模座分带导柱和不带导柱两种，根据生产规模和产品要求确定是否采用带导柱的模座。

模座一般分为上、下模座，其形式基本相似。

上、下模座的作用是直接或间接地安装冲模的所有零件，分别与压力机滑块和工作台连接，传递压力。

因此，必须十分重视上、下模座的强度和刚度。

模座因强度不足会产生破坏；如果刚度不足，工作时会产生较大的弹性变形，导致模具的弹性零件和导向零件和导向零件迅速磨损，这是常见的却又往往不为人们所重视的现象。

设计时按标准选用模架或模座。

在不能使用标准的情况下，设计冲模模座时注意以下几点。

（1）模座的外形尺寸根据凹模周界尺寸和安装要求来确定。

对于圆形模座，其直径应比凹模板直径大30~70mm。

对于矩形模座，其长度应比凹模板长度大40~70mm，而宽度可以等于或略大于凹模板宽度，但应考虑有足够位置来安装导柱、导套。

模座的厚度取凹模板厚度的1.0~1.5倍，根据受力情况，上模座厚度可比下模座厚度小5~10mm。

对于大型非标准模座，还必须根据实际情况需要，按铸件工艺性要求和铸件结构设计规范进行设计。

（2）所设计的模座必须与所选的压力机工作台和滑块的有关尺寸相适应，并进行必要的校核，如下模座尺寸应比压力机工作台孔或垫板孔尺寸每边大40~50mm等。

（3）模座材料根据工艺力的大小和模座的重要性选用，模座选用Q235结构钢。

（4）模座的上、下表面的平行度应达到要求，平行度公差一般为4级。

（5）上、下模座的导柱与导套安装孔的位置尺寸必须一致，其孔距公差要求在±0.02mm以下。

模座的导柱、导套安装孔的轴线应与模座上、下面的垂直，安装滑动式导柱和导套时，垂直度公差一般为4级。

上、下模座已有国家标准，除特殊类型外，尽可能按标准选取。

标准可查书冲压模具课程设计指导与范例中表9-46中间导柱模架。

具体见下图4-1上模座CAD图、图4-2上模座三维图、图4-3下模座CAD图、图4-4下模座三维图所示

上模座

下模座

主要参考文献

[1]《冷冲压工艺及模具设计与制造》——高等教育出版社——主编：

韩森和

[2]《冷冲压模具设计手册》

[3]《模具制造与设计简明手册》

[4]《公差配合与技术测量》———北京———机械工业出版社――2001.9

[5]《机械制图》教科书李澄等主编高等教育出版社

[6]《模具制造工艺》教科书华北航天工业学院孙凤勤主编　机械工业出版社

致谢

随着社会的发展，机械行业的模具专业在我国现代工业发展中成为一个越来越重要的分支。

模具渗透着整个社会。

不管在那个行业，都有模具的存在。

日常生活中轻重工业，都离不开模具生产，模具就是为了得到所需要的产品。

要什么样的产品，就可以生产什么样的模具，如（塑料模具、冷冲压模具、压铸模、橡胶模）。

而目前形势的需要，产品更新换代更快更易，所以模具行