玻璃托模具设计与制造.docx

1、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 Glass holder stamping die design and manufacting 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： 2020202036 2020202037 2020202038 2020202039 2020202040 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

2、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Master CAM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/E Master CAM CAD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

3、、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

4、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

5、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

6、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

7、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

8、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

9、性层位置曲率半径=R+xt=1mm+0.141 mm=1.41mm由冲压工艺与模具设计1p104弯曲件毛坯展开尺寸的运算，得：该弯曲件R0.5t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+3.14901.41/180mm=27.2137mm27.5mm 玻璃托：t=1mm 2R3mm的圆孔 b=27.5mm l=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

10、+21mm=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1p25的公式2-35，得： 排样的利用率=(A/A0)100%=A/BS100%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/BS100%=321.5/407.1100%79% 步距：S=13mm+0.8mm=13.8mm 排样图如图3：图32.2.2运算压力中心及冲裁力落料外形周长L1为：L1=14.52mm+26.53.14mm=69.82 mm冲孔周长L2为：L2=233.14mm=18.84mmL=

11、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255333MPa 取抗剪强度为300 MPaF=1.388.661300N=34577.4N35KN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310mm200mm,滑块底面尺寸前后左右140mm120mm,工作台垫板厚度30mm,模柄孔尺寸直径深度：30mm45mm.压力中心运算如

12、图4： x=L2(s-x)得：x2.93mm 取x=3mm2.2.3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 =0.1mm Zmax=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，

13、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)+0.14 0=(13-0.50.16)+0.14 0mm=12.92+0.14 0mm落料凸模尺寸：(12.92-0.1)0 -0.16mm=12.820 -0.16mm27.50 -0.16mm落料凹模尺寸: (Dmax-x) +0.14 0mm=(27.5-0.50.16)+0.14 0mm=27.42+0.14 0mm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

14、.1mm=0.04mm 0.02mm+0.025mm=0.045mm0.04mm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=0.4Zmax-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)+0.024 0mm=(13-0.50.16)+0.024 0mm=12.92+0.024 0mm落料凸 模尺寸：(12.92-0.1)0 -0.016mm=12.820 -0.16mm27.50 -0.16mm落料

15、凹模尺寸: (Dmax-x)+0.024 0mm=(27.5-0.50.16) +0.024 0mm=27.34+0.024 0mm落料凸模尺寸: (27.34-0.1) 0 -0.16mm=27.24 0 -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 =0.1mm Zmax=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+0.08 0mm冲孔凸模尺寸:(dmin+x)0 -0.02mm=(6+0

16、.50.08) 0 -0.02mm=6.040 -0.02mm冲孔凹模尺寸:(6.04+0.1)+0.02 0mm=6.14+0.02 0mm校核间隙：因为0.02mm+0.02mm=0.04mm=0.04mmZmax-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+0.50.08) 0 -0.02mm=6.040 -0.02mm冲孔凹模尺寸:(6.04+0.1)+0.02 0mm=6.14+0.02 0mm2.2.4确定凹模外形尺寸查

17、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22mmB=(27.5+222)mm=71.5mmL=(13.8+13/2+3+222)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=0.4mm H=Kb=0.4mm27.5mm=15mm 取H=20mm查新编有用冲压模具设计手册8表10-15p364固动挡料销，得：有体会值选择，长度L=8mm 直径3+0.008 +0.002mm d1为60 -0.075mm h=3mm材料：45，热处理硬度4348HRC 技术条件

18、：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:160mmB:125mm 闭合高度H(参考)： 最大：185mm 最小：155mm 上模座GB/T2855.9：300mm210mm35mm 材料：Q235 下模座GB/T2855.10：300mm210mm40mm 材料：Q235 导柱GB/T2861.1：30mm160mm 材料：Q235 导套GB/T2861.

19、6：30mm40mm55mm 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:160mmB:250mm材料：Q2352.2.6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:165mmB:125mm材料：Q2352.2.7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:30mmB:25mm图52.2.8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:160mmB:125mm材料：Q2352.2.9确定凸模尺寸由冲压工艺与模具设计1 (p45)式

20、，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0.51mm，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0.51mm、凸模固定板与卸料板之间的安全距离等，一样取1520mm.由冲压手册第2版6表10-52 B型圆直通型凸模GB/T2863.2-81，得：h1=3mm D(m6)=10+0.015 +0.006mm L=80mm 材料:Q235 2.210确定模柄尺寸由冲压手册第2版6表10-

21、49凸缘模柄(GB2863.2-81),得：D=40 mm h=100mm h2=5mm d=25-0.065 -0.195mm 材料:Q235 模柄如右以下图6：2.211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：Base plate(下模座)、Cut plate(剪板，又叫凹模板)、Guide plate(卸料板)、Top plate(上模座)、Stamp pressure plate(垫板)、Head plate(顶板，又叫凸模固定板)、Stamp g

22、uide plate(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324441MPa 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=0.6131.31350/(1+1)N=1774.5NV形顶料力 F顶=0.30.6F自=0.51774.5N=887NV形总力 F总=887N+1774.5N=2661.5N为了减少选择压力机带来的苦恼，

23、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310mm200mm,滑块底面尺寸前后左右140mm120mm,工作台垫板厚度30mm,模柄孔尺寸直径深度：30mm45mm.3.2运算毛坯展开长度R/t=1 由冲压工艺与模具设计1p104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+0.141 mm=1.41mm由冲压工艺与模具设计1p104

24、弯曲件毛坯展开尺寸的运算，得：该弯曲件R0.5t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+3.14901.41/180mm=27.2137mm27.5mm3.3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3-16Z=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1p112表3-14 U型弯曲模凸、凹模的间隙C值，得：C=0.05 Z=tmax+Ct=1mm+0.051mm=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

25、查表3-8得长度尺寸的极限偏差0.05mmLT=(Lmin+0.25)=24.45mm+0.250.52 0 -0.05 mm =24.580 -0.05mm 取24.60 -0.05mmLA=(LT+2Z)+0.03 0mm=(24.58+21.05) +0.03 0=26.68+0.03 0mm取27+0.03 0mm3.4凸、凹模圆角 Rt=1mm Ra=(36)t=3mm3.5凹模厚度 查冲压工艺与模具设计1p110表3-10弯曲V形件凹模深度l0和底部最小厚度h,得：h=20mm l0=10mm l=15mm查冲压工艺与模具设计1p110表3-10弯曲V形件凹模深度h0值，得：h0=

26、(35)mm 取h0=3mm依照公式3-14H=Ra+h0+l+l0，得：H=3mm+3mm+10mm+10mm=26mm取50mm3.6凹模外形尺寸的确定 由冲压工艺与模具设计1p113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:100mmB: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1p110,确定凹模圆角半径，得：t2mm Ra=(36)t=3mm 查冲压工艺与模具设计1p110表3-10弯曲V形件凹模深度l0和底部最小厚度h,得：h=20mm l0=10mm l=15mm查新编有用冲压模具设计手册8

27、表10-31中间导柱模架摘自 技术条件：GB/T2851.5-1990,得：上模座GB/T2855.10：100mm80mm25mm 下模座GB/T2855.10：100mm80mm40mm 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:100mmB:80mm 闭合高度H(参考)： 最大：180mm 最小：150mm上模座GB/T2855.11：212mm100mm25mm材料：Q235下模座GB/T2855.10：212mm100mm40mm材料：Q235导柱GB/T2861.1：20mm160mm材料：Q235导套GB/T2861.6：20m

28、m28mm45mm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:100mmB:100mm材料：Q2353.8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:100mmB: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:100mmB: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

29、.019mm h=70mm h2=5mm d=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4.1 PDX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。1PDX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Progressive Die.6)创建用户定义元件：承诺通过描述语