第一篇：宾馆天花喷淋罩模具设计说明书
广东轻工职业技术学院
课程设计说明书
题目：宾馆天花喷淋罩冲压模具设计说明书
班级：模具111 组别：第五组 组长：梁清林（27)组员：黄莹18 黄丽玲15 黄梦迪16 罗俊涛29 严晏红42 蒋礼松22 王启君38 指导老师：康俊远 宋丽华
设计日期：2013年4月29日至5月10日
模具111
第五组
黄梦迪
目录
（一）零件工艺性分析……………………….31、2、精度分析………………………………………………3 结构分析……………………………………………..4
（二）工艺方案的确定……………………….3
（三）零件工艺计算………………………….4
1、拉深工艺计算……………………………………………..4
2、落料拉深复合模工艺计算………………………………5
3、第二次拉深工艺计算………………………………………6
4、整形工艺计算……………………………………………7
5、切边………………………………………………………7
6、冲孔工艺计算……………………………………………..7
7、翻孔模工艺计算…………………………………………..8
（四）冲压设备的选用……………………….9
1、落料拉深复合模设备的选用………………………….9
2、第二次拉深设备的选用……………………………….9
3、整形模设备的选用…………………………………….9
4、切边单工序模设备的选用 ………………………….9
5、翻孔单工序模设备的选用……………………………10
6、冲孔单工序模设备的选用…………………………….10
（五）设计小结………………………………….11
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带凸缘筒形件模具设计
（一）零件工艺性分析
工件图为图1所示拉深、翻孔，材料08F钢，材料厚度为1 mm，其工艺性分析内容如下：
08F钢为优质碳素结构沸腾钢，属于拉深级别钢，具有良好的拉深成形性能。
a)结构分析
零件为一有凸缘筒形件，结构简单，圆角半径为R3，满足筒形拉深件圆角半径大于一倍料厚的要求，因此，零件具有良好的结构工艺性。
b)精度分析
零件上尺寸均为未注公差尺寸，普通拉深即可达到零件的精度要求。
（二）工艺方案的确定
零件的生产包括落料、拉深、冲孔、整形、翻孔、切边等工序，为了提高生产效率，简化模具结构，在本次设计中。可以考虑工序的复全，本例中采用落料与第一次拉深复合，第二次拉深，整形，切边，冲孔，翻孔。
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（三）零件工艺计算
1、拉深工艺计算
零件的材料厚度为1mm，所以所有计算以中径为准。
（1）确定零件修边余量
零件的相对凸缘直径df/D=0.616,经查表5-2得单边修边余量△h=3.5mm，所以，修正后拉深的凸缘直径应为97mm.（2）确定毛坏的直径尺寸D
由有凸缘筒形件拉深件坏料尺寸计算公式得
D=√ df2+4dh-3.44dr
=√972+4*64*49-3.44*64*3.5 =146mm(3)确定拉深次数
t/d=0.6871% 查得零件的各次极限拉深系数分别为m1=0.5
m2=0.76所以每次拉深后筒形件的直径分别为 d1= m1D=0.5*146=72.77mm d2= m2d1=0.76*72.77=55.3052＜64mm 由上计算可知共需要2次拉深
（4）确定各次工序件直径
调整各次拉深系数分别为m1=0.55
m2=0.8 则调
整后各次拉深后筒形件的直径为
d1= m1D=0.55*146=80mm
d2= m2d1=0.76*80=64 mm
所以调整合理
（5）确定各工序件高度
根据拉深件圆角半径计算公式，取各次拉深筒件圆
角半径分别为r1=6mm
r2=4mm
r3=3mm,所以每次拉深后筒形件的高度为 H1=0.25/d1(D-df)+0.43*2r1 =0.25/80(1462-972)+0.43*12 =42.37mm
H2=0.25/d2(D2-df2)+0.43*2r
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=0.25/64(1462-972)+0.43*9 =55.50mm
拉深工序件图如下图所示
2.落料拉深复合模工艺计算（3）落料凸、凹模刃口尺寸计算
根据零件形件特点，刃口尺寸计算采用分开制造
法。落料尺寸为Φ146 0-0.4
落料凹模刃口尺寸计算如下：
查得该零件冲裁凸、凹模最小间隙Zmin=0.1mm,最大间隙Zmax=0.14mm, 凸模制造公差δr=0.01mm, 凹模制造公差δa=0.015mm。将以上各值代入δr+δ≤Zmax-Zmin
校验是否成立。经校验，不等式成立，所以可按下式计算工作零件刃口尺寸。
D凹=（Dmax-x△）0+δκ
=（146-0.75*0.4）0+0.015 =145.70+0.015
D凸=（Da-Zmin）-δε0
=145.6-0.0100(2)首次拉深凸、凹模尺寸计算
第一次拉深件后零件直径为80mm，查得间隙Z=1.1t=1.1
首次拉深凹模D凹=（d1+t）0+δκ
=（80+1）0+0.05 =810+0.05
首次拉深凸模D凸=（Da-2Z）-δε0
=78.8-0.030 圆角半径：r1=6
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（3）力的计算
模具为落料拉深复合模，动作顺序是先落料后拉深，现分别计算落料力
F落=KLtπι
=1.3*3.14*146*1*236 =140.65KN F拉=πd1tζk =3.14*80*1*295*1
=74.1KN F压=π/4*［D-(d1+2r)］q
=π/4*［146-(80+2*6)］*2.5
=25.22KN 行程S＞2.5h=2.5*30=75mm 因为拉深力与压边力和小于落料力，即F拉+F压=99.32KN，所以，应按落料力的大小选用设备。初选设备为JH23-25。
3.第二次拉深工艺计算
拉深凸、凹模尺寸计算
因为零件标注尺寸 65±0.1，所以要先计算凹模，即
D凹=（Dmax-x△）0+δκ
=（65.1-0.75*0.2）0+0.05
=64.950+0.05
D凸=（DA-2Z）-δε0
=（64.95-2*1.1）-δε0
=62.75-0.030 圆角半径：r1=4 拉深力计算
F拉=πd2tζk
=3.14*64*1*295*0.8
=47.427KN
F压=π/4*［d1-(d2+2r2)］q
=π/4*［80-(64+2*4.5)］*2.5=2.102KN
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F拉+ F压=47.427KN
行程S＞2.5h=2.5*50=125mm
根据以上力的计算，初选设备为JH21-80
4.整形工艺计算
D凹=（Dmax-x△）0+δκ
=（65.1-0.75*0.2）0+0.05
=64.950+0.05
D凸=（DA-2Z）-δε0
=（64.95-2*1.1）-δε0
=62.75-0.030
R3=3 整形力的计算
F=πd2tζk
=3.14*64*1*295*0.8
=47.427KN
F压=π/4*［d1-(d2+2r2)］q
=π/4*［80-(64+2*4.5)］*2.5
=2.102KN
F拉+ F压=47.427KN
行程S＞2.5h=2.5*50=125mm
根据以上力的计算，初选设备为JH21-80
5、切边
D凹［Dmax-x△］0+0.0=90-0.75*0.15
=89.890+0.05
D凸2=（D凹-Zmin）-0.050
=88.79-0.050
F切=K*π*L*t*ι
=1.3*3.14*90*1*236
=86.70KN
行程S＞2.5h=2.5*50=125mm
根据以上力的计算，初选设备为JH21-80
6、冲孔工艺计算
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（1）预制孔直径
D0=D0+1.14r-2h =36+1.14*3-2*14 =11.42
冲孔Zmin=0.10
Zmax=0.14 D凹=（dmin+x△）-0
=（11.42+0.75*0.27）-0.0070 =11.62-0.0070
D凸=（dmin+Zmin）0+δκ
=11.720+0.010
（2）、冲孔力计算：
F冲=1.3πLtι
=1.3*3.14*11.42*1*236
=11KN
行程S＞2.5h=2.5*50=125mm 根据以上力的计算，初选设备JH21-80
7、翻孔模工艺计算
单边间隙：Z=0.75 h=d2/2(1-K)+0.57r =64/2(1-0.68)+0.57*3.5 =12.235mm n=1+[lg0.55-lg(1.2*0.55)]/lg(1.2*1.2*0.55) =2 h=d2/2(1-k)+0.57*r =64/2(1-0.68)+0.57*3 =11.95mm D凸1=do+1.14r-2h =36+1.14*3-2*11.95 =15.52mm D凸2=35-0.050mm h=14mm +0.08 D凹=370mm F翻=1.1*π*t*ζ(d-do) ＝1.1*3.14*175*（64-35） 模具111 第五组 黄梦迪 =17.53KN 行程S＞2.5h=2.5*50=125mm 根据以上力的计算，初选设备JH21-80 （四）冲压设备的选用 1、落料拉深复合模设备的选用 根据以上计算，同时考虑拉深件和高度选取开式双柱后倾压力机JH23-25，其主要参数如下： 公称压力：250KN 滑块行程：75mm 最大闭合高度：330mm 闭合高度调节量：65mm 工作台尺寸：460mmx700mm 模柄孔尺寸:Φ50mmx70mm 垫块厚度：65mm 2、第二次拉深设备的选用 考虑零件的高度，选用开式双柱可倾压力机JH21-80，以保证拉深的顺利操作，其主要技术参数如下： 公称压力：800KN 滑块行程：160mm 最大闭合高度：320mm 闭合高度调节量：80mm 工作台尺寸：600mmx950mm 模柄孔尺寸:Φ50mmx60mm 垫块厚度：150mm 3、整形模设备的选用 考虑零件的高度，选用开式双柱可倾压力机JH21-80，以保证整形的顺利操作，其主要技术参数如下： 公称压力：800KN 滑块行程：160mm 最大闭合高度：320mm 闭合高度调节量：80mm 工作台尺寸：600mmx950mm 模柄孔尺寸:Φ50mmx60mm 垫块厚度：150mm 4、切边单工序模设备的选用 考虑零件的高度，选用开式双柱可倾压力机JH21-80，以 模具111 第五组 黄梦迪 保证整形的顺利操作，其主要技术参数如下： 公称压力：800KN 滑块行程：160mm 最大闭合高度：320mm 闭合高度调节量：80mm 工作台尺寸：600mmx950mm 模柄孔尺寸:Φ50mmx60mm 垫块厚度：150mm 5、冲孔单工序模设备的选用 考虑零件的高度，选用开式双柱可倾压力机JH21-80，以保证拉深的顺利操作，其主要技术参数如下： 公称压力：800KN 滑块行程：160mm 最大闭合高度：320mm 闭合高度调节量：80mm 工作台尺寸：600mmx950mm 模柄孔尺寸:Φ50mmx60mm 垫块厚度：150mm 6、翻孔单工序模设备的选用 考虑零件的高度，选用开式双柱可倾压力机J21-80，以保证翻孔的顺利操作，其主要技术参数如下： 公称压力：800KN 滑块行程：160mm 最大闭合高度：320mm 闭合高度调节量：80mm 工作台尺寸：600mmx950mm 模柄孔尺寸:Φ50mmx60mm 垫块厚度：150mm （五）设计小结 塑料工业是当今世界上最快的工业门类之一，对于我国而言，它在整个国民经济的各个部门中发挥了越来越大的作用。我们大学生对于塑料工业的认识还是很肤浅的，但是通过这次塑料模具课程设计，让我们更多的了解有关塑料模具设计的基本知识，更进一步掌握了一些关于塑料模具设计的步骤和方法，对塑料模有 模具111 第五组 黄梦迪 了一个更高的认识。这对我们在今后的生产实践工作中无疑是个很好的帮助，也间接性的为今后的工作经验有了一定的积累。 塑料制品成型及模具的设计还是个很专业性、实践性很强的技术，而它的主要内容都是在今后的生产实践中逐步积累和丰富起来的。因此，我们要学好这项技术光靠书本上的点点知识还是不够的，我们更多的还应该将理论与实际结合起来，这还需要我们到工厂里去实践。我相信在未来的我一定能走到最前头 通过这次课程设计，把先修课程（机械制图，机械制造，机械设计，冷冲压与塑料成型机械，模具工艺学，模具材料与热处理，冷冲压模具设计资料与指导，冷冲压工艺与模具设计）中所学到的理论知识在实际的设计工作中综合地加以运用。使这些知识得到巩固发展，初步培养了我冷冲压模具设计的独立工作打下良好基础，树立正确的设计思路。 在这短短的十几天里，学到很多原本学到的但不是很懂的知识，了解了一些设计的原理和过程。例如，冲裁模具设计一般步骤：（1）冲裁件工艺性分析；（2）确定冲裁工艺方案；（3）选择模具的结构形式；（4）进行必要的工艺计算； （5）选择与确定模具的主要零部件的结构与尺寸；(6)选择压力机的型号或验算已选的压力机；（7）绘制模具总装图及零件图； 还有更多的知识，在这里不做过多的叙述。虽然在这次设计过程中遇到很多问题与麻烦，但通过辅导老师的耐心教导和帮助克服了这些困难。在此，我向一直关心支持我的各位辅导老师道一声：谢谢！ 在这次设计中，我总结了：要学会亲自去尝试，不要害怕失败。失败也是一份财富，经历也是一份拥有。 此外，这次设计过程中还有许多不如意和不完善的地方，通过这次的经历，希望以后会越做越好！ 模具111 黄梦迪 2011010701316 模具111 第五组 黄梦迪 肥皂盒设计说明书 班级：姓名：学号： 模具143 肥皂盒设计说明书 项目一 肥皂盒盖注射模具设计与制造 （两板模） 任务1-1：接受任务书 成型塑件任务书 成型塑件任务书由设计者提出内容如下：（1）经过审签正规的塑件产品图纸，并注明塑件的牌号、透明度等。（2）塑件说明书或技术要求。（3）生产批量。（4）塑件样品。 肥皂盒设计说明书 图1 产品图 图2产品实物图 肥皂盒设计说明书 模具设计任务书 订货单位地址 常州市新北区18号 常州华威模具公司 常州市新北区18号 肥皂盒盖 PC 1.0～2.5% 白色 21.84 g 94.06㎝² 250㎝³ 1800KN Φ40 350 200 Φ125 R18 Φ4 图3 模具设计任务书 构模具交期 2015年11月1日 常州华威模具公司 100,000RMB 单分型面 2 √ 侧浇口 1.8×0.6 订货单位其它使用单位 模具价格 模具结构形式 每模穴数 分模面 推杆 订货单位名称 交货地点 名称 提供条件 制品使用材料名称 成型收缩率 色调 透明性 色别 制品单件重量 制品投影面积 注塑机制造商 注射量 锁模力 模顶出方式推板（型芯外）推管 压缩空气 并用 注塑机 具 主流道 其它 方式 形式 喷嘴方式 型式 导杠间距 横向 纵向 要顶出孔孔径 模具厚度 最大 最小 结浇口 侧向分型抽芯 种类、位置 形状、尺寸 种类 脱模方式 定位孔孔径 喷嘴孔径 喷嘴圆弧 加热冷却方式 有无特种加工 是否电镀 主要材料 3 肥皂盒设计说明书 1.塑件的工艺性 （1）塑料 品种：聚丙烯（PP）颜色：白色 基本特性：聚丙烯无色、无味、无毒。外观似聚乙烯，但比聚乙烯更透明。密度仅为0.9～0.91g/㎝³。它不吸水，光泽好，易着色。定向拉伸后聚丙烯可制作铰链，有特别高的抗弯曲、疲劳强度。聚丙烯的熔点为164～170℃，耐热性好，能在100℃以上的温度下进行消毒灭菌，其最高使用温度可达到1050℃。最低使用温度-15℃，低于-35℃时会脆裂。因不吸水，聚丙烯的绝缘温度性能不受湿度影响。但在氧、人、光的作用下极易降解、老化，所以必须加入防老化剂。 成型特点：成型收缩范围大，易发生缩孔、凹痕及变形；聚丙烯热容量大，注射成型模具必须设计能充分进行冷却的冷却回路；聚丙烯成型的适宜模温为80℃左右，不低于50℃，否则会造成成型塑件表面光泽差或产生熔接痕等缺陷。但温度过高会产生翘曲变形。 （2）塑件尺寸精度 尺寸精度：此塑件所有未住尺寸按标准GB/T14486-1993Z中的MT5级精度。 表面质量：表面不得有气孔、条纹、凹痕、变色等缺陷。表面粗糙度去Ra1.6 肥皂盒设计说明书 结构工艺性：此塑件为矩形塑件，总体尺寸125×78×25，属于小型塑件。壁厚为均匀1.5㎜，大于最小厚度要求0.8㎜。侧壁拔模斜度为零，有8㎜>5㎜,必须增加30′的拔模斜度，才可以顺利脱模。该塑件不存在倒扣等结构。 塑件定顶面内圆角R11，外圆角R12，可以提高模具强度、改善流体的流动情况和便于脱模。 图4 壁厚分析 图5 拔模分析 通过以上分析可知，此塑件可以采用注射成型生产。因为产量是100000件，属于大批量生产，采用注射成型具有较高的经济效益。 2.注射机的选择 （1）计算塑件的体积、质量 测得塑件的体积V=24301.8990㎜³≈24㎝³，聚丙烯（PP）的密度0.9～0.91g/㎝³,则质量M≈21.84g。 （2）确定模具型腔数量 塑件的生产批量为100000件，属于大批量生产，盒盖塑件（PP材料）精度为MT5级，属于低精度，因此应该采用一模多腔，为使模具紧凑，确定型腔数目为一模两腔。 （3）选择注射机 肥皂盒设计说明书 根据公式Vmax≥（n·Vs+V）/K 式中Vmax―――注射机的最大注射量（㎝³） n―――型腔数量 Vs―――塑件体积（㎝³） Vj―――浇注系统宁凝料体积（㎝³） K―――注射机最大注射量利用系数，一般取K=0.8 已知n=2，Vs=24㎝³，估计Vj=6㎝³ 则Vmax≥（2×24+6）/0.8 ≈67.5㎝³ 查注射机规格表，初步选择注射机XS-ZY-125 明确注射机的规格参数： 最大注射量125㎝³ 注射压力120MPa 最大开模行程300㎜ 模板尺寸428㎜×458㎜ 锁模力900KN 模具厚度 最大300㎜、最小200㎜ 拉杆空间260㎜×290㎜ 喷嘴尺寸 圆弧半径R12㎜、孔直径Φ4㎜ 定位孔直径Φ100㎜ 顶出形式 两侧顶出，孔径Φ22㎜，孔距230㎜。 （4）制定注射成形工艺参数 查表，聚丙烯（PP）的注射成形工艺参数如下： 温度（℃） 喷嘴温度170～190 料筒温度 段190～200，中段200～220，后段160～170 模具温度40～80 压力（MPa） 注射压力70～120 保压压力50～60 肥皂盒设计说明书 时间（S） 注射时间0～5 保压时间20～60 冷却时间15～50 成形周期40～120 3.模具结构设计 （1）分型面的选择 首先确定模具的开模方向为模具的轴线方向，根据分型面应该选择在塑件最大轮廓处、满足塑件外观要求等原则，所以此塑件的分型面应该选在肥皂盒盖的地面处，如图6所示 图6 分型面 （2）型腔布局 采用一模两腔结构，型腔间隔约30㎜。 肥皂盒设计说明书 图7（3）确定模具总体结构类型 由于塑件结构比较简单，表面不得有气孔、熔接痕、飞边等注塑缺陷。为了使注塑方便，优先选用两板模结构。 （4）成新零件设计 A.结构设计 型腔与型芯的结构形式有两种基本形式，即为整体式与组合式。考虑大批量生产，优先使用模具钢，为了节省贵重钢材，型腔与型芯应该优先选用组合式结构。此外，组合式结构还可以减少热处理变形、利于排气、便于模具的维修。 型芯结构简单，选择不通式，结构形式见图8。型腔结构简单，选择不通式，结构形式见图9。 肥皂盒设计说明书 图8 型芯 图9 型腔 B.工作尺寸计算 按公式LM=LS(1+S)计算。 查表可知聚丙烯（PP）的收缩率Smin=1.0％,Smax=2.5％，则其平均收缩率 S=(Smax+Smin)/2 =(2.5％+1.0％)/2 =1.75％ CAD中放大缩水1.0175 C.平面尺寸的确定 查表，型腔到模仁边的距离a最小为25～30㎜，取a=30。型腔之间的距离b≥a/2，一般取12～20㎜，由于型腔之间布置有流道，b可取25～30㎜，一般取30㎜。 模仁尺寸B0×L0，B0=2a+w=2×30+125=185，L0=2a+b+2×l=2×30+30+2×78=246，取整为B0=190，L0=250（5）选择模架 ①确定模架组合形式 采用侧浇口，所以选择大水口模架。采用推板推出机构，动模无支承 肥皂盒设计说明书 板，则应选择DI型。 ②计算模架模板周界 查表，由B0=190,取Bk=65，Lk=50 则长度L=L0+2Lk=250+2×50=350，宽度B=B0+2Bk=190+2×65=320 ③选取标准的模架模板 取标准模架尺寸B×L=300×350 ④高度尺寸的确定 A板 定模板，用来嵌入型腔镶快，采用不通式，则A板的厚度=型腔深度+型腔背后厚度+A板开框背后厚度=25+35+25=90。标准化取A板厚度HA=90。 B板 动模板，用来嵌入型腔镶快，采用不通式，则B板的厚度=型芯嵌入深度+B板开框背后厚度=35+45=80。标准化取B板厚度HB=80。C板 垫块，形成推出机构的移动空间，B×L=330×350标准模架对应的C板厚度HC=90㎜。 ⑤选定模架 LKM DI-3035-A90B80C90如图10所示。 肥皂盒设计说明书 图10 标准模架 肥皂盒设计说明书 ⑥检验模架与注射机的关系 模具外形尺寸350×350，注射机拉杆空间290×260，350＞290，不合适。因此，应选用大一点型号的注射机，选择XS-ZY-250，其规格参数如下： 最大注射量 250㎝³； 注射压力130MPa； 最大开模行程500㎜； 模板尺寸520㎜×598㎜； 锁模力1800KN； 模具厚度最大350㎜、最小200㎜； 拉杆空间448㎜×370㎜； 喷嘴尺寸圆弧半径R18㎜、孔直径φ4㎜； 定位孔直径φ125㎜； 顶出形式中心顶出；两侧顶出，孔径Φ40㎜，孔距280㎜。注射机拉杆空间448×370,350＜448，适合。 最大模具厚度350＞模具厚度341＞最小模具厚度200，合理。开模行程=23.5+25+10=58.5＜最大开合模行程500，合理。 （6）浇注系统 型腔布局为一模两腔，塑件结构简单，因此，采用简单而常用的浇口形式侧浇口。浇注系统组成为主流道、分流道、浇口。 主流道 圆锥形，锥角a=3°，表面粗糙度Ra0.63μm。主流道进口端直径D1=4.5，长度L有装配决定，完整尺寸见附录浇口套零件图。设计成浇口套形式，节约优质钢材，便于拆卸和更换。如图11所示。 肥皂盒设计说明书 图11 主流道 分流道 选择常用的半圆形截面分流道，尺寸R3。 浇口 采用侧浇口，查表《矩形侧浇口基本尺寸》，已知材料为聚丙烯（PP），塑件壁厚1.5㎜，塑件简单，则浇口厚度h=（0.6～0.8）㎜，取h=0.6㎜。宽度b=（3～10）h，取b=3h=3×0.6=1.8㎜。长度L=（0.7～2）㎜，取L=1㎜。 图12 浇口 完整的浇注系统结构见图13 肥皂盒设计说明书 图13 浇注系统 （7）推出机构 采用推板推出机构，其优点是作用面积大，推出力大，脱模力均匀，运动平稳，塑件上无推出痕迹。 注意事项： 1、导柱长度要足够，以保证推出模具时推板留在模具上。 肥皂盒设计说明书 2、推板与型芯的间隙为0.2㎜，不会擦伤型芯，锥面配合，起到辅助定位作用，也可以防止推板因偏心而溢料。 3、由于塑件高度较小型腔深度不是很大，且非软质塑料，不易形成真空，因此不必设置引气装置。 （8）温度调节系统 注射模的温度对塑料熔体的冲模流动、固化定形、生产效率以及塑件的形状和尺寸精度都有重要的影响，因此应设置冷却系统。由于塑件小型（21.84g）、薄壁（1.5㎜）塑件，且成型工艺对模温要求不高，也可采用自然冷却。 此模具设计中采用人工冷却，冷却系统设计如图14所示。 图14 型腔冷却水路 肥皂盒设计说明书 图15型芯冷却水路 （9）排气系统 由于此模具属于中小型模具，且模具结构较为简单，可利用模具分型面和模具零件间的配合间隙自然地排气，间隙通常为0.02～0.03㎜，不必设排气槽。 4.注射机的校核 （1）最大注射量 肥皂盒设计说明书 已知Vs+Vj=24×2+1.5=25.5，Vmax=250，K取0.8，则KVmax≥Vj+Vs,适合。 （2）注射压力 已知P注=70～120,P公=130MPa则P公≥P注，适合。 （3）锁模力 已知Pq=10～20MPa，A分=18062㎜² F锁=1800KN 则PqA分=20×18062=361240N=361KN 显然F锁﹥PqA分，适合。 （4）安装部分尺寸 喷嘴圆弧半径R18＜浇口套圆弧半径R20 喷嘴孔直径Φ4＜主流道小端直径Φ4.5 定位孔直径Φ125=定位圈外径125 拉杆空间370×448，模具外形350×350，350＜370 最小模厚200＜模具厚度341＜最大模厚350（5）开模行程 开模行程=23.5+25+10=58.5 最大开合模行程500 则最大开模行程＞开模行程，适合。 （6）顶出形式 两侧顶出，孔径Φ40㎜，孔距280㎜。 5.装配图零件图 (1)装配图 肥皂盒设计说明书 图16装配图 (2)零件图 肥皂盒设计说明书 图17 顶板 肥皂盒设计说明书 图18 母模板 肥皂盒设计说明书 图19 型芯 肥皂盒设计说明书 图20 推板 图21 公模板 肥皂盒设计说明书 图22 底板 肥皂盒设计说明书 图23唧嘴 肥皂盒设计说明书 图24 复位杆 肥皂盒设计说明书 图25 拉料杆 肥皂盒设计说明书 图26 定位环 云母片冲压工艺及模具设计 摘要 本文分析了云母片的结构、尺寸、精度和原材料性能，并具体指出了该产品的成型难点；拟定了落料模具冲压工艺方案；详细阐述了排样设计方法和过程，确定了该产品需要落料的排样图；完成了所有必要的工艺计算，包括模具刃口尺寸、各工位冲压力、总的冲压工艺力、压力中心等；概述了模具概要设计方法，系统的阐述了模具主要零部件的结构、尺寸设计及标准零部件的选用。同时阐述了模具的工作过程、各成形动作的协调性并对设备选择和核算进行了较为细致的叙述。 关键词：云母片；冲压工艺分析；零件设计；模具设计 Mica sheet stamping process and die design ABSTRACT This paper analyzes the technical characteristics of the spring hook such as configuration dimension precision and the capability of the raw materials.There are including the difficulties of this production in the molding ,studying out the technics of the progressive die ,making sure the layout project and the die general structure.The progressive die could complete thirteen processes that include punching, blanking, bending and so on.It has finished all needed technical count ,including the knife-edge of the mold, the force of each process , punch technical force of the all process and the stress center of the mold.It summarizes the method of designing this mold.It introduces the design and manufacture of the punch, the die, the stripping device, the pushing device, and the blanking holders in details.And it also expatiates the working process of the die, the coordination about each motion of figurations.Besides it has a section about equipment choosing and proofreading.Key words：mica sheet;analysis of stamping process;parts design;mold design 目 录 1绪论.........................................................................................................................................1 2工艺设计.................................................................................................................................3 2.1零件介绍...........................................................................................................................4 2.2零件工艺性分析...............................................................................................................4 2.3工艺方案的确定...............................................................................................................4 3排样设计.................................................................................................................................5 3.1毛坯排样设计...................................................................................................................5 3.2材料的利用率...................................................................................................................7 4工艺计算.................................................................................................................................8 4.1冲压工艺力的计算...........................................................................................................8 4.2冲裁力计算.......................................................................................................................8 5模具总体结构设计...............................................................................................................11 5.1模具概要设计.................................................................................................................11 5.2模具零件结构形式确定.................................................................................................11 5.2.1定位机构..................................................................................................................14 5.2.2卸料机构..................................................................................................................15 5.2.3导向机构。..............................................................................................................16 6模具零件的设计与计算.......................................................................................................17 6.1工作零件.........................................................................................................................17 6.1.1冲裁凸、凹模刃口尺寸计算..................................................................................17 6.1.2凸模设计..................................................................................................................19 6.2定位零件.........................................................................................................................20 6.3出料零件.........................................................................................................................20 6.3.1卸料零件..................................................................................................................20 6.3.2顶件零件..................................................................................................................21 云母片冲压工艺及模具设计 6.4导向零件.........................................................................................................................21 6.5其他零件.........................................................................................................................21 7设备选择...............................................................................................................................24 7.1设备吨位确定.................................................................................................................24 7.1.1设备类型的选择......................................................................................................24 7.1.2设备规格的选择......................................................................................................24 7.2设备校核.........................................................................................................................26 7.2.1压力行程..................................................................................................................25 7.2.2压力机工作台面尺寸..............................................................................................25 结 论........................................................................................................................................26 参考文献..................................................................................................................................28 致谢..........................................................................................................................................28 1737544646 1 绪论 模具工业是国民经济的基础工业，是工业生产的重要工艺装备。先进国家的模具工业已摆脱从属地位，发展为独立的行业。美国工业界认为：“模具工业是美国工业的基石。”日本工业界认为：“模具工业是其它工业的先行工业，是创造富裕社会的动力。”在德国，模具被冠以“金属加工行业中的帝王”之称。近20多年来，美国﹑日本﹑德国等发达国家的模具总产值都已超过机床总产值，世界模具市场总产量已达600~650亿美元。冲压技术的最新研究成果与加工方法，以及模具工业的前沿技术及房展方向：高速冲裁，高效﹑精密﹑长寿命模具，激光与等离子数控打孔与剪切，板料激光成形，板材多点成形和单点渐进成形，对向液压拉深，内高压成形与粘性介质压力成形，流动控制成形（FCF加工方法），精冲复合工艺，SPF/DB成形，高速高能成形，数字化冲压成形关键技术，冲压成形有限元数值模拟和优化，快速样品生产，冲压生产自动化和柔性加工系统，冲压制品与模具的远程网络设计与制造，冲模CAD/CAE/CAM/PDM,RP技术与快速模具制造。 冲压加工技术应用范围十分广泛，在国民经济各工业部门中，几乎都有冲压加工或冲压产品的生产。冲裁是冲压工艺的最基本工序之一。冲裁是利用模具使板料的一部分沿一定的轮廓形状与另一部分产生分离以获得制件的工序。 冲压成形近年来有很多新的发展，在精密冲裁、精密成形、精密剪切、复合材料成形、超塑性成形、软模成形以及电磁成形等方面取得很大的进展。冲压件的成型精度、生产率越来越高，冲压范围越来越广，由平板零件精密冲裁拓宽到精密弯曲、精密拉深及立体精密成形等。计算机辅助工程（CAE）在冲压领域也得到了较好的发展和应用，模具计算机辅助设计∕辅助制造技术（CAD∕CAM）、板料成形模拟仿真技术（冲压CAE）、快速成形（RPM）等。计算机辅助工程可进行应力应变的分析、排样、毛坯的优化设计及工艺过程的模拟与分析等，实现冲压过程的优化设计。 冲压生产主要是利用冲压设备和模具实现对金属材料（板料）的加工过程。所以冲压加工具有如下特点： （1）生产效率高、操作简单、内容实现机械化和自动化，特别适合于成批大量生产； （2）冲压零件表面光滑、尺寸精度稳定，互换性好，成本低廉； （3）在材料消耗不多的情况下，可以获得强度高、刚度大、而重量小的零件； 云母片冲压工艺及模具设计 （4）可得到其他加工方法难以加工或无法加工的复杂形状零件。 本论文主要以云母片冲压模具设计为主线，云母材料为天然矿因其材料为天然矿制品，具有无污染、绝缘、耐电压性能好和化学稳定性的特点，而且云母片是一种多层结晶体的非金属材料。因云母本身具有独特的耐高温、耐高压及高度的绝缘性能，因此，在电子、仪器仪表等行业应用广泛。故可根据客户需求冲切各种规格的天然云母片。采用云母板制得零件云母片，材料壁厚较薄，零件为异形件，结构虽较为复杂，但只要用适合的冲孔落料就可以获得所要的零件。依据模具的基本组成部分，采取基础和设计技巧相结合，理论与实践相结合，图例与剖析相结合，模具设计与加工工艺相结合的方式，分析云母片的冲压工艺性，提出设计其模具的多种方案，通过比较分析设计出较合理的模具。同时，从模具的加工工艺的角度出发，分析并提供便于加工的模具结构形式，使模具设计和加工更加紧密的结合在一起。 本论文在设计时广泛吸收了国内外各个领域成熟的经验和最新的参考资料，并在模具的成型零部件等关键部位采用了国内外的优质模具钢。为了顺应形势发展的需要，在技术上也有一定的创新，使用了计算机辅助设计来绘图，如UG、AUTOCAD等，达到优化设计的目的。 毕业设计是按查阅资料、学习、消化、吸收、创新的思路进行的。本论文是关于介绍我在毕业设计中做的一副云母片落料模具的全部设计资料，文中包含了较详细的工艺分析、模具结构设计及冲压机床的选择。整个设计是在老师的辅导下以及和同学的相互探讨下完成，通过这次毕业设计的锻炼，我增加了专业知识，丰富了视野，提高了自主创新的能力。但是，我毕竟是初次接触模具如此具体的设计，再加上知识经验的局限现性，设计内容可能会有一些漏洞和错误，学生的所有不足之处，殷切希望各位尊敬的老师及所有的评委能给予指正和指导，谢谢各位老师。 1737544646 2 工艺设计 2.1 零件介绍 本次毕业设计的产品见图2.1所示，材料为厚1mm的Q235钢板料,要求批量为中批量。该零件属于典型的冲裁件，如图2.1零件尺寸图，图2.2云母片工件图所示 图2.1 零件尺寸图 图2.2云母片工件图 云母片冲压工艺及模具设计 2.2 零件工艺性分析 零件尺寸：图中零件未注公差取ST8级，零件的尺寸较小，成形的位置较为紧凑，成形比较简单。零件材料为Q235钢，是普通的碳素结构钢，有一定的塑性，料厚为1mm属薄料，冲压性能良好，零件需要经过一次冲裁，零件的结构比较对称，冲压性能仍然很良好。 综上所述，得到结论：零件具有较好的可冲压性。 2.3 工艺方案的确定 确定工艺方案首先要确定的是冲裁的工序数，冲裁工序的组合以及冲裁工序顺序的安排。冲裁工序一般易确定，关键是确定冲裁工序的组合与冲裁工序顺序。应在工艺分析的基础上制定几种可能的方案，再根据工件的批量、形状、尺寸等方面的因素，全面考虑、综合分析，选取一个较为合理的方案。 冲裁工序按工序的组合方式可分为单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁。 单工序模是只完成一种工序的冲裁模。如落料、冲孔、切边、剖切等。复合冲裁是在压力机的一次行程中，在模具的同一位置同时完成两个或两个以上的工序；级进冲裁是把一个冲裁件的几个工序，排列成一定顺序，组成级进模，在压力机的一次行程中，模具的不同位置同时完成两个或两个以上的工序，除最初几次冲程外，每次冲程都可以完成一个冲裁件。由零件的工艺分析及图可知：该工件落料一个基本工序：落料，故采用采用单工序模生产。 1737544646 3排样设计 3.1毛坯排样设计 在进行模具设计时，首先要设计条料排样图，条料排样图的设计是模具设计时的重要依据。模具条料排样图设计的好坏，对模具设计的影响是很大的，排样图设计错误，会导致制造出来的模具无法冲制零件。条料排样图一旦确定，也就确定了被冲制零件各部分在模具中的冲制顺序、模具的工位数、零件的排样方式、模具步距的公称尺寸、条料载体的设计形式等一系列问题。在本模具中，排样设计总的原则是先进行冲切废料，然后拉伸，最后切断，并要考虑模具的强度、刚度，结构的合理性。 冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法叫排样。排样合理就能用同样的材料冲出更多的零件来，降低材料消耗。大批量生产时，材料费用一般占冲裁件的成本的60%以上。因此，材料的经济利用是一个重要问题,特别对贵重的有色金属。排样的合理与否将影响到材料的经济利用、冲裁质量、生产效率、模具结构与寿命、生产操作方便与安全等。 排样的意义就在于保证用最低的材料消耗和最高的劳动生产率得到合格的零件。毛坯在板料上可截取的方位很多，这也就决定了毛坯排样方案的多样性。典型毛坯排样：单排、斜排、对排、无费料排样、多排、混合排。 根据此次毕业设计的零件结构特征及材料的利用率，决定采用对排，采用这种毛 坯排样的模具结构的相对简单，模具制造较为方便。 1﹑条料搭边值的确定 搭边是指排样中相邻两冲裁件之间的余料或冲裁件与条料边缘间的余料。其作用是补偿定位误差和保持条料有一定的强度和刚度，防止由于条料的宽度误差、送进步距误差、送料歪斜等原因而冲裁出残缺的废品，保证送料的顺利进行，从而保证制件的质量。 由参考文献[3]得 材料厚度为1mm时，条料长度大于20mm，搭边可以取a=2mm，a1＝2mm。 2、条料的宽度 条料是由板料（或带料）剪裁下料而得，为了保证送料顺利，规定条料宽度B的上级极限偏差为零，下偏差为负值（－Δ）。条料在模具上送进时常用导尺导向，使用导尺又分为有侧压导向和无侧压导向两种情况。两种导向情况下的条料宽度计算不同，但目6 云母片冲压工艺及模具设计 的是一致的，要求既能保证条料的顺利送进，又能保证冲裁件与条料侧边之间有不低于规定的搭边值。条料采用无侧压，可以确定条料与导料销的间隙和条料宽度偏差分别为c1＝0.5mm，Δ＝0.6mm由参考文献[3]中公式得 00 条料宽度B[D2(a)c]1(3.1) 3、步距 冲裁模的步距是确定条料在模具中每送进一次，所需要向前移动的固定距离。步距的精度直接影响到冲件的精度。设计连续模时，要合理的确定步距的基本尺寸和精度。步距的基本尺寸，就是模具中相邻工位的距离。 此次毕业设计的条料为单排，步距的基本尺寸等于冲压件的外形轮廓尺寸和两冲压件间的搭边宽度之和，其步距基本尺寸由参考文献[3]得： h= L + a (3.2)式中h---冲裁步距 L---沿条料送进方向，毛坯外形轮廓的最大宽度值 a----沿送进方向的搭边值 排样方式图3.1所示 图3.1 坯料排样图 00 条料宽度B[D2(a)c1] =[45+2×﹙2+0.6）﹢0.5﹚0-0.6 =50.70-0..6mm 该零件的步距确定为： h= L + a=35+3=38mm 借助UG软件分析可得单个零件的面积为A=1032mm，一个步距的材料利用率η为 η=﹙A∕h×B﹚×100％=﹙1032/38×50.7﹚×100％＝53.6％ 排样方式图3.2所示 1737544646 图3.2 坯料排样图 00条料宽度B[D2(a)c1] =[45+2×﹙2+0.6）﹢0.5﹚0-0.6 =50.70-0..6mm 步距h h＝62.5mm 一个步距的材料利用率η为 η=﹙A∕h×B﹚×100％=﹙1032×2/50.7×62.5﹚×100％＝65.1％ 由上计算知道方案的材料利用率分别为56.9％和67％。其中第一种排样方式材料的利用率少于60%，这样原材料没有得到合理的利用。而第二种排样方式虽然需要二次送料，但材料利用率高，为此我们选择方案二的排样方式。 3.2材料的利用率 1、排样方式的确定 根据冲裁件的结构特点，排样方式可选择为：对排，有废料排样。 2、送料进距的确定 为了节约材料，应合理的选择搭边值。搭边值过小，会使作用在凸模侧表面上的发向应力沿切口分布不均，降低冲裁质量和模具寿命，故必须使搭边的最小宽度大于冲裁时塑性变形区的宽度，一般可以取材料的厚度。若搭边值小于材料的厚度，冲裁时搭边可能被拉断，有时还会被拉入到凸、凹模间隙中，使零件产生毛刺，甚至损坏模具刃口。 搭边值的大小与材料的性能、零件的外形及尺寸、材料的厚度、送料及挡料的方式、卸料方式有关。硬材料的搭边值可以小一些，软材料和脆材料的搭边值应大一些。零件尺寸大或有尖突时，搭边值应大一些，厚材料的搭边值取大一些。 云母片冲压工艺及模具设计 4工艺计算 4.1冲压工艺力的计算 工艺计算是模具设计的基础，只有正确的计算出各道工序的凸凹模尺寸、冲压力、毛坏尺寸等，才能设计出正确的模具。而且是选用压力机、模具设计以及强度校核的重要依据。为了充分发挥压力机的潜力，避免因超载而损坏压力机，所以计算是非常必要的。 工艺计算是选用压力机、模具设计以及强度校核的重要依据。为了充分发挥压力机的潜力，避免因超载而损坏压力机，所以计算是非常必要的。 4.2冲裁力计算 冲裁力是冲裁力、卸料力、推件力和顶料力的总称。 冲裁力是凸模与凹模相对运动使工件与板料分离所需要的力，它与材料的厚度、工件的周长、材料的力学性能等参数有关。冲裁力是设计模具、选择压力机的重要参数。计算冲裁力的大小是为了合理的利用冲压设备和设计模具。选用冲压设备的标准冲压压力必须大于所计算的冲裁力，所设计的模具必须能够传递和承受所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求。 该模具采用弹性卸料和下方出料方式。总冲压力F0由冲裁力F、卸料力F卸和推件力F推组成。若采用复合冲裁模，其冲裁力由落料冲裁力F落料和冲裁力F冲孔两部分组成。 冲裁力是冲裁过程中凸模对材料的压力，它是随凸模行程而变化的。通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值。平刃冲模的冲裁力可按下式计算： FKLtb （4.1） 式中 F——冲裁力（N）； L——零件剪切周长（m m）； t——材料厚度（mm）； b——材料抗拉强度（MPa）。 K——系数,一般取K=1.3。已知零件材料是Q235,取 b=400Mpa，材料厚度t=1mm,L值由全部冲裁线即冲裁零件周长尺寸组成,由于零件是异形件，形状比较复杂，用手工计算零件的周长比较困 1737544646 难，借助CAD中“面域、查询面域∕质量特性”等命令测出该零件的周长为L＝187.98mm,取L＝188mm。 1）落料、冲裁力。材料Q235铜的抗拉强度可按b400MPa F落料Ltb1881.5400112.8KN 2）推件力，K推=0.055 F推=nK推F=1×0.055×112.8＝6.2kN 3）力。查表得卸料力系数 F卸K卸F落料0.05112.85.64KN 4）总冲压力F0的确定 所以总冲压力F0=F落＋F推＋F卸＝112.8+6.2+5.64＝134.64kN 冲压力合力的作用点称为冲模压力中心。冲模压力中心应尽可能和模柄的轴线以及和压力机滑块的中心线重合，以使冲模平稳地工作，减少导向机构滑动件之间的磨损，提高运动精度以及模具和压力机的寿命。 求合力作用点可转化为求轮廓线的重心。具体的方法如下： (1)按比例画出每个凸模刃口轮廓的位置;(2))建立坐标轴线，分别凸模刃口轮廓的压力中心及坐标位置x1，x2，x3，...，xn和y1，y2，y3，...，yn。 (3)分别计算凸模刃口轮廓的冲裁力F1，F2，F3，„，Fn或每一个凸模刃口轮廓的周长L1，L2，L3，„Ln。 (4)对平行系，冲裁力的合力等于各力的代数和，即F＝F1﹢F2﹢F3﹢„Fn。(5)根据力学原理，即可求出压力中心的坐标(x0,y0)。按下列公式求出冲模压力中心的坐标值（x0,y0） x0L1x1L2x2Lnxn （4.2） L1L2...LnL1y1L2y2Lnyn （4.3）L1L2...Lny0由于该零件形状对称，所以压力中心在该零件的中点上坐标值（X0,Y0），如图3.1所示 云母片冲压工艺及模具设计 图4.1 零件轮廓线划分图 xn0L1x1L2x2LxnL1L2...Ln ＝2788.17/173.83＝16 y10Ly1L2y2LnynL1L2...Ln ＝4134.46/173.83＝24 由以上计算可知冲裁件（云母片）的压力中心的坐标为（16,24）。如下图3.2所示 图4.2 零件压力中心图 1737544646 5模具总体结构设计 5.1模具概要设计 冲压制件的质量，不仅依赖于模具的正确设计，而且在很大程度上取决于模具的制造精度，而模具生产又多为单件小批量生产，这给模具生产带来许多困难，为了获得高质量的冲压制件，冲模制造时，在工艺上要充分考虑模具零件的材料、结构形状、尺寸、精度、工作特性和使用寿命等方面的不同要求。模具是用多个零件按照一定关系装配而成的有机整体，结构是模具的“形”。模具的优劣很大程度上体现在模具结构上，因此落料模具的结构对模具的工作性能、加工性、成本、周期、寿命等起着决定性作用。 在此次模具的结构设计大体可以分为两步：第一步根据工序排样的结果确定模具的基本结构框架，确定组成落料模具的主要结构单元及形式，对模具制造和使用提出要求；第二步确定各结构单元的组成零件及零件间的连接关系。结构设计的结果是模具装配图和零件明细表。 在结构设计中概要设计是模具结构设计的开始，它以工序排样图为基础，根据产品零件要求，确定落料模具的基本结构框架。结构概要设计包括： （1）模具主要零件凸凹模的设计，计算过程； （2）模具基本结构：定位方式以及导向方式确定;卸料方式以及出件方式确定；（3）模具基本尺寸：模具工作空间尺寸、各个板件的厚度、模具闭合高度；（4）模架基本结构：模架的类型，导柱与导套选配以及模柄类型的选择；（5）压力机的选择：压力机的类型，压力机规格；（6）设备校核：压力机的校核。 5.2模具零件结构形式确定 该零件是用落料模具完成的。模架是模具的主体结构，采用自行设计的模架机构导向，采用后侧导柱模架，导向装置在后侧，横向或纵向送料都比较方便，并采用弹性卸料装置，落料模具总装图如图5.1所示 云母片冲压工艺及模具设计 注：1—模柄；2—止动销；3—凸模；4—内六角螺钉；5—上模座；6—凸模固定板；7—橡胶；8—卸料板；9—凹模；10—下模座；11—导柱；12—导套；13—内六角螺钉；14—卸料螺钉；15—圆柱销；16— 圆柱销；17—挡料销；18—垫板 5.1 模具整装图 凹模外形尺寸应保证有足够的强度和刚度。由于凹模的结构型式不一，受力状态又比较复杂，首先考虑是在冲裁工位所要受到的冲裁力，所以要适当增加凹模厚，一般根据冲裁件尺寸和板料厚度，由文献[2]凹模的厚度H可按以下经验公式计算 H = Kb （≥15mm） （5.2）式中 K—考虑坯料厚度影响的系数； b — 冲裁件最大外形尺寸（mm）； 查文献 [1] 表8-1，得K=0.35； H= 0.35×45 mm=14.6mm＝15.75mm 考虑到压窝凸模的高度，则H调整为25mm,此凹模用于大批量生产，其厚度要考虑修磨量（5~6mm），所以凹模厚度H为25 mm。 确定凹模周界尺寸L×B 由文献[2]可得凹模最小壁厚为1.6mm。 1737544646 由文献[2]可得凹模壁厚（刃口到外边缘的距离）可按下列公式确定 C﹦（1.5～2.0）H（≥30mm） （5.3）C﹦1.5×40 mm﹦60 mm 所以 L=160mm; B=160 mm 如下图5.3所示 图5.3 凹模图 该模具使用定位销定位夹紧，冲压条料时，销定位挡料销进行导向挡料，由导柱导套导向向下运动，凸模和凹模完成零件的落料工序，弹性元件由于受压反弹，致使得卸料板进行推出材料，制件从下孔掉出，完成整个落料过程。模具主要有模柄、上模座、垫板、凸模固定板、凸模、凹模、卸料板、凸模固定板、螺钉、销钉、下模座、导柱、导套等。落料模具凹模周界长160mm,宽160mm,模具总长250mm，总宽215mm。模具的闭合高度是h﹦40+10+20+21+1+16+25+45﹦178mm。凸模固定板用于安装所有凸模、凹模板用于落料。采用螺钉紧固、销钉定位的方式固定。卸料板是一整块，采用四个螺钉固定。 5.2.1定位机构 为限制被冲材料的进给步距和正确地将工件安放在冲模上完成下一步的冲压工序，必须采用各种形式的定位装置。用于冲模的定位零件有导料销、导料板、挡料销、定位板、导向销、定距侧刃和侧压装置等。定位装置应避免油污、碎屑的干扰并且不与运动14 云母片冲压工艺及模具设计 机构干涉。定位精度要求较高时，要考虑粗精度和精精度两套装置，分步进行；坯料需要两个以上工序的定位时，它们的定位应该一致，如图5.2圆柱销图所示 图5.2 圆柱销图 5.2.2卸料机构 卸料机构的主要作用是把材料从凸模上卸下，有时也可作压料板用以防止材料变形，并能帮助送料导向和保护凸模等。可分为固定卸料装置、弹压卸料装置和废料切刀。固定卸料板仅起卸料作用时，凸模与卸料板的双边间隙取决于板料厚度，一般在0.2~0.5mm之间，板料薄时取小值，板料厚时去大值。当固定卸料板兼起导板作用时，一般按H7/h6配合制造，但应保证导板与凸模hi之间间隙小于凸、凹模之间的冲裁间隙，以保证凸、凹模的正确配合。固定卸料板的卸料力不大，卸料可靠。因此，当冲裁板料较厚（大于0.5mm）、卸料力较大、平直度要求不很高的冲裁件时，一般采用固定卸料装置。 弹压卸料装置既起卸料作用又起压料作用，所得冲裁质量较好，平直度较高。因此质量要求较高的冲裁件或薄板宜用弹压卸料装置。 废料切刀是在冲压过程中将废料切断成数块，避免卡箍在凸模上，切刀夹角α一般为78~80度。主要用于小型模具和切断薄废料以及大型模具和切断厚废料。 在本次模具设计中采用弹压卸料板，弹性卸料板具有卸料和压料的双重作用，多用于冲制薄料，使工件的平面度提高,卸料板的尺寸取160×160×20mm如图5.3卸料板图所示 1737544646 图5.3 卸料板图 5.2.3导向机构 对生产批量大，要求模具寿命和制件精度较高的冲模。一般应采用导向机构来保证上、下模的精确导向。上、下模导向，在凸、凹模开始闭合前或压料板接触制件前就应该充分的合上。导向机构有导柱、导套机构，侧导板与导板机构和导块机构。在此副模具中由于零件的尺寸较小，对制件的精度要求较高。所以采用后置导柱、导套和压入式模柄配合，这样的后置导柱导向精度比较平稳，精度较高，图5.4所示 图5.4 滑动导柱、导套 云母片冲压工艺及模具设计 6模具零件的设计与计算 6.1工作零件 6.1.1冲裁凸、凹模刃口尺寸计算 1、冲裁凸、凹模刃口尺寸计算原则 计算冲裁凸、凹模刃口的依据为：①冲裁变形规律，即落料件尺寸与凹模刃口尺寸相等，尺寸与凸模刃口尺寸相同。②零件的尺寸精度。③合理的间隙值。④磨损规律，如圆形凹模尺寸磨损后变大，凸模尺寸磨损后变小，间隙磨损后变大。⑤冲模的加工制造方法。因而在计算入口尺寸时应按下述原则进行。 1）保证冲出合格的零件 根据冲裁变形规律，冲孔尺寸等于凸模刃口尺寸，落料件尺寸等于凹模刃口尺寸。所以冲孔时，应以凸模为基准。落料时，以凹模为基准。基准件的尺寸应在零件的公差范围内。冲孔间隙取在凹模上，落料时间隙取在凸模上。 2)保证模具有一定的使用寿命 新模具的间隙应是最小的间隙，磨损后到最大合理间隙。考虑到冲裁时凸、凹模的磨损，在设计凸、凹模刃口尺寸时，对基准刃口尺寸在磨损后增大的，其刃口的公称尺寸应取工件尺寸公差范围内较小的数值。对基准件刃口尺寸在磨损后减小的，其人口的公称尺寸应取工件尺寸公差范围内较大的数值。这样，在凸凹模磨损到一定程度的情况下，仍能冲出合格的零件。 3)考虑冲模制造修理方便，降低成本 为使新模具的间隙值不小于最小合理间隙，一般凹模公差标注成+d，凸模公差标注成p。间隙能保证的条件下不要把制造公差定的太紧。一般模具制造精度比工件精度高2至4级。若零件没有标注公差，对于非圆形件按国家标准“非配合尺寸的公差数值”IT14精度处理。本毕业设计对未标注公差的零件尺寸采用IT14精度处理。 2、冲裁刃口尺寸计算方法 制造冲模的关键主要是控制凸、凹模刃口尺寸及其间隙合理。由于模具加工方法不同，凸、凹模刃口尺寸计算公式和公差标注也不同。凸、凹模刃口尺寸的计算方法基本上可分为两类，分别加工与配合加工，对于形状复杂或薄料的冲裁件的冲裁，为了保证凸、凹模之间的间隙值，一般采用配合加工。此方法是先加工好其中一件（凸模或凹模） 1737544646 作为基准件，然后以此基准件来加工另一件，使他们之间保持一定的间隙。这种加工方法的特点是 ⑴ 模具间隙是在配制中保证的，因此不需要校核|p||d|ZmaxZmin，所以加工基准时可以适当放宽公差，使其加工容易。 ⑵ 尺寸标注简单，只需在基准件上标注尺寸和公差，配制件仅标注基准尺寸并注明装配时所留间隙值。 由于形状复杂工件各部分尺寸性质不同，凸模与凹模磨损情况也不同，有变大的、有变小的、也有不变的，必须对有关尺寸进行具体分析后，按前述尺寸计算原则区别对待，查得模具冲裁间隙值Zmin0.05mm，Zmax0.08mm，查得凸、凹模制造公差：p0.007，d0.010，查得，因数x=0.75, 取0.2 校核：Zmax-Zmin=0.08-0.05=0.03mm，pd0.0070.0100.017mm 满足校核条件： pdZmaxZmin 由于该工件时落料件，落料件尺寸的测量基准是大端尺寸，故落料件尺寸取决于凹模，而凸模刃口尺寸应按凹模人口尺寸来确定，即凸模应根据凹模按凹模配做。 冲压制件的尺寸精度主要决定于模具刃口的尺寸精度，合理间隙的数值也必须靠模具的刃口尺寸来保证。因此，正确确定模具刃口尺寸极其公差，是设计冲模的主要任务之一。对于落料凸模的计算，采用配合加工的形式制作。零件图未注尺寸公差，按ST8级选取，并按照“入体原则”标注，可得零件的公差要求如下图6.1所示 图6.1 零件图 形状不规则冲裁件的凹、凸模尺寸，在使用过程中磨损后会发生变大、变小、不变18 云母片冲压工艺及模具设计 三种情况即分别对应A、B、C三类。 （1）凹模磨损后，尺寸变大的有A1 ,A2，A3，A4，A5，A6，A7。由文献[3]表2-6可知摩损系数X1＝0.5，X2＝0.5，X3＝0.5，X4＝0.75,X5＝0.75,X6＝0.75,X7＝0.5，d（2）由公式A d=(A-x)0 ﹙Δ 为工件公差﹚ （6.1） A1d =﹙45.5－0.56×0.5﹚ mm＝mm A2d＝﹙16－0.5×0.40﹚mm＝mm A3d=﹙35－0.5×0.40﹚mm＝mm A4d＝﹙17.1－0.75×0.20﹚mm＝mm A5d＝﹙9.1－0.75×0.20﹚mm＝mm A6d＝﹙24.1－0.75×0.20﹚mm＝mm A7d＝﹙4.5－0.5×0.30﹚ mm＝ mm ﹙2﹚凹模磨损后尺寸变小的有B1=R2.5，磨损系数x=0.5，由公式 Bd＝﹙B﹢xΔ﹚0-δd Bd1＝﹙2.5﹢0.5×0.25﹚0-0.25×0.25＝2.630-0.06mm ﹙3﹚凹模磨损后，尺寸不变的有C1,C2,C3,由公式Cd=Cd/2得： Cd1＝15.5±0.25×0.2÷2＝15.5±0.03mm Cd2＝10±0.25×0.2÷2＝10±0.03mm Cd3＝14±0.25×0.2÷2＝14±0.03mm 由上述计算可得，凹模形状及尺寸公差如下图6.2所示 图6.2 零件图 6.2）19 （1737544646 按计算尺寸和公差制造凸模后，再按凸模刃口实际尺寸并保证最小合理间隙Zmin配做凹模。 6.1.2凸模设计 凸模的长度应根据模具的具体结构确定，同时要考虑凸模的修磨量以及固定板与卸料板之间的安全距离等因素。本模具设计采用弹性卸料板，凸模的长度计算可按下式： L=h1h2th （6.3） 所以凸模长L=20+21+16+1+1=59mm 式中h1——凸模固定板的厚度mm； h2——卸料板的厚度mm； t——材料的厚度mm； h——附加长度mm。包括凸模的修磨量，凸模进入凹模的深度（0.5~1mm），凸模固定板与卸料板之间的安全距离等。一般取h=15~20mm。，本次级进模具设计的凸模长度设计是以第六工位拉伸凸模高度h为基准，其余的凸模长度以此为基准进行必要的加长或缩短，凸模的尺寸按凹模配做。 6.2定位零件 模具上定位零件的作用是使毛坯或半成品在模具上能够置于正确的位置根据毛坯形状、尺寸及模具的结构形式，可以选用不同的定位方式。常见的定位零件有挡料销、导正销、侧刃、导料板、导料销和侧压装置等。挡料销用于限定条料送进距离、抵住条料的搭边或工作轮廓，起定位作用。挡料销有固定挡料销、活动挡料销和始用挡料销.固定挡料销分圆形与钩形两种,一般装在凹模上。圆形挡料销结构简单，制造容易，本模具采用圆形挡料销。 6.3出料零件 6.3.1卸料零件 卸料装置有固定卸料装置和弹压卸料装置两种，弹性卸料装置由卸料板、弹性元件（弹簧和橡胶）和卸料螺钉组成。弹性卸料既起卸料作用又起压料作用，所以冲裁零件质量较好，平直度较高，因此，质量要求较高的冲裁或薄板冲裁宜用弹性卸料装置。 本模具采用了弹性卸料装置，零件的厚度为1mm，考虑卸料力的问题在前面算过20 云母片冲压工艺及模具设计 了，厚度为30mm的橡胶，具体计算如下(1)确定橡胶的自由高度HIh工作h修磨 h工作t1mm，t为材料厚度 h修磨取5~10mm HI0.3156.3mm 所以H0(3.5~4)6.325.2mm(2)确定橡胶的横截面积A AF卸/P 查表6-9得P=1.05，所以A3032mm 2(3)橡胶的安装高度 H预（10%~15%）H05mm H装＝H0－H预＝25.2﹣5＝20.0mm 在本副模具中，采用弹性卸料装置卸料，弹顶器推动推杆，推杆推动零件，然后进行卸料。如图6.3所示 图6.3 橡胶图 6.3.2顶件零件 在设计模具时，一般均采用卸料橡胶作为弹性元件，是模具中广泛使用的弹性元件，主要为弹性卸料、压料及出件装置等提供所要求的作用力和行程，采用橡胶作为弹性元件的优点是：橡胶允许承受的负荷比弹簧较大，而且安装方便、调整方便。 卸料螺钉属于标准件，在此次毕业设计冲压模具中选用。主要的选用数量如下：卸料螺钉个数n=4。 6.4 导向零件 导套、导柱都是圆柱形的，加工方便，容易装配，是模具行业应用最广泛的导向装 1737544646 置，本模具采用滑动式导柱、导套，并导柱导套配合选用H7/h6配合： 导柱为：导柱D28×150 材料为20钢 导套为：导套D38×100材料为20钢 数量为2对，热处理：渗碳加表面淬火 6.5 其他零件 1、模架选用的是：后侧导柱模架形式，导向装置在后侧，横向或纵向送料都比较方便，而且导向平稳，一般用于较小的冲模。 2、凸模固定板是将凸模固定在模座上，其平面轮廓尺寸可与凹模、卸料板外形尺寸相同但还要考虑紧固螺钉（及销钉）的位置。固定板的凸模安装孔与凸模采用过渡配合H7/m6、H7/n6，压装后将凸模端面与固定板一起磨平。凸模固定板形式有圆形和矩形两种，本模具采用矩形形式，其规格是：160mm×160mm×20mm 材料选用45钢,如图6.4所示 图6.4 凸模固定板图 3、垫板的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力，以降低模座所受的单位压力，防止过大的冲裁力模座被局部压陷，影响模具正常工作。其厚度一般取4~12mm，规格是：160mm×160mm×10mm 材料选用T8A，热处理之后硬度达到58～62HRC,如图6.5所示 云母片冲压工艺及模具设计 图6.5垫板图 4、中小型模具一般通过模柄将模具固定在压力机滑块上。对于大型模具则用螺钉、压板直接将上模座固定在滑块上。常用的模柄有旋入式模柄、压入式模柄、凸缘模柄、槽型模柄、通用模柄、浮动模柄和推入式模柄等，本模具采用的是压入式模柄，如图6.6所示 图6.6 模柄结构 1737544646 压入式模柄的优点是，它与上模座孔连接，采用过渡配合H7/m6，并加销钉防转。这种模柄可较好地保证轴线与上模座的垂直度，使得压力中心线重合，提高了模具生产精度，提高了模具的运动精度和使用寿命。模柄支撑面应垂直于模柄轴线（垂直度不应超过0.02:100）。压入式模柄配合面的表面粗糙度Ra应达到1.6~o.8μm，模柄压入模座后，应将底面磨平。 云母片冲压工艺及模具设计 7设备选择 7.1设备吨位确定 冲压设备选用是冲压工艺设计过程中的一项重要的内容。压力机的主要技术参数是反应一台压力机的工艺能力、能加工零件的尺寸范围以及有关生产率的指标。这些参数也是模具设计中选择冲压设备、确定模具结构的重要依据。必须根据冲压工序的性质、冲压力、变形功、模具结构型式、模具的闭合高度和轮廓尺寸以及生产批量、生产成本、产品质量等诸多因素，结合单位现有设备条件进行。 7.1.1设备类型的选择 设备类型的选择要依据冲压件的生产批量、工艺方法与性质及冲压件的尺寸、形状与精度等要求来进行。 由参考文献[5]，初步选择开式通用机械式压力机。 7.1.2设备规格的选择 设备规格的选择应根据冲压件的形状大小、模具尺寸及工艺变形力来进行。从模具设备上安装并能开始工作的顺序来考虑，其设备规格的主要参数有以下几个。 1）行程 压力机行程的大小，应该保证坯料的方便放进与零件的方便取出。例如：对于拉深工序所用的压力机行程，至少应保证：压力机的行程S>2h（h为零件的高度）。 2）装配模具的相关尺寸 压力机的工作台面尺寸应大于模具的平面尺寸，还应有模具安装与固定的余地，但过大的余地对工作台受力不利；工作台面中间孔的尺寸要保证漏料或顺利的安装模具顶出料装置；大吨位压力机滑块上应加工出燕尾槽，用于固定模具，而一般开式压力机滑块上有模柄孔尺寸，为两件哈夫式夹紧模柄用。 3）闭合高度 压力机的闭合高度是指滑块处于下死点时，滑块底面至工作台上表面之间的距离。压力机的闭合高度是可通过连杆丝杠在一定范围内调节的。当连杆调至最短，滑块处于下止点时，滑块底面到工作台上表面之间的距离称为压力机的最大闭合高度，相反，连杆调至最长时，两者之间的距离称为最小闭合高度。由于缩短连杆对其刚度有利，同时在修模后模具的闭合高度可能要减小，因此一般模具的闭合高度要接近于压力机的最大装模高度，在实用上为： Hmax-H1-5mm≥H≥Hmin-H1+10mm （7.1） 1737544646 Hmax、Hmin、H1、H分别为压力机的最大闭合高度、压力机的最小闭合高度、垫板厚度和模具闭合高度 如果模具的闭合高度H大于压力机的最大闭合高度，冲模将不能在该压力机上工作。反之，H小于压力机的最小闭合高度时，可加垫板。 设备吨位 设备吨位的选择，首先要以冲压工艺的所需要的变形力为前提。要求设备的名义压力要大于所需的变形力，而且，还要有一定的力量储备。 查参考文献[3]表1.5(开式压力机技术参数)，初选择160kN的开式压力机J23-16，其技术参数如下: 公称压力：160kN 滑块行程：55mm 滑块行程次数：120次/min 最大闭合高度：220mm 封闭高度调节量：60mm 工模柄尺寸：φ40×50mm 作台尺寸：前后300mm、左右450mm 7.2设备校核 7.2.1压力行程 该模具的闭合高度有178mm，选择的压力机的滑块行程为55mm,压力机的行程满足要求。 7.2.2压力机工作台面尺寸 由于模具外形尺寸为：前后250mm，左右215mm，而压力机工作台面尺寸为：前后300mm、左右450mm，所以满足条件。主要参数均符合条件因此最终160kN的压力机。压力机的选择也是至关重要的，压力机提供的压力过大，会把冲压件冲坏，甚至损坏整一副模具和压力机在选择之后必须要校核才能使用。 云母片冲压工艺及模具设计 结 论 在落料模设计中，采用二维的画法，从对工件的分析,再对其加工工艺的选择与对比,然后选择最佳的成形工艺方案；然后进行条料宽度，再到对模具加工方法的构思和模具形状的设计以及冲压工艺的计算。通过对本套落料模的设计、计算，使我对落料模的设计流程有了更深一层的了解，包括落料件的工艺分析、工艺方案的确定、模具结构形式的选择、必要的工艺计算、主要零部件的设计、压力机型号的选择、总装图及零件图的绘制。 在设计过程中，有些数据、尺寸是一点也马虎不得，只要一个数据有误，就得全部改动，使设计难度大大的增加。在这次设计中，我感觉要完成好一次设计不仅要有扎实的专业知识，使用CAD、UG等绘图软件绘图，这就要有过硬的计算机基础，并且善于查阅资料,与别人多交流，才能完成本次设计。 通过这次自己设计冲压模具，让我对冲压模有了更加深刻的了解，使我能够综合运用各种冲压模具设计资料上的知识，懂得了在遇到难题时该如何去查找资料来解决问题，进一步巩固、加深和拓宽所学知识。同时也发现自己的不足，专业知识不够扎实，所以在今后的学习中不仅要学好应该所学的，还要尽可能多的去拓展我们在其它方面的领域，只有更好地充实自己,拓宽自己的视线,才能更好地把握和发挥自己所学过的知识,就更好地应用于实践当中。 1737544646 参考文献 [1] 郝滨海.冲压模具简明设计手册[G].北京：化学工业出版社,2005.1 [2] 杨玉杰.钣金入门捷径[M].北京机械工业出版社,2005.4 [3] 熊志卿.冲压工艺与模具设计.高等教育出版社,2011.6 [4] 高锦张.塑性成形工艺与模具设计[M].北京：机械工业出版社,2006.5 [5] 史铁梁.模具设计指导[M].北京：机械工业出版社,2003.8 [6] 钟翔山.冲压模具精选88例设计分析.化学工业出版社，2010.1 [7] 李志刚.模具大典[G].江西科学技术出版社,2003.1 [8] 高雪强.机械制图.机械工业出版社,2008.8 [9] 梁炳文.实用板金冲压图集[M].第2集.北京：机械工业出版社,1999.8 [10]杨玉英.实用冲压工艺及模具设计手册[M].北京：机械工业出版社,2004.7 [11]王新华.冲模设计与制造实用计算手册[M].北京：机械工业出版社,2003.7 [12]李名望.冲压模具设计与制造技术指南.化学工业出版社，2008.6 [13]林承全.胡绍平.冲压模具课程设计指导与范例.北京：化学工业出版社，2008.1 [14]Sang B.Park.An expert system of progressive die design for electron gun grid parts.Journal of Materials Processing Technology 88(1999)216–221 [15]J.Magee, L.J.De Vin, Process planning for laser-assisted forming, Journal of Materials Processing Technology 120(2002):322-326 [16]A.T.Male, Y.W.Chen, C.Pan, Y.M.Zhang, Rapid prototyping of sheet metal components by plasma-jet forming, Journal of Materials Processing Technology 135(2003):340-346 云母片冲压工艺及模具设计 致谢 本论文（设计）是在指导老师悉心教导、严格要求和大力支持下完成的。从论文的选题、方案论证到论文的撰写和修改过程中，都倾注了雷敏娟老师的大量心血。 通过对本套落料模的设计、计算，使我对落料模的设计流程有了更深一层的了解，包括落料件的工艺分析、工艺方案的确定、模具结构形式的选择、必要的工艺计算、主要零部件的设计、压力机型号的选择、总装图及零件图的绘制。 在设计过程中，有些数据、尺寸是一点也马虎不得，只要一个数据有误，就得全部改动，使设计难度大大的增加。在这次设计中，我感觉要完成好一次设计不仅要有扎实的专业知识，还要有过硬的计算机基础作保障，因为其中涉及很多绘图的地方，并且善于查阅资料,与别人多交流,才能取长补短,很好的完成这次设计。 所以说我们今后的学习中不仅要学好应该所学的，还要尽可能多的去拓展我们在其它方面的领域，只有更好地充实自己,拓宽自己的视线,才能更好地把握和发挥自己所学过的知识,就更好地应用于实践当中。 第一次进行冲压模具设计，由于理论知识粗浅和实际经验有限，难免存在不足、错误的地方，敬请批评指正。在设计过程中参考了部分相关的文献资料，在此对其作者和对在设计过程中提供帮助与支持的同学们表示由衷的感谢。 同时，对我们设计过程中的指导老师雷敏娟老师表示衷心的感谢，感谢她对此次设计过程中提供大量指导性意见和建议。 塑料成型工艺及模具设计 题 目：专 业：班 级：姓 名：学 号：指导老师：时 间： 课程设计说明书 肥皂盒底盖塑料模具设计 模具设计与制造 ---------------------------- 引 言 本说明书为塑料注射模具设计说明书，是根据塑料模具手册上的设计过程及相关工艺编写的。本说明书的内容包括：目录、课程设计指导书、课程设计说明书、参考文献等。 编写本说明书时，力求符合设计步骤，详细说明了塑料注射模具设计方法，以及各种参数的具体计算方法，如塑件的成型工艺、塑料脱模机构的设计。 本说明书在编写过程中，得到江五贵老师和同学的大力支持和热情帮助，在此谨表谢意。 由于本人设计水平有限，在设计过程中难免有错误之处，敬请各位老师批评指正。 设计者： 2010.4.28 课程设计指导书 一、题目： 塑料肥皂盒 材料：PVC 二、明确设计任务，收集有关资料： 1、了解设计的任务、内容、要求和步骤，制定设计工作进度计划 2、将UG零件图转化为CAD平面图，并标好尺寸 3、查阅、收集有关的设计参考资料 4、了解所设计零件的用途、结构、性能，在整个产品中装配关系、技术要求、生产批量 5、塑胶厂车间的设备资料 6、模具制造技能和设备条件及可采用的模具标准情况 三、工艺性分析 分析塑胶件的工艺性包括技术和经济两方面，在技术方面，根据产品图纸，只要分析塑胶件的形状特点、尺寸大小、尺寸标注方法、精度要求、表面质量和材料性能等因素，是否符合模塑工艺要求；在经济方面，主要根据塑胶件的生产批量分析产品成本，阐明采用注射生产可取得的经济效益。 1、塑胶件的形状和尺寸： 塑胶件的形状和尺寸不同，对模塑工艺要求也不同。 2、塑胶件的尺寸精度和外观要求： 塑胶件的尺寸精度和外观要求与模塑工艺方法、模具结构型式及制造精度等有关。 3、生产批量 生产批量的大小，直接影响模具的结构型式，一般大批量生产时，可选用一模多腔来提高生产率；小批量生产时，可采用单型腔模具等进行生产来降低模具的制造费用。 4、其它方面 在对塑胶件进行工艺分析时，除了考虑上诉因素外，还应分析塑胶件的厚度、塑料成型性能及模塑生产常见的制品缺陷问题对模塑工艺的影响。 四、确定成型方案及模具型式： 根据对塑胶零件的形状、尺寸、精度及表面质量要求的分析结果，确定所需的，模塑成型方案，制品的后加工、分型面的选择、型腔的数目和排列、成型零件的结构、浇注系统等。 五、工艺计算和设计 1、注射量计算：涉及到选择注射机的规格型号，一般应先进行计算。对于形状复杂不规则的制品，可以利用UG的“分析/质量属性”来计算质量。或者采用估算估计塑料的用量，及保证足够的塑料用量为原则。 2、浇注系统设计计算：这是设计注射模的第一步，只有完成注系统的设计后才能估算型腔压力、注射时间、校核锁模力，从而进一步校核所选择的注射机是否符合要求。浇注系统设计计算包括浇道布置、主流道和分流道断面尺寸计算、浇注系统压力降计算和型腔压力校核。 3、成型零件工作尺寸计算：主要有凹模和型芯径向尺寸高度尺寸，其最大值直接关系到模具尺寸大小，而工作尺寸的精度则直接影响到制品精度。为计算方便，凡孔类尺寸均及其最小尺寸作为公称尺寸，凡轴类尺寸均及最大尺寸作为公称尺寸；进行工作尺寸计算时应考虑塑料的收缩率和模具寿命等因素。 4、模具冷却与加热系统计算：冷却系统计算包括冷却时间和冷却参数计算。冷却参数包括冷却面积、冷却水空长度和孔数的计算及冷却水流动状态的校核和冷却水入口与出口处温差的校核。模具加热工艺计算主要是加热功率计算。 5、注射压力、锁模力和安装尺寸校核：模具初步设计完成后，还需校核所选择的注射机注射压力和锁模力能否满足塑料成型要求，校核模具外形尺寸可否方便安装，行程是否满足模塑成型及取件要求。 六、进行模具结构设计： 1、确定凹模尺寸：先计算凹模厚度，再根据厚度确定凹模周界尺寸，在确定凹模周界尺寸时要注意：第一，浇注系统的布置，特别是对于一模多腔的塑料模应仔细考虑模腔位置和浇道布置；第二，要考虑凹模上螺孔的布置位置；第三，主流道中心与模板的几何中心应重合；第四，凹模外形尺寸尽量按国家标准选取。 2、选择模架并确定其他模具零件的主要参数；在确定模架结构形式和定模、动模板的尺寸后，可根据定模、动模板的尺寸，从《塑料模国家标准》GB/T12555-1990和GB/T12556-1990中确定模架规格。待模架规格确定后即可确定主要塑模零件的规格参数。再查阅有关零件图表，就可以画装配图了。 七、画装配图 一般先画上主视图，再画侧视图和其他视图。由于注射机大多为卧式的，故注射模也常按安装位置画成卧式，画主视图最好从分型面开始向左右两个方向画比较方便。 1、主视图：绘制模具工作位置的剖面图 2、侧视图：一般情况下绘制定模部分视图 3、俯视图、局部剖视图等 4、列出零件明细表，注明材质和数量，凡标准件须注明规格 5、技术要求及说明，包括所选注射机设备型号，所选用的标准模架型号，模具闭合高度，模具间隙及其它要求。 八、绘制各非标准零件图 零件图上应注明全部尺寸、公差与配合、行位公差、表面粗糙度、所用材料、热处理方法及其它要求 九、编写技术文件 1、编写注射成型工艺卡片：根据塑料的成型特点，查阅有关资料，确定合理的注射成型工艺参数，并作成工艺卡片。 2、编写加工工艺过程卡片：选取两个重要模具成型零件，确定加工工艺路线，并作成加工工艺过程卡片 3、编写设计说明书 目 录 第 一 部分 产品的说明 第 二 部分 塑件分析 第 三 部分 注射机的型号和规格选择及校核 第 四 部分 第 五 部分 第 六 部分 第 七 部分 第 八 部分 第 九 部分 第 十 部分 第十一部分 第十二部分 第十三部分 型腔的数目决定及排布 分型面的选择 浇注系统的设计 成型零件的工作尺寸计算及结构形式 导柱导向机构的设置 推出机构的设计 温度调节系统的设置 模具的动作过程 设计小结 参考资料 第 一 部分 产品的说明 肥皂盒是日常用品，几乎家家户户都有，商店里出售的肥皂盒也是各式各样，丰富多彩，有很特别的设计以赢得消费者的喜爱。此次设计的是肥皂盒底座，结构比较简单，但考虑的是其实用性。为了防止香皂遇水软化，将底座设计成了中间凸起的曲面，并在底座水平放置面处开了漏水孔。为了防止使用香皂后手滑，特别将肥皂盒侧面设计成了内凹的曲面。此次产品是在UG 6.0的辅助下完成的。产品图如下： 图一 零件实体图 第 二 部分 塑件的分析 PVC塑料 化学名称：聚氯乙烯 比重:1.38克/立方厘米 成型收缩率:0.6-1.5% 产品需要预热到70~90度，预热时间为4~6小时 成型温度：230~330℃ 成型时间为40~130秒 成型特性： 1.无定形料,吸湿性小,但为了提高流动性，防止发生气泡则宜先干燥。 2、流动性差，极易分解，特别在高温下与钢、铜金属接触更易分解，分解温度为200°C.分解时有腐蚀及刺激性气体 3、成型温度范围小，必须严格控制料温 4、用螺杆式注射机及直通喷嘴，孔径易大，以防死角滞料，滞料必须及时处理清除 5、模具浇注系统应粗短，浇口截面宜大，不得有死角滞料，模具应冷却，其表面应镀铬 第 三 部分 注射机的型号和规格选择及校核 注射模是安装在注射机上的，因此在设计注射模具时应该对注射机有关技术规范进行必要的了解，以便设计出符合要求的模具，同时选定合适的注射机型号。 从模具设计角度考虑，需要了解注射机的主要技术规范。在设计模具时，最好查阅注射机生产厂家提供的有关“注射机使用说明书”上标明的技术规范。因为即使同一规格的注射机，生产厂家不同，其技术规格也略有差异。 1、注射机的选用 选用注射机时，通常是以某塑件（或模具）实际需要的注射量初选某一公称注射量的注射机型号，然后依次对该机型的公称注射压力、公称锁模力、模板行程以及模具安装部分的尺寸一一进行校核。 以实际注射量初选某一公称注射量的注射机型号；为了保证正常的注射成 型，模具每次需要的实际注射量应该小于某注射机的公称注射量，即： V实V公 式子中，V实—实际塑件（包括浇注系统凝料）的总体积（cm3）。由UG分析/体测量，可得塑料盒的体积为19.60cm3，考虑到设计为2腔，加上浇注系统的冷凝料，查阅塑料模设计手册的国产注射机技术规范及特性，可以选择XS—ZY—60.其最大理论注射容量为60cm3，注射压力为122MPa，锁模力为500KN，最大注射面积为130cm2.模具高度在200~300mm，最大开模行程180mm。喷嘴圆弧半径为12mm，喷嘴孔直径为4mm。 2、注射压力的校核 该项工作是校核所选注射机的公称压力P能否满足塑件所成型时需要的注射压力P0，其值一般为70～150MPa，通常要求P> P0。我们这里选70MPa。 3、锁模力的校核 锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力，当高压的塑料熔体充填模腔时，会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。为此，注射机的额定锁模力必须大于该胀型力，即： F锁 F胀 = A 分 × P型 F锁—注射机的额定锁模力（N）； P分—模具型腔内塑料熔体平均压力（MPa）；一般为注射压力的0.3～0.65倍，通常取20～40MPa。我们这里选P型=30MPa。 A分—塑料和浇注系统在分型面上的投影面积之和（mm2） 由UG分析/面测量，可得投影面积为70cm2，浇注系统的投影面积不超过10cm2 ∴ F锁 F胀 = A 分 × P型 = 80×200×30=4.8×105（N） 而锁模力为500KN，大于480KN，符合要求。 4、开模行程与推出机构的校核 开模行程是指从模具中取出塑料所需要的最小开合距离，用H表示，它必须小于注射机移动模板的最大行程S。由于注射机的锁模机构不同，开模行程可按以下两种情况进行校核：一种是开模行程与模具厚度无关；二种是开模行程与模 具厚度有关。我们这里选用的是开模行程与模具厚度无关，且是单分型面注射模具。 1、当开模行程与模具厚度无关时 这种情况主要是指锁模机构为液压-机械联合作用的注射机，其模板行程是由连杆机构的做大冲程决定的，而与模厚度是无关的。此情况又两种类型： ⑴ 对单分型面注射模，所需开模行程H为： S H = H1 + H2 +（5～10）mm 式中，H1—塑件推出距离（也可以作为凸模高度）（mm）； H2—包括浇注系统在内的塑高度（mm）； S —注射机移动板最大行程（mm）； H —所需要开模行程（mm）。而我们这里通过资料可得出（结构见图六）： H = 15 + 95 + 8 = 118（mm）。 ⑵ 对双分型面注射模，所需开模行程为： S机 H = H1 + H2 + a +（5～10）mm 式中，a—中间板与定模的分开距离（mm）。 2、推出机构的校核 各种型号注射机的推出装置和最大推出距离各不同，设计模具时，推出机构应与注射机相适应，具体可查资料。 第 四 部分 分型面的选择 分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。一副模具根据需要可能有一个或两个以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向，也 可以与合模方向平行或倾斜，我们在这里选用与合模方向倾斜。 1、分型面的形式： 分型面的形式与塑件几何形状、脱模方法、模具类型及排气条件、浇口形式等有关，我们常见的形式有如下五种：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、阶梯分型面、曲线分型面。 2、分型面的选择原则： a）、便于塑件脱模： Ⅰ、在开模时尽量使塑件留在动模内 Ⅱ、应有利于侧面分型和抽芯 Ⅲ、应合理安排塑件在型腔中的方位； b）、考虑和保证塑件的外观不遭损坏 c）、尽力保证塑件尺寸的精度要求（如同心度等）d）、有利于排气 e）、尽量使模具加工方便 3、我们这里选择曲线分型面 图二 分型面 第 五 部分 型腔数目的决定及排布 1、型腔数目的确定： 为了使模具与注射机的生产能力的匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件体精度，模具设计时应确定型腔数目，常用的方法有四种：a）、根据经济性能确定型腔数目； b）、根据注射机的额定锁模力确定型腔数目； c）、根据注射机的最大注射量确定型腔数目； d）、根据制品精度确定型腔数目。我们这里选用a），其计算过程如下： 我们设型腔数目为n，制品总件数为N，每一个型腔所需的模具费用为C1，与型腔无关的模具费用为C０，每小时注射制品成型的加工费用为y（元／h），成型周期为t（min），则： 模具费用为XMnC1C0（元），N(yt60M注塑成型费用为Xs)（元），S总成型加工费用为XXX，即 yt)nC1C0 XN(60n为使总的成型加工费用最少，即令 yt60dxdn＝０，则有 ： N()(1n2)C10所以n＝Nyt60C1。 对于高精度制品，由于型腔模具难以使各型腔的成型条件均匀，故通常推荐型腔数目不超过４个，塑料件的精度为6级左右，以及模具制造成本、制造难度和生产效率的综合考虑，型腔数目初定为2腔，排布形式为矩形的平衡布局（详细的布局参见零件布局图）。 图三 型腔布局图 第 六 部分 浇注系统的设计 1、浇注系统的组成 图四 浇注系统的组成 所谓注射模的浇注系统是指从主流道的始端到型腔之间的熔体流动通道。其作用是使塑件熔体平稳而有序地充填到型腔中，以获得组织致密、外形轮廓清晰的塑件。因此，浇注系统十分重要。而浇注系统一般可分为普通浇注系统和无流道浇注系统两类。我们在这里选用普通浇注系统，它一般是由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成，如图四所示： 2、浇注系统各部件设计 A、主流道设计： 主流道是连接注射机喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，带有一定的锥度，其主要设计点为： ⑴ 主流道圆锥角α=2o～6o，对流动性差的塑件可取3 o～6o，内壁粗糙度为Ra0.63μm。 ⑵主流道大端呈圆角，半径r=1～3mm，以减小料流转向过渡时的阻力。⑶在模具结构允许的情况下，主流道应尽可能短，一般小于60mm，过长则会影响熔体的顺利充型。 ⑷对小型模具可将主流道衬套与定位圈设计成整体式。但在大多数情况下是将主流道衬套与定位圈设计成两个零件，然后配合固定在模板上。主流道衬套与定模座板采用H7/m6过渡配合，与定位圈的配合采用H9h9间隙配合。 ⑸主流道衬套一般选用T8、T10制造，热处理强度为52～56HRC。 B、冷料穴的设计 冷料穴一般位于主流道对面的动模板上。其作用就是存放料流前峰的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而形成接缝；此外，在开模时又能将主流道凝料从定模板中拉出。冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直径，长度约为主流道大端直径。冷料穴的形式有三种：一种是与推杆匹配的冷料穴；二种是与拉料杆匹配的冷料穴；三种是无拉料杆的冷料穴。我们这里选用与推出杆匹配的倒锥形冷料穴，其结构如图五： 图五 冷料穴 — 定位圈— 冷料穴— 推 杆 — 动模板 C、分流道的设计 分流道就是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向的作用。多型腔模具必定设计分流道，单型腔大型腔塑件在使用多个点浇口时也要设置分流道。 ①分流道的截面形状：通常分流道的断面形状有圆形、矩形、梯形、U形和 六角形等。为了减少流道内的压力损失和传热损失，提高效率，我们这里就选用圆形分流道，如图六。因为圆形截面 分流道的效率是分流道中效率最高的，固选它。 ②分流道的尺寸：因为各种塑料的流动性有差异，图六 圆形流道 所以可以根据塑料 的品种来粗略地估计分流道的直径，常用塑料的分流道直径推荐值如下表一。 但对于壁厚小于3mm，质量在200g以下的塑料，可用此经验公式确定其流道直径： 式中，m—流经分流道的塑料量（g）；L—分流道长度（mm）；D—分流道直径（mm）。对于黏度较大的塑料，可按上式算得的 D值再乘以1.2~1.25的系数。我们这里取m=60*1.05=63g，L=50mm。固分流道尺寸为1.2D，即D`=1.2D=1.2×0.265×√63×450=8（mm）。所以S=Л×8*8/22×1.22=72.4（mm2） ③分流道的布置：分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响。分流道的布置形式分平衡式与非平衡式两类，这里我们选用的是平衡式的布置方法。 ④分流道与浇口的连接：分流道与浇口的连接处应加工成斜面，并用圆弧过渡，有利于塑料熔体的流动及充填。 D、浇口的设计： 浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、位置和尺寸对塑件的质量影响很大。 浇口的理想尺寸很难用理论公式计算，通常根 据经验确定，取其下限，然后在试模过程中逐步加以修正。一般浇口的截面积为分流道截面积的3%～9%，截面形状常为矩形或圆形，浇口长度为0.5～2mm，表面粗糙度Ra不低于0.4μm。 浇口的结构形式很多，按照浇口的形状可以分为点浇口、扇形浇口、盘形浇口、环形浇口、及薄片式浇口。而我们这里选用的是点浇口。简图如图七 图七 点浇口 浇口的截面一般只取分流道截面积的3％～9％，浇口的长度约为0.5mm～2mm，现在可算出我们需要的浇口面积S=5％×s=3.9mm2。 浇口位置的选择直接影响到制品的质量问题，所以我们在开设浇口时应注意以下几点： ①浇口应开在能使型腔各个角落同时充满的位置。②浇口应设在制品壁厚较厚的部位，以利于补缩。③浇口的位置选择应有利于型腔中气体的排除。④浇口的位置应选择在能避免制品产生熔合纹的部位。 ⑤对于带细长型芯的模具，宜采用中心顶部进料方式，以避免型芯受冲击变形。 ⑥浇口应设在不影响制品外观的部位。 ⑦不要在制品承受弯曲载荷或冲击的部位设置浇口。 第 七 部分 成型零件的工作尺寸计算 一、凹模的结构形式： 凹模又称阴模，它是成型塑件外轮廓的零件。根据需要有以下几种结构形式： 整体式凹模、组合式凹模、拼块组合式凹模，我们的产品属于小型制件，从各方面分析我们 可选用组合式凹模——整体嵌入式凹模。 整体嵌入式凹模：于小件一模多腔式模具，一般是将每个型腔单独加工后压入定模中。这种结构的凹模形状、尺寸一致性好，更换方便。凹模的外形通常是用带台阶的圆柱形，由台阶定位，以H7座板将其固定。其结构如图六所示： m6过渡配合嵌入定模板，然后用定模板 二、凸模的结构设计 1、凸模的结构形式： 凸模（即型芯）是成型塑件内表面的成型零件，通常可非为整体式和组合式两种类型。我们根据凹模的结构形式选择组合式凸模——整体装配式凸模，它是将凸模单独加工后与动模板进行装配而成，如下图所示： 图八 型芯图 2、凹模的形状 图九 型腔图 三、成型零件的工作尺寸计算 现设制品的名义尺寸LS是最大尺寸，其公差按规定为负值“-Δ”； 凹模的名义尺寸LM是最小尺寸，其公差按规定为正值“+δZ”现由公式可得： ZLM[LS(1S)0.5]0 式中，“Δ”前的系数（此处为0.5）可随制品的精度和尺寸变化，一般在0.5～0.75之间，ABS的收缩率S为0.005.制品偏差大则取小值，偏差小则取大值。Δ值由塑料模设计手册《公差数值表》可查基本尺寸为120mm时，其Δ值为0.68，基本尺寸为70mm时，其Δ值为0.52,基本尺寸为15mm时Δ为0.24.（这里塑料件的精度取5级） 固可由以上公式算出其尺寸： A、型腔尺寸计算： ZDM1[LS1(1S)0.5]0 +0.14=[120（1+0.005）-0.5*0.68]+0.2*0.68= 120.26 Z（mm） DM2[LS2(1S)0.5]0 +0.10 = [70(1+0.005)-0.5*0.52]+0.2*0.52=70.1 4Zmm DM3[LS3(1S)0.5]0 =[15(1+0.005)-0.5*0.24]+0.2*0.24 =15.0+0.04(mm) B、型芯尺寸的计算 设塑件内型腔尺寸为ls，公差为正值“+Δ”，制造公差为负值“-δZ”，经过与上面凹模径向尺寸相似推理，可得： lM[lS1S0.5]0 Z由于我们塑料件的厚度为2mm。因此相应的尺寸上减去4mm或者2mm。Δ值的取值分别为。基本尺寸为116mm的为0.68，66mm的为0.52，13mm的为0.24.dM1[dS11S0.5]0 Z=[116(1+0.005)+0.5*0.68]-0.2*0.68 =116.92-0.14mm dM2[dS11S0.5]0 Z=[66(1+0.005)+0.5*0.52]-0.2*0.52 =66.6-0.10mm dM3[dS11S0.5]0 Z=[13(1+0.005)+0.5*0.24]-0.2*0.24 =13.185-0.04mm C、型腔壁厚和底板厚度计算 在注射成型过程中，型腔主要承受塑料熔体的压力，因此模具型腔应该具有足够的强度和刚度。如果型腔壁厚和底板的厚度不够，当型腔中产生的内应力超过型腔材料本身的许用应力时，型腔将导致塑性变形，甚至开裂。与此同时，若刚度不足将导致过大的弹性变形，从而产生型腔向外膨胀或溢料间隙。因此，有必要对型腔进行强度和刚度的计算，尤其是对大型塑件。但我们这里的塑件较小，故不需要对型腔壁厚和底板厚度进行计算，大致得体即可。 第 八 部分 导柱导向机构的设计 为了保证注射模准确合模和开模，在注射模中必须设置导向机构。导向机构的作用是导向、定位以及承受一定的侧向压力。 导向机构的形式主要有导柱导向和锥面定位两种，我们这里选取导柱导向机构，其结构如图十： 我们在设计此机构的同时还应注意以下几点： ⑴、导柱应合理地均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具外缘应有足够的距离，以保证模具的强度。 ⑵、导柱的长度应比型芯（凸模）端 面的高度高出6～8mm（图十），以免型 图十 导向机构 芯进入凹模时与凹模相碰而损坏。⑶、导柱和导套应有足够的耐磨度和强度。 ⑷、为了使导柱能顺利地进入导套、导柱端部应做成锥形或半球形，导套的前端也应该倒角。 ⑸、导柱的设置应根据需要而决定装配方式。 ⑹、一般导柱滑动部分的配合形式按H8/f8，导柱和导套固定部分配合按H7/k6，导套外径的配合按H7/k6。 ⑺、一般应在动模座板与推板之间设置导柱和导套，以保证推出机构的正常运动。 ⑻、导柱的直径应根据模具大小而决定，可 参考准模架数据选取。 第 九 部分 脱模机构的设计 1、何为脱模机构 在注射成型的每一循环中，都必须使塑件从模具型腔中或型芯上脱出，模具中这种出塑件的机构称为脱模机构。 2、脱模机构的分类及选用 脱模机构的分类分多，我们采用的是混合分类中的一种：推杆一次脱模机构，因为此机构是最简单、最为常用的一种，具有制造简单、更换方便、推出效果好等优点，在生产实践中比较实用和直观。所谓一次脱模就是指在脱模过程中，推杆就需要一次动作，就能完成塑件脱模的机构。它通常包括推杆脱模机构、推管脱模机构、脱模板脱模机构、推块脱模机构、多元联合脱模机构和气动脱模机构等。 3、脱模机构的设计原则 设计脱模机构时，应遵循以下原则： （1）结构可靠：机械的运动准确、可靠、灵活，并有足够的刚度和强度。（2）保证塑件不变形、不损坏。（3）保证塑件外观良好。 （4）尽量使塑件留在动模一边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作。 4、推杆的结构形式及形状 因制品的几何形状及型腔结构等的不同，所用推杆的截面形状也不尽相同，常用推杆的截面形状为圆形。推杆又可分为普通推杆与成型推杆两种，我们这里选用普通推杆。其结构形式见图十一。 5、推杆的固定方式（图十二） 图十一 推杆 图十二 推杆固定 第 十 部分 温度调节系统的设计 1、冷却系统设计 塑料在成型过程中，模具温度会直接影响到塑料的充模、定型、成型周期和塑件质量。所以，我们在模具上需要设置温度调节系统以到达理想的温度要求。 一般注射模内的塑料熔体温度为200℃左右，而塑件从模具型腔中取出时其温度在60℃以下。所以热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，以便使塑件可靠冷却定型并迅速脱模，提高塑件定型质量和生产效率。对于熔融黏度低、流动性比较好的塑料，如聚丙烯、有机玻璃等等，当塑件是小型薄壁时，如我们的塑件，则模具可简单进行冷却或者可利用自然冷却不设冷却系统；当塑件是大型的制品时，则需要对模具进行人工冷却，以 2、冷却时间的确定 在注射过程中，塑件的冷却时间，通常是指塑料熔体从充满模具型腔起到可以开模取出塑件时止的这一段时间。这一时间标准常以制品已充分固化定型而且具有一定的强度和刚度为准，这段冷却时间一般约占整个注射生产周期的80%。因为我们所需要的塑件比较薄，固用此公式： ts22ln[4TsTmTeTm] 式中，a — 塑料热扩散系数（m2/s）； S — 制品壁厚（mm）； 现我们根据已知条件知道PP的TS=260℃，TM=60℃，TE=100℃，而塑件的厚度为2mm： ∴ t22422.410ln[42606010060] =4.5s 3、冷却系统设计原则 ①、尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡 ②、冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越均匀。③、尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等。④、浇口处加强冷却。 ⑤、应降低进水与出水的温差。⑥、合理选择冷却水道的形式。⑦、合理确定冷却水管接头位置。 ⑧、冷却系统的水道尽量避免与模具上其他机构发生干涉现象。 ⑨、冷却水管进出接头应埋入模板内，以免模具在搬运过程中造成损坏。 4、冷却系统的结构形式 根据塑料制品形状及其所需的冷却效果，冷却回路可分为直通式、圆周式、多级式、螺旋线式、喷射式、隔板式等，同时还可以互相配合，构成各种冷却回路。其基本形式有六种，我们这里选用的是简单流道式。 简单流道式即通过在模具上直接打孔，并通过以冷却水而进行冷却，是生产中最常用的一种形式。其结构如图十三： 图 十三 冷却系统 5、冷却系统的计算 由塑料成型工艺及模具设计查阅可得，ABS的单位质量成型时放出的热量为 300KJ~400KJ/Kg。放出热量为60*1.05/1000*350KJ=22.05KJ 其中，1/3的热量被凹模带走，2/3由型芯带去。 第 十一 部分 模具动作过程 随着动模部分的开模，拉料杆5将塑件及冷凝料从型芯板10上拉出，顶杆7将塑料件和冷凝料从型腔板12中顶出。随着动模机构后移，将塑料件完全顶出。合模时，在导柱23和导套1的作用下将完全合模，进入下一次浇注。 第 十二 部分 设计小结 塑料工业是当今世界上最快的工业门类之一，对于我国而言，它在整个国民经济的各个部门中发挥了越来越大的作用。我们大学生对于塑料工业的认识还是很肤浅的，但是通过这次塑料模具课程设计，让我们更多的了解有关塑料模具设计的基本知识，更进一步掌握了一些关于塑料模具设计的步骤和方法，对塑料模有了一个更高的认识。这对我们在今后的生产实践工作中无疑是个很好的帮助，也间接性的为今后的工作经验有了一定的积累。 塑料制品成型及模具的设计还是个很专业性、实践性很强的技术，而它的主要内容都是在今后的生产实践中逐步积累和丰富起来的。因此，我们要学好这项技术光靠书本上的点点知识还是不够的，我们更多的还应该将理论与实际结合起来，这还需要我们到工厂里去实践。我相信在未来的我一定能走到最前头。 第 十三 部分 参考资料 [1] 屈华昌主编，塑料成型工艺与模具设计，高等教育出版社，2009 [2] 塑料模具设计手册编委会，塑料模具设计手册，机械工业出版社，2004 [3] 叶久新、王群主编，塑料制品成型及模具设计，湖南科学技术出版社，2003 目 录 前言..............................................................2 第一章 凹字的模具设计.............................................2 1.1 设计要求...........................................................................................................................2 1.2 冲压件凹字毛坯的工艺分析..........................................................................................2 1.3 冲压方案的确定...............................................................................................................2 1.4 选择模具结构形式...........................................................................................................2 1.5 模具的设计计算...............................................................................................................3 1.5.1冲裁力设计计算..............................................................................................................4 1.5.2卸料力、推件力的计算..................................................................................................4 1.5.3压力机所需总的冲压力计算..........................................................................................4 1.5.4排样设计..........................................................................................................................4 1.5.5送料步距与条料宽度计算..............................................................................................4 1.6 工作零件设计计算...........................................................................................................5 1.6.1凸模组件及其结构设计..................................................................................................5 1.6.2凹模组件..........................................................................................................................5 1.6.3定位零件..........................................................................................................................5 1.6.4模架..................................................................................................................................5 1.6.5模具的闭合高度，冲模与压力机的关系......................................................................5 第二章 零件制造工艺设计...........................................6 2.1 零件的工艺设计...............................................................................................................6 2.1.1下模座零件毛坯的选择..................................................................................................6 2.1.2下模座零件工艺分析......................................................................................................6 2.1.3机床的选择......................................................................................................................6 2.2 确定下模座加工工艺路线...............................................................................................6 2.3 零件数控加工工艺分析...................................................................................................7 2.4 零件加工工艺卡.............................................................................................................12 2.5 零件加工工序卡.............................................................................................................13 表2.5.1....................................................................................................错误！未定义书签。表2.5.2....................................................................................................错误！未定义书签。表2.5.3....................................................................................................错误！未定义书签。2.6 加工程序单.......................................................................................................................16 2.7 加工过程综述...................................................................................................................17 第三章 心得体会：...............................错误！未定义书签。参考文献.........................................................19 凹字冷冲压模具设计与制造说明书 前言 机械设计制造综合训练是在我们完成的专业基础课和专业课之后，所进行的一种综合性的实践环节，目的是为了加强我们创新能力、工程能力和综合应用能力的培养。通过强化实践锻炼，让我们成为能够满足企业要求的应用型人才。由于磨具是在机械行业中非常具有代表性，所以我们选择了冷冲模局作为实验对象。 第一章 凹字的模具设计 1.1 设计要求 设计一冷冲压模具加工凹字，凹字毛坯结构形状及尺寸见样品。 1.2 凹字毛坯的工艺分析 依据设计要求与资料数据，零件生产为大批量生产，材料为2mm厚的铝合金板。该工件包括冲压、落料、两个工序，零件精度一般，工件尺寸全部取自由公差，普通模具能满足。 1.3 冲压方案的确定 该工件包括落料冲孔、裁边等工序，可有以下几个方案： 方案一：一步完成，采用单工序模具生产。 方案二：落料---压弯---冲孔复合冲压，采用复合模具生产。 方案二模具工序集中，一次成型。但磨具各个零件复杂，加工难度大，需要的零件多而且复杂；方案一需要一副模具生产效率高尽管模具结构复杂但由于零件几何形状简单模具制造并不难，通过上述方法比较，该方案采用方案一为佳。 1.4 选择模具结构形式 磨具结构如下图 ： 本次设计采用典型单工序模具。模具结构件附录模具装配图。冲裁件如图1.1所示，其外形为凹字毛坯，中间为凹字槽。装在上模部分的有凹字凸模5，通过凸模固定板 4、与定位销和螺纹与模柄1固定在一起。装在下模部分的凹模9是和垫板8用螺柱与下模座固定在一起，上下模采用导柱6导套3导向。 1.5 模具的设计计算 已知冲裁件尺寸尺寸如下图 ,厚度2mm。 凸模的基本尺寸与凹模相同。 1.5.1冲裁力设计计算 对于普通平刃口的冲裁 F=KLtτ k为系数，常取1.3，L为冲件周长，τ为抗剪强度MPa，t为板厚 查表【冷冲模设计】表2-3有τ=130MPa F=KLtτ=1.3*130*2*105=3.5KN 1.5.2卸料力、推件力的计算 F卸 =K卸F，F推=K推F，F顶=K顶F 查表【冷冲模设计】表3-8有K卸=0.05，K推=0.05，K顶=0.06 故F卸 = F推=0.05×3.5=0.175KN F顶=0.06×9.9=0.21KN 1.5.3压力机所需总的冲压力计算 卸 有前面章节模具结构设计可知采用的是弹压卸料装置和上出件模具F总=F+F+F顶=3.5+0.175+0.21=3.885KN 1.5.4排样设计 工件的排样有工件零件图可知工件形状结构简单可采用直排方法排样，搭边值为a和a1查表【冷冲模设计】表3-10有a=2.0mm，a1=2.0mm 1.5.5送料步距与条料宽度计算 1.送料步距A A=D+a=10+2=12mm 2.条料宽度B=10 1.6 工作零件设计计算 1.6.1 凸模组件及其结构设计 凸模组件 由工件形状结构和磨具结构可知凸模应采用普通凸模，凸模有两个，分别为冲孔凸模，落料凸模。长度L=12mm 有模具结构设计对于凸模材料，模具刃口要有高的耐磨性，并能承受承受冲击是的冲击力，因此应有高的硬度和适当的韧性。具体由同组的同学集体对零件进行了工艺分析绘制好零件图后结果在在下面会详细介绍。 1.6.2凹模组件 凹模洞口形状采用台阶式。 凹模的固定采用螺钉固定在下模板上，定位采用销钉，凹模的技术要求是型孔轴线与顶面应保持垂直，凹模底面与顶面应保持平行。 1.6.3定位零件 冲模的定位零件用以控制条料的正确送进以及单个毛胚的正确位置。挡料销 用于保证毛坯能顺利地插入孔中，应保证导正销直径与孔之间的有一定的间隙。直径为Φ6。 1.6.4模架 模架由上、下模座、模柄及导向装置（导柱、导套）组成。模架已标准化，查机械设计手册选取后侧导柱模架，当冲裁件厚度为0.8～4mm时，导柱与导套选用H7/h6配合Ⅱ级精度模架。 模柄查机械设计手册选用螺纹固定式上模柄。 1.6.5模具的闭合高度，冲模与压力机的关系 模具模具的闭合高度H应介于压力机的最大装模高度Hmax与最小装模高度Hmin之间，否则就不能正常安装和工作。其关系为： Hmin+10mm≤H模具≤Hmax-5mm。第二章 零件制造工艺设计 2.1零件工艺设计 2.1.1下模座零件毛坯的选择 由于所做的模具并不是用于实际的加工，只是做一套模型。故对材料的硬度，强度要求不高，所以采用铝材进行加工，零件的尺寸为120x120x10，选用的铝板的尺寸为125x125x12.2.1.2下模座零件工艺分析 考虑到下模座四个侧面不是很高，查阅《机械加工工艺人员手册》，其粗糙度的要求为6.3，下模座的表面精度要求较高，其粗糙度的要求为1.6，在这里我们采用的方法是先粗铣，然后再精铣。采用人工时效处理。 2.1.3机床的选择 Z5125A钻床，铣床，线切割机。 2.1.4确定下模座加工工艺路线 根据前面加工工艺的分析，确定下模座的加工工艺路线如下： 下料—铣两侧面基准—铣顶面—挖落料孔—钻孔—扩孔—铰孔—攻丝—去毛刺—检验—入库。 2.3 零件数控加工工艺分析 下模座如下图所示： 零件外形基本规则，被加工部分的各尺寸，行位，表面粗糙度值等要求都标出，工件的复杂程度一般，其加工包括：外形，上下表面，孔以及螺纹的加工。 根据实际情况我们选用XK714立式数控铣床对毛坯进行加工，选用通用虎钳装夹工件，先手动将毛坯铣到120x120x10然后使用垫块将工件水平夹紧在工作台上在对刀。 根据零件图样要求给出的加工过程为： 钻Φ10H7 扩孔至Φ8的切削用量：查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-5（高速钢及硬质合金扩孔钻扩孔时的进给量），f=（0.5-0.6）X0.7=0.35-0.42mm/r，根据Z5125A型钻床的机床参数，取f=0.444mm/r 确定切削速度v和n 查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-34（高速钢扩孔钻在灰铸铁（190HBS）以上扩孔时的切削速度），取V = 29.5 m/min,由于切削条件与上述条件不同，切削速度尚要乘以以下修正系数，查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-9（与加工材料有关系数Kmv）和（与扩也的背吃刀量有关系数Kapv）取Kmv = 0.88，Kapv = 1 故 V’=V X Kmv X Kapv =29.5 X 0.88 X 1 = 25.96 m/min 计算机床轴转速n=1000V’ /(π d)= 636 r/min 根Z5140型钻床选机床主轴转速为701 r/min ,切削速度V = πdn/1000 切削速度：得V = 28.6 m/min T=L /(f*n)= 28 / 0.444 /701 =5.4(s)扩孔至Φ9的切削用量：查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-5（高速钢及硬质合金扩孔钻扩孔时的进给量），f=（0.5-0.6）X0.7=0.35-0.42mm/r，根据Z5125A型钻床的机床参数，取f=0.444mm/r 确定切削速度v和n 查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-34（高速钢扩孔钻在灰铸铁（190HBS）以上扩孔时的切削速度），取V = 29.5 m/min,由于切削条件与上述条件不同，切削速度尚要乘以以下修正系数，查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-9（与加工材料有关系数Kmv）和（与扩也的背吃刀量有关系数Kapv）取Kmv = 0.88，Kapv = 1 故 V’=V X Kmv X Kapv =29.5 X 0.88 X 1 = 25.96 m/min 计算机床轴转速n=1000V’ /(π d)= 590 r/min 根Z5140型钻床选机床主轴转速为701 r/min ,切削速度V = πdn/1000 切削速度：得V = 30.82 m/min T=L /(f*n)= 28 / 0.444 /701 =5.4(s)粗铰至Φ9.85的切削用量：查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-6（高速钢及硬质合金铰刀铰孔时的进给量），f = 0.8-1.2 mm/r,按该表注4进给量取小值，根据Z5140B型钻床的机床参数,取 f = 1.22 mm/r 确定切削速度v和n 查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-40（高速钢铰刀铰削灰铸铁（190HBS）以上的切削速度），取 V = 10.3 m/min,由于切削条件与上述条件不同，切削速度尚要乘以以下修正系数，查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-9（与加工材料有关系数Kmv）和（与扩也的背吃刀量有关系数Kapv）取Kmv = 0.88，Kapv = 1.08 故 V’=V X Kmv X Kapv = 10.3 X 0.88 X 1.08 = 9.789 m/min 计算机床轴转速n=1000V’ /(π d)= 210 r/min 根Z5140型钻床选机床主轴转速为267r/min ,切削速度V = πdn/1000 切削速度：得V = 9.792 m/min T=L /(f*n)= 28 / 1.22 /267 =6.63(s)精铰至Φ10H7的切削用量： 查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-6（高速钢及硬质合金铰刀铰孔时的进给量），f = 0.8-1.2mm/r,按该表注4进给量取小值，根据Z5140B型钻床的机床参数,取 f = 0.832 mm/r 确定切削速度v和n 查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-40（高速钢铰刀铰削灰铸铁（190HBS）以上的切削速度），取 V = 12.6 m/min,由于切削条件与上述条件不同，切削速度尚要乘以以下修正系数，查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-9（与加工材料有关系数Kmv）和（与扩也的背吃刀量有关系数Kapv）取Kmv = 0.88，Kapv = 1.0 故 V’=V X Kmv X Kapv = 12.6 X 0.88 X 1.0 = 11.975 m/min 计算机床轴转速n=1000V’ /(π d)= 254 r/min 根Z5140型钻床选机床主轴转速为267 r/min ,切削速度V = πdn/1000 切削速度：得V = 12.576 m/min T=L /(f*n)= 28 / 0.832 /267 =9.72(s)钻Φ6H7（1）钻孔至Φ5的切削用量： 查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-1（高速钢钻头钻孔时的进给量），f=0.18~0.22mm/r，根据Z5125A型钻床的机床参数，取f=0.25mm/r 确定切削速度v和n 查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-8（高速钢钻头钻削不同材料的切削用量），取V = 25 m/min,由于切削条件与上述条件不同，切削速度尚要乘以以下修正系数，查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-9（与加工材料有关系数Kmv）和（与扩也的背吃刀量有关系数Kapv）取Kmv = 0.88，Kapv = 1 故 V’=V X Kmv X Kapv =25 X 0.88 X 1 = 22 m/min 计算机床轴转速n=1000V’ /(π d)= 1401 r/min 根Z5140型钻床选机床主轴转速为1352 r/min ,切削速度V = πdn/1000 切削速度：得V = 21.23m/min T=L /(f*n)= 28 / 0.25 /1352 =4.0(s)（2）扩孔至Φ5.85的切削用量：查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-5（高速钢及硬质合金扩孔钻扩孔时的进给量），f=（0.7-0.9）X0.7=0.49-0.56mm/r，根据Z5125A型钻床的机床参数，取f=0.444mm/r 确定切削速度v和n 查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-34（高速钢扩孔钻在灰铸铁（190HBS）以上扩孔时的切削速度），取V = 29.5 m/min,由于切削条件与上述条件不同，切削速度尚要乘以以下修正系数，查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-9（与加工材料有关系数Kmv）和（与扩也的背吃刀量有关系数Kapv）取Kmv = 0.88，Kapv = 1 故 V’=V X Kmv X Kapv =29.5 X 0.88 X 1 = 25.96 m/min 计算机床轴转速n=1000V’ /(π d)= 1609 r/min 根Z5140型钻床选机床主轴转速为1569 r/min ,切削速度V = πdn/1000 切削速度：得V = 28.82 m/min T=L /(f*n)= 28 / 0.444 /701 =5.4(s)（3）铰至Φ6H7的切削用量：查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-6（高速钢及硬质合金铰刀铰孔时的进给量），f = 0.8-1.2 mm/r,按该表注4进给量取小值，根据Z5140B型钻床的机床参数,取 f = 0.832 mm/r 确定切削速度v和n 查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-40（高速钢铰刀铰削灰铸铁（190HBS）以上的切削速度），取 V = 14.9 m/min,由于切削条件与上述条件不同，切削速度尚要乘以以下修正系数，查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-9（与加工材料有关系数Kmv）和（与扩也的背吃刀量有关系数Kapv）取Kmv = 0.88，Kapv = 1.0 故 V’=V X Kmv X Kapv = 14.9 X 0.88 X 1.0 = 13.112 m/min 计算机床轴转速n=1000V’ /(π d)= 696 r/min 根Z5140型钻床选机床主轴转速为701r/min ,切削速度V = πdn/1000 切削速度：得V = 13.206 m/min T=L /(f*n)= 28 / 0.832 /701 =2.9(s)攻M6螺纹（1）钻孔至Φ5.1的切削用量：查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-1（高速钢钻头钻孔时的进给量），f=0.18~0.22mm/r，根据Z5125A型钻床的机床参数，取f=0.25mm/r 确定切削速度v和n 查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-8（高速钢钻头钻削不同材料的切削用量），取V = 25 m/min,由于切削条件与上述条件不同，切削速度尚要乘以以下修正系数，查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-9（与加工材料有关系数Kmv）和（与扩也的背吃刀量有关系数Kapv）取Kmv = 0.88，Kapv = 1 故 V’=V X Kmv X Kapv =25 X 0.88 X 1 = 22 m/min 计算机床轴转速n=1000V’ /(π d)= 1373 r/min 根Z5140型钻床选机床主轴转速为1352 r/min ,切削速度V = πdn/1000 切削速度：得V = 21.65m/min T=L /(f*n)= 28 / 0.25 /1352 =4.0(s)（2）手工攻丝 攻M6螺纹 （1）扩孔至Φ17的切削用量：查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-1（高速钢钻头钻孔时的进给量），f=（0.6~0.7）X0.7=0.42~0.49mm/r，根据Z5125A型钻床的机床参数，取f=0.444mm/r 确定切削速度v和n 查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-8（高速钢钻头钻削不同材料的切削用量），取V = 29.5 m/min,由于切削条件与上述条件不同，切削速度尚要乘以以下修正系数，查文献【机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工】表3.4-9（与加工材料有关系数Kmv）和（与扩也的背吃刀量有关系数Kapv）取Kmv = 0.88，Kapv = 1.08 故 V’=V X Kmv X Kapv =29.5 X 0.88 X 1.08 = 28.04 m/min 计算机床轴转速n=1000V’ /(π d)= 525 r/min 根Z5140型钻床选机床主轴转速为484r/min ,切削速度V = πdn/1000 切削速度：得V = 25.84m/min T=L /(f*n)= 28 / 0.444 /484 =7.8(s)（2）手工攻丝 2.4零件加工工艺卡 2.5零件加工工序卡 2.6加工程序单 下模座外形铣削的部分加工程序如下： O00001 N100 G21 N102 G0 G17 G40 G49 G80 G90 N104 T1 M6 N106 G0 G90 G54 X55.817 Y69.967 A0.S700 M3 N108 G43 H1 Z50.N110 Z2.N112 G1 Z-1.917 F100.N114 G3 X52.92 Y62.928 I7.103 J-7.039 N116 X55.88 Y55.825 I10.J0.N118 G1 X55.969 Y55.738 N120 X56.653 Y55.019 N122 X56.786 Y54.864 N124 X56.89 Y54.752 N126 X57.048 Y54.559 N128 X57.319 Y54.244 N130 X57.568 Y53.922 N132 X57.74 Y53.711 N134 X57.88 Y53.527 N136 X57.997 Y53.366 N138 X58.171 Y53.136 N140 X58.576 Y52.55 N142 X58.727 Y52.338 N144 X58.755 Y52.291 N146 X58.784 Y52.249 N148 X59.363 Y51.307 N150 X59.408 Y51.225 N152 X59.432 Y51.187 N154 X59.544 Y50.984 N156 X59.732 Y50.628 N158 X60.068 Y50.005 N160 X60.148 Y49.835 N162 X60.226 Y49.686 N164 X60.364 Y49.372 N166 X60.559 Y48.955 N168 X60.662 Y48.696 N170 X60.768 Y48.457 N172 X60.919 Y48.051 N174 X60.997 Y47.855 N176 X61.119 Y47.529 N178 X61.236 Y47.176 N180................2.7加工过程综述 1.机床坐标系及其工件坐标系的建立。 机床坐标系是数控机床上固有的坐标系，用于确定被加工零件在机床中的坐标，机床运动部件的特需位置以及运动范围等。工件坐标系是用于确定工件几何图形上个几何要素的位置而建立的坐标系。工件坐标系在机床坐标系的位置可以通过对刀来确定。采用绝对偏法对刀，不需要用G92指令设定，既可以减少操作误差，也可以提高加工效率。 2.部分工步的加工操作要求： 1.铣外形时，进给量不宜太大，切至槽底时应短时暂停，以保证外形的表面质量。 2.钻孔时，进给速度不能太快，主轴转速也要控制在一定的范围。 3.攻丝时，使用丝锥手动攻丝，手动冻死时要注意对准中心孔，尽量避免歪斜。 注意事项：在操作数控机床加工工件的时候，一定要按正确的方法和步聚操作，要注意自身的安全。 第三章 心得体会 为期三个星期的综合实训就要结束了，心里很激动有点小成就感，同时也很感激，因为通过此次设计我受益很多。从选题选材到画图设计加工装配等，我学会了很多书本上没有的知识，学会了根据产品的规格，生产方式来设计加工零件，我更加深刻的学习了凹字单冲模具的设计与加工，这是我们组的课题。 在这次理论和实践相结合的课程设计中，我巩固了以前所学的书面知识，锻炼了我们CAXA，CAD，UG，CAM等绘图软件。同样也使我第一次体会到了装配并不是我们所想的那么简单。每个人的加工零件的最终目的都是为了装配成一个整体，所以定位就显得很重要。这次实践也锻炼了我们的动手能力，为以后的工作打下坚实的基础。 分配给我的零件是下模座的尺寸设计与加工。一开始我完全摸不着头脑，后来参考了一些资料，还有同学们的团结合作，最重要的是王老师在设计与加工过程中给予我们的帮助与宝贵的建议，才让我们最终完成了零件的加工与装配。在此过程中我也深深感受到老师的博学与经验，激励我们不断进步，超越自我。 感谢王老师和一起奋斗的同学们！是老师的谆谆教导和同学们的协助才让我顺利的完成这次设计，走过大学的又一个旅途，学到新的知识增加新的经验。再次感谢敬爱的王老师，谢谢您！ 参考文献 [1]《冷冲模设计》/丁松聚编/普通高校“九五”重点教材.上海;机械工业出版社版社 [2]《机械加工工艺手册单行本——钻销、扩削、铰削加工》机械工业出版社 [4] 《数控加工工艺与编程》/赵先仲．北京：电子工业出版社 [5] 《机械制造工艺基础》/倪小丹．北京：清华大学出版社 [6] 《机械工程材料基础》/高为国．长沙：中南打学出版社第二篇：肥皂盒塑料模具设计说明书
第三篇：云母片冲压工艺及模具设计-说明书
第四篇：肥皂盒底盖塑料模具设计说明书
第五篇：凹字冷冲压模具设计与制造说明书
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