冲压-落料冲孔复合模课程设计报告

1、一、设计任务冲压件7、塑料件7见附件产品图，并取第一组尺寸。具体任务：1、拟定所指定的冲压件、塑料件的成型工艺，正确选择成型设备；2、合理选择模具结构，正确确定模具成型零件的形状和尺寸；3、正确绘制模具装配图和工作零件图；4、正确确定冲模、塑模（各选一个）工作零件的工艺流程；5、撰写模具设计说明书；6、课程设计完成工作量： （1）冲模、塑模装配图各一张；冲模、塑模工作零件零件图； （2）设计说明书一份（其中包含冲压件、塑料件的成型工艺；冲模、塑模工作零件的工艺流程；模具设计计算过程）（约1万字）。二、设计要求1、在课程设计中，学生要独立思考和钻研，学会根据具体情况灵活运用所学过的知识，不应盲目

2、照搬其他样本或他人的设计；2、课程设计中的每一个环节都必须认认真真、一丝不苟地去完成；3、设计应按计划进行，并确保所设计的模具结构合理、操作方便、制造方便、造价便宜，设计图纸符合国标和行业标准，设计说明书规范；4、设计时间安排： （1）冲压件工艺、冲模设计并绘制模具装配图、工作零件图1.21.5周； （2）塑件成型工艺、模具设计并绘制模具装配图、工作零件图1.21.5周； （3）撰写设计说明书、答辩00.6周（是否需要答辩由指导老师决定）。目 录前言第1章 冷冲压工艺与模具设计 1 1.1 设计内容及要求 1 1.2 冲压工艺性分析 1 1.3 工艺方案的确定 1 1.4 确定模具类型及结构形

3、式 2 1.5 工艺计算 2 1.6 编写冲压工艺文件 5 1.7 选择和确定模具主要零部件的结构与尺寸 5 1.8 校核所选压力机 6 1.9 编制工作零件机械加工工艺卡 6第2章 塑料成型工艺与模具制造 8 2.1 设计内容及要求 8 2.2 塑料制品工艺性分析 8 2.3 成型设备的选择与模塑工艺参数的确定 8 2.4 模具结构方案及尺寸的确定 9 2.5 注射机有关工艺参数的校核 12 2.6 编制零件机械加工工艺 12第3章 结束语 13第4章 参考文献 14前 言冷冲压生产过程的主要特征是依靠冲模和冲压设备完成加工，便于实现自动化，生产率很高，操作方便。它与其他加工方法相比，具有独

4、到的特点，所以在工业生产中，尤其在大批量生产中应用十分广泛，如机械、航空、汽车、电子、轻工、仪表和家电等工业部门生产中的应用。冲压工艺有生产率高、产品一致性好、生产成本低、材料利用率高、能成形复杂零件、适合大批量生产等优点，在当今的制造业中，模具设计制造业已经成为一个新兴的朝阳产业。冷冲模设计制造在整个模具设计制造中占有半数以上的产值。因此，冲压技术对发展生产、增强效益、更新产品等方面具有重要作用。塑料成型同样在工业化生产的今天占有很大的比重，塑料具有密度小、质量轻、比强度高、绝缘性能好、介电损耗低、化学稳定性高等特点，因此工业上很多制品需要用塑料成型。成型塑料制件的机械称注塑模，在设计注塑模

5、的过程中必须充分考虑到制件的形状、大小、壁厚等因素来设计各个相对应的部分。总之，注塑模的设计需要相当的细心，只有了解了整个设计过程才真正的算是个设计型人才。第1章 冷冲压工艺与模具设计1.1 设计内容及要求： 工件如下图，材料为Q235，料厚1mm，年产量8万件，表面不允许有明显的划痕。设计成型该零件的模具。 图11.2 冲压工艺性分析1、 材料：该零件的材料是Q235，是普通的碳素工具钢，板厚为1mm，具有良好的可冲压性能。2、 该零件结构简单，所冲的孔是5和6的尺寸，工艺性比较好。整个零件的结构工艺性好。3、 尺寸精度，零件上的孔的尺寸精度为IT12级，孔与圆弧的同轴度也是IT12级，其余

6、尺寸都是未注公差，属于自由公差，精度比较低。结论：适合冲压。1.3 工艺方案确定该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。方案二：落料冲孔复合冲压。采用复合模生产。方案三：冲孔落料级进冲压。采用级进模生产。方案一模具结构简单，但需要两道工序两副模具，成本高而生产率低，难以满足中批量生产要求。方案二只需一副模具，工件的精度和生产效率都较高。方案三也只需一副模具，生产效率高，操作方便，但位置精度不如复合模具冲裁精度高。通过对上述三种方案的分析比较，成形该零件采用方案二复合模具成形。1.4 确定模具类型及结构形式1、 该零件质量要求不高，板的厚

7、度有1mm，孔边距有4mm，所以可以选用倒装复合模。2、 定位方式的选择：控制条料的送进方向采用两个导料销，控制条料的送进步距采用挡料销。3、 卸料、出件方式的选择：采用弹性卸料。下出件，上模刚性顶件。4、 导向方式的选择：为了方便操作，该模具采用后侧导柱的导向方式。冲压件的形状简单、精度要求不高、生产批量为中批量，为了使得模具寿命较高，采用有导向、弹性卸料、下出件的模具结构形式。1.5 工艺计算1、 确定最佳排样方式，并计算材料利用率，选择板料的规格。该零件为角形零件，设计直排、对排、斜排三种排样方式，如图： 直排对排斜排 图2 排样比较查冲压模具简明设计手册表2.26，最小搭边值是：工件间

8、1.5mm、侧边1.8mm。工件面积：14*36+25*12+1/2*7*7*+1/2*6*6*-(22*22-1/4*22*22*)-(14*14-1/4*14*14*)- (9*+25/4*)=828mm2直排：取搭边值2mm。条料宽度B=47mm 步距L=41mm；材料利用率：=828/（47*41）=43%对排：取搭边值3mm。条料宽度B=64mm 步距L=39mm；材料利用率：=828*2/（64*39）=66.3%斜排：搭边值2.5mm左右条料宽度B=57mm 步距L=21mm；材料利用率：=828/（57*21）=62.6%比较直排、对排、斜排三种排样方式，对排材料利用率最高，但

9、对排不便于操作，斜排便于操作，材料利用率只比对排少3.7%，所以设计模具时，冲裁工件的排样可以采用斜排方式，也可以采用对排方式。本题采用斜排方式设计模具。排样图如下：选用1mm*900*1200，可以裁15条，每一条可以冲57件。总的材料利用率：15*57*828/（900*1200）=61.2% 图3 斜排排样图2、 计算冲压合力并预选冲床 L=（7+6+75+25+24-44-28+11+7）+34.54=149.34+34.54=183.88mm t=1mm b=450Mpa冲压力：F=Ltb=（149.34+34.54）*1*450=67203+15543=82746N查冲压工艺及模具

10、设计表3-11 K卸=0.05 K推=0.055 K顶=0.06卸料力：F卸=K卸*F落料=0.05*67203=3360.2N倒装复合模：顶件力等于零推件力：刃口高度为10 n=10/1=10F推=K推*F冲孔*10=0.055*15543*10=8548.7N冲压合力：F合=F+F卸+F推=82746+3360.2+8548.7=94655N 根据冲压合力预选J23-16的曲柄压力机。3、 确定冲裁压力中心 如下图4X1=0 x2=7 x3=7 x4=14 x5=24 x6=35.5 x7=35 x8=33 x9=27.5 x10=20Y1=29 y2=40.4 y3=36 y4=31 y

11、5=-6 y6=12 y7=6 y8=6 y9=0 y10=8 L1=14 L2=16 L3=27 L4=20 L5=27 L6=40.8 L7=16 L8=37.7X0=11.62Y0=13.21 取X0=11 Y0=13作为模具压力中心的位置。 图4 压力中心4、 确定冲裁凸模和凹模工作刃口尺寸落料以落料凹模为基准计算，落料凸模根据凹模和最小间隙计算，也可以根据凹模实际尺寸和间隙值配做。冲孔以冲孔凸模为基准计算，冲孔凹模根据凸模和最小间隙计算，也可以根据凸模实际尺寸和间隙值配制。冲孔用分别加工法进行计算，落料、中心尺寸用配合加工法进行计算。间隙查冲压工艺及模具设计表3-4，Zmin=0.1

12、0，Zmax=0.14 落料凹模磨损后变大尺寸R7-0.36、R6-0.36、R14-0.43、R22-0.52，凹模公差按/4磨损系数查冲压工艺及模具设计表3-5，X=0.5.A1=（6-0.5*0.36）+0.36/4 =5.82+0.09A2=（7-0.5*0.36）+0.36/4=6.82+0.09A3=（22-0.5*0.52）+0.52/4=21.74+0.13中心尺寸凹模磨损后不变，尺寸有260.17，300.17，凹模公差按/4C1=260.17/4=260.04C2=300.17/4=300.04凸模（凸模固定板）按凹模实际尺寸配做，保证间隙0.1000.140mm 冲孔凸模

13、磨损后变小尺寸60.12，50.12，公差为IT12级 凸、凹模公差按IT18级，取凸模制造公差p=0.014mm d=0.020mm 校核间隙p+d=0.014+0.020=0.034Zmax-Zmin=0.04， 可行 磨损系数查冲压工艺与模具设计表3-5，X=0.5 B1 凸模=(6+0.50.12)-0.014=6.06-0.014 B1凹模= ( 6.06+0.1)0.020=6.16+0.020 B2凸模=(5+0.50.12)-0.014=5.06-0.014 B2凹模= ( 5.06+0.1)0.020=5.16+0.0205、确定弹性元件 聚氨酯橡皮允许承受的载荷较弹簧大，并

14、且安装调整方便，所以选用橡皮。卸料力为F卸=3360.2N橡皮高度：H自由=H工作/（0.250.3）=23.328 取30式中H工作=t+1+H修模=1+1+6=8 （H修模取47）橡皮的面积：A=F卸/p=129246720mm式中p为橡皮预压（压10%15%H自由）时单位面积上的压力，取0.260.5取一块整开凸模孔和四个卸料螺钉孔140*140*30的聚氨酯橡皮。面积校核：140*140 -1752-4*6*6*3.14=17395.84mm6720mm可行。1.6 编写工艺文件 表1 冲压工艺卡片材料牌号及规格材料技术要求毛坯尺寸每件毛坯可制件数毛坯重量辅助材料Q2351（0.15）

15、*900*1200条料1*57*120057件工序号工序名称工序内容加工简图设备工艺装备 0下料剪板机上裁板57*1200 1落料冲孔落料冲孔复合冲裁J23-16落料冲孔复合模1.7 选择和确定模具主要零部件的结构与尺寸1、工作零件的结构及尺寸设计（1） 凸凹模：为了便于加工凸凹模设计成直通式，1个M8沉头螺钉固定在垫板上，与凸凹模固定板的配合按H7/m6.其总长L=H固定板+H卸料板+（H橡胶-H预压）=58mm；（2） 冲孔凸模：冲孔凸模采用台阶式，与凸模固定板的配合按H7/m6.其总长L=H固定板+H凹模+H空心垫板=50mm， 小端长32mm；（3） 凹模：凹模采用薄凹模结构，薄凹模厚

16、度尺寸H=Ks=0.27*51.1=13.8mm，取16mm。凹模壁厚尺寸 C=（1.52）H=3040mm式中K查冲压工艺与模具设计表3-15，取0.27，s=51.1mm凹模板边长：B51.1+2*（3040）=111.1131.1 L30.41+2*(3040)=90.41110.1B取140，一般情况下，BL，所以L取140，故薄凹模板长，宽，厚度尺寸140*140*16mm。（4） 模具刚性校核凸凹模尺寸较大，模具强度较大，所以不需要进行模具强度的校核。小凸模冲裁力：7771.5N； 推件力（倒装复合模）4274.4N； 冲压合力：7771.5+4274.4=12045.9N无导向：

17、Lmax95*6*6/12045.9=32.7mm32mm32.7mm可行。2、其他板的尺寸（参考典型组合结构（GB2872.1-81） 凸凹模垫板： 140*460*8 凸凹模固定板： 140*140*20 卸料板： 140*140*14 空心垫板： 140*140*16 小凸模固定板： 140*140*18 小凸模垫板： 140*140*83、 模架的规格上模座的规格 140*140*40 （GB2855.5-81）下模座的规格 140*140*40 （GB2855.6-81）模柄的规格 A50*100 （GB2862.1-81）导套 A28H7*90*38 （GB2861.6-81）导柱

18、 A28h6*200 （GB2861.1-81）4、 模具闭合高度的计算 H=40+8+58+16+16+18+8+40-1=203mm1.8 校核所选压力机通过校核，选择开式双柱可倾压力机J23-16能满足要求。其主要参数如下：公称压力：160kN滑块行程：60(次/min)最大闭合高度：220mm最大装模高度：260mm连杆调节长度：45mm工作台尺寸（前后x左右）：300x450 mm模柄孔尺寸：32601.9 编制工作零件机械加工工艺卡表2 凹模机械加工工艺规程卡凹模机械加工工艺规程 材料Cr12 硬度6064序号工序名称工序内容1备料锻件（退火状态）145*145*182粗铣铣六面到

19、尺寸140.3*140.3*17.注意两大平面与两相邻侧面用标准角度尺测量达到基本垂直要求。3磨平面磨光两大平面厚度达16.6mm，并磨四个侧面，达到两相邻侧面垂直，垂直度0.02mm/100mm4钳工 划线 划出各孔和凹模洞口穿丝孔中心线 钻孔 钻螺纹、销钉底孔和凹模洞口穿丝孔 铰孔 铰销钉孔到要求 攻丝 攻螺纹丝到要求5热处理淬火+低温回火 使材料硬度达到6064HRC6磨平面磨光六面消除淬火变形和氧化皮，并达到工艺所要求的尺寸7退磁消除坯料残余磁8线切割割凹模洞口，并留0.010.02mm的研磨余量9钳工研磨凹模洞口内壁侧面到尺寸，粗糙度0.8m10检验按图纸检验第2章塑料成型工艺与模具

20、制造 2.1 设计内容及要求工件如下图，材料ABS，年产量8万件。要求确定零件的成型工艺参数，设计成型零件的模具、编制模具的加工工艺。 图12.2 工艺分析1、 原材料分析ABS为热塑性塑料，化学稳定性比较好，机械强度较好，有一定的耐磨性，但耐热性较差。ABS吸水性较大，成型前原料要干燥；在升温时粘度增高，成型压力较高，塑件上的脱模斜度易稍大；易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力；在正常成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响较小，总的成型性能很好。 表1 ABS主要技术指标密度吸水率（24h）收缩率熔点抗拉强度抗弯强度硬度HB1.021.160.20.40.40.7130

21、16050Mpa80Mpa9.7R1212、 塑件的结构、精度、质量分析该塑件为长方形结构壳体零件，腔体深6.5mm，壁厚1.5mm，中间有一个圆形孔，整体尺寸不大不小，成型工艺性较好。零件上有R6为未注公差，按IT14级分别为R6+0.30，其余尺寸分别为IT13级或IT14级，精度比较低，成型工艺性较好。塑件质量没有较高的要求，表面光度Ra1.6um，内部粗糙度为Ra3.2um，成型工艺性较好。2.3 成型设备的选择与模塑工艺参数的确定1、 确定制品的成型方法、型腔数。根据塑件所用材料和批量，成型该零件采用注射成型方法来成型。根据塑件外形尺寸（25*26）的大小，去一模二件。2、 计算制品

22、的体积、质量及制品的正面投影面积塑件体积：V1=1.339cm，浇注系统体积V2=0.2678cm。一次浇注所用塑料总体积V=1.339+0.268=1.607cm。塑件质量：查塑料制品成型及模具设计ABS的密度取1.1*106塑件的质量M1=1339*1.1*10-3=1.47g一次浇注所用塑料总的质量M=1607*1.1*10-3=1.77g正面投影面积7.8cm所需锁模力：5000*7.8=39KN3、 预选注射机的型号卧式注射机机身低，利于操作和维修；机身因重心较低，故较稳定；成型后的制可利用其自身自动落下，容易实现全自动操作。所以选用卧式注射机。每次的实际需要的塑料体积为1.607c

23、m，初步选用SZ-60/450型注射机，理论注射量为78cm。4、 拟定制品成型工艺参数注射机类型：螺杆式预热和干燥：温度（）8085 时间（h）23料筒温度（）：前段：180200 中段：165180 后段：150170喷嘴温度（）：170180模具温度（）：5080注射压力（Mpa）：60100成型时间（s）：注射时间：2090 高压时间：05 冷却时间：20120 总周期：50220螺杆转速：30（r/min）2.4 模具结构方案及尺寸的确定 1、选择制品发的分型面 分型面的形式和位置会影响到模具加工、排气、脱模、塑件的表面质量及工艺操作。选择分型面时一般应遵循一下几项原则：（1） 分型

24、面应选在塑件外形最大轮廓处。（2） 便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。（3） 保证塑件的精度要求。（4） 满足塑件的外观质量要求。（5） 便于模具加工制造。（6） 应合理安排塑件在型腔中的位置。（7） 有利于排气。综合考虑，分型面选塑件截面最大处。（如图2所示） 分型面 图2 分型面2、型腔布置 该塑件采用一模二件成型，型腔布置在模具的中间，这样有利于浇注系统的排列和模具的平衡。3、 浇注系统普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口、冷料穴四部分组成。在设计浇注系统时应考虑到塑件质量、塑件大小及形状，壁厚，技术要求等因素、型腔布局设计。另外还要考虑去除、修整进料口方便，同时不影响塑

25、件外表美观、防止喷嘴端部的冷料注入型腔影响塑件质量、注射机安装模板的大小等等。主流道：注射机的喷嘴直径为4mm，注射机的喷嘴头球面半径为20mm。主流道衬套的球面半径应比注射机的喷嘴头球面半径大12mm，主流道小端直径应比注射机的喷嘴直径大0.51mm。取浇口套的球面半径为22mm，主流道小端直径为4mm。流道为圆锥形，其锥度取3。分流道：分流道取半圆形，D=6mm。浇口：采用侧浇口，从塑件上端两边圆形孔进料。冷料穴：采用倒锥头形拉料杆和冷料穴。4、 溢流、排气系统的设计根据该制品的形状与浇注系统，不设溢流槽。利用型芯与固定板和分型面的间隙进行排气。5、 选择脱模方式该模具的型芯在动模一侧，开

26、模后塑件包紧型芯留在动模一侧，根据塑件壳体零件的特点，采用推板退出形式。这样退出平稳，有效保证了塑件推出后的质量，模具结构也比较简单。设置四根10的的推杆推推板，中间一根5的拉料杆。脱模行程大于等于10mm。脱模力F=3.74KNP=10Mpa A=7.2cm f=0.56、 成型零件工作尺寸的计算参考塑料制品成型及模具设计（材料的收缩率=0.6%）得：型芯的径向尺寸：lM=ls（1+s）+3/4-z型芯的高度尺寸计算：hM=hs（1+s）+2/3-z型腔的径向尺寸计算：LM=Ls（1+s）-3/4+z型腔的高度尺寸计算：HM=Hs（1+s）-2/3+z中心距尺寸：LM=Ls（1+s）z式中L

27、s、Hs、ls、hs为名义尺寸为塑件的公差z =1/31/4为模具的制造公差（1） 型芯径向尺寸有22+0.52、13+0.43，高度尺寸有6.5+0.36、1.5+0.25LM1=22*（1+0.006）+0.75*0.52-0.13=22.52-0.13lM2=13*（1+0.006）+0.75*0.43-0.12=13.4-0.12 hM1=6.5*（1+0.006）+2/3*0.36-0.12=6.78-0.12 hM2=1.5*（1+0.006）+2/3*0.25-0.07=1.68-0.07（2） 型腔径向尺寸有R6-0.3、25-0.52、28.5-0.52，高度尺寸有4-0.3

28、0、8-0.36LM1=6*（1+0.006）-0.75*0.3+0.1=5.8+0.1LM2=25*（1+0.006）-0.75*0.52+0.13=24.76+0.13LM3=28.5*（1+0.006）-0.75*0.52+0.13=28.3+0.13HM1=4*（1+0.006）-2/3*0.3+0.1=3.8+0.1HM2=8*（1+0.006）-2/3*0.36+0.12=7.8+0.12 7、 模具主要零件的结构和尺寸设计1. 型芯和型腔板的结构和尺寸确定考虑到加工方便，将型芯分成大型芯和中间圆孔形小型芯两部分结构，大型芯采用台阶式，与型芯固定板的配合按H7/m6，小型芯与大型芯

29、的配合按H7/m6，用两边挂台式固定在大型芯上。型腔板（定模板）采用整体式，型腔壁厚，参考塑料制品成型及模具设计得： 表2 型腔壁厚预算侧壁厚度底板厚度按刚性条件计算按强度条件计算按刚性条件计算按强度条件计算S（cph4/E）1/3S3hp(1+w)/ hs(C1pL4/E) 1/3hsL2p/2(1+) s2.8mms6.0mmhs10.5mmhs10.8mm式中E=2.1*105Mpa p=30Mpa L1=80mm L2=60mm =0.05mm =245Mpa=0.75 =1.74 C=0.006 w=0.235 C1=0.021 考虑到型腔的强度、刚性和装螺钉、销子、导柱导套和开冷却

30、水道孔的位置，参考塑料模具设计手册，型腔取160*160*25的规格。大小型芯、定模板采用预硬钢3Cr2Mo。2、其他零件的尺寸（mm） 推件板：160*160*16 动模板：160*160*20 支承板：160*160*32 垫板：160*32*50 推杆固定板：160*94*12.5 推板：160*94*16 定模座板：200*160*20 动模座板：200*160*20 用16的导柱，55的定位圈。 模具合模高度：20+25+16+20+32+50+20=183mm8、 模具调温系统的设置一般注射模具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。所以热塑性塑料注

31、射成型后，必须对模具进行有效的冷却，以便使塑件可靠的冷却定型并迅速脱模，提高塑件的质量和生产效率。该模具在型腔上开两个直通水道。 2.5 注射机有关工艺参数的校核结构类型：卧式注射机 可行注射机类型：螺杆式（螺杆直径：30mm）能满足工件成型需要 可行注射量：理论注射量78 cm工件成型需要的1.607 cm 可行注射压力：170Mpa工件成型需要的60100 可行螺杆转速：14200（r/min）在工件成型需要的30（r/min） 可行合模力450KN工件成型所需要的锁模力39KN 可行拉杆内向距：280*350模座外尺寸200*160移模行程：220mm工件成型需要的行程2.5*8+（51

32、0）=30mm 可行最大模具厚度：300mm模具合模高度183mm 可行最小模具厚度：100mm工件成型面积7.8cm 可行推出方式：中间推出模具定位孔直径：55mm 喷嘴球半径：20mm 喷嘴口直径：3.5mm以上几项校核条件都符合要求，所以初选注射机（SZ-60/450）可行。 2.6 编写工作零件机械加工工艺选用标准模板。标准模板已调质，并且已有了螺钉孔，装上了导套。 表3 动模板机械加工工艺规程卡定模板机械加工工艺规程卡 材料3Cr2Mo 预硬钢：硬度3545HRC序号工序名称工序内容1备料标准定模板，以备好加工基准2数控铣在数控铣床上校准，用中心钻钻出两个销钉孔的引导孔3钳工 钻孔

33、用麻花钻将销钉孔钻穿留0.3mm的铰孔余量 铰孔 铰销钉孔到要求，用塞规检验4粗铣粗铣型腔，留0.3mm的精铣余量5精铣精铣型腔，留0.05mm的打磨余量6钳工 划线 钻2-8水道孔到要求 攻丝 攻水孔端口M1螺纹孔到要求 打磨型腔表面到粗糙度要求7检验按图纸检验结束语 紧促而充实的模具设计已悄悄的接近了尾声，面对这两周自己一点一点的从一个只会记些理论知识到一个对模具设计有些许看法的转变，在这其中，我不仅仅温习了这学期专业课上的知识，也加强了自己对设计中出现的一些问题的解决能力，更让我了解到做好一件事情需要付出对等的努力，在对模具数据计算的过程中，与同学相互探讨，交流自己对于自己所设计结构的理解