984724365毕业设计（论文）视窗模具设计说明说

1、毕业设计（论文）题目： 视窗模具设计 专 业 模具设计与制造 班 级 姓 名 学 号 指导老师 设计时间 审 阅 xxxx学校机械工程系目 录摘要 一、 工艺分析 二、 工艺方案的确定 三、 制件排样图的设计及材料利用率的计算四、 确定总冲压力和选用压力机及计算压力中心五、 凸、凹模尺寸计算六、 模具结构形式的确定七、 模具零件的结构设计 (一)、 落料凸模的设计(二)、 落料凹模的设计(三)、 翻边凸模的设计 (四)、 翻边凹模的设计 (五)、 冲孔凸模的设计(六)、 冲孔凹模的设计八、 模具零件的加工工艺 （一）、落料凸模的加工工艺 （二）、落料凹模的加工工艺 （三）、翻边凸模的加工工艺

2、（四）、冲孔凸模的加工工艺九、 模具的总装配总结 参考文献 前言虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低cadcaecam技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、 “价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项：（）全面推广cadcamcam技术模具cadcamcae技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及cadcamcae技术的条件已基

3、本成熟。计算机和网络的发展正使cadcamcae技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。（）高速铣削加工国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。（）模具扫描及数字化系统高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的cad数据，用于模具制造业的“逆向工程”。（）

4、电火花铣削加工电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样），因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。（）提高模具标准化程度我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到左右。国外发达国家一般为左右。（）优质材料及先进表面处理技术选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉

5、积（tin、tic等）、等离子喷涂等技术。（）模具研磨抛光将自动化、智能化模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。（）模具自动加工系统的发展这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。1冲裁件的工艺性分析 由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是

6、指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。 在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合的方法不同，又可将其分为复合-级进和复合-级进三种组合方式。 冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、

7、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。1.1 冲裁件的结构工艺性 1.1.1 冲裁件的形状图1.零件及尺寸1.1.2 冲裁件的尺寸精度冲裁件的精度主要以其尺寸精度、冲裁断面粗糙度、毛刺高度三个方面的指标来衡

8、量，根据零件图上的尺寸标注及公差，可以判断属于尺寸精度为it12it14的经济级普通冲裁。但产品中间方孔四角是尖角，在冲压时，凹模应力集中，容易出现凹模开裂的情况，为此，在此处应加上r角，由于产品材料厚度为1，所以此处r角也为1，更改后的产品图如下：2 制件冲压工艺方案的确定2.1 冲压工序的组合冲裁工序可以分为单工序冲裁、复合工序冲裁和连续冲裁。冲裁方式根据下列因素确定：（1） 根据生产批量来确定 对于年产量需求100万件的该产品来说采用复合模或连续模较合适。（2） 根据冲裁件尺寸和精度等级来确定 复合冲裁所得到的冲裁件尺寸精度等级高，而连续冲裁比复合冲裁的冲裁件尺寸精度等级低。（3） 根据

9、对冲裁件尺寸形状的适应性来确定 产品的尺寸较小，考虑到单工序送料不方便和生产效率低，因此常采用复合冲裁或连续冲裁。连续冲裁又可以加工形状复杂、宽度很小的异形冲裁件。（4） 根据模具制造安装调整的难易和成本的高低来确定, 对复杂形状的冲裁件来说，采用复合冲裁比采用连续冲裁较为适宜，因为模具制造安装调整较容易，且成本较低。（5） 根据操作是否方便与安全来确定 复合冲裁其出件或清除废料较困难，工作安全性较差，连续冲裁较安全。综上所述分析，在满足冲裁件质量与生产率的要求下，选择单工序冲裁方式，其模具寿命较长，生产率高，操作较方便和工作安全性高。2.2 冲压顺序的安排落料，翻边，冲孔共三道工序。 3.

10、制件排样图的设计及材料利用率的计算3.1展开尺寸的计算此产品形状如上图所示，可以看成是拉深件，也可以设计成翻边的产品，根据产品的需要和工艺的安排，把此产品看成是翻边的产品，这样计算展开尺寸时，直边部分按弯曲件求展开长度，根据应变中性层在板料弯曲前后长度保持不变的特性，可将其作为确定弯曲件毛坯长度的依据。板料在塑性弯曲时，中性层的曲率半径的位置同弯曲变形程序有关，当其变形程度较小（r/t5）时，应变中性层与弯曲毛坯断面中心的轨迹相重合，即=r+t/2，但当变形弯曲程度较大（r/t5）时，因变形区内应力、应变为立体状态，中性层发生了内移。相对弯曲半径(r/t)愈小，中型层内移量愈大，且不是圆弧形状

11、而类似抛物线形状，同时板料变薄也愈显著。这时，应变中型层的位置，可以按弯曲前后体积不变条件确定。所以根据以上原理，计算中型层尺寸，产品的直边尺寸根据电脑cad计算得长度方向计算得 l=67.6，宽度方向尺寸得 b=56.6，四圆角目前没有实际的公式计算，需要经过实际的翻边模进行调试，目前根据经验暂定为10。展开图纸如下图所示：3.2制件排样图的设计排样时需考虑如下原则：1） 提高材料利用率（不影响冲件使用性能前提下，还可适当改变冲件的形状）2） 合理排样方法使操作方便，劳动强度低且安全。3） 模具结构简单、寿命长。4） 保证冲件的质量和冲件对板料纤维方向的要求。3.2.1 搭边与料宽 1搭边

12、排样中相邻两个零件之间的余料或零件与条料边缘间的余料称为搭边。搭边的作用是补偿补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边值的大小还与材料的力学性能、厚度、零件的形状与尺寸、排样的形式、送料及挡料方式、卸料方式等因素有关。搭边值一般由经验确定，根据所给材料厚度=1.0mm，确定搭边工作间a1为2.0mm, a为2.0mm。具体可见排样图2。2 送料步距和条料宽度的确定（1） 送料步距 条料在模具上每次送进的距离成为送料步距。每次只冲一个零件的步距s的计算公式为 s=d+a1 (1) s=56.6+2.0=58.6mm式中 d平行于送料方向的冲裁宽度；a1冲裁之间的搭边值。

13、（2） 条料宽度 条料宽度的确定原则：最小条料宽度要保证冲裁时零件周边有足够的搭边值，最大条料宽度要能在冲裁时顺利地在导料板之间送进，并与导料板之间有一定的间隙。当用孔定距时，可按下式计算条料宽度 b-=(dmax+2a)- =(67.6+22) -0.5 =71.6-0.5 mm式中 b条料的宽度（mm）；dmax冲裁件垂直于送料方向的最大尺寸（mm）；a侧搭边值；条料宽度的单向（负向）公差；剪切条料宽度偏差=0.5, 因此b=71.6-0.5 。3.2 材料利用率的计算一个步距内的材料利用率为=nf/bs100% （3）=13740.32/58.671.6100%=89.15%式中 f一个

14、步距内冲裁件面积（包括冲出的小孔在内）；n一个步距内冲裁件数目；b条料宽度（mm）；s步距； 4、确定总冲压力和选用压力机及计算压力中心4.1 落料力 落料力计算f=kl (4-1) f=1.3231.231.0380=114227.62 n =114.23 kn式中 f冲裁力（n）；l冲裁件周边长度（mm）；材料抗剪强度（mpa）；材料厚度；(mm)f卸=k卸f (4-2) =0.045114.23=5.14 kn 式中 f冲裁力； f卸、分别为卸料系数 所以落料冲孔的总的冲压力为f总= f1+f卸=119.37kn4.2 翻边力的计算翻边力可近似按带压料的单面弯曲力计算 计算公式：p=kl

15、 (4-1) f=0.8213.421.0380=64879.68 n =64.88 kn式中 p翻边力（n）；l翻边周边长度（mm）；材料抗拉强度（mpa）；材料厚度；(mm)k系数，通常k=0.5-0.8； b材料的强度极限 b查表=240390,取380综上所述，总的冲压力为f总=64.88 kn4. 3 冲孔力的计算冲孔力计算f=kl (4-1) f1=1.3（12.564+142.3）1380=95114.76 n =95.11kn式中 f冲裁力（n）；l冲裁件周边长度（mm）；材料抗剪强度（mpa）；材料厚度；(mm)k系数，通常k=1.3； f卸=k卸f (4-4) =0.045

16、95.11=4.3 kn 式中 f冲裁力； f卸分别为卸料系数 所以切边冲孔的总的冲压力为f总= f1+f卸=99.41kn4.4 压力中心的计算 采用解析法求压力中心，求yg产品上下，左右对称，所以，无论落料，翻边，冲孔y1f1到x轴的力臂 y1=0x1f1到y轴的力臂 y1=0根据合力距定理：yg = （y1f1+y2f2+y3f3）/（f1+ f2+ f3）ygf冲压力到x轴的力臂；yg =0xg = （x1f1+x2f2+x3f3）/（f1+ f2+ f3）xgf冲压力到y轴的力臂；xg =04.5 压力机的选用初步确定压力机的型号：f公称f总 因此选择压力机的型号为：jc2335压力

17、机 型号为jc2335压力机的基本参数如：（表一）公称压力/kn350垫板尺寸/mm滑块行程/mm180直径60滑块行程次数/（次/min）20模柄孔尺寸/mm直径50深度60最小封闭高度/mm170滑块底面积尺寸/mm前后160封闭高度调节量左右180滑块中心线至床身距离/mm床身最大可倾角20立柱距离/mm300工作台尺寸/mm前后300左右380工作台孔尺寸5. 凸、凹模尺寸计算5.1 凸、凹模尺寸计算原则间隙是影响模具寿命的各种因素中占最主要的一个。冲压过程中，凸模与凹模有磨檫，而且间隙越小，磨檫越严重。在实际生产中受到制造误差和装配精度的限制，凸模不可能绝对垂直于凹模平面，而且间隙也

18、不会绝对均匀分布，合理的间隙均可使凸模、凹模侧面与材料间的磨檫减小，并缓减间隙不均匀的不利影响，从而提高模具的使用寿命。冲压间隙对尺寸精度的影响：间隙对冲压件尺寸精度的影响的规律。通过以上分析可以看出，冲压间隙对断面质量、模具寿命、冲裁力、斜料力、推件力、顶件力以及冲裁件尺寸精度的 影响规律均不相同。因此，并不存在一个绝对合理的间隙数值，能同时满足断面质量最佳，尺寸精度最佳，冲裁模具寿命最长，冲裁力、斜料力、推件力、顶件力最小等各个方面的要求。在冲压的实际生产过程中，间隙的选用主要考虑冲裁件断面质量和模具寿命这两个方面的主要因素。但许多研究结果表明，能够保证良好的冲裁件断面质量的间隙数值和可以

19、获得较高的冲模寿命的间隙数值也是不一致的。一般说来，当对冲裁件断面质量要求较高时，应选取较小的间隙值，而当对冲裁件的质量要求不是很高时，则应适当地加大间隙值以利于提高冲模的使用寿命。5.2 凸、凹模尺寸计算方法对于落料模来说，设计落料模先确定凹模刃口尺寸，以凹模为基准，间隙取在凸模上；落料凸，凹模尺寸按下列公式计算：落料时凹模 dp=(dmax-x-zmin)- p 落料时凸模： ah1=( amax -2z)+ 式中 dp 为落料的刃口尺寸（mm）；dmax 为落料件的最大极限尺寸（mm）；工件公差；p凸模制造公差，通常取p=/4；p刃口中心距对称偏差，通常取p=/8；lp凸模中心距尺寸（m

20、m）；zmin最小冲裁间隙（mm）；落料凹模尺寸：aj1=(amax-x)+ =67.6-0.50.04=67.58+0.02; aj2=(amax-x)+ =56.6-0.50.04=56.58+0.02; aj3=(amax-x)+ =10-0.50.04=9.98+0.02; 落料凸模尺寸：ah1=(amax -2z)+ =67.6-20.05=67.5+0.02; ah2=(amax -2z)+ =56.6-20.05=56.5+0.02; ah3=(amax -z)+ =10-0.0=9.95+0.02; 对于此产品翻边模，必须选择适当的间隙值，因为凸凹模间隙小了，摩擦力和弯曲力就大

21、,当间隙过小时，还会使制件直边料厚减薄和出现话痕，同时还降低凹模寿命。若间隙过大，制件回弹量增大，误差增加，从而降低制件精度，所以弯曲模具间隙的大小对制件质量、翻边力和模具寿命有较大的影响。生产中是根据弯曲件材料的力学性能，材料厚度，制件精度和翻边高度来确定其凸凹模间隙。z/2=t+nt其中z/2-翻边凸凹模的单边间隙 t-材料厚度的基本尺寸 n-间隙系数经查表格， n=0.05凸模及凹模尺寸计算是依据产品的使用要求来确定的。其原则是产品标注外形尺寸时，则以凹模为基准件，间隙放在凸模上。当产品标注的是内尺寸时，是以凸模为基准件，间隙取在凹模上。同时应该注意产品精度，回弹趋势和模具的磨损规律。（

22、1）、制件标注外形尺寸 凹模尺寸为l d=（lmax 0.75）凸模尺寸为l p=（ld z）（2）、制件标注内尺寸凸模尺寸为l p=（lmin +0.4） 凹模尺寸为l d=（lp+z） 其中 l产品的外形或内尺寸产品的尺寸偏差l d翻边凹模的基本尺寸l p翻边凸模的基本尺寸z凸凹模双面间隙该产品是标注外形尺寸，其尺寸计算如下： 凹模尺寸为l d1=（lmax 0.75）=61l d2=（lmax 0.75）=50l d3=（lmax 0.75）=5凸模尺寸为l p1=（ld 2z）=59l p2=（ld z）=48l p3=（ld z）=4对于冲孔模来说，设计冲孔模先确定凸模（也叫冲头）刃

23、口尺寸，以凸模为基准，间隙取在凹模上。冲孔凸模和凹模尺寸按下列公式计算：冲孔凸模计算 dp=(dmin+x)- p 冲孔凹模计算 bh=(amin+2z)- /4 式中 dp为冲孔凸模的刃口尺寸（mm）；dmin为冲孔件的最小极限尺寸（mm）；工件公差；p凸模制造公差，通常取p=/4；p刃口中心距对称偏差，通常取p=/8；lp凸模中心距尺寸（mm）；l冲件中心距基本尺寸（mm）；zmin最小冲裁间隙（mm）； 冲孔凸模尺寸：bj1=(amin+x)- /4 =4+0.50.04=4.02-0.02bj2=(amin+x)- /4 =47+0.50.04=47.02-0.02bj3=(amin+

24、x)- /4 =25+0.50.04=25.02-0.02 冲孔凹模尺寸：bh1=(amin+2z)- /4 =35+20.06=35.12-0.02bh2=(amin+2z)- /4 =47+20.05=47.10-0.02bh3=(amin+2z)- /4 =25+20.05=25.10-0.02孔心距 lp=lp (5-4)lp1=510.01lp2=390.016 模具整体结构形式设计 落料模的结构形式，采用到装结构，打料装置翻边模的结构形式冲孔模的结构形式7、模具零件的结构设计1、 落料凸模的设计材料：cr12mov硬度：5862hrc（如图）2、落料凹模的设计材料：cr12mov硬

25、度：5558hrc形状结构：（如图）凹模周界 由冷冲压工艺与模具设计得出凹模周界的计算公式（3.46）、（3.47）、（3.48）厚度h=kb（15mm）式中：b冲裁件的最大外形尺寸，b=67.6 k系数，查表得k=0.42则 h=0.4267.628mm凹模壁厚c=（1.01.5）h（3040mm）2842mml=170 mmb=160mm由模具设计指导表5-43矩形凹模标准可查到较为靠近的凹模周界尺寸为200mm170mm。确定其他零件的尺寸参数由模具设计指导表5-4，可得复合模的典型组合尺寸200170（单位为mm）（jb/t8066.11995）。而由此典型组合标准，即可方便的确定其他

26、冲模零件的数量、尺寸及主要参数。其零件参数如下表所示：凹模周界凸凹模长度配用模架闭合高度h孔距尺寸最小最大ss1s2s317016070160189零件名称及标准编号垫板凸模固定板凹模卸料板凸凹模固定板垫板1701608170160151701603517016015螺钉圆柱销卸料螺钉树脂螺钉圆柱销圆柱销m860850m860m10608601060选择标准模架由凹模周界尺寸及模架闭合高度在160189mm之间，查模具设计指导表5-7选用标准模架：21#后侧导柱标准模架290245160190gb/t2851.11990，上模座29024540，下模座29024535，导柱32140，导套45

27、8060。翻边模和冲孔模的选择方法一样，后面不再叙述，以免累赘。3、翻边凸模的设计材料：cr12mov硬度：5558hrc形状结构：（如图）4、翻边凹模的设计材料：cr12mov硬度：5558hrc形状结构：（如图）5、冲孔凸模的设计材料：cr12mov硬度：5558hrc形状结构：（如图）6、冲孔凹模的设计材料：cr12mov硬度：5558hrc形状结构：（如图）8、模具零件的加工工艺落料凸模加工工艺卡工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成75mx65mmx60mm2热处理退火3铣六面铣加工，保证外行尺寸，留0.3-0.5的磨量车床4钳工划线，钻螺纹孔m8，钻床5热处理淬火,回火,保证h

28、rc60646磨加工磨刀口平面平面磨床7线切割线切割加工，保证外形尺寸线切割8退磁钳工退磁9钳工磨各配合面达要求10检验 落料凹模加工工艺卡工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成175mmx165mmx40mm2热处理退火3铣六面铣加工，保证外行尺寸，留0.3-0.5的磨量车床4钳工划线，钻螺纹孔4-m10，及销钉孔2-9.8，穿丝孔，钻床5热处理淬火,回火,保证hrc58626磨加工磨刀口平面平面磨床7线切割线切割加工型腔部分，保证尺寸线切割8退磁钳工退磁9钳工磨各配合面达要求10检验翻孔凸模加工工艺卡工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯锻成65mx65mmx50mm2热处理退火3铣六

29、面铣加工，保证外行尺寸，留0.3-0.5的磨量车床4钳工划线，钻螺纹孔m8，钻床5热处理淬火,回火,保证hrc60646磨加工磨刀口平面平面磨床7线切割线切割加工，保证外形尺寸线切割8退磁钳工退磁9钳工磨各配合面达要求10检验冲头加工工艺卡工序号工序名称工序内容设备1备料备料20mmx65mm2热处理退火3车外圆车外圆达配合尺寸车床4车工作尺寸车工作尺寸达要求车床5倒角倒角达要求车床6钳工抛光达表面要求7热处理淬火,回火,保证hrc58628钳工磨平上下表面达要求9检验9、模具的总装配以落料模为例，根据模具设计要点及装配要点，选凹模作为装配基准件，先装下模，再装上模，并调整间隙、试冲、返修。序

30、号工序工艺说明凸、凹模预配装配前仔细检查各凸模开关及尺寸以及凹模形孔，是否符合图纸要求尺寸精度、形状。将各凸模分别与相应的凹模孔相配，检查其间隙是否加工均匀。不合适者应重新修磨或更换凸模装配以凹模孔定位，将各凸模分别压入凸模固定板的形孔中，并挤紧牢固装配下模在上模座上划中心线，按中心预装凹模、固定板；在下模座、导料板上，用已加工好的固定板分别确定其螺孔位置，并分别钻孔，攻丝；将下模座、导料板、凹模、活动导销销、树脂装在一起，并用螺钉紧固，打入销钉装配上模在已装好的下模上放等高垫铁，再在凹模中放入 0.3mm的纸片，然后将凸模与固定板组合装入凹模；预装上模座，划出与凸模固定板相应螺孔、销孔位置并

31、钻铰螺孔、销孔；用螺钉将固定板组合、垫板、上模座连接在一起，但不要拧紧；将卸料板装在已装入固定板的凸模上，装上橡胶 和卸料螺钉，并调节橡胶的预压量，使卸料板高出凸模下端约1mm；复查凸、凹模间隙并调整合适后，紧固螺钉；安装导正销、承料板；切纸检查，合适后打入销钉试冲与调整装机试冲根椐试冲结果作相应调整设计心得通过本次毕业设计，在理论知识的指导下，结合认识实习和生产实习中所获得的实践经验，在老师和同学的帮助下，认真独立地完成了本次毕业设计。在本次设计的过程中，通过自己实际的操作计算，我对以前所学过的专业知识有了更进一步、更深刻的认识，能够把自己所学的知识比较系统的联系起来。同时也认识到了自己的不足之处。到此时才深刻体会到，以前所学的专业知识还是有用的，而且都是模具设计与制造最基础、最根本的知识。本次毕业设计历时一个月左右，从最初的领会毕业设计的要求，到对拿到自己手上的冲压件的冲压性能的分析计算，诸如对冲压件结构的分析，对形状的分析等，不断地分析计算，对要进行设计的冲压件有了一个比较全面深刻的认识，并在此基础上综合考虑生产中的各种实际因素，最后确定本次毕业设计的工艺方案。然后是对排样方式的计算，直到模