冲裁件19模具设计(固定座)

1、课 程 设 计冲裁件19xxxx指导教师 x副教授_目 录1.前言 1 1.1 设计的目的和意义 1 1.2 模具工业在国民经济中的地位 3 1.3 我国塑料模具行业的发展现状 4 1.4 Pro/E软件的介绍 52.冲裁件成型工艺分析 63. 工艺方案的确定 74 .排料、裁板计算材料利用率 75. 确定模具结构 86 冲裁件精度设定 87.凹凸模尺寸设定 88.冲裁力设计 99.压力机的选取 1010.压力中心计算 1011.模具基本尺寸 1112.设计相关零件 1213.模具设计 1314.参考资料 171 前言1.1 设计的目的和意义模具在当今工业生产中的地位越来越重要，社会上需要大批

2、的模具从业人员。为了提高模具设计的知识水平，进一步认识和掌握计算机辅助设计，增强自身竞争力，本次的冲裁件设计将尽量利用大学所学的相关知识，包括模具设计准则要求，机械力学计算，材料力学等知识进行设计。本设计是用Pro/E软件进行的塑料模具设计，又是计算机辅助设计这一抽象概念的一个具体体现，在此，可以了解到利用Pro/E软件进行模具设计的具体操作步骤。在以往课本上学到的都是一些单纯的理论知识，如何将其应用到实践中呢？在这里，Pro/E软件的应用贯穿到整个设计过程中，无论是冲裁件模具还是推杆件的结构的设计，都实现了理论知识与实际操作的有机结合，这不仅有利于模具理论水平和软件的应用技能的提高，而且在老

3、师指导下，通过独立查找资料，更培养了分析问题、解决问题等综合能力。1.2 模具工业在国民经济中的地位模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第

4、一位。模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中6090的产品的零件，组件和部件的生产加工。模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。单一个型号的汽车所需模具就达几千副，价值上亿元。为了适应市场

5、的需求，汽车须要不断换型，汽车换型时约有80的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有14种排量80多个车型，1000多个型号。单辆摩托车约有零件2000种，共计5000多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需1000副模具，总价值为1000多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。1.3 我国塑料模具行业的发展现状20世纪80年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，我国塑料模具制造水平已有较大提高，每年都以1

6、5的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。我国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了很大提高。大型塑料模具已能生产单套重量达到50t以上的注塑模，精密塑料模具的精度已达到2m，制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多腔塑料模具已能生产一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生产挤出速度达6m/min以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种

7、模具。在生产手段上，模具企业设备数控化率已有较大提高，CAD/CAE/CAM技术的应用面已大为扩展，高速加工及RP/RT等先进技术的采用已越来越多，模具标准件使用覆盖率及模具商品化率都有较大幅度的提高，热流道模具的比例也有较大提高。另外，三资企业的蓬勃发展进一步促进了塑料模具设计制造水平及企业管理水平的提高，有些企业已实现信息化管理和全数字化无图制造。随着现代工业特别是汽车、家电等工业的快速发展，环咨分析认为，我国模具市场的总体趋热是平稳向上的,未来的模具市场中, 注塑模具的发展速度将高于其它模具,并且在模具行业中的比例将逐步提高。尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但

8、无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等工业发达国家许多。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。（1）注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。（2）加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。（3）推广CAD/CAM/CAE技术；模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发

9、展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。（4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。1.4 Pro/E软件的介绍Pro/E是美国参数技术公司推出的一套CAD/CAE/CAM参数化软件系统，它的内容涵盖了产品从概念设计、工业造型设计、三维模型设计、分析计算、动态模拟与仿真、工程图的输出、数控加工编程。经过多年的发展，随着版本的更新换代，功能也越来越完善，Pro/E

10、目前共有8O多个模块，为用户提供全套解决方案。Pro/E软件系统提供了丰富而实用的实体造型和装配功能，通过可视化的三维设计，保证了产品设计的合理性、高效性。设计人员在较短时间内，将设计思维在计算机中以立体造型的形式转化出来，从而使设计人员能将注意力始终集中于创造性的设计活动中，提高设计质量和设计效率。Pro/E软件的参数化设计可使CAD系统不仅具有交互式绘图功能，还具有自动绘图的功能。Pro/E软件使用单一数据库设计，设计人员在设计过程中，任何时候所做的任何修改都会自动调整到整个设计过程中，如零件图中有改动其装配图也会自动发生更改，做到了所谓全相关，这对设计复杂的装备尤为重要。在模具设计方面，

11、Pro/E软件也是其中一款在国内外应用广泛的三维软件，它有专门面向塑料模设计模块，通过利用其方便快捷的标准模架库外挂（EMX4.1），模具设计中的一些繁琐工作变得尤为简单，其智能式的设计可对零件实现自动装配，并能随心所欲地进行修改，直到得出满意的方案。这一强大而完善的功能无疑是模具设计的首选软件。2 冲裁件成型工艺分析2.1 冲裁件的材料分析牌号=Q235-A材料状态=热扎bMpa=375460sMpa=2355%=26试样毛坯尺寸mm=16化学成分=组成元素比例(%)：碳C:0.140.22；锰Mn：0.300.65；磷P：0.045；硫S：0.050；硅Si：0.30特性及应用=用途：金属

12、结构件，心部强度要求不高的的渗碳或氰化零件，拉杆、连杆、吊钩、车钩、螺栓、螺母、套筒、轴及焊接件。；脱氧方法：F、b、Z2.2 冲裁件的工艺分析该材料算是中小零件，结构比较简单，适合中大批量生产，利用冲裁模进行冲裁的时候，考虑到要用冲孔，又有落料，所以在模具设计中，我使用了级进模。先对零件冲孔，再进行落料。1. 因为材料厚度为2mm>0.3mm 可以使用侧边导料。2. 零件左右5孔因为与中间10有位置要求，所以在冲裁时一次对其冲裁，可以较好保证其位置精度。3、 工艺方案的确定 本冲件所需的基本工序为冲孔、落料、一般可采用： 方案（1），单工序模；生产率低，积累误差大，生产不够安全，模具简

13、单，制造容易，但结合现状实现不太可能。 方案（2），连续模；生产率高、误差小，生产安全，模具较复杂，制造稍难。 方案 （3），复合模；生产率高，误差小，生产不够安全，模具复杂，制造困难。 考虑到制件尺寸较小，生产的安全性不容忽视，从方便制造考虑，拟采用方案（2）4 排料、裁板计算材料利用率（1）、排料 制件最大轮廓尺寸为147mm，批量较大，为了操作方便，采用单列直排。如图： 取正搭边a=4mm,侧搭边植a1=0mm 查表3-14（文献1P46），计算条料宽度：公式见（3-21）（文献1P46）条料宽 B=147+2x4=155mm.首件距： C=a1=0mm(2)、裁板 根据材料与厚度查材料

14、手册可知，再通过计算确定最佳裁板尺寸，此处省。5、 确定模具结构模具结构形式1.采用级进模冲裁，导料块导料，横向送料，两道冲裁工序并排方案，第一工序冲孔，首件用定位销定长2.第二工序落料，仍旧有定位销定长，也可采用侧刃定距。3.模具主要组成部件：下模座，导杆，导柱，弹簧卸料板，凸模，凸模固定板，凹模，顶料板，上模座。4.用弹压卸料装置卸料。6 冲裁件精度设定 此冲裁件厚度为2mm，精度等级使用IT12级1. 5孔公差=0.12mm10孔公差=0.15mm2. 外部尺寸22mm，28mm公差0.2147mm尺寸公差为0.25147mm尺寸公差为0.35 凸凹模精度等级为IT11级7.凹凸模尺寸设

15、定 相关设计尺寸有5mm ，10mm ，22mm ，28mm ，47mm 147mm 磨损系数x对于圆形件为x=0.5 非圆形件x=0.75 凸凹模的间隙0.246<=Z<=0.36 取其平均值z=0.30mm1. 以凸模为基准设计凸凹模：5mm d=（d+x）=（5+0.5*0.12）=5.06mmd=（d+ Z）=（5.06+0.30）=5.36mm2. 以凸模为基准设计凸凹模：10mmd=（d+x）=（10+0.5*0.15）=10.075mmd=（d+ Z）=（10.075+0.30）=10.375mm3. 以凹模为基准设计凸凹模：，22mmd=（d-x）=（22-0.75

16、*0.21）=21.843mmd=（d- Z）=（21.843-0.3）=21.543mm4. 以凹模为基准设计凸凹模：，28mmd=（d-x）=（28-0.75*0.21）=27.843mmd=（d- Z）=（27.843-0.3）=27.543mm5. 以凹模为基准设计凸凹模：47mmd=（d-x）=（47-0.75*0.25）=46.813mmd=（d- Z）=（46.813-0.3）=46.513mm6. 以凹模为基准设计凸凹模：147mmd=（d-x）=（147-0.75*0.35）=146.738mmd=（d- Z）=（146.738-0.3）=146.438mm7. 孔间间距公差

17、查表为0.15 （查文献表4-17可确定公差，等级为IT9级）8.冲裁力设计 在计算冲裁工艺力的时候，包括计算卸料力，推件力和顶件力。因此在计算总冲裁力的时候应该将上述力相加，使用公式： F= F+ F+ F5mm 孔冲裁力F=Ltb=*d*2*235=7379N F=Kx*F=0.04*7379=295.16NF=Kt*F=0.55*7379=4058.45NF= F+ F+ F=11732.61N10mm 孔冲裁力F=Ltb=*d*2*235=14758N F=Kx*F=0.04*14758=590.32NF=Kt*F=0.55*14758=8116.9NF= F+ F+ F=23465.

18、22N 外轮廓冲裁力计算F=Ltb=（50.4*2+47+147+22*2）*2*235=159236NF=Kx*F=0.04*159236=6369.44NF=Kt*F=0.55*159236=87579.8NF= F+ F+ F=253185.2N 总冲裁力F=F1+F2+F3=11732.61+23465.22+253185.2=288383.03N =288.4KN 8. 压力机的选取压力机的类型有很多，根据冲裁的要求可以分出不同类型的压力机，其对应当适用范围自然也是不同的，具体由下图可以看出 经上述分析，因为模具的总闭合高度是130mm，属于小行程，所以可以选用小行程压力机，完成冲孔

19、落料的工步。 经过上述计算可以知道冲裁力的理论值是288.4KN，在选用压力机的时候，根据实际需要应该要使公称力是理论压力的1.3倍以上，所以压力机的公称压力为288.4KN*1.3=374.92KN，因此选择压力为400KN的压力机。10.压力中心计算 由上图可以看出，根据压力中心的计算公式 X=(L1X1+L2X2+L3X3+L4X4+L5X5)/(L1+L2+L3+L4+L5) 所以压力中心X=39*（3.14*5+3.14*10）*2+50.4*12.56/（3.14*5+3.14*10）*2+50.4） =29.78mm 因此此模具的压力中心在模具正中间，高度是29.78mm。11模具基本尺寸 最小闭合高度106mm，最小开模高度