机械类毕业设计-环形罩壳件落料、拉深、成形、修边复合模设计、电风扇旋钮注塑模设计

1、2011届毕业设计（论文）课题任务书系:机械系专业：材料成型及控制工程指导教师文健学生姓名徐石桂课题名称环形罩壳件设计一：罩壳设计二：图1-1所示为零件图，材料为20号钢，厚度为t=2mm,大批量生产。1、冲压件零件图（包括零件尺寸、精度、材料等）。2、生产批量为大批大量。四：设计要求1、保证规定的生产率和高质量的冲压件的同时，力求本钱低、模具寿命长。2、设计的冷冲模必须保证操作平安、方便。3、冲模零件必须具有良好的工艺性，即制造装配容易、便于管理。4、便于搬运、安装、紧固到冲床上并且方便、可靠。5、保证模具强度前提下，注意外形美观，各局部比例协调。1分析零件的工艺性该零件是环形罩壳件，从图1

2、.1中我们可以看出该零件的精度要求不是很 高，但要求有较高的钢度和强度。在零件图中，尺寸未标注公差，可以按自由公 差计算和处理。零件的外形尺寸为例20,属于中小型零件，料厚为2. 0mm。(1)拉深件侧壁与底面或凸缘连接处的圆角应合理，根据工件的尺寸来看， 其圆角合乎工艺要求。(2)除非在结构上有特殊需要，必须尽量防止异常复杂及非对称形状的拉深 件，对于半敞开的空心件，应考虑设计成对的拉深，然后剖切开比拟有利。针对 工件来看，是环形罩壳件落料、拉深、成形、修边复合模，满足工艺性要求。(3)拉深件的凸缘宽度应尽可能保持一致，工件是环形罩壳件拉深，可以不 必考虑。(4)在零件的平面局部，尤其是在距

3、边缘较远处，局部凹坑的深度与凸起的 高度不宜过大，此题属于局部胀形。(5)应尽量防止曲面空心零件的尖底形状，尤其高度大时，其工艺性更差， 工件是平面环形底，满足要求。图1图1环形罩壳件2确定工艺方案和模具形式.1计算毛坯尺寸由于板料在扎压或退火时所产生的聚合组织而使材料引起残存的方向性，反 映到拉深过程中，就使桶形拉深件的口部形成明显的突耳。止匕外，如果板料本身 的金属结构组织不均匀、模具间隙不均匀、润滑的不均匀等等，也都会引起冲件 口高低不齐的现象，因此就必需在拉深厚的零件口部和外缘进行修边处理。这样 在计算毛坯尺寸的时候就必需加上修边余量然后再进行毛坯的展开尺寸计算。根据零件的尺寸取修边余

4、量的值为2mm。(查表57,冲压工艺与模具设 计实用技术)在拉深时，虽然拉深件的各局部厚度要求发生一些变化，但如果采用适当的 工艺措施，那么其厚度的变化量还是并不太大。在设计工艺过程时，可以不考虑毛 坯厚度的变化。同时由于金属在塑性变形过程中保持体积不变，因而，在计算拉 深件的的毛坯展开尺寸时，可以认为在变形前后的毛坯和拉深间的外表积相等。因为此旋转体零件不是简单结构，我们可以用“形心法”来求得。根据久里 金法那么，对于任何形状的母线AB绕轴线Y-Y旋转所得到的旋转体面积等于母 线长度L与其重心轴线旋转所得周长2x的乘积。即 旋转体面积F=2 7i lx(1)因为外表积拉深不变薄，所以面积相等

5、，那么(P296,冲压工艺与模具设计实用手册) TOC o 1-5 h z 因为为=用+4+弱(3)F=冗 r：(4)F2 = 2 7i l2 x2(5)F3 = 7r d3h(6)由零件给出的尺寸可知:= 4.71mmd3 = 118/WTtrx = 112mm x2 = 57.91mm h = 2Tmm所以可以计算出 D=163mm. 2计算拉深次数在考虑拉深的变形程度时，必需保证使毛坯在变形过程中的应力既不超过材 料的变形极限，同时还能充分利用材料的塑性。也就是说，对于每道拉深工序， 应在毛坯侧壁强度允许的条件下，采用最大的变形程度，即极限变形程度。极限拉深系数值可以用理论计算的方法确定

6、。即使得在传力区的最大拉应力 与在危险断面上的抗拉强度相等，便可求出最小拉深系数的理论值，此值即为极 限拉深系数。但在实际生产过程中，极限拉深系数值一般是在一定的拉深条件下 用实验的方法得出的，我们可以通过查表来取值。(1)、对于拉深其实际拉深系数为：d 118 (7)(8)(9)(7)(8)(9)m = = 0.72D 163且材料的相对厚度为4100 = 2x100 = 1.2d 163根据相对厚度，可以从表4-1查出各次拉深系数，7nl = 0.54 m2 = 0.73m3 = 0.75 m4 = 0.78比拟m和叫，m叫说明拉深该工件的实际变形程度比第一次容许的极限变 程度要小，所以工

7、件可以一次拉成。2. 3确定工艺方案2. 3.1工艺方案(1)该零件包括落料、拉深、起伏三种基本工序，可采用以下三种工艺方案: 方案一：先落料、再拉深、后起伏，采用单工序模生产。方案二：落料、拉深、起伏复合模冲压，采用复合模生产。方案三：落料、拉深、起伏连续模冲压，采用级进模生产。方案一模具结构简单，但需三道工序，三套模具，生产效率低，难以满 足大量生产的要求，为了提高效率采用复合模或级进模，为了保证精度，采用级 进模，它属于多工序模。工作局部除凸、凹模外，还有凸凹模，落料凹模在下模 的称为正装复合模。(2)本次冲压工作局部为凹模、拉深凸模、推件器、凸凹模、压料圈、修边 凸模；定位及挡料局部为

8、挡料销、卸料板；卸料及推件装置为推件器、卸料板、 压料圈；导向装置为导柱、导套、导料钉。(3)条料自后向前沿卸料板下部送进，由导料钉导料，挡料销定位。上模下 行，凸凹模与压料圈将材料压紧，凸凹模外形刃口与凹模落下。163圆料，凸凹 模起落料凸模作用，之后凸凹模内孔与拉深凸模将圆料拉深成圆筒件，这时凸凹 模起拉深凹模的作用，接着推件器与拉深凸模成形零件底部环形面，随后凸凹模 内孔刃口与修边凸模对零件切边，这时凸凹模又起修边凹模的作用，在压力机行 程最末，推件器与上模座相抵，推件器与拉深凸模最后对零件底部环形面起校形 作用。上模回程，零件随凸凹模上升，打杆与推件器将零件推出。箍在凸凹模外 形上的条

9、料被卸料板卸下。套在修边模上的废料被压边圈从凹模中顶出。3. 2设计本复合模考虑到以下几个问题：(1)凸凹模壁部应有足够的强度，不得小于凸凹模最小壁厚，以防壁薄开裂。(2)冲孔一一落料复合时，为便于凸、凹模刃口的刃磨，应使两工序同时进 行。落料、拉深、成型、修边复合时，为使拉深工序顺利进行，不至于拉裂零件, 应先落料，后拉深，再成形，最后修边。(3)应充分考虑模具各部位的配合精度要求，凸模、凹模、凸凹模可采用窝 座配合，但上模局部与下模局部仅一方可用窝座配合，另一方应用销钉定位，以 便模具安装时调整间隙。3主要工艺参数的计算3.1确定排样、裁板方案加工此零件为大批大量生产，冲压件的材料费用约占

10、总本钱的60%80% 之多。因此，材料利用率每提高1%,那么可以使冲件的本钱降低0.4%0.5%。 在冲压工作中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义，特别是在大批量 的生产中，较好确实定冲件的形状尺寸和合理的排样的降低本钱的有效措施 之一。由于材料的经济利用直接决定于冲压件的制造方法和排样方式，所以在 冲压生产中，可以按工件在板料上排样的合理程度即冲制某一工件的有用面 积与所用板料的总面积的百分比来作为衡量排样合理性的指标。同时属于工艺废料的搭边对冲压工艺也有很大的作用。通常，搭边的作 用是为了补充送料是的定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料时的步距 误差以及送料歪斜误差等原因而冲出残缺的

11、废品，从而确保冲件的切口外表 质量，冲制出合格的工件。同时，搭边还使条料保持有一定的刚度，保证条料的顺利行进，提高了生产率。搭边值得大小要合理选取。根据此零件的尺 寸通过查表取搭边值为 a = 1.5mm进距方向= 12nvn于是有： 进距(10)(10)(11)h = D + % = 163 +1.2 = 164.2mm条料宽度b = D + 2a = 163 + 2x1.5 = 166mm板料规格拟用2mmX900mmX 1000mm热轧钢板（表18.324,冲压模具 设计）。由于毛坯面积较大所以横裁和纵裁的利用率相同，从送料方便考虑，我 们可以采用横裁。裁板条数广务嘿=6条余加n广务嘿=

12、6条余加n(12)每条个数B-a 900-1.2B-a 900-1.2164.2=5 个余 77.2mm(13)每板总个数(14)材料利用率Z7X-(D2+/2)77 :一x 100%AxB71o30 x-xl632(15)(15)(16)xlOO%900 x10007 = 69.56%计算零件的净重GG = FtpG = 19749 .89 xl02x2xl0-1 x7.85g 土 310g 式中p一密度，低碳钢取夕= 7.85g/aT?F毛坯面积，F= 19749.89 mm2内的第一项为毛坯面积，第二项为底孔废料面积，第三项O内为切边 废料面积。2确定各中间工序尺寸整个冲压过程包括落料、

13、拉深以及成型、修边四个过程，由于是一次冲压成 型，所以拉深的凸、凹模圆角尺寸必需与零件要求相一致，那么拉深凸模圆角为2mm正拉深高度为 25mm3计算工艺力、初选设备3. 1由于该零件为轴对称件，故不必进行压力中心的计算。3. 2落料、拉深过程落料力平刃凸模落料力的计算公式为P = kLtz(17)式中P冲裁力(N)L一冲件的周边长度(mm)t一板料厚度(mm)?一材料的抗冲剪强度(MPa)K一修正系数。它与冲裁间隙、冲件形状、冲裁速度、板料厚度、 润滑情况等多种因素有关。其影响范围的最小值和最大值在(1. 0-1.3) P的范 围内，一般k取为1.251.3。在实际应用中，抗冲剪强度彳的值一

14、般取材料抗拉强度巴的。为 便于估算，通常取抗冲剪强度等于该材料抗拉强度冬的80%。即t = O.8cr/7因此，该冲件的落料力的计算公式为(18)(18)F 格=l.3xO.8x L t(jh=479064N(2)卸料力一般情况下，冲裁件从板料切下以后受弹性变形及收缩影响。会使落料件梗 塞在凹模内，而冲裁后剩下的板料那么箍紧在凸模上。从凸模上将冲件或废料卸下 来所需的力称卸料力。影响这个力的因素较多，主要有材料力学性能、模具间隙、 材料厚度、零件形状尺寸以及润滑情况等。所以要精确地计算这些力是困难的， 一般用以下经验公式计算：卸料力%=叫尸(19)式中F一冲裁力(N)K顶件力及卸料力系数，其值

15、可查表。这里取&为0. 05o因此弓=23954 N拉深力不带凸缘圆筒形零件的拉深力近似计算公式为F拉=向2匹(20)式中d 一圆筒形零件的直径(mm)K 一系数，这里取0.3。(表322,冲压模具设计与制造)yb材料的抗拉强度(MPa)因此% =101788 N(4)压边力压边力的大小对拉深件的质量是有一定影响的，如果过大,就要增加拉深力, 因而会使制件拉裂，而压边圈的压力过小就会使工件的边壁或凸缘起皱，所以压 边圈的压力必须适当。合适的压边力范围一般应以冲件既不起皱、又使得冲件的 侧壁和口部不致产生显著的变薄为原那么。压边力的大小和很多因素有关，所以在 实际生产中，可以根据近似的经验公式进

16、行计算。Q吟(戊-，为)式中D毛坯直径(mm)d一冲件的外径(mm)q一单位压边力(MPa)这里q的值取2. 5。所以Q = 71632 -12()2卜2.5 = 30423N(22)(5)顶件力逆着冲裁方向顶出卡在凹模里的料所需要的力叫顶料力，顶料力的计算公式 为：(23)式中冲裁力(N)K一顶件力系数，查表取值0.06。所以有月页=28744 N拉深功的计算拉深所需的功可按下式计算(24)(24)卬=CPmaxh1000式中qax最大拉深力(N) h 拉深深度(mm)拉深功(N m)CT修正系数，一般取为00.60.8。所以(7)初选压力机TIZ 0.8x101788x25W =1000=

17、 2036 勿压力机吨位的大小的选择，首先要以冲压工艺所需的变形力为前提。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藏，以防万一。从提高设备的工作刚度、冲压零件的精度及延长设备的寿命的观点出发，要求设备 容量有较大的剩余。最新的观点认为，我们只需要使用设备的60270%的容量， 甚至50%,即取工艺变形力的2倍。上述设备吨位的选择原那么，对于冲裁、弯曲 等工序已不存在什么问题。但对于本设计所使用的拉深，可能还不保险。因为拉 深与冲裁不同，最大变形力不是发生在冲床名义压力的位置，而是发生在拉深成 型的中前期，这时虽然最大变形力小于压力机的名义压力，但最大变形力发生的 位置远离

18、名义压力的位置而不保险。于是就需要用到压力机的许用力行程曲线。 本次设计的工艺力行程曲线图如图3所示。图2 压力曲线图图中零点为滑块的下死点，滑块在距下死点86mm处开始冲压零件。曲线1 为落料力的负荷曲线，曲线2为拉深力的负荷曲线，曲线3为压边力的负荷曲线, 曲线4为1600力机的许用力一行程曲线，P点处为压力机到达公称压力的位置。 其余卸料力和顶料力由于力不大，可以放在压力机预留力中考虑。从图中我们可以看出冲压的最大总压力，出现在离下死点86mm后就需到达, 对于这种落料拉深复合工序，选择设备吨位尺寸时.既不能把以上几个力加起来 （再乘个系数值）作为设备的吨位、也不能仅校落料力或拉深力（再

19、乘个系数）作为 设备吨位。而应该根据压力机说明书中所给出的允许工作负荷曲线作出判断和选 择。对于本次设计的复合模，根据工艺力的大小和出现的位置，查表初选吨位为 1600KN4模具的结构设计1模具结构形式的选择采用落料、拉深复合模，首先要考虑落料凸模(兼拉深凹模)的壁厚是否过 薄。本次设计中凸凹模的壁厚为.二 163-120 = 2 加(25)2能够保证足够的强度，故采用复合模。模具的落料局部可以采用正装式，正拉深局部采用倒装式，反拉深局部采用 正装式。模座下的缓冲器兼作压边与顶件，另外还设有弹性卸料装置的弹性顶件 装置。这种结构的优点是操作方便，出件畅通无阻，生产效率高，缺点是弹性卸 料板使模

20、具的结构变复杂,要简化可以采用刚性卸料板，其缺点是拉深件留在刚 性卸料板中不易取出，带来操作上的不便，结合本次设计综合考虑，采用弹性卸 料板。从导向的精度和运动的平稳以及具体规格方面考虑，可以采用中间导柱模 架(GB/T285L 51990)。4. 2模具工作局部尺寸计算2.1落料冲裁模刃口是尖锐锋利的，多为直角，故冲裁模刃口尺寸是指冲头与凹模的 直径尺寸。由于剪切面是工具的侧面与材料接触并挤光而得到的平滑面，所以落 料件的外径尺寸应等于凹模内径尺寸，冲孔件的内径尺寸应等于冲头的外径尺 寸。模具两刃口尺寸中总有一个基准尺寸，设计和制造模具时，可分别根据工件 的精度要求，决定第一件为基准件，把间

21、隙取在另一件上。故落料件以凹模为基 准，冲孔以凸模为基准。二、设计内容.采用冲压生产，要求编制冲压工艺卡。.设计相应模具结构，绘制模具装配图、零件图，总图纸量达3张0 号图纸。.完成设计说明书，要求文字通顺，表达清楚，图标清晰合理，字数 达20000万左右。起止日期工作内容备注进度安排模具工作局部加工时要注意经济上的合理性，精度太高，那么制造困难、本钱 高；精度太低，那么又可能加工不出合格的产品。因此，模具的精度应随工件的精 度要求而定，这样才会有好的经济性。一般模具精度比工件精度至少高两个级别O对于落料。”=(。一XA)俨(26)Dp=(Dd-2Cm.j(27)式中Dp一落料凸模直径(mm)

22、。一落料凹模直径(mm)D 一工件外径的公称尺寸(mm)A-冲裁工件要求的公差乃一系数，为防止多数冲裁件尺寸都偏向于极限尺 寸，此处可取才4). 2。为、盘一凹、凸模制造偏差，这里可以按IT7来选取,5, 取 0.04,2,取 0.03。Cmin-实用间隙最小值，可以通过查表选取2Cmin = 0.2462cmax = 0.360所落下的料(即为拉深的坯料)按未注公差的自由尺寸IT14级选取极限偏 差，故落料件的尺寸取为。163 :87,还必须满足以下公式|+ | 2Cmax-2Cmjn(28)有0.030 + 0.040 = 0.070 0.360 - 0.246所以满足条件。Dd=(D-X

23、A)和= (163-O.2xO.8)；0040= (162.84)；0040mm2=(0-XA-2.心，=(163-O.2xO.8-O.246)Zo,o3o .=(162.594)?0 0309落料凹模的外形尺寸确实定凹模厚度H = Kb(29)凹模壁厚 . . C = (1.5-2.0)/ (30)式中6一 冲裁件最大外形尺寸 系数，考虑坯料厚度t的影响，其值可查表K=0. 2o所以有H = 32.6rmn取值35mmC = (50 7G)mm调整到符合要求，考虑到下面步骤卸料板的安装尺寸布局合理，凹模外径 设计尺寸为。435nlm。其主剖视图如下所示：4. 2. 2拉深拉深模直径尺寸确实定

24、的原那么，与冲裁模刃口尺寸确实定基本相同，只是 具体内容不同，这里不在复述。拉深时，因零件是标注外形尺寸，故拉深件的外径尺寸为利20s,。 TOC o 1-5 h z 由式Dd =(D-0.75A)；(31)dn =(D-0.75A-2C)%(32)p p以上各式中，冲头制造偏差3及按公差IT8选取，其值都为0.072。间隙C查表(表210,冲压工艺模具学)有C = 1.10 =2.2mmDd =(120-0.75 xO.87)04= (119.35)；OO4/W72dn =(120-0.75-4.4) 03= (114.85),4. 2. 3成形起伏成形是属于在平面毛坯上进行局部胀形的一种工

25、艺过程。他主要用于 定位、装饰、或增强刚度。当平板毛坯上面压出合适的起伏成型局部、凹坑或加 强筋是，可以使材料的厚度减少一半而仍不影响其零件的刚度。在起伏成形是，材料的塑性要受到一定的限制，因而，对塑性太差的材料 或变形太大时，都可能在起伏成形的变形过程中产生裂缝。根据工件形状的复杂 程度和材料的性质，起伏成形可以用一次或者屡次冲压完成。材料在成形过程中, 其变形程度可以概略地根据变形区域的尺寸来验算。即 =仁 X100% 350 (450-130) + 10故闭合高度设计合理。初步选择模架闭合高度为350MM,上模座高度65MM,下模座高度80MM。为 保证冲压过程，各个零部件不受干涉，先选

26、择大一点的导柱间距580MM,上述数 据可在冲压工艺学查得6模具主要零部件的结构设计1工作局部零件：凸凹模结构形式的设计及固定形式的选择目前，用于模具工作零件的材料有普通碳素工具钢，工具钢、硬质合金钢以 及铸铁、铸钢、锌基合金，低熔点合金，聚氨脂，合成树脂等。其中工具钢是模 具工作零件的主要材料。材料的种类繁多，使用性能又各有异，在选用工作零件 的材料时候，那么应根据材料的基本特性和冲件的具体要求和模具的结构特点来作 不同的选择。可根据冲压工艺及模具设计使用技术表2-99查得所需要的类 型，现选择高合金工具钢。在选择模具材料的时可以按模具材料的性质，模具种 类，冲件的产量，冲件的材料等几个方面

27、考虑。凸凹模材料可采用Crl2。 由于模具材料的种类很多，同时，冲压工序和被冲材料的种类也很多，实际生产 条件又不尽相同。为此，出了合理的选择模具材料外热处理效果的好坏也直接 关系到冲压的成败和模具的寿命及冲件的质量。因此,必须根据模具的工作条件, 生产量，模具市场的供应情况等才采用相应的热处理工艺。模具形状和尺寸的正 确度直接影响到产品的质量。一些模具零件往往由于热处理后在其内部产生内应 力，当应力到达材料的屈服强度时，使零件产生变形，而当内应力到达或超过材 料的破坏抗力时，那么将发生开裂或最终发生破断而使零件报废。因此，模具零件 进行热处理时，必须在保证提高力学性能的同时，应尽量减少变形和

28、防止开裂。 在选择凸凹模尺寸的时候，在满足加工工艺性能最优的同时，还应满足整个设计 尺寸协调一致，其结构图如下所示：0138图3凸凹模如上图所示，凸凹模直接固定在上模板上，由两个圆柱销定位，四个M16 螺钉对称分布固定。落料凹模结构形式的设计及固定形式的选择在设计凹模的尺寸时，应依据：冲裁变形规律，即落料件尺寸与凹模尺寸相 等；零件的尺寸精度；合理的间隙值；磨损的规律，即凹模尺寸磨损后变大，凸 模磨损后变小，间隙磨损后变大。在落料时以凹模为基准件。基准件的尺寸应在 零件的公差范围内。新模具的间隙应是最小的合理间隙，磨损后到最大合理间隙。落料时凹模尺 寸2应等于或接近零件的最小尺寸。假设冲裁件没

29、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 m4精度处理，冲模那么按mi制造。对于 圆形件，一般按照IT67精度制造模具。配做法是落料以凹模为基准件。这种 加工方法的特点是模具间隙由配制保证，模具制造公差不受间隙限制，还可放大 基准件的制造公差，使加工容易，模具制造公差不必查表，直接右零件偏差求得, 因而运用广。其结构尺寸如以下图所示：A-AA lA l图4落料凹模如上图所示，凸凹模直接固定在上模板上，中间放置下垫板，由两个圆柱销 定位，四个加6螺钉对称分布固定。拉深凸模结构形式的设计及固定形式的选择对于拉深凸模的工作深度，必须从几何形状上做得正确，为了使冲件容易 在拉深后被脱

30、下，在凸模的工作深度可以做成带有一定锥度a o对于大中型的冲 件在屡次拉深时，其前几道工序的拉深凸模可以做成带有锥形侧角的结构。转角 处用45。的斜面，在斜面和圆柱形想连接的地方倒成圆角。这样可以防止在圆角 处的过分变薄。针对此题所涉及到的实际问题，在保证产品形状精度的要求下，拉深系数不是很小的情况下，采用一般设计原那么。其结构尺寸如以下图所示:AA修边凸模结构形式的设计及固定形式的选择在选择修边凸模时，首先要考虑到与落料凸模的公差配合，保证落料凸模的主 要 参 考 资 料教研室 意见系主管领导 意见年 月日固定，这里考虑到尺寸受限制，装一个M16的螺钉固定，配合采用过盈配合，材 料采用8Cr

31、3,其尺寸结构图如下所示：2x016+那屿谦辘图6修边凸模本结构采用两个圆柱销进行定位，加上四个对称分布的M16螺钉固定在下模 座上面，采用窝座配合。推件器的结构形式的设计及固定形式的选择推件器在工作时，起到成形凹模的作用，在冲压成形完毕后起到推件的作用, 其外外表与凸凹模内外表接触，其配合采用间隙配合，选择润滑油进行润滑，材 料选取Crl2,其尺寸结构示意图如下所示：A-A弹性卸料板弹性卸料板的尺寸可以根据弹簧的数目以及外径来计算。作为冲模卸料或推件用的弹簧，是属于标准零件。标准中给出了弹簧的有关 数据和特性曲线，我们可以按需要选取。一般选用弹簧(材料为65Mn弹簧钢) 的原那么，应该是在满

32、足模具结构要求的前提下，保证所选用的弹簧能够给出要求 的作用力和行程。为了保证冲模的正常工作，在冲模不工作的时候，弹簧也应该在预紧力练的 作用下产生一定的预压紧量心，这时预紧力应为 TOC o 1-5 h z p、外(36)n为了保证冲模正常工作所必需的弹簧最大压紧量忸为：f/ + F + F(37)式中忸一弹簧最大许用压缩量F。一弹簧预紧量厂一工艺行程户一余量，主要考虑模具的刃磨量和调整量，一般取 5 10mm由于卸料力为23954N,初定弹簧的根数为8根，那么每根弹簧上的卸料力为p 23954-= 29957V n 8根据所需的预紧力和弹簧的总压缩量,参照弹簧的选取表,初选弹簧的规格,弹簧

33、的直径D=90nnn,弹簧丝的直径d=14mm,序号为98号。如图6. 6所示图8 卸料板上垫板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，防止模座被压出陷痕而损坏。在设计中我们把垫板的外形尺寸与凸凹模的外 形尺寸相匹配，其厚度我们设计为10mm。在上垫板上设计了打杆孔，以便安装推杆，还有四个螺钉孔以及两个销孔，这些都是为了与凸凹模和上模座模上的各 种固定零件的安装相匹配的。下垫板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，防止模座被压出陷痕而损坏。在设计中我们把垫板的外形尺寸与凸凹模的外 形尺寸相匹配，其厚度我们设计为12mm。在上垫板上设

34、计了推杆孔，以便安装 推杆，还有四个螺钉孔以及两个销孔，这些都是为了与落料凹模和下模座上的各 种固定零件的安装相匹配的。在图中标注尺寸精度、形位公差及粗糙度。下垫板 的零件图如图6. 7所示。AL图9 下垫板压边圈根据凸凹模的结构尺寸，和修边凸模的配合来确定压边圈的尺寸，如A-A000.03 A163图10 压边圈图10 压边圈C57模具的整体安装7.1模具的总装配由以上的设计计算，并经绘图设计，该环形罩壳件落料、拉深、成形、修边 复合模装配图如图6.1所示。图11 装配图2模具零件该复合模的主要零部件在模具的结构设计中已经进行了仔细的设计，其余的 非标准的零件可以根据需要按国标选取使用。所有

35、零件的明细表见表6. 2O表7.1落料、拉深、成形、修边复合模零件表件号名 称数量材料规格(mm)标 准热处理1螺钉445M16xl20GB/T70. 1-200043-48HRC2下垫板1T8A270 x220 x83修边凸模1Crl2460 x380 x184螺钉4M16xl20GB/T70. 1-200043-48HRC5拉深凸模1Crl2270 x220 x14058-62HRC6螺钉145M16x65GB/T70. 1-200043-48HRC7定位销2016X110GB/T119. 1-20008顶杆345JB/T7650. 3-199443-48HRC9压边圈1T10A48-52

36、HRC10定位销2Crl2016X140GB/T119. 1-20001 1下模座1Q275GB/T2855. 5-1990调质 28-32HRC12左导柱12050 x32043-48HRC13落料凹模1Crl20360 x13058-62HRC14卸料板4Q27515左导套12050 x160 x70渗碳 58-62HRC1698号弹簧165MnGB/2089. 1-200017上模座1Q275GB/T2855. 5-1990调质 28-32HRC18定位销2016X1319螺钉145M16x40GB/T70. 1-200043-48HRC20打杆121凹缘模柄145070X100GB/T

37、7646. 3-199422上垫板145JB/T7643. 6-199443-48HRC23螺钉445M16xl20GB/T70. 1-200043-48HRC24卸料钉345016x180GB/T70. 1-200043-48I1RC25推件器1Crl2098x2658-62HRC26凸凹模1Crl258-62HRC27右导套120055x160 x70GB/T2861. 2-1990渗碳 60-62HRC28右导柱120(f) 55x320GB/T2861. 2-1990渗碳 60-62HRC29导料销245016x13JB/T7649. 10-199443-48HRC30挡料销14501

38、6x13JB/T7649. 10-199443-48HRC8选定冲压设备1压力机的规格冲压设备选择是冲压工艺过程设计的一项重要内容，它直接关系到设备的安 全和使用的合理，同时也关系到冲压工艺过程的顺利完成及产品质量、零件精度、 生产效率、模具寿命、板料的性能与规格、本钱的高低等一系列重要问题。在前面的设计中，我们已经对冲压设备的吨位以及闭合高度等参数进行了确定。这里根据前面所算出来的各项数据。 公称压力 滑块行程 行程次数 最大封闭高度 封闭高度调节量 工作台尺寸 柄孔尺寸 工作台板厚 电动机功率查表选择压力机，其主要具体参数如下1600KN160mm40/次 min 1450mm130mm1

39、120 x 710mm70X80mm130mm15KW8. 2电动机功率的校核对于本次设计由于行程比拟长，设备的吨位虽然足够，但设备具备的功不一定能满足拉深的要求。遇到这种情况，可能出现拉深时压力机行程速度减缓，甚至会损坏设备的电动机。为此，还需要对拉深功进行核算。因为0.8x101788x25W =1000= 2036 加(38)因而，压力机的电动机功率可按下式进行核算N =八一 65x801% x 1.36x10 7072071%(39)式中拉深功(N m)l压力机行程次数(次/min)/一电动机功率(KW)小 一压力机效率,7i = 060.8% 电动机效率，%=0.90.95不均衡系数

40、，K = 1.21.4所以有外旦还也= 2.4KVN = 2AKW /4(11)= 1.5(1202105/4x2.2xl05)10取直径为10mm，已经足够了。进行强度校核：o =4Q/nx3.14d2 o s(12)=4x105/4x3.14xl02二410/1256Vos说明它的强度是满足的。其中d是推杆直径，6是平安系数，通常取L5, L是推杆长度， Q是脱模阻力，E弹性模量，n是推杆的根数，。s是推杆的屈服极限，推杆的材料选用T8A, 淬火处理。推杆的固定形式，推杆直径与模板上的推杆孔采用H8/f7r的间隙配合。推杆的工作端 面的配合局部的外表粗糙度Ra为0.8o推件板的设计推件板的

41、由一块与型芯按一定的配合精度相配合的模板，它是在塑件的周边端面上进行 推出，因此，作用面积大，推出力大，且均匀，运动平稳，并且在塑件上没有推出痕迹。推 件应与型芯呈锥面配合，这样可以降低运动磨擦，推件板与型芯的配合，以不产生溢料为准, 否那么推件板复位困难，并且有可能造成模具损坏。推件板复位后，推板与动模座板之间应有 2.3mm的空隙。推件板的厚度计算：对于筒形或圆形，推件板受力状况可以简化为“圆环形平板周界到 集中的载荷。”按强度计算可得厚度为：h=(K2Q/ o ),/2(13)=(0.1xl05/220),/220mm所以对推件板采用20mm,已经足够了。其中h是推件板的厚度，及是系数，

42、Q是脱模阻力。 对于推件板，虽然推出的效果要比推杆好，但是当型芯和推件板的配合不好，那么在塑件上会 出现毛刺，而且塑件还有可能会滞在推件板上。在推出过程中，由于推件板和型芯有磨擦, 所以推件板也必须进行淬火处理，以提高其耐磨性。推件板的材料选用T8A,淬火处理， 使其硬度到达5560HRC,提高其耐磨性。此副模具是采用潜伏式浇口，开模时，塑件包在动模型芯上，并且随动模一起移动，所 以它采用单分型面，这样当动模移动，潜伏浇口被切断，而分流道、浇口和主流道凝料在冷 料井倒锥穴的作用下，拉出定模而随动模移动。推杆固定板的设计，其结构和尺寸如图7图7推杆固定板推杆固定板它只要满足它的强度和刚度那么就可

43、以满足需要。它的粗糙度要求可以比拟 低。它是起到固定推杆的作用。推板的设计主要从它的强度和刚度去考虑，只要满足了，那么就可以了。经核算推杆固定 板和推板它们的厚度均为20mm，都采用T8A,淬火处理，使其硬度到达5055HRC.系统与排溢系统的设计浇注系统它是获得优良性能和理想外观的塑件以及最正确的成型效率有直接影响。此塑 件采用普通流道系统，它是主由流道、分流道、浇口、冷料穴组成的。浇注系统是一副模具 的重要的内容之一。从总体来说，它的作用可以作如下归纳：它是将来自注塑机喷嘴的塑料 熔体均匀而平稳地输教送到型腔，同时使型腔的气体能及时顺利排出，在塑件熔体填充凝固 的过程中，将注塑压力有效地传

44、递到型的各个部位，以获得形完整、内外在质量优良的塑件 制件。浇注系统的设计的一般原那么：了解塑件的成型性能和塑件熔料的流动特性。采用尽量短 的流程，以降低热量与压力损失。浇注系统的设计应该有利于良好的排气，浇注系统应能顺 利填充型腔。便于修整浇口以保证塑件外观质量。确保均匀进料。主流道的设计主流道是浇注系统中从注塑机喷嘴与模具的部位开始，到分流道为止的塑件熔体的流通 通道。在注塑机上，主流道垂直分型面。为了使凝料从其中顺利推出，需设计成圆锥形，锥 角为2。6。，外表粗糙度Ra Q2别是塑料熔体在流道1和2的流量。 浇注系统的设计后，还要对浇口平衡进行试模。其步骤如下： (1) 首先将各浇口的长

45、度和厚度加工成对应相等的尺寸。 (2) 试模后检查每个型腔的塑件的质量。将后充满的型腔的浇口的宽度略为修大一点，尽可能不改变浇口厚度，因为浇口厚度 不一，那么浇口冷凝封固时间也就不一样。(4)用同样的工艺条件重复上述步骤直到满意为止。冷料穴的设计用一个井穴将主流道延长以按收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容 纳注射间隔产生的井穴称为冷料穴。冷料穴一般设计在主流道对面的动模板上，其标称直径与主流道大端直径相同或略大一 些。深度约为直径的LL5倍。冷料穴除了具有容纳冷料的作用外，同时还具有在开模时将 主流道和分流道的冷料勾住，使其保存在动模一侧，便于脱模。排溢系统的设计ABS料在

46、熔化时，会产生气体，所以当塑料在充满型腔时及浇注系统内的空气，如果 在型腔中不及时排除干净，可以会在塑件上形成气泡、接缝、外表轮廓不清及充填缺料等缺 陷。另一方面气体的受压产生反向压力而降低充模速度，还可能造成塑件碳化或烧焦。注射 成型时的排气可采用如下四种方式排气：利用配合间隙排气；在分型面上开设排气槽排气；(3)利用排气守排气；强制性排气；该模具是采用利用配合间隙排气。其间隙值约为0.030.05mm.它常用于中小型的简单模具。分型面的设计翻开模具取出塑件或浇注系统的凝料的面，称之为分型面。分型面的设计它受到塑件的 形状、壁厚、和外观、尺寸精度、及模具型腔的数目等诸多因素的影响。型腔数目确

47、实定及布置。根据塑件的精度确定型腔的数目：根据经验每增加一个型腔，塑件的精度就要下降4%左右，该塑件它要求它的精度比拟 高，根据塑料模具技术手册，得到经验公式：n=(x- 8 L/100)( 3 L/l00)x(4/100)(19)=2500 x/ 5 L-24=(2500 x0.013)/ (0.05x25) -24=2所以确定模具的型腔为2o其中x是塑件尺寸的公差，6 %是料的收缩率，ABS料取 0.05%, L是塑件的基本尺寸。型腔的布局：由于型腔的排布与浇注系统布置密切相关，因而型腔的排布在设计中加以综合考虑。型 腔的排布应使每个型腔都通过浇注系统从压力中等分所得的足够压力，以保证塑件

48、熔体同时 均匀地充满每个型腔。该模具采用的平衡式，其结构装配图所示。分型面设计：该模具采用的是单分型面的模具，其分型分面的设计原那么就满足以下几项原那么：塑件的脱模；保证的塑件的质量。该模具采用在最大圆周上，保证了塑件的外观；便于模具加工，该模具采用在圆周上分型，模具的型腔容易在电火花上加上， 型芯也易于加工；对成型面积的影响；对排气效果的影响；该模具的成型面的设计可以见装配图，它基本符合上述要求。温度调节系统的设计注射模具的温度设计是否恰当，不仅影响塑件的质量，而且对生产效率、充模流动、固 化定型都有重要影响。模具对塑件质量的影响主要表达在以下几个方面：1、改善成形性2、成形收缩率3、 塑件

49、变形4、尺寸稳定性5、力学性能6、外观质量。当大批量的生产时，而且又要满足塑件的质量要求时，增多型腔是不现实的。这时提高 生产率显得尤其重要了。而提高生产率又与模具温度的控制有密切关系。生产效率主要取决 于冷却介质(一般是水)的热交换效果。因此缩短注射成形周期的冷却时间是提高生产效率 的关键。根据牛顿冷却定律，冷却介质从模具带走的热量为：Q=a AAT0(20)二88J其中：a是冷却管道孔壁与冷却介质间的传热系数；A冷却管道壁的传热面积；T模具与冷却介质温度之差值；e冷却时间。(s)o由上述式子可得，当需传递热量不变时，可通过以下三条途径来缩短冷却时间。高传热系数a ( p v) -8/d0-

50、2(21)=7.5x(lx2)0-8/10-2=8.2。是冷却介质，P是冷却介质在该温度下的密度，d是冷却管道直么，v是冷却介质的 流速。由上式得，只有提高冷却介质的流速，便可到达传热系数。高模具与冷却介质间的温差ATT=Tw-T0(22)=60-20=40 式中Tw是模具温度。T。是冷却介质的温度。一般模温是一定，为了提高温差有 利于缩短冷却时间。从而提高生产率。(3)增大冷却介质的传热面积AoA=nx3.14dL(23)=4x3.14x10 x355=44588mm2L模具上一根冷却水孔的长度。d是冷却通道的直径。n是模具开设冷却通道孔数。 显然，应在模具上开尽可能多的冷却通道，以增大传热

51、面积，缩短冷却时间，到达提高生产 生产效率。冷却时间的计算：影响冷却时间的因素有如下：1、模具材料2、冷却介质温度和及流 动状态3、模塑材料4、塑件壁厚5、冷却回路的设计6、模具温度。冷却时间指塑料熔体从充满型腔时起到可以取出塑件时止这一段时间。本副模具采用塑 件截面内平均温度到达规定的脱模温度时，所需冷却时间的简化计算公式：0 =t2/(3.142k)In8(Tm-Tw)/3.142(TS-TW)(24)=12/3.1422.7X 10-7In 8(200-60)/3.142(80-60)二4s其中：式中。是塑件所需冷却时间；t是塑件的厚度t=lmm； k是塑件的热扩散率； k=2.7xl0

52、-7m2/so是塑料熔体温度；Ts塑件脱时的截面内平均温度；T6,是模具温度,ABS 料时模具温度为60。冷却水的进出口温差由下式校核：ti-t2=GxAi/900X3.14xl02CP v(25)冷却系统的设计原那么：冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大；冷却水道至型腔外表距离应尽量相等；浇口处加强冷却；冷却水道出、入口温差应尽量小；冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置；冷却水道尽量防止在塑件的熔接痕处；合理确定冷却水接头位置。模架的设计模架技术的标准，是指在模具设计中和制造中所应遵循的技术规范、基准、和准那么。 它具有以下定义：减少了模具设计者的重复性工作；改变了模具制造行业“大而全，小而全”的

53、生产局面，转为专业生产；模具的标准化是采用CAD/CAM技术的先决条件；有利于模具技术的国际交流和模具出口。该模具的模架采用A3型，它适应于单分型面的模具的推件板的推出机构，且可以用潜 伏式浇口。其图可见其装配图。根据塑料模具技术手册表9-16的中小型模架的尺寸组 合系列：选A3型中的编号为17号的它的各个参数如下：采用 A3-355459-17-Z1 GB/T 12556-90：模宽 B=355mm,模长 L=459mm；模板A=40mm，材料45钢；模板B=25mm,材料Q235钢；垫块C= 100mm ,材料T8A；推件板的厚度为20mm,T8A,前面已经说明了，型芯固定板的厚度为20m

54、m,采用45钢。动模座板的高度为32mm，它的材料为40Cr钢，定模座板的高度为32mm，它的材料也为 40Cr 钢。模架的总高度计算得：H=32+32+20+20+A+B+C(26)=32+32+20+20+40+25+100=269mm经校核模具的强度和刚度都是足够的。且模架的大小也适中，经核算选用该模架是较为 合理的。注射模与注射机的关系型腔的数量确实定和校核：此副模具选用的是SZ-320/1250的注射机。其中技术规格见 塑料模具设计手册中的235页。现详述如下：这是由上海第一塑料机械厂生产的： 理论注射量为335cm3,螺杆直径D=48mm,注射压力145Mpa,注射速率v=140g

55、/s, 塑化能力19g/s, 螺杆转速 v= 10200r/min, 锁模力F=1250KN, 拉杆内间距d=415x415mm, 移模行程s=360mm, 最大模具厚度d=550mm, 最不模具厚度d= 150mm, 锁模形式为双曲肘，模具定位孔直径为D=6 160mm, 喷嘴球半径d=SR15o由注射机料筒塑化速率确定型腔数量n得：n=2 W (KMt/3600-m2)/mi(27)(0.8x19x3600 x6/3600-40)/15 W3.4其中n是型腔数目，K是注射机的最大注射量的利用系数，取0.8, M是注射机的额定 塑化量，t是成型周期，此时取6s(因为在上面算了塑件的冷却时间为

56、4s,它占整个周期的 2/3.)m2是浇注系统的塑料的质量体积。型腔数为2符各要求。 注射量的校核：由公式得： nmi+m2W80%m(28)2xl5+4080%x335/L0270262其中：m是注射机充许的最大注射量，1.02是ABS的密度。所以能保证注射模内所需 熔体总量在注射机的最大注射范围内。塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核；经算得，塑件在分型面的投影面积和浇注系统在模具分型面的投影面积之和最多不超过 5500mm2,在此就作 5500mm2o由锁模力的校核公式得：(nAi+A2)PF(29)5500 x 10-6x 116xl06l 250KN638KN1250KN其中：Ai

57、是塑件在分型面上的投影面积，A2是浇注系统在分型面上的投影面积。P是 塑料熔体对型腔的成型压力，其大小一般为注射机的80%左右。由上式可得它也是符合要 求。注射压力的校核：ABS料它是综合力学性较好的塑料，粘度不是很高的，精度要求也 不是高精度的，根据塑料模具技术手册中的经验，它所需的压力一般选70J00Mpa即 可。经查得此注射机的注射压力为145Mpa,所以由此可得它的压力也是中够的。喷嘴尺寸的查表得它的球面半径为SR15,符合R2=SR+0.5,这样有利于主流道的凝料脱 出。模具厚度的校核：HminHHmax150mm269mm35mm所以也是符合的，25是塑件的高度。由上述可各个数据可

58、以得到，选择SZ-320/1250的注射机是合适的。选择好的注射机是 得良好的塑件的重要的因素之一，因此这个步骤是不必不可少的。参考文献1中国机械工程学会，中国模具设计大典编委会，中国模具设计大典M江西科学技术 出版社，2003lChinese Mechanical engineering Academic society, Chinese Mold Design Grand ceremony Editorial committee Chinese Mold Design Grand ceremony Jiangxi science and technology publishing hous

59、e, 20032贾润礼，陈志远编,实用注射模设计手册M中国轻工业出版社，20002 Jia Runli, Chen Zhiyuan arranges, practical injects mold design handbook M China Light industry Publishing house, 20003叶久新，王群编，塑料制品成型及模具设计M湖南科学技术出版社，2007|3| Ye Jiuxin, Wang Qun arranges, the plastic product formation and the mold design the |M| Hunan science

60、 and technology publishing house, 20074伍先明，王群编，塑料模具设计指导M国防工业出版社20074 Wu Xian-ming, Wang Qun parts, plastic mold design guidance M defense industry Press, 2007毕业设计是对大学四年所学的知识与能力的综合应用和检测，是每个合 格的大学生的必经过的过程，也是一个重要的实践教学环节。本次毕业设计， 不仅培养了我们正确的设计思想；也同时让我们掌握了机械加工工艺规程设 计的一般程序和方法，以及锻炼了我们综合运用知识的能力。在本次设计过 程中，我们大量