塑料薄膜模具工艺设计

长 春 工 业 大 学

毕业设计、毕业论文

题 目 塑料薄膜模具及其数控加工工艺设计

学 院 机电工程学院 专业班级 120115班

指导教师 赵鑫

姓 名

2016年06月 日

目 录

摘 要 .................................................................. 4

前 言 .................................................................. 5

第一章、零件的工艺分析 .................................................. 7

1.1. 零件图 ............................................................ 8

1.2. 零件工艺分析 ...................................................... 8

第二章、零件的工艺方案 .................................................. 9

2.1. 冲压该零件，需要的基本工序和次数 .................................. 9

第三章、各工序模具结构形式的确定 ....................................... 10

3.1. 落料冲孔模如下图 ................................................. 10

第四章、模具设计必要的尺寸计算 ......................................... 10

4.1. 排样设计与计算 ................................................... 11

4.1.1. 排样方法 ................................................... 11

4.1.2. 搭边值的确定 ............................................... 11

4.1.3. 送料步距与条料宽度计算 ..................................... 11

4.1.4. 材料利用率及排样草图 ....................................... 12

4.2. 冲裁力、压力机的选取及压力中心计算 ............................... 12

4.2.1. 冲裁力的计算 ............................................... 12

4.2.2. 卸料力、推件力和顶件力 ..................................... 13

4.3. 冲压设备的选择 ................................................... 13

4.4. 确定模具的压力中心 ............................................... 14

4.5. 冲模尺寸及公差的计算 ............................................. 15

4.5.1加工方法的确定 .............................................. 15

4.6. 导柱、导套 ....................................................... 17

4.7. 定位设计 ......................................................... 18

4.8. 凹模周界尺寸计算 ................................................. 18

4.9. 辅助零件尺寸设计 ................................................. 18

4.10. 卸料零件 ........................................................ 19

第五章、模具总体结构设计 ............................................... 20

5.1. 模具类形的选择 ................................................... 20

5.2. 定位方式的选择 ................................................... 20

5.3. 卸料、出件方式的选择 ............................................. 20

5.4. 导柱、导套位置的确定 ............................................. 20

5.5. 标准件选择 ....................................................... 20

5.6. 凸凹模的设计 ..................................................... 21

5.7. 落料凹模的设计 ................................................... 21

5.8. 垫板设计 ......................................................... 21

5.9. 凸模固定板设计 ................................................... 21

5.10. 卸料板设计 ...................................................... 21

5.11. 模柄设计 ........................................................ 22

第六章、压力机的校核 ................................................... 23

6.1. 公称压力的选择 ................................................... 23

6.2. 行程次数 ......................................................... 23

6.3. 滑块行程（S ） .................................................... 23

6.4. 模具闭合高度 ..................................................... 23

6.5. 工作台面尺寸 ..................................................... 24

6.6. 模柄孔尺寸 ....................................................... 24

第七章、模具零件的加工 ................................................. 25

第八章、模具的装配 ..................................................... 26

8.1. 模装配 ........................................................... 26

8.2. 模装配 ........................................................... 26

结束语 ................................................................. 27

设计心得 ............................................................... 28

致 谢 ............................................................... 29

参 考 文 献 ............................................................ 30

摘 要

本设计是对给定的产品图进行冲压模具设计。冲压工艺的选择是经查阅相关资料和和对产品形状仔细分析的基础上进行的；冲压模具的选择是在综合考虑了经济性、零件的冲压工艺性以及复杂程度等诸多因素的基础上进行的；产品毛坯展开尺寸的计算是在方便建设又不影响模具成型的前提下简化为所熟悉的模型进行的。文中还对冲压成型零件和其它相关零件的选择原则及选择方法进行了说明，另外还介绍了几种产品形状的毛坯展开尺寸计算的方法和简化模型，以及冲压模具设计所需要使用的几种参考书籍的查阅方法。

【关键词】工艺 工艺性 冲压工序 冲压模具 尺寸

Abstract

This project is a press die designation based on the original product. The election of press process is based on consulting correlation datum and analyzing the form of manufactured product meticulous; The election of press die is based on synthesis considerations on economical efficiency、the processing property of part and complex degree iso many factors; Calculating the work blank of manufactured product unfold dimension is lined feed on the premise of calculation convenience but without contribution die confectioning simplified frequent application cast. In the test, to introduce the election principle and means of press confectioning art and miscellaneous rapport part, otherwise also introducing calculation means on the work blank from of many kinds of product unfold dimension and simplified cast, and the means of looking up on the reference books of designing press die.

【key words】The craft ； the technology capability； press process; punch die; the size.

前 言

模具主要类型有：冲模，锻摸，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，橡胶模，陶瓷模等。除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。

模具所涉及的工艺繁多，包括机械设计制造，塑料，橡胶加工，金属材料，铸造（凝固理论），塑性加工，玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其复杂程度显而易见。

随着经济的发展，冲压技术应用范围越来越广泛，在国民经济各部门中，几乎都有冲压加工生产，它不仅与整个机械行业密切相关，而且与人们的生活紧密相连。

冲压工艺与冲压设备正在不断地发展，特别是精密冲压。高速冲压、多工位自动冲压以及液压成形、超塑性冲压等各种冲压工艺的迅速发展，把冲压的技术水平提高到了一个新高度。新型模具材料的采用和钢结合金、硬质合金模具的推广，模具各种表面处理技术的发展，冲压设备和模具结构的改善及精度的提高，显著地延长了模具的寿命和扩大了冲压加工的工艺范围。

由于冲压工艺具有生产效率高、质量稳定、成本低以及可加工复杂形状工件等一系列优点，在机械、汽车、轻工、国防、电机电器、家用电器，以及日常生活用品等行业应用非常广泛，占有十分重要的地位。随着工业产品的不断发展和生产技术水平的不断提高，冲压模具作为个部门的重要基础工艺装备将起到越来越大的作用。可以说，模具技术水平已成为衡量一个国家制造业水平的重要指标。

目前国内模具技术人员短缺，要解决这样的问题，关键在于职业培训。我们做为踏入社会的当代学生，就应该掌握扎实的专业基础，现在学好理论基础。毕业设计是专业课程的理论学习和实践之后的最后一个教学环节。希望能通过这次设计，能掌握模具设计的基本方法和基本理论。

冲模是实现冲压生产的基本条件. 在冲模的设计制造上, 目前正朝着以下两方面发展:一方面, 为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展，与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术，各种高效、精密、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具CAD/CAM技术也在迅速发展；另一方面，为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。精密、高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现代冲模的技术水平。目前，50个工位以上的级进模进距精度可达到2微米，多功能级进模不仅可以完成冲压全过程，还可完成焊接、装配等工序。我国已能自行设计制造出达到国际水平的精度达2 ~5微米，进距精度2~3微米，总寿命达1

亿次。我国主要汽车模具企业，已能生产成套轿车覆盖件模具，在设计制造方法、手段方面已基本达到了国际水平，但在制造方法手段方面已基本达到了国际水平，模具结构、功能方面也接近国际水平，但在制造质量、精度、制造周期和成本方面与国外相比还存在一定差距。

冲压工艺是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有时也叫板料冲压。冲压不仅可以加工金属板料，而且也可以加工非金属板料。冲压加工时，板料在模具的作用下，于其内部产生使之变形的内力。当内力的作用达到一定程度时，板料毛坯或毛坯的某个部位便会产生与内力的作用性质相对应的变形，从而获得一定的形状、尺寸和性能的零件。

冲压生产靠模具与设备完成加工过程，所以它的生产率高，而且由于操作简便，也便于实现机械化和自动化。

利用模具加工，可以获得其它加工方法所不能或难以制造的、形状复杂的零件。 冲压产品的尺寸精度是由模具保证的，所以质量稳定，一般不需要再经过机械加工便可以使用。

冲压加工一般不需要加热毛坯，也不像切削加工那样大量的切削材料，所以它不但节能，而且节约材料。冲压产品的表面质量较好，使用的原材料是冶金工厂大量生产的轧制板料或带料，在冲压过程中材料表面不受破坏。

因此，冲压工艺是一种产品质量好而且成本低的加工工艺。用它生产的产品一般还具有重量轻且刚性好的特点。

冲压加工在汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表、各种民用轻工产品以及航空、航天和兵工等的生产方面占据十分重要的地位。现代各种先进工业化国家的冲压生产都是十分发达的。在我国的现代化建设进程中，冲压生产占有重要的地位。

当今，随着科学技术的发展，冲压工艺技术也在不断革新和发展，这些革新和发展主要表现在以下几个方面：

（1）工艺分析计算方法的现代化

（2）模具设计及制造技术的现代化

（3）冲压生产的机械化和自动化

（4）新的成型工艺以及技术的出现

（5）不断改进板料的性能，以提高其成型能力和使用效果。

第一章、零件的工艺分析

1.1. 零件图

零件形状简单，适用模具批量生产，零件材料PVC 塑料薄膜，厚度t=0.5mm，产品材料性能分析如下：

材料材质：PVC ，也称聚氯乙烯

抗剪强度（抗弯强度）：70-80Mpa

抗拉强度：100-130Mpa

其产品图如下：

图1.1零件图

1.2. 零件工艺分析

本零件是大批量生产件，用冲压加工方法由于生产效率高和材料利用率高，可以取得较好的经济效益。由零件零件图可知，该零件为一般的冲裁结构件，形状比较简单，无凹陷或其他形状突变，尺寸比较小，而且基本对称，冲压时受力较均匀。其尺寸精度、各处的圆角半径均符合冲裁工艺要求。因此要注意保证平面度和折弯角度垂直。

通过上述工艺分析，可以看出该零件作为普通的薄板件成型，尺寸精度要求不高，又属于大量生产，因此可以用冲压方法生产。

第二章、零件的工艺方案

2.1. 冲压该零件，需要的基本工序和次数

（a ）落料；

（b ）冲孔；

根据以上这些工序，可以做出以下各种组合方案。

方案一：

（a ）落料；

（b ）冲孔；

（c ）冲孔；

方案二：

（a ）落料冲孔

（b ）冲孔；

方案三：

（a ）落料冲孔；

对以上三种方案进行比较，可以看出：

方案一，从生产效率、模具结构、加工难度方面考虑，这样的工序编排工序多，模具简单，但冲次太多，不适合大批量生产。

方案二，落料，冲孔合并，成一付模具，单独一次冲孔，一共两个冲次，工序相对还是比较多。不适合大批量生产。

方案三，1幅模具，从生产角度考虑，比较合理，但需要校核孔到边的最小距离是否符合原理，如此，模具寿命也比较长，产品生产稳定，适合大批量生产。

通过以上的方案分析，可以看出，在大批量生产的条件下，选用方案三是比较合理的。

第三章、各工序模具结构形式的确定

上面的工艺方案分析和比较中，已经选用了方案三的模具种类，选用落料冲孔复合模具进行生产。

3.1. 落料冲孔模如下图

图3.1 落料冲孔模结构图

本模具（装配图如图所示）在一次行程过程中完成制件的落料、冲孔全部工作： 当压力滑块下行时，首先在凸凹模和凹模的作用下，从条料上落料，毛坯料被压在凹模与卸料板之间，在凸凹模，冲头和凹模同时作用的情况下，完成工作。

本次所设计的模具，整体结构是倒装结构，凸凹模在下，落料凹模在上，下模采用树脂弹性卸料装置顶出产品，上模采用刚性卸料装置打下所冲出的产品，模具结构紧凑，根据凹模周界和模具闭合高度，选择合适的标准模架。

本次所设计的两幅模具都是复合模，在压力机的一次行程中，经一次送料定位，在模具的同一部位同时完成2道工序, 其冲裁件的相互位置精度高, 对条料的定位精度也比较高，因为需要用导料板对条料宽度进行导向。冲压件精度高, 可以很好的保证工件的形状和尺寸精度, 模具结构较一般, 制造精度要求比较高, 制造周期短, 价格相对较低，节约了成本。工序较集中排除了半成品搬运时间，提高了生产效率。这种模具适用于生产批量大, 精度要求高, 内外形尺寸差较大的冲裁件。这样操作方便，生产效率提高很多。

第四章、模具设计必要的尺寸计算

4.1. 排样设计与计算

4.1.1. 排样方法

排样对材料的利用率，工件的尺寸精度，生产率，模具制造难易程度和使用寿命有一定的影响。按材料的经济利用程度或废料的多少，排样可分为有废料排样与少、无废料排样两大类。排样又可分直排、斜排、对排、对头斜排、多排、混合排等。 有废料排样有如下几种形式：

（1）直排 排样时，应优先选用直排，因为直排的模具最简单。但对于三角形、角尺形等工件，采用直排会造成较大的材料浪费，可考虑选择斜排或对排。

（2）斜排 斜排将时制模工作量增大。

（3）对排 选取对排省料幅度较大。比直排省料可达30%--50%。但需要注意：如果采取送料一次冲一件的方案，即用单凸模，模具结构与直排时基本相同，模具费也相差不大，但只实用于条料，不能用卷料。

如下图所示排样方法：

图4.2 直 排

4.1.2. 搭边值的确定

搭边值的作用，搭边是指排样时零件与条料侧边这间留下的剩料。其作用是使条料定位，保证零件的质量和精度，补偿定位误差，确保冲出合格的零件，并使条料有一定的刚度，不弯曲，便于送进，并能使冲模的寿命提高。为了节约材料，应选择合理的搭边值，它一般与卸料板的形式，条料厚度，冲压宽度L 有关。

本设计采用弹性卸料板，条料厚度t ＝0.5mm, 冲压宽度L ＝64.5+4.5+4.5=73.5mm>50mm,查《冷冲模设计》P60知：搭边值工件间a ＝2.2mm ，侧面a 1＝2.5mm 。

4.1.3. 送料步距与条料宽度计算

条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，用A 表示。其大小为条料上两个对应冲裁件的对应点之间的距离，送料步距是工件宽度的两倍。查《冲压工艺与模具设计》P63，条料宽度按公式计算即

00

L =[B+2a +2⨯b]∆1-∆

式中 L──条料公称宽度，mm ；

B──垂直于送料方向的工件尺寸,mm ； a 1──侧搭边，mm ；

b ──侧刃切除的料宽，mm

△──△为剪板机下料公差，△=0.5mm

条料是由板料剪裁下料而得，为保证送料顺利，剪裁时的公差整带分布规定上偏差为零，下偏差为负值条料在模具上送进时一般都有导向，当使用导料销导向而又无侧压装置时，在宽度方向也会产生送料误差。所以

送料步距 A=64.5+4.5+4.5+2.2=75.7mm 4.1.4. 材料利用率及排样草图

通常以一个步距内零件的实际面积与所用毛坯面积的百分率来表示： η＝S 1/S 0＝(S 1/LB)×100％ 式中 S 1──个步距内零件的实际面积； S 0──个步距内所需毛坯面积； L──送料步距； B──条料宽度。

经计算，一个步距内的实际有效面积S 1约为4554.9mm ²，一个步距内所需毛坯面积

00

条料宽度 L=（73.5+2×2.5）-0.5=78.5-0.5 mm

S 0为78.5×75.7=5942.45mm²

冲裁单件材料的利用率：η=4554.9/5942.45×100%=76.65%

因此选用条料，采用直排排样，这样的材料利用率较合宜，且操作方便。

4.2. 冲裁力、压力机的选取及压力中心计算

4.2.1. 冲裁力的计算

冲裁力是选择压力机的主要依据，也是设计模具所必须的数据。其冲裁力F 的计算公式为：F ＝KLt τ

其中F 为冲裁力N ；L 为冲裁件的周长mm ；t 板料厚度mm ；τ为材料的抗剪强度MPa ；Ｋ为系数，常取1.3,PVC 抗剪强度70-80Mpa, 本次设计取80Mpa 。

在一般情况下，材料的σb ≈1.3τ，为计算方便，也可用这个式子计算 冲裁力： F＝Lt σb

4-υ3.6圆孔周长为L1=4×3.14×3.6=45.216 8-υ4.8圆孔周长为L2=8×3.14×4.8=120.576 1-υ18圆孔周长为L3=1×3.14×18=56.52 落料周长为L4=272.77

落料模具的冲裁力为：F ＝Lt σb ＝（45.216+120.576+56.52+272.77）×0.5×1.3×80＝25744.264N=25.74KN。

4.2.2. 卸料力、推件力和顶件力

从凸模上卸下板料所需的力称为卸料力力称推件力

F 推。

F 卸、F 推和冲件轮廓的形状、冲裁间隙、材料种类和厚度、润滑情况、凹模洞口形

F 卸；从凹模内向下推出工件或废料所需的

状因素有关。在实际生产中常用以下经验公式计算：

F 卸=K 卸F F 推=nK 推F

式中 F──冲裁力；

K 卸──卸料力系数； K 推──推件力系数； K 顶──顶件力系数；

n ──梗塞在凹模内的冲件数（n ＝h/t） h──为凹模直壁洞口的高度。

F 卸、F 推与F 顶可分别由表4.1查取。当冲裁件形状复杂、冲裁间隙较小，润滑较

差、材料强度高时应取较大的值；反之则应取较小的值。

表4.1 卸料力、推件力和顶件力系数

料厚/mm 0.5～2.5

K 卸

K 推

K 顶

0.025～0.06 0.05 0.06

K 卸为0.06、K 推为0.05

F 卸=K 卸F =0.06×272.77×0.5×1.3×80＝851.04N=0.851KN。

F 推=nK 推F =0.04×（45.216+120.576+56.52）×0.5×1.3×80＝0.4624KN 。

取

综上所述，总的冲裁力为F 总=25.74+0.851+0.4624=27.0534KN

4.3. 冲压设备的选择

选择压力机时，要根据模具结构来确定，当施力行程较大时（50%～60%）P 0>P 总即冲压时工艺力的总和不能大于压力机公称压力的50%～60%。校正弯曲时，更要使额定压力有足够的富余，一般压力机的公称压力要大于校正弯曲力的1.1～1.2倍。在此取了1.2倍，即公称压力

P1=1.2×27.0534=32.464KN

初选压力机的公称压力为160KN ，即JH23-16冲床。

所选用的压力机公称压力应大于计算出来的总冲压力32.464kN ；压力机的最大装模高度应大于或等于209mm(冲模闭合高度+5mm)；工作台板尺寸应能满足冲模的正确安装。按上述要求可选用JH23—16开式双柱可倾压力机。

选择压力机的型号为开式双柱可倾式压力机：JH23－16. 它的主要技术参数如下： 公称压力 160KN 滑块行程 50mm 滑块行程次数 150次/min 最大装模高度 220mm 连杆调节长度 45mm 模柄孔尺寸（直径×深度/ mm） Φ40×60mm 工作台尺寸(前后×左右) 300×450mm 电动机功率/KW 1.5KW

因为A 1>A 1，故选择JH23-16压力机，满足要求。

'

4.4. 确定模具的压力中心

模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。

冲模的压力中心，可按下述原则来确定：

（１）对称形状的单个冲压件，冲模的压力中心就是冲压件的几何中心。

（２）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。 （３）形状复杂的零件、多孔冲模、 级进模的 压力中心可用解析计算法求出诸力的 合力对该轴的力矩。求出合力作用点的 座标 位置 O 0(x 0,y ０) ，即为所求模具的压力中心。

计算公式为：

因冲压力与冲压周边长度成正比， 所以式中的各冲压力 P１、Ｐ２、Ｐ３……Pn ，可分别用各冲压周边长度 L１、Ｌ２、Ｌ３……Ln 代替，即：

该产品外形及孔几乎完全对称，所以其压力中心与模具中心吻合，为（0,0）。

4.5. 冲模尺寸及公差的计算

4.5.1加工方法的确定

模具制造有凸模和凹模分开加工和凸模和凹模配合加工两种方法，凸模和凹模分开加工是指凸模和凹模分别按图样加工至尺寸，此种方法适用于圆形和简单的工件；凸模和凹模配合加工可使凸模和凹模具有互换性，便于模具成批制造，但需要较高的公差等级才能保证合理间隙，模具制造困难，加工成本高。所以此方法是与加工形状复杂或薄板制件的模具。

1. 落料冲孔模：

凸、凹模加工方法一般分为两种：

（1）凸、凹模分开加工法，当凸、凹模分开加工时，模具具有互换性，便于模具成批制造。但是制模精度要求高、制造困难、相应地会增加加工成本。凸、凹模配合加工适合于较复杂的、非圆形的模具，制造简便，成本低廉。

（2）凸、凹模配合加工法，采用配做法制模时，配做件的最后精加工要等基准件完全加工完才进行。按配做法制模的加工顺序，落料时先加工凹模，配做凸模；冲孔时先加工凸模，配做凹模。在工件尺寸精度较低，特别是板料较薄时，基准件的公差值较大，而配做件允许的公差值要小得多。这说明基准件加工较容易，而配做件加工较难。

用单配加工法常用于生产复杂形状及薄料冲裁件的模具。在计算复杂形状的凸模和凹模工作部分的尺寸时，往往存在着三类不同性质的尺寸：第一类，凸模或凹模在磨损后会增大的尺寸；第二类，凸模或凹模在磨损后会减小的尺寸；第三类，凸模或凹模在磨损后基本不变的尺寸。如图，其中尺寸a 、b 、c 对于凸模来说属于第二类尺寸，对于凹模来说属于第一类尺寸；尺寸d 对于凸模来说属于第一类尺寸，对于凹模来说属于第二类尺寸；尺寸e 对于凸模和凹模来说都是属于第三类尺寸。

图4.4 复杂形状冲裁件的尺寸分类

+(1/4)

第一类尺寸＝(冲裁件上该尺寸的最大极限尺寸－x △) 0△ 0

-(1/4)

尺寸的计算方法：

第二类尺寸＝(冲裁件上该尺寸的最小极限尺寸＋x △) △

第三类尺寸＝冲裁件上该尺寸的中间尺寸±(1/8)△

对于该工件来说，在复合模中完成的工步是冲孔，落料 ，该工件精度无特殊要求，根据工件公差等级取为IT14级，由于材料薄，模具间隙小，故凸凹模采用配做加工为宜。又根据排样图可知，凹模的加工比凸模的加工要困难，且级进模的所有凹模的孔均在一个模板上，因此，选用凹模为制造基准件。所以不论冲孔、落料，只计算凹模刃口的尺寸及公差。各凸模按凹模各对应尺寸标注其基本尺寸，并注明按凹模实际刃口尺寸配双面间隙0.03mm 。

落料模，计算凹模刃口尺寸，按照一定的间隙配做凸模。按磨损情况分类计算： 凹模磨损后增大的尺寸，查《中国模具工程大典第4卷模具工程大典》P273，按照公式计算：

+σd

=(D-X ∆) D d 0

=75

尺寸75磨损后增大，查表X=0.05

+σd

=(D-X ∆) D d 0

尺寸70.5磨损后增大，查表X=0.05

+σd

=(D-X ∆) D d 0+σd =(D-X ∆) D d 0

=70.5 =4.5

尺寸4.5磨损后增大，查表X=0.04

冲孔时，把凸模尺寸换算到凹模的尺寸计算，由于先做凹模，凸模是按凹模以一定的间隙配制的，所以凹模公差δ凹也要比较小。

即δ凹＝δ凸－△Ｚ＝1/4△－(Zmax －Z min ) 。 由图中可以得到换算后凹模的基本尺寸与公差

图4.6 冲孔，将凸模尺寸换算到凹模的计算图

即 d凹＝(dmin＋x △＋Zmin －δ

+δ凹

凹) 0

落料凸模尺寸：Hj1=(Aj1-Zmin)+ Δ

0. 02

=75-0.03=74.97+-0;

Hj2=(Aj2-Zmin)+ Δ

0. 02 =70.5-0.03=70.47+-0;

Hj3=(Aj3-Zmin/2)+ Δ

0. 02 =4.5-0.03/2=4.485+-0;

冲孔凹模、落料凸模分别按照冲孔凸模、落料凹模的实际尺寸进行配制，双边由表

查得Zmax ＝0.05mm ，Zmin ＝0.01mm ，△Z ＝Zmax －Zmin ＝0.04mm 大批量生产、且工作精度要求不高，按大间隙可提高模具的寿命。 冲孔凸模尺寸： Bj1=(Amin+XΔ)+ Δ/4

0. 02

=4.7+0.5×0.2=4.8+-0

Bj2=(Amin+XΔ)- Δ/4

0. 02 =3.5+0.5×0.2=3.6+-0

Bj3=(Amin+XΔ)- Δ/4

0. 02 =17.8+0.5×0.4=18+-0

凹模磨损后减小的尺寸，按公式d 凹＝(dmin＋x △＋Zmin －δ冲孔凹模为圆形，故可按d d 凹d 凹d 凹

孔磨损后变大，查表X=0.5

+∆/4

凹=(dmin＋x △＋Zmin) 0计算：

+δ凹

凹) 0计算

+∆/4

1＝(dmin＋x △＋Zmin) 0=（4.7+0.5×0.2+0.03）=4.83

+∆/4

2＝(dmin＋x △＋Zmin) 0=（3.5+0.5×0.2+0.03）=3.63

+∆/4

3＝(dmin＋x △＋Zmin) 0=（17.8+0.5×0.4+0.03）=18.03

凹模磨损后不变的尺寸，按公式

D

d

=(d+X ∆) ±∆1/8

计算：

由于现在凹模基本上都采用线切割方法加工，精度可达±0.01～0.02mm ，而凸模因结构形式不同有多种加工方法。在留出不小于0.02mm 研磨量的情况下，采用线切割的机床加工凹模时，各型孔尺寸和孔距尺寸的制造公差均可标注为±0.01（为机床的一般能达到的加工精度）。凸凹模的材料根据性能特点选用Cr12MoV 。

所以中心距离L1=55.5±0.01，

L2=12±0.01， L3=37.5±0.01， L4=64.5±0.01，

4.6. 导柱、导套

导柱与导套结构由标准中选取，尺寸由模架中参数决定。导柱的长度应保证冲模在最低工作位置时，导柱上端面与上模座顶面的距离不小于10-15mm ，而下模座底面与导柱底面的距离应为0.5-1mm 。导柱与导套之间的配合为H7/h6,导套与上模座之间的配合为H7/r6，导柱与下模座之间的配合为R7/h5。导柱与导套材料采用20钢，热处理硬度为（渗碳）56-62HRC 。上下模座材料采用HT200，选用后侧导柱标准模架。

落料冲孔模按GB2861.2—81选d=28mm,其中导柱长度有150—240mm ，模具闭合高度204mm ，选导柱长度180mm 。

按GB2861.6—81选D=42mm的导套，考虑模具的闭合高度，在此选L=80mm。

4.7. 定位设计

根据具体的零件厚度配合强度选择，直径比较小，所以落料模采用定位销定位。

4.8. 凹模周界尺寸计算

凹模材料选用Cr12MoV ，淬火硬度达到58-62HRC 。凹模采用螺钉固定结构，与下模板配合，这样简化了模具的结构，节省了材料的成本。外形尺寸如图，凹模反面加工台阶，方便搁置退料板，防止掉落凹模，与上模板采用4-M10螺钉连接

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 厚度H=Kb（≥15mm ）

式中：b ——冲裁件的最大外形尺寸，b=64.5/2+4.5+75/2=74.25

K——系数，查表得K=0.42

则 H=0.42×74.25=31.185mm，本次设计凹模厚度H 取30 凹模壁厚c=（1.0~1.5）H （≥30~40mm）=30~45mm

D=73.5+2×(30~45)=133.5~163.5mm H=74.25+2×(30~45)=134.25~164.25mm

由于凹模翻边要加工台阶，台阶尺寸比冲裁件的外形尺寸还要大，所以在设计模具时凹模外形尺寸需要适当增大，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170mm ×170mm ×30mm 。

4.9. 辅助零件尺寸设计

由《模具设计指导》表5-4，方便的确定其他冲模零件的数量、尺寸及主要参数。

选择标准模架

由凹模周界尺寸及模架闭合高度在180~209mm之间，查《模具设计指导》表5-7选用模架：22#后侧两导柱标准模架GB/T2851.1—1990，上模座厚度35mm ，下模座厚度40mm ，模架材料为灰口铸铁。

4.10. 卸料零件

压料用弹性元件常用的主要由弹簧、橡胶及气垫三种，但查有关资料了解到，目前国内中小型压力机中安装气垫的较少，所以常用的弹性元件是弹簧和橡胶。本设计中由于材料比较小，卸料力小，考虑压缩量的大小，建议选择弹簧或者树脂，其优点是购买方便，更换方便，安装调整也很方便，卸料压边能力都很强。

第五章、模具总体结构设计

5.1. 模具类形的选择

由冲压工艺分析和设计目的、要求以及从经济方面考虑，本套模具选用一道简单工序复合模，落料冲孔模。工序简单，模具结构也不复杂。

5.2. 定位方式的选择

该模具活动部件采用导柱导套定位，固定部件采用销钉定位。

5.3. 卸料、出件方式的选择

根据模具冲压的运动特点以及推件力的大小, 该两副模具采用弹压顶出卸料方式比较方便，因为工件料厚为0.5mm 。利用弹压装置顶出模具零件，从而把产品顶出，即安全又可靠。

5.4. 导柱、导套位置的确定

为了提高模具的寿命和工件质量，方便安装、调整、维修模具，该简单模采用后侧导柱模架。其导柱和导套则根据所选定的模架按标准选取。

根据凹模周界大小及模具总闭合高度，落料冲孔选用22#后侧导柱模架。

5.5. 标准件选择

上、下模座螺钉选取

由凹模周界170mm ×170mm ×30mm 选用M10的内六角圆柱头螺钉 参照模具各零件的具体情况，

上模座选用4颗M10X80的内六角圆柱头螺钉固定。 下模座选用4颗M10X50的内六角圆柱头螺钉固定。

( 螺钉)

根据模具的实际情况

上模座选用两颗Φ10×80的圆柱销钉定位 下模座选用两颗Φ10×50的圆柱销钉定位

(圆柱销钉)

参照模具各零件的具体情况，合理布置螺钉、圆柱销的位置，从GB70—76和GB119—76中选适当的规格与尺寸。

5.6. 凸凹模的设计

（如图），凸模材料选用Cr12MoV ，淬火硬度达到58-62HRC 。采用2-M6螺钉与下模板链接，凸模外形与固定板采用过盈配合的方式，固定板与下模板螺钉和销钉固定：

5.7. 落料凹模的设计

凹模材料选用Cr12MoV ，淬火硬度达到58-62HRC 。与上模板采用螺钉和销钉连接。

5.8. 垫板设计

垫板的作用是直接承受和扩散凸模传来的冲压力，以减小上模板所承受的单位压力，保护凸模顶端面的上模板面不被凸模顶端压陷。

垫板用45钢制造，淬火硬度为HRC43～48，上下面须磨平，保证平行。本模具垫板厚度取：10mm ，长、宽尺寸取与凹模长、宽一样。

5.9. 凸模固定板设计

凸模要借助于凸模固定板才能安装在上模板上。凸模固定板厚度可取为凹模厚度的0.5～0.8倍，长宽尺寸比凹模的对应尺寸略小或相同，以减小冲模形成的危险区的面积。凸模装入凸模固定板的部位与固定板呈过渡配合，即H7／m6。凸模装入固定板后，其顶面要与固定板顶面一起磨平。

由于凹模的厚度已定为30mm ，所以凸模固定板根据标准定为18mm 。外形尺寸同凹模大小相同。

5.10. 卸料板设计

由于本零件厚度为0.5mm ，精度和平整度要求也较高，所以本模具采用弹性卸料装置，卸料力由弹簧产生。卸料孔与凸模的单边间距取板料厚度的0.1～0.2倍，卸料板长、宽尺寸取与凹模长、宽一样的尺寸。

所以，卸料板厚度取为18mm ，长、宽分别为170mm 和170mm 。

5.11. 模柄设计

模柄的作用是固定上模座于压力机滑块上时使模具的压力中心与压力机的压力中心保证一致。模柄的长度不得大于压力机滑块里模柄孔的深度，模柄直径应与模柄孔一致。本模具选用凸缘模柄，由镙钉将模柄与上模座连在一起。根据所选择的冲床为J23-40，由文献[2，表1.4-22]得，模柄孔尺寸为φ40⨯60，由文献[2，表5.2-26]得：选用通用模柄d ＝φ40mm 。

则模柄 A40⨯60 JB/T 7646.6-1994，材料为45#，技术条件按JB/T 7653-1994的规定。

第六章、压力机的校核

6.1. 公称压力的选择

选择压力机时，要根据模具结构来确定，当施力行程较大时（50%～60%）P 0>P 总即冲压时工艺力的总和不能大于压力机公称压力的50%～60%。校正弯曲时，更要使额定压力有足够的富余，一般压力机的公称压力要大于校正弯曲力的1.5～2倍。在此取了1.8倍，即公称压力

P=1.8×27.0534=48.696KN

初选压力机的公称压力为160KN ，即JH23-16型开式可倾压力机。

6.2. 行程次数

选择用于弯曲的压力机的行程次数主要考虑以下因素： 1. 考虑操作方式（进、出料速度的快慢）；

2. 弯曲时，金属变形需要过程限制了行程次数增加； 3. 该件为大批量生产，要以较大的行程次数来提高生产效率。 JH23-16型压力机的行程次数有150次/min等，合理选择。

6.3. 滑块行程（S ）

滑块行程是指滑块的最大运动距离，即曲柄旋转一周，上死点至下死点的距离。其值为曲柄半径的两倍：S=2R。

选择用于弯曲的压力机的滑块行程主要考虑以下因素：

1. 要保证毛坯放进和工件取出，应使滑块行程大于工件高度的两倍以上，S >2H Z 。 2. 该件为大批量生产，需要以限制行程来增加行程次数，提高生产效率。 JH23-16型压力机的滑块行程为50mm ，大于工件高度的两倍，满足产品弯曲时的冲压行程。

6.4. 模具闭合高度

压力机的闭合高度是指滑块在下死点时，滑块底面到工作台上平面之间的距离。 ① 压力机的闭合高度可以通过调整连杆长度来改变其大小，将连杆调至最短时，闭合高度最大，称最大闭合高度；将连杆调至最长时，闭合高度最小，称最小闭合高度。JH21-16型压力机的最大闭合高度为220mm ，连杆调节量为45mm ，故最小闭合高度为175mm ；

② 当压力机工作台面上有垫板时，用压力机的闭合高度减去垫板厚度，就是压力

机的装模高度，没有垫板的压力机，其装模高度与闭合高度相等；

③ 模具的闭合高度是指压力机滑块在下止点位置时，模具上模座上平面至下模座下平面之间的距离。

本次设计的模具闭合高度刚好在此范围内，175＜204＜220，所以该模具符合此压力机。

6.5. 工作台面尺寸

压力机工作台尺寸应大于下模周界50～70mm 。JH23-16型的压力工作台尺寸（前后为300mm ⨯450mm 。那么，设计时模具的下模座（宽⨯长）不要超过250mm ⨯350mm 。 ⨯左右）

6.6. 模柄孔尺寸

直径×深度为υ40×60mm ，那么，设计时模具的模柄尺寸要与模柄孔匹配。

第七章、模具零件的加工

普通零件的加工是按产品零件图要求全部加工完毕，再进行总装。而模具零件的加工有些是不能按模具零件图全部加工完毕的，要待部件组装或整模组装时修配或配钻，所以模具零件图上的形状和尺寸是否全部加工出来，还要根据模具加工的装配方法而定。若以凸模凹模为基准装配时，零件图上的导柱孔在零件加工时就不加工，若以四导柱导套作型腔，凸模相对位置控制基准时，则凹模及凸模固定板的导柱孔应与凹模或凸模固定板的型孔在各板之上同时加工出来。

使用铣床加工一个零件时，必须先把零件的相关尺寸、材料、使用刀具、加工参数确定下来，保证加工能顺利完成，同时，设计方面也要考虑到加工的难易程度，以减少加工的困难，在加工模具零件之前要慎重考虑各种细节。在买回来的模板里，要确定模板的加工基准，哪些面是基准面，这一般在订购模板时会标明哪几个面是经过打磨，之后就是把加工基准定下来，当然事前必须准备好零件图，根据零件图来定位加工方案，如果要用到数控编程，就必须把加工原点定出来。定好加工方案后，就可以开始加工，先把工件装夹到虎口钳上，使用铜锤敲击以使工件被夹紧，然后打表，在打表时要非常小心，当表很靠近工件时，不能使用加速进给，否则很容易碰坏仪器，在校平行度时，最好先来回走几遍，观察大概偏向，然后要小心敲击工件，使其保持在很小的偏差范围就行了，把两个基准方向的平行度定好后，就要用分中器确定原点坐标，在设置坐标时要将分中器的半径算进去，这样才能使主轴对应工件原点，x-y 平面的坐标定下来后，就要把刀具装到铣床上，使用半径范围内的夹具把刀具夹紧，装上道具后就是确定z 方向上的原点，一般选择工件表面为0以方便编程。之后就是加工，如果是选用数控加工，必须使程序和当前铣床的刀具起点相一致，否则加工位置就会错误，同时还要察看刀具路线是否会超出铣床的工作行程，防止出事故。如果程序没错，就可以传到数控铣床运行。不同刀具要使用不同转速，钻孔要比铣槽的转速慢，进给速度要根据观察来手动调试，加工时要时刻观察走刀情况，同时适当加冷却液及扫除铁屑，若发生事故，必须马上停止。当程序完成后，刀具就会回原点，继续做下一工序。

第八章、模具的装配

根据简单模的工作特点, 先装上模, 再装下模较为合理, 并调整间隙, 试冲, 返修. 具体过程如下:

8.1. 模装配

8.1.1检查各将要装配零件是否符合图纸要求, 形状并作好划线, 定位等准备工作. 8.1.2将凸模与凸模固定板装配, 再与凹模板装配, 并调整间隙.

8.1.3的凸模及凹模与上模座, 并在次检查间隙是否合理后, 打入销钉及拧入螺丝.

8.2. 模装配

8.2.1要装配零件是否符合图纸要求, 形状并作好划线, 定位等准备工作. 8.2.2放在下模座上, 再装入凸凹模固定板并调整间隙, 以免发生干涉及工件损坏. 接着依次按顺序装入销钉, 活动挡料销, 弹顶橡胶块及卸料板, 检查间隙等合理后拧入卸料螺钉, 再拧入紧固螺钉, 并再次检查调整.

8.2.3的上下模按导柱, 导套配合进行组装, 检查间隙及其它装配合理后装机进行试冲并根据试冲结果作出相应调整, 直到生产出合格制件.

结 束

模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具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。经国务院批准，从1997年到2000年，对80多家国有专业模具厂实行增值税返还70%的优惠政策，以扶植模具工业的发展。所有这些，都充分体现了国务院和国家有关部门对发展模具工业的重视和支持。

模具是装备制造业的核心，作为机械制造业的基础，模具水平基本反映了这个国家工业水平的高低。我国的模具工业水平，虽然经过改革开放以来30年的追赶，但毕竟底子太薄，到现在为止水平并不高，尤其大中型模具的实力远远不够。30年来，我们利用全球的产业转移的历史机遇，投入很大资源发展模具行业，但基本上还只是一些低端模具发展较为成熟些，中高端模具发展遇到众多瓶颈。目前我国模具远不能满足国内需求，国产模具在国内市场占有率为低端模具70%，中端模具35%，高端模具不到10%，特别是大型高端模具比如汽车模需要大量进口。我国模具行业要追赶发达国家还需要很长的路，国家需要更多的政策引导，企业需要更加重视研发而不是代加工. 对于我们这样接受了专业系统的本科教育大学生也是未来的模具储备人才来说，我们具有较高的起点，我们关注的不应该局限于模具技术，虽然我国模具行业的进一步发展遇到的问题主要还是技术问题，但是我们应该把视野放宽些，只有好的企业才能搞到好的技术，我们要关注更多模具市场企业的经营与改善，模具企业十分也需要我们这样的人才，既懂技术又懂管理又了解市场动态的人才，这才是我们应该担起振兴模具行业的历史使命。

本设计就是本着这个思想对产品模具进行分析设计，力求设计出技术水平高、经济效益好的模具，同时也围绕着对新产品开发、新产品投入生产这个理念展开设计。零件零件形状较为简单，所以加工工艺也不复杂。通过对零件图的综合分析与实习单位的实际生产要求，设计出了最可行的加工方案。本模具有生产率高、精度高的特点，加工过程又不会影响制品尺寸，这非常符合实习公司的实际生产要求，对单位能保持全国模具行业的领先地位也有一定的促进作用。

整套模具的设计过程中使用了先进的CAD/CAM技术进行辅助设计，在保证模具高精度的同时简化了传统的繁琐计算过程，使得设计更为便捷。由此可以看到，在大型级进模、高精密、高复杂性、高技术含量先进模具的设计中，使用先进的CAD/CAE/CAM技术进行辅助设计会是一条必经之路。

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，直到模具总装配图的绘制，用时近一个月。在这段时间里，我进行了大量的计算：从材料利用率的计算，到工序压力的计算，再工作部分刃口尺寸及公差的计算，到各种零件结构尺寸的计算以及主要零部件强度刚度的核算。其间在图书馆翻阅了许多相关书籍和各种设计资料。因此从某种意义上讲，通过本次毕业设计的训练，也培养和锻炼了一种自己查阅资料，获取有价值信息的能力。

总之，通过本次毕业设计的锻炼，使我对模具设计与模具制造的整个过程都有了比较深刻的认识和全面的掌握。使我接受了一个模具专业的毕业生应该有的锻炼和考查。我很感谢学校和各位老师给我这次锻炼机会。我是认认真真的做完这次毕业设计的，也应该认认真真的完成我大学三年里最后也是最重要的一次设计。但是由于水平有限，错误和不足之处再所难免，恳请各位指导老师批评指正，不胜感激。

致 谢

首先感谢学校及学院各位领导的悉心关怀和耐心指导，特别要感谢指导老师给我的指导，在设计和说明书的写作以及实物制作过程中，我始终得到他的悉心教导和认真指点，使得我的理论知识和动手操作能力都有了很大的提高与进步，对模具设计与制造的整个工艺流程也有了一个基本的掌握。在他身上，时刻体现着作为科研工作者所特有的严谨求实的教学风范，勇于探索的工作态度和求同思变、不断创新的治学理念。他不知疲倦的敬业精神和精益求精的治学要求，端正了我的学习态度，使我受益匪浅。

另外，还要感谢和我同组的其他同学，他们在寻找资料，解答疑惑，实验操作、论文修改等方面，都给了我很大的帮助和借鉴。

最后，感谢所有给予我关心和支持的老师和同学使我能如期完成这次毕业设计。谢谢各位老师和同学！

感谢学校对我这两年的培养和教导，感谢学院各位领导各位老师三年如一日的谆谆教导！

参考文献

[1]《冲压设计手册》编写组. 冲压设计手册[M]. 北京:机械工业出版社,2001. [2]姜奎华. 冲压工艺及模具设计[M].北京:机械工业出版社,1998. [3]万战胜. 冲压工艺及模具设计[M].北京:中国铁道出版社,1995. [4]陈文亮. 板料成形CAE 分析教程. 北京:机械工业出版社，2005.

[5]中国机械工程学会塑性工程学会. 锻模手册. 北京:机械工业出版社，2008. [6]自编. 冲模设计课程设计指导书. 广东工业大学，2008. [7]自编. 冲模图册. 广东工业大学，2008

[8]罗益旋主编. 最新冲压新工艺新技术及模具设计实用手册[M].长春:吉林出版 发行集团,2004年.

[9]中国模具设计大典编委会. 中国模具设计大典第2卷. 南昌:江西科学技术出 社,2003.

[10]傅建军. 模具制造工艺[M].北京:机械工业出版社,2004.

[11]单岩，王蓓，王刚.Moldflow 模具分析技术基础. 北京：清华大学出版社，2004.9 [12]王卫卫. 弯曲与塑料成型设备[M].北京:机械工业出版社,2004.

[13]冯开平，左宗义主编. 画法几何与机械制图. 广州：华南理工大学出版社，2001.9. [14]R.A.Harris,H.A.Newlyn,R.J.M.Hague and P.M.Dickens,The future direction of tamping dies,Volume 43,Issue 9,July 2003,Pages 879-887

[15]王昆，何小柏，汪信远主编. 机械设计、机械设计基础课程设计. 北京：高等教育出 版社，1996.

[16]开思论坛www.icax.cn

[17]F.Chan,C.K.Law and K.K.Chan,Technical summary sheet metal stamping dies [18]张代东主编. 机械工程材料应用基础. 第1版. 北京：机械工业出版社.2001.85~103 [19]王卫卫主编. 材料成型设备. 第1版. 北京：机械工业出版.2004.47~48 [20]傅建军主编. 模具制造工艺. 第1版. 北京：机械工业出版社.2005.24~25

[21]王新华主编. 冲模设计与制造实用计算手册. 北京：机械工业出版社.2004年8月第 1版.2~15

[22]王新华袁联富主编. 冲模结构图册. 第1版. 北京：机械工业出版社.2003.

[23]冯炳尧韩泰荣殷振海蒋文森编. 模具设计与制造简明手册. 第1版. 上海：上海科学 技术出版社.1985.1~80

[24]张毅主编. 现代冲压技术[M].北京:国防工业出版社，1994、102-105

[25]许发樾主编. 模具标准应用手册[M].北京:机械工业出版社，1994、164-166

[26]Tomesani.L.Analy of a tension-driven[M].outsidein tube inversion Jouranl of Material Processing Technology,Vol.64,1997,pp.397-386

[27]郭成等. 冲压件废次品的生产与防止200例[M].北京:机械工业出版社，120-122

31