模具设计实训说明书范本

目录

一前言 (2)

二冲压件工艺分析 (3)

三工艺方案的确定 (4)

四模具结构形式设计 (8)

五模具零件的选用、设计及计算 (9)

六压力机校核 (10)

七凸模、凹模加工工艺方案 (11)

八设计小结 (13)

九参考文献 (13)

前言

模具是现在工业生产中重要的工艺装备，在电子、汽车、电机、仪器仪表、加点通讯等产业中，60% -80%的零部件均依靠模具成形，特别是冲压和塑料成型加工中应用极为广泛。

本设计是对板料的冲压，板料冲压是金属塑性加工的一种基本方法，冷冲模则是推行冲压工艺比不可缺的装备。近年来，随着科学技术的发展，机电行业作为科学技术的基础，也随着有了飞速的发展。随着加工技术的不断深化，加工件精度的日趋提高，模具的制造更是有着长足的进步。至今，我国模具制造行业的产值已超过机床行业。有关冲压技术方面的为题愈来愈为人们所关注。相应的冲压工艺理论研究和冲压加工机理的探讨也随之不断深化。模具的设计和加工改善冲件的质量和提高模具的使用寿命也就显著更为重要。

本设计是基础零件的模具设计，以基础、工艺、计算、结构、材料入手，设计一套加工连接垫片的模具。并使之满足要求。

一、冲压件工艺性分析

工件为图1所示的冲孔落料件，材料为Q235钢，料厚t=1.2mm ，大批量生产。

工艺性分析内容如下：

图1

1.材料分析

Q235为普通碳素结构钢，具有较好的冲裁成形性能。

2.结构分析

零件结构简单对称，外形均由圆弧连接过渡，对冲裁加工较为有利。零件中有两个孔，其中最小孔径为?10mm，符合冲裁最小d min≥1.0t=1.2mm的要求。另外，经计算孔距零件外形之间的最小孔边距为5mm，满足冲裁件最小孔边距l min≥1.5t=1.8mm的要求。所以，该零件的结构满足冲裁的要求。

3.精度分析

零件上所有尺寸都未标注公差要求，因此，该零件在精度方面要求不高，很容易达到，取12级精度，普通冲裁可以满足零件的精度要求。

二、工艺方案的确定

工件为一落料冲孔件，可提出的加工方案如下：

方案一：先落料，后冲孔。采用两套单工序模生产。

方案二：落料—冲孔复合冲压，采用复合模生产。

方案三：冲孔—落料连续冲压，采用级进模生产。

比较以上三个方案：

方案一：模具结构简单，但需两道工序、两副模具，生产效率低，零件精度较差，在生产批量较大的情况下不适用。

方案二：只需一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度易保证，且生产效率高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状较简单，模具制造并不困难。

方案三：也只需一副模具，生产效率也很高，但与方案二比生产的零件精度稍差。 由于零件尺寸较小，精度也不高，而级进模广泛应用于尺寸较小的冲件，成本比复合模低，安全性高 ，生产效率高。

所以，比较三个方案欲采用方案三生产。

三、工艺设计计算

3.1刃口尺寸计算

根据零件形状的特点，刃口尺寸计算采用分开制造法。

1）落料件尺寸的基本计算公式为

D A1=(D max -X Δ)A δ+0

D T1=(D A -Z min )0T

δ- 尺寸7003.0-mm ，查的该零件凸凹模最小间隙Z min =0.126mm ，最大间隙Z max =0.180mm ；凸模制造公差δT =0.020mm ，凹模制造公差δA =0.030mm 。将各值代入δA +δT ≤Z max -Z min 校验是否成立。

经检验，不等式成立，将数字代入公式得：DA1=69.775030.00+mm ，DT2=69.6490020.0-mm 。

尺寸?4002.0-mm ，查得其Z min 、Z max 、δA 、δT 数值与上一尺寸相同，所以同样满足δA +δT ≤Z max -Z min 的要求，则D A2 =39.85030.00+ mm ， D T2 =39.7240020.0-mm 。

尺寸?20021.0-mm ，凸模制造公差δT =0.020mm ，凹模制造公差δA =0.020mm 。且满足δA +δT

≤Z max -Z min 。则D A3=19.84020.00+ mm ， D T3 =19.7140020.0-mm 。

2）冲孔基本公式为

d T =（d min +X Δ）0T

δ- ，d A =（d min + X Δ+Z min ）A δ+0 尺寸?10180.00+mm ，查得凸模制造公差δT =0.020mm ，凹模制造公差δA

=0.020mm 。经验算 满足δA +δT ≤Z max -Z min 的要求，所以的dT=10.1350020.0- mm ， dA=10.261020.00

+mm 。 3）中心距：零件上两孔中心距（50±0.12）mm ，代入中心距计算公式得L=（50±0.12／4）mm =（50±0.04）mm 。

3.2 排样方式的确定及计算

模具导料零件采用无侧压的导料板装置，所以条料的宽度应在尺寸的增加搭边值的基础上在增加一间隙值，可查得该间隙值为0.5mm ，分析零件形状，采用单直排或斜排方式，零件的可能排样方式有图2所示三种。

比较图 b ，图 c ，显然图c方案的材料利用率要高，所以排除b方案。现选用1500mm*1000mm的钢板，则计算采用不同的裁剪方式时，每张板料能出的零件总个数为1）裁成宽74mm ，长1500mm的条料，则一张板料能出的零件总个数为

[1000/74]*[1500/42]=13*35=455

2）裁成宽74mm ，长1000mm的条料，则一张板料能出的零件总个数为

[1500/74]*[1000/42]=20*23=460

3）裁成宽44mm ，长1500mm的条料，则一张板料能出的零件总个数为

[1000/44]*[1500/57.08]=23*26=598

3）裁成宽44mm ，长1000mm的条料，则一张板料能出的零件总个数为

[1500/44]*[1000/57.08]=34*17=578

比较以上四种剪裁方法，第三种裁剪方法的材料利用率最高，所以最终剪裁为宽44mm ，长1500mm的条料。

3.3条料及冲压力的相关计算

此零件的周长为233.74mm（落料周长为170.94mm，冲孔周长为62.8mm），材料厚1.2mm，Q235钢的抗剪强度取310MPa，则冲裁该零件所需的冲裁力

F落=KLtδT=1.3×170.94×1.2×310=82.67KN

F冲=KLtδT=1.3×62.8×1.2×310=30.37KN

F= F落 + F冲 =113.04KN

模具采用刚性卸料和推件的结构，所以所需推件力为F推=NK T F=4×0.055×113.04=24.87KN.

则零件所需得冲裁力为F总=F+F推=137.91KN

初选设备为开式压力机J23-16 。

3.4压力中心计算

零件为一对称件，所以零件的压力中心就是零件的对称中心。但由于采用了级进模设计，因此需计算模具的压力中心。设模具压力中心的坐标为（x，0），则有

F冲（57.08-x）=F落x

x=12.72mm

根据计算冲压工艺总力，冲压设备拟选J23-16，模柄孔尺寸为?40×60 。

其主要参数如下：

公称压力：160KN

滑块行程：55mm

最大闭合高度：220mm

闭合高度调节量：45mm

工作台尺寸：300mm×450mm

模柄孔尺寸：40mm×60mm

垫板厚度：40mm

四、模具结构形式设计

4.1模具类型的选择

由冲压工艺分析知，采用级进冲压，所以模具类型为级进模。

4.2定位方式的选择

为了保证磨具正常工作和冲出合格冲裁间，必须保证坯料或工作刃口处于正确的相对位置，则必须定位。

条料在模具送料平面中必须有两个方向的限位：一是在与送料方向垂直的方向上的限位，保证条料沿正确的方向送料，称为送进导向；二是在送料方向上的限位，控制条料一次送进的距离，称为送料定距。送进方向用导料销和导料板定位。送料定距用挡料销和导正销定距。4.3送料方向的选择

因为模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销，无侧压装置。控制条料的送进步距采用挡料销初定距，导正销定距。而第一件的冲压位置应为条料长度有一定条量，可以靠操作工目测来定

4.4卸料、出件方式的选择

因为工件料厚为1.2mm，采用刚性卸料。又因为是级进模生产，所以采用下出件比较便于操作与提高生产率。

为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该级进模采用后侧导柱的导向方式。

五、模具零件的选用、设计及计算

5.1工作零件的结构设计

1）凹模与标准模架的选择

凹模采用整体凹模，各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。琪轮廓尺寸可按公式计算：凹模厚度 H=KB=0.25×70=17.5mm 实取20mm

凹模壁厚 C=(1.5～2)H=1.7×17.5=29.75mm 实取30mm

凹模宽度B=B+2C=40+2×30=100mm

凹模长度L=122.8+2C=122.8+2×30=182.8mm) 实取184mm

凹模轮廓尺寸为L×B×H=184mm×100mm×20mm

模具采用后侧导柱模架，根据以上计算结果，可查得模架规格为：上模座200mm×125mm ×35mm ，下模座200mm×125mm×40mm ，导柱25mm×140mm ，导套25mm×95mm×38mm 。

2）落料凸模的选择

结合工件外形并参考加工，将落料模设计成直通式，采用线切割加工，凸模通过2个M6螺钉固定在垫板上，与凸模固定板的配合按H6/m5。

凸模总长L=h1+h2+t+h=16+14+1.2+18.8=50mm

h1—凸模固定板厚度，一般取凹模厚度H的0.6～0.7倍，即h1=16mm;

h2—卸料板厚度，取h2=14mm ； t—料厚，为1.2mm ；

h—增加长度，包括凸模修料板间的安全距离模量（5mm）+凸模进入凹模的深度（0.5mm～1mm）+凸模固定板与卸，一般取10～20mm 。

3）冲孔凸模的选择

因为所冲的孔是圆形，而且都不属于需要特别保护的小凸模，所以冲孔凸模

采用台阶式，一方面加工简单，另一方面又便于装配与更换。需冲?10孔

5.2模柄的选择

采用压入式模柄，压入式模柄与上模座孔采用H7/m6过渡配合，并加销钉以防止转动。模柄尺寸与压力机模柄孔相适应，模柄A40×90 。

5.3定位零件的设计

1）导正销和挡料销的设计

落料凸模下部设置一个导正销，借用?10孔作导正孔

导正应在卸料板压紧材料之前完成导正，考虑料厚和装配后卸料板下平面超出凸模端面1mm。导正销采用H7/n6，安装在落料凸模端面，导正销导正部分与导正孔采用H7/n6的配合。导正销A10×35。挡料销A6×10 。

2）导料销和垫板的设计

导料销的与条料接触，导料销A6×10。垫板厚度取8 mm 。

导料板采用45钢制作，热处理硬度为40～45HRC。

3）卸料部件的设计

(1)卸料板的设计

卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，卸料板厚度为14mm 。

卸料板采用45钢制造，淬火硬度为40～45HRC 。

(2)卸料螺钉的选用

卸料板上设置6个卸料螺钉，选用M8螺钉。卸料钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凸模端面1mm ，有误差时通过螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。

5.4模架部件的设计

上模座的厚度H上取35mm ，上模垫板H垫取8mm ，凸模固定板厚度h1取16mm ，下模座厚度H下取40mm ，那么，该模具的闭合高度：

H闭=H上+ H下+ H垫+ L + H - h2=(35 + 40 + 8 + 50 + 20 - 1)=152mm L —凸模长度，L=50mm ;

H —凹模厚度 , H=20mm ;

h2—凸模冲裁后进入凹模的深度，h2=1mm 。

5.5其他零部件的选择

1）螺钉的选择

选择12个M8紧固螺钉用来固定上下模板，为圆柱头内六角螺钉

选择2个M6紧固螺钉用来固定垫板与凸模，为开槽沉头螺钉

2）导柱导套的选择

导柱选择B型导柱，尺寸d×L为?25×140

导套选择A型导套，尺寸d×L×D为?25×85×33

4）销钉的选择

销钉一般选择与连接螺钉相同的规格，或者小一号规格。因此选M6。

六、压力机校核

初选的压力机为J23-16

6.1闭合高度

H min - H1 + 10 ≤ H ≤ H max - H1 -5

即：175-40+10=145mm≤ 152mm ≤220-40-5=175mm

H min—压力机的最小闭合高度，尺寸为220-45=175mm

H max—压力机的最大闭合高度，尺寸为220mm

H —模具闭合高度, 尺寸为152mm

H1—垫板厚度,尺寸为40mm

压力机符合要求，可以使用。

6.2工作台面尺寸

工作台尺寸：300mm×450mm，厚度为40mm 。比模具模架尺寸≥50～70mm, 符合要求

七、凸模、凹模加工工艺方案

7.1导柱导套的选择

落料凹模加工工艺路线

备料→锻造→热处理→粗铣→磨上下平面→钳工划线→铣漏料口→热处理→磨上下平面→线切割→钳工精修→检验

落料凸模加工工艺路线

备料→锻造→热处理→初铣→磨上下平面及相邻两侧面→钳工划线并加工→钻孔攻螺纹→铣漏料口→热处理→磨上下平面→线切割→钳工精修→检验

冲孔凸模加工工艺路线

备料→锻造→车削→热处理→磨削→钳工精修→检验

7.2模具的装配

通过以上设计，可得到模具的总装图。模具的上模部分主要由上模板、垫板、凸模、凸模

固定板及卸料板等组成。卸料方式采用刚性卸料。下模部分有下模座、凹模板、导料板等组成。冲孔废料和成品均由漏料空漏出。

条料送进时采用挡料销作为粗定距，在落料凸模上安装一个导正销，利用条料上?10孔作导正销孔导正，以此作为条料送进的精确定距。操作是完成冲压后，把条料抬起向前移动，用落料孔套在挡料销上，并向前推紧，冲压时凸模上的导正销，再作精确定距。挡料销位置的设定比理想的几何位置向前偏移0.2mm ，冲压过程中粗定位完成以后，当用导正销作精确定位时，由导正销上圆锥形斜面再将条料向后回约0.2mm而完成精确定距。用这种方法定距，精度可达到0.2mm 。

1.清洗压力机滑块底面，工作台和垫片平面及上下模座的顶面和底面。

2.降冲模置于压力机工作台或垫片上，移至近似工作位置。

3.观察工件或废料能否落下。

4.用手搬动飞轮或压力机的寸装置，是压力机滑块逐渐降至下极点。在滑块下降过程中移动

冲模，以便模柄进入滑块中的模柄孔内。

5.调节压力机至近似的闭合高度。

6.安装固定下模的压板，垫块和螺栓，但不拧紧。

7.紧固上模，确保上模顶部与滑块底面贴近无缝隙。

8.紧固下模，逐次交替拧紧。

9.调整闭模高度，使凸模进入凹模。

10.回升滑块，在个滑动部分加润滑剂，确保导套上部出气槽畅通。

11.以纸试冲，观察毛刺以判断间隙是否均匀。滑块寸动或手搬使飞轮移动。

12.刃口加油，用规定材料试冲若干件，检查冲件质量。

13.安装，调试送料和出料装置。

14.再次试冲。

15.安装安全装置。

八、设计小结

小结

本课程设计历时三周，旨在让同学们学会加工简单零件的一般模具设计，为今后走向工作岗位打下坚实的基础。

我领的任务书是设计一套加工连接垫片的落料冲孔模具，从接到任务书开始我就着手了我的设计，在图书馆借阅相关的资料参看，让我明白了模具设计有哪些相关的资料，并且了解了初步的设计步骤，遇到问题时和老师讨论。其实课程设计不仅仅是完成所设计的任务，虽然完成任务固然重要，但是更重要的是设计的过程，从中得到的收获。查阅资料和请教老师本来就是学习的一部分，而且这部分的作用更大，而且收获的也更多。

我从本课程设计学习到了一般模具设计的过程和步骤，学会了选材和相关的计算。通过模具装配图和零件图的绘制，巩固我们的设计过程，并且有了收获，从自己设计的模具中看到了自己的劳动成果，通过与老师探讨和研究选取零件，使模具更经济更可靠。

在设计中也遇到了不少的问题，一些问题是理论课上没有讲到的，通过实际具体的操作我们才得以发现，所以理论联系实际，在实际中检验理论，才能把我们学到的理论知识夯实牢固。最后感谢老师在课程设计过程中对我的辅导。

九、参考文献

[1] 罗益旋编最新冲压新工艺新技术及模具设计实用手册（电子版）银声音像出版社

[2] 郑家贤主编。冲压模具设计实用手册。北京：机械工业出版社，2007.7

[3] 胡兆国主编冷冲压工艺与模具设计北京理工大学出版社 2009年8月第一版

[4] 夏巨谌、李志刚主编中国模具设计大典（电子版）中国机械工程学会出版

[5] 李军主编互换性与测量技术基础华中科技大学出版社