冲压模具成型工艺及模具设计说明书.docx

冲压模具成型工艺及模具设计说明书设计课题：工件如下图所示，材料Q235，板料厚度1mm，年产量8万件，表面不允许有明显的划痕。设计成型零件的模具。一、冲压工艺分析1、该零件的材料是Q235，是普通的碳素工具钢，板厚为1mm，具有良好的可冲压性能。2、该零件结构简单，并在转角处有R1的圆角，所冲的两个孔都是8的尺寸，工艺性比较好，整个工件的结构工艺性好。3、尺寸精度，零件上的两个孔的尺寸精度为IT1213级，两个孔的位置精度是IT1112级，其余尺寸的公差为IT1214，精度比较低。 结论：适合冲压生产。二、工艺方案确定该工件包括落料、冲孔两个基本工序，有以下3种工艺方案：方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模具生产。方案二：落料冲孔复合冲压，采用复合模生产。方案三：冲孔落料级进冲压，采用级进模生产。方案一模具结构简单，但需要两道工序两幅模具，成本高而生产率低，难以满足中批量生产需求。方案二只需一副模具，工件精度及生产效率都较高。方案三也只需要一副模具，生产效率高，操作方便，但位置精度不如复合模具冲裁精度高。通过对上述三种方案的分析比较，成型该零件应该采用方案二复合模具成型。三、确定模具类型及结构形式1、该零件质量要求不高，板的厚度有1mm, 孔边距有14mm，所以可以选用倒装复合模。2、定位方式的选择：控制条料的送进方向采用两个导料销，控制条料的送进步距采用挡料销。3、卸料、出件方式的选择：采用弹性卸料。下出件，上模刚性顶件。4、导向方式的选择：为了方便操作，该模具采用后侧导柱的导向方式。冲压件的形状简单、精度要求不高、生产批量为中批量，为了使得模具寿命较高，采用有导向、弹性卸料、下出件的模具结构形式。四、工艺计算1、 确定最佳排样方式，并计算材料利用率，选择板料规格。该零件为近似矩形零件，设计排样1、排样2两种排样方式，如图：排样1排样2查冲压手册表2-18，最小搭边值是：工件间：1.2mm、侧边：1.5mm。工件面积：7244-289-198-138-242=2667.5mm2 排样1：取搭边值1.5mm条料宽度B=47mm 步距L=73.5mm材料利用率：=2667.5/(4773.5)=77.2排样2：取搭边值1.5mm条料宽度B=75mm 步距L=45.5mm材料利用率：=2667.5/(7545.5)=78.2比较两种排样方式，后者材料利用率较高，所以冲裁工件的排样方式可以采用排样2排列方式。排样图如下选用1mm900mm1200mm的板料，可以裁12条，每一条可以冲26件。总的材料利用率：12262667.5/(9001200)=77%2、计算冲床合力并预选冲床L=（272+50）=322mm t=1mm b=450Mpa冲压力F=Ltb=3221450=144900N145KN查冲压工艺及模具设计表3-11 K卸=0.05 K推=0.055 K顶=0.06卸料力：F卸=K卸F落料=27214500.05=6120N倒装复合模：顶件力等于零推件力：刃口高度为10 n=8/1 n取8F推=K推F冲孔8=0.0555014508=9900N冲压合力F合=F+F卸+F推=145000+6120+9900=161020N161KN根据冲压合力预选J2325的曲柄压力机3、确定冲裁压力中心 （计算时忽略R1） 如图所示X1=0 X2=6.5 X3=13 X4=23 X5=33 X6=42.5 X7=52 X8=62 X9=72 X10=63 X11=54 X12=49.5 X13=45 X14=36 X15=27 X16=22.5 X17=18 X18=9 X19=15 X20=57Y1=18 Y2=36 Y3=40 Y4=44 Y5=40 Y6=36 Y7=40 Y8=44 Y9=22 Y10=0 Y11=4 Y12=8 Y13=4 Y14=0 Y15=4 Y16=8 Y17=4 Y18=0 Y19=22 Y20=22L1=36 L2=13 L3=8 L4=20 L5=8 L6=19 L7=8 L8=20 L9=44 L10=18 L11=8 L12=9 L13=8 L14=18 L15=8 L16=9 L17=8 L18=18 L19=25 L20=25X0=(036+6.513+138+2320+338+42.519+528+6220+7244+6318+548+49.59+458+3618+278+22.59+188+918+1525+5725)/322=37.54Y0=(3618+1336+840+2044+840+1936+840+2044+4422+180+84+98+84+180+84+98+84+180+2522+2522)/322=21.3取X0=40 Y0=20 作为模具压力中心的位置4、确定冲裁凸模和凹模的工作刃口尺寸落料以落料凹模为基准计算，落料凸模根据凹模和最小间隙计算，也可以根据凹模实际尺寸和间隙配制。冲孔以冲孔凸模为基准计算、冲孔凹模根据凸模合最小间隙计算，也可以根据凸模实际尺寸和间隙值配制。冲孔用分别加工法进行计算，落料、中心尺寸用配合加工法进行计算。间隙值查冲压工艺及模具设计表3-4，Zmin=0.100mm Zmax=0.140mm落料凹模磨损后变大尺寸：、磨损系数查冲压工艺及模具设计表3-5A1= (X1=0.5)A2= (X2=0.75)A3= (X3=0.75)A4= (X4=0.5)A5= (X5=0.5)A5尺寸要标注在凸凹模上，所以要转化到凸凹模A5凸凹模=（公差：Zmax-Zmin-0.52/4=-0.09，根据工件，凸模最小值=22-0.52-Zmin/2=21.43,凸模最大=22-0.13-Zmax/2=21.8，所以取凸凹模标注尺寸）落料凹模磨损后变小尺寸：、磨损系数查冲压工艺及模具设计表3-5 X=0.75B1=B2=落料凹模磨损后不变尺寸：420.12、80.1C1=420.12/4=420.03C2=80.1/4=80.025落料凸模（凸模固定板）按凹模实际尺寸配做，保证间隙0.1000.140mm冲孔凸模磨损后变小尺寸： 公差为IT12IT13级凸、凹模公差按IT8级，凸模=0.020mm 凹模=0.020mm校核间隙凸模+凹模=0.020+0.020=0.040=Zman-Zmin=0.0可行磨损系数查冲压工艺及模具设计表3-5 X=0.5B1凸模=B1凹模=5、确定弹性元件聚氨酯橡皮允许承受的载荷较弹簧大，并且安装方便，所以选用橡皮。卸料力为F卸=6120N橡皮的高度：H自由=H工作/(0.250.3)=3226.7 取30式中H工作=t+1+H修磨=1+1+6=8橡皮的面积：A=F卸/p=2353812240mm2式中p为橡皮预压（压10%15% H自由）时单位面积上的压力，取0.260.5取一块整开凸模孔的合四个卸料螺钉孔16016025的聚氨酯橡皮. 面积校核:160160-2768-452=22380mm212240mm2 可行五、编写工艺文件冲压工艺过程卡材料牌号及规格材料技术要求毛坯尺寸每件毛坯可制件数毛坯重量辅助材料Q2351（0.1）9001200条料175120026工序号工序名称工序内容加工简图设备工艺装备0下料剪板机上裁板7512001落料冲孔落料冲孔复合冲裁J23-25落料冲孔复合模六、选择和确定模具主要零部件的结构和尺寸1、工作零件的结构及尺寸设计（1）凸凹模：为了便于加工，凸凹模设计成直通式，1个M8沉头螺钉固定在垫板上，与凸凹模固定板的配合按H7/m6。其总长L=H固定板+H卸料板+（H橡胶-H预压）=20+14+(30-3)=60mm（2） 冲孔凸模：冲孔凸模采用台阶式的，与凸模固定板的配合按H7/m6.其总长H=H固定板+H凹模+H空心垫板=50mm，小端长32mm；（3） 凹模采用薄凹模结构，薄凹模厚度尺寸（可以参考单工序模具凹模的厚度计算公式H=Ks=720.24=17.28mm） 取18mm。凹模壁厚尺寸 C=（1.52）H=2736mm式中K查冲压工艺及模具设计表3-15 取0.24 s=72mm凹模板边长：B44+2（2736）=98116 L72+2（2736）=126144L取160，一般情况下，BL，所以B取160，故薄凹模板长、宽、厚度尺寸160mm160mm18mm（4）模具刚性校核凸凹模尺寸较大，模具强度较大，所以不需要校核，小凸模：单个凸模所受力：冲裁力：22500/2=11250N；推件力（倒装复合模）9900/2=4950N冲压合力：倒装:11250+4950=16200N无导向： 可行2、其他板的尺寸参考典型组合结构（GB2858.2-81）凸凹模垫板：1601608凸凹模固定板：16016020卸料板：16016014空心垫板：12510016小凸模固定板：12510018小凸模垫板：12510083、模架规格上模座的规格：16016045下模座的规格：16016055模柄的规格：A50100导套：A28H79038导柱：A28h6802004、模具闭合高度（55+8+60）+（45+16+16+8+18）-1=225mm七、校核所选压力机J23-25压力机：标称压力250KN；滑块行程65（次/分）；连杆调节长度55mm；最大装模高度270mm，工作台尺寸370mm560mm，模柄孔尺寸5070；电机功率2.2kw。校核以上所有参数，可满足使用要求。使用J23-25能满足该模具使用要求。八、编制工作零件机械加工工艺卡凹模机械加工工艺规程卡凹模机械加工工艺规程 材料Cr12 硬度6064HRC序号工序名称工序内容1备料锻件（退火状态）165165182粗铣铣六面到尺寸160.3160.317。注意注意两大平面与相邻侧面用标准角度测量达到基本垂直要求3磨平面磨光两大平面厚度到mm，并磨四个侧面，达到两相邻侧面垂直，垂直度0.02mm/100mm4钳工1、划线 划出凹模轮廓及螺孔、销孔和穿丝孔中心线2、钻孔 钻螺纹孔、销钉底孔和凹模洞口穿丝孔 3、铰孔 铰销钉孔达到要求4、攻丝 攻螺纹丝达到要求5热处理淬火+低温回火 使材料硬度达到6064HRC6磨平面磨光六平面消除淬火变形和氧化皮，并达到工艺所要求的尺寸7退磁消除坯料残余磁8线切割电火花成型凹模洞口，并留0.010.02的研磨余量9钳工研磨凹模洞口内壁面到尺寸，粗糙度0.8m10检验按图纸检验塑料模具成型工艺与模具设计设计课题：工件如下图，材料ABS，年产量8万件，要求确定零件的成型工艺参数，设计成型零件的模具、编制模具的加工工艺。一、工艺分析1、原材料分析ABS为热塑性塑料，化学稳定性比较好，机械强度较好，有一定的耐磨性，但耐热性较差。ABS吸水性较大，成型前原料要干燥；在升温时粘度增高，成型压力较高，塑件上的脱模斜度易稍大；易产生熔接痕，模具设计时应该注意尽量减少对浇注系统对塑料流的阻力；在正常成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小，总的成型性能很好。ABS主要技术指标密度吸水率收缩率熔点抗拉强度抗弯强度硬度HB1.021.160.20.40.40.713016050MPa80MPa9.7R1212、塑件的结构、精度、质量分析该塑件为圆筒形结构的零件，腔体深22mm，壁厚2mm，中间有一个圆孔，整体尺寸较小，成型工艺性较好。其尺寸精度等级为IT1314级，其尺寸为：、，精度较低，成型工艺性较好。塑件质量没有较高的要求，表面光度Ra1.6m,塑件内部的粗糙度为Ra3.2m，成型工艺性较好。二、成型设备的选择与塑模工艺参数的确定1、确定制品的方法、型腔数。根据塑件所用材料和批量，成型该零件采用注射成型方法来成型。根据塑件外形尺寸6824的大小，取一模一件。2、计算制品的体积、质量及制品的正面投影面积塑件体积：根据零件的三维模型，利用三维软件可以直接查询到塑件的体积为：V1=13.323cm3 ，浇注系统体积：V2=1.361cm3。一次浇注所用塑料总体积V=V1+V2=13.323+1.361=14.684 cm3。塑件质量：查塑料制件成型及模具设计ABS的密度取=1.110-6Kg/mm3塑件的质量为M1=14.6841.110-6=15.152g正面投影面积：2.82cm3所需锁模力：28230=8.46KN3、预选注塑机的型号卧式注塑机机身低，有利于操作和维修。机身因重心较低，所以稳定；成型后的塑件可以利用其自己的重力自动落下，容易实现完全自动化。所以选择卧式注射成型机。每次的实际需求体积为。初步选用SZ-60/450型注射机，理论注射量为78cm3。4、拟定制品成型工艺参数注射机类型：螺杆式预热和干燥：温度（）8085 时间（h）23料筒温度（）前段：180200 中段165180 后段150170喷嘴温度（）：170180模具温度（）：5080注射压力（MPa）：60100成型时间（s）：注射时间：2090 高压时间：05 冷却时间：20120 总周期：50220螺杆转速：30(r/min)三、模具结构方案及尺寸的确定1、选择制品的分型面 分型面的形式和位置要影响到模具加工、排气、脱模塑件的表面质量及工艺操作。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：（1）、分型面应该选在塑件外形最大轮廓处。（2）、便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。（3）、保证塑件的精度要求。（4）、满足塑件的外观质量要求。（5）便于模具加工制造。（6）应合理安排塑件在型腔中的位置。（7）、有利于排气。综合考虑，分型面选塑件截面积最大处。2、该塑件采用一模一腔成型，型腔布置在模具的中间，这样有利于浇注系统的排列和模具的平衡。3、浇注系统普通浇注系统一般由主流道、分流道，浇口和冷料穴四部分组成。在设计浇注系统时应考虑到塑件的质量、塑件大小及形状，形状壁厚，技术要求等因素、型腔布局设计。另外还要考虑去除、休整进口方便，同时不影响塑件外表美观、防止喷嘴端部的冷料注入型腔影响塑件质量、注射机安装模板的大小等等。主流道：注射机的喷嘴直径为4mm，注射机的喷嘴头球面半径为R20mm，主流道衬套的球面半径应比注射机的喷嘴头球面半径大12mm，主流道小端直径应该比注射机的喷嘴直径大0.51mm.取浇口套的球面半径为R22mm，主流道小端直径为4mm，流道为圆锥形，取锥度3。分流道：分流道取半圆形，D=6mm。浇口：采用轮辐式浇口，从塑件中间圆孔进料。冷料穴：采用菌形拉料杆和冷料穴。4、溢流、排气系统的设计根据该塑件的形状与浇注系统，不设溢流槽。利用型芯与固定板和分型面的间隙进行排气。5、选择脱模方式该模具的型芯在动模一侧，开模后塑件紧包型芯留在动模一侧，根据塑件壳体零件的特点，由于本塑件不适用推板推出形式，所以采用推管推出形式。这样推出平稳，有效保证了塑件推出后的质量，模具的结构也比较简单。中间一根7的拉料杆。脱模行程大于等于22mm。脱模力14416N=14.4KN式中p=10MPa A=3014mm2 f=0.56、成型零件工作尺寸计算参考塑料制品成型及模具设计（材料的收缩率=0.6%） 得：型芯的径向尺寸： 型芯的高度尺寸计算： 凹模的径向尺寸计算： 凹模的高度尺寸计算： 其中Lx、Hx 、lx、 hx 为名义尺寸 为塑件的设计公差z =1/31/4为模具的制造公差（1）、型芯的径向尺寸有、 ，高度尺寸有、lM1=lM1=hM1=hM2=（2）、型腔的径向尺寸有、，高度尺寸有、LM1=LM1=HM1=HM1=7、模具主要零件的结构和尺寸设计（1）、型芯和型腔板的结构和尺寸确定考虑到制件的结构简单和加工方便，将型芯分成大型芯和小型芯两个组合结构，小型芯采用台阶式的，与大型芯的配合按H7/m6。大型芯采用直通式，用两个6圆柱销定位，用四个M6的螺钉固定在垫板上。型腔板采用整体式的，型腔壁厚，参考塑料制品成型及模具设计得：侧壁厚度底板厚度按刚性条件计算按强度条件计算按刚性条件计算按强度条件计算S6.237S14.5hS14.8hS16.89 式中E=2.1105MPa p=30MPa L=68mm h=24mm =0.028mm =245MPaC=0.86 C1=0.03 =0.6考虑到型腔的强度、刚性和装螺钉、销子、导柱导套和冷却水道孔的位置，参考塑料模具设计手册，型腔取12512563的规格。大、小型芯、定模板采用预硬钢3Cr2Mo。（2）、其他零件的尺寸（mm）支承板： 12512525垫板： 1252563推杆固定板： 1257312.5推板： 1257316定模座板： 18012516动模座板： 18012516用12的导柱，55的定位圈。模具合模高度： 16+25+63+25+63+25=209mm8、模具调温系统的设置一般注射模具内的塑料熔体温度为200左右，而塑件从模具型腔中取出时其温度在60以下。所以热塑性塑料注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，以便使塑件可靠的冷却定型并迅速脱模，提高塑件的质量和生产效率。该模具在型腔上开两个直通水道。四、注射机有关工艺参数的校核（JZ-60/450）结构类型：卧式注射机 可行注射机类型：螺旋式注射机（螺杆直径：30mm）能满足工件的成型需要 可行注射量：理论注射量78cm工件成型所需要的14cm。 可行注射压力：170MPa工件成型所需要的60100MPa 可行 螺杆转速：14200(r/min)包含工件成型需用的30（r/min） 可行和模力：450KN工件成型所需要的锁模力8.46KN 可行拉杆内向距：350280模座外尺寸180125移模行程：220mm工件成型所需要的行程2.524+(510)=70mm 可行最大模具厚度：300mm模具闭合高度208mm可行最小模具厚度：100mm工件成型面积2.82cm 可行推出方式：推管推出方式模具定位孔的直径：55mm 喷嘴球半径20mm 喷嘴口直径4mm以上几项校核条件都符合要求，所以选择