游戏机面板的冲压模具设计（全套含CAD图纸）
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游戏机
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0摘要本文主要设计了一套游戏机面板的冲压模具，包括零件材料选用，模具冲压方案设计，以及尺寸是否合理、这套压力机选用、各个凸模刃口尺寸的计算和整套游戏机面板冲压模具的图纸。首先时确定零件的尺寸和工艺要求，看材料的是否合适，是否适合冲压，根据游戏机面板的市场定位，以及实际使用需求制定工艺；其次时计算各个尺寸是否能进行冲压；设计游戏机面板的图纸，选择游戏机面板的模架等标准件；最后进行总结，查漏补缺，总结经验教训，为以后做铺垫。关键词：游戏机面板、冲压模具。1目录前 言 .41 任务分析 .51.1 任务名称 .51.2 任务的基本要求 .52 零件分析 .62.1 材料 .62.2 料厚 .62.3 工件结构 .62.4 尺寸精度 .63 冲裁方案 .73.1 方案 .73.2 方案优缺点分析 .74 排样图 .84.1 游戏机面板的生产过程 .84.2 游戏机面板的排样图 .94.3 搭边值的计算 .94.4 影响搭边值的因素 .104.5 材料利用率的计算 .105 凸凹模主要部件 .115.1 尺寸精度对模具的影响 .1125.2 模具刃口对模具寿命的影响 .115.3 刃口尺寸的计算 .115.4 冲裁间隙的确定 .125.5 降低冲裁力的方法 .125.6 冲裁力的计算 .126 模具草图 .147 模架的选择 .157.1 导向零件（导柱与导套） .157.2 模座 .167.3 模柄 .177.4 卸料装置 .178 总结 .18致 谢 .19附录 A.213前 言游戏机面板冲压冲压模具是利用压力通过模具对材料加上合适的压力，冲压出需要的零件，从而满足需求。冲压对生产环境基本不做要求，常温下就可以进行不需要像塑料模具一样加温或者冷却，原材料一般是金属面板，根据不同要求裁剪，有时为了保证表面质量面板材料上还会增加一层薄膜。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冷冲模。冲模是将材料（金属或非金属）大批量生产冲件的专用工具。冷冲模在冲压制造中至关重要，没有符合要求的冲模，所有的毛病会在零件的质量上一一显现出来，所以经验老道的模修可以在冲压下来的零件中发现模具存在的问题；生产需要的是高精度的模具，先进的加工工艺不仅能满足生产需求还能降低成本，冲压模具的优点个人总结有以下几点：（1）冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于大批量的生产。（2）冲压模具的结构简单便于制造，制造成本也低，易于加工和维修。（3）冲压模具可以生产的零件总类较多，有大有小，复杂的也可以设计。（4）很少的废料产生，材料利用率比较高。（5）冲压的不仅仅可以冲压金属材料，也可以冲压非金属，冲压模具的范围更广所以冲压模具设计必须严谨，一点点的差错都会在冲出的零件中表现出来。 41 任务分析1.1 任务名称游戏机面板的冲孔落料复合模具设计。1.2 任务的基本要求参考冲压模具的资料了解模具的行情、制定毕业设计计划、制定设计时间表、冲压模具材料选择、模具结构设计和图纸的绘制、整理总结。图 1-1 游戏机面板示意52 零件分析2.1 材料08 钢优质碳素结构钢硬度较低（交货状态的硬度为 131HBS）（参见材料手册， 如下表 2-6），具有较好的塑性（伸长率 =27%）（参见 模具材料选择与制造技术 P27 表1.3.6），具有良好的冲压成形性能。查表得，可知抗剪强度 =260MPa,断后伸长率=32。此材料具有良好的塑性和较高的弹性,冲裁性能良好，适合冲裁加工。2.2 料厚t=20.2mm2.3 工件结构该零件形状简单对称，无异型形状，尺寸中等，经查表得 08 钢采用无导向凸模冲孔的最小尺寸为 d1t，10 远大于 1mm，属于经济型冲孔范围。2.4 尺寸精度零件图上的两个尺寸均为自由公差，一般按 IT14 级确定工件的公差，普通冲裁均能满足其尺寸精度要求。经查公差表，各尺寸公差为：6+0.18，20+0.33。2.5 生产纲领：批量生产适合冲压加工。2.6 结论：可以冲裁 63 冲裁方案该零件精度较低，这里采用“先冲孔，后落料。”的冲压方案，采用单工序复合模生产，模具结构简单、成本低廉。3.1 方案方案一：先落料，后冲孔，采用单工序模生产。先将整体落料，冲压出外形尺寸，再冲出直径为二十和六的圆孔，最后冲出中心的显示屏放置槽，需要四套模具方案二：落料-冲孔复合冲压，采用复合模生产。先将整体落料，冲压出外形尺寸，再连续冲出直径为二十和六的圆孔，最后冲出中心的显示屏放置槽，需要两套模具。方案三：冲孔-落料连续冲压，采用级进模生产。先冲出直径孔，在冲出显示屏放置槽，最后整体落料，需要一套模具。3.2 方案优缺点分析方案一模具结构简单，但是需要两套模具加工，机床占用率太高。方案二、三均只需要一副模具，生产效率和工件尺寸精度均较高，但模具结构相对复杂，制造难度和成本都较高。通过对上述三种方案的分析比较，为了减少成本，结合本情景的设计需要，比较适合采用结构简单、成本低廉的方案三。74 排样图4.1 游戏机面板的生产过程板料（最普遍）、 卷料（定做）剪板机冲床冲床 8图 4-1 游戏机面板生产示意图94.2 游戏机面板的排样图排样图就是条料在冲压时的一般状态图。排样图不仅是冲压件排样设计的表现，同时它还表达了冲压工艺过程和模具的类型，甚至大致表达了模具的尺寸大小。因此，排样图能完整的表达一部分的冲裁方案。计算材料利用率是降低冲压生产成本的重要途径，尤其是大批量的生产、贵重金属材料的冲压。提高材料利用率主要有合理的选择材料和合理的排样，必须充分利用材料的尺寸大小形状，必要时可以混合排样，优化模具减少废料，有效提高材料的利用率。图 4-2 游戏机面板排样图4.3 搭边值的计算排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的废料叫搭边。计算搭边需要对定位错误产生的误差和剪板机精度的误差进行一定的补差。通过计算确保冲出的材料在公差范围之内。搭边可以增加条料刚度，使得条料不易弯曲，计算好合适尺寸的条料送料更加方便，生产率更高。合理的搭边还可以避免在冲裁过程中产生的毛刺导致模具凸模凹模的配合出错，从而提高模具的刃口的寿命，提高模具整体寿命。合理的搭边很重要，一般材料利用率要保证在百分之 60 以上，过大的搭边浪费材料，零件成本过高，搭边过小可能损坏模具，直接造成经济损失。 104.4 影响搭边值的因素材料的力学性能。硬度较高的材料，搭边值可以适当小一点，反之则要高一点。材料厚度。材料厚度与搭边值大小成正比。冲裁件的形状与尺寸。零件比较复杂或者冲的内孔较小的零件搭边值要算大一点。送料与挡料方式。用手动送料，有侧压装置的搭边值可以小一些；无侧压装置的需要大一点。卸料方式。刚性卸料比弹性卸料的方式搭边值大一些。查冷冲压模具设计表 7-1，工件的搭边值 a=1.5，沿边的搭边值a1=1.8。级进模送料步距为 S=65mm。条料宽度按表 3-14 中公式计算：B -0=(送料步距+2a1)-0 查表得：=0.6B=（65+21.5） =68 mm06.04.5 材料利用率的计算由零件图近似算得一个零件的面积为 3307 2，一个进距内的坏料面积BS=6865=4420 2。 A 图材料利用率：=（A/B S）100=74.8B 图材料利用率：=（A/B S）100=68.4 115 凸凹模主要部件5.1 尺寸精度对模具的影响冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与公差尺寸的差值。主要包括两个方面。1、是凸凹模的尺寸的偏差；2、是模具在制造过程中加工所产生的偏差；所以凸凹模模具的间隙对所生产出来的工件尺寸的精度以及模具边缘的质量由为重要。5.2 模具刃口对模具寿命的影响冲裁模具的寿命通常冲裁次数来表示产品是否合格。冲裁过程中模具的失效形式一般有：刃口磨损、凸模的变形、凸模刃口的崩坏和凹模刃口涨裂四种。冲裁时减少刃口的磨损、提高模具寿命的因素主要由以下几个方面考虑的。1、避免尖角冲裁。2、避免同一个地方的第二次冲裁。3、选择合适的凸凹模材料，以保证凸凹模模具的强度。5.3 刃口尺寸的计算落料凹模刃口尺寸： B2d=R(9.82+0.5+0.36)=100-0.01B2d=R(5.85+0.5*0.6)=6.15+0-0.01B2d=R（39.69+0.5*0.62）=40 +0-0.15冲孔凸模刃口尺寸： B2p=R(40+0.246/2)=50.126+0.01-0B2p=R(10+0.246/2)10.126+0.01-0B2p=R(6.15+0.246/0）=6.273 +0.01-0 125.4 冲裁间隙的确定冲裁间隙是指冲裁模凸、凹模刃口之间的间隙，凸模、凹模单侧的间隙称为单面间隙，用 Z/2 表示，两侧间隙之和称为双面间隙，用 Z 表示。冲裁间隙的数值等于凸、凹模刃口尺寸的差值。冲裁间隙对冲裁出来的零件尺寸精度的影响很大，合理的冲裁间隙可以延长模具的寿命，减小冲裁力。不合理的冲裁间隙会使模具的凸凹模刃口磨损加剧，所有毛病会直接表现在零件的毛刺上冲裁间隙可以通过理论法和经验法得出，但是理论法过于复杂，本次游戏机面板的冲压模设计采用经验法。5.5 降低冲裁力的方法 在冲裁力超过车间现有压力机吨位，就必须采取措施降低冲裁力。一般采用以下几种方法： （1）材料加热红冲。材料加热后，抗剪强度大大地降低，从而降低冲裁力。一般适用于厚板或工件表面质量及精度要求不高的零件。 （2）在度凸模冲模中，将凸模作阶梯形布置。 其一般用在几个凸模直径相差悬殊、彼此距离又很近的情况下，采用阶梯形布置还能避免小直径凸模由于承受材料流动的挤压力而产生折断或倾斜的现象，此时应将小凸模做短一些。(3)用斜刃口模具冲裁。 5.6 冲裁力的计算 冲裁力计算公式:P=K*L*t* P-平刃口冲裁力(N); t-材料厚度(mm); L-冲裁周长(mm); -材料抗剪强度(MPa); K-安全系数，一般取 K=1.3冲裁力：L1=230+802+602=468 查模具材料选择与制造技术附表 1 可知： 取 300查模具材料选择与制造技术附 2-11 表可知：Kx 取 0.04, KT 取0.055。13P=K x L x t x =4681.32300=36504N冲压的卸料力：Fx=KxF =0.05536504N=18252N推件力：根据材料厚度取凹模刃口直壁高度 h=6, 故:n=h/t=3 FT=nKtF 孔=6MM0.05536504N=109510N但是为了便于查表单位换算成 KN 得 1095.51KN总冲压力：F= F 落+ F 孔+Fx+ FT则 F=365.04KN+18.252KN+109.51KN=492.802KN压力机的公称压力计算时必须大于 1.1 倍到 1.3 倍的总压力值。所以1.3X492.802KN=640.64N7KN由上文的计算选定压力机的型号 J23-6.5 即可满足要求。当模具结构及尺寸确定之后，可对压力机的闭合高度，模具安装尺寸进行校核，从而最终确定压力机的规格。 146 模具草图根据排样图画出模具的草图，结合计算所得的数据，更能直观方便的选择模架与辅助零件。图 6-1 游戏机面板模座图1.模柄 2.螺钉 3.上模座 4.导套5.导柱 6.销钉 7.凸模固定板 8.卸料板9.凹模固定板 10.直径 20 凸模 11.直径 6 凸模 12.直径 20 凸模12.矩形凸模 13.整体落料凸模 14.导料板 15 销钉16 螺钉表 6-1 游戏机面板模座部件名称157 模架的选择模架有很多种，本次设计为了节省时间，直接选用标准模架。本次的零件较大，所以选用四角形，此模架具有承载力大的特点，但是也有缺点就是送料不太方便，所以综合其他模架还是选用四角型。图 7-1 游戏机面板模架选用7.1 导向零件（导柱与导套）采用导向零件对上下模进行导向，以保证上模相对于下模的正确运动，从而提高模具的精度及延长模具的寿命。导套 40*140*48导柱 40*260 167.2 模座上、下模座的作用是直接安装或间接安装冲模的所有零件，上模座与滑块链接，下模座与工作台链接，通过滑块传递压力。所以，上、下模座需要有足够的强度和刚度来适应压力机的压力冲裁成型。有两大类分别为滑动导向模座和滚动导向模座两大类，是按照配合方式区分的。模座设计需要考虑的问题设计是尽量选用标准模架以节省时间，有时冲压模具比较特殊时，设计者设计模具时要考虑以下几个方面。通过计算出凹模周界尺寸和安装模具的技术要求来确定模座的外形尺寸。其中比较特别的圆形模座直径需要比凹模板直径大 3070mm。根据受力情况，下模座的厚度一般比上模座大 510mm。对于大型非标准模座，还必须根据实际情况，按铸件工艺要求和结构设计规范进行设计。所设计的模座必须与参考是否与压力机工作台和滑块的尺寸相适应，并进行必要的校核，如下模座尺寸应比压力机工作台孔或垫板孔尺寸每边大4050mm 等。上下模座的导柱与导套必须配合安装，其孔距公差要求在0.01mm 以内。模座上、下面的平行度，以及导柱、导套安装孔与模座上、下面的垂直度等，要求应符合标准中冲模模架零件技术要求的有关规定。模座材料根据工艺力的大小和模座的需要用的模具类型选用，一般的模座选用 HT200 或 HT250，也可选用 Q235 或 Q255，大型重要模座可选用 ZG35 或ZG45。上模座 400*250*55下模座 400*250*70177.3 模柄模柄是将上模与压力机相互固定，并使他们的压力中心重合。中小型模具一般都是通过模柄与压力机的滑块相连接。选择模柄时，应先根据模具大小上模结构模架类型及精度等确定模柄的结构类型，再根据压力机滑块上模柄孔的尺寸确定模柄的尺寸规格，一般来说，模柄直径应与模柄孔直径相等，模柄长度应与模柄孔深度小 510mm。图 7-3-1 模柄图查表得如图尺寸7.4 卸料装置固定卸料装置仅由固定卸料板构成，一般安装在下模的凹模上。固定卸料板的平面外形尺寸一般与凹模板相同，其厚度可取凹模厚度的0.81 倍。当卸料板仅起卸料作用时，凸模与卸料板的双边间隙一般取0.20.5mm（板料薄时取小值，板料厚时取大值）。当固定卸料板兼起导板作用时，凸模与导板之间一般按 H7 /h6 配合，但应保证导板与凸模之间的间隙小于凸凹模之间的冲裁间隙，使凸凹模能正确配合。固定卸料装置卸料力大，卸料可靠，但冲压时坯料得不到压紧，因此常用于冲裁坯料较厚（大于 0.5mm）、卸料力大和平面度要求不太高的冲件卸料装置采用固定卸料装置 188 总结通过一整套游戏机面板冷冲压模具的设计与论文的编写过程学到了很多也觉得模具必须严谨，好多地方只是懂，但是自己做的时候感觉到力不从心，还好有指导老师的帮助，在设计中图纸的检查，和后期论文的检查和最后的修订都给了我很大的帮助，同时也得到了好多学生的帮助与关心，帮助我一起查资料，计算公差，查表核对，在此表示对帮助我的老师同学们表示感谢，没有他们我不可能通过这次的毕业设计学到那么多。万事开头难，选定课题的时候就想了好久，最后还是决定选择我们模具设计与制造专业最经典的冲压模具，也是对我三年来所学的肯定，也想证明一下自己的能力，最终也达到了自己的目的，在最后证明了自己，三年的所学，培养了我多思考
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