模具设计与制造毕业设计(含外文翻译）

1、摘要在工业生产高度发展的现代社会里，利用模具加工是一种重要的加工方法，在一些国家里模具甚至被称为是“黄金”、“金属加工业中的帝王”、“磁力工业”等。这些都足以看出模具在工业中的重要地位。本次设计的是“饭盒注塑模”和“三垫片套排复合冲裁模”。（1）饭盒注塑模主要介绍了塑料饭盒盒身的设计思路和加工过程。塑料饭盒盒身具有重量轻、易清洁、耐腐蚀老化、强度高、使用寿命长，制作方便、价格低廉等特点，是值得人们信赖、喜欢用的产品，它具有非常大的发展前途。本设计采用的是注射成形，注射成形是成形热塑加工的主要方法，就是把塑料原料放入料筒中经过加热熔化，使之成为高黏度的流体，用柱塞或螺杆作为加压工具，使熔体通过喷

2、嘴以较高压力注入模具的型腔中，经过冷却、凝固阶段，而后从模具中脱出，成为塑料制品。在设计过程中，首先对塑料饭盒盒身塑件进行工艺分析，了解此类型塑料的特性、用途等；在对模具的结构进行分析，根据模具的基本结构来进行对模架的选取，然后再对各种相关的工艺参数进行校核，以及根据书上的和图书馆丛书的公式和一系列表、参数等进行对型腔和型芯等的计算，最后进行模具的加热、试模等主要内容。（2）三垫片套排复合冲裁模是针对复合冲裁模具的设计，在第二章中，先是对冲裁件的结构工艺性进行分析，然后依次确定模具的类型、总体结构，最后是冲裁力和主要的尺寸计算、标准件的选用、零件图和装配图的绘制。本套模具的设计不是以复杂模具的

3、设计为主，而主要是对模具设计知识的系统学习和设计的练习，以达到掌握知识和设计方法的目的。这一套模具是三个垫片的冲裁模，结构紧凑简单。材料为10，厚度t=0.5mm。加工工序为落料、冲孔。此次设计不仅使我对书本有了进一步的了解，而且让我了解到许多书本上没有的东西，更让我让我所学到的理论与实际结合起来，这为我以后的工作铺下了重要基础，从而让我在此次设计中收益很多。关键词：注射成形；型腔；型芯；落料；冲孔Abstract Industrial production in the highly developed modern society, the use of mold processing i

4、s an important processing methods, in some countries and even mold has been called the "gold", "Metal processing industry of the emperor," "magnetic industry" and so on. These are sufficient to see die in an important position in the industry. The design is the "in

5、jection mold boxes" and the "three sets of row composite gasket Die." (1) introduces the injection mold boxes plastic boxes are the design of box thinking and processing. Plastic boxes with boxes are light weight, easy to clean, corrosion-resistant aging, high strength, long service l

6、ife, the production of convenience, low prices and so on, is worthy of people's trust and like to use the products, it has a very big development prospects. The design is based on injection molding, thermoplastic injection molding process is forming the main way to do this is to Add Barrel plast

7、ic raw materials in the melt after heating to a high viscosity of the fluid, the plunger or screw used as a pressure tool so that the higher the melt through the nozzle into the mold cavity pressure in, after cooling, solidification stage, and then emerge from the mold and become plastic. During the

8、 design process, the first box on the plastic boxes are plastic parts for process analysis, to understand the characteristics of this type of plastic, uses, etc.; in the analysis of the structure of mold, according to the basic structure of molds for the selection of the mold, and then of various pr

9、ocess parameters related to verification, as well as books and library books on the formula and a series of tables, parameters such as cavity and core of the calculation, etc., and finally heating the mold, such as the main contents of test mode . (2) three sets of row composite gasket Die Blanking

10、Dies for composite design, in the second chapter, the first pieces of the structure of the blanking process of analysis, to be followed to determine the type of mold, the overall structure, and finally blanking force and the size of the main terms of the selection of standard parts, spare parts and

11、assembly diagram mapping. This is not a set of mold design mold design to the main complex, and the main knowledge of mold design and design of a systematic study of the practice, to acquire knowledge in order to achieve the purpose and design methods. This set of three pads of die Die, simple and c

12、ompact structure. Material 10, thickness t = 0.5mm. Processes for blanking, punching. The design not only makes me have a better understanding of the books, but I did not understand many things in books, but also I learned so I combine the theory and practice, which I will work for a Shop an importa

13、nt foundation, so I have a lot of the design proceeds. Key words: injection molding；cavity;core；blanking；punching.目录第1章 综述·····························

14、3;·······································11.1概述·········

15、3;·················································

16、3;·······11.2我国模具的发展史········································

17、3;············11.2.1五十、七十年代（空白阶段）··································

18、83;········11.2.2八十年代（发展阶段）·······································

19、;··········11.2.3九十年代（竞争阶段）·····································&

20、#183;···········1第2章三垫片套排复合冲裁模设计···································

21、83;···········32.1制件图·····································&#

22、183;···························32.2冲裁件的工艺性分析····················&

23、#183;······························32.2.1制件工艺性分析·················

24、····································32.2.2拟定工艺方案············

25、············································32.3冲裁件的排样····&#

26、183;·················································&#

27、183;···42.3.1搭边和料宽············································

28、83;·············42.3.2排样方法···································

29、;·························52.3.3材料的利用率·······················

30、;·································52.4冲裁模工作部分的设计··············

31、83;··································52.4.1落料时··············

32、················································52.4.2冲孔时

33、83;·················································

34、83;···········62.5冲裁力、卸料力及推件力的计算···································

35、83;·····72.5.1冲裁力的计算··········································

36、83;·············72.5.2卸料力及推件力··································&#

37、183;··················72.5.3公称压力的确定·····························&

38、#183;·······················82.6压力机的选择························

39、83;·································82.7零部件的选择与设计··············&#

40、183;····································92.7.1工作零件···········

41、3;················································92.7.2定位零件

42、··················································

43、·········112.7.3导向零件·······································&

44、#183;···················122.8卸料与出件装置····························&

45、#183;··························122.8.1卸料装置·····················&#

46、183;·····································122.9模架及其零件的选择与设计·········

47、83;·································142.9.1模座···············

48、·················································152.9.

49、2模柄·················································

50、83;··············162.9.3打杆长度的确定·································&

51、#183;··················162.9.4固定板与垫板·····························

52、··························172.9.5紧固件······················&#

53、183;······································19第3章 饭盒注塑模设计·········&

54、#183;···············································203.1塑件分析

55、3;·················································

56、3;··········203.1.1材料分析······································

57、;·····················203.1.2塑件工艺分析··························

58、3;····························213.1.3塑件结构分析···················

59、83;···································213.1.4尺寸精度分析············&#

60、183;··········································213.2模具成型设计·····

61、83;·················································

62、83;·223.2.1分型面位置的确定··············································

63、····223.2.2确定型腔数量············································

64、;···········233.2.3模具结构形式的确定····································&

65、#183;···········233.2.4模具动作原理及结构特点···································&

66、#183;·······233.2.5注射机型号的选定·······································

67、3;··········243.3浇注系数的设计·····································

68、3;·················253.3.1主流道设计······························

69、3;··························263.3.2浇口的设计·····················

70、3;···································273.4成型零件的设计············

71、3;··········································283.4.1成型零件的结构设计·····

72、···········································283.4.2成型零件钢材的选用····&#

73、183;···········································293.4.3成型零件工作尺寸的计算···&#

74、183;·······································293.4.4成型零件强度及支承板厚度计·······

75、································303.5模架的确定················&#

76、183;··········································313.5.1 A板尺寸·····&#

77、183;·················································&#

78、183;····313.5.2 B板尺寸···········································&#

79、183;················313.5.3 C板块尺寸·······························&

80、#183;·························313.6排气槽的设计······················&#

81、183;··································323.7脱模推出机构的设计·············

82、·····································323.8温度调节系统的设计··········

83、3;·······································323.8.1冷却水的体积流量········&

84、#183;·········································333.8.2冷却管道直径······

85、·················································333.8.

86、3冷却水在管道内的流速·············································333.8.4冷却管道孔壁与冷却水之间

87、的传热膜系数···························333.8.5冷却管道的总传热面积···················&

88、#183;·························333.8.6模具上应开设的冷却水孔数·····················

89、····················33参考文献·····························

90、····································34外文翻译·············

91、··················································

92、··35谢辞···············································&#

93、183;······················41第1章 综述1.1概述工、模具材料是工模具加工业的基础。随着我国国民经济发展和人民生活水平的提高， 人们对产品的审美观，价值观也不断提高，从而对各类工、模具产品，无论是内在质量还是外表美观等方面均要求日益精臻，困此势必对工模具材料在数量上、系列上和质量上提出更 高的要求。中国的模具材料从无到有，从小到大，从少到多，直到现在

94、，无论是从钢种还是从规格、标准化、系列化等方面，都是伴随着模具制造发展而发展的。  1.2我国模具的发展史1.2.1五十、七十年代（空白阶段）在这三十年中，由于我国推行计划经济的模式和产业结构上依照前苏联的生产方式，模具制造纯属依附于企业的一个配件加工车间。再则由于工业发展的缓慢和经济封闭，以及人民的生活水平处于很低的消费水平等诸多因素，抑制了模具制造的产业化、社会化和商品化。由此而带来了模具制造业对其所采用的材料要求不高甚至没有要求，供需关系处于有什么用什么的不合理的混乱状态。1.2.2八十年代（发展阶段）随着改革开放和国民经济的增长，很大程度上推动了模具制造业的发展。模具制造业已

95、走出企业禁锢的状态，十年中，我国的仿制国外新钢种的同时，还在高校、科研院所和各钢厂的配合下，自行研制开发了一批适合我国国情的模具新钢种。不仅改善了加工性能，而且还大大提高了模具的使用寿命。1.2.3九十年代（竞争阶段）随着我国国民经济的发展和产品的更新换代，我国已成为模具和模具材料的生产大国。据1997年统计，我国年耗模具材料13万吨，其中普钢4.5吨。这说明模具这个特殊的产品在近十年中从计划经济条件下的备件逐步发展成市场经济条件下的商品，并日益被模具制造商在其质量和品牌上得到重视。而作为一个工业日趋发展，产品交替更新节奏很快的国家，其对模具的发展也更进一步地被产品生产商重视。因此，一批过去已

96、被研制成功的系列的能适应不同工况条件和产品制造要求的模具材料的开发、试制和生产成为各大特钢厂竞争相推出和竞争的市场热点。但是，模具材料由于其规格繁多，同规格单次需求量少，市场即时采购等特点，使得各大钢厂规模性生产装备无法适应。因此纷纷寻找合适的代理商以求得规模效应。可是，众多的代理商虽然手中握有厚资，但是对于模具工况条件，材料特性以及相关热处理等问题的了解不够，都停留于普钢类方面的激列竞争。另外，国外的资深代理机构和各著名钢厂近几年来组织重兵力图挤入中国的模具材料市场。如：瑞典的NUDDEHOLM、ASSAB，以及德国的蒂森、萨斯特，日本的大同等公司都在上海乃至全国各地树起了优特钢的旗帜，但由

97、于他们的价格过高，已逐渐显得无法展开规模销售，就连目前在国内较有名气的外资公司都在中国寻找价格低廉，品质优良的模具材料。第2章 三垫片套排复合冲裁模设计2.1制件图零件名称：垫片生产批量：大批量制件精度：IT14级材料：Q235料厚：0.5mm零件图：2.2冲裁件的工艺性分析2.2.1制件工艺性分析垫片是典型的钣金件，制件结构简单，具有良好的冲压工艺，用模具冲压经济。2.2.2拟定工艺方案A、用单工序模加工，即先落料后冲孔，分两道工序完成优点：模具结构简单,制造方便。缺点：多了一道工序，冲孔时落料件不好定位，最终制件精度较差。B、用复合模加工，即落料冲孔同时同工位进行，一道工序完成优点：工序少

98、，操作方便，制件精度高。缺点：模具结构比较复杂。C、用级进模加工，冲孔落料同时而不同工序进行，一道工序成优点：减少自动化操作，制件精度高。缺点：模具结构比较复杂。比较三种工艺方案，综合其优缺点采用第三种方案，即用落料复合模进行制件的加工。方案1优点：操作方便，模具工艺比较简单。缺点：材料利用率比高。方案2优点：材料利用率比较高缺点：操作不方便，模具结构比较复杂。结论：比较2种方案，综合其优缺点采用第1种方案。根据第1种确定材料宽度B。2.3冲裁件的排样2.3.1搭边和料宽2.3.1.1料宽的确定 由公式得 B= （2.1） = 式中 D条料宽度方向冲件的最大尺寸；a侧搭边值，mm,(取2.2)

99、；条料宽度的单向（负向）偏差，mm,（取0.7）。2.3.1.2搭边值的确定如下图：2.3.2排样方法排样的合理与否，影响到材料的经济利用率，还会影响到模具结构、生产率、制件质量、生产操作方便与安全等。考虑到制件的质量和冲模寿命，本设计选用有废料排样法。2.3.3材料的利用率冲压件大批量生产成本中，毛坯材料费用占60%以上，衡量排样经济性、合理性的指标是材料的利用率。计算公式：=(2.2)= =71.5%材料利用率满足要求，排样合理。2.4冲裁模工作部分的设计查表得:=0.20=0.022.4.1落料时2.4.2冲孔时 式中、落料时凹凸模刃口尺寸，mm；、 冲孔时凹凸模刃口尺寸，mm；落料件的

100、最大极限尺寸，mm；冲孔件的最小极限尺寸，mm；冲件的制造公差，mm；最小合理间隙，mm；、凸、凹模制造公差，mm； X磨损系数，（取0.5）。2.5冲裁力、卸料力及推件力的计算2.5.1冲裁力的计算计算冲裁力的目的是为了合理地选择压力机和设计模具，压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求。计算公式：F=KLt (2.3) =1.3×374.288×0.5×340 =82717.65N =82.71765×N式中 F冲裁力； L冲件剪切周边长度，mm；初冲材料的抗剪强度（取340MPa）； t料厚，0.5mm； K系数，一般取1.2.5.2卸

101、料力及推件力为了始冲裁过程连续i，操作方便，就需把套在凸模上的材料卸下，把卡在凸模孔的冲件或废料退出。2.5.2.1卸料力=F (2.4) =0.05×82.71765×=4135.882N2.5.2.2推件力=F (2.5)=0.063×82.71765× =5211.212N2.5.3公称压力的确定P(1.11.3) (2.6)式中 压力机的公称压力N；冲裁时总冲压力 N。 采用了弹性卸料装置和下出料方式的总冲压力为：=F+ (2.7)=(82.71765+4.135882+5.211212)×=92.06474×NP(1.11.

102、3)=101.271×119.684×N 101.3119.7KN2.6压力机的选择正确选择压力机，关系到设备的安全使用，冲压工艺的顺利实施及冲压件的质量，生产效力和模具寿命等一系列问题。在本设计中，由于冲裁件属于小型件，所以选用JA21-35开式机械压力机,如下表：表2.1压力机主要参数公称压力（KN）350滑块行程(mm)130滑块行程次数（次/分钟）50最大闭合高度(mm)280闭合高度调节量(mm)60 滑块中心线至床身距离(mm)205立柱距离(mm)428工作台尺寸(mm)前后380左右610续表2.1工作台孔尺寸（mm）前后200左右290工作台孔尺寸（mm）

103、直径260垫板尺寸(mm)厚度60直径22.5模柄孔尺寸(mm)直径50深度70滑块底面尺寸(mm)前后210左右2702.7零部件的选择与设计模具的工作零件、定位零件、压料和卸料零件、导向零件、连接和紧固零件、弹簧、橡胶等要首先按冷冲模国家标准选用，若无标准，可先选用再进行设计。对于小而长的冲头，壁厚较薄的凹模等还需要进行强度校核。设计计算确定了凹模的结构尺寸后，可根据凹模周界选用模架。模具的闭合高度、轮廓大小、压力中心应与选用设备相适应。2.7.1工作零件2.7.1.1凸模采用圆形凸模C型，如下图2.7.1.2凹模 2.7.1.3凸凹模 (1) 外凸凹模（2）中凸凹模（3）内凸凹模采用凸、

104、凹模分开加工可使凸凹模自身具有互换性，便于模具成批制造，但需要较高的公差等级，才能保证合理的间隙，模具制造困难，加工成本高，一般不采用。凸凹模配合加工，对于冲制形状复杂或薄板制件的模具，其凸凹模往往采用配合加工法，此方法是先加工好凸模（凹模）作为基准，然后根据此基准件的实际尺寸，配做凹模(凸模)，使他们保持一定间隙，其公差不受凸、凹模间隙大小的限制，制造容易，并容易保证凸凹模的间隙。本设计采用分开加工法2.7.2定位零件2.7.2.1挡料销在设计中，为了使挡料更加准确，挡料销采用螺纹固定。如下图：2.7.2.2导料销 材料采用T7，热处理硬度为4652HRC,粗糙度在1.6m以下，装配时采用H

105、7/S6配合。如下图：2.7.3导向零件导向零件有许多，如导板导向，则在模具上安装不便，而且阻挡操作者的视线，所以不采用；若采用滚株式导柱导套进行导向，则虽然导向精度高寿命长，但结构比较复杂，所以不采用，针对这次加工的产品精度要求不高采用滑动式导柱导套进行导向即可。而且模具在压力机上的安装比较简单，操作又方便，还可降低成本。设计参数如下： 导柱： d=40mm L=223导套: D=56mm L=852.8卸料与出件装置卸料与出件装置的作用是当冲模完成一次冲压之后，把冲件或废料从模具工作零件上卸下来，以便冲压工作能继续进行。通常，把冲件或废料从凸模上卸下称为卸料，把冲件或废料从凹模中卸下称为出

106、件。2.8.1卸料装置卸料装置有刚性和弹性两种形式。在本设计中采用弹性卸料板，工作可靠卸料力较大，适用于平整度要求不高或厚度大于或等于0.5mm以上时采用。当料板仅起卸料作用时，凸模与卸料板的间隙取决于卸料板的厚度。其双面间隙一般为0.20.5mm之间，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，一般按H7/h6制造，但还应保证导板与凸模之间的间隙要小于凸、凹模之间的间隙，以确保凹模的正确导向和配合。弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和弹性元件组成。其结构如下图所示：2.8.1.1弹性卸料板弹性卸料板具有卸料和压料双重作用，多用于冲制薄料，使工件的平面度提高。其平面外形尺寸等于或稍

107、大于凹模板尺寸，厚度取凹模厚度的0.60.8倍。卸料板与凸模的双边间隙根据冲件的料厚确定，一般取0.10.3mm(料厚时取大值，料薄时取小值)。2.8.1.2弹性元件由于橡皮允许承受的负荷较大，而且按章调整比较灵活方便，因而它是冲模中弹性卸料、顶件及压边装置常用的弹性元件，如下图所示：橡皮垫（1）为保证橡皮不因过早失去弹性而被损坏，其允许最大压缩量应不超过其自由高度的45%，一般取：(2.8)橡皮的预压缩量一般取其自由高度的10%，即(2.9)（0.10×353.505.25故工作行程8.7510.5橡皮的高度由所需工作行程按下式求出式中橡皮自由状态下高度，mm；所需工作行程，mm。

108、（2）橡皮所产生的压力F=AP (2.10)式中 F压力，N；A橡皮横截面积，； P与橡皮压缩量有关的单位压力，MPa。2.9模架及其零件的选择与设计模架是上模座、下模座、导柱和导套的组合体。根据模架导向用的导柱和导套间的配合性质，模架可分为滚动导向模架和滑动导向模架两大类。每类模架中，由于导柱安装位置和数量不同，各自又具有多种模架类型。选择模架结构要根据工件的受力变形特点、坯件定位和出件方式、材料送进方向、导柱的受力状态，以及操作是否方便等方面进行综合考虑。若采用中间导柱模架，则导柱对称分布，受力平衡，滑动平稳，拔模方便，但只能一个方向送料。若采用对角导柱模架，则受力平衡，滑动平稳，可纵向或

109、横向送料。若采用后侧导柱模架，则可三方向送料，操作者视线不被阻挡，结构比较紧凑，但模具力不平衡，滑动不平稳。本设计采用后侧导柱模架。2.9.1模座上、下模做的作用是直接或间接地安装冲模的所有零件，并分别与压力机的滑块和工作台连接，以传递压力。因此，上、下模座的强度和刚度是主要考虑的问题。2.9.1.1模座设计时应注意的问题设计时一般都按标准（GB/T2851.31990、GB/T2855.51990、GB/T2855.61990、GB/T2851.6/1990）选用模架或模座。在不能使用标准的情况下，设计冲模模座时应注意以下几点。 模座的外形尺寸根据凹模周界尺寸和安装要求来确定。对于圆形模座，

110、其直径应比凹模板直径大3070mm。对于矩形模座，其长度应比凹模板长度大4070mm，而宽度可以等于或略大于凹模板宽度，但应考虑有足够位置来安装导柱、导套。模座的厚度一般取凹模板厚度的1.01.5倍，根据受力情况，上模厚度可比下模厚度小510mm。对于大型非标准模座，还必须根据实际需要，按铸件工艺性要求和铸件结构设计规范进行设计。 所设计的模座必须与所选的压力机工作台和滑块的有关尺寸相适应，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安装孔的位置尺寸必须一致，其孔距公差要求在0.01mm以内。模座上、下面的平行度，以及导柱导套孔与模

111、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条件的有关规定。 模座材料根据工艺力的大小和模座的重要性选用，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。2.9.1.2模座的分类根据配合性质模座可分为滑动导向模座和滚动导向模座两大类。本设计中模座参数如下： （1）上模座 H=45 B=188 L=280（2）下模座 H=55 B=188 L=2802.9.1.3冲模闭合高度的确定 概念：冲模闭合高度，是指模具在最低的工作位置时，下模座的底平面至上模座的顶平面之间的距离（部含模柄的高度）。压力机的闭合高度，是指滑块在下死点时，工作台

112、（不含垫板高）至滑块下平面间的距离。要求：模具的闭合高度与压力机的闭合高度相协调。2.9.2模柄模柄的作用是把上模固定在压力机的滑块上，同时使模具中心通过滑块的压力中心。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，模柄长度应比模柄孔深度小510mm。模柄与上模座2.9.3打杆长度的确定H=h1+h2+C (2.11)式中： h1打杆在推出状态时，深入上模板之间的长度，mm；h2冲床结构尺寸，mm； C考虑各种误差而增加的长度，

113、mm，通常取C=1015 mm。2.9.4固定板与垫板2.9.4.1固定板凸模固定板的作用是将凸模或凸凹模固定在上模座或下模座的正确位置上。凸模固定板位矩形或圆形板件，外形尺寸通常与凹模一致，厚度可取凹模厚度的60%80%。固定板与凸模 或凸凹模之间为H7/n6或H7/m6，压装后应将凸模端面与固定板一起磨平。本设计中用到了凸模固定板和凸凹模固定板，如下图所示：外凸凹模固定板中凸凹模固定板2.9.4.2垫板垫板要淬硬磨平，其作用是承受并扩散凸模或凹模传递的压力，以防止模座被挤压损伤。垫板的外型尺寸与凸模固定板相同。如下图所示：上模垫板2.9.5紧固件冲模中用到的紧固件主要是螺钉和销钉，其中螺钉起联结固定作用，销钉起定位作用。螺钉和销钉都是标准件。冲模中广泛使用的螺钉是内六角螺钉，紧固牢靠，螺钉头不外露，且模具外形美观。销钉常用圆柱销。模具设计时，螺钉和销钉的选用应注意以下几点。同一组合中，螺钉的数量一般不少于3个（对中小型冲模，被联结件为圆形时用36个，为矩形时用48个），并尽量沿被联结件的外缘均匀分布。销钉的数量一般都为两个，且尽量远距离错开分布，以保证定位可靠。销钉的公称直径可按与螺钉大径相同或小一个规格来选取。螺钉的旋入深度和销钉的配合深度都不能太浅，也不能太深，一般取其公称直径的1.52倍