冲压模具成型工艺与模具设计说明书

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①8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IT12〜13级，两个孔的位置精

度是IT11-12级，其余尺寸的公差为IT12〜14,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：冲孔一落料级进冲压，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。

OO

IOJIOJIOE

I。工。JL。：

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

2/18

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：72x44-2x8x9-19x8-13x8-2x7rx&=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：n=2667.5/<47x73.5>=77.2%

排样2：取搭边值1.5mm

条料宽度R=75mm步距I.=45.5mm

材料利用率：n=2667.5/〈75x45.5>=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罗列方式。排样图如下

选用1mmx900mmx1200mm的板料，可以裁12条，每一—条可以冲26件。

总的材料利用率：12x26x2667.5/<900x1200>=77%2、计算冲

床合力并预选冲床

L=(272+50=322mmt=1mmob=450Mpa

冲压力F=Ltob=322xlX450=144900N~145KN

查《冲压工艺及模具设计》表3-11K卸=0.05K推=0.055K顶=0.06卸料

力：F卸“冲群尸272x1x450x0.05=6120N

倒装复合模：顶件力等于零

推件力：刃口高度为10n=8/ln取8

3/18

糊晒喇砺多炽寸：、、、、

磨损系数查《冲压工艺及模具设计》表3-5

A==<X=0.5>

A2==<X,=0.75>

A3==<X5=0.75>

A==

4<X4=0.5>

A5==<XS=0.5>

A'N寸要标注在凸凹模上，所以要转化到凸网模

A5凸凹模二=（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35X-0.75

B尸

B2==

落料凹模磨损后不变尺寸：42±0.12、8±0.1

C=42±0.12/4=42+0.03

C2=8±0.1/4=8±0.025

落料凸模（凸模固定板按凹模实际尺寸配做，保证间隙0.100〜0.140mm

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冲孔凸模磨损后变小尺寸：公差为IT12-IT13级

凸、凹模公差按IT8级,8凸模KSOmm8凹模=0.020mm

校核间隙仍凸模|+13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3-5X=0.5

B|凸模=

Bi凹模=

5、确定弹性元件

聚氨酯橡皮允许承受的载荷较弹筮大,并且安装方便，所以选用橡皮。

卸料力为F卸=612()N

橡皮的高度：H门由二H工作/<0.25~0.3>=32~26.7取30

式中H工作=t+l+H修磨=1+1+6=8

橡皮的面积：A=F卸/p=23538~12240mm?

式中p为橡皮预压(压10%~15%H自由时单位面积上的压力，取0.26~0.5取

一块整开凸模孔的合四个卸料螺钉孔160x160x25的聚氨酯橡皮.面积校

核：160x160-2768-452=22380mim>12240mm?可行

五、编写工艺文件

冲压工艺过程卡

材料技毛坯重辅助材

材料牌号及规格毛坯尺寸每件毛坯可制件数

术要求量料

6/18

条料

Q235[l(±0.1x

[1X75X26

900x1200]

1200]

工序名工艺装

工序号工序容加工简图超备

称备

剪板机上

裁板

0下料

75x1200

二丁・一_.，二「•二

L!

落料冲

落料落料冲孔PHVJ

1J23-25孔复合

hi_二__|_1

复合冲裁p_n_n_1

冲孔模

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/m6o

其总长L=H固定权+H却料板+(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固定板十H凹模十H空心垫板=50mm,小端K32mm；

(3凹模采用薄网模结构，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=72x().24=17.28mm取18mm。

凹模壁厚尺寸C=(1.5~2H=27~36mm

式中K查《冲压工艺及模具设计》表3-15取0.24s=72mm

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凹模板边长：B>44+2x(27〜36=98〜116

L>72+2x(27-36=126-144

L取160,普通情况下,B&L所以B取160,故薄凹模板长、宽、厚度尺寸160mmx

160mmx18mm

(4模具刚性校核

凸凹模尺寸较大模具强度较大，所以不需要或核，

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=l6200N

无导向：可行

2、其他板的尺寸［参考典型组合结构(GB2858.2-81J

凸凹模垫板：160x160x8

凸凹模固定板：160x160x2()

卸料板：160x160x14

空心垫板：125x100x16

小凸模固定板：125x100x18

小凸模垫板：125x100x8

3、模架规格

上模座的规格：160x160x45

下模座的规格：160x160x55

模柄的规格：A50xl(X)

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导套：A28H7x90x38

导柱：A28h6x80x200

4、模具闭合高度

(55+8+60+(45+16+16+8+18-l=225mm

七、校核所选压力机

J2&25压力机：标称压力250KN；滑块行程65(次/分；连杆调节长度55mtn；

最大装模高度270mm，工作台尺寸370mmx560mm,模柄孔尺寸中5。又70；机电功率

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Crl2硬度60~64HRC

序号工序名称工序容

1备料锻件(退火状态165x165x18

铳六面到尺寸.160.3x160.3x17。注意注意两大平面与相

2粗铳

邻侧面用标准角度测量达到基本垂直要求

磨光两大平面厚度到mm,并磨四个侧面，达到两相邻侧面

3磨平面

垂直,垂直度0.02mm/100mm

1、划线划出凹模轮廓及螺孔、销孔和穿丝孔中心线

2、钻孔钻罗纹孔、销钉底孔和凹模洞口穿丝孔

4钳工

3、较孔被销钉孔达到要求

4、攻丝攻罗纹丝达到要求

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5热处理淬火+低温回火使材料硬度达到60~64HRC

磨光六平面消除淬火变形和氧化皮，并达到工艺所要求的

6磨平面

尺寸

7退磁消除」6料残存磁

8线切割电火花成型凹模洞口，并留0.01-0.02的研磨余量

9钳工研磨出模洞口壁面到尺寸,粗糙度0.8

10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%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;於熔点抗拉强度ti弯强度硬J£HB

1.02~0.2-0.40.4-(.7130-16(50MPa80MPa97R1211.16

2、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1T1374级淇尺寸为：........，精

度较低，成型工艺性较好。

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塑件质量没有较高的要求，表面光度Rai.6pm速件部的粗糙度为Ra3.2pm,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①68x24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：VI=13.323cm，,浇注系统体积：V2=1.361cm30

一次浇注所用塑料总体积V=V1+V2=13.323+1.361=14.684cm%

塑件质量：查《塑料制件成型及模具设计》ABS的密度取p=LlxiaKg/mm塑

件的质量为Ml=14.684x].lx10^15.152g

正面投影面积：2.82cm?

所需锁模力：282X30=8.46KN

3、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，容易实现彻底自动化。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S乙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（匕80~85时间（h2~3

料筒温度前段：180〜200中段165〜180后段150~170

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喷嘴温度(℃：170〜180

模具温度(℃：50-80

注射压力(MPa：60-100

成型时间(s：注射时间：20-90高压时间：()〜5

冷却时间：20~120总周期：50-220

螺杆转速：3(Xr/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。选择分型面时普通应遵循以下几项原则：

11、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便于模具加工创造。

(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

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普通浇注系统普通由主流道、分流道，浇口和冷料穴四部份组成。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。此外还要考虑去除、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中4mm，注射机的喷嘴头球面半径为R20mm,主

流道衬套的球而半径应比注射机的喷嘴头球而半径大1〜2mm.主流道小端直径

应该比注射机的喷嘴直径大0.5〜1mm.取浇口套的球面半径为R22mm，主流道

小端直径为①4mm，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飞

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，由于本塑件不合用推板推出形式，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

(p7的拉料杆。

脱模行程大于等于22mm。

脱模力14416N=14.4KN

式中p=10MPaA=3014mm2f=0.5

6、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：

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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

3z=1/3〜1/4△为模具的创造公差

(1、型芯的径向尺寸有、，高度尺寸有、

1=

Ml

I=

Ml

h=

Ml

h=

M2

(2、型腔的径向尺寸有、，高度尺寸有、

L=

Ml

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

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结构,小型芯采用台阶式的，与大型芯的配合按H7/m6o大型芯采用直通式，用两

个①6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网肝生条件计算按弓艮度条件计算

S>6.237>>14,5hs>14.8hs>16.89

式中E=2.1xKhMPap=3()MPaL=68mmh=24mm=0.028mm=245MPa

C=0.86C=0.03=0.6

1

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125x125x63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：125x125x25

垫板：125x25x63

推杆固定板:125x73x12.5

推板：125x73x16

定模座板：180x125x16

180x125x16

动模座板：

用32的导柱，①55的定位圈。

模具合模高度：16+25+63+25+63+25=209mm

15/18

8、模具调温系统的设置

普通注射模具的塑料熔体温度为200摆布，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78cm3＞工件成型所需要的14cm3。可行

注射压力：170MPa＞工件成型所需要的60〜lOOMPa可行

螺杆转速：14~20()＜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

拉杆向距：350x280模座外尺寸.180x125

移模行程：220mm＞工件成型所需要的行程2.5x24+＜5〜10＞=70mm可行

最大模具厚度：3(Xknm＞模具闭合高度208mm可行

最小模具厚度：100mm＜模具闭合高度208mm可行

最大成型面积：360cm3＞工件成型面积2.82cm3可行

推出方式：推管推出方式

模具定位孔的直径：①55mm喷嘴球半径20mm喷嘴口直径①4mm

以上几项校核条件都符合要求，所以选择注射机(JZ-60/450可行。

五、编写工作零件机械加工工艺

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定模板机械加工工艺规程材料3Cr2M。预硬钢：硬度35〜45HRC

序号工序名称工序容

1备料锻件（退火状态130x130x65