1、青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 1 1 绪论 模具在现代生产中，是生产各种产品的重要工艺装备，它以其特定的形状通过一定的方式使原材料成形。例如，冲压件和锻件是通过冲压和锻造方式使金属材料在模具内发生塑性变形而获得的；金属压铸件 、 粉末冶金零件以及塑料 、 陶瓷 、 橡胶 、 玻璃等非金属制品，绝大多数也是用模具成形的。由于模具成形具有优质 、 高产 、 省料和低成本等特点，现已在国民经济各个部门，特别是汽车 、 拖拉机 、 航空飞机 、 仪器仪表 、 机械制造 、 家用电器 、 石油化工 、 轻工日用品等工业部门得到极其广泛的应用。据统计，利用模具制造的零件，在飞机 、 汽车 、 拖
2、拉机 、 电机 仪表 、 仪器仪表等机电产品中占60% 70%；在电视机 、 录音机 、 计算机等电子产品中占 80%以上；在自行车 、 手表 、 洗衣机 、 电冰箱 、 电风扇等轻工产品中占 85%以上。 随着社会经济的发展，人们对工业产品的品种 、 数量 、 质量及款式都有越来越高的要求。为了满足人类的需要，世界上各工业发达国家都十分重视模具技术的开发，大力发展模具工业，积极采用先进技术和设备，提高模具制造水平。并取得了显著的经济利益。 研究和发展模具技术，对于促进国民经济的发展具有特别重要的意义。模具技术已成为衡量一个国家产品制造水 平的重要标志之一。模具工业能促进工业产品的发展和质量提
3、高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各个国家的高度重视和赞赏。在日本，模具被誉为“进入富裕社会的原动力”，在德国则冠之以“金属加工业中的帝王”，在罗马尼亚视为“模具就是黄金”。因此可以断言，随着工业生产的迅速发展，模具工业在国民经济中的地位将日益提高，模具技术也会不断发展，并在国民经济发展过程中发挥越来越重要的作用。 随着模具技术的发展，冲压技术得到了越来越广泛的应用，随之而来的是对冲压模具的设计与制造的要求越来越高。冲压模具是冲压生产的主要工艺装备， 其设计是否合理对冲压件的表面质量 、 尺寸精度 、 生产率以及经济效益等影响很大。因此，研究冲压模具的设计，提高冲压模具的各项技术指标对冲压
4、模具设计和冲压技术发展是十分必要的。 冲压是金属塑性成型的基本方法之一，它是利用冲模在压床上对金属板料施加压力使其变形和分离，从而得到一定形状，满足一定使用要求的零件的加工方法。冲压的三青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 2 要素是冲床、模具、原材料。冲压是一种先进的金属加工方法，与其他的 加工方法比较，在经济、技术上都有很大的优势：（ 1）无屑加工，材料的利用率高。（ 2）可以得到形状复杂的零件。（ 3）制的零件一般不需要进一步加工，可以直接用来装配。（ 4）冲床一次可以得到一个零件而冲床的一次行程从几次到几千次不等，同时毛坯 的 形状规则，便于实现机械化和自动化。（ 5）大量生产的条件
5、下，成本很低。（ 6）冲压件的质量主要靠模具来 保证，所以操作简单，要求工人的技术等级不高。不过缺点也是有的，比如说：模具要求高，制造费用高，周期长，所以在小批量生产的时候受到限制。但是它的优点使得它在制造业得到了广泛的运用， 在现代电机，电器，汽车，仪表，以及飞机导弹，和民用轻工业等行业成为主要的生产工艺之一。 冲压工艺通常可以按照以下的方法分类。一、按照变形性质分类可分为（ 1）分离工序，如冲孔、落料、切口等；（ 2）成型工序，如弯曲、拉深等。二、按照基本变形、方式分类（ 1）冲裁，如冲孔，落料等；（ 2）弯曲，如压弯、卷边、扭曲等；（ 3）拉深，分为变薄拉深和不变薄拉深；（ 4）成型。如
6、翻边、缩口等。按照工序组合的方式可以将冲压模具分为单工序模；复合模；连续模（级进模），在设计中，应针对不同的零件采用不同的加工方法和不同的模具结构和形式 。 冲模结构一般由以下五个部分组成： 1 工作零件，用于实现冲裁变形，使材料正确分离，保证冲裁件形状的零件，包括凸模和凹模等。 2 定位零件，确定条料在模具中正确位置的零件，如导尺等。 3 卸料及推件零件 4 导向零件 5 连接固定零件。也有一些冲模不完全具备这五部分的，如结构比较简单的开式冲模，上、下模就没有导向装置零件。模具的结构决定于工件的要求，生产的批量，生产的条件，和制造模具的条件等因素。因此模具的结构也是多种多样的，作用相同的零件
7、的形式也不尽相同。 我们这次毕业设计的任务就是设计生产一个零件所需要的几套冲压模具，即 就老师所给的零件、生产要求以及精度要求，设计出几套符合要求的冲压 模 具 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 3 2 工件的工艺性分析 2.1 工件的工艺性分析 图 2-1 所示工件为电极板零件图，其材料选用紫铜，料厚 t=5mm。此工件是一个轴对称的简单件，内孔为圆孔，无尖锐的清角，无细长的悬臂和狭槽， 为了保证装配要求，孔不允许有变形，孔所在平面应平直，各表面不允许有严重的划痕。 零件图中尺寸均未标注尺寸精度和位置精度，粗糙度也无要求，设计时按 IT14 级选取公差值。紫铜（硬）具有良好的导电性，满
8、足电极板导电的使用要求，利用设 计手册查出其抗剪强度 为 240Mpa，抗拉强度 b 为 300 Mpa，具有良好的冲压性能，满足冲压工艺要求。 制成该零件所需的基本工序为切 边 、冲孔和弯曲，其中切 边 和冲孔属于简单的分离工序。 弯曲工件上的孔，应尽可能在工件还是平面状的时候冲出，这样可简化模具结构 8.33 mm 孔的边缘与弯曲半径中心线的距离为 23mm， 14.3 mm 孔的边缘与弯曲半径中心线的距离为 57mm，均大于料厚 5mm， 均可以在弯曲前冲出，并可以作为后续工序的定位孔。 97.841.465R6R650.55130.5750.8 38.1图 2-1 电极板 零件图 2.
9、2 工艺方案的确定 完成该零件的成形，需要切 边、冲孔、 弯曲三道 工序 。这三道工序经分析可能的青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 4 工艺方案有以下几种： 方案一 ： 采用单工序模生产 ， 先 切 边 ，后 冲孔 ， 最后进行弯曲 ，这种工序安排 需要三 套模具 。 方案二：仍然 采用单工序模生产 ， 先 冲孔 ，后 切边 ， 最后进行弯曲 ，这种工序安排同方案一也 需要 三 套模具 。 方案三： 切边 -冲孔复合冲 压 ，然后进行弯曲。 方案四：采用级进模生产， 切 边、冲孔、 弯曲 连续冲压 在上述列举的方案中，方案一的优点是：模具结构简单，模具寿命长，制造周期短，投产快；工件的质
10、量容易控制，尺寸和形状精确，表面质量高。 方案二的优点是：模具结构简单，模具寿命长，制造周期短，投产快；工件的质量容易控制，尺寸和形状精确，表面质量高。缺点是： 回弹难以控制，尺寸和形状不精确。 方案三的优点是： 工序较为集中。 缺点是： 模具结构较方案一 复杂 方案四的优点是：工序最集中，占用设备和人员少。缺点是：模具寿命短，工件质量 （精度与表面粗糙度）低 ，模具结构复杂，安装、调试、维修困难、制造周期长。 综上所述，考虑到该零件的批量不大，为保证各项技术要求，选用方案一。其工序如下：切边；冲 8.33mm 和 14.3mm孔；弯曲。 方案一模具结构原理图 如图 2-2所示： (a)切边模
11、 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 5 （ b）冲孔模 （ c）弯曲模 图 2-2 方案 一 模具结构原理图 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 6 3 模具设计计算 3.1切边模设计计算 3.1.1 切 边力的计算 及压力中心的确定 3.1.1.1 切边力的计算 （ 1）计算 切边力： P KLt 式（ 3-1） 式中 P - 切边力， N L - 切边周 边长度， mm T - 切边件材料厚度， mm - 材料抗剪强度， Mpa K - 系数，通常取 1.3 将相关数据带入式（ 3-1）得： 1 .3 1 6 2 .7 8 5 2 4 0 2 5 3 9 3 6 .8 2 5 3
12、 .9 3 7P N k N （ 2）计算 切边时的卸料力：查冲模设计应用实 例表 2-15， K卸 =0.04 0 .0 4 2 5 3 .9 3 7 1 0 .1 5 7P K P k N 卸 卸 3.1.1.2 压力中心的确定 ： 图 3-1 求压力中心 如图 3-1所示， 由于 切边 件上下对称， 其压力中心在 x 轴上，即 0cy 。 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 7 故只计算 cx ， 1 1 2 212cl x l xx ll 式（ 3-2） 将相关数据带入 式（ 3-2） 得： 1 1 2 212150 19.05 12.7 0 17.56150 12.7c l x
13、l xx ll 最后求得 压力中心的坐标位置 为 17.56,0C 3.1.2 压力机选择 压力机公称压力为： 1 .8 1 8 .3F p kN压 参照冲模设计应用实例 附录 可选公称压力为 的开式可倾压力机 公称压力： 滑块行程： 封闭高度调节量： 最大封闭高度： 模柄孔尺寸： 3.1.3模具工作零件刃口尺寸和公差的计算 查冲模设计应用实例表 2-10得间隙值 min 0.45Z , max 0.55Z （ 1）查冲模设计应用实例表 2-12 得 0.060a ， 0.040t 因为 m a x m inat ZZ 所以凸模与凹模配合加工。 查冲模设计应用实例表 2-13得： x=0.5
14、按冲模设计应用实例中公式 凹模刃口尺寸计算如下： 式（ 3-3） 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 8 将相关数据带入 式（ 3-3） 得： 0.1 0.0254 009 0 9 0 0 . 5 0 . 1 8 9 . 9 5 mm 凹凸模的刃口尺寸按凹模的实际尺寸配制，并保证双面间隙 0.04 0.05mm。 3.1.4校核凸凹模强度 凸凹模最小壁厚 m=1.5t=7.5mm，而实际最小壁厚为 18mm，故符合强度 3.1.5 模具零件设计与 计算 3.1.5.1 凹模设计 凹模高度： 0 .3 0 9 0 2 7H kb m m 凹 取 30mm 凹模壁厚： 1.5 2CH 凹 所取
15、数值如图 3-1-2所示 凹模周界： 1 477.28L mm 2 492.98L mm 凹模零件图如图 3-2所示 0.025AA0.81.60.8 152 +0. 04 3+0. 00 3 157305100.8周边20+0. 0604-R190+0.06038.1+0. 1058.1+0. 10图 3-2 凹模零件图 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 9 3.1.5.2 凸模设计 根据工件形状 以及之前的 相关 计算设计凸模。 凸模 结构和尺寸如图 3-3所示 A0. 02 5 A0 .82- 6+0.0 1 50392-M 889 .4 60-0.0 419.460 -0.043
16、0604- R0 .7 345图 3-3 凸模零件图 3.1.5.3 模座设计 本套模具不采用标准模架，模座自行设计。 上模座尺寸为： 290mm 265mm 30mm 模柄尺寸为： 下模座尺寸为： 290mm 265mm 30mm 导柱： 25 150mm 导套： 25 60 41mm 3.1.5.4 模板设计 凸模固定板尺寸为： 200mm 124mm 25mm 凹模固定板尺寸为： 265mm 180mm 30mm 青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 10 3.1.5.5 模具闭合高度 1H H H H H H H h 凸 凹 下凸 定上 垫模 式（ 3-4） 式中 1h -凸模进入凹
17、模的深度， mm，这里取 5mm。 将相关数据带入 式（ 3-4） 得： 3 0 1 0 2 5 4 5 3 0 3 0 5 1 6 5H m m 模 经过校核模具的闭合高度与冲床的闭合高度相适应 3.1.5.6 卸料装置 本套模具采用弹性卸料板卸料。 （ 1）橡胶自由高度： =t+1+修磨量 =5+1+5=11mm =4 =44mm 橡胶的装配高度 =（ 0.85 0.9） 取 =38mm （ 2）卸料板：高度 H=10mm,L=200mm,B=160mm, 卸料板与凸模之间的间隙 c=0.15mm （ 3）采用四个 M8 60 的卸料螺钉，对称分布。 3.1.5.7 送料机构，出料方式，导料装置及定位装置 （ 1） 模具采用 手 动送料，方向为从右到左。 （ 2） 出料方式为下出料方式。 （ 3） 导料装置采用 两个导料销。 （ 4） 采用 定位销和定位板定位。 3.1.6模具零件的固定 模板采用螺钉固定，销钉定位。本套模具中，模板固定 均 用 8 个 M10 螺钉，上模板 4 个，下模板 4个，并且对称分布 。模板 定 位 采用 4个 8 销 钉，上模板 2个，下模板 2 个，并且对角 分布 。
