模具设计

模具课程设计

前言

设计背景：我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国发经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。一些低档次的简单冲模，已趋供过于求，市场竟争激烈。

近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具内也能生产了。精度达到1~2μm，寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。表面粗糙度达到Ra≤1.5μm的精冲模，大尺寸（φ≥300mm）精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。

设计目的：通过课程设计，综合应用和巩固模具课程设计及相关课程的基础理论和专业知识，系统地掌握产品零件的成型工艺分析、模具结构设计基本步骤、非标准模具零件的设计等模具设计基本方法。通过设计，锻炼学生综合能力，提高学生的分析问题、解决问题的能力，使学生所学的知识系统化，从而得以巩固和提高，为今后走上工作岗位打下一个坚实的基础。

设计的意义：通过本次设计可以使我们对一整套模具有个具体的了解。了解的整体结构，模具的制造工艺。对我们以后实际设计时打下一个基础。

目录

第一章设计任务﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍3

（一）零件设计任务﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍3（二）分析比较和确定工艺方案﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍3

第二章计算冲裁压力、压力中心和选用压力机﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍4（一）排样方式的确定及材料利用率的计算﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍4（二）计算冲裁力、卸料力及推件力﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍5（三）确定模具的压力中心﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍5（四）选用压力机﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍6

第三章模具工作部分尺寸及公差﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍6（一）落料部分的凸模、凹模刃口尺寸计算﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍6（二）冲孔部分的凸模、凸凹模刃口尺寸计算﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍7第四章确定主要零件的结构尺寸﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍8（一）凹模、凸模、凸凹模的外形尺寸确定﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍8（二）其他零件的尺寸确定﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍9（三）模具的闭合高度计算﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍10第五章模具装配图﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍10（一）模具总装配图﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍10（二）凸模、凹模及凸凹模的零件图﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍13

参考文献﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍14

第一章

（一）零件工艺性分析

工件为如图1所示的落料冲孔件，材料为08钢，材料的厚度为0.8mm，

生产为大批量。

图1工件图

1.材料分析

08号钢属于普通低碳结构钢，具有良好的冲裁成形性能。

2.结构分析

零件结构简单对称，无尖角，对冲裁加工较为有利。零件中有一异形孔，孔的最小尺寸为5mm满足冲裁最小孔径d min≥1.0t=1.6mm。另外经计算异形孔距离零件外形之间的最小孔边距15.5mm，满足最小冲裁边距l min≥1.5t=1.2mm，所以该零件的结构满足冲裁的要求。

3.精度分析

此工件要求工件精度为IT9级，查《冲压模具设计与制造》中的表2.4得：两孔中心距离公差为±0.05mm，此精度与该工件标注的尺寸公差相比较，可以认为该工件的精度要求能在冲裁加工中得到保证。标注的尺寸按照标注的尺寸计算，没标注的按照IT9级来计算。

由以上分析可知：可用普通的冲裁加工方法制得

（一）冲裁工艺方案的确定

零件为一落料冲孔件，可提出的加工方案如下：

方案一：先落料，后冲孔。采用两套单工序模生产。

方案二：落料冲孔复合冲压。采用复合模生产。

方案三：冲孔，落料连续冲压。采用级进模生产。

方案一模具结构简单，但需要两道工序、两副模具，生产效率低，零件精度较差。在批量较大的情况下不适用。方案二只需一副模具，冲压的形位精度和尺寸易保证，且生产率高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单，模具制造并不困难，方案三也只需一副模具，生产效率也高，但与方案二相比，精度稍差。欲保证冲压的形位精度，需在模具上设置导正销导正，模具制造、装配较复合模略复杂。

所以，比较三个方案欲采用方案二进行生产。现对复合模中的凸凹模壁厚进行校核。当材料厚度为0.8mm，查《冲压模具设计与制造》中的表2.23得最小壁厚为2.3mm，现零件上的最小孔边距为15.5mm，满足要求。所以采用复合模进行生产，即采用方案二。

第二章

（一）排样方式的确定及材料利用率的计算

根据工件图分析，再查《冲压模具设计与制造》中的表2.8可知工件的最小搭边值a=1.5mm。可作如下的排样图2.1：

图2.1排样图

工件毛坯的面积：A=A

大圆-A中心孔

=2356.88mm2（注：此面积是用proe画图计算得出的）

条料的宽度：b=60+2a=63mm

进距：h=60+a=61.5mm

所以条料的利用率η=na/bh=2356.88/3874.5=60.8%

（二）计算冲裁力、卸料力及推件力

根据冲裁力的基本公式

F=Ltσb

根据毛坯工件图形可知：

工件的外轮廓L1=188.496mm

工件的内轮廓L2=93.244mm（注：此长度也是用proe计算得出）

查得σb=（324︿441）MPa，取400MPa

所以可得落料力：F1=L1tσb=0.8×400×188.496=60.32KN

冲孔力F2=L2tσb=0.8×400×93.244=29.84KN

落料时，卸料力F

卸=K卸F1，查《冲压模具设计与制造》中的表2.10取K卸

=0.06

故：F

卸=0.06

F1=3.62KN

冲孔时的推件力F

推=nK

推F2

取如图2.2所示的凸凹模

刃口形式取h=4mm，则

n=h/t=5，查《冲压模具

设计与制造》中的表2.10

得K

推=0.1

图2.2凸凹模

故冲压时的推件力F

推=5

×0.1F2=14.92KN

所以总冲压力F

总=F1

+F2+F卸+F推=108.7KN

（三）确定模具的压力中心

由于该工件是对称的形状，易知改工件的压力中心就是该工件的中心，即两条对