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目 錄 前言……………………………………………………………………………………1 第一章 專業(yè)課程設計概述………………………………………………………… 2 1.1 專業(yè)課程設計的目的和要求……………………………………………… 2 1.1.1 專業(yè)課程設計的目的……………………………………………………2 1.1.2 專業(yè)課程設計的要求……………………………………………………2 1.2 專業(yè)課程設計的內容………………………………………………………3 1.2.1專業(yè)課程設計課題………………………………………………………3 1.2.2 專業(yè)課程設計時間安排…………………………………………………3 1.2.3 專業(yè)課程設計工作量……………………………………………………4 第二章 冷沖壓工藝與模具設計、模具制造工藝……………………………………4 2.1 沖壓工藝性分析……………………………………………………………4 2.2 工藝方案確定………………………………………………………………5 2.3 確定模具類型及結構形式…………………………………………………5 2.4 工藝計算……………………………………………………………………6 2.5 編寫工藝文件………………………………………………………………9 2.6 選擇和確定模具主要零部件的結構和尺寸………………………………10 2.7 校核所選壓力機……………………………………………………………11 2.8 編制工作零件機械加工工藝卡……………………………………………12 第三章 塑料成型工藝與模具設計、模具制造工藝………………………………13 3.1 工藝分析……………………………………………………………………14 3.2 成型設備的選擇與模塑工藝參數的確定…………………………………14 3.3 模具結構方案及尺寸的確定………………………………………………15 3.3.1選擇制品的分型面……………………………………………………15 3.3.2 型腔布置………………………………………………………………16 3.3.3澆注系統………………………………………………………………16 3.3.4 溢流、排氣系統的設計………………………………………………17 3.3.5 選擇脫模方式…………………………………………………………17 3.3.6 成型零件工作尺寸的計算……………………………………………17 3.3.7 模具主要零件的結構和尺寸設計……………………………………18 3.3.8 模具調溫系統的設置…………………………………………………18 3.4 注射機有關工藝參數的校核………………………………………………19 3.5 編寫工藝零件機械加工工藝………………………………………………20 結束語………………………………………………………………………………21 前 言 在“十五”規(guī)劃中，模具被認為是“工業(yè)生產的基礎工藝裝備”，國民經濟的五大支柱產業(yè)機械、電子、汽車、石化、建筑都要求模具工業(yè)發(fā)展與之相適應。中國成模具制造大國當今世界正進行著新一輪的產業(yè)調整，一些模具制造逐漸向發(fā)展中國家轉移，中國正成為世界模具大國。 現代模具行業(yè)是技術、資金密集的行業(yè)。它作為重要的生產裝備行業(yè)在為各行各業(yè)服務的同時，也直接為高新技術產業(yè)服務。模具是工業(yè)生產中使用廣泛的基礎工藝裝備。有人說，現代模具是高技術背景下的工藝密集型工業(yè)。模具技術水平的高低，在很大的程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力，因此已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志。 我國沖壓模具無論在數量上，還是在質量、技術和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國發(fā)經濟需求和世界先進水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、復雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進口。一些低檔次的簡單沖模，已趨供過于求，市場竟爭激烈。 同時，隨著經濟的發(fā)展注塑模具也飛速發(fā)展起來，因為注塑模優(yōu)點很多。塑料具有質量輕、比強度大、絕緣性好、成型生產率高和價格低廉等特點。塑料已成為金屬的子代用材料，出現了金屬材料塑料化的趨勢。2)由于汽車輕量化、低能耗的發(fā)展要求，汽車零部件的材科構成發(fā)生明顯的以塑代鋼的變化。從國內外汽車塑料應用的情況看，汽車塑料的用量已成為衡量汽車生產技術水平的重要標志。3)注塑成型由于可以一次成型各種結構復雜、尺寸精密和帶有金屬嵌件的制品，并目成型周期短，可以—模多腔，大批生產時成本低廉，易于實現自動化生產，因此在塑料加行業(yè)中占有非常重要的地位。 本設計是通過設計復合冷沖模和注塑模來熟悉模具設計與制造工藝，了解其內部的結構和工作原理，加深對所學習的知識的理解。 由于本人所學模具知識水平有限，視野狹小,在設計中還存在這樣那樣的問題和錯誤，敬請老師批評指正。 第一章 專業(yè)課程概述 1.1專業(yè)課程設計的目的和要求 專業(yè)課程設計是材料成型及控制工程專業(yè)教學中重要的實踐教學環(huán)節(jié)之一，它是在沖壓工藝于模具設計、塑料成型工藝于模具設計、模具制造工藝三門理論課程教學之后，為了加強學生所學的知識和提高學生的初步設計能力及實際動手能力二開設的實踐性教學環(huán)節(jié)。 1.1.1專業(yè)課程實際的目的 1、綜合運用和鞏固本課程及有關課程的基礎理論和專業(yè)知識，培養(yǎng)學生從事模具設計于制造的初步能力，為后續(xù)畢業(yè)設計和實際工作打下良好的基礎。 2、培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。經過課程設計環(huán)節(jié)，學生能全面理解和掌握沖壓工藝、塑料成型工藝、模具設計、模具制造、等內容；掌握沖壓工藝、塑料成型工藝、模具設計的基本方法和步驟、模具零件的常用加工方法及工藝規(guī)程的編制；獨立解決在制定沖壓工藝規(guī)程、設計模具結構、編制模具零件加工工藝規(guī)程中出現的問題；會查閱技術文獻和資料，以完成從事本專業(yè)技術工作的人員在模具設計與制造方面所必須具備的基本能力訓練。 3、在課程設計中，培養(yǎng)學生認證負責、踏實細致的工作作風和眼睛的科學態(tài)度，強化質量意識和時間觀念，養(yǎng)成良好的職業(yè)習慣。 1.1.2 專業(yè)課程設計要求 1、樹立正確的設計思想，盡量結合生產實際，結合考慮技術性、經濟性、實用性、可靠性、安全及先進性等方面的要求，嚴肅認真地進行設計。 2、獨立擬定指定制件的成型工藝，正確選擇成型設備。 3、合理確定模具結構，很據制件圖及模具要求，提出模具結構方案，并使其結構合理，質量可靠，操作方便。必要時可根據模具設計和加工要求，提出修改制件圖紙的要求，但這必須征得用戶同意后方可實施。 4、正確確定模具成型零件的形狀和尺寸。所設計的模具應當模具零部件加工工藝性好、制造方便、造價便宜、裝配調整、維護維修方便。模具使用效率高，安全可靠，使用壽命長。 5、充分考慮制件的設計特色，盡量減少后加工工序。 6、要求所編制的模具零件加工工藝規(guī)程符合生產實際，技術經濟性。 7、設計說明書要求文字通順、條理清晰、書寫工整。圖紙圖面整潔、標注齊全、圖樣及標注符合國家標準。 1.2 專業(yè)課程設計的內容 1.2.1 專業(yè)課程設計課題 專業(yè)課程設計所用的制件盡量從生產實踐中選取，要求該零件具有一定的典型意義。沖壓模具課題：選用只有兩道工序的制件，擬定用沖孔—落料復合?；騼傻拦ば虻倪B續(xù)模作為制件的成型方法，設計模具、編寫模具工作零件的加工工藝作為設計題目。塑料模具課題：選擇無側向抽芯的塑料件，擬定用注射模成型的方法，設計模具、編寫模具工作零件的加工工藝作為設計題目。 1.2.2專業(yè)課程設計時間安排 表1.1 專業(yè)課程設計安排表 項目 工藝與設計 畫裝配圖 畫零件圖 編制模具制造工藝卡片 整理、答辯 沖裁模 2-3天 2.5天 1-1.5天 0-1天 2天 注射模 2-3天 2.5天 1-1.5天 0-1天 2天 1.2.3 專業(yè)課程設計工作量 1、沖裁模具、塑料注塑模具裝配圖各一張。 2、沖裁模具、塑料注射模具工作零件圖。 3、沖模、塑模工作零件（各一份）機械加工工藝卡各一份（附在說明書）。 4、模具設計說明書一份，字數要求10000-15000字。 第二章 冷沖壓工藝與模具設計、模具制造工藝 工件如下圖，材料Q235，料厚1mm，表面不允許有明顯的劃痕。 技術要求：1 未注圓角為R1 2 未注公差為IT14級 3 材料厚度t=1mm 圖2.1 制件圖 2.1 沖壓工藝性分析 1、材料：該零件的材料為Q235，是普通的碳素工具鋼，板厚為1mm，具有良好的可沖壓性能。 2、該零件的形狀比較簡單、規(guī)則，并在轉角處有R1的圓角過渡，孔邊距較大，且孔的尺寸是φ8，工藝性較好。 3、尺寸精度，零件上所有孔的位置精度為IT12—IT14，尺寸精度為IT13，其余尺寸都是未注公差，屬于自由公差，精度比較低，符合沖裁件的工藝性要求。查公差表可以得到如圖所示的結果。 結論：適合沖壓。 2.2 工藝方案確定 該工件包括落料、沖孔另個基本工序： 方案一：先落料，后沖孔，采用單工序模生產。 方案二：落料沖孔復合沖壓，采用復合模生產。 方案三：沖孔落料級進沖壓，采用級進模生產。 方案一模具結構簡單，但需要兩道工序兩副模具，成本高而生產率低，難以滿足大中批量生產需求。 方案二只需一副模具，工件的精度及生產效率都很高。 方案三也只需一副模具，生產效率高，操作方便，但位置精度不如復合模具沖裁精度高。 通過對以上三種方案的分析比較，成型該零件采用方案二復合模具成型。 2.3 確定模具類型及結構形式 1、該零件質量要求不高，板厚1mm，孔邊距較大,為了保證零件的精度，可以選用正裝復合模。 2、定位方式的選擇：控制條料的送進方向采用兩個導料銷，控制條料的送進步距采用擋料銷。 3、卸料、出件方式的選擇：采用彈性卸料、上出件，下模剛性頂件。 4、導向方式的選擇：為了方便操作，該模具采用后側導柱的導向方式。 沖壓件的形狀簡單，精度要求也不高，為了使得模具的壽命較高，采用有導向、彈性卸料、下出件的模具結構形式。 2.4 工藝計算 1、確定最佳排樣方式，并計算材料利用率，選擇板料的規(guī)格。 該零件為較規(guī)則的矩形零件，可直接設置為斜排排樣方式，如圖： 圖2.2 查《沖壓手冊》表2—18，最小搭邊值為： 工件間2mm 側面1.5mm 工件面積：1171.2mm2 斜排：取搭邊值1.2mm 條料寬度：B=57.45mm 步距：L=36mm 材料利用率：η=1171.2/（57.45×36）=56.6％ 選用1×2500mm×1250mm,可以裁43條，每條可以沖34件。 總的材料利用率：43×34×1171.2/(2500×1250)=55％ 2、計算沖壓合力并預選沖床 L=145mm+37.7mm=182.7mm t=1mm σ=450MP 沖壓力：F=Ltσ=182.71450=82.2KN 查《沖壓工藝及模具設計》表3-11 K=0.05 K=0.055 K=0.06 卸料力：F= KF=0.0582.2KN= 4.1KN 正裝復合模：頂件力F頂 = KF=0.06×82.2=5KN 沖裁合力F=F＋K＋F=91.3KN 根據沖壓合力預選 J23-16的曲柄壓力機 3、確定沖裁壓力中心 先求x x1=0 x2=4.5 x3=9 x4=17 x5=25 x6=33.5 x7=42 x8=50 x9=58 x10=51.5 x11=45 x12=41.5 x13=38 x14=29 x15=20 x16=16.5 x17=13 x18=6.5 x19=13 x20=45 L1=28 L2=9 L3=8 L4=16 L5=8 L6=17 L7=8 L8=16 L9=36 L10=13 L11= 8 L12= 7 L13=8 L14=18 L15=8 L16=7 L17=8 L18=13 L19=L20=8π x=∑x i×Li/∑Li=8444.96/286.2=29.5 再求y y1=14 y2=28 y3=32 y4=36 y5=32 y6=28 y7=32 y8=36 y9=18 y10=0 y11=4 y12=8 y13=4 y14=0 y15=4 y16=8 y17=4 y18= 0 y19=18 y20=18 y=∑yi ×Li/∑Li=4832.32/286.2=16.93 取x=29.5mm y=17作為模具的壓力中心的位置 4、確定沖裁凸模和凹模工作刃口尺寸 落料以落料凹模為基準計算，落料凸模根據凹模和最小間隙計算，也可根據據凹模實際尺寸和間隙值配制。沖孔以沖孔凸模為基準計算，沖孔凹模根據凸模和最小間隙計算，也可根據凸模十幾尺寸和間隙值配制。沖孔用分別加工法計算，落料、中心尺寸用配合加工法進行計算。 間隙差《沖壓工藝及模具設計》 表3—4，Z=0.1mm Z=0.14 落料凹模磨損后變大的尺寸20、14、26、2，凹模公差按△/4 磨損系數查《沖壓工藝及模具設計》 表3-5 A1=（20－0.5×0.74）=19.63 A2=（14－0.5×0.27）=13.86 A3=（26－0.5×0.62）=25.69 A4=（2－0.5×0.27）=1.86 沖孔凸模磨損后變小尺寸6 公差為IT13級 凸、凹模公差按IT8級，δ=0.018mm δ=0.018mm 校核間隙＋=0.018＋0.018=0.036＜0.14－0.1＝0.04 可行 磨損系數查《沖壓工藝及模具設計》 表3-5，X=0.5。 B1＝（6＋0.5×0.16）＝6.08 B1＝（6.08＋0.1）＝6.18 5、確定彈性元件 聚氨脂橡皮允許承受的載荷較彈簧大，而且安裝調整方便，所以選用橡皮。 卸料力為F=4.1KN 橡皮的高度：H=H/(0.25-0.3)=23.3—28 取25 式中H=t+1+H=1+1+5=7 (H=4—7) 橡皮的面積：A=卸料力F/p=20385—10600mm 式中p為橡皮預壓（壓10％—15％H）的單位面積上的壓力，取0.26—0.5 取一塊整開凸?？缀退膫€卸料螺釘孔140×140×25 面積校核：140×140－3500－4×8×3.14=15296.16mm＞10600mm 可行 2.5 編寫工藝文件 表2.1 沖壓工藝過程卡 材料牌號規(guī)格 材料技術要求 毛坯尺寸 每件毛坯可制件數 毛坯重量 輔助材料 Q235（1×2500×1250） 條料（1×57.45×1250） 34件 工序號 工序名稱 工序內容 加工簡圖 設備 工藝裝備 0 下料 剪板機上裁板 57.45×1250 1 落料 沖孔 落料沖孔復合沖裁 J23-16 落料沖孔復合模 2.6 選擇和確定模具主要零部件的結構和尺寸 1、工作零件的結構及尺寸設計 （1） 凸凹模：為了便于加工，凸凹模設計成直通型，1個M8沉頭螺釘固定在墊板上，與凸凹模固定板的配合按H7/m6。 其總長L=H固定板+H卸料板+（H橡膠－H預壓）=52mm （2） 凹模：凹模采用薄凹模結構，薄凹模厚度尺寸（可以參考單工序凹模的厚度計算方法H=Ks=0.24×58=13.9mm）取14mm。 凹模壁厚尺寸 C=（1.5—2）H≥30—40mm 取C=32 式中Ks查《沖壓工藝及模具設計》 表3—15，取0.24 工件長邊尺寸：b=54.5mm 凹模板邊長： B≥58+2×(30~40)=118~138 一般選取L>B 故取B=140 L=140，故薄凹模板長、寬、厚度尺寸140×140×14mm，空心墊板長、寬、厚度尺寸160×140×25mm （3）沖孔凸模：沖孔凸模采用臺階式，與凸模固定板的配合按H7/m6。 其總長：L=H固定板+H凹模+H空心墊板=45mm （4）模具剛性校核 凸凹模尺寸較大，模具強度較大，所以不需要進行模具強度校核。 小凸模：單個凸模所受力： 沖裁力：37.7X450=17KN 沖裁合力：11.3=11300 N Lmax≤95d/=95×8/=57.2mm﹥30 無導向 可行 2、其他板的尺寸[參考典型組合結構（GB2872.1-81）] 凸凹模墊板：140×140×6 凸凹模固定板：140×140×18 卸料板：160×140×15 空心墊板：160×140×15 小凸模固定板：160×140×20 小凸模墊板：160×140×10 3、模架的規(guī)格 上模座的規(guī)格：140×140×35 下模座的規(guī)格：140×140×40 模柄的規(guī)格：A30×50mm 導套：A25H7×80×33 導柱：A25h6×130 4、模具的閉合高度的計算 H=219.5mm 2.7 校核所選壓力機 J23-16壓力機：標稱壓力 160KN；滑塊行程55（次/min）；連桿調節(jié)高度45mm；最大裝模高度220mm，工作臺尺寸（前后×左右）300×450mm，模柄孔尺寸（直徑×深度）φ30×50，電機功率1.5KW。校核以上所有參數，均可以滿足使用要求。所以J23-25能滿足該模具的使用要求。 2.8 編制工作零件機械加工工藝卡 表2.2 凹模機械加工工藝規(guī)程卡 凹模機械加工工藝規(guī)程 材料Cr12MoV 硬度 60~64 序號 工序名稱 工序內容 1 備料 鍛件（退火狀態(tài)） 165×145×30 2 粗銑 銑六面尺寸160.3×140.3×25.5 。注意兩大平面與兩相鄰側面用標準角度尺測量達到基本垂直要求。 3 磨平面 磨光兩大平面厚度達25.3mm，并磨四個側面，達到兩相鄰側面垂直，垂直度0.02mm/100mm 4 鉗工 ①劃線 劃出孔和凹模洞口穿絲孔中心線 ②鉆孔 鉆螺紋、銷釘底孔和凹模洞口穿絲孔 ③鉸孔 鉸銷釘孔到要求 ④攻絲 攻螺紋孔到要求 5 熱處理 淬火+低溫回火 使材料硬度達到60-64HRC 6 磨平面 磨光六個面 消除淬火變形和氧化皮，并達到工藝所要求的尺寸 7 退磁 消除坯料殘余磁 8 線切割 割凹模洞口，并留0.01-0.02的研磨余量 9 鉗工 研磨凹模洞口內壁側面到尺寸，粗糙度Ra值0.8μm 10 檢驗 按圖紙檢驗 12