模具设计和制造课件

模具设计与制造计辅教研室李兆飞综述模具的概念工艺装备：材料成型模具的分类（80多种）冲压模40%（冲裁、弯曲、拉伸等）、塑料模40%（注射、压塑、挤出等）、压铸模8%本课程学什么了解设计过程与原则，掌握模具零件的功用，学会模具的制造与调试。怎么学大作业、看图、看书、讨论、交流怎么教教材学习内容安排绪论冲裁模1、冲裁工艺2、典型冲裁模结构3、冲裁模主要零部件的结构分析与标准的选用4、冲裁模设计要点（一）5、冲裁模设计要点（二）弯曲模典型弯曲模结构拉深模拉深模具的结构与特点塑料模具1、注射模组成结构与分类2、典型注射模具结构（一）3、典型注射模具结构（二）模具制造技术综述模具零件常用机械加工方法1、常规机械加工方法2、模具制造的工艺路线3、模具零件加工实例模具零件特种加工1、电火花成形加工2、电火花线切割加工模具装配工艺1、模具工作零件的固定方法2、模具拆装实训大作业_灭弧栅片模具设计冲压工艺设计流程收集并分析有关设计的原始资料产品零件的冲压工艺性分析与审查接受任务书选择冲压设备制定冲压工艺方案冲压工序种类工序数量确定工序顺序安排工序组合方式的选择工序定位基准与定位方式的选择冲压工序件形状与尺寸的确定选择模具类型编写冲压工艺卡冲压模具设计流程冲压模具制造流程把冲压加工成的本成品切开成为二个或数个零件，多用于不对称零件的成双或成组冲压成形之后剖切将成形零件的边缘修切整齐或切成一定形状切边用剪刀或冲模沿不封闭曲线切断，多用于加工形状简单的平板零件切断用冲模沿封闭轮廓曲线冲切，冲下部分是废料冲孔用冲模沿封闭轮廓曲线冲切，冲下部分是零件，用于制造各种形状的平板零件落料特点及应用范围简图工序名称冲压工序与冲模分类冲裁模的结构上下两部分上模：由模柄、上模座、凸模、导套、凸模固定板、垫板、卸料板、螺钉、销钉等组成。下模：由下模座、凹模、导柱、导料板、承料板、挡料销、螺钉、销钉等组成。安装固定（导柱、导套）工作原理条料沿导料板送至挡料销处定位，操纵压力机，凸模向下运动，穿过条料进入凹模，冲裁件从条料上分离而完成一次冲裁加工。典型冲裁模结构分析简单冲裁模——单工序模敞开模（无导向冲裁模）组成：上、下模上用螺钉和销钉固定凸、凹模。定位：固定挡料销卸料：箍在凸模上的硬橡皮导向：无特点：优点：结构简单，重量轻，制造容易。缺点：依靠冲床导轨导向，精度低。工作部分易磨损，且工作时不太安全。模具安装麻烦，生产率低。应用：批量小、精度要求不高、形状简单的较厚制件冲裁。导板模组成：比敞开模在凹模的上部装有一个起导向作用的导板。定位：钩形挡料销和导尺卸料：导板（固定）导向：导板特点：优点：凸模始终在导板孔内运动，模具精度较高。使用寿命长，安装容易，且安全性好。缺点：制造较麻烦。要求冲压设备行程小，以便凸模在工作时始终不脱离导板。应用：小件或形状不十分复杂零件的冲裁。导柱模组成：上下模、导柱、导套。定位：导尺和固定挡料销卸料：卸料板（仅起卸料作用）导向：导柱、导套特点：优点：导柱、导套导向作用好，能提高制件的精度。凸凹模的间隙均匀，磨损减轻。寿命长，模具安装方便。应用：精度要求高，生产批量较大的冲裁件。复合模结构特点和应用范围定义：结构特点：具有一个既为落料凸模又为冲孔凹模的凸凹模。优点：结构紧凑，生产率高，制件精度高。特别是孔与制件外形的同心度易保证。可利用废料冲压。缺点：结构复杂，对模具零件的精度有较高的要求。成本高，制造周期长。因空间限制使配卸料和顶件装置发生困难。应用：大批量、制件精度要求高的制件，或其它模具加工不易保证时，也常用。倒装式复合模图16－47P319落料凹模在上模座，凸凹模下模座。顺装式复合模图16－48P320落料凹模在下模座，凸凹模上模座。连续冲裁模——按一定的程序，在冲床滑块的一次行程中，在不同工位上完成两个以上的冲压工序。1、定位是连续模中的关键采用导正销精确定位侧刃定距的连续冲裁模①侧刃的作用在冲床每次行程中，沿条料边裁下一块长度等于步距的料边。由于前后导尺间宽度不同，前宽后窄形成一个凸肩，只有侧刃切去一个长度步距的料边，宽度减少后，条料才能送进一个步距。②特点操作方便，定位准确，生产率高。但模具结构复杂，切去料边材料损失增大。③适用薄料t＜0.5或不便用导正销和定位销的情况。2、优点生产率高，便于实现自动化，制件精度较高，操作方便。缺点制造复杂，结构尺寸大，成本高。在冲裁稍厚的制件时，有拱弯现象。3、适用大批生产。第一工位第二工位第三工位单侧刃1．固定挡料销和导正销定位的级进模冲制垫圈的冲孔、落料级进模。动画：固定挡料销级进模制件分析：冲裁件的工艺性冲裁件的结构工艺性冲裁件的形状应力求简单、对称，以利于排样时减小废料。冲裁件上应避免有过窄的凸出悬臂和凹槽，其宽度应大于料厚t的两倍。即b2t。冲裁件上孔与孔之间，孔与边缘之间的距离a不能过小，取a≥2t，3~4mm。在弯曲件或引伸件上冲孔时，其孔壁与工件直壁之间的距离要求冲裁件的外形或内孔转角处应避免尖角，应以圆弧过渡，其最小圆角半径R。落料件端头的圆弧半径R，当采用两侧无废料切断时，为避免工件端头产生凸肩，应使圆弧半径R＞B／2。因受凸模强度和刚度的限制，冲裁件上的孔径不能太小。制件分析：冲裁件的工艺性冲裁件精度和断面粗糙度的要求冲裁件的精度要求：经济精度：IT12~14δ＝1mm(落料)IT10(冲孔)IT9冲裁件的粗糙度要求：一般冲裁件可以达到的粗糙度：Ra（12.5~50）Ramax（3.2~6.3）冲裁件的尺寸基准基准重合。成形件上孔位尺寸基准不变。排样设计排样图材料利用率计算刃口尺寸计算凸、凹模分开加工时刃口尺寸的计算φ37－0.62为落料φ21＋0.52为冲孔查表得：Zmin=0.36mm,Zmax=0.42mm查表15－17得：δa=0.03,δt=0.02则：|+0.02|+|+0.03|Zmax-Zmin=0.06条件满足查表得：X＝0.5代入公式：Da＝（Dmax-X·Δ）+δa=(37-0.5×0.62)+0.03=36.69+0.03(mm)Dt＝（Dmax-X·Δ-Zmin）-δt=(36.69-0.36)-0.02=36.33-0.02(mm)冲孔φ21＋0.52查表，δa=0.025,δt=0.02查表，Zmin=0.36mm,Zmax=0.42mm查表，X＝0.5则：|0.025|+|0.02|0.06条件满足代入公式：dt＝（dmin＋X·Δ）-δt＝（21+0.5×0.52）-0.02＝21.26-0.02da＝（dmin＋X·Δ+Zmin）+δa＝（21。26+0.36）+0.025＝21.62+0.025凸、凹模按配作法加工时，刃口尺寸和公差的确定配作法加工——先按计算出的尺寸制出凸模（或凹模），然后以此为基础件加工凹模（或凸模）。一、落料:1、凹模磨损后可能变大的尺寸（A、A1、A2、A3）按落料凹模尺寸公式计算：Aa=(Amax－X·Δ)+δa2、凹模磨损后可能变小的尺寸（B）Ba=(Bmin+X·Δ)－δa3、凹模磨损后没有变化的尺寸（C）计算时先将尺寸化成对称尺寸的形式：C±Δ/2Ca=C±δa/２式中：δa＝δt＝Δ/4二、冲孔以凸模为基准件配作凹模，尺寸磨损后变大为落料，尺寸变小为冲孔。计算公式同上。冲裁时的冲压力计算P＝K·L·t·τ＝L·t·σb（N）卸料力：PX＝KX·P（N）推件力：Pt＝Kt·P·n（N）顶件力：Pd＝Kd·P（N）P∑＝P＋PX＋PdP∑＝P＋PX＋PtP∑＝P＋PtP=K·L·t·τ＝L·t·σb（N）=[(50+40+19)X2+5X3.142]X2X335=156584.33(N)=156.58(KN)=15.66(10KN)(tf)P卸=K卸P=0.06x15.66=0.94P推=nK推P=4x0.05x15.66=3.13选冲压设备吨位：JH23-25降低冲裁力的措施P＝K·L·t·τ＝L·t·σb（N）斜刃冲裁阶梯凸模冲裁加热冲裁压力中心计算非封闭曲线刃口的压力中心简单形状制件：压力中心就是制件轮廓图形的几何中心复杂形状冲裁件的压力中心的确定nnnnnnLLLYLYLYLLLLXLXLXL212211021221101凸模2凹模3凸凹模4挡料销、导正销5导尺6定位销（定位板）7侧压板8定距侧刀9卸料板10压边圈11顶件器12推件器13导柱14导套15导板16导筒17上、下模座18模柄19凸、凹模固定板20垫板21限制器22螺钉23销钉24弹性元件25其它零件紧固及其它零件固定零件工作零件定位零件压料、卸料及出件零部件导向零件工艺零件结构零件模具零件工作零件设计凸模凸模的结构形式凸模的长度设计L=h1+h2+h3+h(10~20)mm凹模常见凹模洞口的结构形式凹模的外形尺寸确定H=Kb（≥15）C=（1.5~2）H凸凹模最小壁厚、最小直径凸模和凹模的固定方法定位零件设计定位零件的作用——使条料或毛坯在冲模中处于预定的位置，以保证冲出合格的制件。纵向定位——控制条料送进的距离。有：挡料销、导正销或定距侧刀。横向定位——控制条料送进的方向。有：导料板（导尺）。卸料和推件零件卸料装置刚性卸料装置弹性卸料装置模架和导向零件模架导柱模架由上、下模座，导柱、导套四部分组成推件器和顶件器刚性推件器弹性顶件器3．3典型弯曲模结构怎样看模具图看什么从简单到复杂从全局到局部看懂模具工作原理了解零件的组成及作用看零件定位与紧固（联接）看模具安装完整的产业结构郎咸平称一个完整的产业结构应该是“1+6”，即制造+产品设计、原料采购、仓储运输、订单处理、批发经营、终端零售，企业只有完成从1到6的过程，掌握了行业的本质，这样的企业才算是成功。3．3典型弯曲模结构常见的弯曲模结构类型有：单工序弯曲模；级进弯曲模；复合弯曲模；通用弯曲模等。3．3．1单工序弯曲模1．V形件弯曲模其特点是结构简单、通用性好。但弯曲时坯料容易偏移，影响工件精度。动画演示：防止坯料滑动的方法b~d所示分别为带有定位尖、顶杆、V形顶板的模具结构，可以防止坯料滑动，提高工件精度。e所示的V形弯曲模，由于有顶板及定料销，可以有效防止弯曲时坯料的偏移，得到边长偏差为±0.1mm的工件。防止坯料滑动的方法图3.12为V形精弯模，两块活动凹模4通过转轴5铰接，定位板3（或定位销）固定在活动凹模上。动画演示：弯曲前顶杆7将转轴顶到最高位置，使两块活动凹模成一平面。在弯曲过程中坯料始终与活动凹模和定位板接触，以防止弯曲过程中坯料的偏移。这种结构特别适用于有精确孔位的小零件、坯料不易放平稳的带窄条的零件以及没有足够压料面的零件。2．U形件弯曲模根据弯曲件的要求，常用的U形弯曲模有图3.13所示的几种结构形式。图3.13a所示为开底凹模，用于底部不要求平整的弯曲件。图3.13b用于底部要求平整的弯曲件。图3.13c用于料厚公差较大而外侧尺寸要求较高的弯曲件，其凸模为活动结构，可随料厚自动调整凸模横向尺寸。图3.13d用于料厚公差较大而内侧尺寸要求较高的弯曲件，凹模两侧为活动结构，可随料厚自动调整凹模横向尺寸。图3.13e为U形精弯模，两侧的凹模活动镶块用转轴分别与顶板铰接。弯曲前顶杆将顶板顶出凹模面，同时顶板与凹模活动镶块成一平面，镶块上有定位销供工序件定位之用。弯曲时工序件与凹模活动镶块一起运动，这样就保证了两侧孔的同轴。图3.13f为弯曲件两侧壁厚变薄的弯曲模。图3.14是弯曲角小于90o的U形弯曲模。压弯时凸模首先将坯料弯曲成U形，当凸模继续下压时，两侧的转动凹模使坯料最后压弯成弯曲角小于90o的U形件。凸模上升，弹簧使转动凹模复位，工件则由垂直