沖壓模具成型工藝及模具設(shè)計(jì)說明書

設(shè)計(jì)課題：工件如下圖所示，材料Q235,板料厚度1mm,年產(chǎn)量8萬件，表面不允許

有明顯的劃痕。設(shè)計(jì)成型零件的模具。

一、沖壓工藝分析

1、該零件的材料是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、該零件結(jié)構(gòu)簡單,并在轉(zhuǎn)角處有R1的圓角，所沖的兩個(gè)孔都是①8的尺寸,

工藝性比較好，整個(gè)工件的結(jié)構(gòu)工藝性好。

3、尺寸精度，零件上的兩個(gè)孔的尺寸精度為IT12?13級，兩個(gè)孔的位置精

度是IT11-12級，其余尺寸的公差為IT12?14,精度比較低。

結(jié)論：適合沖壓生產(chǎn)。

二、工藝方案確定

該工件包括落料、沖孔兩個(gè)基本工序,有以下3種工藝方案：

方案一：先落料，后沖孔。采用單工序模具生產(chǎn)。

方案二：落料—沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。

方案三：沖孔一落料級進(jìn)沖壓，采用級進(jìn)模生產(chǎn)。

方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序兩幅模具，成本高而生產(chǎn)率低，難以

滿足中批量生產(chǎn)需求。

方案二只需一副模具,工件精度及生產(chǎn)效率都較高。

方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，但位置精度不如復(fù)合模

具沖裁精度高。

通過對上述三種方案的分析比較，成型該零件應(yīng)該采用方案二復(fù)合模具成

型。

三、確定模具類型及結(jié)構(gòu)形式

1、該零件質(zhì)量要求不高，板的厚度有1mm,孔邊距有14mm，所以可以選用

倒裝復(fù)合模。

2、定位方式的選擇：控制條料的送進(jìn)方向采用兩個(gè)導(dǎo)料銷,控制條料的送

進(jìn)步距采用擋料銷。

3、卸料、出件方式的選擇：采用彈性卸料。下出件，上模剛性頂件。

4、導(dǎo)向方式的選擇：為了方便操作，該模具采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。

沖壓件的形狀簡單、精度要求不高、生產(chǎn)批量為中批量,為了使得模具

壽命較高,采用有導(dǎo)向、彈性卸料、下出件的模具結(jié)構(gòu)形式。

四、工藝計(jì)算

1、確定最佳排樣方式，并計(jì)算材料利用率，選擇板料規(guī)格。

OO

IOJIOJIOE

I。工。JL。：

該零件為近似矩形零件，設(shè)計(jì)排樣1、排樣2兩種排樣方式，如圖:

排樣1

2/18

排樣2

查《沖壓手冊》表2?18,最小搭邊值是：

工件間：1.2mm、側(cè)邊：1.5mm。

工件面積：72x44-2x8x9-19x8-13x8-2x7rx&=2667.5mm2排樣1：

取搭邊值1.5mm

條料寬度B=47mm步距L=73.5mm

材料利用率：n=2667.5/<47x73.5>=77.2%

排樣2：取搭邊值1.5mm

條料寬度R=75mm步距I.=45.5mm

材料利用率：n=2667.5/〈75x45.5>=78.2%

比較兩種排樣方式,后者材料利用率較高，所以沖裁工件的排樣方式可以

采用排樣2羅列方式。排樣圖如下

選用1mmx900mmx1200mm的板料，可以裁12條，每一—條可以沖26件。

總的材料利用率：12x26x2667.5/<900x1200>=77%2、計(jì)算沖

床合力并預(yù)選沖床

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

沖壓力F=Ltob=322xlX450=144900N~145KN

查《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》表3-11K卸=0.05K推=0.055K頂=0.06卸料

力：F卸“沖群尸272x1x450x0.05=6120N

倒裝復(fù)合模：頂件力等于零

推件力：刃口高度為10n=8/ln取8

3/18

糊曬喇礪多熾寸：、、、、

磨損系數(shù)查《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》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寸要標(biāo)注在凸凹模上，所以要轉(zhuǎn)化到凸網(wǎng)模

A5凸凹模二=（公差：Zmax-Zmin-0.52/4=-0.09,根據(jù)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,所以取凸凹模標(biāo)注尺寸

落料凹模磨損后變小尺寸：、

磨損系數(shù)查《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》表35X-0.75

B尸

B2==

落料凹模磨損后不變尺寸：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（凸模固定板按凹模實(shí)際尺寸配做，保證間隙0.100?0.140mm

5/18

沖孔凸模磨損后變小尺寸：公差為IT12-IT13級

凸、凹模公差按IT8級,8凸模KSOmm8凹模=0.020mm

校核間隙仍凸模|+13凹模|=0.020+0.020=0.040=Zman-Zmin=0.0可行

磨損系數(shù)查《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》表3-5X=0.5

B|凸模=

Bi凹模=

5、確定彈性元件

聚氨酯橡皮允許承受的載荷較彈筮大,并且安裝方便，所以選用橡皮。

卸料力為F卸=612()N

橡皮的高度：H門由二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

橡皮的面積：A=F卸/p=23538~12240mm?

式中p為橡皮預(yù)壓(壓10%~15%H自由時(shí)單位面積上的壓力，取0.26~0.5取

一塊整開凸模孔的合四個(gè)卸料螺釘孔160x160x25的聚氨酯橡皮.面積校

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

五、編寫工藝文件

沖壓工藝過程卡

材料技毛坯重輔助材

材料牌號及規(guī)格毛坯尺寸每件毛坯可制件數(shù)

術(shù)要求量料

6/18

條料

Q235[l(±0.1x

[1X75X26

900x1200]

1200]

工序名工藝裝

工序號工序容加工簡圖超備

稱備

剪板機(jī)上

裁板

0下料

75x1200

二丁?一_.，二「?二

L!

落料沖

落料落料沖孔PHVJ

1J23-25孔復(fù)合

hi_二__|_1

復(fù)合沖裁p_n_n_1

沖孔模

六、選擇和確定模具主要零部件的結(jié)構(gòu)和尺寸

1、工作零件的結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計(jì)

(1凸凹模：為了便于加工，凸凹模設(shè)計(jì)成直通式,1個(gè)M8沉頭螺釘固定在

墊板上，與凸凹模固定板的配合按H7/m6o

其總長L=H固定權(quán)+H卻料板+(H橡膠-H預(yù)壓=20+14+<30-3>=60mm

(2沖孔凸模：沖孔凸模采用臺階式的，與凸模固定板的配合按H7/m6.

其總長H=H固定板十H凹模十H空心墊板=50mm,小端K32mm；

(3凹模采用薄網(wǎng)模結(jié)構(gòu)，薄凹模厚度尺寸(可以參考單工序模具凹模的厚

度計(jì)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《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》表3-15取0.24s=72mm

7/18

凹模板邊長：B>44+2x(27?36=98?116

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

L取160,普通情況下,B&L所以B取160,故薄凹模板長、寬、厚度尺寸160mmx

160mmx18mm

(4模具剛性校核

凸凹模尺寸較大模具強(qiáng)度較大，所以不需要或核，

小凸模：單個(gè)凸模所受力：

沖裁力：22500/2=11250N；推件力(倒裝復(fù)合模9900/2=4950N

沖壓合力：倒裝:11250+4950=l6200N

無導(dǎo)向：可行

2、其他板的尺寸［參考典型組合結(jié)構(gòu)(GB2858.2-81J

凸凹模墊板：160x160x8

凸凹模固定板：160x160x2()

卸料板：160x160x14

空心墊板：125x100x16

小凸模固定板：125x100x18

小凸模墊板：125x100x8

3、模架規(guī)格

上模座的規(guī)格：160x160x45

下模座的規(guī)格：160x160x55

模柄的規(guī)格：A50xl(X)

8/18

導(dǎo)套：A28H7x90x38

導(dǎo)柱：A28h6x80x200

4、模具閉合高度

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

七、校核所選壓力機(jī)

J2&25壓力機(jī)：標(biāo)稱壓力250KN；滑塊行程65(次/分；連桿調(diào)節(jié)長度55mtn；

最大裝模高度270mm，工作臺尺寸370mmx560mm,模柄孔尺寸中5。又70；機(jī)電功率

2.2kw。校核以上所有參數(shù)，可滿足使用要求。使用J23?25能滿足該模具使用要求。

八、編制工作零件機(jī)械加工工藝卡

凹模機(jī)械加工工藝規(guī)程卡

凹模機(jī)械加工工藝規(guī)程材料Crl2硬度60~64HRC

序號工序名稱工序容

1備料鍛件(退火狀態(tài)165x165x18

銃六面到尺寸.160.3x160.3x17。注意注意兩大平面與相

2粗銃

鄰側(cè)面用標(biāo)準(zhǔn)角度測量達(dá)到基本垂直要求

磨光兩大平面厚度到mm,并磨四個(gè)側(cè)面，達(dá)到兩相鄰側(cè)面

3磨平面

垂直,垂直度0.02mm/100mm

1、劃線劃出凹模輪廓及螺孔、銷孔和穿絲孔中心線

2、鉆孔鉆羅紋孔、銷釘?shù)卓缀桶寄６纯诖┙z孔

4鉗工

3、較孔被銷釘孔達(dá)到要求

4、攻絲攻羅紋絲達(dá)到要求

9/18

5熱處理淬火+低溫回火使材料硬度達(dá)到60~64HRC

磨光六平面消除淬火變形和氧化皮，并達(dá)到工藝所要求的

6磨平面

尺寸

7退磁消除」6料殘存磁

8線切割電火花成型凹模洞口，并留0.01-0.02的研磨余量

9鉗工研磨出模洞口壁面到尺寸,粗糙度0.8

10檢驗(yàn)按圖紙檢驗(yàn)

塑料模具成型工藝與模具設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)課題：工件如下%材料ABS,年產(chǎn)量8萬件，要求確定零件的成型工藝參數(shù)，

設(shè)計(jì)成型零件的模具、編制模具的加工工藝。

一、工藝分析

1、原材料分析

ABS為熱塑性塑料，化學(xué)穩(wěn)定性比較好，機(jī)械強(qiáng)度較好，有一定的耐磨性，但耐

熱性較差。ABS吸水性較大,成型前原料要干燥；在升溫時(shí)粘度增高，成型壓力較

高,塑件上的脫模斜度易稍大；易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意盡量減少對澆

注系統(tǒng)對塑料流的阻力；在正常成型條件下,壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小,

總的成型性能很好。

ABS主要技術(shù)指標(biāo)

密度吸水率收縮;於熔點(diǎn)抗拉強(qiáng)度ti彎強(qiáng)度硬J￡HB

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

2、塑件的結(jié)構(gòu)、精度、質(zhì)量分析

該塑件為圓筒形結(jié)構(gòu)的零件，腔體深22mm，壁厚2mm，中間有一個(gè)圓孔，整體

尺寸較小，成型工藝性較好。其尺寸精度等級為1T1374級淇尺寸為：........，精

度較低，成型工藝性較好。

10/18

塑件質(zhì)量沒有較高的要求，表面光度Rai.6pm速件部的粗糙度為Ra3.2pm,成

型工藝性較好。

二、成型設(shè)備的選擇與塑模工藝參數(shù)的確定

1、確定制品的方法、型腔數(shù)。

根據(jù)塑件所用材料和批量，成型該零件采用注射成型方法來成型。根據(jù)塑件

外形尺寸①68x24的大小，取一模一件。

2、計(jì)算制品的體積、質(zhì)量及制品的正面投影面積

塑件體積：根據(jù)零件的三維模型,利用三維軟件可以直接查詢到塑件的體積

為：VI=13.323cm，,澆注系統(tǒng)體積：V2=1.361cm30

一次澆注所用塑料總體積V=V1+V2=13.323+1.361=14.684cm%

塑件質(zhì)量：查《塑料制件成型及模具設(shè)計(jì)》ABS的密度取p=LlxiaKg/mm塑

件的質(zhì)量為Ml=14.684x].lx10^15.152g

正面投影面積：2.82cm?

所需鎖模力：282X30=8.46KN

3、預(yù)選注塑機(jī)的型號

臥式注塑機(jī)機(jī)身低,有利于操作和維修。機(jī)身因重心較低，所以穩(wěn)定；成

型后的塑件可以利用其自己的重力自動(dòng)落下，容易實(shí)現(xiàn)徹底自動(dòng)化。所以選

擇臥式注射成型機(jī)，每次的實(shí)際需求體積為。初步選用S乙60/450型注射機(jī)，理

論注射量為78cm3。

4、擬定制品成型工藝參數(shù)

注射機(jī)類型：螺桿式

預(yù)熱和干燥：溫度（匕80~85時(shí)間（h2~3

料筒溫度前段：180?200中段165?180后段150~170

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噴嘴溫度(℃：170?180

模具溫度(℃：50-80

注射壓力(MPa：60-100

成型時(shí)間(s：注射時(shí)間：20-90高壓時(shí)間：()?5

冷卻時(shí)間：20~120總周期：50-220

螺桿轉(zhuǎn)速：3(Xr/min>

三、模具結(jié)構(gòu)方案及尺寸的確定

1、選擇制品的分型面

分型面的形式和位置要影響到模具加工、排氣、脫模塑件的表面質(zhì)量及工藝

操作。選擇分型面時(shí)普通應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則：

11、分型面應(yīng)該選在塑件外形最大輪廓處。

(2、便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時(shí)留在動(dòng)模一邊。

(3、保證塑件的精度要求。

(4、滿足塑件的外觀質(zhì)量要求。

(5便于模具加工創(chuàng)造。

(6應(yīng)合理安排塑件在型腔中的位置。

(7、有利于排氣。

綜合考慮，分型面選塑件截面積最大處。

2、該塑件采用一模一腔成型，型腔布置在模具的中間，這樣有利于澆注系統(tǒng)的排

列和模具的平衡。

3、澆注系統(tǒng)

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普通澆注系統(tǒng)普通由主流道、分流道，澆口和冷料穴四部份組成。在設(shè)計(jì)澆

注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮到塑件的質(zhì)量、塑件大小及形狀，形狀壁厚，技術(shù)要求等因素、型

腔布局設(shè)計(jì)。此外還要考慮去除、休整進(jìn)口方便，同時(shí)不影響塑件外表美觀、防

止噴嘴端部的冷料注入型腔影響塑件質(zhì)量、注射機(jī)安裝模板的大小等等。

主流道：注射機(jī)的噴嘴直徑為中4mm，注射機(jī)的噴嘴頭球面半徑為R20mm,主

流道襯套的球而半徑應(yīng)比注射機(jī)的噴嘴頭球而半徑大1?2mm.主流道小端直徑

應(yīng)該比注射機(jī)的噴嘴直徑大0.5?1mm.取澆口套的球面半徑為R22mm，主流道

小端直徑為①4mm，流道為圓錐形,取錐度3。。

分流道：分流道取半圓形,D=6mm。

澆口：采用輪輻式澆口，從塑件中間圓孔進(jìn)料飛

冷料穴：采用菌形拉料桿和冷料穴。

4、溢流、排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

根據(jù)該塑件的形狀與澆注系統(tǒng)，不設(shè)溢流槽。利用型芯與固定板和分型面的間

隙進(jìn)行排氣。

5、選擇脫模方式

該模具的型芯在動(dòng)模一側(cè)，開模后塑件緊包型芯留在動(dòng)模一側(cè)，根據(jù)塑件

殼體零件的特點(diǎn)，由于本塑件不合用推板推出形式，所以采用推管推出形式。這

樣推出平穩(wěn)，有效保證了塑件推出后的質(zhì)量，模具的結(jié)構(gòu)也比較簡單。中間一根

(p7的拉料桿。

脫模行程大于等于22mm。

脫模力14416N=14.4KN

式中p=10MPaA=3014mm2f=0.5

6、成型零件工作尺寸計(jì)算

參考《塑料制品成型及模具設(shè)計(jì)》(材料的收縮率=0.6%得：

13/18

型芯的徑向尺寸：

型芯的高度尺寸計(jì)算：

凹模的徑向尺寸計(jì)算：

凹模的高度尺寸計(jì)算：

其中Lx、Hx、lx、hx為名義尺寸△為塑件的設(shè)計(jì)公差

3z=1/3?1/4△為模具的創(chuàng)造公差

(1、型芯的徑向尺寸有、，高度尺寸有、

1=

Ml

I=

Ml

h=

Ml

h=

M2

(2、型腔的徑向尺寸有、，高度尺寸有、

L=

Ml

7、模具主要零件的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)

(1、型芯和型腔板的結(jié)構(gòu)和尺寸確定

考慮到制件的結(jié)構(gòu)簡單和加工方便，將型芯分成大型芯和小型芯兩個(gè)組合

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結(jié)構(gòu),小型芯采用臺階式的，與大型芯的配合按H7/m6o大型芯采用直通式，用兩

個(gè)①6圓柱銷定位,用四個(gè)M6的螺釘固定在墊板上。

型腔板采用整體式的，型腔壁厚，參考《塑料制品成型及模具設(shè)計(jì)》得:

側(cè)壁厚度底板厚度

按剛性條件計(jì)算按強(qiáng)度條件計(jì)算按網(wǎng)肝生條件計(jì)算按弓艮度條件計(jì)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

考慮到型腔的強(qiáng)度、剛性和裝螺釘、銷子、導(dǎo)柱導(dǎo)套和冷卻水道孔的位置，參

考塑料模具設(shè)計(jì)手冊、型腔取125x125x63的規(guī)格，

大、小型芯、定模板采用預(yù)硬鋼3Cr2Mo。

(2、其他零件的尺寸(mm

支承板：125x125x25

墊板：125x25x63

推桿固定板:125x73x12.5

推板：125x73x16

定模座板：180x125x16

180x125x16

動(dòng)模座板：

用32的導(dǎo)柱，①55的定位圈。

模具合模高度：16+25+63+25+63+25=209mm

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8、模具調(diào)溫系統(tǒng)的設(shè)置

普通注射模具的塑料熔體溫度為200擺布，而塑件從模具型腔中取出時(shí)其

溫度在60℃以下。所以熱塑性塑料注射成型后，必須對模具進(jìn)行有效的冷卻，以

便使塑件可靠的冷卻定型并迅速脫模，提高塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。該模具在

型腔上開兩個(gè)直通水道。

四、注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核(JZ-60/450

結(jié)構(gòu)類型：臥式注射機(jī)可行

注射機(jī)類型：螺旋式注射機(jī)(螺桿直徑：30mm能滿足工件的成型需要可行

注射量：理論注射量78cm3＞工件成型所需要的14cm3。可行

注射壓力：170MPa＞工件成型所需要的60?lOOMPa可行

螺桿轉(zhuǎn)速：14~20()＜r/min＞包含工件成型需用的30(r/min可行

和模力：450KN＞工件成型所需要的鎖模力8.46KN可行

拉桿向距：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＞模具閉合高度208mm可行

最小模具厚度：100mm＜模具閉合高度208mm可行

最大成型面積：360cm3＞工件成型面積2.82cm3可行

推出方式：推管推出方式

模具定位孔的直徑：①55mm噴嘴球半徑20mm噴嘴口直徑①4mm

以上幾項(xiàng)校核條件都符合要求，所以選擇注射機(jī)(JZ-60/450可行。

五、編寫工作零件機(jī)械加工工藝

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定模板機(jī)械加工工藝規(guī)程材料3Cr2M。預(yù)硬鋼：硬度35?45HRC

序號工序名稱工序容

1備料鍛件（退火狀態(tài)130x130x65