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凳子模具设计说明书

健雄职业技术学院

凳子模具设计说明书

题目凳子模具设计

班级模具1012

姓名贾沛均

指导老师倪红海

凳子说明书

毕业设计（论文）共22页

图纸共张

完成日期

答辩日期

摘要

本次设计的内容是用冲压模具来做小凳子。

用了传统的冲孔、折弯、落料方法完成工件的加工。

确定采用多工位级进模具对该产品进行大批量的生产。

关键词：

关键词：

模具；冲裁；折弯；落料；

前言

模具可保证冲压产品的尺寸精度，使产品质量稳定，而且在加工中不破坏产品表面。

用模具生产零部件可以采用冶金厂大量生产的廉价的轧钢钢板或钢带为坏料，且在生产中不需加热，具有生产效率高、质量好、重量轻、成本低且节约能源和原材料等一系列优点，是其他加工方法所不能比拟的。

使用模具已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。

现代制造业的发展和技术水平的提高，很大程度上取决于模具工业的发展。

目前，工业生产中普遍采用模具成形工业方法，以提高产品的生产率和质量。

一般压力机加工，一台普通的压力机设备每分钟可成形零件几件到几十件，高速压力机的生产率已达到每分钟数百件甚至上千件。

据不完全统计，飞机、汽车、拖拉机、电机、电器、仪表、等产品，有60%左右的零件是用模具加工出来的；而自行车、手表、洗衣机、电冰箱及电风扇等轻工业产品，有90%左右的零件时用模具加工出来的；至于日用五金、餐具等物品的大批量生产基本上完全靠模具来进行。

显而易见，模具作为一种专用的工艺设备，在生产中的决定性作用和重要地位逐渐为人们所共识。

计算机辅助设计（CAD-ComputerAidedDesign）指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。

在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；由计算机自动产生的设计结果，可以快速作出图形，使设计人员及时对设计作出判断和修改；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。

1产品的工艺分析

1.1产品的介绍

下图为凳子产品图，材料为T10钢，料厚为1.5mm，是工艺性质的小凳子。

我们用了传统的落料、冲孔、折弯方法完成工件的加工。

本次设计采用了多工位级进模。

图1是零件图比例是1：

1

图1

1.2零件的工艺分析

冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。

在一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的是它的几何形状尺寸和精度要求。

良好的冲压工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较容易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。

我们制作的小凳子相对来说比较简单的，我们对自己工件的要求有：

1.冲裁件的形状应能符合材料合理排样，减少废料。

2.冲裁各直线或曲线的连接处，宜有适当的圆角。

3.冲裁件凸出或凹入部分宽度不宜太小，并应避免过长的悬臂与窄槽。

4.腰圆形冲裁件，如允许圆弧半径，则R应大于料宽的一半，即能采用少废料排样；如限定圆弧半径等于工件宽度之半，就不能采用少废料排样，否则会有台肩产生。

5.冲孔时，由于受到凸模强度的限制，孔的尺寸不宜过小。

6.冲裁件的孔与孔之间，孔与边缘之间的距离，受到模具强度的限制，不能太小。

7.在弯曲件或拉深件上冲孔时，其孔壁与工件之间的距离不能过小。

1.2.1材料的分析

我们选用T10钢做冲裁的材料，T10钢属优质碳素结构钢，其力学性能是强度、硬度低而塑性较好，非常适合冲裁加工。

1.2.2尺寸精度

根据这一要求对该零件进行工艺分析。

零件尺寸公差无要求，故按IT14级选取，利用普通冲裁方式可达到图样要求。

由于该件外形简单，形状规则，适于冲裁加工。

2成形方案的确定与排样图设计

2.1方案种类

确定方案就是确定冲压件的工艺路线，主要包括冲压工序数，工序的组合和顺序等。

确定合理的冲裁工艺方案应在不同的工艺分析进行全面的分析与研究，比较其综合的经济技术效果，选择一个合理的冲压工艺方案。

方案一：

直接按照冲孔，折弯、落料的顺序，采用单工序模生产。

方案二：

采用冲孔、折弯、落料复合模生产。

方案三：

采用冲孔折弯落料多工位级进模生产。

2.2方案比较

方案一：

模具结构简单，制造方便，但需要三副模具，成本较高，生产效率低，劳动强度大，且更重要的是在第一道工序完成后，进入下道工序必然会增大误差，使工件精度、质量大大下降，达不到相关的技术要求，难以满足生产需要。

且凸模易产生干涉，不易安装。

故而不采用此方案。

方案二：

需要至少两副模具，成本相对还是高，但相比于方案一，冲裁的工件公差等级有所提高，避免了多次冲裁的定位误差，并且在冲裁过程中工件较平整。

但是误差也不小，工件尺寸精度，质量还是难以满足生产要求。

故而也不采用此方案。

方案三：

级进模是一种多工位，高效率的生产方法。

能满足工件尺寸公差等级要求，且操作安全方便，能实现自动生产加工。

虽然制造成本相对前两种方案较高，但是考虑到此产品生产纲领为大批量生产，综合其成型特点和经济性条件，该方案的可行性比较高。

综合以上各因素分析，最终确定采用多工位级进模具对该产品进行大批量的生产。

2.3排样图设计

排样:

冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法

1.有废料排样（a）

2.少废料排样（b）

3.无废料排样（c、d）

图0表示排样

合理的排样

提高材料利用率、降低成本，保证冲件质量及模具寿命的有效措施。

排样方案是模具结构设计的依据之一。

图2是排样图比例为1：

1

经过综合考虑，加工步骤为；1冲孔2冲废料3折弯4落料。

2.3.1搭边

搭边：

排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料

结合自己的零件和精度要求，我们采用无搭边排样。

2.3.2材料利用率

材料利用率：

冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比，它是衡量合理利用材料的经济性指标。

式中

—板料（带料或条料）上实际冲裁的零件数量；

—零件的实际面积；

—板料（带料或条料）长度；

—板料（带料或条料）宽度

通过计算得出我们此次凳子的材料利用率为53%。

3模具结构设计

3.1模具的相关知识

3.1.1模具的概念

冲压模具--在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。

冲压--是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。

冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。

冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。

模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。

3.1.2模具的分类

冲压模具的形式很多，冲模也依工作性质,模具构造,模具材料三方面来分类。

一般可按以下几个主要特征分类：

1．根据工艺性质分类

a.冲裁模沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。

如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。

b.弯曲模使板料毛坯或其他坯料沿着直线（弯曲线）产生弯曲变形，从而获得一定角度和形状的工件的模具。

c.拉深模是把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。

d.成形模是将毛坯或半成品工件按图凸、凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。

如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等。

2．根据工序组合程度分类

a.单工序模在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。

b.复合模只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。

c.级进模（也称连续模）在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。

3、依产品的加工方法分类

依产品加工方法的不同，可将模具分成冲剪模具、弯曲模具、抽制模具、成形模具和压缩模具等五大类。

a.冲剪模具：

是以剪切作用完成工作的，常用的形式有剪断冲模、下料冲模、冲孔冲模、修边冲模、整缘冲模、拉孔冲模和冲切模具。

b.弯曲模具：

是将平整的毛胚弯成一个角度的形状，视零件的形状、精度及生产量的多寡，乃有多种不同形式的模具，如普通弯曲冲模、凸轮弯曲冲模、卷边冲模、圆弧弯曲冲模、折弯冲缝冲模与扭曲冲模等。

c.抽制模具：

抽制模具是将平面毛胚制成有底无缝容器。

d.成形模具：

指用各种局部变形的方法来改变毛胚的形状，其形式有凸张成形冲模、卷缘成形冲模、颈缩成形冲模、孔凸缘成形冲模、圆缘成形冲模。

e.压缩模具：

是利用强大的压力，使金属毛胚流动变形，成为所需的形状，其种类有挤制冲模、压花冲模、压印冲模、端压冲模。

3.1.3模具的结构

通常模具是由二类零件组成:

第一类是工艺零件，这类零件直接参与工艺过程的完成并和坯料有直接接触，包括有工作零件、定位零件、卸料与压料零件等；

第二类是结构零件，这类零件不直接参与完成工艺过程，也不和坯料有直接接触，只对模具完成工艺过程起保证作用.

对模具功能起完善作用，包括有导向零件、紧固零件、标准件及其它零件等，应该指出，不是所有的冲模都必须具备上述六种零件，尤其是单工序模，但是工作零件和必要的固定零件等是不可缺少的。

经过以上知识和我们自己模具的结合，最终确定采用多工位级进模具对该产品进行大批量的生产。

3.2导柱方式的确定

常用的模架有：

滑动式导柱导套模架、滚动式导柱导套模架。

模架有上、下模座和导向零件组成，是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并承受冲压全过程的全部载荷。

模具上模座和下模座分别与冲压设备的滑块和工作台固定。

上、下模间的精度由导柱、导套的导向来实现。

主要模架形式有：

对角模架：

由于导柱安装在模具的中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳，常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。

后侧导柱模架：

由于前面和左右不受限制，送料和操作比较方便，因导柱安装在后侧，工作时偏心距会造成导柱导套单边磨损，并且不能用浮动模柄结构。

中间导柱模架：

导柱安装在模具的对称线上，导向平稳，准确，但只能在一个方向送料。

四导柱模架：

具有平稳、导向准确可靠、刚性好等优点，常用于冲压尺寸较大或精度较高的冲压件。

滚动式导柱导套模架的导向精度高，使用寿命长。

主要用于高精度、高寿命的精密模具及薄材料的冲裁模具。

综合以上各因素分析，最终确定采用多工位级进模具模四导柱式对该产品进行大批量的生产。

3.3定位

3.3.1挡料销

挡料销的作用是挡住条料搭边或冲压轮廓以限制条料的送进距离。

国家标准中常见的挡料销有三种形式：

固定挡料销、活动挡料销和始用挡料销。

固定挡料销安装在凹模上，用来控制条料的进距，特点是结构简单，制造方便。

由于安装在凹模上，安装孔可能会造成凹模强度的削弱，常用的结构有圆形和钩形挡料销。

活动挡料销常有于倒装复合模中。

始用挡料销用于级进模中开始定位。

3.3.2送料方式

送料方式有手动和自动，经过对模具机构和卸料方式的分析，我们采用自动送料方式

3.4卸料

设计卸料零件的目的，是将冲裁后卡在凸模上或凸凹模上，或凸模上的制件或废料卸掉，保证下次冲压时能正常进行，常用的卸料方式有以下几种：

（1）刚性卸料

刚性卸料是采用固定卸料板卸料，常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料。

当卸料板只起卸料作用时，与凸模的间隙随着材料厚度的增加而增大，单面间隙取

；当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时，卸料板与凸模的配合间隙应小于冲裁间隙。

此时要求卸料后凸模不能完全脱离卸料板，保证凸模与卸料板配合大于

。

常用的固定卸料板有几种：

卸料与导料为一体的整体式卸料板；卸料板与导料板分开的组合式卸料板（在冲裁中应用最广泛）；用于窄长零件的冲孔或切口卸件的悬臂式卸料板；在冲孔底部用来卸空心件或弯曲的拱形卸料板。

（2）弹性卸料板

弹性卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用于冲裁料厚在

以下的板料。

由于有压料作用，冲裁比较平整。

弹压卸料与弹性元件、卸料螺钉组成弹性卸料装置，卸料板与凸模配合的单边间隙选择

，若弹压卸料板还要起到对凸模的导向作用，二者的配合应小于冲裁间隙。

弹性元件的选择应满足卸料力和冲模结构要求。

经过以上知识和我们自己模具的结合，我们确定采用弹性卸料方式。

4模具尺寸的设计

4.1凸、凹模刃口尺寸的计算

4.1.1重要性

凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。

模具的合理间隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差来保证。

生产实践发现的规律：

1．冲裁件断面都带有锥度。

光亮带是测量和使用部位，落料件的光亮带处于大端尺寸，冲孔件的光亮带处于小端尺寸；且落料件的大端（光面）尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端（光面）尺寸等于凸模尺寸。

2．凸模轮廓越磨越小，凹模轮廓越磨越大，结果使间隙越用越大。

计算原则：

1．设计落料模先确定凹模刃口尺寸。

以凹模为基准，间隙取在凸模上，即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得。

设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸。

以凸模为基准，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。

2．根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸；

设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近或等于工件孔的最大极限尺寸。

模具磨损预留量与工件制造精度有关。

3．冲裁（设计）间隙一般选用最小合理间隙值（Zmin）。

4．选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精度的关系，即要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。

5．工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按“入体”原则标注为单向公差。

但对于磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差。

凸模和凹模的设计与计算：

计算原则：

a.设计落料模先确定凹模刃口尺寸。

以凹模为基准，间隙取在凸模上，即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得。

设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸。

以凸模为基准，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。

b.根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸。

设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近或等于工件孔的最大极限尺寸。

模具磨损预留量与工件制造精度有关。

因为我们是落料件，故我们选用a种原则，先确定凹模刃口尺寸。

图模或凹模磨损后后会增大的尺寸——第一尺寸A

落料凹模或冲孔凸模磨损后将会增大的尺寸，相当于简单形状的落料凹模尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的确定方法与公式形同

故

所以，将以上各值代入公式

Da=（20-0.5*0.65）=19.725+0.100

凸模或凹模磨损后会减小的尺寸，相当于简单形状的冲孔凸模尺寸：

D=（5-0.5*0.3）=4.8+0.070

4.2模具其它零件

图为零件图

其它零件的介绍

材料

长和宽

厚度

弹性卸料板

CrWMn

250mm/90mm

15mm

凸模固定板

45#

250mm/90mm

15mm

凹模板

Cr12

250mm/90mm

15mm

5模具图纸的绘制

5.1装配图的绘制

图3是装配图的正视图比例是1:

1

图3

图4是装配图的俯视图比例是1:

1

图4

5.2零件图的绘制

图5是上模座比例是1:

1

图5

图6是凸模垫板比例是1:

1

图6

图7是弹性卸料板比例是1:

1

图7

图8是下模座比例是1:

1

图8

图9是凹模板比例是1:

1

图9

图10切料冲头比例是1:

1

图10

图11剪切折弯冲头比例是1:

1

图11

总结

制作说明书很烦，很累，但是可以学到以及复习到许多的知识，在这次设计过程中，掌握冷冲压模具设计的方法与步骤及制造。

如计算，绘图，查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范。

提高自身的设计能力，认识自我所学的知识在实际中的应用，对模具产品设计开发有一定的了解，在大脑里形成一种无形的概念。

通过这次实践，培养了我们的实际动手能力，将我们所学的课程有机地结合起来，巩固所学的专业知识，从而真正掌握计算机辅助模具设计制造及数控编程的技能。

突出了自己的长处，也发现了自己的不足，使我在以后的学习和实践中扬长避短。

致谢

三年的学习生活转眼即逝，在外求学经历的坎坷使我慢慢成熟，对在过去的日子里曾给予过我鼓励、帮助的人们我们满怀感激。

所经历的一切将让我们倍加珍惜未来的生活。

此次毕业设计的顺利完成,感谢我们的指导老师——倪红海老师，他严谨细致治学态度、一丝不苟的工作作风、渊博的学术知识、和蔼大度的学者风范将是我们以后再工作、学习中的榜样；倪老师非常关注我们的设计,而且在他很忙的情况下也常帮我们指导,我们对此衷心的感谢!

同时还要感谢三年当中对我们进行教育的各位老师,没有他们的培养也不可能有今天的顺利完成。

通过三年课程的认真学习，使我们在此基础上利用所学东西顺利进行并完成了设计。

同时，也真心的感谢我们的这组的成员在这次设计中给予我们的帮助！

附录

参考文献

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高等教育出版社，2004

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机械工业出版社，2000.

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机械工业出版社，2004.

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