模具设计论文范例

1机械结构设计

1.1进料箱的结构

进料箱、进料管及软布套管共同组成了进料装置。其中进料管被安装在机架上，通过软布套管联接到进料。在进料管的内部，有1个偏心锥形圆筒，该锥形圆筒的作用就是改变物料落点位置，并且引导物料准确落入进料箱的中心。进料箱是被安装在装置中的筛体上，当筛体开始振动，进料箱随之振动，这样可在一定程度上保证喂料的均匀性。固定在进料箱内有一个分料板，其中部会垂直箱壁，分料板的两侧略朝下倾斜，分料板中间有匀料闸门，可调整伸缩，以保证物料均匀分布在筛面宽度。进料箱与机架之间的联接为刚性联接，这样可以保证抽查筛格，同时进料箱也可以自由的拆卸与翻转。

1.2出料箱的结构

螺栓与筛体联接在一起是出料箱的特点之一，主要包括大杂出料口、粮食出料口、机箱、及小杂出料口，通过焊接，不同的出料口结构都可以与出料箱机箱联接，不同的出料口和筛体之间都存在着密封装置。出料箱结构通过筛面筛出的大杂项经过大杂出料口输出到一旁的机箱，上筛面与下筛面之间的物料经过物料输出口后直接输出，而小杂项通过下筛面选出，并通过小杂出料口输出。机器在使用之前，需要检查其严密情况，保证设备不存在泄漏情况，以保证各个出料口之间不会发生混合的可能。

1.3机架

采用分离式设计是该振动筛的特点之一，同时横梁和底座的支撑采用分开设计，支撑横梁与底座之间使用可调式螺栓联接，这样的好处是横梁可以上下移动，因此保证了筛体调节角度在0~12°。不同角度的调节可以满足不同情况下的不同的筛选要求。该方案的优点是实用性强，并且制作简单，运输方便。物料输入和进料机构联接的设备是移动架。螺栓进行联接是料筒盘和进料筒之间的主要联接方式，物料也可以经过管道直接进入物料筒。料筒盘可以直接在支架的横梁上进行焊接。上支架的组成部分包括了加强板、料筒盘、封板。移动架和支撑架之间是刚性联接，这是由支撑板和螺栓完成的。在设备开始运转之前，要保证移动架支撑架的联接紧密，这样才能保证物料准确进入进料箱。

一、教学、考核方法改革方案及实施

（一）教学方法改革

1.课堂教学引入项目教学法

以产品对象的模具设计作为项目展开教学和学习。

2.采用启发式、讨论式教学

加强启发性、探索性和创造性思维的培养。

3.将CAD/CAE以及动画演示引入课堂教学

1合理构建理论课程体系，优化课程教学内容

专业基础课内容涉及挤压模具从设计、制造、使用及维修到操作整个挤压工艺流程的各个环节，是从事挤压模具行业工作所必备的知识，在课堂教学上应与生产实践和社会环境相结合，理论指导实践，实践促进理论教学。因此，专业基础理论课应以“实用”为本，学生应主修完《金属塑性加工学（挤压与拉拔）》、《塑性加工设备》等课程。专业课程要以“专、精”为准，针对性强。学生应主修完《模具CAD/CAM》、《挤压模具设计》等课程。在专业课程方面，尽管众多高校已对专业基础课程以及基础理论课程进行了较大力度的改革，但课程内容与企业生产实际脱节现象依然存在。在教学改革中，通过精心组织挤压模具专业课程的教学，学生毕业上岗后，能够运用理论知识指导实践生产，灵活变通，逐渐学会解决实际工艺问题。

2积极探索课堂教学方法的改革

上述课程结构的设置是紧紧围绕培养挤压模具专业应用性人才这一目标，基于对学生模具设计能力和解决现场实际问题能力的培养，采取了更加灵活的方法来辅助教学。（1）在课时安排上，尽量精讲一些纯理论性的知识，在满足“够用”的前提下，对于一些复杂的理论推导不再介绍。（2）采用典型案例形象化理论教学内容，是改进挤压工艺课程教学的有效方法之一。为丰富教学内容，增强教学效果，在教学过程中将实际企业中应用的各种挤压加工技术介绍给学生，使学生对所学的专业知识有更深刻的理解。（3）在课堂教学中通过播放现场视频，及时穿插诸多挤压生产行业中出现的热点问题，以此激发学生的学习兴趣，增强学生对所学的理论知识学以致用、活学活用的意识，为将来走上工作岗位或进一步深造奠定了良好的基础。（4）将零件的成形过程采用模型、动画、成形仿真等授课方式展现在学生面前，这比纯粹的理论讲解更利于学生学习和接受。通过学生直观地认识模具结构组成、模具工作过程，增强学生对模具结构零件作用的了解，培养学生对专业课程学习的积极性。

3实践性教学环节实施重点

实践性教学环节是培养学生创新能力的关键环节，为了把学生培养成为技能型人才，要让学生参与到课堂教学中来，增加师生的互动性，增强教学效果。《挤压模具设计》课程在实践教学中更应注重学生的实际操作，反复训练，如增加对模型的认知。对于Autocad、UG、Pro/E等各类二维和三维绘图软件的教学，应注重对学生在熟练操作和创新能力方面的实训。模具制造技能训练环节，是让学生在课程设计阶段设计出模具结构后，在模具制造实验课程中采用快速成型机模仿制造模具，并分析设计出模具结构是否合理。针对上述列举出来的教学环节，可以从以下3个方面进行探讨。

3.1强化学生对软件使用的实训技能

1制件结构及工艺性分析

该合页片属铰链式弯曲件，经分析：L/d=90/2.2=40.9＞30,属细长制件，由于制件细长、材料薄、刚度差，如果采用传统的铰链加工方法分预弯和卷圆两道工序弯曲，则在卷圆弯曲过程中当板料受到挤压和弯曲作用时，极易因弯曲和振动而失稳，致使制件不易达到理想的形状精度和表面质量；还会因弯曲、圆度和直线度误差，以及表面划伤等瑕疵而报废；或者由于失稳，致成形失败。其次铰链卷圆件的回跳在所难免，要满足卷圆内径公差要求较为困难。所以，该制件的工艺性不好，加工难度大，在成形方法和工装设计中必须着重考虑。

2传统的铰链加工方法存在的问题

资料介绍，对于r=（0.6~3.5）t的铰链件，常用推卷的方法弯曲成形。弯曲成形一般分为两道工序，首先将毛坯头部预压弯，然后再卷圆。立式结构较简单，便于制模和弯曲成形，但此工艺方法和模具只适用于材料较厚且长度较短的铰链件。对本合页片由于材料较薄，长径比大于30，显然不适合。卧式模具结构是利用斜楔对凹模作用，使其产生水平运动而完成卷圆过程，有压料装置，弯曲件质量较好。但由于卷圆内径有公差要求，弯曲件的质量还是不够理想，还需增加一副整形模才能达到要求。而且图2c模具结构较复杂，模具制造成本高，周期长，对于小批量的合页片生产，经济性不好。从上述模具结构可以看出，该类模具比较适合加工小型铰链件。制件则相当困难，甚至不可能进行。因此，必须考虑其他工艺方法，设计新结构的模具来解决这些问题。经过多次摸索，终于找到了解决问题的方法：即在预弯成形后，卷圆弯曲之前增加一道U形弯曲工序，从而使推卷成形变得容易，同时也使模具的结构设计得到简化。优化后的冲压工艺流程为：下料→落料→去毛刺→制标→头部预弯→头部U形弯曲→卷圆成形。

3模具结构及工作过程

模具工作过程：卷圆模置于液压机（Y41-10T）工作台上，将模柄4固定在液压机上滑块上。工作时，液压机上滑块上升，模具开启，压块3与上模6脱离接触，将经U形弯曲后的坯件由端面从上模与下模右侧面的缝隙中插入下模7的型槽内，放入芯棒1，开动液压机上滑块下行，使轴向压块3向下传力给上模6，从而使坯件受限并卷圆弯曲成形。成形后，液压机上滑块回升，弹簧2将上模6顶起，用手将制件从芯棒1上取出，完成一个冲压过程。一个批次加工完后，将芯棒1插入下模7存放芯棒的孔内，以备下次使用。

4结束语

1冲压零件工艺性分析

如果对该弹簧片使用单工冲压流程，就肯定会有二次定位的问题，并且误差也比较大，精度就很难控制，并且由于制造这种弹簧片的数量多，因此生产成本也比较高，根据这些考虑，因此决定使用复合模具冲压来完成。

2排样

在模具设计中最关键的步骤是排样，这反映了制件在整套冲压过程中的定位方式以及材料的使用情况以及模具的结构问题。因此合理的排样，就可以大幅增强制件的质量以及模具的使用寿命。因为制件的外形是圆形构造，因此使用直排法。

3模具

3.1凸模、凹模以及凹凸模设计

由于该零件需要一次生产30万件，并且模具的结构相对比较简单，并且受力相对均匀，因此凸模、凹模以及凹凸模都可以使用Crl12材料。凸模的销孔主要是定位固定板，销孔在加工时和同外形会同时在线切割上完成。这样就能很好的保证其和外形的位置精度。而固定板的销孔和圆形冲头孔，也是由线切割一次完成，再以凸模的固定板为参照来安装凸模、凹模和冲头，这样做的目的就是能很好的保证凸模和凹模之间的位置，便于装配。圆孔冲头设计成了阶梯型，目的在于能够很好的增强冲头的使用寿命。冲头通过台阶直接固定在凸模的固定板上，使用胶水进行粘连。凹凸模由于需要加工成直通的构造，因此位置也需要由凹凸模的固定板进行固定。漏料孔在切割线加工完成后，还需要使用双氧水进行一次腐蚀，需要注意的是，单边的腐蚀量要大于0.5mm。由于凹模也设计成了直通的结构，因此同样需要用螺钉或销钉固定在凸模的固定板上，那么销钉孔也需要同时在线切割上和孔一起切割完成，需要注意的是，凹模在加工时可以和凸模共料，这样能够保证原材料的使用率。如果是采用了冲压复合的设计，那么当零件成型时，仅使用一件模具即可完成。而且从结构看，该复合模具的结构和十分紧凑，并且精度有了较大的提升。此外，该模具的适用范围相对广泛，能在多种场合中使用。而且该模具能够进行批量生产，这样就可以较好的降低成本。此外，该模具的质量也相对较好，在冲压时就不会发生例如弯曲、

1模具设计

熔模铸造是一种优异的工艺技术，采用熔模铸造生产阀块的毛坯，可以有效保证毛坯的制造精度，并减少阀块的机械加工量。在Pro/E的模具设计模块中，根据阀块毛坯的结构特点采用装配法和分型面法相结合，进行阀块的熔模模具结构设计。

1.1蜡模相关数据的确定

该阀块毛坯表面粗糙度的最大值为3.2，考虑到中温蜡的铸件表面粗糙度可达到2.0左右，充分满足非加工表面粗糙度要求，故选用中温蜡作为蜡模原料。铸件的收缩率由合金收缩率、模料收缩率和型壳膨胀率综合决定，最终确定铸件的综合收缩率为1%。

1.2蜡模的模具CAD

在Pro/E的模具模块中进行模具设计，最关键的工作是设计合理的分型面。分型面的位置和结构的合理性，不仅对毛坯的制造效率和精度有影响，而且也关系到模具操作的方便性和模具零件的结构工艺性以及经济性。本文中阀块模具的分型面方案和结构设计过程是：首先复制阀块毛坯的上顶孔面并延伸到模具顶面形成第一个分型面，构造出模具的型芯；再利用双侧拉伸创建第二个分型面将模具整体一分为二，构造出模具的上下模型腔。分型面设计完成后，在Pro/E中进行开模检测，没有干涉。另外，为方便脱模和便于型腔的加工，下模设计了顶杆，并将型腔中加工难度大的部分设计了活块和型芯。从制造的工艺性和生产率的角度考虑，将下模型芯与顶料机构的顶杆设计为一体，使铸件能够完好的取出。

2上、下模型腔的CAM刀路设计及仿真

1卡箍制件原工艺存在的问题分析

1.1制件分析

卡箍制件要求成形加工后表面平整、光滑、无皱折、无压痕及划伤等现象。在该制件的制造过程中，成形工序是工艺流程中的重要工序，正确的成形工艺方法、模具结构设计合理与否是加工出合格制件、提高生产效率的关键。该卡箍制件结构分析无特殊的装配和使用要求。弯曲件外形简单，精度要求不高，工件厚度1mm，定位较为容易，且定位精度易保证，该类似结构的制件较多，材料不同，有不锈钢、高温合金、铝合金、20钢、铜合金等，根据不同环境选择不同材料的卡箍制件，以下选择其中的一种规格来进行分析。冲压技术要求：材料：LY12-M；材料厚度：1mm；生产批量：大批量；未注公差：按GB/T1804-m级确定。

1.2工艺存在的问题

原工艺流程为：落料、手工整形、成形（弯曲）。存在的问题：由于操作工人手工整形时手工控制，半成品制件无法达到一致性，造成预弯时尺寸和外观不一致，压痕、划伤，表面不平整、不光滑、圆度差等质量问题，并且工作效率很低，给后续工序带来很大困难，造成最后一道成形工序后的制件外观不一致，稳定性不好、质量差、安全性较差。目前简易弯曲模具如图2所示，要想解决目前存在的这些问题，必须摸索更合理、高效率、高质量的成形工艺方法，设计合理的模具结构，提高加工质量和效益。

2工艺优化

成形方法和模具设计必须着重考虑。通过该工件的工艺性分析可知，卡箍是典型的弯曲件。针对上述存在的问题，提出初步的改进方案，确定用2次成形单工序来代替一次成形来完成。将工艺流程初步改为：落料、预成形（第一次成形）、成形（第二次成形）。

1工艺分析

该制件成形的难点为ϕ120mm的大圆，该圆在卷圆成形时回弹较大。制件按照传统工艺预弯、卷圆成形后会出现较大的回弹，回弹后圆筒开口处间距增大20～30mm，而且圆筒呈椭圆形，虽经反复调整，修研模具，效果不理想，尺寸稳定性差，难以冲压出合格的制件。经分析，预弯成形是该制件卷圆成形的关键，把预弯形状由3段不同大小的圆弧组合而成，其中中部的圆弧同卷圆件成形方向相反，以控制卷圆件的回弹量，同时还应在卷圆成形工序上采取改变圆弧直径大小的措施来减小制件成形的回弹，最后用整形工序对卷圆后的制件进行整形。

2工序图设计

根据以上分析，成形该制件需7副模具，分别为1副冲孔、切断模，5副弯曲模和1副整形模来完成。箍圈成形工序如图2所示，具体工序为：①板料冲孔、切断；②板料两端第1次弯曲；③板料两端第2次弯曲；④板料两端头部卷圆；⑤板料两端波浪形弯曲；⑥卷圆；⑦整形。

3模具设计需注意的问题

（1）该制件有多处弯曲，毛坯展开长度按理论计算结果会与实际长度尺寸相差较大，为此，先按理论计算毛坯的展开长度并采用线切割加工制出毛坯，再在弯曲模进行试制，根据试制结果再调整毛坯的展开长度。（2）板料两端头部卷圆工序中，在凹模的两端头部必须加工出与制件头部相同的圆弧，否则难以卷成制件相同的圆弧，影响制件的质量。（3）板料两端波浪形弯曲工序中，如按通常的设计方式用3个相等的圆弧连接一波浪形的弯曲，反弹也会很大。根据经验，取中间的圆弧R=70mm，两边的圆弧R=52mm。弯曲成形后，靠近开口的圆弧会比制件略小，然后在整形工序整形出与制件要求的圆弧尺寸。

4模具结构设计