模具工程课程设计范例

1模具工程课程设计指导书材料成形与控制教研室杨程2第一部分课程设计基本要求与安排一、课程设计的目的模具课程设计是在完成《模具设计》理论教学之后进行的一次综合训练，其目的在于加强学生对该课程所学内容的综合应用能力，了解模具设计的过程与步骤，从而使学生分析问题、解决问题的能力得以提高。二、课程设计的内容与要求要求完成1个冲压件工艺路线的制定及模具设计工作，主要内容有：1.分析下发冲压件的工艺性，制定零件的加工工艺路线。2.完成相关工艺计算，具体包括：模具工作零件刃口尺寸计算、零件压力中心计算、零件排样图计算、冲压力计算等相关工艺计算。3.确定模具结构，绘制模具装配草图。草图要求按照正式装配图1：1绘制，图面上应绘有主、俯视图，零件图、排样图以及标题栏和明细表，在绘制工程中，完成模架、模柄、螺钉、销钉等标准件的选用工作。4.绘制装配正式图纸。5.绘制指定的模具零件图，零件图上应标明所有尺寸、公差以及技术条件。6.编写设计说明书。三、课程设计的组织与安排1．每人一题。在指导教师的指导下，学生应独立完成课题工艺方案的制定。2．按照课程设计要求每人绘制模具的装配图及部分模具零件图（凸模、凹模以及凸凹模），所绘图纸要符合相关的国家制图标准，图面整洁清晰、布局合理。3．课程设计要求在教室能进行，以便于辅导教师的及时辅导。4.课程设计的时间安排（1）时间安排：课程设计于年月日到月日进行，为期2周。（2）时间分配表：序号设计任务时间（天）1下发实习题目，查阅相关资料，制定冲压件的加工工艺路线12完成相关工艺计算23绘制总装草图24绘制正式装配图25绘制制定零件图26整理、编写设计说明书13四、课程设计成绩的评定课程设计的最终成绩根据平时表现、图面质量、说明书的准确性以及答辩成绩综合评定。其中平时表现占40%，图面质量占40%，简要答辩成绩占20%。其具体评分细则如下：平时成绩与图面质量评分表（共80分）序号设计内容配分备注1绘制产品图，对产品进行工艺性分析，确定合理工艺方案5加工工艺不合理酌情扣3~5分刃口尺寸计算4排样计算4冲压力计算42完成相关工艺计算压力中心计算4教师根据学生的计算情况逐条打分，没有计算的不得分，计算错误的酌情扣分凸、凹模结构形式的确定与计算4定位零件的选用与计算4卸料（出件）装置的选用与弹性元件的计算43完成模具零部件的设计计算工作标准件的选用4教师根据学生的计算与选用情况逐条打分，没有计算或选用的不得分，计算与选用错误的酌情扣分4绘制模具总装草图105绘制正式装配图10教师视学生的图面质量打分，草图重点纠正学生的模具结构错误，正式图纸重点纠正学生的绘图与设计细节错误6绘制教师制定的模具零件图15零件图重点考察学生零件图尺寸、公差以及粗糙度的标注等知识点，教师可根据实际情况酌情打分7设计说明书8查看说明书计算内容是否完整正确，可酌情扣分课程设计的答辩主要设计的知识面包括冲压工艺基本知识、模具设计的主要内容、标准件的选用、模具材料的选用以及模具制造的相关问题，通常每个学生的答辩时间不超过10分钟，答辩总分20分，教师可根据学生回答问题的情况打分。其具体配分如下：4序号内容配分1冲压工艺基本知识问答52模具动作原理、结构组成与特点问答53模具材料的选用44标准件与公差等数据的现场查取35模具零件的制造知识问答3五、参考文献1.冷冲压技术2.冷冲模设计指导3.冲压设计手册4.公差配合与测量技术5.工程材料与热加工基础5第二部分模具设计实例一、落料冲孔复合模设计实例（一）零件工艺性分析工件为图1所示的落料冲孔件，材料为Q235钢，材料厚度2mm，生产批量为大批量。工艺性分析内容如下：1.材料分析Q235为普通碳素结构钢，具有较好的冲裁成形性能。2.结构分析零件结构简单对称，无尖角，对冲裁加工较为有利。零件中部有一异形孔，孔的最小尺寸为6mm，满足冲裁最小孔径mind≥mm20.1t的要求。另外，经计算异形孔距零件外形之间的最小孔边距为5.5mm，满足冲裁件最小孔边距minl≥mm35.1t的要求。所以，该零件的结构满足冲裁的要求。3.精度分析：零件上有4个尺寸标注了公差要求，由公差表查得其公差要求都属IT13，所以普通冲裁可以达到零件的精度要求。对于未注公差尺寸按IT14精度等级查补。由以上分析可知，该零件可以用普通冲裁的加工方法制得。（二）冲裁工艺方案的确定零件为一落料冲孔件，可提出的加工方案如下：方案一：先落料，后冲孔。采用两套单工序模生产。方案二：落料—冲孔复合冲压，采用复合模生产。方案三：冲孔—落料连续冲压，采用级进模生产。方案一模具结构简单，但需两道工序、两副模具，生产效率低，零件精度较差，在生产批量较大的情况下不适用。方案二只需一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度易保证，且生产效率高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的图1工件图6几何形状较简单，模具制造并不困难。方案三也只需一副模具，生产效率也很高，但与方案二比生产的零件精度稍差。欲保证冲压件的形位精度，需在模具上设置导正销导正，模具制造、装配较复合模略复杂。所以，比较三个方案欲采用方案二生产。现对复合模中凸凹模壁厚进行校核，当材料厚度为2mm时，可查得凸凹模最小壁厚为4.9mm，现零件上的最小孔边距为5.5mm，所以可以采用复合模生产，即采用方案二。（三）零件工艺计算1.刃口尺寸计算根据零件形状特点，刃口尺寸计算采用分开制造法。（1）落料件尺寸的基本计算公式为A0maxA)(XΔDD0minmax0minATTT)()(ZXΔDZDD尺寸mm10022.0R，可查得凸、凹模最小间隙Zmin=0.246mm，最大间隙Zmax=0.360mm，凸模制造公差mm02.0T，凹模制造公差mm03.0A。将以上各值代入AT≤minmaxZZ校验是否成立，经校验，不等式成立，所以可按上式计算工作零件刃口尺寸。即mm835.9mm22.075.010030.0003.00A1）（Dmm712.9mm246.0835.90020.0002.0T1）（D（2）冲孔基本公式为0minTT)(XΔddA0minminA)(ZXΔdd尺寸mm5.418.00R，查得其凸模制造公差mm02.0T，凹模制造公差mm02.0A。经验算，满足不等式AT≤minmaxZZ，因该尺寸为单边磨损尺寸，所以计算时冲裁间隙减半，得mm65.4mm)18.075.05.4(002.0002.0T1dmm76.4mm)2/246.065.4(02.0002.00A1d尺寸mm318.00R，查得其凸模制造公差mm02.0T，凹模制造公差mm02.0A。经验算，满足不等式AT≤minmaxZZ，因该尺寸为单边磨损7尺寸，所以计算时冲裁间隙减半，得mm14.3mm)18.075.03(002.0002.0T1dmm26.3mm)2/246.014.3(02.0002.00A1d（3）中心距：尺寸mm2.057mm05.057mm)4/2.057(L尺寸mm12.05.7mm03.05.7mm)4/12.05.7(L尺寸mm12.05.4mm03.05.4mm)4/12.05.4(L2.排样计算分析零件形状，应采用单直排的排样方式，零件可能的排样方式有图2所示两种。比较方案a和方案b，方案b所裁条料宽度过窄，剪板时容易造成条料的变形和卷曲，所以应采用方案a。现选用4000mm×1000mm的钢板，则需计算采用不同的裁剪方式时，每张板料能出的零件总个数。（1）裁成宽81.4mm、长1000mm的条料，则一张板材能出的零件总个数为220545492210004.814000（2）裁成宽81.4mm、长4000mm的条料，则一张板材能出的零件总个数为82172181122240004.811000比较以上两种裁剪方法，应采用第1种裁剪方式，即裁为宽81.4mm、长1000mm的条料。其具体排样图如图3所示。3.冲压力计算可知冲裁力基本计算公式为KLTF此例中零件的周长为216mm，材料厚度2mm，Q235钢的抗剪强度取350MPa，则冲裁该零件所需冲裁力为kN197196560N35022163.1NF模具采用弹性卸料装置和推件结构，所以所需卸料力XF和推件力TF为kN85.9kN19705.0XXFKFkN5.32kN197055.03TTFNKF则零件所需得冲压力为kN35.239kN)5.3285.9197(TXFFFF总初选设备为开式压力机J23—35。4.压力中心计算零件外形为对称件，中间的异形孔虽然左右不对称，但孔的尺寸很小，左右两边圆弧各自的压力中心距零件中心线的距离差距很小，所以该零件的压力中心可近似认为就是零件外形中心线的交点。四、冲压设备的选用根据冲压力的大小，选取开式双柱可倾压力机JH23—35，其主要技术参数如下：公称压力：350kN滑块行程：80mm最大闭合高度：280mm闭合高度调节量：60mm滑块中心线到床身距离：205mm工作台尺寸：380mm×610mm工作台孔尺寸：200mm×290mm模柄孔尺寸：φ50mm×70mm垫板厚度：60mm五、模具零部件结构的确定1.标准模架的选用标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸，所以应首先计算凹模周界的大小。由凹模高度和壁厚的计算公式得，凹模高度mm22mm7728.0KbH，凹9模壁厚mm40mm228.1)2~5.1(HC。所以，凹模的总长为mm157mm)40277(L（取160mm），凹模的宽度为mm100mm)40220(B。模具采用后置导柱模架，根据以上计算结果，可查得模架规格为上模座160mm×125mm×35mm，下模座160mm×125mm×40mm，导柱25mm×150mm，导套25mm×85mm×33mm。2.卸料装置中弹性元件的计算模具采用弹性卸料装置，弹性元件选用橡胶，其尺寸计算如下：（1）确定橡胶的自由高度0H工）（HH4~5.30mm10mm)712()10~5(1thhH修磨工作工由以上两个公式，取mm400H。（2）确定橡胶的横截面积ApFA/X查得矩形橡胶在预压量为10%~15%时的单位压力为0.6MPa，所以2mm16417MPa6.0N9850A（3）确定橡胶的平面尺寸根据零件的形状特点，橡胶垫的外形应为矩形，中间开有矩形孔以避让凸模。结合零件的具体尺寸，橡胶垫中间的避让孔尺寸为82mm×25mm，外形暂定一边长为160mm，则另一边长b为mm115mm1602582164172582160bAb（4）校核橡胶的自由高度0H为满足橡胶垫的高径比要求，将橡胶垫分割成四块装入模具中，其最大外形尺寸为80mm，所以5.080400DH橡胶垫的高径比在0.5~1.5之间，所以选用的橡胶垫规格合理。橡胶的装模高度约为0.85×40mm=34mm。3.其他零部件结构10凸模由凸模固定板固定，两者采用过渡配合关系。模柄采用凸缘式模柄，根据设备上模柄孔尺寸，选用规格A50×100的模柄。六、模具装配图模具装配图如图4所示。七、模具零件图模具中上模座、下模座、垫板、凸模固定板、卸料板、凸凹模固定板、冲孔凸模、凸凹模、凹模、推件块零件图如图5～14所示。11图4装配图1-下模座2、12、13、19-螺钉3、11、18-销钉4-凸凹模固定板5-凸凹模6-橡胶7-卸料版8-导料销9-凹模10-上模座14-打杆15-横销16-推板17-模柄20-导柱21-导套22-垫板23-凸模固定板24-推杆25-推件块26-凸模27-卸料螺钉28-挡料销12图5上模座零件图13图6下模座零件图图7推件块零件图14图8凸凹模固定板零件图图9卸料板零件