冲压工艺及模具设计课程设计指导书

《冲压工艺及模具设计》课程设计指导书南京工程学院编江苏省高等教育自学考试委员会办公室目录第一章概述……………………………………………………2第二章冲压件工艺设计…………………………………………4第三章工艺计算…………………………………………………5第四章冲压模具设计……………………………………………6第五章选定冲压设备……………………………………………8第六章图形绘制…………………………………………………10第七章编写设计说明书…………………………………………15附录：设计用数据…………………………………………………16第一章概述一、冲压课程设计的目的、内容和进行方式（一）冲压课程设计目的1、通过设计进一步巩固所学知识、培养学生运用所学知识解决实际生产问题的能力，使学生受到制订合理冲压工艺过程和模具设计的基本训练，初步掌握冲压设计方法、步骤和技能；2、进一步进行基本技能训练。例如：计算、绘图，运用设计资料、手册、标准和规范以及使用经验数据进行经验估算和处理数据等。（二）内容和进行方式冲压课程设计是在学完《冲压工艺与模具设计》课程后进行，时间为2周，一般以若干个形状较为简单的典型的中小型冲压件作为设计对象，要求学生完成：1、冲压件的工艺设计；2、冲压件的模具设计；3、冲压模具总装配图（一张）；4、模具零件图若干张；5、设计说明书一份。整个设计过程是在教师指导下分阶段进行的，在设计过程中提倡独立思考、深入钻研的学习精神和严肃认真、一丝不苟、有错必改，使设计精益求精的工作态度，反对不求甚解、照搬照抄、容忍错误的做法。要求每一阶段的设计经认真检查无误后，方可继续进行，完成现定的全部作业才可参加设计答辩。二、冲压课程设计的一般步骤（一）设计准备1、收集原始资料2．熟悉课题和相关知识（二）冲压件的工艺设计1．工艺分析2．工艺方案确定（三）模具结构形式的选择1、模具类型的选择2、模具零件结构形式的选择（四）必要的工艺计算1、排样设计2、冲压工艺力的计算并初选设备3、刃口尺寸及公差的确定4、压力中心的计算5、弹性元件的选用6、模具强度的校核（五）模具主要零件的设计及标准的选用设计时应尽量选用标准，对于非标准件应按有关的设计要求进行设计。（六）绘图按要求绘制模具装配图和设计件的零件图。（七）验算已选设备主要验算模具的平面尺寸和高度尺寸是否与已选压力机相配套。（八）编写设计计算说明书按规定的格式将上述设计过程以文档的形式编写出来。上述过程是冲模设计的一般程序，在实际的模具设计中，上述顺序可以交叉进行。第二章冲压件工艺设计一、冲压零件的工艺性分析冲压零件的工艺性包括技术和经济两个方面。在技术方面，主要根据产品图纸，分析冲压件形状特点、尺寸大小、尺寸标注方法、精度要求、表面质量要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺要求；在经济方面，主要根据冲压件的生产批量分析产品成本，阐明采用冲压生产可取得的经济效益。因此，冲压件的工艺性好与差，主要是指在不影响使用要求的前提下，能否以最简单、最经济的方法冲压出来。影响冲压件工艺性的因素主要有：1．冲压件的形状和尺寸2．冲压件的尺寸精度3．尺寸标注4．原材料性能5．冲压件的技术要求通过工艺分析，若发现冲压件工艺性很差，则可以会同产品设计人员，在不影响使用要求的前提下对冲压件的形状、尺寸或精度等进行修改，以改善冲压件的工艺性，使产品设计、工艺和工装设计与制造三者更好地结合，取得完美的效果。二、工艺方案的确定（一）制定工艺方案的基本方法工艺方案的确定主要是解决基本工序数、工序顺序的安排以及工序的组合，是在工艺分析的基础上考虑生产批量等因素制定的。制定工艺方案的基本方法是：1．确定所需的冲压基本工序，如落料、冲孔、拉深、弯曲、整形等。2．初步进行工艺计算，确定工序数目，如能否一次弯曲成功、拉深次数等。3．根据生产批量和条件（冲压加工条件和模具制造条件）确定工序组合。（二）制定工艺方案的基本步骤1、列出冲压本制件所需的基本工序。2、按批量（年纲领）、模具结构的可能性、产品精度要求、生产的经济性、生产现场的设备、技术、人员条件、确定是采取单工序生产、复合工序生产或连续模生产。3、列出所有可能的工艺方案4、分析比较各方案，选出经济上合理、技术上可行的最佳方案5、编制制件的冲压工艺流程卡。第三章工艺计算一、毛坯尺寸和形状的确定根据零件图确定毛坯尺寸，如弯曲零件的毛坯展开尺寸，拉深零件的毛坯形状与尺寸等。二、排样设计需要解决：1．排样的方式2．材料的利用率3．搭边4．条料宽度5．裁板方式6．绘制排样图上述工作做完之后，应用排样图的形式表达出来，排样图上要求标注搭边a、侧搭边b、进距L和材料的宽度B。图2.6排样图三、冲压工艺力计算不同的冲压工艺有其自己的计算公式，可以参考《冲压设计手册》。四、确定模具压力中心模具的压力中心是指模具所受压力的合力作用点。要使模具能平衡地工作，须使压力中心与模具的模柄中心以及压机的滑块中心相重合，否则模具将受到偏载，造成磨损加剧，导致模具的损坏。通常在冲裁形状复杂件或多凸模冲压时需求压力中心。具体求法见《冲压设计手册》。五、计算凸、凹模工作部分尺寸及公差凸、凹模尺寸精度决定得合理与否，直接影响到冲压件的尺寸精度及合理间隙值能否保证，也关系模具的加工成本和寿命。具体计算公式见《冲压设计手册》第四章冲压模具设计一、冲压模具的总体设计冲压模的总体设计是具体结构设计的基础，总体设计的任务主要包括：1．模具类型的确定，包括正装或倒装。2．操作方式、进出料方式的确定；3．定位、卸料、推件、导向、联接固定等形式的确定；4．模具外形尺寸的确定。（一）模具类型的确定表4.1是几种模具类型的比较，具体采用哪种模具类型，应根据冲压件的结构尺寸、精度要求、生产批量、模具加工条件等。表4.1单工序模、级进模和复合模的比较比较项目单工序模级进模复合模工件尺寸精度较低一般IT11级以下较高，IT9级以下工件形位公差工件不平整，同轴度、对称度及位置度误差大工件不太平整，有时较平，同轴度、对称度及位置度误差较大工件平整，同轴度、对称度及位置度误差小冲压生产率低，冲床一次行程内只能完成一个工高，冲床一次行程内能完成多个工序较高，冲床一次行程内能完成两个序以上工序实现操作机械化、自动化的可能性较易，尤其适合多工位冲床上实现自动化容易，尤其适合单机上实现自动化难，工件与废料排除较复杂，只能在单机上实现部分机械化操作对材料的要求对条料宽度要求不严，可用边角料对条料或带料要求严格对条料宽度要求不严，可用边角料生产安全性安全性较差比较安全安全性较差模具制造的难易程度较易，结构简单，制造周期短，价格低形状简单件，比用复合模制造难度低形状复杂件，比用级进模的制造难度低应用适于精度低、大中型件的中、小批量生产或大型件的大量生产适于形状复杂，精度要求不高的中小型件的大批量生产适于形状复杂、精度要求高的大批量生产（二）模具外形尺寸的确定对于冲裁模来说，其外形尺寸包括模柄尺寸、模具闭合高度、模座俯视尺寸。这三个尺寸的确定都与所选的冲床的规格有密切关系，必须相互协调。二、模具主要零件结构设计及标准的选用一副模具，不论其结构复杂如否，按照组成零件功能的不同，都可以分为工作零件，定位零件，出件零件，导向零件以及固定及支撑用零件五大部分。国家标准中，模具的典型组合都应包括这五部分零件。要想得到一副模具，就必须将上面各个零件全部设计并加工出来。冷冲模中已有一部分零件是标准件，如凹模板、模柄、模座、导柱、导套、卸料螺钉、导正销、侧刃、螺钉、销钉等，对于这些标准件，只需按一定的条件选用，而对于非标准件，则需进行设计，具体各零件的设计方法及标准件的选用参考《冲压设计手册》。第五章选定冲压设备将模具安装在压力机上，依靠压力机实现上模运动、提供冲压力、完成冲压工作。这就要求正确地选择压力机的形式、力、功率、台面尺寸、装模高度、刚度等，它们直接关系列产品质量、模具寿命、冲压效率和生产成本，对安全操作也有着重大影响。冲压设备的选择主要取决于工艺要求和生产批量及原材料性能等因素。冲压设备规格的选定，主要取决于工艺参数及模具结构尺寸。一、冲模与压力机尺寸的协调关系冲压用压力机的种类很多，有开式曲柄压力机、闭式曲柄压力机等，中小型的普通冲模多采用开式曲柄压力机。模具与压力机之间应满足下述的尺寸关系：1．上模座与滑块上模座的平面尺寸一般不应超过滑块的下平面尺寸。2．下模座与工作台台面下模是通过下模座安装在压力机工作台台面上的。为了留有固定下模座的余地，下模座的平面尺寸应小于压力机工作台台面尺寸，一般压力机工作台台面尺寸比下模座大约大50～70mm。当冲压件或废料的外廓尺寸大于压力机工作台上的漏料孔尺寸时，冲压件和废料就不能从漏料孔漏出，应采用相应的出件或出料机构，保证工序料可靠出模。3．装模高度和闭合高度之间当压力机滑块在行程下极点时，压力机工作台面到滑块下平面的距离叫做压力机的装模高度。由于压力机的连秆长度可以调节，影响滑块的下极点位置，所以，压力机的装模高度随连杆长度增加而减小。连杆长度最小时对应的装模高度最大，称之为压力机的最大装模高度Hmax，连杆长度最大时对应的装模高度最小，称之为压力机的最小装模高度Hmin。设冲模的闭合高度为A，压力机备用垫扳厚度为A1，冲模闭合高度与压力机装模高度之间应满足如下关系：Hmax一5mm＞A＞Hmin+10mm这样才可将冲模安装在压力机上。二、压力机主要技术参数与模具关系冲压工作是将冲压模具置于压力机上进行的，因而模具的设计要与压力机的主要参数相匹配，否则是不能工作的。压力机的主要技术参数有以下几项：(1)公称压力压力机在工作中能安全地(压力机不致破坏，能保持加工时的精度)产生的最大压力，叫做公称压力或公称吨位，以t(吨)来表示。对压力机来说，公称压力和容许最大压力是一致的。公称吨位要与模具设计所需的总压力相等或略大，它是选择压力机的主要依据。(2)滑块行程是指滑块的最大运动距离，即上死点到下死点之间的距离。滑块行程与加工工件的最大高度(或长度)有关系，应能保证成形零件的取出与放进。例如：对于拉深件所需滑块行程，至少要大于成品零件高度的两倍以上。（3）公称压力行程是指发生公称压力时，滑块距下死点的距离。（4）滑块行程次数n是指滑块每分钟从上死点到下死点，然后再回到上死点的次数。n越大，则生产效率越高。（5）模柄孔尺寸在滑块底平面中心位置设有模具安装孔即模柄孔，其直径和深度是选用模柄的依据。模柄和模柄孔之间尽量不用衬套，以便于模具的安装。第六章图形绘制当模具各零件的结构与尺寸确定之后就可以开始绘图了，一般绘图的步骤是先绘装配图，再绘设计件的零件图。一、图样幅面及比例模具总图和零件图的图纸幅面,按照机械制图国家标准GB4457.1─84的规定,选择适当的图幅。绘图比例尽量采用等大比例（1：1），这样直观性好，特殊情况下可以采用放大或缩小比例。二、模具总装配图模具总装图是拆绘模具零件图的依据，应清楚表达各零件之间的装配关系以及固定连接方式。总装图应严格按照制图标准绘制，模具总装图的一般布置情况如图6.1所示，考虑到模具的特点，完整的总装图应符合下述要求：1．主视图模具处于闭合状态时，可以直观地反映出模具的工作原理，对确定模具零件的相关尺寸及选用压力机的装模高度都极为方便。主视图是模具总装图的主体部分，应画成上、下模闭合状态的全剖视图。剖视图的画法一般应按GB4485.1-84规定执行，但在冲模图中，为了减少局部视图，在不影响剖视图表达剖面迹线通过部分结构的情况下，可将剖面迹线以外的部分旋转或平移到剖视图上，如螺钉、销钉、推杆等。主视图中应标注闭合高度尺寸，并用涂黑的方式绘出工件和毛坯的断面。2．俯视图下模俯视图是假设将上模去掉以后的投影图，可以明确表达模具各个零件的平面布置、排样方法以及凸模和凹模孔的分布位置。上模俯视图，是假设将下模去掉以后的投影图（从上向下看）。对称的模具，上模和下模的俯视图可以对称线为界各画一半表示。在下模俯视图上以双点画线的形式绘出排样图，以表明条料在模具中的定位方式。在上模俯视图中需标注螺钉销钉孔的位置。3．侧视