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《沖壓模具設(shè)計(jì)》
課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書
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《沖壓模具設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書
一、課程設(shè)計(jì)的性質(zhì)與目的
沖模課程設(shè)計(jì)是沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)課程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的一次綜合練習(xí)。其主要目的是： ·
1．使學(xué)生初步掌握沖壓工藝過程的擬定和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算的步驟和方法：
2．鞏固、深化所學(xué)的基礎(chǔ)及專業(yè)知識(shí)，培養(yǎng)獨(dú)立工作能力；
3．提高學(xué)生使用國標(biāo)、手冊和圖冊的能力。
二、課程設(shè)計(jì)的任務(wù)
在兩周的時(shí)間內(nèi)完成下列任務(wù)，統(tǒng)一交到指定的地點(diǎn)。
1． 擬定沖壓件的工藝過程，并填寫工藝過程卡1份；
2． 填寫凸、凹模（及凸凹模）的加工工藝卡片；
3．設(shè)計(jì)指定沖壓件的其中一道工序的沖壓模（每人設(shè)計(jì)一副不同的模具），并繪制裝配圖和凸、凹模零件圖：1套；
(注：①指定沖壓件的生產(chǎn)批量可以根據(jù)需要進(jìn)行更改；②未注尺寸公差按GB／T15055的m級(jí))
4．編寫設(shè)計(jì)說明書1份，約20頁左右。
三、設(shè)計(jì)原則
1．裝配圖的零件必須完整，保證沖出合格的工件；
2．模具結(jié)構(gòu)簡單，壽命長，成本低且與生產(chǎn)批量相適應(yīng)；
3．操作方便，安全。
四、設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備
1．熟悉設(shè)計(jì)任務(wù)書，明確設(shè)計(jì)任務(wù)和要求；
2．了解沖壓零件的形狀，尺寸精度和表面粗糙度，材料等技術(shù)要求和生產(chǎn)批量；
3．配備資料：
(1)沖壓設(shè)備資料：從此資料中選擇沖壓設(shè)備的類型，規(guī)格，查出漏料孔尺寸，模柄孔尺寸，閉合高度，工作臺(tái)面尺寸等，為模具設(shè)計(jì)作準(zhǔn)備：
(2)沖模標(biāo)準(zhǔn)化資料；
(3)其他參考資料：《冷沖模設(shè)計(jì)》手冊，《冷沖模結(jié)構(gòu)圖冊》。
五、沖模課程設(shè)計(jì)的一般步驟及方法
1．分析沖壓件的工藝性
沖裁件的工藝性主要從沖裁件的形狀，尺寸(最小孔邊距，孔徑，材料厚度，最大外形)精度，表面粗糙度，材料性能等逐項(xiàng)分析，確定沖壓工序圖，若有不符者，應(yīng)與指導(dǎo)老師協(xié)商更改或采取相應(yīng)的措施。
2．確定合理工藝方案
(1)確定基本沖壓工序的性質(zhì)：沖孔，落料，沖搭邊，切料邊等。
(2)根據(jù)基本工序的性質(zhì)，數(shù)量，結(jié)合工件的形狀尺寸，公差要求，材料性能，生產(chǎn)批量，沖壓設(shè)備，模具加工條件等因素，考慮模具類型的同時(shí)確定工序組合和先后順序，在滿足沖件質(zhì)量要求的前提下，選擇一個(gè)經(jīng)濟(jì)合理的工藝方案，填寫工藝過程卡片。
3．確定模具總體結(jié)構(gòu)
(1)模具類型的確定
根據(jù)沖件形狀，尺寸，精度及生產(chǎn)批量來選擇和確定模具類型：單工序模、復(fù)合工序模還是級(jí)進(jìn)模。
(2)導(dǎo)向方式
根據(jù)沖件形狀，尺寸，精度及生產(chǎn)批量來選擇和確定導(dǎo)向方式；
A．單工序模
a．沖件形狀簡單且精度低時(shí)，可不用導(dǎo)向，采用敞開模；
b．沖件精度較高，批量較小且材料較厚而凸模強(qiáng)度大時(shí)，可采用固定導(dǎo)板導(dǎo)向，即采用固定導(dǎo)板模；
c．沖件形狀復(fù)雜，精度較高，且為中，大批生產(chǎn)時(shí)用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。此種導(dǎo)向生產(chǎn)中常用(導(dǎo)柱導(dǎo)套有滑動(dòng)導(dǎo)向和滾動(dòng)導(dǎo)向兩種，一般都用滑動(dòng)導(dǎo)向，只有沖件精度很高時(shí)才選用滾動(dòng)導(dǎo)向)；
d．沖件孔小，凸模多且強(qiáng)度弱時(shí)用彈壓導(dǎo)板導(dǎo)向。
B．復(fù)合工序模
復(fù)合模都有導(dǎo)向。
C．級(jí)進(jìn)模
選擇方法與單工序模的b，c，d三項(xiàng)相同。
(3)滑動(dòng)式模架選擇
無導(dǎo)向和用固定導(dǎo)板導(dǎo)向的模具及用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向和彈壓導(dǎo)板導(dǎo)向的模具，一般都有標(biāo)準(zhǔn)模架。用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向的模架，隨導(dǎo)柱位置的不同又有如下幾種，可根據(jù)需要選擇：
A．對(duì)角導(dǎo)柱模架：
可以承受一定的偏裁，上下動(dòng)作平穩(wěn)，且能縱橫兩方面送料，用于有偏載的大中型模具；
B．后側(cè)導(dǎo)柱模架：
可以三方面送料，操作特別方便，受力均為偏載，模架容易變形，一般用于受力不大或精度要求不高的中小型模具；
C．中間導(dǎo)柱模架：
結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，但只能一個(gè)方向送料，當(dāng)受偏裁時(shí)，模架也有變形；
D．四角導(dǎo)柱模架：
滑動(dòng)平穩(wěn)，導(dǎo)向準(zhǔn)確，用于沖件精度較高的大型沖壓模具。
(4)壓、卸料方式的確定
沖件平整度要求較高或料較薄時(shí)，用彈壓卸料板，它既可壓料，又可卸料，因卸料板隨上模上下運(yùn)動(dòng)，送料直觀性強(qiáng)，操作方便，這是生產(chǎn)中常用的一種卸料方式。
當(dāng)料較厚，用彈壓卸料難以卸件，或零件形狀簡單，要求不高時(shí)采用固定卸料，它可簡化模具結(jié)構(gòu)，但因行腔封閉，送料只能靠手感，操作不便，安全性差。
(5)定距方式的確定
對(duì)單工序模具且單排排樣，一般用擋料釘定位即可，若用雙排且需調(diào)頭送料的有時(shí)要用擋料釘和伸縮擋料銷結(jié)合使用。
對(duì)復(fù)合工序模中的順裝復(fù)合模，一般用固定擋料銷定距。對(duì)倒裝復(fù)合模，若擋料銷在四模上的讓位孔離凹模型腔較遠(yuǎn)時(shí)用固定擋料銷。若擋料銷讓位孔離凹模型腔太近時(shí)，則要用伸縮擋料銷，以免削弱凹模強(qiáng)度。
對(duì)級(jí)進(jìn)模，其定距方式有始用擋料加固定擋料定距、側(cè)刃定距兩種方式，若跳步步數(shù)較少(1-2個(gè))且料厚時(shí)，可用始用擋料加固定擋料，跳步步數(shù)較多的則用側(cè)刃定距。從側(cè)刃定距方便容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化送料的角度，側(cè)刃定距在現(xiàn)代生產(chǎn)的級(jí)進(jìn)模中用得越來越多。若尺寸要求較高，可在以上兩種定距方式中增加導(dǎo)正銷，提高定距精度。
4．根據(jù)模具類型畫排樣圖，并計(jì)算材料利用率
畫排樣圖是極為重要且技術(shù)性很強(qiáng)的設(shè)計(jì)工作，排樣圖的合理與否直接影響到材料的利用率，零件質(zhì)量，生產(chǎn)率與成本，以及模具的結(jié)構(gòu)與壽命等。
(1)排樣圖包括排樣方法，零件的沖裁過程(模具類型)，級(jí)進(jìn)模的定距方式(用側(cè)刃定距的應(yīng)將側(cè)刃位置畫上)，材料利用率，步距，搭邊，料寬及料寬公差，對(duì)有彎曲，卷邊等要求的零件還要考慮其紋向。
(2)畫排樣圖必須注意以下幾點(diǎn)：
a．能從排樣圖上的剖切線看出是單工序模還是級(jí)進(jìn)?；驈?fù)合模。
b．對(duì)級(jí)進(jìn)模的排樣圖要能看出沖壓順序。
c．級(jí)進(jìn)模的排樣圖要考慮凹模強(qiáng)度，凹模洞口之間的距離小于5 mm時(shí)，要空步。
d．級(jí)進(jìn)模的排樣圖要能看出定距方式，一般未反映的為首次擋料+固定擋料，對(duì)側(cè)刃定距的要畫出沖切條料的位置。
e．排樣圖上的尺寸、公差要完整。
(3)排樣圖的設(shè)計(jì)方法和步驟
a．一般是先從排樣的角度考慮并計(jì)算材料的利用率，對(duì)于復(fù)雜的零件通常用厚紙剪成3-5個(gè)樣件，排出各種可能的方案，選擇最優(yōu)方案；現(xiàn)在常用計(jì)算機(jī)排樣。
b．再考慮模具尺寸的大小，結(jié)構(gòu)的難易程度，模具壽命，材料利用率等幾個(gè)方面的問題綜合考慮，選擇一個(gè)合理的排樣方案。
c．算出搭邊，計(jì)算步距和料寬，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)板(帶)料的規(guī)格確定料寬及料寬公差。
d．將選定的排樣畫出排樣圖，按模具類型和沖裁順序打上適當(dāng)?shù)钠是芯€，標(biāo)上算得的尺寸和公差。
5．從排樣圖上找出沖切條料的線段(即模具的受力部分)，計(jì)算壓力中心：
6．從排樣圖上找出凹模工件洞口，在考慮壓力中心影響的同時(shí)，計(jì)算凹模輪廓尺寸，確定送料方向，選擇典型組合有關(guān)尺寸，類型，規(guī)格及代號(hào)。
7．計(jì)算沖、推、卸料力，初選壓力機(jī)類型及規(guī)格，再按典型組合的有關(guān)尺寸校核所選定壓力機(jī)的規(guī)格，校核內(nèi)容：
(1)模具與壓力機(jī)閉合高度是否適應(yīng)。
(2)壓力機(jī)漏料孔是否能漏下工件和廢料，對(duì)有彈頂裝置的模具，還應(yīng)使漏料孔大于彈頂器外形尺寸。即工作臺(tái)漏料孔要大于凹模工作洞口最大壁間距和彈壓器的最大外形尺寸。
(3)模具下模座外形尺寸與壓力機(jī)工作臺(tái)面尺寸是否相符，即下模座外形尺寸+2 x(50～70)≦壓力機(jī)工作臺(tái)面尺寸，若其中一項(xiàng)不符，則應(yīng)重選壓力機(jī)，一般是類型不變，增大壓力機(jī)規(guī)格。
8．畫模具裝配草圖，同時(shí)進(jìn)行有關(guān)零部件的設(shè)計(jì)和計(jì)算，
(1)根據(jù)所選典型模具的結(jié)構(gòu)及規(guī)格，查出模架外形尺寸；
(2)根據(jù)所選模具的閉合高度及模架外形尺寸，考慮排樣圖及名細(xì)表位置，按1:1確定圖紙規(guī)格；
(3)畫裝配草圖
A. 先打開上模，畫下模的俯視圖、再畫模具工作位置的主視圖，模具工作位置的主視圖一般應(yīng)按模具閉合狀態(tài)畫出，但為了使上下模重合部分表達(dá)清楚，可以將上下模拉開一段距離，拉開距離后，仍按閉合時(shí)的狀態(tài)畫圖。
畫模具裝配草圖時(shí)，模具零件的結(jié)構(gòu)，尺寸都應(yīng)相應(yīng)確定，同時(shí)應(yīng)考慮零件的加工工藝性。
選擇定位元件(定位擋銷，首次擋塊，導(dǎo)料板，側(cè)刃等)的類型及尺寸，并計(jì)算定位元件的位置。
B．圓形小凸模用車磨法加工，用帶臺(tái)肩式固定。異形凸模用線切割和成型磨削加工，用鉚接式固定，無論哪種同定方法，若固定端為圓形，工作端為非圓形都必須在固定端的接縫處加防轉(zhuǎn)銷。
對(duì)大截面的凸模一般采用螺釘緊固，但凸模與固定板必須加銷釘定位。
C. 計(jì)算彈壓卸料板的臺(tái)階高度和寬度尺寸
D．確定推板、打板的結(jié)構(gòu)形狀，計(jì)算推板、打板的活動(dòng)空間
E．計(jì)算頂桿、打桿的長度
F．確定模柄類型和尺寸，需考慮以下關(guān)系：
(a)模柄臺(tái)階 + 固定部分=上模座厚；
(b)模柄全長 < 上模座 + 壓力機(jī)滑塊的模柄；
(c)模柄安裝部分的直徑 = 壓力機(jī)的模柄孔徑。
注：模具零部件設(shè)計(jì)要盡量參照標(biāo)準(zhǔn)。
(4)標(biāo)注尺寸：
A．導(dǎo)料板的進(jìn)料寬度尺寸和公差，閉合高度尺寸(指實(shí)際閉合高度，不是拉開后的畫圖高度)
B．模具外形尺寸；
C. 其它配合尺寸。
(5)按順或逆時(shí)針標(biāo)出件號(hào)并填寫明細(xì)表。
明細(xì)表中，序號(hào)，名稱都要填，標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)寫明標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)和規(guī)格，非標(biāo)準(zhǔn)件要注明零件圖的名稱和圖號(hào)，材料及熱處理硬度。
9．畫模具零件圖，并計(jì)算相關(guān)尺寸。
模具裝配草圖畫好后整個(gè)設(shè)計(jì)計(jì)算就算大功告成了，零件圖的結(jié)構(gòu)形狀和相關(guān)尺寸基本都有數(shù)了。
(1)計(jì)算模具工作部分尺寸
(2)畫工作零件圖，且要注意以下幾點(diǎn)：
A．結(jié)構(gòu)要合理，工藝性要好。
B．零件形狀要表達(dá)清楚，投影要正確，一般將零件在模具中的工作位置作為主視圖，上模的零件畫仰視圖，下模的零件畫俯視圖。以最少的視圖表達(dá)清楚為宜。
C. 尺寸，公差，表面粗糙度，材料，硬度及有關(guān)技術(shù)要求要合理且完整。
D．相互聯(lián)接(或有相應(yīng)關(guān)系)的零件，其形狀及尺寸要相對(duì)應(yīng)，如：
a．用側(cè)刃定距時(shí)，導(dǎo)料板上的側(cè)刃讓位孔要與側(cè)刃的形狀位置相對(duì)應(yīng)；
b．用始用擋料、固定擋料時(shí)，導(dǎo)料板上的讓位槽形狀，尺寸與始用擋塊相適應(yīng)，位置應(yīng)與擋料銷成步距關(guān)系；
c．卸料板的臺(tái)階寬度和高度尺寸應(yīng)與導(dǎo)料扳的送料寬度及導(dǎo)料板的高度相適應(yīng)；
d．卸料板的擋料釘讓位孔和始用擋塊讓位孔應(yīng)與擋料釘和始用擋塊的位置相適應(yīng)；
e．推板應(yīng)與凹模的形狀，尺寸相適應(yīng)，推板打板的活動(dòng)空間為5-8ram;
f．頂桿長度應(yīng)能打下料來，又能保證打桿的活動(dòng)空間為5-8mm;
g．固定板的型腔應(yīng)與凸模結(jié)構(gòu)形狀相適應(yīng)，臺(tái)階固定的，其型腔上部要有讓位槽，鉚接固定的，其型腔上部要有倒角：
h．固定板，卸料板，凹模的型孔位置應(yīng)一致，對(duì)于不對(duì)稱的形狀，畫圖時(shí)要注意方向以防畫反：
i．相互聯(lián)系的螺銷孔的孔距尺寸應(yīng)相同。
(3)畫零件圖時(shí)，若結(jié)構(gòu)或工藝性的要求改變與總圖不符之處，應(yīng)更改裝配草圖與之對(duì)應(yīng)。
（4）模具零件的各項(xiàng)內(nèi)容(如圖號(hào)、名稱、件數(shù)、材料等)必須與該零件在裝配圖上標(biāo)注的內(nèi)容完全相同。
10．畫模具裝配正式圖：
模具裝配圖除土俯視圖外(一般不畫左視圖)，其右上角為本次模具加工的本工序圖和上道工序圖，如果是落料模，則將上道T序圖用排樣圖代替，右下角為明細(xì)表；總圖上應(yīng)標(biāo)注模具封閉高度和總長、總寬及其它配合尺寸。對(duì)有導(dǎo)料板的應(yīng)標(biāo)注導(dǎo)料板送料空間的間距并注上公差。明細(xì)表的上方或左邊還應(yīng)寫技術(shù)要求。其技術(shù)要求標(biāo)注舉例如下(注意不同模具其技術(shù)要求不盡相同)：
(1)上、下模座之上、下平面的平行度應(yīng)達(dá)到XX級(jí)精度；
(2)導(dǎo)柱與下模座、導(dǎo)套與上模座、導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間的配合分別為多少；
(3)模具的上模部分沿導(dǎo)柱上下移動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)，無阻滯現(xiàn)象；
(4)凸、凹模之間的間隙為___mm，且四周的間隙應(yīng)均勻一致。
設(shè)計(jì)圖紙的標(biāo)題欄和明細(xì)欄分別按標(biāo)準(zhǔn)《GB10609.1-89技術(shù)制圖 標(biāo)題欄》和《GBl0609.2-89技術(shù)制圖 明細(xì)欄》執(zhí)行，明細(xì)表中，序號(hào)，名稱都要填，標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)寫明標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)和規(guī)格，非標(biāo)準(zhǔn)件要注明零件圖的名稱和圖號(hào)，材料及熱處理硬度。標(biāo)準(zhǔn)零件的名稱和規(guī)格放在在明細(xì)表的名稱欄，標(biāo)準(zhǔn)零件的國標(biāo)號(hào)放在在明細(xì)表上的代號(hào)欄，非標(biāo)準(zhǔn)件圖號(hào)按《JB／T5054．4-2000產(chǎn)品圖樣及設(shè)計(jì)文件編號(hào)原則》中的隸屬編號(hào)規(guī)則。
標(biāo)題欄中，“共 張、第 張”要求填寫同一圖樣代號(hào)中圖樣的總張數(shù)及該張所在的張次。
11．編寫設(shè)計(jì)說明書：
設(shè)計(jì)說明書主要是將你進(jìn)行工藝分析的內(nèi)容，工藝方案確定的思路，計(jì)算項(xiàng)目等進(jìn)行歸納說明。其正文包括下列內(nèi)容：
(1)簡述設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求；
(2)沖壓件工藝性分析的內(nèi)容；
(3)模具結(jié)構(gòu)與工序組合、沖件質(zhì)量及批量的關(guān)系；
（4)排樣與模具結(jié)構(gòu)、材料利用率的關(guān)系；
(5)模具結(jié)構(gòu)及排樣對(duì)生產(chǎn)率、操作安全、方便及成本的關(guān)系；
(6)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的分析過程；
(7)沖、推、卸料力的計(jì)算過程及選擇沖壓設(shè)備類型和規(guī)格的依據(jù)；
(8)壓力中心的計(jì)算過程：
(9)凹模輪廓尺寸計(jì)算過程和典型組合的選擇；
(10)沖模主要零部件的結(jié)構(gòu)形狀、材料、公差的選擇及技術(shù)要求的說明；
(11)小凸模的剛度校核過程：
(12)凸、凹模工作刃口計(jì)算的過程；
(13)其他計(jì)算過程及需要說明的內(nèi)容；
(14)該設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)及改造措施；
(15)設(shè)計(jì)所使用的參考文獻(xiàn)；
（16）設(shè)計(jì)的感想
設(shè)計(jì)說明書正文用仿宋小四號(hào)字，固定值18磅；頁邊距上、下、左為2.5cm，右為2cm；如手寫，要求字跡工整，繪圖需整齊、清楚。
設(shè)計(jì)說明書的封面格式按《課程設(shè)計(jì)封面及格式要求》，設(shè)計(jì)題目根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容擬定，如沖壓件名稱為托車軸端蓋，設(shè)計(jì)該沖壓件的拉深摸，則設(shè)計(jì)題目可定為：拖車軸端蓋的拉深模設(shè)計(jì)。
六、設(shè)計(jì)完成后交給指導(dǎo)老師的技術(shù)資料
1． 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(根據(jù)老師提供的草圖或樣品用AutoCAD按比例繪制，見附錄)；
2. 沖壓件沖壓工藝過程卡及凸、凹模（及凸凹模）加工工藝卡片；
3．沖模裝配圖和凸、凹模零件圖：按A4圖紙大小折疊；
4．設(shè)計(jì)說明書；
上述1~4紙質(zhì)資料裝入資料袋交給指導(dǎo)老師
5. 電子文檔：如果是用電腦設(shè)計(jì)，除提交紙質(zhì)資料外還需提交電子文檔。將上述1~4資料文檔放入文件夾交給班長或?qū)W習(xí)委員再統(tǒng)一轉(zhuǎn)交給指導(dǎo)老師，文件夾的名稱為：學(xué)號(hào)+姓名+沖壓件名稱+工序名稱。課程設(shè)計(jì)任務(wù)書的文件名為：沖壓件名稱+工序名稱+學(xué)生姓名。
附：設(shè)計(jì)任務(wù)書格式
《沖壓模具設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書
班級(jí) 學(xué)號(hào) 姓名
技術(shù)要求：
名稱：矩形盒 材料：08F-HF
生產(chǎn)批量：大批量
設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)該零件的 拉深 模具