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1、冲压模具课程设计指导书一、实习目的和要求帮助学生具体运用和巩固冲压工艺及模具设计课程及相关课程的理论知识,了解设计冲模的一般程序。使学生能够熟练地运用有关技术资料,如冲压模具国家标准、模具设计与制造简明手册、冲压模具结构图册及其它有关规范等。训练学生初步设计冲压模具的能力,为以后的工作打下初步的基础。二、实习任务每个学生完成以下工作:1.模具装配图一张;2.非标准零件图一套;3.设计说明书一份;4.实习报告一份。三、时间分配表 四、实习内容根据课程设计目的,设计课题以“设计任务书”的形式下达。冲压模具课程设计的选题通常为:典型零件的落料-冲孔复合模;落料-拉深复合模;中等复杂程度的弯曲模以及简
2、单的连续模为宜。设计工作量根据课程设计时间安排情况,由指导教师酌定。冲压模具的课程设计是以产品零件图的冲压工艺性分析开始,拟定工艺方案和模具结构,最后以图纸表达设计结果。冲压模具设计步骤如下:1.零件的冲压工艺性分析仔细研究设计任务书,明确设计要求,条件内容和时间安排,认真阅读产品图纸,并了解其使用要求,而后从零件公差、结构、材料性能三方面为主进行零件的冲压工艺性分析。分析时,根据工件采用何种冲压工序,查阅资料。(1冲裁件的工艺性分析(2弯曲件的工艺性分析(3拉深件的工艺性分析P。以上三种可查资料A110若工件工艺性不好时,则应在不影响产品零件的使用性能的前提下,提出改进意见,经指导教师同意后
3、,(若为工厂搞现场设计时,则应与厂方协商同意后,对零件图纸作出适合冲压工艺性的修改。2.毛坯尺寸、形状及排样方式的确定 (1毛坯的尺寸、形状的确定:1带有弯曲的制件,应先计算出弯曲件展开尺寸; 2带有拉深的制件,应先计算出拉深件的毛坯尺寸。 (2排样方式的确定:冲件的排样方案很多,表1仅供参考。应当注意:少、无废料的排样,虽然能提高材料利用率,但是模具寿命及制件的尺寸精度会受到影响,因此,选择排样方案时,应当综合考虑各方面因素,选择最佳方案。表1 排样形式分类 利用率:100%F AB=式中 A 送料方向排样图中相邻两个零件对应点之间的距离;mmB 条件宽度;mmF 一个步距内零件的实际面积。
4、mm 2 3.拟定冲压工艺方案根据冲裁件工艺性分析结果以及生产批量、冲压设备、模具加工条件等多方面因素进行分析,比较其综合经济技术效果,拟定冲压工艺方案,主要内容有选择冲压基本工序、确定冲压工序的顺序、数目及工序组合方式。4.必要的设计计算(1凹模的轮廓尺寸计算凹模厚度 H =kb (15mm 凹模壁厚 c =(1.52H (3040mm 式中 b 凹模刃口的最大尺寸(见图1;mmk 系数,考虑板料厚度的影响,见表2。 图1 凹模外形尺寸确定 表2 凹模厚度系数k 值 因为凹模的轮廓尺寸已经标准化,根据计算出来的L B ,查资料A145192,选择已经标准化的凹模板尺寸L B 。 (2计算冲裁
5、力及压力中心 1冲裁力的计算 F 冲=KLt或F 冲=Ltb式中 F 冲冲裁力;NK 系数;考虑到冲裁模刃口的磨损、凸模与凹模间隙波动(数值的变化或分布不均、润滑情况、材料力学性能与厚度公差的变化等因素而设置的安全系数,一般取1.3。L 冲裁周边总长;mm t 材料厚度;mm材料抗剪强度;MPa (查资料AP 6670 b 材料的抗拉强度。MPa (查资料AP 6670 2卸料力、推件力和顶件力的计算 卸料力 F 卸=K 卸F 冲 推件力 F 推=nK 推F 冲 顶件力 F 顶=K 顶F 冲 式中 F 冲冲裁力;NK 卸卸料力系数;(查资料AP 78K 推推件力系数;(查资料AP 79 K 顶
6、顶件力系数;(查资料AP 79n 梗塞在凹模内的制件或废料数量(n =h /t ;h 为直刃口部分的高;t 为材料厚度。3弯曲力计算(查资料AP 65 4拉深力计算(查资料AP 65 5压力中心计算: 应用下面公式或补充推荐方法1求压力中心。i i11122n n012ni1ni ni L xL x L x L x x L L L L=+=+ (1i i11122n n012ni1ni ni L yL y L y L y y L L L L=+=+ (2推荐方法:运用Auto CAD 2004辅助求压力中心具体步骤:绘制凸模轮廓图将轮廓生成面域(绘图菜单面域选择封闭轮廓线求面域/质量特性(工具
7、菜单查询面域/质量特性在面域轮廓上点一下,在Auto CAD 2004文本窗口弹出相关信息,其中质心显示的坐标值就是该封闭图形的压力中心坐标。(3冲压模成型部分尺寸确定1冲裁模刃口尺寸计算凸、凹模刃口尺寸,计算查资料AP 61。 2弯曲模成型部分尺寸计算,见资料AP 63 3拉深模成型部分尺寸计算,见资料AP 63 4凸模强度刚度校核查资料A P 80 5.选择冲压设备,模具总体结构设计 (1确定模具结构并画出草图根据冲压工艺方案,参考图册以及有关资料,确定模具结构,主要有以下内容:1毛坯的定位方式 2凸、凹模的结构形式及固定方式 3送料与卸料方式 综合考虑以上内容,1:1绘出结构草图,交指导
8、教师初审。根据冲压工序的性质以及所需的冲压工艺力和模具尺寸选定冲压设备的类型、技术参数和规格等。6.模具装配图的设计 (1准备工作将审过的草图,选好比例(尽量用1:1绘制。一般冲压模具课程设计的装配图用两个视图表达,按照模具的轮廓尺寸,并考虑标题栏、明细表,零部件序号,技术要求等的位置,布置图面位置,尽量使图面美观。可按图2所示布置。(2绘图方法1主视图 常取模具闭合状态,主视图可充分反映模具各部分零部件形状和某些设计要求。2俯视图 一般是将模具的上模部分拿掉,反映下模的可见部分。画复合模时,可先画主视图,按投影关系,画俯视图;画连续模时,可先画俯视图。按投影关系画主视图,当然这两种方法,并不
9、是绝对的,画图时,依具体情况,可穿插、交替进行。(3尺寸标注冲压模具的装配图应标注出模具外形的长、宽以及模具的闭合高度。装配图上的工件图的名称、比例、尺寸必须完整标注出来。装配图上的排样图应标注出比例、料宽、步距、搭边等尺寸。(4编写技术要求1装配成套的冲模以及各零件应符合总图、零件图技术条件规定。2凸模对上模座上平面的垂直度不超过0.05:100。3凸、凹模刃口必须锐利、无倒钝、裂纹、黑斑及缺口等现象。4凸、凹模配合间隙应符合图纸要求,且应均匀一致。5推料卸料机构必须灵活,无卡住现象,卸料板或顶板应超出凸模或凹模端面0.2 0.5mm。6标注出所选用的冲压设备的型号。 图2 模具总装图、标题
10、栏及明细栏布置情况7.零件工作图设计零件工作图是零件制造、检验的基本技术文件,它既要反映出设计意图,又要考虑制造的可能性和合理性,主要包括以下内容:图形、尺寸及其公差、形位公差、对材料热处理的说明以及其它技术要求,标题栏等。应注意以下几个问题:(1每个零件必须单独绘制在一个标准图幅中,尽量采用1:1比例,用各种视图把零件各部分结构形状及尺寸表达清楚,对于细部结构以及尺寸不好标注的,可用放大比例表示或局部移出放大。(2标注尺寸时要选好基准面,(凹模及板类零件一般选择相互垂直的两面或中心对称面为基准面,凸模选择回转轴线,要便于零件加工,又能保证精度要求,大多数尺寸最好集中标注在最能反映零件特征的视
11、图上。(3零件图上要提出必要的技术要求,如凸、凹模的配合间隙,热处理要求,表面处理等。8.校核模具图纸设计完毕,总图和零件图都要编号,并必须进行校核,这一步很重要,不可缺少。校核的内容很多,以下供参考。(1总图1视图是否正确,件号有没有遗漏。2毛坯图、制件图及制件材料等有关说明是否有遗漏。3冲压力、模具闭合高度、模具标记、相关工具等有关事项是否已写上。4定位装置、卸料装置是否选用合理。5漏料是否畅通、是否会堵死。6细长小凸模有无采取保护措施。7修理刃磨是否方便。(2零件图1该画的零件图是否全画了。2视图表达是否正确、齐全、有无需要放大表示的。3尺寸标注的基准面、基准线、基准孔是否选择得合理,是
12、否适合于实际作业和检查。4凸、凹模工作部分尺寸是否合适,凸、凹模强度是否足够。5检查相关零件的相关尺寸,如组件、部件、凹模、卸料板、固定板的位置相关尺寸及配合尺寸。6形位公差,表面粗糙度标注是否适当。7选材是否合理、经济。8零件是否需要热处理,有没有需要电镀、涂漆等表面处理的。9.编写设计说明书课程设计说明书主要是设计过程及设计计算的整理和总结,是图纸设计的理论依据,而且是审核、设计的技术文件之一。(1内容1零件的冲压工艺性分析。2毛坯尺寸计算、排样图设计、材料利用率计算。3冲压工艺方案拟定。4凹模轮廓尺寸计算、标准模架、标准模板的选定;冲压工艺力、压力中心的计算、凸、凹模成型尺寸计算;细小凸
13、模强度、刚度校核。5总体结构的考虑方案及冲压设备的选择。6所引用的参考资料,注明引用的计算公式和数据来源、参考资料编号和页次。7设计小结(包括对本次设计的体会以及还需要对设计结构等进行必要的说明。必须指出,在冲压模具设计中,以上各步骤是起相互联系的,很多工作都是交叉进行或同时进行的,因此,不要生搬硬套,要依具体情况而定。附参考资料1A模具设计与制造简明手册冯炳尧等编上海科学技术出版社2教材设计示例例1 如图1-1所示的冲件为大批量生产,材料Q235,材料厚度为1.5mm,设计冲裁模。设计过程如下:1.冲压件工艺性分析(1材料Q235普通碳素钢,抗剪强度=304373MPa、抗拉强度b=432
14、461MPa、屈服极限s=253MPa、伸长率10=21%25%。具有良好的冲压性能,适合冲裁加工。(2结构与尺寸工件结构相对简单,有一个 10mm的孔;孔与边缘最小壁厚为5.5mm,大于倒装复合模的凸凹模最小壁厚3.4mm(见资料AP98;凹槽宽度满足b2t即621.5=3mm,凹槽深度满足l5b即556=30mm见资料AP4。均适宜于冲裁加工。(3精度工件的尺寸全部为自由公差,可看作IT14级,尺寸精度较低,普通冲裁完全能满足要求。2.冲裁工艺方案的确定该工件包括落料和冲孔两个基本工序,可采用以下三种工艺方案:方案一:先落料,后冲孔,采用单工序模生产。方案二:落料-冲孔复合冲压,采用复合模生产。方案三:冲孔-落料级进冲压,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,成本高而生产效率低,难以满足大批量生产要求。方案二只需一副模具,工件的精度高,但工件最小壁厚5.5mm较接近凸凹模许用最小壁厚3.8mm,模具强度较差,制造难度大,并且冲压后成品件留在模具上,在清理模具上的废料时会影响冲压速度,操作不方便。方案三也只需一副模具,生产效率高,操作方便,工件精度也能满足要求。通过对上述三种方案的分析比较,该件的冲压生产宜采用方案三。3.选择模具总体结构形式。由冲压工艺分析可知,采用级进冲压,所以模具类型为级进模。(1确
