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1、华东交通大学 机电工程学院“模 具 设 计”课程设计指导书材料成型及控制工程教研室2004.6“模具设计”课程设计指导书课程设计方向：冲压模（或注塑模，由学生自选）课程设计时间：3周 （集中完成）适用专业：材料成型及控制工程一、课程设计教学目的及基本要求1.了解并掌握模具设计的一般方法，具备初步的独立设计能力；2.初步掌握冲裁模、注塑模的具体设计思想及设计过程；3.提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力；4.为工程实际的模具设计打下良好基础。二、课程设计内容及安排1.设计内容：实用冲压模或注塑模设计2.具体任务：根据经教研室审批的设计任务书所制定的制件，设计一套实用冲压模或注塑模。
2、具体要求如下：1）制件冲压工艺设计或注塑成型工艺性分析2）模具结构方案设计3）模具工作零件设计计算（含：误差分析，强度、刚度计算并校核）4）模具整体结构设计5）成型设备选择6）模具总装图绘制（1#）。须符合下述要求A.考虑采用“半剖法”表示上模使用中的两个极限位置；B.按装配图要求标注尺寸及配合性质、技术要求等；C.零件标号无遗漏；明细表内容详实、规范；D.制图遵照国家标准；排样图按习惯绘在总装图的右上角或适当位置。7）绘制凸模、凹模零件图（2#或3#），尺寸、粗糙度标注齐全； 8）编写设计说明书一份，要求内容详实，措词准确，具有较好的可读性；说明书按目录、设计任务书及产品图、零件工艺性分析、
3、冲压零件工艺方案的拟订、模具类型及结构形式的选择、排样方式，材料利用率的计算、冲裁力的计算、压力中心的确定、模具主要零部件的确定（选择、设计和必要的计算）、压力机的选择、参考资料等。3.计划进度：第1周 接受并消化设计任务，搜集资料，冲压工艺及模具结构方案设计； 第2周 模具工作零件设计，绘制装配图、凸模、凹模或凸凹零件图；第3周编写计算说明书；答辩。三、课程设计教材及主要参考资料：1.党根茂 骆志斌等 模具设计与制造 西安电子科大 20032.刘心治 冷冲压工艺及模具设计 重庆大学 20023.王孝培 冲压手册（第2版） 机械工业出版社 20014.杜东福 冷冲压工艺及模具设计 电子图书（索
4、阅） 5.卢险峰 冲压工艺模具学 机械工业出版社 20036. 四、课程设计相关规范及管理制度1. 材料成型及控制工程专业模具设计课程设计大纲 电子文档（索阅）2. 华东交通大学课程设计工作细则 （详见教务处实践教学网站）3. 华东交通大学课程设计质量评价指标体系 （详见教务处实践教学网站）4. 华东交通大学课程设计教学检查记录表 （详见教务处实践教学网站）五、建议设计步骤1.冲裁工艺设计：对制件的结构、尺寸、精度、数量、材质等要素进行分析，初步确定制件的冲裁工艺，计算搭边尺寸、毛坯尺寸，确定排样图（绘在总装图上）；2.模具结构方案设计；根据冲裁工艺方案，初步确定模具结构方案和坯料导向、定位方
5、式；3.计算冲裁力，初步选择冲压设备；了解其行程、吨位、容模尺寸等有关技术参数；4.计算卸料力，确定卸料方案及卸料元件的规格、尺寸；5.计算并确定冲裁间隙继而确定凸模、凹模等主要工作零件的尺寸、结构形式；选择凸模、凹模或凸凹模进行强度、刚度的计算并校核；6.协调模具各零件的结构、尺寸，完善导料、定位等辅助功能件结构及尺寸设计；7.绘制模具总装配图：1)、考虑采用“半剖法”表示上模使用中的两个极限位置；2)、按装配图要求标注尺寸及配合性质、技术要求等；3)、零件标号无遗漏；明细表内容详实、规范；4)、制图遵照国家标准；排样图按习惯绘在总装图的右上角或适当位置。8.绘制凸模、凹模零件图，尺寸、粗糙
6、度标注齐全； 9.编写设计说明书一份，要求内容见上述。六、课程设计结束提交的档案材料1. 设计计算说明书（A4幅面） 1份 2. 模具装配图（1#图纸） 1份3. 模具工作零件图（2#或3#图纸） 1份七、成绩评定1. 本课程设计按五级分制单独评分2. 每位同学须独立完成设计，若发现抄袭、请人代做，成绩均按不及格论。3. 评分权重：平时表现（含考勤）占20%，设计质量（含图纸、说明书等内容）占60%，答辩水平占20%。八、设计常用资料及设计方法、过程解说（备有电子文档备索）模具课程设计是一个重要的专业教学环节，这个数学环节的目的：（1）帮助学生具体运用和巩固模具设计与制造课程及相关的理论知识，
7、了解设计冲压模的一般程序。（2）是使学生能够熟练地运用有关技术资料，如冷冲模国家标准、模具设计与制造简明手册、冷冲压模具结构图册及其它有关规范等。（3）训练学生初步设计冷冲压模具的能力，为以后的工作打下初步的基础。1 冲压模设计的准备工作根据课程设计目的，设计课题由指导教师用“设计任务书”的形式下达，课题难度以轻度复杂如冲孔落料复合模为宜。设计工作量根据课程设计时间安排情况，由教师酌定。1.1 研究设计任务学生应充分研究设计任务书，了解产品用途，并进行冲压件的工艺性及尺寸公差等级分析，对于一些冲压件结构不合理或工艺性不好的，必须征询指导教师的意见后进行改进。在初步明确设计要求的基础上，可按以下
8、步骤进行冲压总体方案的论证。第一步，酝酿冲压工序安排的初步方案，并画出各步的冲压工序草图；第二步，通过工序安排计算及冷冲压模具结构图册等技术资料，验证各步的冲压成型方案是否可行，构画该道工序的模具结构草图。 第三步，构画其它模具的结构草图，进一步推敲上述冲压工序安排方案是否合理可行。 第四步，冲压工序安排方案经指导教师过目后，即可正式绘制各步的冲压工序图，并着手按照“设计任务书”上的要求进行课程设计。1.2 资料及工具准备课程设计开始前必须预先准备好冷冲模国家标准、模具设计与制造简明手册、冷冲压模具结构图册等技术资料，及图板、图纸、绘图仪器等工具。也可将课程设计全部或部分工作安排在计算机上用A
9、uto CAD等软件来完成，相应地需事前调试设备及软件、准备好打印用纸及墨盒等材料。1.3 设计步骤冲压模课程设计按以下几个步骤进行。（1）拟定冲压工序安排方案、画出冲压工序图、画出待设计模具的排样图（阶段考核比例为15%）（2）计算冲裁力、确定模具压力中心、计算凹模周界、确定待设计模具的有关结构要素、选用模具典型组合等，初选压力机吨位（25%）；（3）确定压力机吨位（5%）；（4）设计及绘制模具装配图（25%）；（5）设计及绘制模具零件图（25%）；（6）按规定格式编制设计说明书（5%）；（7）课程设计面批后或答辩（建议对总成绩在10%的范围内适度调整）。1.4 明确考核要求根据以上6个阶段
10、应该形成的阶段设计成果实施各阶段的质量及考核，从而形成各阶段的考核成绩。其中课程设计面批或答辩不仅有助与当面指出学生的各类设计错例，也是课程设计考核的重要手段。最终的考核成绩在6个阶段考核成绩的基础上，由指导教师结合考勤记录及面批或答辩记录对总成绩在10%左右的范围内适度调整。2 冲裁模结构设计示范2.1 排样论证的基本思路排样论证的目的是为了画出正确的模具排样图。一个较佳的排样方案必须兼顾冲压件的公差等级、冲压件的生产批量、模具结构和材料利用率等方面的因素。1. 保证冲压件的尺寸精度图1所示冲压件，材料为10钢板，料厚1mm，其未注公差尺寸精度等级为IT12，属一般冲裁模能达到的公差等级，不
11、需采用精冲或整修等特殊冲裁方式。从该冲压件的形状来看，图1 冲压件及排样图完全可以实现少、无废料排样法。但该冲压件的尺度精度等级决定了应采用有废料排样法。2. 考虑冲压件的生产批量该冲压件的月生产批量为3000件，属于中等批量的生产类型，因此不考虑多排、或一模多件的方案（该方案较适宜大批量生产，约几十万件以上）；也不考虑采用简易冲裁模常用的单、直排方案，根据成批生产的特点，再结合该冲压的形状特点，以单斜排、一模一件、级进排样方案为宜。3. 提高原材料利用率图2 垫圈冲压件及冲裁排样图在绘制排样图的过程中，应注意提高冲压原材料的利用率。但提高原材料的利用率，不能以大幅提高冲裁模结构的复杂程度为代
12、价。图2所示是垫圈冲压件及其冲裁排样图。如果单纯为了提高原材料的利用率而采用三排或三排以上、一模多件的冲载方案，虽然确实有助于提高原材料的利用率，但模具制造成本却随之大幅提高，其结果往往得不偿失。排样图上搭边值设计是否合理，直接影响到原材料的利用率和模具制造的难易程度。总是采用最小许用搭边值amin、a1min往往人为地提高了模具的制造难度，而在通常情况下却并不能提高原材料的利用率。以一条长1000mm的料条为例，若对图2所示的垫圈冲压件以amin=0.8mm进行排样，可排（1000-0.8）/(34+0.8)=28.7个，实际为28个；若以a=1.5mm进行排样，则可排（1000-1.5）/
13、(34+1.5)=28.1个。可见每个步距上省下0.7mm长的料，最终整张条料上并不能多排一个工件，两者的利用率是完全相同的。除使用卷料进行冲压外，一般搭边值均应在amin的基础上圆整（料宽尺寸也须圆整），以降低模具制造难度。4. 模具结构论证在保证产品尺寸公差等级的前提下，应尽量简化模具结构复杂程度，降低模具制造费用，这是设计模具的铁则。图2所示的垫圈冲压件，因外形比较简单，且壁厚较大，所以采用复合模冲裁排样方案就比采用级进模冲裁的方案好。倒装复合模的结构比顺装复合模简单，所以应优先考虑采用倒装复合模。最终能否采用复合模冲裁方案以及采用何种复合模结构的关键是验算冲压件的最小壁厚。经验算垫圈冲
14、压件的最小壁厚，可用倒装复合模冲裁方案。2.2 选择压力机及确定压力中心示范根据图2复合模冲裁排样图，经计算模具工艺总力P=10.32（tf），可初步选择J23-16F压力机。记录有关技术参数供今后校核用。最大封闭高度：205mm；封闭高度调节量：45mm；工作台尺寸前后：300mm、左右：450mm；垫板尺寸厚度：40mm；孔径：210mm；模柄孔尺寸直径：40mm；模柄孔深度：60mm。计算压力中心的方法教材上已有详尽的介绍。要计算出压力中心的精确位置既繁锁又无必要。除了少数几种情况，例如：精密冲裁模具、多工位自动级进模和一些造价昂贵的模具为保险起见需要精确计算外，一般情况下，可以根据对称
15、原理把压力中心大致定在条料宽向的中心线和送料方向上最远的两个凸模（有侧刃时，侧刃也算作凸模）距离的中线的交合点”O”上，只要这个0点与实际压力中心之间的偏距小于模柄半径（已知模柄直径为40mm），就能达到模具平稳工作要求；而一旦0点与实际压力中心之间的偏距超出模柄半径的范围，就要调整各凹模洞口在凹模板上的位置，使实际压力中心进入模柄半径范围内。2.3 冷冲模国家标准的使用 根据图2复合模冲裁排样图，结合模具制造工艺，圆形模板比矩形模板加工简便，因此本模具就采用圆形模板。首先要计算圆形凹模板的轮廓尺寸：厚度H=Kb1=0.438=15.2mm；直径D=L1+2l1=34+222=78mm。查阅GB2858.4-81，根据”就近就高”的原则初定凹模周界：HD=1680。1. 确定模具的主要结构要素根据垫圈产品图排样方案论证结果，已确定本模具采用倒装式复合模结构。在此基础上，尚须确定如下结构要素。
