沖壓工藝及模具設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書

1、沖壓工藝及模具設(shè)計課程設(shè)計指 導(dǎo) 書南京工程學(xué)院編江蘇省高等教育自學(xué)考試委員會辦公室目 錄第一章 概述 2第二章 沖壓件工藝設(shè)計4第三章 工藝計算5第四章 沖壓模具設(shè)計6第五章 選定沖壓設(shè)備8第六章 圖形繪制10第七章 編寫設(shè)計說明書15 附錄：設(shè)計用數(shù)據(jù)16第一章 概 述一、沖壓課程設(shè)計的目的、內(nèi)容和進行方式（一）沖壓課程設(shè)計目的1、通過設(shè)計進一步鞏固所學(xué)知識、培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)知識解決實際生產(chǎn)問題的能力，使學(xué)生受到制訂合理沖壓工藝過程和模具設(shè)計的基本訓(xùn)練，初步掌握沖壓設(shè)計方法、步驟和技能；2、進一步進行基本技能訓(xùn)練。例如：計算、繪圖，運用設(shè)計資料、手冊、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范以及使用經(jīng)驗數(shù)據(jù)進行經(jīng)驗估算

2、和處理數(shù)據(jù)等。（二）內(nèi)容和進行方式?jīng)_壓課程設(shè)計是在學(xué)完沖壓工藝與模具設(shè)計課程后進行，時間為2周，一般以若干個形狀較為簡單的典型的中小型沖壓件作為設(shè)計對象，要求學(xué)生完成：1、沖壓件的工藝設(shè)計；2、沖壓件的模具設(shè)計；3、沖壓模具總裝配圖（一張）；4、模具零件圖若干張；5、設(shè)計說明書一份。整個設(shè)計過程是在教師指導(dǎo)下分階段進行的，在設(shè)計過程中提倡獨立思考、深入鉆研的學(xué)習(xí)精神和嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍、有錯必改，使設(shè)計精益求精的工作態(tài)度，反對不求甚解、照搬照抄、容忍錯誤的做法。要求每一階段的設(shè)計經(jīng)認(rèn)真檢查無誤后，方可繼續(xù)進行，完成現(xiàn)定的全部作業(yè)才可參加設(shè)計答辯。二、沖壓課程設(shè)計的一般步驟（一）設(shè)計準(zhǔn)備1、收集

3、原始資料2熟悉課題和相關(guān)知識（二）沖壓件的工藝設(shè)計1工藝分析2工藝方案確定（三）模具結(jié)構(gòu)形式的選擇1、模具類型的選擇2、模具零件結(jié)構(gòu)形式的選擇（四）必要的工藝計算1、排樣設(shè)計2、沖壓工藝力的計算并初選設(shè)備3、刃口尺寸及公差的確定4、壓力中心的計算5、彈性元件的選用6、模具強度的校核（五）模具主要零件的設(shè)計及標(biāo)準(zhǔn)的選用設(shè)計時應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)，對于非標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)按有關(guān)的設(shè)計要求進行設(shè)計。（六）繪圖按要求繪制模具裝配圖和設(shè)計件的零件圖。（七）驗算已選設(shè)備主要驗算模具的平面尺寸和高度尺寸是否與已選壓力機相配套。（八）編寫設(shè)計計算說明書按規(guī)定的格式將上述設(shè)計過程以文檔的形式編寫出來。 上述過程是沖模設(shè)計的一般

4、程序，在實際的模具設(shè)計中，上述順序可以交叉進行。第二章 沖壓件工藝設(shè)計一、沖壓零件的工藝性分析沖壓零件的工藝性包括技術(shù)和經(jīng)濟兩個方面。在技術(shù)方面，主要根據(jù)產(chǎn)品圖紙，分析沖壓件形狀特點、尺寸大小、尺寸標(biāo)注方法、精度要求、表面質(zhì)量要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝要求；在經(jīng)濟方面，主要根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量分析產(chǎn)品成本，闡明采用沖壓生產(chǎn)可取得的經(jīng)濟效益。因此，沖壓件的工藝性好與差，主要是指在不影響使用要求的前提下，能否以最簡單、最經(jīng)濟的方法沖壓出來。影響沖壓件工藝性的因素主要有：1沖壓件的形狀和尺寸2沖壓件的尺寸精度3尺寸標(biāo)注4原材料性能5沖壓件的技術(shù)要求通過工藝分析，若發(fā)現(xiàn)沖壓件工藝性很差，則可

5、以會同產(chǎn)品設(shè)計人員，在不影響使用要求的前提下對沖壓件的形狀、尺寸或精度等進行修改，以改善沖壓件的工藝性，使產(chǎn)品設(shè)計、工藝和工裝設(shè)計與制造三者更好地結(jié)合，取得完美的效果。二、工藝方案的確定（一）制定工藝方案的基本方法工藝方案的確定主要是解決基本工序數(shù)、工序順序的安排以及工序的組合，是在工藝分析的基礎(chǔ)上考慮生產(chǎn)批量等因素制定的。制定工藝方案的基本方法是：1 確定所需的沖壓基本工序，如落料、沖孔、拉深、彎曲、整形等。2初步進行工藝計算，確定工序數(shù)目，如能否一次彎曲成功、拉深次數(shù)等。3根據(jù)生產(chǎn)批量和條件（沖壓加工條件和模具制造條件）確定工序組合。（二）制定工藝方案的基本步驟1、列出沖壓本制件所需的基本

6、工序。2、按批量（年綱領(lǐng)）、模具結(jié)構(gòu)的可能性、產(chǎn)品精度要求、生產(chǎn)的經(jīng)濟性、生產(chǎn)現(xiàn)場的設(shè)備、技術(shù)、人員條件、確定是采取單工序生產(chǎn)、復(fù)合工序生產(chǎn)或連續(xù)模生產(chǎn)。3、 列出所有可能的工藝方案4、分析比較各方案，選出經(jīng)濟上合理、技術(shù)上可行的最佳方案5、編制制件的沖壓工藝流程卡。第三章 工藝計算一、毛坯尺寸和形狀的確定根據(jù)零件圖確定毛坯尺寸，如彎曲零件的毛坯展開尺寸，拉深零件的毛坯形狀與尺寸等。二、排樣設(shè)計需要解決：1排樣的方式2材料的利用率3搭邊4條料寬度5裁板方式6繪制排樣圖上述工作做完之后，應(yīng)用排樣圖的形式表達(dá)出來，排樣圖上要求標(biāo)注搭邊a、側(cè)搭邊b、進距L和材料的寬度B。圖2.6 排樣圖三、沖壓工藝

7、力計算不同的沖壓工藝有其自己的計算公式，可以參考沖壓設(shè)計手冊。四、確定模具壓力中心模具的壓力中心是指模具所受壓力的合力作用點。要使模具能平衡地工作，須使壓力中心與模具的模柄中心以及壓機的滑塊中心相重合，否則模具將受到偏載，造成磨損加劇，導(dǎo)致模具的損壞。通常在沖裁形狀復(fù)雜件或多凸模沖壓時需求壓力中心。具體求法見沖壓設(shè)計手冊。五、計算凸、凹模工作部分尺寸及公差凸、凹模尺寸精度決定得合理與否，直接影響到?jīng)_壓件的尺寸精度及合理間隙值能否保證，也關(guān)系模具的加工成本和壽命。具體計算公式見沖壓設(shè)計手冊第四章 沖壓模具設(shè)計一、沖壓模具的總體設(shè)計沖壓模的總體設(shè)計是具體結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)，總體設(shè)計的任務(wù)主要包括：1

8、模具類型的確定，包括正裝或倒裝。2 操作方式、進出料方式的確定；3 定位、卸料、推件、導(dǎo)向、聯(lián)接固定等形式的確定；4 模具外形尺寸的確定。（一） 模具類型的確定表4.1是幾種模具類型的比較，具體采用哪種模具類型，應(yīng)根據(jù)沖壓件的結(jié)構(gòu)尺寸、精度要求、生產(chǎn)批量、模具加工條件等。 表4.1 單工序模、級進模和復(fù)合模的比較（二）模具外形尺寸的確定對于沖裁模來說，其外形尺寸包括模柄尺寸、模具閉合高度、模座俯視尺寸。這三個尺寸的確定都與所選的沖床的規(guī)格有密切關(guān)系，必須相互協(xié)調(diào)。二、模具主要零件結(jié)構(gòu)設(shè)計及標(biāo)準(zhǔn)的選用一副模具，不論其結(jié)構(gòu)復(fù)雜如否，按照組成零件功能的不同，都可以分為工作零件，定位零件，出件零件，導(dǎo)

9、向零件以及固定及支撐用零件五大部分。國家標(biāo)準(zhǔn)中，模具的典型組合都應(yīng)包括這五部分零件。要想得到一副模具，就必須將上面各個零件全部設(shè)計并加工出來。冷沖模中已有一部分零件是標(biāo)準(zhǔn)件，如凹模板、模柄、模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、卸料螺釘、導(dǎo)正銷、側(cè)刃、螺釘、銷釘?shù)?，對于這些標(biāo)準(zhǔn)件，只需按一定的條件選用，而對于非標(biāo)準(zhǔn)件，則需進行設(shè)計，具體各零件的設(shè)計方法及標(biāo)準(zhǔn)件的選用參考沖壓設(shè)計手冊。第五章 選定沖壓設(shè)備將模具安裝在壓力機上，依靠壓力機實現(xiàn)上模運動、提供沖壓力、完成沖壓工作。這就要求正確地選擇壓力機的形式、力、功率、臺面尺寸、裝模高度、剛度等，它們直接關(guān)系列產(chǎn)品質(zhì)量、模具壽命、沖壓效率和生產(chǎn)成本，對安全操作也有著重

10、大影響。沖壓設(shè)備的選擇主要取決于工藝要求和生產(chǎn)批量及原材料性能等因素。沖壓設(shè)備規(guī)格的選定，主要取決于工藝參數(shù)及模具結(jié)構(gòu)尺寸。一、沖模與壓力機尺寸的協(xié)調(diào)關(guān)系沖壓用壓力機的種類很多，有開式曲柄壓力機、閉式曲柄壓力機等，中小型的普通沖模多采用開式曲柄壓力機。模具與壓力機之間應(yīng)滿足下述的尺寸關(guān)系：1上模座與滑塊上模座的平面尺寸一般不應(yīng)超過滑塊的下平面尺寸。2下模座與工作臺臺面下模是通過下模座安裝在壓力機工作臺臺面上的。為了留有固定下模座的余地，下模座的平面尺寸應(yīng)小于壓力機工作臺臺面尺寸，一般壓力機工作臺臺面尺寸比下模座大約大5070mm。當(dāng)沖壓件或廢料的外廓尺寸大于壓力機工作臺上的漏料孔尺寸時，沖壓件

11、和廢料就不能從漏料孔漏出，應(yīng)采用相應(yīng)的出件或出料機構(gòu)，保證工序料可靠出模。3裝模高度和閉合高度之間當(dāng)壓力機滑塊在行程下極點時，壓力機工作臺面到滑塊下平面的距離叫做壓力機的裝模高度。由于壓力機的連稈長度可以調(diào)節(jié)，影響滑塊的下極點位置，所以，壓力機的裝模高度隨連桿長度增加而減小。連桿長度最小時對應(yīng)的裝模高度最大，稱之為壓力機的最大裝模高度Hmax，連桿長度最大時對應(yīng)的裝模高度最小，稱之為壓力機的最小裝模高度Hmin。設(shè)沖模的閉合高度為A，壓力機備用墊扳厚度為A1，沖模閉合高度與壓力機裝模高度之間應(yīng)滿足如下關(guān)系：Hmax一5mm A Hmin+10mm這樣才可將沖模安裝在壓力機上。二、壓力機主要技術(shù)

12、參數(shù)與模具關(guān)系沖壓工作是將沖壓模具置于壓力機上進行的，因而模具的設(shè)計要與壓力機的主要參數(shù)相匹配，否則是不能工作的。 壓力機的主要技術(shù)參數(shù)有以下幾項：(1)公稱壓力 壓力機在工作中能安全地(壓力機不致破壞，能保持加工時的精度)產(chǎn)生的最大壓力，叫做公稱壓力或公稱噸位，以t(噸)來表示。對壓力機來說，公稱壓力和容許最大壓力是一致的。公稱噸位要與模具設(shè)計所需的總壓力相等或略大，它是選擇壓力機的主要依據(jù)。(2)滑塊行程 是指滑塊的最大運動距離，即上死點到下死點之間的距離。滑塊行程與加工工件的最大高度(或長度)有關(guān)系，應(yīng)能保證成形零件的取出與放進。例如：對于拉深件所需滑塊行程，至少要大于成品零件高度的兩倍

13、以上。（3）公稱壓力行程 是指發(fā)生公稱壓力時，滑塊距下死點的距離。（4）滑塊行程次數(shù)n 是指滑塊每分鐘從上死點到 下死點，然后再回到上死點的次數(shù)。n越大，則生產(chǎn)效率越高。（5）模柄孔尺寸 在滑塊底平面中心位置設(shè)有模具安裝孔即模柄孔，其直徑和深度是選用模柄的依據(jù)。模柄和模柄孔之間盡量不用襯套，以便于模具的安裝。第六章 圖形繪制當(dāng)模具各零件的結(jié)構(gòu)與尺寸確定之后就可以開始繪圖了，一般繪圖的步驟是先繪裝配圖，再繪設(shè)計件的零件圖。一、圖樣幅面及比例模具總圖和零件圖的圖紙幅面,按照機械制圖國家標(biāo)準(zhǔn)GB4457.184的規(guī)定,選擇適當(dāng)?shù)膱D幅。繪圖比例盡量采用等大比例（1：1），這樣直觀性好，特殊情況下可以采

14、用放大或縮小比例。二、模具總裝配圖模具總裝圖是拆繪模具零件圖的依據(jù)，應(yīng)清楚表達(dá)各零件之間的裝配關(guān)系以及固定連接方式。總裝圖應(yīng)嚴(yán)格按照制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制，模具總裝圖的一般布置情況如圖6.1所示，考慮到模具的特點，完整的總裝圖應(yīng)符合下述要求：1 主視圖模具處于閉合狀態(tài)時，可以直觀地反映出模具的工作原理，對確定模具零件的相關(guān)尺寸及選用壓力機的裝模高度都極為方便。主視圖是模具總裝圖的主體部分，應(yīng)畫成上、下模閉合狀態(tài)的全剖視圖。剖視圖的畫法一般應(yīng)按GB4485.1-84規(guī)定執(zhí)行，但在沖模圖中，為了減少局部視圖，在不影響剖視圖表達(dá)剖面跡線通過部分結(jié)構(gòu)的情況下，可將剖面跡線以外的部分旋轉(zhuǎn)或平移到剖視圖上，如螺釘、

15、銷釘、推桿等。主視圖中應(yīng)標(biāo)注閉合高度尺寸，并用涂黑的方式繪出工件和毛坯的斷面。2 俯視圖下模俯視圖是假設(shè)將上模去掉以后的投影圖，可以明確表達(dá)模具各個零件的平面布置、排樣方法以及凸模和凹模孔的分布位置。上模俯視圖，是假設(shè)將下模去掉以后的投影圖（從上向下看）。對稱的模具，上模和下模的俯視圖可以對稱線為界各畫一半表示。在下模俯視圖上以雙點畫線的形式繪出排樣圖，以表明條料在模具中的定位方式。在上模俯視圖中需標(biāo)注螺釘銷釘孔的位置。3 側(cè)視圖或局部視圖一般情況下，主視圖和俯視圖就能表達(dá)清楚模具的結(jié)構(gòu)，但對于有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的模具或局部結(jié)構(gòu)復(fù)雜而又難以表達(dá)的模具，就需用側(cè)視圖或局部視圖。4 工件圖和排樣圖工件圖是

16、經(jīng)本副模具沖壓后所得到的沖壓件圖形，一般畫在總圖的右上角。若圖面位置不夠，或工件較大時，可另立一頁。工件圖應(yīng)按比例畫出，一般與模具圖的比例一致，特殊情況可以縮小或放大。工件圖的方向應(yīng)與沖壓方向一致（即與工件在模具圖中的位置一樣），有時也允許不一致，但必須用箭頭注明沖壓方向。有落料工序的模具，還應(yīng)畫出排樣圖，一般也布置在總圖的右上角，放置在工件圖的下方，排樣圖的方向一般也應(yīng)與其在模具中的方向一致，特殊情況下允許旋轉(zhuǎn)，并注明料寬、進距、搭邊和側(cè)搭邊。5 標(biāo)題欄和明細(xì)表標(biāo)題欄和明細(xì)表一般放在總圖的右下角。若圖面位置不夠時，可另立一頁?？傃b圖中的所有零件(含標(biāo)準(zhǔn)件)都要詳細(xì)填寫在明細(xì)表中。標(biāo)題欄和明細(xì)

17、表的格式各工廠也不盡相同，圖6.2所示為模具總裝圖標(biāo)題欄和明細(xì)表的格式，可供參考。標(biāo)題欄中圖號的組成：產(chǎn)品代號/類組代號，分組號（一般設(shè)計順序號），其中類組代號為C（沖壓），R（熱鍛）分組號：00（沖裁模），01（彎曲模），02（拉深模），03（成形模），04（復(fù)合模），05（連續(xù)模），06（非金屬用模），07（板料、沖壓用工具）設(shè)計順序號為零件設(shè)計順序號。如產(chǎn)品代號為LSJ，該產(chǎn)品需要三副模具完成，模具第一副總裝圖為落料模，則第一副總裝圖圖號為LSJ/C00，該總裝圖中的零件圖圖號為：LSJ/C00-01-01，其中第一個01代表是第一副模具，第二個01代表的是該副模具中的第一個零件。6 技

18、術(shù)要求技術(shù)要求中一般只簡要注明對本模具在使用、裝配等過程中的要求和應(yīng)注意的事項，例如應(yīng)保證凸模、凹模周邊間隙均勻，沖壓力大小、所選設(shè)備型號、模具標(biāo)記及相關(guān)工具等。模架的技術(shù)要求，可按GB285481冷沖模模架技術(shù)條件中的規(guī)定進行。當(dāng)模具有特殊要求時，應(yīng)詳細(xì)注明有關(guān)內(nèi)容。7 繪圖步驟繪制模具總裝圖時，一般是先按比例勾畫出總裝草圖，經(jīng)仔細(xì)檢查認(rèn)為無誤后再對草圖進行加深，成為正規(guī)總裝圖。繪圖的一般步驟如下：首先把工件圖的主、俯視圖畫在圖中的適當(dāng)位置，然后畫出工作零件再依次畫出其他各部分零件。主、俯視圖的繪制最好同時對應(yīng)進行，這樣有利于零件尺寸的協(xié)調(diào)。當(dāng)主、俯視圖(必要時還有其他視圖)繪制完成后，再繪

19、制出零件圖、排樣圖、標(biāo)題欄和明細(xì)表，最后寫出有關(guān)技術(shù)要求并標(biāo)注相關(guān)尺寸。8尺寸標(biāo)注 一般注出模具的閉合高度以及模具的總長、總寬。圖6.1 模具總裝圖內(nèi)容及布置注：注意粗細(xì)線的位置圖6.2 裝配圖中的明細(xì)表和標(biāo)題欄格式圖6.3 零件圖中的標(biāo)題欄格式應(yīng)當(dāng)指出，模具總裝圖中的內(nèi)容并非是一成不變的，在實際設(shè)計中可根據(jù)具體情況做出相應(yīng)的增減。三、繪制模具零件圖拆繪模具零件圖時，應(yīng)盡量按該副模具明細(xì)表中所標(biāo)注的內(nèi)容進行，凡是明細(xì)表中未注明標(biāo)準(zhǔn)件代號的均屬非標(biāo)準(zhǔn)零件，均需畫出零件圖。模具零件圖是模具加工的重要依據(jù)，應(yīng)符合如下要求：1)視圖要完整，且宜少勿多，以能將零件結(jié)構(gòu)表達(dá)清楚為限。2)要求標(biāo)注詳細(xì)的尺寸

20、及公差（尺寸公差、形位公差），且標(biāo)注符合國家標(biāo)準(zhǔn)。3)制造公差、形位公差、表面粗糙度選用要適當(dāng)。既要滿足模具加工質(zhì)量要求，又要考慮盡量降低制模成本。4)標(biāo)題欄格式各工廠也不盡相同，圖6.3所示為模具零件圖的標(biāo)題欄，可供參考。零件圖的一般的繪圖程序也是先繪工作零件圖，再依次畫其他各部分的零件圖。有些標(biāo)淮零件需要補充加工(例如上、下模座上的螺孔、銷孔等)時，也需繪出零件圖，但在此惰況下，通常僅畫出加工部位，而非加工部位的形狀和尺寸則可省去不畫，只需在圖中注明標(biāo)準(zhǔn)件代號與規(guī)格即可。繪制模具零件圖時，需要強調(diào)指出的是：1)應(yīng)盡量按該零件在總裝圖中的裝配方位畫出，不要任意旋轉(zhuǎn)或顛倒，以防影響模具審核及模

21、具裝配，造成不必要的麻煩，尤其對于帶有對稱多孔的零件更是如此。2)對于總裝圖中有相關(guān)尺寸的零件，應(yīng)盡量一塊標(biāo)注尺寸及公差，以防出錯。例如備孔的中心距尺寸、配合尺寸及工作零件的刃口尺寸等。3)在對零件圖的視圖、尺寸標(biāo)注、配合公差、形位公差、表面粗糙度等檢查認(rèn)為無誤后，再填寫有關(guān)技術(shù)要求和標(biāo)題欄內(nèi)容。4)在標(biāo)題欄中注明所用材料牌號，在技術(shù)要求中注明熱處理要求以及其他技術(shù)要求，沖模零件的技術(shù)要求，可按GB287081冷沖模零件技術(shù)條件中的規(guī)定進行，當(dāng)有特殊要求，或不是專業(yè)模具廠（或模具車間）生產(chǎn)時，要詳細(xì)注明技術(shù)要求。技術(shù)要求通常放在標(biāo)題欄的上方。在圖紙的右上角用“其余”注明在零件圖中未標(biāo)注表面粗糙度的表面粗糙度值。四、沖模圖的一些習(xí)慣畫法模具圖的畫法主要按機械制圖的國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定?？紤]到