冲压工艺与模具设计课程设计指导与任务书

《冲压工艺及模具设计》课程设计指导书

2.1 课程设计目的

本课程设计是在学生学完“冲压工艺与冷冲模具设计”理论课并进行了上机练习之后进行的一个重要教学环节。是学生运用所学理论，联系实际，提高工程技术能力和培养严谨细致作风的一次重要机会。通过本次设计要达到以下目的：

1、巩固与扩充“冲压工艺与冷冲模具设计”以及有关技术基础课程所学的内容，掌握制订冲压工艺规程和设计冲压模具的方法。

2、培养综合运用本专业所学课程的知识，解决生产中实际问题的工程技术能力（包括：设计、计算、绘图、技术分析与决策、文献检索以及撰写技术论文的能力）。

3、养成严肃、认真、细致地从事技术工作的优良作风。

2.2 课程设计步骤

1. 设计准备

1) 阅读产品零件图

(1) 设计前应预先准备好设计资料、手册、图册、绘图用具、图纸、说明书用纸。

(2) 认真研究任务书及指导书，分析设计题目的原始图样、零件的工作条件，明确设计要求及内容。

(3) 熟悉各种可采用的模具结构形式及其优缺点。

2) 冲件图样分析

产品零件图是分析编制冲压方案、设计模具的重要依据，对零件图的分析主要是从冲压工艺的角度出发，对冲压件的形状、尺寸(最小孔边距、孔径、材料厚度、最大外形)、精度、表面粗糙度、材料性能等逐项分析，确定冲压工序图。若有与冲压工艺要求相悖者，应采取相应的解决措施或与指导教师协商更改。

(1) 工艺分析。

合理的冲压工艺，既能保证冲件的质量，使冲压工艺顺利进行，提高模具寿命，降低成本，提高经济效益，同时给模具的设计、制造与修理带来方便。所以必须对指定的冲压件图样进行充分的工艺分析，在此基础上，拟订各种可能的不同工艺方案。

工艺分析主要是分析冲件的形状、尺寸及使用要求，分析冲件的工艺性；根据成形规律，确定所用冲压工艺方法；根据生产批量、冲压设备、模具加工的工艺条件等多方面因素，进行全面的分析、研究，确定冲件的工艺性质、工序数量、工序的组合和先后顺序。在几种可能的冲压工艺方案中，选择一种经济、合理的工艺方案，并填写冲压工艺卡。

(2) 制订冲压工艺。

制订冲压工艺方案时，应做如下工作：

①备料。确定板料、条料的规格、要求，并计算出材料利用率。

②确定工序性质、数目、先后顺序、工序的组合形式。

③确定辅助工序及规范。

④确定操作及定位方法。

⑤进行必要的工艺计算。

2. 模具的总体设计

1) 模具类型及导向方式的确定

(1) 单工序模。

①冲件形状简单且精度低时，可不用导向，即采用敞开模。

②冲件精度较高、批量较小且所用材料厚而凸模强度较大时，可采用固定导板导向，即采用固定导板模。

③冲件形状复杂、精度较高且为中、大批生产时，用导柱、导套导向，此种形式生产中常用(导柱导套有滑动式和滚动式两种，一般都用滑动式，只有冲件精度很高时才用滚动式)。

④冲件孔小，凸模多且强度弱时采用弹压导板导向。

(2) 组合工序模。

组合工序模均有导向，其选择方式与单工序模的③、④两项相同。

2) 滑动式模架选择

无导向和用固定导板导向的模具都设有标准模架，需查阅手册参照标准规格设计，用导柱、导套导向和弹压导板导向的模具一般都有标准模架，随导柱位置的不同有对角导柱模架、后侧导柱模架、中间导柱模架和四角导柱模架等，可根据需要选择。

3) 压料、卸料装置的选择

在选用压料、卸料装置的形式时，应考虑操作方式，即板料送进和定位是手动操作还是自动化操作(要求学生设计手动操作)，还需考虑出料方式是上出料，还是下出料。压料、卸料装置根据冲件平整度要求或料的厚薄来确定，对于冲件平整度要求高、且料薄的情况宜用弹压卸料板，这样既可压料又可卸料，且卸料板随上模上下运动，直观性强，操作方便，弹压卸料板是生产中常用的一种卸料装置。

若板料较厚，用弹压卸料板难以卸料时，宜选用固定卸料装置卸料。一般在零件形状简单、要求不高时，采用固定卸料方式，此方式可简化模具结构，但是因为工作部位封闭，送料只能靠手感，操作不便，安全性较差。

4) 定距方式的确定

单工序模具且单排排样，一般用挡料销定位即可，若用双排排样需调头送料时，有时要联合使用挡料销和始用挡料销。

组合工序模中的正装式复合模一般用固定挡料销定距，而对于倒装复合模，也可用固定挡料销，但需在凹模上开设让位孔，若挡料销让位孔离凹模型腔太近时，则要用钩形固定挡料销或活动挡料销，以免削弱凹模强度。

组合工序的级进模，其定距方式有首次挡料加固定挡料和侧刃定距两种方式，若跳步步数较少(1～2步)且板料较厚时，可用始用挡料销加固定挡料定距，跳步步数较多时，则

用侧刃定距。由于侧刃定距方便且容易实现自动化送料，所以在现在生产的级进模中应用愈来愈广泛。若定距尺寸要求较高，即可在以上两种方式中增加导正销，以提高定距精度。

3. 画排样图并计算材料利用率

画排样图是极为重要且技术性很强的设计工作，排样图的合理与否，直接影响到材料的利用率、零件质量、生产率、成本以及模具的结构与寿命等。

1) 排样图的内容

排样图的内容包括排样方法、零件的冲裁过程(模具类型)、定距方式(用侧刃定距时侧刃的形状、位置外材料利用率、步距、搭边、料宽及其公差，对有弯曲、卷边工序的零件还要考虑材料的纤维方向。

2) 画排样图的注意事项

(1) 能从排样图的剖切线上看出是单工序模还是级进模或复合模。

(2) 级进模的排样要反映冲压顺序。

(3) 级进模的排样图要考虑凹模强度，凹模洞口之间的壁厚小于5mm时，要留空步。

(4) 级进模的排样图要能看到定距方式，一般未反映的为始用挡料加固定挡料，侧刃定距时要画出侧刃冲切条料的位置。

(5) 排样图上的尺寸、公差要完整。

3) 排样图的设计方法和步骤

(1) 一般是先从排样的角度考虑并计算材料的利用率，对于复杂的零件通常是用厚纸片剪成3～5个样件，排出各种可能的方案。

(2) 其次从模具尺寸的大小、结构的难易程度、凹模强度、模具寿命、材料利用率等诸方面综合考虑，选择一种合理的排样方案。

(3) 查出搭边，计算步距和料宽，根据标准板(带)料的规格确定料宽和公差。

(4) 将选定的排样方案画成排样图，按模具类型和冲裁顺序打上适当的剖切线，标上尺寸和公差。

4. 工艺计算

1) 计算压力中心

从排样图上找出冲切条料的线段(即模具的受力部分)，按公式计算压力中心。

2) 计算凹模轮廓尺寸

从排样图上找出凹模工作洞口，在考虑压力中心影响的同时，计算凹模轮廓尺寸、确定送料方向，查有关标准选择典型的组合形式和有关尺寸、类型、规格及代号。

3) 计算模具刃口尺寸

对于冲裁模，根据冲件的尺寸公差按配作法计算模具刃口尺寸。对于弯曲模、拉深模的工作零件尺寸，按有关要求进行计算。

4) 计算冲裁力、推件力、卸料力

根据所选类型的冲模及规格，校核如下内容。

(1) 模具与压力机的闭合高度是否相适应。

(2) 压力机的漏料孔能否漏下冲件和废料。对有弹顶装置的模具，还应使漏料孔大于

弹顶器外形尺寸，即工作台漏料孔要大于凹模工作洞口最大壁间距和弹顶器的最大外形尺寸。

(3) 模具下模座外形尺寸与压力机工作台面尺寸是否相符，按下模座外形尺寸+(50～70)mm=冲床工作台面尺寸校核，若其中一项不符，则应重选压力机，一般是类型不变，增大压力机规格。

5. 绘制模具装配图

根据所选模具的结构规格，查出模架外形尺寸。按既定的模具闭合高度及模架外形尺寸，考虑排样图及明细表位置，按比例1∶1确定图纸规格，即可绘制装配草图。

1) 绘制装配草图

(1) 先打开上模，画下模的俯视图，再画模具工作位置的主视图，模具工作位置的主视图一般应按模具闭合状态画出，但为了使上、下模重合部分表达清楚，可以将上、下模错开一段距离画图，错开后长宽方向仍应按闭合时的位置状态画图。画模具装配草图时，模具零件的结构、尺寸应相应确定，且应考虑零件的加工工艺性。

(2) 选择定位元件(定位销、始用挡料销、侧面导板、侧刃等)的类型尺寸，计算定位零件的位置。

(3) 进行小凸模的强、刚度校核，并根据凸模形状，确定相应的加工方法和固定方式。一般圆凸模用车、磨法加工，用带台肩的固定方式固定，异形凸模用线切割和成形磨削加工，用铆接固定方式固定，无论哪种固定方式，若固定端为圆形，工作端为非圆形，则都必须在固定端的接缝处加防转销。对大截面的凸模一般采用螺钉紧固，但凸模与固定板必须加销钉定位。

(4) 计算弹压卸料板的台阶高度和宽度尺寸。

(5) 确定推板、打板的结构形状，计算推板、打板的活动空间。

(6) 计算顶杆、打杆的长度。

(7) 确定模柄类型和尺寸，需考虑以下关系(①、②两式应成立)：

①模柄台阶+固定部分=上模座厚度；

②模柄全长<上模座厚度+压力机滑块的模柄孔深；

③模柄安装部分的直径与压力机滑块的模柄孔径配合。

2) 标注尺寸

应标注侧面导板的进料宽度尺寸和公差、闭合高度尺寸(指实际闭合高度，不是拉开后的画面高度)及模具外形尺寸。

3) 填写零件明细表

按顺时针或逆时针方向标上零件序号并填写零件明细表。明细表中，除序号中名称要全部填写外，标准件应写明标准代号和规格，非标准件要注明零件图的图号，零件的材料及热处理硬度。

4) 绘制模具零件图

绘制完模具装配草图，整个模具结构设计基本完成，零件的结构形状和相关尺寸也已基本上心中有数。绘制零件图时要注意如下事项：

(1) 结构要合理，工艺性要好。

(2) 零件形状必须表达清楚，投影要正确。必须以最少的视图表达清楚为宜，且要符合国家最新制图标准的规定画法。

(3) 尺寸、公差、形状位置公差、表面粗糙度、材料、热处理、硬度及有关技术要求要合理、完整。

(4) 注意有关零件的相互位置关系，如：

①用侧刃定距时，侧面导板上的侧刃让位孔要与侧刃的形状、位置相对应。

②用始用挡料销＋固定挡料销组合定位时，侧面导料板上的让位槽形状尺寸应与始用挡料销相适应，位置应与固定挡料销成步距关系。

③卸料板的台阶宽度和高度尺寸与侧面导板的送料宽度及侧面导板的高度相适应。

④推板应与凹模形状尺寸相适应，推板打板的活动空间为5～8mm。

⑤顶杆长度应能打下料来，并保证打杆的活动空间为5～8mm。

⑥固定板的内形应与凸模结构形状相适应。采用台阶固定时，其内形上部要有让位槽，铆接时应有倒角。

⑦凸模固定板、卸料板、凹模的型孔位置应一致，对于不对称的形状要注意方向以防画反。

⑧相互联系的螺、销孔的孔距尺寸应相同。

另外，在画零件图时，若发现结构形状尺寸与装配草图不符时，要反复推敲，对装配草图上不合理的结构与尺寸要及时修改。

5) 绘制模具总装配图

模具装配图除主、俯视图外，图面右上角为本工序的工序图或排样图，右下角为明细表，要标注模具封闭高度及外形尺寸、技术要求、所选用压力机的规格型号。

6. 编写设计说明书

完成课程设计全部工作后，应将其全部工作依先后顺序编写成设计说明书，要求字迹工整，语言简练，文字通顺，说明书应以16开纸或专用说明书纸书写，四周留有边框，说明书封面应写明课程设计题目，说明书开始应有前言或序言，说明课程设计题目的选题意义，还可谈谈课程设计的收获及体会。说明书还应包括以下内容：

(1) 目录。

(2) 简述设计的任务与要求。

(3) 冲件的工艺分析。

(4) 工艺方案的制订及分析比较。

(5) 排样设计及材料利用率计算。进行排样与模具结构及生产率、操作安全分析，然后确定排样方案，画出排样图。

(6) 填写工艺规程卡。

(7) 模具结构设计的分析过程。

(8) 冲压力、推件力、卸料力的计算过程及选用压力机类型和规格的依据。

(9) 压力中心的计算过程。

(10) 凹模轮廓尺寸计算过程和典型组合的选择。

(11) 冲模主要零件的结构形状、材料、公差的选择及技术要求的说明。

(12) 小凸模强度、刚度校核过程。

(13) 凸、凹模工作刃口尺寸计算过程。

(14) 其他计算过程及需要说明的内容。

(15) 该设计的优、缺点及改进措施。

(16) 设计所用的参考资料。

2.3 课程设计题目

设计题目1：落料件冲压工艺及模具设计

内容及任务：

一、设计的主要技术参数：见产品图

二、设计任务：完成该产品的冲压工艺方案、设计说明书、模具装配图及工作零件图。

三、设计工作量

1、制订冲压工艺方案

2、模具总装图1张，凸模及凹模零件图2张

3、设计说明书1份，20页左右

四、设计要求

1、图纸用CAD绘制并交纸质图及电子档

2、本任务书应与说明书、图纸一同装订成册，并加封面，否则不接收

3、设计必须认真仔细，允许讨论，但严禁抄袭、复制或复印。

名称：落料冲孔件

批量：大批量

材料：10

厚度：1mm

设计题目2：“垫板”零件冲压工艺及模具设计

内容及任务：

一、设计的主要技术参数：见产品图

二、设计任务：完成该产品的冲压工艺方案、设计说明书、模具装配图及工作零件图。

三、设计工作量

1、制订冲压工艺方案

2、模具总装图1张，凸模及凹模零件图2张

3、设计说明书1份，20页左右

四、设计要求

1、图纸用CAD绘制并交纸质图及电子档

2、本任务书应与说明书、图纸一同装订成册，并加封面，否则不接收

3、设计必须认真仔细，允许讨论，但严禁抄袭、复制或复印。

名称：垫板

批量：大批量

材料：锡青铜

厚度：0.5mm