1、项目九 冲压模具课程设计,【能力目标】能够根据要求进行冲压模具的课程设计 【知识目标】1.了解课程设计的目的和意义2.掌握进行模具课程设计的方法、步骤3.掌握模具装配图和零件图的绘制 一、项目引入模具设计与制造专业的学生在学完冲压模具设计与制造、冲压与塑压成形设备和模具制造工艺学等技术基础课和专业课之后，需要设置一个重要的实践性教学环节，来达到以下目的： 1. 综合运用和巩固冲压模具设计与制造等课程及有关课程的基础理论和专业知识，培养学生从事冲压模具设计与制造的初步能力，为后续毕业设计和实际工作打下良好的基础。,2. 培养学生分析问题和解决问题的能力。经过实训环节，学生能全面理解和掌握冲压工艺
2、、模具设计、模具制造等内容；掌握冲压工艺与模具设计的基本方法和步骤、模具零件的常用加工方法及工艺规程编制、模具装配工艺制定；独立解决在制定冲压工艺规程、设计冲压模具结构、编制模具零件加工工艺规程中出现的问题；学会查阅技术文献和资料，以完成在模具设计与制造方面所必须具备的基本能力训练。能够实现以上目的的重要的实践性教学环节就是冲压模具课程设计。 二、相关知识 （一）课程设计的内容及步骤 1. 设计的内容冲压模具设计与制造分课程设计和毕业设计两种形式。课程设计通常在学完冲压模具设计与制造课程后进行，时间为153周，一般以设计较为简单的、具有典型结构的中小型模具为主，要求学生独立完成模具装配图一张，
3、工作零件图35张，设计计算说明书一份。,毕业设计则是在学生学完全部课程后进行，时间一般为712周，以设计中等复杂程度以上的大中型模具为主，要求每个学生独立完成冲压件工艺设计，冲压模具结构设计与计算，典型零牛制造工艺规程制定，模具装配工艺制定等工作，并完成一至两套不同类型的模具总装配图及书件装配图和全部零件图和设计计算说明书一份。毕业设计完成后要进行毕业答辩。 2.设计的步骤冲压件的生产过程一般都是从原材料剪切下料开始，经过各种冲压工序和其他必要的辅助工序加工出图纸所要求的零件，对于某些组合冲压或精度要求较高的冲压件，还需要经过切削、焊接或铆接等工序，才能完成。进行冲压模具课程设计就是根据已有的
4、生产条件，综合考虑各方面因素，合理安排零件的生产工序，优化确定各工艺参数的大小和变化范围，合理设计模具结构，正确选择模具加工方法，选用冲压设备等，使零件的整个生产达到优质、高产、低耗和安全的目的。,（1）分析冲压零件的工艺性根据设计题目的要求，分析冲压零件成形的结构工艺性，分析冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求及所用材料是否符合冲压工艺要求。如果发现冲压零件工艺性差，则需要对冲压零件产品提出修改意见，但要经产品设计者同意。 （2）制定冲压件工艺方案在分析了冲压件的工艺性之后，通常可以列出几种不同的冲压工艺方案，从产品质量、生产效率、设备占用情况、模具制造的难易程度和模具寿命高低、工艺成本、操
5、作方便和安全程度等方面，进行综合分析、比较，然后确定适合于具体生产条件的最经济合理的工艺方案。 （3）确定毛坯形状、尺寸和下料方式在最经济的原则下，确定毛坯的形状、尺寸和下料方式，并确定材料的消耗量。 （4）确定冲压模具类型及结构形式根据所确定的工艺方案和冲压零件的形状特点、精度要求、生产批量、模具制造条件等选定冲模(冲压模具简称冲模，下同)类型及结构形式，绘制模具结构草图。,（5）进行必要的工艺计算1）计算毛坯尺寸，以便在最经济的原则下合理使用材料。2）排样设计计算并画排样图。3）计算冲压力(包括冲裁力、弯曲力、拉深力、卸料力、推件力、压边力等)，以便选择压力机。4）计算模具压力中心，防止模
6、具因受偏心负荷作用影响模具精度和寿命。5）确定凸、凹模的间隙，计算凸、凹模刃口尺寸和各工作部分尺寸。6）计算或估算模具各主要零件(凹模、凸模固定板、垫板、模架等)的外形尺寸，以及卸料橡胶或弹簧的自由高度等。7）对于拉深模，需要计算是否采用压边圈，计算拉深次数、半成品的尺寸和各中间工序模具的尺寸分配等。8）其他零件的计算。,（6）选择压力机压力机的选择是冲模设计的一项重要内容，设计冲模时，学生可根据冲压与塑压成形设备所学的知识把所选用压力机的类型、型号、规格确定下来。压力机型号的确定主要取决于冲压工艺的要求和冲模结构情况。选用曲柄压力机时，必 须满足以下要求。1）压力机的公称压力Fg 必须大于冲
7、压计算的总压力Fz ，即 Fg Fz 。2) 压力机的装模高度必须符合模具闭合高度的要求，即 Hmax - 5mm Hm Hmin + 10mm 式中: Hmax 、Hmin 分别为压力机的最大、最小装模高度，mm；Hm 模具闭合高度，mm。当多副模具联合安装到一台压力机上时，多副模具应有同样的闭合高度。3）压力机的滑块行程必须满足冲压件的成形要求。对于拉深工艺，为了便于放料和取料，其行程必须大于拉深件高度的225倍。,4）为了便于安装模具，压力机的工作台面尺寸应大于模具尺寸，一般每边大5070mm。台面上的孔应保证冲压零件或废料能漏下。 (7) 绘制模具总装配图和模具零件图根据上述分析、计算
8、及方案确定后，绘制模具总装配图及零件图。 (8) 编写设计计算说明书计算说明书页数约为2535页。 (9) 设计总结及答辩按照院系要求进行。 (二) 冲压模具课程设计应注意的问题冲模课程设计的整个过程是从分析总体方案开始到完成全部技术设计，这期问要经过分析、方案确定、计算、绘图、CAD应用、修改、编写计算说明书等步骤。 1. 合理选择模具结构根据零件图样及技术要求，结合生产实际情况，选择模具结构方案，进行初步分析、比较，确定最佳模具结构。,2. 采用标准零部件和通用零件应尽量选用国家标准件、行业通用零件或者公司及工厂冲模通用零件。使冲模设计典型化及制造简单化，缩短模具设计与制造周期，降低模具成
9、本。 3. 其他注意的问题 (1)设计前准备课程设计前必须预先准备好设计资料、手册、图册、绘图仪器、计算器、图板、图纸、报告纸等。 (2)设计原始资料应对模具设计与制造的原始资料进行详细分析，明确课程设计要求与任务后再进行工作。原始资料包括：冲压零件图、生产批量、原材料牌号与规格、现有冲压设备的型号与规格、模具零件加工条件等。 (3)定位销的用法冲模中的定位销常选用圆柱销，其直径与螺钉直径相近，不能太细，每个模具上须要成对使用销钉，其长度勿太长，其进入模体长度是直径的225倍。,(4)螺钉用法固定螺钉拧入模体的深度勿太深。如拧入铸铁件，深度是螺钉直径的225倍；如果是钢件，拧入深度一般是螺钉直
10、径的152倍。 (5)打标记铸件模板要设计有加工、定位及打印编号的凸台。 (6)取放制件方便设计拉深模时，所选设备的行程应是拉深深度(即拉深件高度)的225倍。 （三）冲压模具装配图设计 1. 图纸幅面要求图纸幅面尺寸按国家标准的有关机械制图规定选用，并按规定画出图框。要用模具设计中的习惯和特殊规定作图。最小图幅为A4。手工绘图比例最好1：1，直观性好，计算机绘图的尺寸必须按机械制图的要求缩放。,2. 装配总图模具装配总图主要用来表达模具的主要结构形状、工作原理及零件的装配关系。视图的数量一般为主视图和俯视图两个，必要时可以加绘辅助视图；视图的表达方法以剖视为主，来表达清楚模具的内部组成和装配
11、关系。主视图应画模具闭合时的工作状态，而不能将上模与下模分开来画。主视图的布置一般情况下应与模具的工作状态一致。图面右下角是标题栏，标题栏上方绘出明细表。图面右上角画出用该套模具生产出来的制件形状尺寸图和制件排样图。 (1)标题栏装配图的标题栏和明细表的格式按有关标准绘制。目前无统一规定，可以用各单位的标题栏。也可采用图9-1所示的格式。其中图9-1(a)为装配图的标题栏，图9-1(b)为零件图的标题栏。 (2)明细表明细表中的件号自下往上编，从零件1开始，按照顺序编写，同时标出零件的图号、数量、材料、热处理要求及其他要求。,(3)制件图及排样图1）制件图严格按比例画出，其方向应与冲压方向一致
12、，复杂制件图不能按冲压方向画出时须用箭头注明。2）在制件图右下方注明制件名称、材料及料厚；若制件图比例与总图比例不一致时，应标出比例。3）排样图的布置应与送料方向一致，否则要用箭头注明。排样图中应标明料宽、搭边值和进距，简单工序可以省略排样图。 (4)尺寸标注1）装配图主视图上标注的尺寸 注明轮廓尺寸、安装尺寸及配合尺寸。 注明封闭高度尺寸。 带导柱的模具最好剖出导柱，固定螺钉、销钉等同类型零件至少剖出一个。 带斜楔的模具应标出滑块行程尺寸。,2）装配图俯视图上应标注的尺寸 在图上用双点画线画出条料宽度及用箭头表示出送料方向。 与本模具相配的附件(如打料杆、推件器等)应标出装配位置尺寸。 俯视
13、图与主视图的中心线重合，标注前后、左右平面轮廓尺寸。装配图侧视图、局部视图和仰视图等标注必要的尺寸，一般省略。图和尺寸都是宜少勿多。 3. 技术条件技术要求中一般只简要注明对本模具的使用、装配等要求和应注意的事项，例如冲压力大小、所选设备型号、模具标记及相关工具等。当模具有特殊要求时，应详细注明有关内容。绘制模具总装图时，一般是先按比例勾画出总装草图，经仔细检查认为无误后，再画成正规总装图。应当知道，模具总装图中的内容并非是一成不变的。在实际设计中可根据具体情况，允许做出相应的增减。,（四）编写设计计算说明书设计计算说明书是整个设计计算过程的整理和总结，也是图样设计的理论依据，同时还是审核设计
14、能否满足生产和使用要求的技术文件之一。因此，设计计算说明书应能反映所设计的模具是否可靠和经济合理。设计者除了用工艺文件和图样表达自己的设计结果外，还必须编写设计说明书，用以阐明自己的设计观点、方案的优势、依据和过程。设计计算说明书应以计算内容为主，要求写明整个设计的主要计算及简要的说明。在设计计算说明书中，还应附有与计算相关的必要简图，如压力中心计算时应绘制零件的排样图；确定工艺方案时，需画出多种工艺方案的结构图，以便进行分析比较。设计计算说明书应在全部计算及全部图样完成之后整理编写，主要内容有冲压件的工艺性分析，毛坯的展开尺寸计算，排样方式及经济性分析，工艺过程的确定，半成品过渡形状的尺寸计
15、算，工艺方案的技术和经济分析比较，模具结构形式的合理性分析，模具主要零件结构形式、材料选择、公差配合和技术要求的说明，凸、凹模工作部分尺寸与公差的计算，冲压力的计算，模具主要零件的强度计算、压力中心的确定，弹性元件的选用与校核等。具体内容包括如下。,（1）封面。（2）目录。（3）设计任务书及产品图。（4）序言。（5）制件的工艺性分析。（6）冲压工艺方案的制定。（7）模具结构形式的论证及确定。（8）排样图设计及材料利用率计算。（9）模具工作零件刃口尺寸及公差的计算。（10）工序压力计算及压力中心确定。（11）冲压设备的选择及校核。（12）模具零件的选用、设计及必要的计算。（13）其他需要说明的问
16、题和发展方向等。（14）致谢。（15）参考文献目录。说明书中所选参数及所用公式应注明出处、各符号所代表的意义及单位；后面应附有主要参考文献目录，包括书刊名称、作者、出版社、出版年份。在说明书中引用所列参考资料时，只需在方括号里注明其序号及页数。,（五）总结和答辩总结与答辩是冲压模具课程设计的最后环节，是对整个设计过程的系统总结和评价。学生在完成全部图样及编写设计计算说明书之后，应全面分析此次设计中存在的优缺点，找出设计中应该注意的问题，掌握通用模具设计的一般方法和步骤。通过总结，提高分析与解决实际工程设计的能力。设计答辩工作，应对每个学生单独进行，在进行的前一天，由教师拟定并公布答辩顺序。答辩
17、小组的成员，应以设计指导教师为主，聘请与专业课有关的各门专业课教师，必要时可聘请12名工程技术人员组成。答辩中所提问题，一般以设计方法、方案及设计计算说明书和设计图样中所涉及的内容为限，可就计算过程、结构设计、查取数据、视图表达尺寸与公差配合、材料及热处理等方面广泛提出质疑让学生回答，也可要求学生当场查取数据等。通过学生系统地回顾总结和教师的质疑、答辩，使学生能更进一步发现自己设计过程中存在的问题，搞清尚未弄懂的、不甚理解或未曾考虑到的问题。从而取得更大的收获，圆满地达到整个课程设计的目的及要求。,（六）考核方式及成绩评定课程设计成绩的评定，应以设计计算说明书、设计图样和在答辩中回答的情况为根
18、据，并参考学生设计过程中的表现进行评定。冲压模具设计与制造课程设计成绩的评定包括冲压工艺与模具设计、模具制造、计算说明书等，具体所占分值可参考表9-2。根据表9-2所列的评分标准，冲压模具设计及制造实训的成绩分为以下五个等级。,1.优秀（1）冲压工艺与模具结构设计合理，内容正确，有独立见解或创造性。（2）设计中能正确运用专业基础知识，设计计算方法正确，计算结果准确。（3）全面完成规定的设计任务，图纸齐全，内容正确，图面整洁，且符合国家制图标准。（4）编制的模具零件的加工工艺规程符合生产实际，工艺性好。（5）计算说明书内容完整，书写工整清晰，条理清楚。（6）在讲评中回答问题全面正确、深入。（7）
19、设计中有个别缺点，但不影响整体设计质量。 （8）所加工的模具完全符合图纸要求，试模成功，能加工出合格的零件。 2.良好（1）冲压工艺与模具结构设计合理，内容正确，有一定见解。（2）设计中能正确运用本专业的基础知识，设计计算方法正确。,（3）能完成规定的全部设计任务，图纸齐全，内容正确，图面整洁，符合国家制图标准。（4）编制的模具零件的加工工艺规程符合生产实际。（5）计算说明书内容较完整、正确，书写整洁。（6）讲评中思路清晰，能正确回答教师提出的大部分问题。（7）设计中有个别非原则性的缺点和小错误，但基本不影响设计的正确性。（8）所加工的模具符合图纸要求，试模成功，能加工出合格的零件。 3.中等
20、（1）冲压工艺与模具结构设计基本合理，分析问题基本正确，无原则性错误。（2）设计中基本能运用本专业的基础知识进行模拟设计。（3）能完成规定的设计任务，附有主要图纸，内容基本正确，图面清楚，符合国家制图标准。（4）编制的模具零件的加工工艺规程基本符合生产实际。,（5）计算说明书中能进行基本分析，计算基本正确。（6）讲评中回答主要问题基本正确。（7）设计中有个别小原则性错误。（8）所加工的模具基本符合图纸要求，经调整试模成功，能加工出合格的零件。4.及格（1）冲压工艺与模具结构设计基本合理，分析问题能力较差，但无原则性错误。（2）设计中基本上能运用本专业的基础知识进行设计，考虑问题不够全面。（3）
21、基本上能完成规定的设计任务，附有主要图纸，内容基本正确，基本符合标准。（4）编制的模具零件的加工工艺规程基本可行，但工艺性不好。（5）计算说明书的内容基本正确完整，书写工整。（6）讲评中能回答教师提出的部分问题。（7）设计中有一些原则性小错误。（8）所加工的模具经过修改才能够加工出零件。,5.不及格（1）设计中不能运用所学知识解决工程问题，在整个设计中独立工作能力较差。（2）冲压工艺与模具结构设计不合理，有严重的原则性错误。（3）设计内容没有达到规定的基本要求，图纸不齐全或不符合标准。（4）没有在规定的时间内完成设计。（5）计算说明书文理不通，书写潦草，质量较差。 （6）讲评中自述不清楚，回答问题时错误较多。 （7）所加工的模具不符合图纸的要求，不能够使用。 三、项目实施 以35个学生为一组，选择如图9-3图9-4所示的制件中的一个，或者由老师制定一个制件，进行课程设计。,
