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《板料成型工藝及模具設(shè)計》
課程設(shè)計指導(dǎo)書
周健
2013年9月15日
一、 板金模設(shè)計的目的
板金模課程設(shè)計是在理論教學(xué)之后進(jìn)行的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，其目的在于鞏固所學(xué)知識，熟悉有關(guān)資料，樹立正確的設(shè)計思想，掌握設(shè)計方法，培養(yǎng)學(xué)生的實際工作能力。通過設(shè)計，使學(xué)生在沖壓工藝性分析、沖壓工藝方案論證、沖壓工藝計算、沖模零件結(jié)構(gòu)設(shè)計、編寫技術(shù)文件和查閱技術(shù)文獻(xiàn)等方面受到一次綜合訓(xùn)練。
二、 板金模設(shè)計的內(nèi)容
1． 設(shè)計課題
一般為單工序或較為簡單的級進(jìn)模和沖孔落料復(fù)合模。
2． 設(shè)計內(nèi)容
設(shè)計內(nèi)容包括沖壓工藝性分析，工藝方案制定，排樣圖設(shè)計，總的沖壓力計算和壓力中心計算，刃口尺寸計算，彈簧、橡皮的計算和選用，凸模、凹?；蛲拱寄５慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計以及其它沖模零件的設(shè)計，繪制模具裝配圖和工作零件圖，編寫設(shè)計說明書，填寫沖壓工藝卡。
3． 設(shè)計工作量
設(shè)計工作量：沖壓工藝卡1份，沖模裝配圖1張，工作零件圖4張，設(shè)計說明書1份。
三、 板金模設(shè)計的要求
1． 板金模裝配圖
板金模裝配圖用以表明沖模結(jié)構(gòu)、工作原理組成沖模的全部零件及其相互位置和裝配關(guān)系。
一般情況下，板金模裝配圖用主視圖和俯視圖表示，若還不能表達(dá)清楚時，再增加其它視圖。一般按1：1的比例繪制。板金模裝配圖上要標(biāo)明必要的尺寸和技術(shù)要求。
（1） 主視圖 主視圖放在圖樣的上面偏左，按沖模正對操作者方向繪制，采取剖面畫法，一般按模具閉合狀態(tài)繪制，在上、下模間有一完成的沖壓件，斷面涂紅或涂黑。
主視圖是模具裝配圖的主體，應(yīng)盡量在主視圖上將結(jié)構(gòu)表達(dá)清楚，力求將凸、凹模的形狀畫完整。
（2） 俯視圖 通過俯視圖可以了解沖模零件的平面布置、排樣方法、以及凹模的輪廓形狀等。習(xí)慣將上模部分拿去，只反映模具的下模俯視可見部分；或?qū)⑸夏５淖蟀氩糠秩サ簦划嬒履?，而右半部分保留上模畫俯視圖。
俯視圖上，制件圖和排樣圖的輪廓用雙點劃線表示。圖上應(yīng)標(biāo)注必要的尺寸，如模具閉合高度、模架外形尺寸、模柄直徑等，不標(biāo)配合尺寸和形位公差。
（3） 制件圖和排樣圖 制件圖和排樣圖通常畫在圖樣的右上角，要注明制件的材料、規(guī)格以及制件的尺寸、公差等。若圖面位置不夠可另立一頁。
對于多工序成形的制件，除繪制本工序的模具裝配圖，還應(yīng)繪出排樣圖，排樣圖布置在制件圖的左邊。此外，對于有落料工序的模具裝配圖，還應(yīng)繪出排樣圖，排樣圖布置在制件圖的下方，并注明條料寬度及公差、步距和搭邊值。
制件圖和排樣圖應(yīng)按比例繪出，若不一致，必須用箭頭指明沖壓方向。
（4） 標(biāo)題欄與明細(xì)表 標(biāo)題欄與明細(xì)表布置在圖樣的右下角，并按機(jī)械制圖國家標(biāo)準(zhǔn)填寫。零件明細(xì)表應(yīng)包括件號、名稱、數(shù)量、材料、熱處理、標(biāo)準(zhǔn)零件代號及規(guī)格、備注等內(nèi)容。模具圖中的所有零件都應(yīng)詳細(xì)填寫在明細(xì)表中。
（5） 技術(shù)要求 裝配圖和技術(shù)要求布置在圖紙的下部的適當(dāng)位置。其內(nèi)容包括：凸、凹模間隙，模具閉合高度，該模具的特殊要求，其它，按本行業(yè)國標(biāo)或廠標(biāo)執(zhí)行。
2． 沖模零件圖
零件圖的繪制和標(biāo)注應(yīng)符合機(jī)械制圖國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，要注明全部尺寸、公差配合、形位公差、表面粗糙度、材料、熱處理要求及其它技術(shù)要求。沖模零件在圖樣上的方向應(yīng)盡量按該零件在裝配圖中的方位畫出，不要隨意旋轉(zhuǎn)或顛倒，以防畫錯，影響裝配。
對凸、凹模配合加工，其配制尺寸可不標(biāo)公差，僅在該標(biāo)稱尺寸右上角注上符號“*”，并在技術(shù)條件中說明：注“*”尺寸按凸（凹）模配作，保證間隙若干即可。
3． 沖壓工藝卡（這個可以略）
按標(biāo)準(zhǔn)工藝卡片進(jìn)行填寫
4． 設(shè)計說明書
設(shè)計者除了用工藝文件和圖樣表達(dá)自己的設(shè)計結(jié)果外，還必須編寫設(shè)計說明書，用以闡明自己的設(shè)計觀點、方案的優(yōu)劣、依據(jù)和過程。其內(nèi)容包括：
（1） 目錄
（2） 設(shè)計任務(wù)書及產(chǎn)品圖
（3） 序言
（4） 制件的工藝性分析
（5） 沖壓工藝方案的制定
（6） 模具結(jié)構(gòu)形式的論證及確定
（7） 排樣圖設(shè)計及材料利用率計算
（8） 工序壓力計算及壓力中心確定
（9） 沖壓設(shè)備的選擇及校核
（10） 模具零件的選用、設(shè)計及必要的計算
（11） 模具工作零件刃口尺寸及公差的計算
（12） 其它需要說明的問題
（13） 主要參考書目錄
說明書中應(yīng)附有沖模結(jié)構(gòu)等必要的簡圖。所選參數(shù)及所用公式應(yīng)注明出處，并說明式中各符號所代表的意義及單位。
說明書最后（即內(nèi)容13）應(yīng)附有參考文獻(xiàn)目錄，包括書刊名稱、作者、出版社、出版年份。在說明書中引用所列參考資料時，只需在方括號里注明其序號及頁數(shù)，如：見文獻(xiàn)[7]P211。
四、 板金模設(shè)計的步驟與方法
1． 明確設(shè)計任務(wù)，收集有關(guān)資料
學(xué)生拿到設(shè)計任務(wù)書后，首先明確自己的設(shè)計課題要求，并仔細(xì)閱讀設(shè)計指導(dǎo)書，了解沖模設(shè)計的目的、內(nèi)容、要求和步驟。然后在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下擬定工作進(jìn)度計劃，查閱有關(guān)圖冊、手冊等資料。若有條件，應(yīng)深入到有關(guān)工廠了解所設(shè)計零件的用途、結(jié)構(gòu)、性能，在整個產(chǎn)品中的裝配關(guān)系、技術(shù)要求，生產(chǎn)的批量，采用的沖壓設(shè)備型號和規(guī)格，模具制造的設(shè)備型號和規(guī)格，標(biāo)準(zhǔn)化等情況。
2． 沖壓工藝分析及工藝方案的確定
（1） 沖壓工藝性分析 在明確了設(shè)計任務(wù)、收集了有關(guān)資料的基礎(chǔ)上，分析制品的技術(shù)要求、結(jié)構(gòu)工藝性及經(jīng)濟(jì)性是否符合沖壓工藝要求。若不合適，應(yīng)提出修改意見，經(jīng)指導(dǎo)教師同意修改后或更換設(shè)計任務(wù)書。
（2） 制定工藝方案，填寫工藝卡片 首先在工藝分析的基礎(chǔ)上，確定沖壓件的總體工藝方案，然后確定沖壓加工工藝方案，它是制定沖壓件工藝過程的核心。
在確定沖壓工藝方案時，先決定所需的基本工序性質(zhì)、數(shù)目、順序，再將其排列組合成若干種方案，最后對各種可能性的方案進(jìn)行比較分析，綜合其優(yōu)缺點，選出一種最佳方案，將其內(nèi)容填入沖壓工藝卡中。
3． 沖壓工藝計算及設(shè)計
（1） 排樣及材料利用率的計算 就設(shè)計沖裁模而言，排樣圖設(shè)計是進(jìn)行工藝設(shè)計的第一步。每個制件都有自己的特點，每種工藝方案考慮問題的出發(fā)點也不盡相同，因而同一制件也可能有多種不同的排樣方法。在設(shè)計排樣圖時，必須考慮制件精度、模具結(jié)構(gòu)、材料利用率、生產(chǎn)效率、工人操作習(xí)慣等諸多因素。
制件外形簡單、規(guī)則、可采取直排單排排樣，排樣圖設(shè)計較為簡單，只需查出搭邊值即可求出條料寬度，畫出排樣圖。若制件外形復(fù)雜，或為節(jié)約材料、提高生產(chǎn)率而采取斜排、對排、套排等排樣方法時，設(shè)計排樣圖則較困難。當(dāng)沒有條件用計算機(jī)輔助排樣時，可用紙板按比例做若干個樣板。利用實物排樣，往往可以達(dá)到事半功倍的效果。在設(shè)計排樣圖時往往要同時對多種不同排樣方案計算材料利用率，比較各種方案的優(yōu)劣，選擇最佳排樣方案。
（2） 刃口尺寸的計算 刃口尺寸的計算較為簡單，當(dāng)確定了凸凹模加工方法后而可按相關(guān)公式進(jìn)行計算。一般沖模計算結(jié)果精確到小數(shù)點后兩位，采用成形磨、線切割等加工方法時，計算結(jié)果精確到小數(shù)點后三位。若制件為彎曲件或拉深件，需先計算展開尺寸，再計算刃口尺寸。
（3） 沖壓力的計算、壓力中心的確定、沖壓設(shè)備的初選 根據(jù)排樣圖和所選模具結(jié)構(gòu)形式，可以方便地算出所需總壓力。
用解析法求出壓力中心，以便確定模具的外形尺寸。
根據(jù)算出的總壓力，初選沖壓設(shè)備的型號和規(guī)格，待模具總圖設(shè)計好后，校核該設(shè)備的裝模尺寸（如閉合高度、工作臺板尺寸、漏料孔尺寸等）是否合要求，最終確定壓力機(jī)型號和規(guī)格。
4． 沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計
（1） 確定凹模尺寸 先計算出凹模厚度，再根據(jù)厚度確定凹模周界大小，在確定凹模周界尺寸時，一定要注意三個問題，第一：要考慮凹模上螺孔、銷孔的布置，第二，壓力中心一般與凹模的幾何中心重合，第三，凹模外形尺寸盡量按國家標(biāo)準(zhǔn)選取。
（2） 選擇模架并確定其它沖模零件的主要參數(shù) 根據(jù)凹模周界大小，從《板金模國家標(biāo)準(zhǔn)》（板金模典型組合）中即可確定模架規(guī)格及主要沖模零件的規(guī)格參數(shù)，再查閱沖模標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)零部件圖表，就可以畫裝配圖了。
（3） 畫沖模裝配圖 先畫出沖模結(jié)構(gòu)草圖，經(jīng)指導(dǎo)老師審閱后再畫正式圖。先畫主視圖，再畫俯視圖。最好從凸、凹模結(jié)合面開始，同時往上、下兩個方向畫較為方便，且不容易出錯。
（4） 畫沖模零件圖 裝配圖畫好后，即可畫零件圖。一般選擇凹模的右側(cè)和下側(cè)平面（俯視圖）為設(shè)計的尺寸基準(zhǔn)。
（5） 編寫技術(shù)文件 板金模課程設(shè)計編寫的技術(shù)文件有：說明書，沖壓工藝卡。按要求認(rèn)真編寫。
五、 時間安排
時間一般為二周，其進(jìn)度及時間安排大致如下：
熟悉設(shè)計題目，查閱資料，作準(zhǔn)備工作：
1天
進(jìn)行工藝方案分析，確定工藝方案
1天
工藝設(shè)計和工藝計算
1.5天
畫裝配圖草圖
1.5天
畫正式圖
1.5天
畫零件圖
2天
編寫技術(shù)文件
1.5天
附件：
《板料成型工藝及模具設(shè)計》課程設(shè)計是一個重要的專業(yè)教學(xué)環(huán)節(jié)，這個教學(xué)環(huán)節(jié)的目的：
(1)幫助學(xué)生具體運用和鞏固《板料成型工藝及模具設(shè)計》課程及相關(guān)的理論知識，了解設(shè)計沖壓模的一般程序。
(2)是使學(xué)生能夠熟練地運用有關(guān)技術(shù)資料，如《板金模國家標(biāo)準(zhǔn)》、《模具設(shè)計與制造簡明手冊》、《冷沖壓模具結(jié)構(gòu)圖冊》及其它有關(guān)規(guī)范等。
(3)訓(xùn)練學(xué)生初步設(shè)計冷沖壓模具的能力，為以后的工作打下初步的基礎(chǔ)。
1 、沖壓模設(shè)計的準(zhǔn)備工作
根據(jù)課程設(shè)計目的，設(shè)計課題由指導(dǎo)教師用“設(shè)計任務(wù)書”的形式下達(dá)，課題難度以輕度復(fù)雜《如沖孔落料復(fù)合?！窞橐?。設(shè)計工作量根據(jù)課程設(shè)計時間安排情況，由指導(dǎo)教師酌定。
1.1 研究設(shè)計任務(wù)
學(xué)生應(yīng)充分研究設(shè)計任務(wù)書，了解產(chǎn)品用途，并進(jìn)行沖壓件的工藝性及尺寸公差等級分析，對于一些沖壓件結(jié)構(gòu)不合理或工藝性不好的，必須征詢指導(dǎo)教師的意見后進(jìn)行改進(jìn)。在初步明確設(shè)計要求的基礎(chǔ)上，可按以下步驟進(jìn)行沖壓總體方案的論證。
第一步，醞釀沖壓工序安排的初步方案，并畫出各步的沖壓工序草圖；
第二步，通過工序安排計算及《冷沖壓模具結(jié)構(gòu)圖冊》等技術(shù)資料，驗證各步的沖壓成型方案是否可行，構(gòu)畫該道工序的模具結(jié)構(gòu)草圖。
第三步，構(gòu)畫其它模具的結(jié)構(gòu)草圖，進(jìn)一步推敲上述沖壓工序安排方案是否合理可行。
第四步，沖壓工序安排方案經(jīng)指導(dǎo)教師過目后，即可正式繪制各步的沖壓工序圖，并著手按照“設(shè)計任務(wù)書”上的要求進(jìn)行課程設(shè)計。
1.2 資料及工具準(zhǔn)備
課程設(shè)計開始前必須預(yù)先準(zhǔn)備好《板金模國家標(biāo)準(zhǔn)》、《模具設(shè)計與制造簡明手冊》、《冷沖壓模具結(jié)構(gòu)圖冊》等技術(shù)資料，及圖板、圖紙、繪圖儀器等工具。也可將課程設(shè)計大部分工作安排在計算機(jī)上用AutoCAD等軟件來完成。
2、設(shè)計步驟
沖壓模課程設(shè)計按以下幾個步驟進(jìn)行：
(1)擬定沖壓工序安排方案、畫出沖壓工序圖、畫出待設(shè)計模具的排樣圖(階段考核比例為15%)
(2)計算沖裁力、確定模具壓力中心、計算凹模周界、確定待設(shè)計模具的有關(guān)結(jié)構(gòu)要素、選用模具典型組合等，初選壓力機(jī)噸位(25%)；
(3)確定壓力機(jī)噸位(5%)；
(4)設(shè)計及繪制模具裝配圖(25%)；
(5)設(shè)計及繪制模具零件圖(25%)；
(6)按規(guī)定格式編制設(shè)計說明書(5%)。
3、 明確考核要求
根據(jù)以上6個階段應(yīng)該形成的階段設(shè)計成果實施各階段的質(zhì)量及考核，從而形成各階段的考核成績。其中課程設(shè)計面批或答辯不僅有助與當(dāng)面指出學(xué)生的各類設(shè)計錯例，也是課程設(shè)計考核的重要手段。最終的考核成績在6個階段考核成績的基礎(chǔ)上，由指導(dǎo)教師結(jié)合考勤記錄及面批或答辯記錄對總成績在10%左右的范圍內(nèi)適度調(diào)整。
4、課程設(shè)計任務(wù)：
1）制訂沖壓工藝方案，工藝卡一張
2）模具總裝圖1張，凸模及凹模零件圖2張，另加其它零件圖
3）設(shè)計說明書1份，20頁左右
5、設(shè)計要求：
1、 圖紙可以手繪或CAD繪制，CAD繪制者必須交紙質(zhì)圖及磁盤
2、 本任務(wù)書應(yīng)與說明書、圖紙一同裝訂成冊，并加封面，裝入資料袋中，否則不接受作業(yè)
3、 作業(yè)統(tǒng)一由各班班長收齊，于 按時交至任課教師
4、 設(shè)計必須認(rèn)真仔細(xì)，允許討論，但嚴(yán)禁抄襲、復(fù)制或復(fù)印
6、參考資料：
比如《板料成型工藝及模具設(shè)計》翁其金主編，《模具設(shè)計與制造簡明手冊》、《板金模圖冊》、《板金模設(shè)計指導(dǎo)》、《中國模具設(shè)計大典》
第五個課程設(shè)計（沖孔落料模，每人尺寸互商變化）：
T=2.0mm Q235鋼
姓名
劉娜
劉奇
劉遠(yuǎn)銘
欒懿
注：以上材料都是中大批生產(chǎn)。
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