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《沖壓工藝與模具設(shè)計》
課 程 設(shè) 計 指 導(dǎo) 書
趙軍 黃桂美 李輝 施鋼 編寫
適用專業(yè): 材料成型及控制工程
廈門理工學(xué)院材料科學(xué)與工程系(部)
2022年 9 月
一、課程設(shè)計的目的
本課程設(shè)計是在學(xué)生學(xué)完“沖壓工藝與模具設(shè)計”理論課并進(jìn)行了生產(chǎn)實習(xí)之后進(jìn)行的一個重要教學(xué)環(huán)節(jié)。是學(xué)生運用所學(xué)理論,聯(lián)系實際,提高工程技術(shù)能力和培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致作風(fēng)的一次重要機會。通過本次設(shè)計要達(dá)到以下目的:
1、鞏固與擴充“沖壓工藝與模具設(shè)計”以及有關(guān)技
2、術(shù)基礎(chǔ)課程所學(xué)的內(nèi)容,掌握制訂沖壓工藝規(guī)程和設(shè)計沖壓模具的方法。
2、培養(yǎng)綜合運用本專業(yè)所學(xué)課程的知識,解決生產(chǎn)中實際問題的工程技術(shù)能力(包括:設(shè)計、計算、繪圖、技術(shù)分析與決策、文獻(xiàn)檢索以及撰寫技術(shù)論文的能力)。
3、養(yǎng)成嚴(yán)肅、認(rèn)真、細(xì)致地從事技術(shù)工作的優(yōu)良作風(fēng)。
二、課程設(shè)計的基本要求
本課程設(shè)計的重點是使學(xué)生掌握簡單沖壓模具設(shè)計的基本過程和相關(guān)手冊、規(guī)范的使用?;疽笫牵?
1、使學(xué)生能夠獨立地完成簡單沖壓模具的整個設(shè)計過程
2、方案論證充分,力求符合實際;
3、模具必須能夠完成零件的加工工序;
4、必須給模具指定所使用的設(shè)備,并符合該設(shè)備的技術(shù)參數(shù);
5、設(shè)計中,盡量
3、選用符合國家和行業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)件;
6、設(shè)計說明書條理清楚、文理通順、設(shè)計計算準(zhǔn)確全面,用語符合技術(shù)規(guī)范;
7、設(shè)計圖紙表達(dá)準(zhǔn)確、規(guī)范,符合國家現(xiàn)行制圖標(biāo)準(zhǔn);
8、在模具的有效期內(nèi)加工出來的零件,必須能保證零件的尺寸公差在零件圖紙的允許范圍之內(nèi)。
三、課程設(shè)計的主要內(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,熟悉模具的制
4、造工藝模具關(guān)鍵零件的確定與校核選擇沖壓機械。
3、設(shè)計工作量
設(shè)計工作量:設(shè)計說明書1份,沖壓工藝卡1份,沖模裝配圖1張,非標(biāo)零件圖1套。
四、主要技術(shù)關(guān)鍵的分析、解決、方案比較與設(shè)計步驟
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
5、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
6、 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
7、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
8、否合要求,最終確定壓力機型號和規(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《冷沖模國家標(biāo)準(zhǔn)》GB2871—81~GB2874—84(冷沖模典型組合)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
9、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 冷沖模課程設(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。
5、裝配圖設(shè)計
冷沖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,冷沖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。冷沖模裝配圖上要標(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,
10、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?,只畫下模,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
11、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
12、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。
6、沖模零件圖設(shè)計
零件圖的繪制和標(biāo)注應(yīng)符合機械制圖國家標(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。
7、設(shè)計說明書編制
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)
13、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
14、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)。
五、課程設(shè)計考核方式與標(biāo)準(zhǔn)
課程設(shè)計總評成績由期末成績和平時成績組成,期末成績占60%,平時成績占40%。期末成績根據(jù)課程設(shè)計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。平時成績由指導(dǎo)教師結(jié)合考勤記錄及在其設(shè)計小組中參與完成的工作量確定。
六、主要參考資料
[1] 林承全,余小燕. 沖壓模具設(shè)計指導(dǎo)書[M]. 武漢:湖北科學(xué)技術(shù)出版, 2022.
[2]
15、 劉建超、張寶忠主編,沖壓模具設(shè)計與制造,高等教育出版社,2022.
[3] 翁其金, 徐新成. 沖壓工藝及沖模設(shè)計[M]. 北京:機械工業(yè)出版社, 2021.
[4] 齊衛(wèi)東. 簡明沖壓模具設(shè)計手冊[M]. 北京:北京理工大學(xué)出版社, 2022.
[5] 楊占堯. 最新沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用手冊[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2022.
[6] 薛啟翔. 沖壓模具設(shè)計結(jié)構(gòu)圖冊[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2022.
[7] 陳炎嗣. 沖壓模具實用結(jié)構(gòu)圖冊[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2022.
[8] 劉朝福. 沖壓模具典型結(jié)構(gòu)圖冊與動畫演示[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2022.
附實例:沖裁模具設(shè)計實例[1]
六、彎曲模具設(shè)計實例[1]
七、拉深模及翻邊模具設(shè)計實例[1]