畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)與案例分析

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)與案例分析沖壓模的設(shè)計(jì)7.1 沖壓模的設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟 7.1.1沖壓模的設(shè)計(jì)目的 冷沖模課程設(shè)計(jì)是“模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)”教學(xué)環(huán)節(jié)計(jì)劃安排的非常重要的教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，也是畢業(yè)設(shè)計(jì)的首選內(nèi)容。模具課程設(shè)計(jì)一般安排在學(xué)習(xí)冷沖模具設(shè)計(jì)理論課程后，其目的在于鞏固所學(xué)知識，熟悉有關(guān)資料，梳理正確的設(shè)計(jì)思想，掌握設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際工作能力。通過模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，學(xué)生在工藝分析、工藝方案論證、工藝計(jì)算、模具零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、編寫技術(shù)文件和查閱文獻(xiàn)方面受到一次綜合訓(xùn)練，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際工作能力。 7.1.2沖壓模的設(shè)計(jì)步驟 1） 明確設(shè)計(jì)任務(wù)，收集有關(guān)資料； 2） 工藝分析和工藝方案的制訂； 3） 工藝計(jì)

2、算和設(shè)計(jì)； 4） 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 5） 繪制裝配圖和零件圖； 6） 圖樣審核； 7） 編寫使用說明書和設(shè)計(jì)計(jì)算書。 7.1.3明確設(shè)計(jì)任務(wù)，收集資料 學(xué)生拿到設(shè)計(jì)任務(wù)書后，首先明確自己的設(shè)計(jì)課題要求。并仔細(xì)閱讀冷沖模設(shè)計(jì)指導(dǎo)教材，了解模具設(shè)計(jì)的目的、內(nèi)容、要求和步驟。其次在教師指導(dǎo)下擬定工作進(jìn)度計(jì)劃，查閱有關(guān)圖冊、手冊等資料。沖壓模設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)準(zhǔn)備以下資料。 1.沖壓件的產(chǎn)品零件圖及生產(chǎn)綱領(lǐng) 產(chǎn)品圖上標(biāo)有零件的形狀、尺寸、精度、材料牌號及技術(shù)要求；生產(chǎn)綱領(lǐng)即是產(chǎn)品的生產(chǎn)批量。產(chǎn)品圖和生產(chǎn)綱領(lǐng)是沖模設(shè)計(jì)最主要的依據(jù)，設(shè)計(jì)出來的模具最終必須保證生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品零件，模具設(shè)計(jì)盡量達(dá)到壽命最大化。 2.產(chǎn)

3、品工藝文件 主要內(nèi)容是草擬的沖壓工藝卡。沖壓零件通常是由若干沖壓工序按一定的順序逐次沖壓成型的。因此，沖模設(shè)計(jì)前，先要進(jìn)行沖壓工藝分析與草擬，確定工序次數(shù)、工序的順序及工序簡圖等，并把這些內(nèi)容編寫成沖壓工藝規(guī)程卡（草擬）。沖壓工序數(shù)和工序的組合確定了這一沖壓零件的模具數(shù)量和模具設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，沖壓設(shè)計(jì)者必須按照草擬的工藝規(guī)程的工藝方案、模具數(shù)量、模具類別和相應(yīng)的工序簡圖來設(shè)計(jì)沖壓模具。 3.沖壓設(shè)備資料 沖壓設(shè)備的資料主要是指沖壓設(shè)備的說明書或查找沖壓設(shè)備的技術(shù)數(shù)據(jù)，其內(nèi)容主要有技術(shù)規(guī)格、結(jié)構(gòu)原理、調(diào)試方法、頂出和打料結(jié)構(gòu)以及安裝模具的各種參數(shù)（如閉合高低、模炳孔尺寸、工作臺尺寸等）。設(shè)計(jì)沖模

4、時(shí)，應(yīng)全面了解設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和尺寸參數(shù)，并使模具的有關(guān)結(jié)構(gòu)和尺寸與設(shè)備相適應(yīng)。 4.有關(guān)沖壓模標(biāo)準(zhǔn)化的資料 設(shè)計(jì)沖模時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用沖模國家標(biāo)準(zhǔn)件，盡量做到模具零部件標(biāo)準(zhǔn)化，以提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)品質(zhì)，縮短沖模的設(shè)計(jì)與制造周期。7.2 沖壓模設(shè)計(jì) 7.2.1沖裁模設(shè)計(jì) 沖裁是最基本的沖壓工序，沖裁模的工藝設(shè)計(jì)包括排樣布置、刃口尺寸計(jì)算、間隙確定、沖裁力與壓力中心計(jì)算。 1.沖裁工藝設(shè)計(jì)（1）條料排樣 工件在條料上的布置方法叫做沖裁件的排樣。在沖裁工程中，材料的利用率，主要視排樣而定。排樣的正確與否，不但影響材料的利用率，而且影響模具的壽命和生產(chǎn)率。排樣時(shí)應(yīng)考慮下面四個(gè)問題。1) 材料的利用率。力求

5、在相同的材料面積上得到最多的工件，以提高材料的利用率，材料利用率用式（7-1）計(jì)算：沖壓模的設(shè)計(jì)7.1 沖壓模的設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟 7.1.1沖壓模的設(shè)計(jì)目的 冷沖模課程設(shè)計(jì)是“模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)”教學(xué)環(huán)節(jié)計(jì)劃安排的非常重要的教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，也是畢業(yè)設(shè)計(jì)的首選內(nèi)容。模具課程設(shè)計(jì)一般安排在學(xué)習(xí)冷沖模具設(shè)計(jì)理論課程后，其目的在于鞏固所學(xué)知識，熟悉有關(guān)資料，梳理正確的設(shè)計(jì)思想，掌握設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際工作能力。通過模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，學(xué)生在工藝分析、工藝方案論證、工藝計(jì)算、模具零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、編寫技術(shù)文件和查閱文獻(xiàn)方面受到一次綜合訓(xùn)練，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際工作能力。 7.1.2沖壓模的設(shè)計(jì)步驟 1） 明確設(shè)計(jì)任務(wù)，

6、收集有關(guān)資料； 2） 工藝分析和工藝方案的制訂； 3） 工藝計(jì)算和設(shè)計(jì)； 4） 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 5） 繪制裝配圖和零件圖； 6） 圖樣審核； 7） 編寫使用說明書和設(shè)計(jì)計(jì)算書。 7.1.3明確設(shè)計(jì)任務(wù)，收集資料 學(xué)生拿到設(shè)計(jì)任務(wù)書后，首先明確自己的設(shè)計(jì)課題要求。并仔細(xì)閱讀冷沖模設(shè)計(jì)指導(dǎo)教材，了解模具設(shè)計(jì)的目的、內(nèi)容、要求和步驟。其次在教師指導(dǎo)下擬定工作進(jìn)度計(jì)劃，查閱有關(guān)圖冊、手冊等資料。沖壓模設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)準(zhǔn)備以下資料。 1.沖壓件的產(chǎn)品零件圖及生產(chǎn)綱領(lǐng) 產(chǎn)品圖上標(biāo)有零件的形狀、尺寸、精度、材料牌號及技術(shù)要求；生產(chǎn)綱領(lǐng)即是產(chǎn)品的生產(chǎn)批量。產(chǎn)品圖和生產(chǎn)綱領(lǐng)是沖模設(shè)計(jì)最主要的依據(jù)，設(shè)計(jì)出來的模具最終必須

7、保證生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品零件，模具設(shè)計(jì)盡量達(dá)到壽命最大化。 2.產(chǎn)品工藝文件 主要內(nèi)容是草擬的沖壓工藝卡。沖壓零件通常是由若干沖壓工序按一定的順序逐次沖壓成型的。因此，沖模設(shè)計(jì)前，先要進(jìn)行沖壓工藝分析與草擬，確定工序次數(shù)、工序的順序及工序簡圖等，并把這些內(nèi)容編寫成沖壓工藝規(guī)程卡（草擬）。沖壓工序數(shù)和工序的組合確定了這一沖壓零件的模具數(shù)量和模具設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，沖壓設(shè)計(jì)者必須按照草擬的工藝規(guī)程的工藝方案、模具數(shù)量、模具類別和相應(yīng)的工序簡圖來設(shè)計(jì)沖壓模具。 3.沖壓設(shè)備資料 沖壓設(shè)備的資料主要是指沖壓設(shè)備的說明書或查找沖壓設(shè)備的技術(shù)數(shù)據(jù)，其內(nèi)容主要有技術(shù)規(guī)格、結(jié)構(gòu)原理、調(diào)試方法、頂出和打料結(jié)構(gòu)以及安裝模

8、具的各種參數(shù)（如閉合高低、模炳孔尺寸、工作臺尺寸等）。設(shè)計(jì)沖模時(shí)，應(yīng)全面了解設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和尺寸參數(shù)，并使模具的有關(guān)結(jié)構(gòu)和尺寸與設(shè)備相適應(yīng)。 4.有關(guān)沖壓模標(biāo)準(zhǔn)化的資料 設(shè)計(jì)沖模時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用沖模國家標(biāo)準(zhǔn)件，盡量做到模具零部件標(biāo)準(zhǔn)化，以提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)品質(zhì)，縮短沖模的設(shè)計(jì)與制造周期。7.2 沖壓模設(shè)計(jì) 7.2.1沖裁模設(shè)計(jì) 沖裁是最基本的沖壓工序，沖裁模的工藝設(shè)計(jì)包括排樣布置、刃口尺寸計(jì)算、間隙確定、沖裁力與壓力中心計(jì)算。 1.沖裁工藝設(shè)計(jì)（1）條料排樣 工件在條料上的布置方法叫做沖裁件的排樣。在沖裁工程中，材料的利用率，主要視排樣而定。排樣的正確與否，不但影響材料的利用率，而且影響模具的壽

9、命和生產(chǎn)率。排樣時(shí)應(yīng)考慮下面四個(gè)問題。材料的利用率。力求在相同的材料面積上得到最多的工件，以提高材料的利用率，材料利用率用式（7-1）計(jì)算： （7-1）式中k材料利用率；n條料上的工件數(shù)量；a單個(gè)工件的面積，；A條料面積， ；通過選擇和比較排樣方案，可找到最經(jīng)濟(jì)的方案。 （2）成產(chǎn)批量。排樣必須考慮生產(chǎn)批量的大小，生產(chǎn)量大時(shí)可采用多排式混合排樣法，即一次可沖幾個(gè)工件。這種方法模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，當(dāng)生產(chǎn)量太小時(shí)，就不經(jīng)濟(jì)了。常見的排樣方式見表7-1表7-1 常用排樣方式 （3）搭邊。排樣時(shí)工件之間及工件與條料之間留下的余料稱為搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償送料的誤差，保證沖出合格的工件。搭邊還可以使條

10、料保持一定的剛度，便于送進(jìn)。 搭邊值要合理確定。搭邊值過大，材料利用率低；搭邊值過小，調(diào)料容易拉斷，使工件產(chǎn)生毛刺，有時(shí)還會拉入凸模和凹模的間隙中，損壞刃口。表7-2列出了重載時(shí)常用的最小搭邊值表7-2 沖壓金屬材料的搭邊值料厚手送料自動(dòng)送料圓形非圓形往復(fù)送料11.51.521.5321221.52.523.52.532232.5232.543.53432.53.5354434543546554565465766568657687768以上76879887注：沖非金屬材料（皮革、紙板、石棉等）時(shí)，搭邊值應(yīng)乘1.52 4）步距與條料寬度 步距：指沖壓過程中條料每次向前送進(jìn)的距離，其值為排樣時(shí)沿送

11、進(jìn)方向相鄰毛坯之間的最小距離。步距可定義為 （7-2）式中 S沖裁布局理論公差為； L沿條料送進(jìn)方向，毛坯外形輪廓的最大深度，; 沿送進(jìn)方向的搭邊值，見表7-2步距與最小距離值，。 條料寬度的確定：是指根據(jù)排樣結(jié)果確定的毛坯所需寬度方向的最小尺寸（一般是在有搭邊的情況下，并注意裁剪時(shí)所產(chǎn)生的公差）。導(dǎo)料板之間的距離也是指導(dǎo)料板之間寬度方向的最小尺寸。 條料的剪裁誤差及送料時(shí)的誤差，實(shí)際的調(diào)料寬度應(yīng)有一定的寬度裕，具體的尺寸可根據(jù)不同的送料分有側(cè)壓方式計(jì)算無側(cè)壓方式計(jì)算和有定距側(cè)刃定位方式計(jì)算（通常級進(jìn)模采用無側(cè)壓方式和有定距側(cè)刃定位方式）。 無側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度：無側(cè)壓裝置的模具，條料送進(jìn)可

12、能在導(dǎo)尺之間擺動(dòng)，從而會是某一側(cè)的搭邊減少。因此，計(jì)算條料寬度時(shí)應(yīng)補(bǔ)償側(cè)搭邊的減小量。如圖7-1所示無側(cè)壓裝置條料寬度的確定。 條料寬度計(jì)算公式： （7-3） 導(dǎo)板之間距離計(jì)算公式： （7-4）式中 B條料寬度尺寸； 導(dǎo)板之間距離尺寸； 條料寬度的裁剪單向（負(fù)向）公差，見表7-3； 條料與導(dǎo)料板之間的間隙，一般薄料時(shí)取0.10.3mm，厚料時(shí)取0.30.8mm； D單排時(shí)為工件展開寬度（垂直方向），多排或混合排時(shí)為工件展開垂直方向最大寬度。有側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度：模具有側(cè)壓裝置的頂壓下始終沿某一側(cè)的導(dǎo)料板送進(jìn)。如圖7-2所示有側(cè)壓裝置條料寬度的確定。條料寬度計(jì)算公式： （7-5）導(dǎo)板之間的距離

13、計(jì)算公式： （7-7）式中B條料寬度尺寸； 導(dǎo)板之間距離尺寸； 條料寬度的裁剪單向（負(fù)向）公差，見表7-3； 條料與導(dǎo)料板之間的間隙，一般取12mm； D單排時(shí)為工件展開寬度（垂直方向），多排或混合排時(shí)為工件展開垂直方向最大寬度。 (2)力的計(jì)算 有關(guān)力的計(jì)算，總的沖壓力包括沖裁力卸料力推件力頂件力。 沖裁力是凸模與凹模相對運(yùn)動(dòng)使工件與板料相分離所需的力，它與板料厚度工件周邊長度材料的力學(xué)性能等參數(shù)相關(guān)。沖裁力是設(shè)計(jì)模具、選擇壓力機(jī)的重要參數(shù)。 對于高強(qiáng)度材料或厚度大、周邊長的工件，可采用斜刃口的方法降低沖裁力。斜刃口的形式見圖7-3，有關(guān)數(shù)據(jù)見表7-4。表7-4 常用斜刃數(shù)據(jù)材料厚度斜刃高度

14、斜刃角度平均沖裁力為平刃的百分?jǐn)?shù)3以下3102t2tt<55830406085 對于有多個(gè)凸模的沖裁?；蚣夁M(jìn)模，將凸模設(shè)計(jì)為階梯形布置，即將凸模做成不同高度，如圖7-4所示，使凸模沖裁力的最大值不同時(shí)出現(xiàn)，從而減少總的沖裁力。對于同一模具上的幾個(gè)凸模的大小相差懸殊，距離較近的情況，由于大凸模沖裁時(shí)會造成材料水平方向上的流動(dòng)，所產(chǎn)生的側(cè)向力會使小直徑凸模折斷。為避免這種情況，應(yīng)將小凸模做得短一點(diǎn)。沖裁時(shí)大凸模沖裁結(jié)束后，小凸模再進(jìn)行沖裁。 階梯形布置的凸模間高度差H取決于材料的厚度，一般為 由于沖裁中材料的彈性變形與摩擦的存在，沖擦后帶孔部分的材料會緊箍在凸模上，而落下部分的材料會緊卡在凹模洞中。從凸模上卸下板料的力稱為卸料力；把落料件從凹