沖壓模畢業設計指導書第一部分沖壓模設計第一章概述沖壓工藝及模具設計課程是模具設計與制造專業的主干專業課。本課程論述板材成形的機理，各種成形工序的特點，工藝計算方法，模具設計及冷沖模標準件的選用。要求學完該課程后，能掌握沖壓成形原理，能夠分析板材成形中出現的一般問題，初步具有解決沖壓件質量，分析經濟效益,從事沖壓新工藝，新技術的開發，制定沖壓工藝規程和設計沖模的能力。§1.1《沖壓工藝及模具設計》畢業設計的目的和要求一.目的1.為使學生掌握沖壓工藝的編制方法和設計沖模的實際技能，除了系統地講授必要的設計計算理論，做實驗，做作業外，還應該對學生作較全面的設計技能訓練，以達到如下目的。具體應用和鞏固本課程及有關先修課的基礎理論和專業知識，了解沖壓工藝及模具的設計方法和步驟培養學生的初步設計能力，為畢業設計打基礎。二.要求在畢業設計中要求學生注意培養認真負責，踏實細致的工作作風和保質保量，按時完成任務的習慣。在設計過程中必須做到：2.要求計算正確，結構合理，圖面整潔，圖樣及標注符合國家標準；§1.2設計前的準備工作和注意事項一.設計的預備課程冷沖壓課程設計是在具備了機械制圖，公差與技術測量，金屬學及熱處理，機械原理及機械零件，金屬塑性成形原理，成形設備，沖壓工藝及其機械化自動化等必要的基礎和專業知識的基礎上進行的。完成本專業教學計劃中所規定的認識實習和生產實習，也是學生能順利進行冷沖壓課程設計的必須前提。除了必須具備沖壓工藝知識外，同時也應掌握模具加工工藝，知道自己設計的模具如何加工及制造，各種加工方法所能達到的精度等。熟悉冷沖模的各項標準等。二.設計前的有關事宜和注意事項.設計的關鍵階段（如設計方案的確定、模具主體結構的確定等）須經過指導教師的審查后才能進行下一階段的工作；.畫出的模具結構草圖經指導教師認可后方能繪制正式裝配圖及零件圖；.設計圖紙和計算書呈交指導教師審閱后進行畢業設計答辯或總結。§1.3設計任務學生進行畢業設計須完成下列任務：.原則上一人一題，根據給定的零件或零件圖進行零件的沖壓工藝設計：包括工藝分析、方案選擇、工藝計算、模具結構尺寸的確定、壓力機的選擇；.設計生產該零件的全套模具，確定每套模具的詳細結構：要求繪制模具的總裝配圖及全套零件圖（標準件除外）；三.制定沖壓工藝規范，編寫該零件的沖壓工藝過程；四.編寫模具主要工作零件（凹模、凸模、凸凹模等）的加工工藝；.編寫設計計算說明書，說明書頁數約為25?35頁，用本校設計說明書專用紙書寫，并裝訂成冊；.設計總結與答辯。§1.4設計答辯和成績評定學生在設計過程中，指導教師可以隨時向學生提出問題，以了解學生對設計的掌握和消化情況。學生完成畢業設計后，將圖紙、說明書裝入3號圖袋交指導教師審查，然后在規定時間內進行設計答辯，并評定設計成績。畢業設計成績按以下四個等級評定：一.優秀.設計分案合理，內容正確，有獨立見解或創造性；.設計中能正確運用本專業的基礎知識，設計計算方法正確，計算結果準確；.全面完成規定的設計任務，圖面質量好，且所繪圖紙符合國家制圖標準；.說明書內容完整，書寫工整清晰；.答辯中自述清楚，回答問題全面正確，.設計中有個別缺點，但不影響設計質量。二.良好.設計分案及內容，有一定見解；.設計中能正確運用本專業的基礎知識，設計計算方法正確；.能完成規定的全部設計任務，圖面質量較好，所繪圖紙符合國家制圖標準；.說明書內容較完整，正確，書寫整潔；.答辯中自述清楚，能正確回答教師提出的大部分問題；.設計中有個別缺點和小錯誤，但不是原則性的，基本上不影響設計的正確性。三.及格.設計方案及內容基本合理，分析問題能力較差，但無原則性錯誤；.設計中尚能運用本專業的基礎知識進行設計，考慮問題不夠全面；.基本上能完成規定的設計任務，圖面質量尚可；.說明書內容基本正確完整，書寫工整；.答辯中表達能力一般，能回答教師提出的部分問題；.設計中有一些原則性小錯誤。四.不及格.設計方案不合理，有嚴重的原則性錯誤；.設計內容沒有達到規定的基本要求；.沒有在規定的時間內完成設計；.設計中不加消化，照搬照抄；.答辯中自述不清楚，回答問題時錯誤較多。第二章沖壓件工藝過程設計的內容及步驟不論沖壓件的幾何形狀和尺寸大小如何,其生產過程一般都是從原材料剪切下料開始，經過各種沖壓工序和其他必要的輔助工序（如退火，酸洗，表面處理等）加工出圖紙所要求的零件。對于某些組合沖壓件或精度要求較高的沖壓件，還需要經過切削，焊接或鉚接等加工，才能完成。沖壓件工藝過程的制定和模具設計是冷沖壓課程設計的主要內容。進行沖壓設計就是根據已有的生產條件，綜合考慮影響生產過程順利進行的各方面因素，合理安排零件的生產工序，最優地選用，確定各工藝參數的大小和變化范圍，設計模具，選用設備等，以使零件的整個生產過程達到優質，高產，低耗，安全的目的。工藝過程設計的基本內容沖壓工藝規程是模具設計的依據，而良好的模具結構設計，又是實現工藝過程的可靠保證，若沖壓工藝有改動，往往會造成模具的返工，甚至報廢。沖制同樣的零件，通常可以采用幾種不同方法。工藝過程設計的中心就是依據技術上先進，經濟上合理，生產上高效，使用上安全可靠的原則，使零件的生產在保證符合零件的各項技術要求的前提下，達到最佳的技術效果和經濟效益。沖壓件工藝過程設計的主要內容和步驟是：一.分析零件圖（沖壓件圖）產品零件圖（或零件實物）是分析和制定沖壓工藝方案的重要依據，設計沖壓工藝過程要從分析產品的零件圖入手（若給定的是零件實物，則應先對零件進行測繪，畫出其零件圖）。分析零件圖包括技術和經濟兩個方面：.沖壓加工的經濟性分析沖壓加工方法是一種先進的工藝方法，因其生產率高，材料利用率高，操作簡單等一系列優點而廣泛使用。由于模具費用高，生產批量的大小對沖壓加工的經濟性起著決定性作用，批量越大，沖壓加工的單件成本就越低，批量小時，沖壓加工的優越性就不明顯，這時采用其他方法制作該零件可能有更好的經濟效果。例如在零件上加工孔，批量小時采用鉆孔比沖孔要經濟；有些旋轉體零件，采用旋壓比拉深會有更好的經濟效果。所以，要根據沖壓件的生產綱領，分析產品成本，闡明采用沖壓生產可以取得的經濟效益。.沖壓件的工藝性分析沖壓件的工藝性是指該零件在沖壓加工中的難易程度。在技術方面，主要分析該零件的形狀特點，尺寸大小，精度要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝的要求。良好的工藝性應保證材料消耗少，工序數目少，模具結構簡單，且壽命長，產品質量穩定，操作簡單，方便等。在一般情況下，對沖壓件工藝性影響最大的是沖壓件結構尺寸和精度要求，如果發現零件工藝性不好，則應在不影響產品使用要求的前提下，向設計部門提出修改意見，對零件圖作出適合沖壓工藝性的修改。另外，分析零件圖還要明確沖壓該零件的難點所在，對于零件圖上的極限尺寸，設計基準以及變薄量，翹曲，回彈，毛刺大小和方向要求等要特別注意，因為這些因素對所需工序的性質，數量和順序的確定，對工件定位方法，模具制造精度和模具結構形式的選擇，都有較大影響。二.確定沖壓件的總體工藝過程在綜合方析，研究零件成形性的基礎上，以材料的極限變形參數，各種變形性質的復合程度及趨向性，當前的生產條件和零件的產量質量要求為依據，提出各種可能的零件成形總體工藝方案。根據技術上可靠，經濟上合理的原則對各種方案進行對比，分析，從而選出最佳工藝方案（包括成形工序和各輔助工序的性質，內容，復合程度，工序順序等），并盡可能進行優化。.選擇沖壓基本工序剪裁，落料，沖孔，切邊，彎曲，拉深，翻邊等是常見的沖壓工序，各工序有其不同的性質，特點和用途。有些可以從產品零件圖上直觀地看出沖壓該零件所需工序的性質。例如平板件上的各種型孔只需要沖孔，落料或剪切工序；開口筒形件則需拉深工序。有些零件的工序性質，必須經過分析和計算才能確定。.確定沖壓次數和沖壓順序沖壓次數是指同一性質的工序重復進行的次數。對于拉深件，可根據它的形狀和尺寸，以及板料許可的變形程度，計算出拉深次數。其它如彎曲件，翻邊件等的沖壓次數也是根據具體形狀和尺寸以及極限變形程度來決定。沖壓順序的安排應有利于發揮材料的塑性以減少工序數量。主要根據工序的變形特點和質量要求來安排，確定沖壓順序的一般原則如下：.對于有孔或有缺口的平板件，如選用簡單模時，一般先落料，再沖孔或切口，使用連續模時，則應先沖孔或切口，后落料。.對于帶孔的彎曲件，孔邊與彎曲區的間距較大，可先沖孔，后彎曲。如孔邊在彎曲區附近或孔與基準面有較高要求時，必須先彎曲后沖孔。.對于帶孔的拉深件，一般都是先拉深后沖孔，但是孔的位置在零件底部，且孔徑尺寸要求不高時，也可先在毛坯上沖孔，后拉深。.多角彎曲件，應從材料變形和彎曲時材料移動兩方面考慮安排先后順序，一般情況下先彎外角，后彎內角。.對于形狀復雜的拉深件，為便于材料變形和流動，應先成形內部形狀，再拉深外部形狀。.整形或校平工序，應在沖壓件基本成形以后進行。.工序的組合方式一個沖壓件往往需要經過多道工序才能完成，因此，編制工藝方案時，必須考慮是采用簡單模一個個工序沖壓呢？還是將工序組合起來，用復合模或連續模生產。通常，模具的選用主要取決于沖壓件的生產批量，尺寸大小和精度要求等因素。生產批量大，沖壓工序應盡可能地組合在一起，采用復合模或連續模沖壓；小批量生產，常選用單工序簡單模。但對于尺寸過小的沖壓件，考慮到單工序模上料不方便和生產率低，也常選用復合模或連續模生產；若選用自動送料，一般用連續模沖壓；為避免多次沖壓的定位誤差，常選用復合模生產，當用幾個簡單模制造費用比復合模高，而生產批量又不大時，也可考慮用將工序組合起來，選用復合模生產。工序的組合方式，可選用復合模或連續模。一般來說，復合模的沖壓精度比連續模高，結構緊湊，模具輪廓面積比連續模小；但是，連續模的生產率較高，操作比較安全，容易實現單機自動化生產，若裝上自動送料裝置，可適用小件的自動沖壓。.輔助工序對于某些組合沖壓件或有特殊要求的沖壓件，在分析了基本工序，沖壓次數，順序及工序的組合方式后，尚須考慮非沖壓輔助工序，如鉆孔，鉸孔，車削等機械加工，焊接,鉚合,熱處理，表面處理，清理和去毛刺等工序。如多次拉深工序之間，為消除加工硬化，要進行退火處理；為除銹要酸洗等。這些輔助工序可根據沖壓件結構特點和使用要求選用，安排在各沖壓工序之間進行，也可安排在沖壓工序前或后完成。.確定并設計各工序的工藝方案依據所確定的零件成形的總體工藝方案，確定并設計各道沖壓工序的工藝方案。內容包括：確定完成本工序成形的加工方法；確定本工序的主要工藝參數；根據各沖壓工序的成形極限，進行必要的工藝計算，如彎曲件的最小彎曲半徑，一次翻邊的高度等；確定毛坯的形狀，尺寸和下料方式，計算材料利用率，確定各工序的成形力，計算本工序的材料，能源，工時的消耗定額等，由所定的工藝方案計算并確定每個的工件形狀和尺寸，繪出各工序的工件圖。.確定模具的類型和結構尺寸，進行模具設計設計模具的一般程序如下：.模具類型和結構形式的確定根據確定的工藝方案，沖壓件的形狀特點，精度要求，生產批量，模具的制造和維修條件，操作的方便性與安全性要求，以及利用和實現機械化自動化的可能性等確定選用復合模，連續模或者簡單模。應特別注意使模具類型，模具的結構形式與模具的強度，剛度，使用壽命要求等取得協調一致。復合模常常遇到強度問題，如落料，沖孔及翻邊集中到一副復合模上，而翻邊高度又小，這時，復合模的凸凹模壁厚薄，不能滿足強度要求。.工件定位方式的選擇工件在模具中的定位主要考慮定位基準，上料方式，操作安全可靠等因素。選擇定位基準時應盡可能與設計基準重合，如果不重合，就需要根據尺寸鏈計算理論重新分配公差，把設計尺寸換算成工藝尺寸。不過，這樣將會使零件的加工精度要求提高。當零件是采用多工序分別在不同模具上沖壓時，應盡量使各工序采用同一基準。為使定位可靠，應選擇精度高，沖壓時不發生變形和移動的表面作為定位表面。沖壓件上能夠用作定位的表面隨零件的形狀不同而不同，平板零件最好用相距較遠的兩孔定位，或者一個孔和外形定位；彎曲件可用孔或形體定位；拉深件可用外形，底面或切邊后的凸緣定位。.模具零件的選用、設計、計算模具的工作零件，定位，壓料和卸料零件，導向零件，連接和緊固零件要盡量按《冷沖模國家標準》(GB2851?2875-81)選用，若無標準可選用，再進行設計。此外還有彈簧，橡皮的選用和計算。對于小而長的沖頭，壁厚較薄的凹模等還需要進行強度校核。如設計計算確定了凹模的結構尺寸后，可根據凹模周界選用模架；模具的閉合高度，輪廓大小，壓力中心應與選用設備相適應，并畫出模具結構草圖。.繪制模具總裝配圖根據模具結構草圖繪制正式裝配圖，裝配圖應能清楚地表達各零件之間的相互關系，應有足夠說明模具結構的投影圖及必要的剖面，剖視圖。還應畫出工件圖，排樣，填寫零件明細表和技術要求等。.繪制模具零件圖按照模具的總裝配圖，拆繪模具零件圖。零件圖應標注全部尺寸，公差,表面粗糙度，材料及熱處理，技術要求等。五.合理選擇沖壓設備根據零件的大小，所需的沖壓力（包括壓料力，卸料力等），沖壓工序的性質和工序數目，模具的結構型式，模具閉合高度和輪廓尺寸，結合現有設備的情況，來決定所需設備的類型，噸位，型號和數量。.為保證沖模正確和平衡地工作，沖模的壓力中心必須通過模柄軸線而和壓力機滑塊中心線相重合，以免滑塊受偏心載荷，從而減少沖模和壓力機導軌的不正常磨損。.模具的閉合高度H應介于壓力機的最大裝模高度Hma某和最小裝模高度Hmin之間，即滿足關系式口Hmin+10mm-5mm壓力機的裝模高度是指滑塊在下死點時，滑塊下表面至工作臺墊板上表面之間的距離。.對于深拉深的模具，要計算拉深功，校核壓力機的電機功率。.拉深，彎曲工序一般需要較大行程，在拉深中，為了便于安放毛坯和取出工件，要校核模具出件時壓力機的行程，其行程不小于拉深件高度的2.5倍。六.編寫工藝文件和設計計算說明書為了科學地組織和實施生產，在生產中準確地反應工藝過程設計中確定的各項技術要求,保證生產過程的順利進行，必須根據不同的生產類型，編寫詳細程度不同的工藝文件。沖壓件的工藝文件，一般以工藝過程卡的形式表示，內容包括：工序名稱，工序次數，工序草圖（半成品形狀和尺寸），所用模具，所選設備，工序檢驗要求，板料規格和性能，毛坯形狀和尺寸等（沖壓工藝卡格式見附錄4）。設計計算說明書是編寫工藝文件指導生產的主要依據，也是一項重要的技術文件。主要內容包括零件成形過程設計中的各項計算，選用依據和技術經濟分析等。2.2設計及繪制裝配圖沖模圖紙由總裝配圖，零件圖兩部分組成。一個零件往往需多道工序，用幾副模具才能加工完成，由指導老師指定一副模具進行設計。為防止總裝配圖設計反復，應先畫裝配結構草圖，經指導教師認可后，再畫正式的總裝配圖。總裝配圖應有足夠說明沖模構造的投影圖及必要的剖視，剖面圖，一般主視圖和俯視圖對應繪制。繪圖時，先畫工作零件，再畫其它各部分零件，并注意與上一步計算工作聯合進行。如發現模具不能保證工藝的實施，則須更改工藝設計。裝配圖的繪制除遵守機械制圖的一般規定外，它還有一些習慣或特殊規定的繪制方法。繪圖的步驟如下：一.布置圖面及選定比例.圖樣幅面應符合國家標準（GB4457.1-84），口.繪圖比例最好取1:1，這樣直觀性好。小尺寸模具的模具圖可放大，大尺寸可以縮小，但必須按照機械制圖要求縮放。二.模具總裝配圖模具總裝配圖的一般布置情況.視圖一般情況下，用主視圖和俯視圖表示模具結構。主視圖上盡可能將模具的所有零件剖出，可采用全剖視或階梯剖視，繪制出的視圖要處于閉合狀態或接近閉合狀態，也可一半處于工作狀態，另一半處于非工作狀態。俯視圖可只繪出下模或上，下模各半的視圖。有必要時再繪一側視圖以及其它剖視圖和部分視圖。條料或制件輪廓涂黑（涂紅），或用雙點畫線表示。.工件圖和排樣圖工件圖是經模具沖壓后所得到的沖壓件圖形。有落料工序的模具，還應畫出排樣圖。工件圖和排樣圖一般畫在總圖的右上角，并注明材料名稱，厚度及必要的尺寸。工件圖的比例一般與模具圖一致，特殊情況可以縮小或放大。工件圖的方向應與沖壓方向一致（即與工件在模具中的位置一致），若特殊情況下不一致時，必須用箭頭注明沖壓方向。.技術條件在模具總裝配圖中，只要簡要注明對該模具的要求和注意事項，在右下方適當位置注明技術條件。技術條件包括沖壓力、所選設備型號、模具閉合高度、以及模具打的印記，沖裁模要注明模具間隙等。.標題欄和明細表.標注總裝配圖中需標注模具的閉合高度，外形尺寸，便于沖模使用管理。此外，還應標注靠裝配保證的有關配合尺寸及精度，其它尺寸一般不標注。2.3設計及繪制零件圖完成模具的總裝配圖設計后，還不能直接按它制造各個零件。因而必須拆繪及設計模具零件圖，以作為生產及檢驗各個零件的技術文件。模具零件圖既要反映出設計意圖，又要考慮到制造的可能性及合理性，零件圖設計的質量直接影響沖模的制造周期及造價。因此，設計得好的零件圖可以減少出廢品，方便制造，降低模具成本，提高模具使用壽命。目前大部分模具零件已標準化，供設計時選用，這對簡化模具設計，縮短設計及制造周期，集中精力去設計那些非標準件，無疑會收到良好效果。畢業設計中，主要是鍛煉同學們的設計能力，掌握零件圖的要求及繪制方法。在生產中，標準件不需繪制，模具總裝配圖中的非標準零件均需繪制零件圖。有些標準零件（如上，下模座）需補加工的地方太多時，也要求畫出。模具零件圖是沖模零件加工的唯一依據，包括制造和檢驗零件的全部內容，因而必須滿足下列要求：.正確而充分的視圖所選的視圖應充分而準確地表示出零件內部和外部的結構形狀和尺寸大小。而且視圖及剖視圖等的數量應為最少。.具備制造和檢驗零件的數據零件圖中的尺寸是制造和檢驗零件的依據，故應慎重細致地標注。尺寸既要完備，同時又不重復。在標注尺寸前，應研究零件的工藝過程，正確選定尺寸的基準面，以利加工和檢驗。零件圖的方位應盡量按其在總裝配圖中的方位畫出，不要任意旋轉和顛倒，以防畫錯，影響裝配。.標注尺寸公差及表面粗糙度所有的配合尺寸或精度要求較高的尺寸都應標注公差（包括表面形狀及位置公差）。未注尺寸公差按IT14級制造。模具的工作零件（如凸模，凹模和凸凹模）的工作部分尺寸按計算出的標注。所有的加工表面都應標注表面粗糙度。正確決定表面粗糙度是一項重要的技術經濟工作。一般地說，零件表面粗糙度等級可根據對各個表面的工作要求及精度等級來決定。具體決定表面粗糙度等級時，可參考有關模具圖冊類比確定。.技術條件凡是圖樣或符號不便于表示，而在制造時又必須保證的條件和要求都應注明在技術條件中。它的內容隨著不同的零件，不同的要求及不同的加工方法而不同。其中主要應注明：（1）對材質的要求。如熱處理方法及熱處理表面所應達到的硬度等。（2）表面處理，表面涂層以及表面修飾（如銳邊倒鈍，清砂）等要求。（3）未注倒圓半徑的說明，個別部位的修飾加工要求。（4）其它特殊要求。2.4沖模圖的一些習慣畫法模具圖的畫法主要按機械制圖的國家