保护罩 冲压课程设计说明书1.docx
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保护罩冲压课程设计说明书1
课程设计说明书
题目：
保护罩冲压模具设计
姓名：
学号：
年级：
四年级
专业：
材料成型及控制工程
学生类别：
四年本科
指导教师：
教学单位：
2011年9月14日
目录
一、设计任务书及产品零件图……………………………………3
二、序言……………………………………………………………5
三、制件的工艺性分析……………………………………………5
四、冲压工艺方案的制定及分析比较……………………………5
五、工艺卡片………………………………………………………7
六、模具结构形式的论证及确定…………………………………8
七、工艺计算………………………………………………………8
八、压力机型号的选择及压力中心确定…………………………9
九、模具零件的选用、设计及必要的计算………………………10
十、模具闭合高度的校核…………………………………………12
十一、绘制装配图…………………………………………………13
十二、个人心得……………………………………………………14
十三、参考文献……………………………………………………15
一、设计任务书及产品零件图
（一）设计课题
某厂生产的冲压零件，生产批量为：
大批量，试确定其冲压工艺方案，画出模具结构装配图，并绘出除模架和紧固件等以外的两个工作零件图。
（二）设计内容
设计内容包括冲压工艺性分析，工艺方案制定，排样图的设计，总的冲压力计算及压力中心计算，刃口尺寸计算，弹簧、橡皮的计算，凸模、凹模结构设计以及其它冲模零件的结构设计，绘制模具装配图和工作零件图，编写设计说明书，填写冲压工艺卡等。
（三）设计工作量
冲压工艺卡 1份（A4纸）
冲模装配图 1张（A1或A2纸）
工作零件图 2张（A3或A4纸）
设计说明书 1份（约15页）（A4纸）
（四）、冷冲模课程设计的要求
1．冷冲模装配图
用以说明冲模结构、工作原理、组成冲模的全部零件及其相互位置和装配关系。
一般情况下，冷冲模装配图用主视图和俯视图表示，若还不能表达清楚时，再增加其它视图。
图上应标注必要的尺寸，如模具闭合尺寸、模架外形尺寸、模柄直径等，不标注配合尺寸、形位公差。
按机械制图国家标准填写好标题栏和零件明细表，包括件号、名称、数量、材料、热处理、标准零件代号及规格、备注等内容。
模具图中的所有零件都应详细填写在明细表中。
装配图中的技术要求内容包括：
凸、凹模间隙、模具闭合高度、模具的特殊要求、其它等。
2.冲模零件图
要求绘制除模架和紧固件以外的若干零件图，零件图的绘制和标注应符合机械制图国家标准的规定，要注明全部尺寸、公差配合、形位公差、表面粗糙度、材料、热处理要求及其它技术要求。
3．冲压工艺卡
以工序为单位，说明整个冲压加工工艺过程的工艺文件。
它包括：
制件的材料、规格、质量；制件简图或工序简图；制件的主要尺寸；各工序所需的设备和工装等。
4．设计说明书
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、方案的优劣、依据和过程。
其主要内容有：
（1）目录；
（2）设计任务书及产品图；
（3）序言；
（4）制件的工艺性分析；
（5）冲压工艺方案的制定及分析比较；
（6）填写工艺卡片；
（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）工序压力计算及压力中心确定；
（10）冲压设备的选择及校核；
（11）模具零件的选用、设计及必要的计算；
（12）模具工作零件刃口尺寸及公差的计算；
（13）其它需要说明的问题；
（14）主要参考文献目录。
说明书中应附必要的简图，所选参数及所用公式应注明出处，并说明式中各符号的意义和单位。
说明书最后应附有参考文献目录，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，如：
见文献[8]P118。
5.用CAD绘制，CAD绘制答辩后，须交纸质图及电子文稿。
（五）、零件图
二、序言
模具的设计从很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发。
本份说明书是在参考诸多相关资料的基础上，针对产品零件的结构、工艺等方面，进行模具设计。
本份说明书囊括了冲压模具设计的一般步骤，包括工艺性分析、关键零件的尺寸计算、装配图及非标零件图等内容。
不仅概括说明了此套冲压落料复合模具的设计过程，还对设计此类冲模具有一定的参考价值。
本份说明书的作者以在校学生的身份，通过对所学知识的理解，在缺乏一定设计经验的基础上进行设计，在诸多方面考虑不周或者不合理，难免出现缺点或不妥之处，恳请指导老师批评指正。
3、制件的工艺性分析
该零件材料为铝L2，塑性较好，具有良好的冲压性能，适合冲裁和拉深。
工件尺寸较小，结构简单，顶部有一个Φ8.5㎜的圆孔，侧壁有一个Φ10㎜圆孔，两个圆孔的尺寸和位置满足普通冲裁对冲裁件相应的结构工艺性要求。
工件的尺寸按IT14级计算，普通冲裁完全能满足要求。
4、冲压工艺方案的制定及分析比较
1.方案种类
该工件包括落料、冲孔拉深三个基本工序，可有以下三种工艺方案。
方案一：
先冲孔，后落料，再后拉深，最后冲侧孔，采用单工序模生产，需要四个
单工序模具。
方案二：
冲孔—落料级进冲压采用级进模生产，再拉深，最后冲侧孔，采用单工序
模生产，需要三副模具。
方案三：
采用冲孔—落料—拉深同时进行的复合模生产，需要一副模具。
2.方案的比较
各方案的特点及比较如下:
方案一：
模具结构简单，制造方便，但需要四幅模具，成本相对较高，生产效率低，
且更重要的是在第一道工序完成后，进入第后三道工序必然会增大误差，使
工件精度、质量大打折扣，达不到所需的要求，难以满足生产需要。
故而不
选此方案。
方案二：
需要三副模具，第一副模具为级进模，生产效率高，适合大批量零件生
产，冲件精度较高，不受送料误差影响，内外形相对位置一致性好。
第二副
模具为单工序拉深模，利用外圆或内孔定位方便可靠，第三副为单工序侧孔
冲裁模，可以满足生产需要。
且前两副模具适合两学生分工完成，因此较适
合本次课程设计需求。
方案三：
需要一副级进模该级进模需要完成冲孔、落料、拉深，且零件有一个侧孔，
因此模具结构相对复杂，加工精度高，成本高，作为学生的课程设计来说
难度和工作量都太大,因此不宜选用该方案。
3.方案的确定及小组任务分工
综上所述，本零件需采用三副模具：
冲孔-落料复合模，拉深单工序模和单工序侧孔冲裁模。
冲孔-落料复合模采用利用导正销进行定位、刚性卸料装置、自然漏料方式的冲孔—落料复合进行加工生产，由陈月月同学负责全部设计。
拉深单工序模采用工序件的内孔定位、刚性卸料、恒力压边的拉深单工序模，由本人负责全部设计。
五、填写工艺卡保护罩工艺卡
南农大工学院
冷冲压工艺卡片
产品型号
零（部）件名称
共页
产品名称
保护罩
零（部）件型号
第页
材料牌号及规格
材料技术要求
毛坯尺寸
每毛坯可制件数
毛坯质量
辅助材料
铝L2
2000x1000
条料2000x106.1
19
工序号
工序名称
工艺内容
加工简图
设备
工艺装备
工时
1
下料
剪床上裁板2000x106.1
Q11-3
×1200
J23-25
2
冲裁
冲孔、落料
J23-16B
3
拉深
拉深
J23-16B
4
冲裁
冲侧孔
5
检验
6
编制（日期）
审核（日期）
会签（日期）
六、模具结构形式的论证及确定
拉深有两种结构形式，正装式和倒装式。
分析该工件成形后脱模方便性，正装式复合模成形后工件留在下模，需向上推出工件，取件不方便。
倒装式复合模成形后工件留在上模，只需在上模装一副推件装置，故采用倒装式拉深模。
7、工艺计算
1.坯料直径D的计算
圆筒形拉深件的毛坯直径计算公式
D=
=
=102.7mm（见文献[8]P174）
2.判断可否一次成形
查表得L2的首次拉深系数m1=0.53（P189表4-17）,
首次拉深直径d1=D0m1=102.7×0.52=54.43mm<64mm,因此，可以一次拉深成形。
3.判断是否需要压边圈
（t/D）100=（1.5/102.7）×100=1.46<1.5,需要采用压边圈（见文献[8]P191表
4-19）。
为保证拉伸过程工序件不变薄，采用橡胶恒力压边装置。
4.凹、凸模间隙的确定
查表得得，有压边圈取z=1t=1.5mm（见文献[8]P223表4-55）。
5.凸模、凹模工作部分尺寸确定
查表得，δ凸=0.035mm，δ凹=0.05mm（见文献[8]P224表4-57），
因此凹模直径D凹=
=
=
，
凸模直径D凸=
=
=
，
查表得得凹模圆角半径r凹=5t=5x1.5=6.5，凸模圆角半径r凸=3（见文献[8]P220
表4-53）。
6.拉深力的计算
F拉=K1πd1t
b
其中K1为修正系数，与拉伸系数有关，d1为拉深工序件直径，t为板料厚度，
b
为拉伸材料的抗拉强度。
查表得K1=1（见文献[8]P213表4-36），铝L2的
b=90Mpa（见文献[8]P213表1-25）,
因此F拉=K1πd1t
b=1×π×（64-1.5）×1.5×90=26.49KN
7.压边力的计算
F压=Ap
其中A为压料圈下坯料的投影面积，p为单位面积压边力，查表得铝L2的单位压边
力p=1Mpa（见文献P215表4-42），取压边圈外径d=94mm,
因此F压=Ap=pπ（
-
）/4=1×π（
）=3.92KN
8.压力机标称压力的计算
Fg≥1.8（F拉+F压）=1.8×（26.49+3.92）=60.14KN
8、压力机型号的选择及压力中心确定
1.冲压设备选择的要求：
（1）压力机的行程大小，应能保证成型零件的取出与毛坯的放入。
（2）压力机的工作台面尺寸应大于冲模的平面尺寸，还需留有安装固定余
地，但是在过大的工作台上安装很小尺寸的冲模时，工作台的受力条
件也是不理想的。
所选的压力机的闭合高度应与冲模的闭合高度相适
应。
（3）模具的闭合高度
：
模具在闭合时，上模座的上表面到下模座的下表面之间
的距离。
压力机的闭合高度H：
滑块在下死点时，工作台面到滑块下端面的距离。
该距离一般是可以调整的，故一般的压力机均由最大闭合高度
和最小闭合
高度Hmin。
（4）压力机的吨位要与总的冲压力相适应。
2.压力机型号的选择
根据所计算出的压力机标称压力Fg≥1.8（F拉+F压）=1.8×（26.49+3.92）=60.14KN，查冲压模具设计手册P298表7-1初步选择公称压力为160KN的开式双柱可倾压力机J23-16B（见文献[8]P298表7-1）。
其基本参数如下：
公称压力
160kN
滑块行程
70mm
滑块行程次数
250/min
最大闭合高度
300mm
最小闭合高度
160mm
闭合高度调节量
60mm
模柄孔直径
50mm
模柄孔深度
70mm
3.模具压力中心的确定
模具的压力中心：
冲裁时的合力作用点或工序模各工序冲压力的合力作用点，称为模具压力中心。
由于工件的形状是规则的圆筒件，每套模具压力中心是工件它的几何中心。
九、模具零件的选用、设计及必要的计算
1.工作零件的设计
a.凹模：
凹模采用整体凹模，轮廓全部采用数控线切割机床即可一次成形，安排凹模
在模架上的位置时，要依据压力中心的数据，尽量保持压力中心与模柄中心
重合。
凹模尺寸如下：
凹模内径=63.49
凹模高度=52mm
凹模壁厚=15mm
凹模凸缘直径=114mm
凹模凸缘厚度=10mm
b.凸模
凸模尺寸如下：
凸模直径=61.95mm
凸模高度=112mm
凸模凸缘厚度=10mm
凸模凸缘直径=77mm
C.压边圈
压边圈尺寸如下：
压边圈内径=61.95mm
压边圈外径=94mm
压边圈高度=39mm
压边圈固定凸缘厚度=20mm
2.定位零件的设计
（1）工序件定位零件
结合本套模具的具体结构，考虑到工序件有以Φ8.5的圆孔，为保证工序件的定位，在凸模上端开设一与工序件相同孔径的圆形孔安装圆柱销，圆孔直径=8.5mm，与工序件采用间隙配合。
（2）固定板
凸模固定板：
Φ250×28
凹模固定板：
Φ250×36
3.模架及导柱导套的设计
（1）模架及导柱导套
该模具采用后侧导柱模架，这种模架的导柱在模具后侧位置，其优点是工作面敞开，适于小型冲模。
以凹模周围尺寸为依据，由简明冲压模具设计手册P320选择模架规格如下：
凹模周围尺寸：
B=250mm,L=250mm
A型导柱：
Φ35×210（见文献[13]P320，GB/T2861.1），
A型导套：
Φ35×115×43（见文献[13]P320，GB/T2861.6），
上模座厚度H上取45mm，下模座厚度H下取55mm（见文献[10]P17）。
（2）模柄
由于制件尺寸较小，且材料较软，为使拉深壁厚均匀，应保证模柄与上模座的垂直度要求。
因此选用压入式模柄。
已选压力机J23-16B确定模柄孔尺寸为Φ50×70，
得压入式模柄各项尺寸参数（见文献[13]P302表6-62）。
4.压料装置的设计
为防止材料在拉深过程中因压边力不均匀或变化过大而产生壁厚不均匀现象，采
用恒力压边装置，采用橡胶压料。
橡胶高度H橡胶=
（见文献[1]P100）
其中
为橡胶工作压缩量，
为橡胶极限压缩量，
为橡胶预压缩量。
约为拉深变性阶段中凹模下行距离，约为32mm,取
=45%，
=10%（见文献[1]P100），
则橡胶高度H橡胶=
=
=91.4mm
10、模具闭合高度校核
模具闭合高度H合是指模具在最后工作位置，及下死点，且能冲出合格产品的上模座的上表面到下模座下表面之间的距离。
因此，为使模具正常工作，模具闭合高度必须与压力机的闭合高度相适应，应介于压力机最大和最小闭合高度之间，一般可按如下关系式确定，即：
Hmax-5≥H合≥Hmin+10
根据落料拉深冲孔模装配图上的总体标注可知模具闭合高度等于246.4mm。
由所选压力机的主要参数可知：
Hmax=300mm,Hmin=160mm
因此，295=300-5≥246.5≥160+10=170
所以所选压力符合模具的装模高度。
十一、模具装配图
十二、个人心得
为期两周的冲压模具课程设计终于接近了尾声，虽然在设计中我们遇到了许多困难，但是由于老师的耐心解答，再加上我们善于查阅资料，善于交换自己的意见，大家一起讨论，终于解决了许多问题，最终用AUTOCAD画出了一张装配图和两张零件图以及手写了一份几千字的说明书。
看着这些成果，心里无不感到欣喜，也许成果不是最好的，但是我努力的付出过。
课程设计后我感受很多，虽然很忙，但是很充实，我知道了做事一定要细心，特别是一些设计的东西。
因为它们都是有连锁的关系的，即一旦前面计算错误，后面就都错了，到最后的结果就是全部返工。
这次设计让我深知设计是马虎大意的严重后果，如果是出现在以后的工作中，那也许就是金钱也换不回来的代价。
另外，我还学到了很多。
首先，我巩固了以前学过的知识，提高了查阅资料的能力，使我更加认识到课程设计的重要性，从而提高了我理论联系实际的设计能力和动手能力。
其次，通过这次课程设计，我能较正确的选用当中的标准件，对模具设计的流程基本上熟悉。
在设计模具、编写说明书过程中，尽管我注意了许多方面的问题，但由于知识水平有限，错误和欠妥之处再所难免，恳请各位老师批评指正。
十三、参考文献：
[1]翁其金,徐新城主编.冲压工艺及冲模设计.机械工业出版社,2004.
[2]陈忠良，潘白桦主编.机械制图与计算机绘图.中国农业出版社,2007.
[4]薛啟祥平主编.冲压模具设计和加工计算速查手册.化学工业出版社,2007.
[5]冲模设计手册编写组编.冲模设计手册.机械工业出版社,2006.
[6]林承全，胡绍全主编.冲压模具课程设计指导与范例.化学工业出版社,2008.
[7]王新华主编.冲模设计与制造实用计算手册.机械工业出版社,2003.
[8]马朝兴主编.冲压模具设计手册.化学工业出版社,2009.
[9]周本凯主编.冲压模具设计实践100例.化学工业出版社,2008.
[10]高军，李熹平，修大鹏主编.冲压模具标准间选用与设计指南.化学工业出版
社,2007.
[11]杨占绕，杨安民主编.冲压模具典型结构100例.上海科学技术出版社,2008.
[12]陈晓华，何忠保，王秀英主编.典型模具图册.机械工业出版社,2000.
[13]郝滨海主编.冲压模具简明设计手册.化学工业出版社,2005.
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