模具设计与制造专业。
第一部分课程设计基本要求与安排。
一、课程设计的目的。
模具课程设是在完成《模具设计》理论教学之后进行的一次综合训练，其目的在于加强学生对该课程所学内容的综合应用能力，了解模具设计的过程与步骤，从而使学生分析问题、解决问题的能力得以提高。
二、课程设计的内容与要求。
要求完成1个冲压件工艺路线的制定及模具设计工作，主要内容有：
1. 分析下发冲压件的工艺性，制定零件的加工工艺路线。
2. 完成相关工艺计算，具体包括：模具工作零件刃口尺寸计算、零件压力中心计算、零件排样图计算、冲压力计算等相关工艺计算。
3. 确定模具结构，绘制模具装配草图。草图要求按照正式装配图1：
1绘制，图面上应绘有主、俯视图，零件图、排样图以及标题栏和明细表，在绘制工程中，完成模架、模柄、螺钉、销钉等标准件的选用工作。
4. 绘制装配正式图纸。
5. 绘制指定的模具零件图，零件图上应标明所有尺寸、公差以及技术条件。
6. 编写设计说明书。
三、课程设计的组织与安排。
1．视班级学生数量分为4~6组，每组一题。在指导教师的指导下，组内同学共同完成课题工艺方案的制定。
2．按照课程设计要求每人绘制模具的装配图及部分模具零件图（具体有指导教师指定），所绘图纸要符合相关的国家制图标准，图面整洁清晰、布局合理。
3．课程设计要求在教室能进行，以便于辅导教师的及时辅导。
4. 课程设计的时间安排。
1）时间安排：课程设计于年月日到月日进行，为期2周。
2）时间分配表：
四、 程设计成绩的评定。
课程设计的最终成绩根据平时表现、图面质量、说明书的准确性以及答辩成绩综合评定。其中平时表现占40%，图面质量占40%，简要答辩成绩占20%。其具体评分细则如下：
平时成绩与图面质量评分表（共80分）
课程设计的答辩主要设计的知识面包括冲压工艺基本知识、模具设计的主要内容、标准件的选用、模具材料的选用以及模具制造的相关问题，通常每个学生的答辩时间不超过10分钟，答辩总分20分，教师可根据学生回答问题的情况打分。其具体配分如下：
五、 参考文献。
1. 冷冲压技术。
2. 冷冲模设计指导。
3. 冲压设计手册。
4. 公差配合与测量技术。
5. 工程材料与热加工基础。
第二部分模具设计实例。
一、落料冲孔复合模设计实例。
一）零件工艺性分析。
工件为图1所示的落料冲孔件，材料为q235钢，材料厚度2mm，生产批量为大批量。工艺性分析内容如下：
1.材料分析。
q235为普通碳素结构钢，具有较好的冲裁成形性能。
2. 结构分析。
零件结构简单对称，无尖角，对冲裁加工较为有利。零件中部有一异形孔，孔的最小尺寸为6mm，满足冲裁最小孔径≥的要求。另外，经计算异形孔距零件外形之间的最小孔边距为5.
5mm，满足冲裁件最小孔边距≥的要求。所以，该零件的结构满足冲裁的要求。
3. 精度分析：
零件上有4个尺寸标注了公差要求，由公差表查得其公差要求都属it13，所以普通冲裁可以达到零件的精度要求。对于未注公差尺寸按it14精度等级查补。
由以上分析可知，该零件可以用普通冲裁的加工方法制得。
二）冲裁工艺方案的确定。
零件为一落料冲孔件，可提出的加工方案如下：
方案一：先落料，后冲孔。采用两套单工序模生产。
方案二：落料—冲孔复合冲压，采用复合模生产。
方案三：冲孔—落料连续冲压，采用级进模生产。
方案一模具结构简单，但需两道工序、两副模具，生产效率低，零件精度较差，在生产批量较大的情况下不适用。方案二只需一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度易保证，且生产效率高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状较简单，模具制造并不困难。
方案三也只需一副模具，生产效率也很高，但与方案二比生产的零件精度稍差。欲保证冲压件的形位精度，需在模具上设置导正销导正，模具制造、装配较复合模略复杂。
所以，比较三个方案欲采用方案二生产。现对复合模中凸凹模壁厚进行校核，当材料厚度为2mm时，可查得凸凹模最小壁厚为4.9mm，现零件上的最小孔边距为5.
5mm，所以可以采用复合模生产，即采用方案二。
三）零件工艺计算。
1.刃口尺寸计算。
根据零件形状特点，刃口尺寸计算采用分开制造法。
1）落料件尺寸的基本计算公式为。
尺寸，可查得凸、凹模最小间隙zmin=0.246mm，最大间隙zmax=0.360mm，凸模制造公差，凹模制造公差。
将以上各值代入≤校验是否成立，经校验，不等式成立，所以可按上式计算工作零件刃口尺寸。
即。2）冲孔基本公式为。
尺寸，查得其凸模制造公差，凹模制造公差。经验算，满足不等式≤，因该尺寸为单边磨损尺寸，所以计算时冲裁间隙减半，得。
尺寸，查得其凸模制造公差，凹模制造公差。经验算，满足不等式≤，因该尺寸为单边磨损尺寸，所以计算时冲裁间隙减半，得。
3）中心距：
尺寸。尺寸。
尺寸。2.排样计算。
分析零件形状，应采用单直排的排样方式，零件可能的排样方式有图2所示两种。
比较方案a和方案b，方案b所裁条料宽度过窄，剪板时容易造成条料的变形和卷曲，所以应采用方案a。现选用4000mm×1000 mm的钢板，则需计算采用不同的裁剪方式时，每张板料能出的零件总个数。
1）裁成宽81.4mm、长1000mm的条料，则一张板材能出的零件总个数为。
2）裁成宽81.4mm、长4000mm的条料，则一张板材能出的零件总个数为。
比较以上两种裁剪方法，应采用第1种裁剪方式，即裁为宽81.4mm、长1000mm的条料。其具体排样图如图3所示。
3.冲压力计算。
可知冲裁力基本计算公式为。
此例中零件的周长为216mm，材料厚度2mm，q235钢的抗剪强度取350mpa，则冲裁该零件所需冲裁力为。
模具采用弹性卸料装置和推件结构，所以所需卸料力和推件力为。
则零件所需得冲压力为。
初选设备为开式压力机j23—35。
4.压力中心计算。
零件外形为对称件，中间的异形孔虽然左右不对称，但孔的尺寸很小，左右两边圆弧各自的压力中心距零件中心线的距离差距很小，所以该零件的压力中心可近似认为就是零件外形中心线的交点。
四、冲压设备的选用。
根据冲压力的大小，选取开式双柱可倾压力机jh23—35，其主要技术参数如下：
公称压力：350kn
滑块行程：80mm
最大闭合高度：280 mm
闭合高度调节量：60 mm
滑块中心线到床身距离：205mm
工作台尺寸：380 mm×610 mm
工作台孔尺寸：200 mm×290 mm
模柄孔尺寸：φ50 mm×70 mm
垫板厚度：60 mm
五、模具零部件结构的确定。
1.标准模架的选用。
标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸，所以应首先计算凹模周界的大小。由凹模高度和壁厚的计算公式得，凹模高度，凹模壁厚。
所以，凹模的总长为（取160mm），凹模的宽度为。
模具采用后置导柱模架，根据以上计算结果，可查得模架规格为上模座160mm×125mm×35mm，下模座160mm×125mm×40mm，导柱25mm×150mm，导套25mm×85mm×33mm。
2.卸料装置中弹性元件的计算。
模具采用弹性卸料装置，弹性元件选用橡胶，其尺寸计算如下：
1）确定橡胶的自由高度。
由以上两个公式，取。
2）确定橡胶的横截面积。
查得矩形橡胶在预压量为10%~15%时的单位压力为0.6mpa，所以。
3）确定橡胶的平面尺寸。
根据零件的形状特点，橡胶垫的外形应为矩形，中间开有矩形孔以避让凸模。结合零件的具体尺寸，橡胶垫中间的避让孔尺寸为82 mm×25mm，外形暂定一边长为160mm，则另一边长b为。
4）校核橡胶的自由高度。
为满足橡胶垫的高径比要求，将橡胶垫分割成四块装入模具中，其最大外形尺寸为80mm，所以。
橡胶垫的高径比在0.5~1.5之间，所以选用的橡胶垫规格合理。橡胶的装模高度约为0.85×40 mm =34mm。
3.其他零部件结构。
凸模由凸模固定板固定，两者采用过渡配合关系。模柄采用凸缘式模柄，根据设备上模柄孔尺寸，选用规格a50×100的模柄。
六、模具装配图。
模具装配图如图4所示。
七、模具零件图。
模具中上模座、下模座、垫板、凸模固定板、卸料板、凸凹模固定板、冲孔凸模、凸凹模、凹模、推件块零件图如图5～14所示。
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