冲压模具设计的一般流程

冲压模具设计的方法与步骤    1、冲压零件的冲压工艺性分析    冲压零件必须具有良好的冲压工艺性，才能以最简单、最经济的方法制造出合格的冲压零件，可以按照以下的方法完成冲压件的工艺性分析：  a.读懂零件图；除零件形状尺寸外，重点要了解零件精度和表面粗糙度的要求。 b.分析零件的结构和形状是否适合冲压加工。  c.分析零件的基准选择及尺寸标注是否合理，尺寸、位置和形状精度是否适合冲压加工。  d.冲裁件断面的表面粗糙度要求是否过高。 e.是否有足够大的生产批量。  如果零件的工艺性太差，应与设计人员协商，提出修改设计的方案。如果生产批量太小，应考虑采用其它的生产方法进行加工。 2、冲压工艺方案设计及最佳工艺规程设计：  a.根据冲压零件的形状尺寸，初步确定冲压工序的性质，如：冲裁、弯曲、拉深、胀形、扩孔。  b.核算各冲压成形方法的变形程度，若变形成度超过极限变形程度，应计算该工序的冲压次数。  c.根据各工序的变形特点和质量要求，安排合理的冲压顺序。要注意确保每道工序的变形区都是弱区，已经成形的部分（含已经冲制出的孔或外形）在以后的工序中不得再参与变形，多角弯曲件要先弯外后弯内，要安排必要的辅助工序和整形、校平、热处理等工序。  d.在保证制件精度的前提下，根据生产批量和毛坯定位与出料要求。确定合理的工序组合方式。  e.要设计两个以上的工艺方案，并从质量、成本、生产率、模具的刃磨与维修、模具寿命及操作安全性等各个方面进行比较，从中选定一个最佳的工艺方案。 f.初步确定各个工序的冲压设备。 3、冲压零件毛坯设计及排样图设计：  a.按冲压件性质尺寸，计算毛坯尺寸，绘制毛坯图。

b.按毛坯性质尺寸，设计排样图，进行材料利用率计算。要设计多种排样方案，经过比较选择其中的最佳方案。 4、冲压模具设计：  a.确定冲压加工各工序的模具结构形式，并绘制模具简图。  b.对指定的1—2个工序的模具进行详细的结构设计，并绘制模具工作图。设计方法如下：  ※确定模具的种类：简单模、连续模还是复合模。  ※模具工作零件设计：计算凸、凹模刃口尺寸和凸、凹模长度，确定凸、凹模结构形式和连接固定方式。  ※确定毛坯的定位和定距方式，并对相应的定位、定距零件进行设计。 ※确定压料、卸料、顶件及推件方式，并对相应的压料板、卸料板、推件块等进行设计。  ※模架设计：包括上下模座及导向方式的设计，也可以选用标准模架。 ※在完成以上工作的基础上，按比例绘制模具工作图。先用双点划线绘制毛坯，再绘制工作零件，然后绘制定位和定距零件，用连接零件把以上各部分连接起来，最后在适当的位置绘制压料和卸料零件。根据模具的具体情况，以上顺序也可作适当调整。  ※工作图上应该标注模具的外轮廓尺寸、模具闭合高度、配合尺寸及配合型式。工作图上要标注模具的制造精度和技术条件的要求。工作图要按国家制图标准绘制，有标准的标题栏和名细表。如果是落料模，要在工作图的左上角上绘制排样图。  ※ 计算模具压力中心，检查压力中心与模柄中心线是否重合。如果不重合，对模具结果作相应的修改。  ※ 计算冲压力，最后选定冲压设备，进行模具与冲压设备相关尺寸的校核（闭合高度、工作台面、模柄安装尺寸等）。  5、测绘模具的大部分零件图（要求完成图纸工作量折合为A0图三张以上），零件图要求按国家制图标准绘制，标注完整的尺寸、公差、表面粗糙度和技术要求。  6、填写冲压加工工艺规程卡片。

7、在所设计的模具零件图中，选择两个零件进行机械加工工艺分析、编制合理的机械加工工艺规程，并填写机械加工工艺规程卡片。 8、根据设计内容和设计计算编写设计说明书一份。

复合模由于其工序组合的不同，脱料装置也不尽相同，有空了我分享一些常见复合模结构给大家吧。

下料或向上折弯复合模的结构：其凸模(也称为公模或冲头)设计在下模，其它几块模板依次是下夹板(固定凸模冲头)、下止挡板和下脱料板(外脱)，上模依次是母模(或刀口)、内脱板和上垫板构成，内脱使用等高套筒挂在上垫板上面，然后用打杆或弹簧顶着。

用来下料的复合模，其内脱一般脱出来母模0.50mm即可，不可以低于母模，要不然母模刀口容易崩掉或者不脱料。内脱的力量要足够大，才能把产品从母模里面顶出来，一般如果材料比较厚的话，我们上面装的是氮气弹簧。

复合模属于一种模具结构，可以把它归类为工程模，因为在工程模上用的比较多，一般一整个工程模都是采用复合模结构。

连续模的向上成型、向上折弯、向上打凸包、向上打凸点、向上打翘角，一般也采用的是复合模结构。

★复合模具冲凸包时冲头要高出脱板吗?

今天收到一位同学的提问，说：复合模具冲凸包时冲头要高出脱板吗?

答案是肯定的，不高出脱料板那怎么冲凸包?

建议这位同学再好好复习下什么是复合模?冲头长度怎么计算?把这些搞清楚了自然就明白这个问题该怎么解答了。

复合模具结构冲凸包时，冲头长度等于：夹板厚度+止挡板厚度+脱料板厚度+凸包高度。

也就是在冲的时候，模具在冲床上打死的时候，冲头是必须要高出脱料板来的，高出多少?当然是凸包要求多高，这里就要多高，必须在允许的凸包高度要求精度范围内。

在模具开模、模具打开的时候，模具不承受任何力量的情况下，凸包冲头必须比脱料板矮、缩回脱料板里面才可以，否则就要增加脱料行程。

复合模具冲凸包时，模具打下来时，脱料板必须要先压料，而且压料力要足够，然后再冲凸包，不然产品可能会变形、凸包尺寸不稳定等。

★冲压模具模板的材料和功能

一般的冲压模具都是由：

上下托板、上下垫脚、上下模座：一般用A3、Q235等“软料”做成，起支撑整个模具、方便架模、落料等作用。

上、下模板：上、下模板起固定刀口、入块、入子、顶料销等作用，外定位、内定位、浮升引导销、两用销、导料板、浮块这些也是固定在下模板上的，下模板硬度要求必须在HRC58～62左右，硬度太低会影响冲裁质量。厚度一般为25～40mm。有的刀口直接割在模板上的，即在模板上直接挖刀口，这样做的话如果刀口缺了、打崩了、磨损了、有毛边就不好修模还有一种做法是挖入块，即把刀口挖在一个入块上(该入块习惯称为“下模刀口”)，然后再把下模刀口装入下模板里面。高度要保证和下模板一样高，误差要在正负1～2条之内，最好正负0.005mm以内，一般磨床师傅或钳工师傅都可以达到。太多会把产品打出印子(模印)。

上、下垫板，垫板一般用Cr12制成。根据需要，每套模具的上下垫板厚度都不一样，看冲裁力，如果冲的孔少的话，上下垫板可以适当做薄一点8～10mm即可，如果冲孔比较多的话，就要适当做厚一点，一般17～20mm左右。下垫板上主要是落料孔、弹簧过孔、螺丝过孔、导柱透气孔等。

上、下夹板，上下夹板主要起固定凸模、冲头、导柱之用，一般17～20mm即可。冲压模具夹板的材料硬度一般不需要特别高，一般用软料即可，但是太软了也不行，有可能会把冲头的挂台直接拉到夹板里面去，把夹板拉坏。所以设计冲压模具，要从所要总裁的工件的冲裁工艺来考虑其模具的结构、模具材料的选材，所选冲床的吨位，冲裁间隙的大小等等，才能使加工完的工件毛刺更小，延长模具的使用寿命。

止挡板、脱料板等，止挡板用Cr12即可，但脱料板必须使用硬料如Cr12Mov。止挡板和脱料板是通过M6或M8螺丝打合销然后锁在一起的，止挡板上面主要是一些过孔，冲头过孔、导柱过孔等。脱料板主要起脱料、压料、导正冲头等作用。一般我们使用脱料板来导正凸模、导柱、冲头。生产铝料的话因为铝屑容易跳进脱料板里面，把冲头拉毛、或卡住冲头、把冲头拉断、拉出脱料板等，所以必须使用止挡板来导正冲头，而脱料板单边适当放大10～20条或脱料板做两节的，上面一节用来导正、下面一节同样是单边放大10～20条。止挡板一般厚度8～17毫米，也是根据冲孔的多少、所要受到的力的大小来看的脱料板一般厚度20～25mm。

凹模、凸模，也称冲头 或 刀口，是用来把多余的材料冲掉、切掉，或切开、刺破、拉伸。如：拉伸冲头、折弯冲头、滑块的插刀、打沙拉冲头、打凸包冲头、抽芽冲、铆合模的铆合冲头等等。。凹模凸模的材料需要的硬度较高，常用的凹模凸模材料有：Cr12Mo1v1、Cr12Mov、Skd-51、Skd-11、W6Mo5Cr4V2(钨钢)等。。

专业术语解释：

挖：做模具人习惯称呼，是指线切割框口的意思。比如：挖刀口、挖入块等。

软料：在冲压模具中，是指硬度在HRC35左右、硬度比较低的模具钢，如45#钢、A3、Q235等。你用个硬度稍微高一点的东西在上面敲一下，就能敲出个坑出来，这种材料很软、所以习惯称为“软料”，因为它的抗震性能比较好，一般用来制作冲压模具的上下托板、上下垫脚、上下模座。

硬料：在冲压模具中，是指硬度(热处理后)在HRC58～62左右或以上的模具钢料，如：Cr12、Cr12Mo1v1、Cr12Mov、Skd-51、Skd-11、W6Mo5Cr4V2(钨钢)，这些钢料硬度很高(但是也比较脆，稍微不注意有可能就被你搞崩掉一块，55)，一般用来做冲压模具的刀口、冲头或其它要求硬度较高的零件。

★冲压模具三视图

冲压模具三视图，你懂吗?不管是做冲压模具钳工，还是做冲压模具设计，或者是数控操作、数控编程、以及磨床、铣床等等，只要是和机械加工有关的，都必须有看图、读懂图的本领，这是必不可少的，如果你连图都看不懂，还怎么加工零件?

视图：从各个不同的方向去观察一个物体得到的几何图案。

例如：当一个物体摆在你的面前：

产品的工艺和客户要求，合理的安排模具工序！

模具的初步方案，先开成型模再通过试模来修正展开毛坯，确定后再开落料模。

根据产品的尺寸和冲床T位来合理的选定模具尺寸！

2，计算冲裁力。包括冲裁、压料、卸料力，根据冲裁力选择设备；

3，排样，确定材料宽度。根据原材料板材的宽度，选用最佳方案提高材料利用率。

4，选择合理的冲裁间隙。好的间隙设计可以提高生产稳定性和模具寿命。

5，开始画图，呵呵。注意模具的闭合高度要符合设备的联系尺寸哦。

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刃口间隙的决定因素是冲裁件的材质与厚度，具体所取数值需手册，手册上给的数值为经验数值，对于普通手册值一般稍偏向与小间隙冲裁（同时制造上也会留有磨损量），此时的断面结构为大约1/3或稍大为光亮带，其余为断裂带和塌角，带少微小毛刺或稍大毛刺（这种小间隙导致毛刺特征是毕竟容易掉落、基本上一抹就掉），随着使用磨损间隙增加，毛刺降低（稍小间隙）》基本无毛刺（最合适间隙）》毛刺大（大间隙、过大间隙、此时毛刺比较硬，不易掉），以上是磨损导致的间隙改变比如说冲孔时的凸模圆角尤其重要，改善措施主要是：1、提高上下刃口工作部分的表面侧面光洁度，改善润滑条件。2.在满足措施1的同时提高刃口镶块的硬度，可以从材料和热处理两方面入手或者可以考虑在工作部分增加镀覆层如TiC。3、在最初制造的时候上下模配做，冲孔用冲头定凹模，凹模放间隙、落料由凹模定凸模，凸模放间隙，这样可以尽量的保证间隙的均匀。另外对凸凹模具的上下平行度，平面度，和冲头的同轴度都应该提出要求。模具制造装配阶段一定要保证定位的准确性和牢固，销钉与孔的配合一定要合理，采用过渡配合，可稍偏向于过盈对于稍大的零件可以考虑多加销钉，并要考虑工作时受力情况。后期使用维修的时候要注意销钉螺钉的松、紧顺序。尽量要保证冲头凹模同心4、导向方面一定要做好，要不然上面说的都白搭，这个不用多说，然后是机床精度如平行度和垂直度方面不说保证出厂精度但需要至少在一个可以接受的范围内。

如果对断面质量要求很高，那么可以考虑采用精冲，和无毛刺冲裁，但这势必增加成本，对于普通冲裁来说做到无毛刺基本比较困难。这样的话可以考虑在后期加工去毛刺的方法，比方手工去毛刺，和用振动筛去毛刺等。

学识有限，欢迎批评指正。