第七章 冲模工艺设计
冲压工艺及冲模设计
冲压工艺及冲模设计冲压工艺和冲模设计是指通过冲压工艺和制造方式，将金属材料在冲压机上进行塑性变形，从而制造出所需的零件或产品。
冲压工艺和冲模设计在工业生产中具有广泛的应用，特别是在汽车、电子、家电等行业。
冲压工艺是指通过冲压机的力量和速度，使金属材料在冲压模具中产生塑性变形，最终形成所需形状的工艺过程。
冲压工艺的关键是选择合适的冲压参数，包括冲压力、冲压速度、模具敲击次数等，以及确定合适的冲压工序和工艺流程。
冲压工艺的良好设计能够提高产品的质量和生产效率。
冲模设计是指根据产品的形状和要求，设计和制造冲压模具的过程。
冲模设计的关键是确定模具的结构和尺寸，包括上模、下模、导柱、导套、切角、弹簧等。
冲模设计必须考虑到产品的尺寸、材料、生产数量等因素，以确保模具的精度和寿命。
同时还需要考虑模具的拆装和维护，以提高生产效率和延长模具的使用寿命。
冲压工艺和冲模设计的关键技术包括以下几个方面：1.材料选择和加工性分析：根据产品的要求和材料的特性，选择合适的金属材料，并进行加工性分析，确定合适的冲压工艺参数。
2.模具结构设计：根据产品的形状和尺寸，设计合适的模具结构。
包括冲压模、上模、下模、导柱、导套、切角、弹簧等。
3.模具加工和装配：根据设计图纸，进行模具的加工和装配。
包括冲床加工、数控加工、电火花加工等。
要确保模具的精度和质量。
4.冲压工艺参数设计：根据产品的要求和材料的特性，确定合适的冲压工艺参数。
包括冲压力、冲压速度、模具敲击次数等。
5.冲压工艺的优化：通过实验和计算分析，优化冲压工艺，提高产品的质量和生产效率。
包括模具结构的改进、冲压工序的优化等。
冲压工艺和冲模设计的优点包括以下几个方面：1.生产效率高：冲压工艺可以实现高效的批量生产，提高生产效率。
2.产品质量好：冲压工艺可以保证产品的尺寸精度和外观质量，提高产品的质量。
3.材料利用率高：冲压工艺可以实现材料的最大利用，减少材料的浪费。
4.设计灵活性高：冲压工艺和冲模设计可以根据产品的要求，进行灵活的设计和调整，满足不同客户的需求。
冲压工艺与冲模设计第七章
图7-1 正挤压示意图 1—坯料 2—挤压件 3—凹模 4—凸模
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2.反挤压
挤压时,金属流动的方向与凸模运动的方向相反(图7-3)。反挤压可 以制造各种形状的杯形零件和实心零件,如图7-4所示。
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图7-2 正挤压零件示例图
图7-2 正挤压零件示例图(续) 6H-7Q
图7-3 反挤压示意图 1—坯料 2—挤压件 3—顶杆 4—凹模 5—凸模
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图7-12 挤压试样
一、正挤压的金属变形 图7-13a为正挤压过程的应力应变状态。图7-13b为正挤压实 心件过程中,试样上坐标网格的变化情况。变形金属大体可以 分为以下几个区:
(1)已变形区(挤出部分) 由已变形区网格变化情况可以看出,沿着横截 面,金属变形是很不均匀的,中间金属流动大于表面,致使横向坐标线产生 很大的弯曲。 (2)变形区 挤压金属的变形区是在凹模口附近,即图中的Ⅰ-Ⅰ与Ⅱ-Ⅱ两 虚线之间的区域。
坯料横截面尺寸按下述原则确定:外径(d0)一般比凹模小0.1~0.2mm,以便 放入凹模;内径(d2)一般比挤压件内孔(或芯轴直径)小0.01~0.05mm。当挤 压件内孔表面粗糙度要求不高时,坯料内孔也可以比挤压件内孔大0.1~0. 2mm。
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坯料的高度为 h0= (7-4) 式中 h0——坯料高度; V0 ——坯料体积; A0 ——坯料横截面积。
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图7-10 冷挤压零件 a)汽车活塞销 b)纯铁底座 c)纯铝电容器
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6H-7Q
图7-11 纯铝仪表零件
三、当前应用冷挤压技术应解决的主要问题
解决强大的变形抗力与模具承载能力的矛盾。为此,必须做到: 1)设计合理的、工艺性良好的冷挤压件。 2)恰当选择冷挤压金属材料,正确确定坯料形状尺寸及热处理规范,要特 别注意坯料表面处理与润滑。 3)制订合理的冷挤压工艺方案,合理选择冷挤压方式,适当控制冷挤压变 形程度。 4)采取有效措施解决模具的强度、刚度和使用寿命问题。
冲压模具设计及其工艺分析
冲压模具设计及其工艺分析冲压模具设计及其工艺分析冲压是一种通过压力和速度对金属板材进行塑性变形而制成模具零件的加工方法，广泛应用于制造汽车、电器和机械零件等行业。
而冲压模具设计是保证生产高质量模具零件的重要环节，本文将对此进行分析。
一、冲压模具设计1.模具结构设计模具结构设计是冲压模具设计的核心。
合理的模具结构可以提高模具寿命和生产效率，减少生产成本，并保证产品的质量。
模具结构主要包括模具结构布局、模具标准件选用和材料选择等。
在模具结构设计时，需要考虑到模具的使用情况、生产要求和成本等因素，综合权衡各方面的因素，选取合适的模具结构。
2.模具工艺设计模具工艺设计是冲压模具设计的第二个重要环节，它是决定模具生产周期、效率和成本的关键因素。
模具工艺设计主要包括模具制造工艺流程、加工技术要求和加工设备选择等。
在模具工艺设计时，需要根据模具结构设计的要求，选择合适的加工工艺流程和加工设备，保证模具加工的质量和效率。
3.模具图纸设计模具图纸是冲压模具设计的具体内容，它包括三维图纸、二维图纸和工艺流程图等。
在模具图纸设计时，需要准确地表达模具的各种尺寸、形状和位置等信息，同时还需要表达模具加工工艺中的细节和要求，保证模具加工的准确性和一致性。
二、冲压模具工艺分析1.材料特性分析冲压模具制造材料的选择是影响模具品质和寿命的重要因素，而材料特性分析是选择模具材料的关键。
材料特性分析主要包括材料力学性能、耐磨性、韧性等方面的特性分析。
2.冲压工艺分析冲压工艺分析是决定模具加工周期、效率和成本的关键因素，它是确定冲压过程各环节的激励和反力，分析冲压过程中产生的变形和应力情况。
冲压工艺分析需要根据冲压模具的特性和材料特性、产品要求等综合考虑，选择合适的冲压工艺参数。
3.模具加工工艺分析模具加工工艺分析是决定模具加工成本和周期的重要因素，它是确定模具加工过程中加工工艺的某些细节和要求。
模具加工工艺分析需要根据模具结构和加工工艺的要求，选择合适的加工工艺流程和加工设备，保证模具加工的质量和效率。
冲压模具及冲模设计第七章
第一节 非轴对称曲面零件冲压工艺
第二节 非轴对称曲面零件冲模
第一节 非轴对称曲面零件冲压工艺
一、零件及其成形特点
这类零件尤其覆盖零件，尺寸大，材料较薄， 形状复杂，表面质量要求高。因而，它在成形时 的变形性质一般不单是拉深，而且还有局部胀形、 弯曲等，其变形的共同特点是：既具有前面叙述 的曲面形状零件的中间部分胀形和凸缘部分拉深 的复合变形特点，又具有盒形件的沿坯料周边不 均匀变形的特点。
二、模
型
工艺模型是利用主模型，按冲压工序需 要确定冲压方向，并增加工艺补充部分制成 的模型。 数学模型是应用电子计算机建立覆盖件 模型。
三、 冲压工艺
1.成形可能性分析
（１）类比法 即参考以往冲压过的类似零件 的工艺资料，进行分析比较，以判断一次成形的 可能性。
三、 冲压工艺
1.成形可能性分析
一、拉深模
4.覆盖件拉深模工作部分结构设计及材料
图7-14 １— 下模座 ２—低熔点合金凹模 ３—样件 ４、１２— ５—熔箱 ６—导柱固定座 ７—导柱 ８—凸模固定板 ９—压边圈 １０—垫板 １１—通气孔 １３—低熔点合金凸模 １４—凹模镶块
二、 切边模
1.
１）凸、凹模工作部分一般是采用拼块结构， 为了节省模具钢，有的还采用堆焊刃口结构。
图7-2 ａ)水平压料面 ｂ)内倾斜压料面 ｃ)
三、 冲压工艺
3.
图7-3 压料面与冲压方向的关系 ａ）水平 ｂ）内倾斜 １—凹模 ２—压边圈 ３—凸模
三、 冲压工艺
3.
图7-4 内相应截面曲线长度的关系
三、 冲压工艺
4.
为了给覆盖件创造良好的拉深成形条件，在覆 盖件以外增加而在后续工序中切除的部分，称为工 艺补充部分，如图所示。
冷冲模设计 第七章
2.工艺方案分析确定
2.工艺方案分析确定 此制件从结构形状与要求来看，大致可用三种弯曲方式实现(图7-15)。 1)方案一：冲ϕ10mm孔与落料复合→弯曲两端与中间成45°角→弯曲中间成90°角→ 冲4×ϕ5mm孔(图7-16)。 2)方案二：冲ϕ10mm孔与落料复合(图7-16a)→弯曲两端成90°角→弯中间成90°角(图 7-17)→冲4×ϕ5mm孔(图7-16d)。 3)方案三：冲ϕ10mm孔与落料复合→四点弯曲成90°角(图7-18)→冲4个ϕ5mm孔。 4)方案四：冲ϕ10mm孔→切断→四点弯曲成90°角连续冲裁(图7-19)→冲4×ϕ5mm孔。 5)方案五：全部工序组合，采用带料级进冲压(图7-20)。
图7-5 凹模孔口到 凹模周界尺寸
图7-4 建立坐标系
(10)凸模固定板各孔口尺寸 凸模固定板各孔与凸模配合，通常 按H7/n6或H7/m6选取，本例选H7/n6配合。
表格
(10)凸模固定板各孔口尺寸 凸模固定板各孔与凸模配合，通常 按H7/n6或H7/m6选取，本例选H7/n6配合。
表格
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四、合理选择冲模类型及结构 根据已确定的冲压工艺方案和制件的形状、精度、生产批量、操作习惯和现有
的模具加工条件等因素，便可合理选择冲模的类型与结构(参考表3-1确定)。 五、选择冲压设备 通常按冲压工序性质来选择冲压设备类型。根据冲压加工的变形所需的力和模 具尺寸来选择冲压设备的技术规格。 总之，工艺规程的制订常常受到很多具体生产条件的限制，因此，编制时一定 要紧密结合本工厂的生产实际进行，否则便是纸上谈兵，闭门造车。
根据制件技术要求及其生产批量等主要条件，拟订冲压准备工序、辅助工序、 冲压工序及后续工序的数目及先后顺序。此顺序即从毛料到产品制造的全过程，称 为冲压制件的总体工艺方案。
冲压模具设计与制造-冲模结构及设计
§7.2 冲模主要零件设计
七.连接与固定零件
1.固定板
将凸模或凹模按一定相对位置压 入固定后，作为一个整体安装在上 模座或下模座上。(H7/m6、H7/n6)
2.垫板
直接承受凸模的压力，以降低模 座所受的单位压力，防止模座被局 部压陷，
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§7.2 冲模主要零件设计
3.模柄
作为上模与压力机滑块连接的零件。 ① 与压力机滑块上的模柄孔正确配合，安装可靠； ② 与上模正确而可靠连接(H7/m6、H7/h6) 。
2021/7/13Fra bibliotek14§7.2 冲模主要零件设计
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§7.2 冲模主要零件设计
(2) 凹模刃口的结构类型
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§7.2 冲模主要零件设计
a. 直壁刃口 ① 刃口强度较高，修磨后刃口尺寸不变。 ② 凹模内易积存废料或冲裁件，尤其间隙较小时，刃口直壁
部分磨损较快。 ③ 用于冲裁形状复杂或精度要求较高的零件。
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§7.2 冲模主要零件设计
b. 非圆形凸模
a) 台肩固定
b) 铆接固定
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c) 直通式凸模
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§7.2 冲模主要零件设计
c. 大、中型凸模 镶拼式凸模不但节约贵重的模具钢，而且减少锻造、热处理和 机械加工的困难。
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§7.2 冲模主要零件设计
工艺结构部分
定位零件
6.定位销（定位板）
7.侧压板
8.侧刃
9.卸料板
压、卸料及出件零件
10.压料板（压边圈） 11.顶件器
12.推件器
冲压模具设计方法与步骤
冲压模具设计方法与步骤冲压模具设计是模具设计的一个重要方向，它是指将金属板材通过压力或冲击形成所需的产品形状的一种加工方法。
冲压模具设计方法的主要目标是提高生产效率、降低成本、增加产品质量和提高模具使用寿命。
下面将介绍冲压模具设计的主要步骤。
第一步：确定产品的设计要求在进行冲压模具设计之前，首先需要明确产品的设计要求，包括产品的几何形状、尺寸、材料、数量以及产品的使用环境等。
这些设计要求对模具的结构和功能有较大的影响，所以在设计之前必须充分了解这些要求。
第二步：确定冲压工艺根据产品的设计要求，需要确定适合的冲压工艺，包括冲压的方式（单冲、连冲、复合冲等）、工序的顺序以及冲压过程中需要采取的措施等。
冲压工艺的选择影响着模具的结构和功能，所以在设计之前需要仔细考虑。
第三步：进行产品设计在冲压模具设计中，需要首先进行产品的设计，包括产品的几何形状、尺寸、结构以及功能等方面。
产品的设计需要符合即将进行的冲压工艺的要求，同时还要考虑到产品的使用要求，确保产品的质量和使用寿命。
第四步：进行模具设计在进行冲压模具设计之前，需要对产品进行分析，确定冲压的工艺参数，包括冲压力、冲头尺寸、模具的结构形式以及模具材料等。
模具的设计需要充分考虑产品的形状、尺寸、结构和要求，以确保冲压的稳定性和一致性。
第五步：进行模具结构设计在进行冲压模具设计之前，需要进行模具的结构设计。
模具的结构设计需要考虑到模具的刚度、强度和稳定性等方面。
模具的结构设计还需要进行结构分析，确保模具的可靠性和使用寿命。
第六步：进行模具零件设计在进行冲压模具设计之前，需要进行模具的零件设计。
模具的零件设计需要考虑到模具的精度和加工要求，以及模具的可靠性和使用寿命等方面。
模具的零件设计还需要进行零件的装配分析，确保模具的装配精度和可靠性。
第七步：进行模具加工与调试在完成冲压模具设计之后，需要进行模具的加工与调试。
模具的加工与调试需要按照设计要求进行，包括加工工艺、加工设备、加工工具、加工程序以及加工技术等方面。
冲模设计要点摘要
第七节冲模设计要点一、冲模设计应具备的技术资料冲模设计时应具备下列技术资料：1．冲压件的产品零件图及生产纲领产品图上标有零件的形状、尺寸、精度、材料牌号及技术要求；生产纲领即是产品零件的生产批量。
产品图和生产纲领是冲模设计最主要的依据，设计出来的模具最终必须保证生产出合格的产品零件，并能满足批量生产要求。
2．产品工艺文件主要是冲压工艺规程卡。
冲压零件通常是由若干冲压工序按一定的顺序逐次冲压成形的。
因此，冲模设计前，首先要进行冲压工艺设计，确定工序次数、工序的组合、工序的顺序及工序简图等，并把这些内容编写成冲压工艺规程卡。
冲压工序数和工序的组合确定了这一冲压零件的模具数量和模具类型(如简单模、连续模或复合模等)。
因此，冲压工艺规程卡也是冲模设计的重要依据，冲模设计者必须按照工艺规程的工艺方案、模具数量、模具类别和相应的工序简图来设计冲压模具。
3．冲压设备资料主要是冲压设备说明书，其内容主要有：技术规格、结构原理、调试方法、顶出和打料机构以及安装模具的各种参数(如闭合高度、模柄孔尺寸、工作台尺寸等等)。
设计冲模时，应全面了解设备的结构特点和尺寸参数，并使模具的有关结构和尺寸与设备相适应。
4．有关冲模标准化的资料’设计冲模时，应优先采用冲模国家标准，尽量做到模具零部件标准化，以提高设计效率和设计品质，缩短冲模的设计与制造周期。
冷冲模国家标准经国家标准局批准(国标发[1981]401号文)、自1982年10月1日起施行。
该标准的内容包括：零件标准、部件标准、组合标准、技术条件四个部分，共139个标准号。
1990年对该标准进行了修订。
(1)关于冷冲模标准的标准号及名称举例1)GB／T2851.1—1990冲模滑动导向模架对角导柱模架2)GB／T2852.3—1990冲模滚动导向模架四导柱模架(2)模架标准举例1)后侧导柱模架，参见附录J一1。
2)中间导柱圆形，参见附录J一2。
二、冲模设计一般程序与内容1)确定模具的总体结构，进行必要的工艺参数计算；2)确定模具的压力中心；3)确定模具的闭合高度；4)凸、凹模和垫板等零件的强度计算及弹性元件的计算和选用；5）选择压力机；6）绘制模具总图及零件图。
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二. 冲压工艺设计过程、步骤
拆绘零件图
非标零件设计
要充分考虑机加工艺性和经济性、现实性
注明尺寸、公差、表面粗糙度、材料及热处理要 求、技术要求等内容。如下页图。 尽量按总装配图中零件的装配方位画出
二. 冲压工艺设计过程、步骤
选择冲压设备 （参考第三章）
落料与冲孔复合工序
F Fc1 Fc2 Fx Ft1 Ft 2 276析，压力中心的计算，凸模、凹模、凸凹模工作部分尺寸与 公差的计算，半成品过渡形状及尺寸的计算。
①冲压件工艺性分析。 ②模具工艺计算：毛坯展开尺寸计算，排样设计及材料利用率的计 ③冲压工艺方案的拟定及技术性、经济性综合分析比较。 工序次数的确定，。 ④模具结构形式的合理性分析，模具主要零件的结构形 式、材料选取、公差配合、技术要求的说明。 ⑤模具主要零件的强度核算、弹性元件的校核等。 ⑥冲压设备的选择。 ⑦其它需要说明的内容。
二. 冲压工艺设计过程、步骤
确定工序顺序
托架φ10的孔边与弯曲中心距离为6mm，满足 s≥t，弯曲不会引起孔变形，该孔可在弯曲前冲出； φ5孔边与弯曲中心距离为1.5mm，不能满足s≥t要求， 该4孔应在弯曲后冲出； 托架的单工序排列次序为： 落料→冲大孔→弯曲→冲小孔
二. 冲压工艺设计过程、步骤
二. 冲压工艺设计过程、步骤
模具设计
模具类型：单工序、连续、复合 结构形式：正装、倒装 工作零件结构形式 定位形式 卸料形式 冲压工艺计算：排样、冲压力、刃口尺寸、压力中心 绘制模具装配图 拆绘零件图
二. 冲压工艺设计过程、步骤
装配图内容
主视图 俯视图 工序图 第一道冲模的排样图 技术要求 明细表 标题栏 必要的局部视图（初始挡料结构）
二. 冲压工艺设计过程、步骤
主视图
主视图画冲压结束时的工作位置。
①应将模具所有零件的类型画出，可采用全剖、 阶梯剖及局部剖相结合； ②若下模座上有弹顶装置，可以不全部画出，只 画出顶杆等零件，其它零件从画出的零件上引 件号标出； ③当位置紧凑时，螺钉和圆柱销可以各画一半；
二. 冲压工艺设计过程、步骤
第五章 冲模工艺设计
一. 冲压工艺设计所需的原始资料
冲压件的图纸和技术要求。 原材料的尺寸规格、力学性能、工艺性能。 生产批量 现有生产条件下的冲压设备的型号、规格、主 要技术参数及使用说明书。 模具的制造条件及技术水平。 有关技术标准、设计手册等技术资料。
二. 冲压工艺设计过程、步骤
根据Fp≥1.2F，查表1-5选用400kN的压力机。
第一次弯曲工序
F F弯 F校 F压 80723N 80.723(kN)
根据Fp≥1.3F，查表1-5选用160kN的压力机
二. 冲压工艺设计过程、步骤
编制工艺文件及设计说明书
编制工艺规程
二. 冲压工艺设计过程、步骤
拟定冲压工艺方案
确定工序性质：
工序性质指所选用的基本冲压工序的种类，主要取 决于冲压件的结构形状、尺寸精度，同时还要考虑 工件的变形性质和具体的生产条件 。 如：平板状零件常采用冲孔、落料、切口等冲裁工序； 弯曲件常采用落料、弯曲等工序； 拉深件常采用落料、拉深、切边等工序。 托架零件工序性质为：冲孔、落料、弯曲。
弯曲φ10孔边与弯曲中心距离为6mm，满足s≥t， 弯曲不会引起孔变形，该孔可在弯曲前冲出；φ5孔 边与弯曲中心距离为0mm，不能满足s≥t要求，该4孔 托 架（08钢） 应在弯曲后冲出； t=1.5，年产5万 工件公差：内孔为IT9，其余为IT12
综上所述：此工件适合采用冲压成形。
二. 冲压工艺设计过程、步骤
模具闭合高度； 选择的压力机型号、规格； 采用标准模架的型号、规格； 注明模具标记位置和标记内容：DY100.0-1/CM-1 按《冲模技术条件》GB/T14662-93制造、验收
二. 冲压工艺设计过程、步骤
拆绘零件图
标准件
标准件的选用 冲模设计要尽可能选用标准件。 后续加工的标准件，要绘制出零件图 图形全画，尺寸只标注后续加工的图形尺寸
二. 冲压工艺设计过程、步骤
确定工序数量
工序数量为冲压过程中所需工序数的总和。 工序数量主要取决于冲压件的材料性能、几何 形状和尺寸精度。在保证冲压件质量的前提下，为 提高经济效益和生产率，工序数量应尽可能少些。 冲裁工序：主要考虑凹模强度。凹模强度不足，不能一次
冲出，而应分两次冲出。 弯曲工序：主要考虑弯曲角多少、相对位置及弯曲方向。 拉深工序：通过计算拉深次数确定。
确定工序组合
工序的分散与集中是根据工件的尺寸精度要求、生产 批量、生产组织方式等因素确定。 工件尺寸小或精度要求严、生产批量大时，采用工序 集中的连续模或复合模； 工件尺寸小或精度要求不严、生产批量不大时，采 用工序分散的单工序模具；
二. 冲压工艺设计过程、步骤
托架工序组合方案一： 落料与冲10孔复合→ 弯曲外角并预弯内角成45° →压弯内角 →冲小孔。 需4套模具完成工件加工。 优点：模具结构简单，寿命长，制造
分析冲压件的工艺性
材料性能 零件的极限尺寸：最小孔间距、孔边距、最小 冲孔尺寸、最小弯曲半径等 尺寸公差精度
二. 冲压工艺设计过程、步骤
材料：08钢塑性好； 工件弯曲半径R1.5＞rmin=（0.4～0.8）t=1.2； 最小冲出孔：按表2-2，φ10、φ5＞dmin=1.0t=1.5 最小孔边距c=2.5≥t 最小孔间距c′=10=≥1.5t 最小弯曲距离：
二. 冲压工艺设计过程、步骤
如托架的弯曲成形方法有以下三种：
(a)：一次弯曲四角成形，零件表面已刮伤，回弹不能控制，工件 尺寸、形状精度和表面粗糙度不准确，不采用； (b)：先弯外角，再弯内角。模具结构简单，寿命长，但零件回弹 不易控制，尺寸、形状不准确。不采用 (c)：先弯外角与45°，再弯内角。模具结构简单，寿命长，零件 回弹容易控制，尺寸、形状准确。采用
周期短，投产快；工件的回弹 容易控制，尺寸和形状精确，表面质量高；后续工序都能利用 φ10孔和同一个侧面定位，定位基准一致且与设计基准重合， 操作比较简单方便。 缺点：工序分散，模具多，工作量大。
二. 冲压工艺设计过程、步骤
托架工序组合方案二： 1套连续模具完成全部工序。
优点：工序集中，操作工作量小。 缺点：模具复杂，安装、调试、维护困难，制造周期长。
二. 冲压工艺设计过程、步骤
俯视图
把上模拿开后下模部分的投影图。
当模具对称时，可上、下模视图各画一半；
当下模部分被固定卸料板遮挡，虚线太多时， 可以画去掉刚性卸料板后下模部分的投影圈，但在 技术要求中要注明俯视图是去掉刚性卸料板后的下 模视图。
二. 冲压工艺设计过程、步骤
装配图技术要求