模具设计注意事项

冲压模设计中五要素

冲压模设计的总原则：在满足制件使用要求情况下，力求使模具的结构简单，劳动量小，材耗少成本低，操作安全。所以在模具设计时应保持良好的工艺性。冲压模设计内容包括：分析产品制件图、安排冲压工艺方案、确定坯料、选用设备、模具设计。以上内容模具设计是核心。根据笔者长期工厂实践经验，要想设计一套冲压性能好、经济性强的冲压模，就必须在冲压模设计中考虑以下五要素，从而减少失误，提高效率。

一、冲压制件工艺分析

在模具设计时，首先了解制件设计的成熟性，产品生产批量。

1、冲压件结构工艺性分析

①冲压件的结构在能满足使用性能的前提下，力求结构简单，尽量对称，避免长悬臂或深切口。

②冲压件的外形和内腔转角要尽量避免尖角。

③冲压件的孔径不能太小，孔距不宜太小，应符合JB4378—87之规定。

2、冲压件在尺寸精度及表面粗糙度的要求

①冲裁件精度最好控制在IT9级以下，表面粗糙度在Ra12.5~3.2um之间。

②弯曲件精度最好控制在IT11级以下。

③拉深件精度最好控制在IT13级以下。

3、冲压模设计应保证冲压有良好的成形质量

①冲裁件的尺寸精度和断面质量

②弯曲件的最小弯曲半径

③拉深件的Rd和Rp的确定

金属冲压件的检验除根据图纸外，其未注尺寸公差依JB4379-87之规定，毛刺高度依JB4329-85之规定。

4、冲压模设计应满足冲压件生产批量的要求，生产批量划分依产品外形尺寸大小、

重量和企业来分，一般有小批、中批、大批、大量四个量次。

在设计模具结构型式首先是考虑生产批量，一般来说，单工序模、通用模、组合模、简易模等，结构简单，造价低，适于小批生产及新产品试制，其中也可用于中、大批生产简单零单。

复合模、级进模结构复杂，造价高。但生产率高，适于中、大批生产，其中复合模结构紧凑，冲压件精度高，故应用最广。级进模结构大，复杂，但其生产率高、安全、更适于大批、大量生产或自动化生产。

5、模具工作部分各参数的确定应保持制件的尺寸精度，除此之外还应考虑如何延长模具的使用寿

命。

6、模具设计应考虑冲压件能方便、完好、安全地从模具和压力机上取出。

二、冲压材料

1、模具设计人员应对冲压件图纸上规定的材料再进行评定分析，发现不妥可向产品设计人员提出

建议，使冲压用材料达到如下要求：材料应保证使用的前提下有足够的冲压性能。例如对于深拉深件，必须用GB5213—85《深冲压用冷轧薄钢板和钢带》。对于要求表面光洁、厚度偏差小、机械性能稳定的钢质冲压件，应选用GB710—88《冷轧优质碳素结构钢板和钢带》。

2、冲压模设计应把节约材料、降低生产成本、提高经济效益作为重要指标，因为材料费用占冲压

件成本子50%左右，所以在设计模具时应优化排样，减少搭边量。

3、冲压模设计时应考虑材料机械性能、材料表面质量、材料的外形质量等。

4、多工位级进模只能在定宽带材保证供应的情况下采用，否则材料浪费严重。

5、冲压模设计应能使坯料方便送进、可靠定位、冲压、余料能顺利地卸除。

6、对于表面有彩印、涂镀或被覆层的材料，冲压时应防止面层损伤而采用特殊措施。

7、对于弯曲半径小于极限值、拉深件底圆半径小于最小值时，应增加采用校正工序。

8、由剪切而来的冲压材料或零件尺寸公差应符合JB4381—87《冲压剪切下料件公差》之规定。

三、冲压设备

1、冲压模具设计要与压力机的运动特性相适应。

曲柄压力机生产率高，行程固定，施力行程小，在下止点附近才能达到公称力。其中开式操作空间大，容易安装各种机械化附属装置。闭式刚性好，精度高，它最适于冲裁，也能进行弯曲、浅拉伸、成形和冷挤压。但在料厚超差、较大面积校正和压印以及深拉深时有卡死或超负荷之虑。

摩擦压力机生产率中等，行程不固定，力能随行程递增，最适于中、小零件的弯曲、压印、整形、镦锻。工件底部因受到冲击力的镦压而回弹小、轮廓清晰。一般不用于拉深和冲裁，但改进导向并限制行程后能冲裁厚板。

液压机生产率较低，行程可调，在任意位置都可发挥出公称力，对于施力行程很大的冲压工艺独具优越性。其中双动液压机适于弯曲、成形、挤压和校正。它们一般不适于进行冲裁工艺，但在采取可靠的减震措施后则可进行。

2、选择冲压设备要防止压力机过载现象：超负荷有压力负荷、功率负荷和扭矩超负荷

三种情况，它们都能造成压力机损坏，在计算压力时应增加安全系数，同时考虑设备运动过程中其它抗力作用。

3、冲模的精度、刚度要与压力机的精度、刚度相匹配。

冲模的精度依工件精度和材料厚度而定，一般情况下，冲裁模精度在IT8以下，弯曲模在IT9以下，拉深模在IT10以下。要求压力机的精度不得低于冲模的精度，而设备刚度是保证精度的必要条件。薄板冲压、精冲、精压、冷挤压等宜选用闭式压力机、精冲压力机、精压机、双动压力机或液压机等。如果企业条件限制，没有此类设备，只有采取措施解决。如采用不受压力机精度影响的冷冲模架，或维修现有设备以恢复精度，或选用大吨位压力机，负荷控制在公称压力的5 0%左右，就可以减少床身弹性变形，缩小动态与静态之间的差距。

4、模具的闭合高度应与压力机的闭合高度相匹配。

如果模具的闭合高度超过压力机的最大闭合高度，当滑块处于下止点时即使拆除垫板，模具也无法装进压力机工作空间。个别无导柱冲裁模、翻边模也许可以装进，但凸模必然伸入凹模太多，其工作部分会加剧磨损。

如果模具的闭合高度小于压力机最小闭合高度时，冲压凸、凹模就无法到位，这时允许加垫板来弥补高度，若不加垫板而继续下调曲柄压力机螺杆勉强冲压，必然造成连杆螺纹承载小于许用值，在压力机满负荷时容易损坏。摩擦压力机在模具高度不够时还会发生严重设备事故。

5、模具的施力行程和开启高度与压力机的行程相匹配

压力机的行程除了要大于模具的施力行程（冲压变形行程）外，还要达到上模在接触坯料前有足够的空间以积蓄能量（液压机除外）。滑块返回，模具开启后，上、下模之间的空间应能放进坯料、取出工件。当使用滚动导向装置或浮动模柄时压力机行程应小于导套长度，以使模具开启后导向装置互不脱开。

6、冲压模具应能方便可靠地安装在压力机上

模具安装紧固用的槽或平面的结构和布局要合理。表面平整，扳手空间充足，以使模具安装后压紧力与台面垂直。模具用T形槽螺栓直接紧固比压板间接紧固方便可靠，小型上模以夹紧模柄安装比顶紧模柄方便可靠，而大、中型上模必须用螺栓直接紧固，最好不用压板，因为它既不方便、可靠，也不安全。在设计冲压模时，模具外形轮廓一般不超过压力机滑块底面或工作台面。

7、模具的压力中心与压力机中心重合

轻微的压力中心偏移会导致模具间隙不匀，磨损加剧，冲压件质量不能保证，严重的压力中心偏移将给压力机造成严重的偏心载荷，其结果是损坏模具、破坏压力机精度甚至损坏设备。所以在设计冲压外形或内孔不对称零件的模具时，应精心设计，确保模具压力中心与压力机的中心重合。

8、冲压模设计要兼顾本企业设备负荷的平衡。

四、模具制造

1、模具设计时要尽可能多采用“三化”产品。以提高制造水平，缩短制造模具周期，降低成本。

2、模具设计时其总成与零件结构要满足冲压模生产的工艺性，在能满足产品质量的前提下，模具

结构越简单越好。需拼嵌的零件要遵守拼嵌的基本原则。多采用现代加工技术，以便经济、迅速地制造出来。尽量多采用机械加工，减少钳工工作量，以提高生产效益。

3、模具设计要适合本企业加工能力和周边外协加工能力。

4、模具设计时零件尺寸精度、形位公差、表面粗糙度、螺纹要按有关国家标准执行。

5、在选用模具材料时应遵循耐磨性和韧性好、疲劳强度和抗压强度高、加工方便、热处理变形小、

经济性好等原则。

五、模具的使用性能

1、冲压模整体及零件设计时，为了确保良好的使用性能要有足够的强度、刚度和精度。相对运动

部分要导向可靠，润滑充分，以便经久保持运动精度。相对静止部分要紧固可靠，定位准确，在各种外力作用下不松动。

2、冲压模设计时要考虑冲压受力平衡，尽量采用对称结构。

3、冲压模设计时要注意安全措施。凡与模具工作需要无关的角部、边部都应倒角，卸料板与凹模

之间应做成凹槽或斜面，并减少卸料板前后的宽度，注意模具运动结构的相互干扰，为了操作安全与取件方便，冲模上应开设空手槽，为避免压手，卸料板与凸模之间应有足够的间隙，一般不小于是15—20MM，单面冲裁时，应尽量将凸模的突起部分和平衡挡块安排在模具后面。

4、冲压模设计要为调整、操作、修理提供方便。模具要易调、少调。生产操作要方便安全，做到

操作动少、动作幅度小、动作符合习惯、减少体力和注意力消耗。模具要力求少修、易修就是优化模具结构，并便于拆卸。