冲压模具设计基础
冲压模具设计与制造基础
电子通讯业
手机、电脑等产品的金属板 材零部件需要进行冲压加工
，需要相应的冲压模具。
其他行业
建筑、包装、家具等众 多行业都需要用到冲压
模具进行板材加工。
冲压模具的设计与制造流程
01
02
03
设计阶段
根据产品要求和工艺条件， 进行模具结构设计、零件 设计、工艺计算等。
制造阶段
根据设计图纸进行备料、 加工、装配、调试等，完 成模具的制造。
分类
按照不同的分类标准，冲压模具可以分为多种类型。例如， 按照工艺用途可以分为冲孔模、落料模、弯曲模、拉深模等 ；按照模具结构可以分为单工序模、复合模和级进模等。
冲压模具的应用领域
汽车制造业
汽车车身覆盖件、零部 件的冲压加工需要大量
冲压模具。
家用电器业
各种金属和非金属板材 零件的冲压加工需要冲
压模具。
润滑保养
定期对模具进行润滑保养，保证各运 动部件的顺畅，防止磨损和卡滞。
清洁保养
定期对模具进行清洁保养，去除污垢 和杂物，保持模具的清洁和良好的外 观。
防锈保养
对于易生锈的部位，应采取防锈措施， 如涂抹防锈油等，以防止模具生锈。
冲压模具常见故障及排除方法
凸模断裂
可能是由于凸模强度不足或冲压材料太硬， 应检查凸模设计是否合理，选用更合适的 材料或对凸模进行热处理。
智能化自动化的冲压生产线
智能化技术应用
随着人工智能和物联网技术的发展，智能化技术在冲压行业的应用越来越广泛。 通过引入智能化技术，实现冲压生产线的自动化控制和智能化管理，提高生产线 的效率和灵活性。
自动化生产系统
自动化生产系统是实现高效生产的必要手段。通过自动化系统，实现冲压过程的 自动化控制、自动化检测和自动化调整，减少人工干预和操作误差，提高生产效 率和产品质量。
2 冲压模具设计基础
00 900 450 2
大
各向异性严重，拉伸时会出 现凸耳现象
00、900、 450
与板料轧制纤维方向成0o、 90o 45o试样的厚向异性指数
2.3
冲压常用的材料
1.金属材料 • 伸长率大、屈强比小、弹性模量大、硬化指数高和厚向异 性指数大有利于各种冲压成形工序。 （1）板料应有良好的表面质量。 板料表面不能有划伤、缩孔、麻点或断面分层，否则在冲 压过程中会造成应力集中而产生破裂。 （2）板料的规格应符合有关标准。 板料厚度及公差确定拉深工艺，凸模和凹模的间隙主要 是板料厚度公差确定的。
n 硬化指数
与材料的种类和性能 有关，通过实验获得
材料在变形时硬化性能的重要指标，n越大，表示变形过程中，材 料的变形抗力随着变形程度的增加而迅速增长，同时不易出现局部 的集中变形和破坏，有利于增大伸长类零件成形时的变形极限，对 板料的成形性能有着重要的影响。
变形抗力的大小取决于 材料在一定变形温度、变形速度和变形程度下的真实应力； 塑性加工时的应力状态、接触摩擦及相对尺寸因素等。 （1）化学成分及组织对变形抗力的影响 各种纯金属的变形抗力也不同，纯度越高，变形抗力 越小。不同牌号的合金，因组织状态不同，变形抗力也 不同。 一般合金元素、杂质元素含量越高，变形抗力越大， 尤其是弥散分布对变形抗力的增大影响较大。 （2）变形温度对变形抗力的影响 温度升高，金属原子间结合力降低，变形抗力降低。在 某些温度区间出现脆性区的金属则例外。
分离工序
切断 落料 冲孔 切舌 切边 剖切 弯曲
冲压工序
成形工序
拉深
成形
起伏 翻边 胀形 缩口
见P3-4 表1.1
2.2 板料的冲压成形性能
冲压模具设计——第二章
弱区先变形，变形区为弱区
9
第三节 冲压变形理论基础
五、冲压材料及其冲压成形性能
1．冲压成形性能 材料的冲压成形性能：材料对各种冲压加工方法的适应能力。
冲压加工的依据。 成形极限高 材料的冲压性能好 成形质量好 便于冲压加工
成形极限高 冲压成形性能是一个综合性的概念
29
3、间隙对模具寿命的影响
模具寿命分为刃磨寿命和模具总寿命。 失效原因：磨损、变形、崩刃、折断和胀裂。
小间隙将使磨损增加，甚至使模具与材料之间产生粘 结现象，并引起崩刃、凹模胀裂、小凸模折断、凸凹 模相互啃刃等异常损坏。
为了延长模具寿命，在保证冲裁件质量的前提下
1)采用适当或较大的间隙值；
2)减缓间隙不均匀的影响； 3)采用小间隙时必须提高模具硬度与光洁度、精度； 4)改善润滑条件，减少磨损。
3
冲压变形理论基础
一、塑性变形的基本概念
变形：
弹性变形、塑性变形。
塑性：
表示材料塑性变形能力。它是指固体材料在外力作用下发 生永久变形而不破坏其完整性能力。
塑性指标：
衡量金属塑性高低的参数。常用塑性指标为延伸率δ和断
面收缩率ψ。
Lk L0 100 % L0
F0 Fk 100 % F0
成形质量好
10
第三节 冲压变形理论基础
五、冲压材料及其冲压成形性能（续）
2．冲压成形性能的试验方法 间接试验和直接试验
3．板料的机械性能与冲压成形性能的关系
板料的强度指标越高，产生相同变形量的力就越大； 塑性指标越高，成形时所能承受的极限变形量就越大； 刚度指标越高， 成形时抵抗失稳起皱的能力就越大。
c= （DA-dT）/2
冲压模具设计知识点
冲压模具设计知识点冲压模具是制造金属零部件的关键工具，在工业生产中占据重要地位。
本文将介绍一些冲压模具设计的知识点，帮助读者了解冲压模具的基本原理和设计要点。
一、冲压模具的基本构造冲压模具主要由上模、下模、凸模、凹模以及导柱等构成。
其中，上模和下模分别安装在上下冲床上，而凸模和凹模则安装在上、下模之间。
导柱是用于引导模具上下运动的零部件。
二、冲压模具的设计原理1. 模具选材冲压模具经常受到巨大的冲击力和摩擦力，因此通常采用高硬度、高强度的合金工具钢作为制作材料。
2. 模具结构设计在冲压模具的结构设计中，应考虑加工性能、成本和生产效率。
合理的结构设计可以提高模具的使用寿命和生产效率，降低生产成本。
3. 模具尺寸设计在冲压模具的尺寸设计中，需要根据产品的图纸要求和冲压工艺参数来确定模具的尺寸。
合理的尺寸设计可以保证产品的质量和尺寸精度。
4. 冲压工艺参数设计冲压模具设计中的重要一环是冲压工艺参数的设计。
包括冲程、压力、冲头直径、冲孔深度等参数的选取，这些参数决定了冲压过程中的力的大小和应变情况。
5. 模具热处理为了提高模具的硬度和耐磨性，冲压模具在制造完成后需进行热处理。
常用的热处理方法有淬火、回火和表面渗碳等，以达到模具的优化性能。
三、冲压模具设计要点1. 合理设计模具结构和尺寸，根据产品要求和冲压工艺参数来确定模具的尺寸和形状。
2. 注意模具的材料选用，选择合适的合金工具钢以提高模具的硬度和耐磨性。
3. 加工模具时，应保证模具的精度和表面质量，避免因加工不当而影响到冲压成型。
4. 冲压过程中，要注意模具的使用和维护，定期检查模具的磨损情况，及时修复或更换。
5. 做好冲压工艺参数的选取和控制，确保冲压过程的稳定和产品质量的一致性。
四、冲压模具设计的应用领域冲压模具广泛应用于汽车、家电、电子、航空航天等领域，是这些行业中零部件制造的主要工具。
同时，随着科技的发展，冲压模具的应用也在不断扩大，已涉及到了医疗、能源等更多领域。
冲压模具基础知识
冲压模具基础知识第一章 概论一.冲压加工的重要性及优点。
1.重要性：冲压工艺应用范畴十分广泛，在国民经济的各个部门中，几乎都有冲压加工产品。
如汽车，飞机，拖拉机，电器，电机，外表，铁道，邮电，化工以及轻工日用产品中均占有相当大的比重。
2.优点：1〕生产率高。
2〕精度高，质量稳固。
3〕材料利用率高。
4〕操作简便，专门适宜于大批量生产和自动化。
二.冲压加工的概念。
1. 概念：即利用压力机及其外部设备，通过模具对板材施加压力，从而获得 一定形状和尺寸零件的加工方法。
冲压加工的三要素：冲床，模具，材料。
冲压是生产中应用广泛的一类加工方法，要紧用于金属薄板料零件的加工。
在产品零件的整个生产系统中，冲压只是一个子系统，所涉及的也仅是产品制造过程的一部分。
随着市场对产品成本和周期等要求的提高，从系统的整体优化中确定相关的各要素已成为技术和治理进展的重要方向。
阻碍冲压加工的因素：三.冲压工序的分类。
冲压工艺按其变形性质能够分为材料的分离与成形两大类，每一类中又包括许多不同的工序。
冲压的差不多工序：1.冲裁:包括落料和冲孔两个工序。
1〕落料：模具沿封闭线冲切板料，冲下的部分为工件，其余部分为废料，设计时尺寸以冲压加工系统人冲压工 艺安 全自 动 化 安 装润 滑 生 产 管 理 质 量 管 理 价 格 管 理运 输 废 料 处 理 噪 音 对 策 后 序 工 艺 压力 机 模具 材料 辅助 装 置具软 件硬件模仁为准，间隙取在冲子上；2〕冲孔：模具沿封闭线冲切板料，冲下的部分是废料，设计时尺寸以冲子为准，间隙取在模仁上。
2.剪切:用模具切断板材,切段线不封闭.3.切口:在坯料上将板材部分切开,切口部分发生弯曲.4.切边:将拉深或成形后的半成品边缘部分的余外材料切掉。
5.剖切：将半成品切开成两个或几个工件，常用于成双冲压。
切口切边剖切6.弯曲：用模具使材料弯曲成一定形状〔V型/U型/Z型弯曲〕。
7.卷圆：将板料端部卷圆。
冲压模设计知识点总结
冲压模设计知识点总结冲压模设计是金属加工中的重要环节，对于冲压件的精度和质量起着至关重要的作用。
下面将从冲压模设计的基本原理、材料选择、工艺流程和常见问题等方面，对冲压模设计的知识点进行总结。
一、冲压模设计的基本原理1. 冲压模的分类：根据冲压工艺的不同，冲压模可分为单动模、连续模和复合模等，不同类型的冲压模有不同的设计原则和结构特点。
2. 冲压模的基本构造：冲压模主要由上模、下模和导柱组成，其中上模和下模分别装有冲子和模具孔，通过压力和运动使得上模和下模相互作用，以完成冲压过程。
3. 冲压模的设计原则：冲压模设计需考虑产品的形状、尺寸和性能要求，合理选择冲子和模具孔的形状和尺寸，确保模具的刚度和工作可靠性。
二、冲压模设计的材料选择1. 冲子材料选择：冲子是冲压过程中直接与工件接触的部分，需选择硬度高、抗磨性好的材料，一般选用工具钢或合金工具钢。
2. 模具孔材料选择：模具孔材料需具备一定的硬度和强度，通常选择优质合金钢或合金工具钢，以确保模具的使用寿命和生产效率。
3. 模具架材料选择：模具架是连接上模和下模的部件，需具备足够的强度和刚度，常选用优质碳素结构钢或合金结构钢。
三、冲压模设计的工艺流程1. 产品设计：了解产品的形状、尺寸和性能要求，绘制三维模型或图纸，确定冲子和模具孔的位置和形状。
2. 冲压模结构设计：根据产品的形状和尺寸，选择适当的冲压模类型和结构，设计上模、下模和模具架的形状和尺寸。
3. 冲压力分析：根据产品的材料和形状，计算所需的冲压力大小，确保冲压过程的稳定性和工件的质量。
4. 冷却系统设计：冲压过程中会产生大量的热量，需设计合理的冷却系统，以保证模具的使用寿命和冲压效果。
5. 细节设计：考虑模具的拆卸和装配过程，设计合理的导柱和导套，以保证模具的稳定性和精度。
四、常见问题及解决方法1. 模具磨损：由于冲压过程中的磨损，模具表面会出现磨痕和裂纹，需定期进行维护和修复，或更换磨损严重的部件。
冲压模具结构基础知识
冲压模具结构基础知识冲压模具结构基础知识⼀.冲压概述1. 沖压原理：是在室温下，利⽤安装在压⼒机上的模具对材料施加压⼒，使其产⽣分离或塑性变形，从⽽获得所需零件的⼀种压⼒加⼯⽅法。
（冲压简单的定义是利⽤冲模对⾦属板料进⾏加⼯以得到所需要的零件形狀和尺⼨.）2. 沖压模具：冲压模具，将材料（⾦属或⾮⾦属）加⼯成零件（或半成品）的⼀种特殊⼯艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。
3. 沖压模具加⼯的特点：A: 可沖制出各种形狀复杂、精度⼀致的制件，且可以保证互換性；B: 操作简便，易实现⾃动化，⽣产效率⾼;C: 节约能源，制造成本低；D: 冲压件表⾯质量好；E: 适⽤于⼤批量⽣产。
⼆.冲压模具的构成模具是由模板，零件及标准件组成1.模板(⼋块板)：上模部分（五块）：模板代号、材料模板名称P01A （S45C/A7075）DIE(P) SET 上模座P02A (SKD11) BACKING(P) PLATE 上模垫板P03A (SKD11) PUNCH PLATE 冲⼦（凸模）固定板S02A (SKD11) STOPPER PLATE 剥板背板S01A (SKD11) STRIPPER PLATE 卸料板下模部分（三块）:D03A （SKD11）DIE PLATE 下模板D02A (SKD11) BACKING(P) PLATE 下模垫板D01A (S45C) DIE(P) SET 下模座模具材料补充：1. SKD11是⽇本牌号相对中国材料是Cr12MoV 。
Cr12MoV 这是⼀种耐磨性能较佳的通⽤冷作模具钢,有着良好的淬⽕性,并且淬⽕变形量⼩.SKD11材料易于车削,耐磨性良好。
在300 ～400℃时仍可保持良好硬度和耐磨性，韧性较Cr12 钢⾼，淬⽕时体积变化最⼩。
可⽤来制造断⾯较⼤、形状复杂、经受较⼤冲击负荷的各种模具和⼯具。
例如，形状复杂的冲孔凹模、复杂模具上的镶块、钢板深拉深模、拉丝模、螺纹挫丝板、冷挤压模、冷切剪⼑、圆锯、标准⼑具、量具等。
电子课件-《冲压模具设计(第二版)》-B01-2639 第一章 冲压工艺基础知识
（3）应用形式
冷冲压材料最常用的是板料，大量生产可采用带料或卷板。板料供应 状态可分为M（退火状态）、C（淬火状态）、Y2（半硬态）等。板料有冷 轧和热轧两种轧制状态。
二、冲压制件成形方法
根据材料的变形特点，冲压加工的基本工序可分为分离和变形两大类。 按冲压方式的不同，冲压加工又可分为许多基本工序，例如冲裁、弯曲、拉 深和成形等。
a）冲模
b）冲床
冲压模具和冲压设备示例
ห้องสมุดไป่ตู้ 一、冲压模具
冲压模具是通过加压将金属、非金属板料或型材分离、成形或接合而 获得制件的工艺装备。
1．冲压模具分类
（1）按工序组合程度 按工序组合程度，冲压模具可分为单工序模、复合模和级进模，其 中，单工序模只能完成一种冲压工序，而复合模和级进模能完成两种或 两种以上的冲压工序。
1．分离工序
分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线相互分开而获得一定形状、尺寸和 断面质量冲压件的工艺方法。分离工序中，坯料应力超过坯料的强度极限。
工序 名称 落料
冲孔
切断
分离工序
工序图例
工序特点
用冲模沿封闭线冲切板 料，冲下的部分为制件，其 余部分为废料
用冲模沿封闭线冲切板 料，冲下的部分是废料
用冲模沿不封闭切断线 切断板料
（1）基本要求 作为冲压材料，应满足的基本要求主要包括四个方面，即性能要求、工 艺要求、板料厚度公差要求、表面质量要求。
1）性能要求。冷冲压材料一般应具有一定的强度、刚度、冲击韧度等 力学性能要求。此外，有的冷冲压材料还有一些特殊的要求，如传热性、 耐热性等。
2）工艺要求。一般伸长率大、屈服较小、弹性模量大、硬化指数高 有利于各种冲压成形工序。其次，材料的化学成分对冲压工艺性能的影响 也较大，如果钢中的碳、硅、硫、磷等元素的含量过高，就会使材料的塑 性降低，脆性增加，导致材料的冲压工艺性能变差。此外，良好的表面质 量、均匀的金相组织和较小的材料厚度对冲压形成都有好处。
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Confidential
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三、折弯工站设计技巧
5.正确排布折弯顺序 正确排布折弯顺序
?
Confidential
能否先成形红圈内的部分
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三、折弯工站设计技巧
6.保证送料顺畅 保证送料顺畅
5.方便修模设计 方便修模设计
方便移位修正尺寸
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三、折弯工站设计技巧
1.折弯零件强度的合理性（折弯凸凹模） 折弯零件强度的合理性（折弯凸凹模） 折弯零件强度的合理性
2.考量零件的加工性能（折弯凸凹模） 考量零件的加工性能（折弯凸凹模） 考量零件的加工性能
Confidential
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二.下料工站设计常识
1.下料零件强度的合理性（冲孔凸凹模） 下料零件强度的合理性（冲孔凸凹模） 下料零件强度的合理性
3MM掛台 掛台
5MM掛台 掛台
2.考量零件的加工性能（冲孔凸凹模） 考量零件的加工性能（冲孔凸凹模） 考量零件的加工性能
设计的零件便于加工， 设计的零件便于加工，能用磨床研磨的就不要线割 磨床研磨加工比线切割或电火花放电加工效率高的多 Confidential Page:4 Page:4/16
冲压模具设计基础 冲压模具设计基础
单位 ：冲压模具开发 制作 ：王永宝 日期 ：2011.11.1
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目
錄
一、中性层展开计算 二、下料工站设计常识 三、折弯工站设计技巧 四、疑问
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一.中性层展开计算
折弯成形后便于脱模， 折弯成形后便于脱模，折弯模仁做成浮动式
Confidential
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四、疑问
疑问
Confidential
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设计的零件便于加工， 设计的零件便于加工，能用磨床研磨的就不要线割
先 压 料 后 成 形
磨床研磨加工比线切割或电火花放电加工效率高的多 Confidential Page:7 Page:7/16
ห้องสมุดไป่ตู้
三、折弯工站设计技巧
3.方便修模设计 方便修模设计
研磨后仍可保证 不影响折弯成形
4.保持折弯稳定性 保持折弯稳定性
二.下料工站设计常识
3.产品直角处的处理 产品直角处的处理
目前加工直角备品 很困难， 很困难，产品直角 处需接刀完成
4.防跳屑设计 防跳屑设计
根据产品形状或料带 载体设计刀口， 载体设计刀口，起到 防止跳屑的作用。 防止跳屑的作用。 Confidential Page:5 Page:5/16
二.下料工站设计常识
r-----产品内R 产品内 t-----产品材料厚度 x-----中性层系数
如图： 折弯内r=0.20 如图： 料厚 t=0.20 折弯内r=0.20 计算： 计算： r/t=0.20/0.20=1.0 故偏移量为： 对应查表 x值为 0.35 故偏移量为：x*t = 0.35*0.20=0.07 即内r 需向外偏移0.07 mm（如图示）， ），绿色即为中性层的值 即内r 需向外偏移0.07 mm（如图示），绿色即为中性层的值 注意：计算时一定对应的是折弯的内R r/t的值不对应表中的 注意：计算时一定对应的是折弯的内R，当r/t的值不对应表中的 数值时，可取相近的数值。 数值时，可取相近的数值。把每段中性层的长度数值相加即为模具 下料的长度。 下料的长度。