冲裁模设计要点
第2章 冲裁及冲裁模设计
§2-1 冲裁变形过程及其断面特征 §2-2 冲裁间隙 §2-3 凸模、凹模的刃口尺寸计算 §2-4 冲裁力 §2-5 排样与搭边 §2-6 冲裁件的工艺性 §2-8 冲裁模的基本类型及典型模具 §2-9 冲裁模的零部件设计 §2-10 冲裁模设计要点
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第二章 冲裁及冲裁模设计
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2．凹模设计
（1）直壁型（柱形孔）孔口： （2）锥孔型孔口： （3）凹模外形尺寸的确定： ↓表2-9 凹模厚度：H = k· b ↑工件最大外形尺寸 凹模壁厚：C=(1.5～2.0)H (≥30～40) （4）固定方式： （5）技术要求：材料：T10A、Cr6WV、9Mn2V Cr12 硬度：HRc58～62 粗糙度：Ra0.8～0.4
定义:指凸模与凹模之间的直径之差（即双面间隙，用Z表示。单边间隙，用Z/2表示。）。 一．间隙对冲裁件断面质量的影响： 过大：制件锥度过大、断裂带过宽。 过小：两个光亮带、上有毛刺。 二．间隙对冲裁件尺寸精度的影响： 过大：以拉伸变形为主，弹性恢复后，冲孔孔扩大、落料料缩小。 过小：以压缩变形为主，弹性恢复后，冲孔孔缩小、落料料扩大。 三．间隙对模具寿命的影响： 过小：凸模与凹模之间磨损严重，降低模具寿命。 四．间隙对冲裁力的影响： 间隙大：冲裁力减小。 但是，当间隙增至材料厚度的5%～20%时，冲裁力不再明显降低。 另外，间隙大：卸料力也减小。 五．间隙值的确定： 合理间隙值与材料性质和厚度等因素有关。 h 1．理论计算法： Z = 2 (t − h0 )tg β = 2 t 1 − 0 tg β
若制件没有标注公差，则： 对于非圆形工件，工件按IT14级精度、模具按IT11级精度处理； 对于圆形工件，由于加工方法比较成熟，模具按IT6～IT7级精度处理。 当凸模、凹模分开加工时，须满足：δ凸+δ凹≤Zmax-Zmin
冲裁模具设计方案
冲裁模具设计方案冲裁模具设计方案冲裁模具是用来加工板材、管材等材料的一种模具，它既能完成大规模的生产，又能够保证产品的精度和稳定性。
因此，冲裁模具在制造业中应用广泛，设计一套好的冲裁模具方案，对产品的质量和工厂的生产效率都有着至关重要的影响。
本文将从冲裁模具的结构、设计流程和相关注意事项等方面探讨冲裁模具设计方案。
一、冲裁模具的结构冲裁模具主要由上模和下模两部分组成，上模一般安装在冲床的上端，下模则安装在冲床的下端。
除此之外，冲裁模具还包括导向装置、定位装置、切刀装置和张紧装置等。
其中，导向装置和定位装置的作用是确保上、下模的精确对位，切刀装置的作用是完成加工，张紧装置则是用来固定工件，使其不会移动或变形。
二、冲裁模具的设计流程（一）构思与方案在确定需要进行冲裁模具的设计之前，首先需要对所需产品进行全面的了解和掌握。
这一步往往需要与生产部门或客户沟通，明确产品的尺寸、材质、加工数量和装配位置等信息，然后碰撞想法，搜集各种可能的设计方案。
（二）初步设计在确定了方案后，需要对模具进行初步设计。
初步设计要考虑的因素很多，包括模块的材质、尺寸和形状、加工难度和工艺流程、模具的安全性和稳定性等，决策过程中还需要进行经济效益、使用寿命、维护保养成本等方面的考虑。
（三）结构设计经过初步设计后，需要对模具的结构进行设计，包括上下模的切割方式、下模的定位方式、切刀、凸轮和压花等结构的设计。
结构设计阶段，需要小心谨慎地考虑各种因素的影响，在提高加工质量和生产效率的同时，保证模具的可靠性和安全性。
（四）模拟和验证在完成模具的结构设计后，需要通过虚拟和实际的实验验证其可靠性和准确性。
虚拟实验可以使用CAD和CAM等软件模拟设计的效果，同时还可以利用有限元分析方法来分析材料的应力和变形情况。
实际实验可以通过试制模具来测试其加工性能和生产效率，验证其能否符合生产要求。
（五）细节设计在通过模拟和验证确定了模具的结构和性能之后，需要进一步进行细节设计，包括加工工艺和工装设计等。
冲裁工艺和冲裁模设计
冲裁工艺和冲裁模设计冲裁工艺概述冲裁工艺是指利用冲裁模具进行材料的冲击和剪切，使材料断裂或形成所需形状的一种制造工艺。
它广泛应用于金属加工行业，如汽车制造、家电制造等领域。
冲裁工艺的质量和效率直接影响产品的成型质量和生产效率。
冲裁工艺包括以下几个方面的内容：1.材料选择：冲裁工艺的第一步是选择合适的材料。
一般来说，钢材、铝材和不锈钢等金属材料在冲裁工艺中应用广泛。
2.冲裁模设计：冲裁模是冲裁工艺中的核心部件，其设计直接影响冲裁工艺的效果。
冲裁模的设计应考虑材料的硬度、强度、韧性以及产品的形状和尺寸等因素。
3.模具材料选择：冲裁模具一般采用高硬度和高强度的材料，以提高冲裁模的耐磨性和寿命。
常用的冲裁模材料有合金工具钢、高速钢、硬质合金等。
4.冲裁工艺参数的确定：冲裁工艺参数包括冲击力、冲次、冷冲间隙等。
这些参数的确定要根据材料的性质、产品的形状和尺寸进行合理调整，以达到最佳的冲裁效果。
冲裁模设计冲裁模设计是冲裁工艺的关键环节之一，其合理性和精度直接影响冲裁工艺的效果。
冲裁模设计一般包括以下几个方面：产品结构分析产品结构分析是冲裁模设计的基础，通过对产品的结构进行分析，确定产品的冲裁方式和冲裁模的结构。
在产品结构分析中要考虑产品的形状、尺寸、材料以及冲裁孔的位置和形状等因素。
冲裁孔设计冲裁孔是冲裁模的主要部件，冲裁孔的设计直接影响冲裁工艺的质量和效率。
冲裁孔的设计要考虑产品的形状和尺寸、材料的厚度和硬度以及冲裁力的大小等因素。
冲裁孔设计要保证冲裁孔的尺寸和形状与产品要求一致，并考虑到冷冲裁时的余量和变形。
模具结构设计模具结构设计是指冲裁模的结构设计，包括上模、下模、定位销、导向销、顶出销等部件的位置和尺寸设计。
模具结构设计要考虑产品的形状和尺寸、冲裁力的大小以及模具的可靠性和耐磨性等因素。
模具结构设计应合理布置冲裁孔和模具部件，以提高冲裁工艺的质量和效率。
冲裁模材料选择冲裁模的材料选择是冲裁模设计的重要方面，合适的材料能够提高冲裁模的硬度、强度和耐磨性，延长冲裁模的使用寿命。
2.10冲裁模设计要点
y 180R sin / Rs / b
2、复杂零件压力中心的计算
F1 x1 F2 x2 Fn xn x0 F1 F2 Fn
Fx
i 1 n
n
i i
Fi
i 1 n i 1 n
L x L x Ln xn x0 1 1 2 2 L1 L2 Ln
L x
i 1 n
n
i i
L
i 1 n i 1 n
i
F1 y1 F2 y2 Fn yn y0 F1 F2 Fn
Fi yi F
i 1 i
L y L y Ln yn y0 1 1 2 2 L1 L2 Ln
L y
5、模具精度的保证：确定模具加工精度 选取导向方式和模具固定方法
二、冲模的压力中心
模具的压力中心： 冲压力合力的作用点。
方法：求空间平行力系的合力作用点。
为了保ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心通 过模柄轴线而和压力机滑块的中心线相重合。
1．简单几何图形压力中心的位置 1）对称冲件的压力中心，位于冲件轮廓图形的几何中心上。 2）冲裁直线段时，其压力中心位于直线段的中心。 3）冲裁圆弧线段时，其压力中心的位置，按下式计算：
二冲模的压力中心为了保证压力机和模具的正常工作应使模具的压力中心通过模柄轴线而和压力机滑块的中心线相重合
2.10冲裁模设计要求
一、模具总体结构型式的确定
1、模具的类型：简单模、级进模、复合模 2、操作方式：手工、自动化、半自动化 3、进出料方式：进料方法、 取出和整理零件的方法、 原材料的定位方法 4、压料与卸料方式：压料或不压料 弹性或刚性卸料 主要考虑分析： 冲件精度； 冲件批量生产率； 所用材料； 安全性； 模具制造难易； 调试操作； 维修性等。
冲裁工艺与冲裁模的设计
冲裁工艺与冲裁模的设计一、引言冲裁工艺是指利用冲压设备对金属或非金属材料进行一次或多次的剪切、冲击或挤压，将材料裁剪成所需形状或尺寸的过程。
冲裁模是冲裁工艺中使用的一种专用工具，用于固定和加工待冲裁的材料。
本文将对冲裁工艺与冲裁模的设计进行探讨。
二、冲裁工艺的分类根据不同的冲裁目标和冲裁要求，冲裁工艺可以分为以下几类：1.剪切：将材料按照预定尺寸进行分割，常见于板材、线材等的裁剪。
2.冲孔：在材料上制作一个或多个具有特定形状的孔，常见于钢板、塑料片等的加工。
3.冲压成形：通过对材料应用压力，使其在冲裁模中发生形变，实现所需的形状或曲线。
三、冲裁模的结构冲裁模一般由上模、下模和导向结构组成。
其中，上模和下模分别固定在上模板和下模板上，通过导向结构进行定位和导向。
根据冲压工艺的不同要求，冲裁模还包括冲头、冲针等辅助部件。
1. 上模上模是冲裁模中用于对材料进行加工的主要部分，通常具有与被加工材料相适应的形状和几何结构。
上模还需要具备足够的强度和刚度，以承受冲压工艺中产生的冲击力和挤压力。
2. 下模下模是冲裁模中与上模相对应的部分，其主要作用是支撑被加工材料并传递冲击力。
下模的结构应该确保被加工材料能够稳定地固定在上模的加工位置上。
3. 导向结构导向结构一般由导柱、导套等组成，用于定位和导向上模和下模的相对位置，以确保冲模运动的准确性和稳定性。
4. 冲头和冲针冲头和冲针是一些特殊冲裁工艺中常用的辅助部件。
冲头一般是用于在材料上打孔、压印等操作，而冲针常用于冲切较薄材料或特殊形状的材料。
四、冲裁模的设计原则在进行冲裁模的设计时，需要考虑以下几个原则：1.结构合理：冲裁模的结构应该能够满足冲裁工艺的要求，并能够方便材料的定位和加工。
2.强度与刚度：冲裁模需要具备足够的强度和刚度，以承受冲击力、挤压力等工艺中产生的载荷。
3.导向准确：冲裁模的导向结构应该具备高精度的定位和导向能力，以确保冲裁过程的准确性和稳定性。
模具第二章冲裁模
为了防止冲裁时凸模折断或压弯,冲孔的尺寸不能太小, 有关要求见下表 (一)
一般冲孔模可冲压的最小孔径值
(mm)
材料
钢г>700MPa 钢г=400~700MPa 钢г<400MPa 黄铜、铜 铝、锌 纸胶板、布胶板 硬纸、纸
d≥1.5t d≥1.3t
d≥t d≥0.9t d≥0.8t d≥0.7t d≥0.6t
凹
0
d x Z min
凹 0
式中:d凸、d凹——冲孔凸、凹模基本尺寸(mm); △——工件制造公差(mm); X——因数，见表2-13
冲孔时各部分尺寸公差的分配 位置如右图a)
（2）落料 设工件尺寸为D-△。
根据刃口尺寸计算原则，落料 时应首先确定凹模刃口尺寸。 由于基准件凹模的刃口尺寸在 磨损后会增大，因此应使凹模 的基本尺寸接近工件轮廓的最 小极限尺寸，再减小凸模尺寸 以保证最小合理间隙值Zmin。仍 然是凸模取负偏差,凹模取正偏 差。落料时各部分尺寸公差的 分配位置如右图b)
表2-3 冲裁件内外形所能达到的经济精度
基本尺寸/mm
材料厚度t/mm
≤3 1~2 2~3 3~5
≤3
3~6
6~10 10~18 18~500
IT12~IT13
IT14
IT12~IT13
IT14
--
IT14
IT11 IT11
IT12~IT13 IT12~IT13
表2-4 两孔中心距离公差
一般精度(模具)
1、尺寸计算原则（在决定模具刃口尺寸及制造公差时）： 1）落料件的尺寸取决于凹件尺寸，冲孔件的尺寸取决于凸模
尺寸。因此，设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上。 设计冲孔模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上。
冲裁工艺与模具设计
冲裁工艺与模具设计一、冲裁工艺概述冲裁工艺是金属材料加工中常用的一种工艺方法，通过冲压设备将金属材料切割成所需形状的工件。
冲裁工艺的主要特点是高效、精确、成本低、生产量大等优势。
而模具设计作为冲裁工艺的重要一环，是确保冲裁工艺顺利进行的关键。
二、冲裁工艺的步骤冲裁工艺的实施通常分为以下几个步骤：1.设计冲裁模具：根据产品的形状和尺寸要求，设计合理的冲裁模具，包括上模、下模和导向装置等部分。
2.材料准备：选择合适的金属材料，并将其切割成符合尺寸要求的工件。
3.模具调试：安装模具，并进行调试以确保模具的正常运行和冲裁质量。
4.冲裁操作：将材料放置于冲床上，并按照预定的冲裁程序进行操作，实现对材料的精确切割。
5.检验与修整：对冲裁后的工件进行检验，如有必要，进行修整以达到产品的要求。
三、模具设计的关键要点模具设计是冲裁工艺中至关重要的环节，一个合理的模具设计能够提高冲裁工艺的效率和质量。
以下是模具设计中的关键要点：1.考虑工件的形状和尺寸要求，设计出合理的模具结构和尺寸。
2.根据冲裁材料的特性，选择合适的模具材料，确保模具的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
3.确定模具的开合方式和定位方式，保证模具的稳定性和操作方便性。
4.设计合理的导向和定位装置，确保冲裁过程中工件的稳定性和精度要求。
5.根据冲裁工艺的要求，设置合适的切割方式、刀具尺寸和刀具数量。
6.考虑模具的可制造性和维修性，方便模具的制造和维护。
四、冲裁工艺和模具设计的案例分析以下是一个具体的案例分析，说明冲裁工艺和模具设计的应用：案例：汽车冲床件生产过程中的冲裁工艺和模具设计在汽车行业，冲裁工艺和模具设计是非常重要的环节。
这里以汽车门护板的生产为例，介绍其冲裁工艺和模具设计。
1.冲裁工艺：门护板是汽车车门上的一个重要部件，其形状复杂，尺寸要求严格。
在冲裁工艺中，首先需要设计合理的冲裁模具，将加工前的板材按照门护板的形状进行切割。
然后，通过冲床设备进行冲裁操作，将板材冲裁成门护板的形状。
冲裁工艺及冲裁模具设计
冲裁工艺及冲裁模具设计1. 引言冲裁工艺是金属板料加工中常用的一种工艺，通过冲击或剪切来完成金属板料的切割、成型等加工操作。
冲裁模具那么是用于完成冲裁工艺的工具，由上模和下模组成。
本文将介绍冲裁工艺的根本原理及最正确实践，并讨论冲裁模具的设计要点。
2. 冲裁工艺原理冲裁工艺的根本原理是利用冲裁模具对金属板料进行冲击或剪切，以到达切割、成型等目的。
冲裁工艺可以分为单冲、连冲和复合冲三种形式。
2.1 单冲单冲是指每次冲击或剪切只完成一次切割或成型操作。
单冲工艺简单、易于操作，适用于中小批量生产。
但是，由于每次操作只能完成一道工序，效率相对较低。
2.2 连冲连冲是指通过连续不断地进行冲击或剪切，一次完成多个工序。
连冲工艺具有高效率的优势，适用于大批量生产。
然而，连冲工艺要求操作速度快，冲裁模具的设计要求也相对较高。
2.3 复合冲复合冲是指在一个工序中使用多个冲裁模具，同时完成多个切割或成型操作。
复合冲工艺通常用于生产复杂的零件，可以提高生产效率和产品质量。
复合冲工艺的设计需要充分考虑模具的排列和动作协调的问题。
3. 冲裁模具设计要点3.1 模具材料选择冲裁模具需要具备足够的硬度和耐磨性，以保证模具长时间使用不失效。
常用的模具材料有工具钢、合金钢等。
在选择模具材料时应综合考虑材料的强度、硬度、热导率和加工难度等因素。
3.2 模具结构设计冲裁模具的结构设计直接影响到冲裁工艺的稳定性和产品质量。
模具结构应合理布局、刚性足够，并考虑到易于组装和维护等因素。
另外，模具的导向装置和定位装置也需要合理设计，以确保模具在工作过程中的准确性和稳定性。
3.3 模具冷却系统设计冲裁模具在工作过程中会受到较大的热冲击，冷却系统的设计对于模具的寿命和工作效率起到重要的作用。
冷却系统应考虑到模具各部位热量分布的差异，并采取适宜的冷却方式和冷却介质，以提高模具的冷却效果。
3.4 模具润滑系统设计模具润滑系统的设计对于减少摩擦、延长模具寿命和提高产品质量非常重要。
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表4-6列出了生产批量与模具类型的关系。
表4-7列出了连续模与复合模的性能比较。
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冲裁工艺方案的确定原则 保证冲裁件的质量 工件精度高低： 复合模 连续模 简单模
经济性原则
保证质量的前提下，尽可能降低成本，提高经 济效益 安全性原则 工人操作方便、安全
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3、选择模具的结构形式 冲裁工艺方案确定之后，模具类型（单工序模、 复合模、连续模等）即选定。就可确定模具的各个 部分的具体结构，包括模架及导向方式、毛坯定位
3.对条料、块料或工序件的限位内容？分别由哪些零 件实现？ 4.挡料销的形式？始用挡料装置的工作过程？ 5.侧刃的工作原理？侧刃的形式及特点？侧刃的尺寸？ 对角布置的侧刃有何优点？ 6.弹压卸料装置的工作原理与作用？
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冲 裁 模 设 计 程 序 框 图15表4-6生产批量与模具类型的关系
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表4-7
冲裁模总体结构尺寸必须与所选用的压力机相适应: ① 模具的总体平面尺寸应与压力机工作台或垫板和滑块下平 面尺寸相适应； ② 模具的闭合高度应与压力机的装模高度或封闭高度相适应。
模具的其它外形结构尺寸也必须与压力机相适应:
① 模具外形平面尺寸与压力机的滑块底面及工作台面尺寸； ② 模具的模柄与滑块的模柄孔尺寸； ③ 模具下弹顶装置的平面尺寸与压力机工作台面孔的尺寸。
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4）冲裁零件图
按比例，与冲压方向一致，注明零件名称、材料、厚度及有 关技术要求。
5）排样图
对于落料模、含有落料的复合模及连续模，必须绘出排样图。 6）标题栏和明细表 所有零件(含标准件)都要详细填写在明细表中。 7）技术要求 简要注明对本模具的使用、装配等要求和应注意的事项。当 模具有特殊要求时，应详细注明有关内容。
第八节
冲裁模设计要点
冲裁模设计的一般步骤
1.对冲裁件进行工艺性分析 2.确定冲裁的工艺方案 3.选择模具的结构形式 4.进行必要的工艺计算 5.选择与确定模具的主要零部件的结构与尺寸
6.校核模具闭合高度及压力机有关参数
7.绘制模具总装图及零件图 冲裁模详细步骤
1
1、冲裁件的工艺性分析
冲裁件的工艺性
冲裁件的形状
冲裁件的形状应力求简单、对称、圆角过渡，以便于模具加 工，减少热处理或冲压时尖角处开裂，同时也能防止尖角部位 刃口的过快磨损。冲裁件的形状还应尽可能避免过长的悬臂和 切口。冲裁件的形状还应有利于排样时材料的经济利用。
3
冲裁件的尺寸
冲裁时，由于受到凸、凹模强度与模具结 构的限制，冲裁件的最小尺寸有一定的限制。 如冲孔的最小尺寸、孔距的最小尺寸、孔与边 缘的最小孔边距、工件悬臂与窄槽的最小宽度 等，都有一定的限制。
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7、绘制模具总装图和零件图
1．绘制模具总装图 应清楚表达各零件之间的装配关系以及固定连接方式。
1）主视图
剖视图，闭合状态，闭合高度尺寸，条料和工件剖切面涂 红/黑
2）俯视图
俯视可见部分，未见部分可用虚线表示，平面轮廓尺寸， 图中排样图轮廓线用双点划线表示。 3）侧视图、局部视图和仰视图 一般不要求，必要画时出，宜少勿多。
2. 模具装配后卸料板高出凸模1mm； 3. 模具装配后顶件板高出凹模 2mm，模具闭合后凸模进入凹 模1.2mm； 4. 模具装配后保证凸模与凹模之间的冲裁间隙为0.072mm且均 匀； 5. 模具安装在J23-63冲床上，该冲床的主要参数为：公称压力 63KN，最大封闭高度 170mm，封闭高度调节量 40mm，工 作台尺寸（左右×前后）315mm×200mm，模柄孔尺寸： φ30×50； 6. 模具涂绿色防锈漆。
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2、冲裁工艺方案的确定
确定用单工序模还是用连续模或复合模。
合理的冲裁工艺方案应在工艺分析的基础上，根据 冲裁件的生产批量、尺寸精度的高低、尺寸大小、形状 复杂程度、材料的厚薄、冲模制造条件与冲压设备条件 等多方面的因素，拟订出多种可能的不同工艺方案进行 分析与研究，比较其综合的经济技术效果，选择一个合 理的冲压工艺方案。
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2．绘制模具零件图
模具零件图是模具加工的重要依据，应符合如下要求：
1）视图要完整，且宜少勿多。
2）尺寸标注要齐全、合理、符合国家标准。 3）制造公差、形位公差、表面粗糙度选用要适当。 4）注明所用材料牌号、热处理要求以及其他技术要求。
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思考题
1.凸模常见的结构形式及其固定方法。
2.对冲小孔凸模一般采取哪些措施提高其强度和刚度？
5.弹性元件的选取与计算。
6.必要时，对模具的主要零件进行强度的验算。
8
5、模具的主要零部件设计 模具主要零件的结构设计，就是确定工作零件、
定位零件、卸料和出件零件、导向零件以及连接与
固定零件的结构形式和固定方法。
在设计时，要考虑到零部件的加工工艺性和装
配工艺性。
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6、校核模具闭合高度及压力机有关参数
方式、卸料、压料、出件方式等。
在进行模具结构设计时，还应考虑模具维修、
保养和吊装的方便，同时要在各个细小的环节尽可
能考虑到操作者的安全等。
7
4、进行必要的工艺计算
1.排样设计与计算。 选择排样方法、确定搭边值、计算送料步距与条料宽度、 计算材料利用率、画出排样图等 2.计算冲压力，初步选取压力机的吨位。 冲裁力、卸料力、推件力或顶件力等 3.计算模具压力中心——冲压力合力的作用点。 4.计算凸、凹模工作部分尺寸并确定其制造公差。
指冲裁件的结构、形状、尺寸等对冲裁工艺的适 应性。
良好的冲裁工艺性
能用一般的冲裁方法，在模具寿命较高、生产 率较高、成本较低的条件下得到质量合格的冲裁件。
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冲裁件工艺性内容
冲裁件的精度等级
冲裁件的精度一般可达ITl2～ITl0级，较高精度可达 IT10～IT8级，冲孔的精度比落料约高一级。如果工件精度高 于上述要求，则在冲裁后需通过整修或采用精密冲裁。
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连续模与复合模的性能比较
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模具的闭 合高度与 压力机的 装模高度
H min 10mm H模具 H max 5mm
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模 具 总 装 图 的 一 般 布 置 情 况
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主 视 图
冲 裁 零 件 图 排 样 图
俯 视 图
局 部 视 图
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技术要求：
1. 各模板装配前倒去除工作零件的工作部分外所有棱边；