冲压模具设计教程（冲压模具设计全流程）

　　冲压模具设计教程（冲压模具设计全流程）
　　一：产品导入
　　1 精密模具冲压常规产品导入流程
　　1.1产品图→加工图→排样图→结构图→组立图→模具图纸
　　1.2 连续模具排样图及结构图须审核
　　1.3 单冲模具排样图及结构图须审核
　　1.3 模具图纸须审核签字生效，图纸规范清晰
　　2 样品控制流程
　　现场提供样品→自检→品管部检测→检测报告→检测报告确认→工程部→客户
　　二：模具设计
　　1.模具设计流程
　　（1） 模具设计流程图
　　（2） 此为模具设计基本流程，一般情况下，都应遵循该流程的步骤来规划及实施设计工作。对于某些特殊产品的设计，在此流程基础上，可以依实际情况适当变更。
　　2. 产品图、展开图、加工（工序）图、料带图的绘制规范
　　（1） 产品图 开模用的产品图或产品（样品）由客户及文控中心提供。因产品图均来自于各个客户，规范不一，且有图面不清晰，标注不完善，尺寸或检测基准混乱，或者人为疏忽造成的错误。故应以原图纸为基础，在忠于原设计的前提下，自行绘制本厂自用的产品图。对于客户图纸中的工艺问题，及时与客户的工程师沟通，难以达到的工艺或结构要求，可与对方工程师协商，通过降低工艺要求、更改产品结构或者增加工艺辅助手段的方法来解决。对客户原图纸不得更改，原样保存。客户提供的样品，用各种手段准确测绘出样品尺寸，作成产品图。客户样品要妥善保存。给制的产品图需数据准确，要求明了，尺寸标注完善，公差合理，便于检测。
　　（2） 加工图 产品图确认后，开始制订加工图。加工图的制订要注意以下几个要
　　点：
　　A: 产品尺寸的取值分冲孔与落料两种情况。冲孔尺寸是由冲头决定的，落料尺寸是由凹模决定的。
　　B: 产品公差的取值以产品图为主，产品图上标有公差的，按图纸执行，产品图上未注公差的，以客户惯用的公差为准.
　　公差取值方向参考图 1-1。对于冲裁后会变大的尺寸，加工图尺寸为其下偏差的 2/3，对于冲裁后会变小的尺寸，加工图尺寸为其上偏差的 2/3。对于孔心距和孔边距等冲裁后尺寸基本保持不变的，则按中间公差取值。
　　C: 考虑产品在成型过程中的变形趋势，针对这些变形情况采取一些预先补救的措施。
　　（3） 展开图 展开图依据加工图，对各段弯曲长度按顺序标明，以便于检查。
　　A: 展开计算原理 板料在弯曲过程中外层受到拉应力，内层受到压应力，从拉到压之间有一既不受拉力又不受压力的过渡层--中性层，中性层在弯曲过程中的长度和弯曲前一样，保持不变，所以中性层是计算弯曲件展开长度的基准，中性层与板料厚度的中间层是不同的概念。中性层位置与变形程度有关，当弯曲半径较大,折弯角度较小时，变形程度较小，中性层位置靠近板料厚度的中心处；当弯曲半径变小，折弯角度增大时，变形程度随之增大，中性层位置逐渐向弯曲中心的内侧移动。中性层到板料内侧的距离用λ表示.
　　B: 展开计算方法 基本公式：产品展开长度＝料内+料内+补偿量
　　a: R 角展开 以中性层材料长度不变为展开原则。
　　R 中＝R 内+Kt
　　（4） 料带图（工序图、排样图）
　　(1) 根据客户要求，产品精度，产品的产量，模具寿命，工艺特性等来决定采用连续模还是单工序模。
　　(1) 根据产品要求精度、模具生产总量、模具生产速度等决定模具精度等级的划分。精密连续模具分 A、B、C、D 四个等级，精密单工序模具分为甲、乙、丙三个等级。等级划分标准见下表：
　　(1) 冲裁件在条料上的布置方法称为排样。每一个工件都会有多种的排样方案。
　　排样方式有直排，单行排列，多行排列，斜排列，对头直排，对头斜排等。
　　排样工作虽然简单，但很重要。排样的原则有 4 点：
　　a: 提高材料利用率 材料利用率占到冲件总成本的 60%以上，是一项很重要的经济指标。冲裁过程中产生的废料分结构废料和工艺废料两种。排样时应尽量减少工艺废料，提高材料利用率。
　　b: 操作方便、安全，减轻工人劳动强度 对单工序模具而言，材料在冲裁过中翻动要少，在材料利用率相同或相近的情况下，应尽可能选条料宽、进距小的排样方案。
　　c: 使模具结构简单，模具寿命较高。
　　d: 排料应保证冲裁件的质量。这一点将在下一节详细说明。
　　(1) 精密连续模具在确定排样图之前，先做冲裁冲头迭加图。做此图的目的是保证将所有的废料都冲完，获得完整的产品。首先要确定制品的毛边面，制品料纹方向要求，步距，条料宽度，制品的基准面，合理的搭边及送料方向。要考虑到冲头的先后顺序，弯曲的先后顺序，定位孔及搭边位置等。
　　冲裁冲头的形状应尽量做到以下几点：
　　a: 尽量避免长方形冲头，因为长方形冲头易跳废料。
　　b: 冲头应避免过长的悬臂与狭槽。因为悬臂会影响冲头的强度。狭槽会影响到凹模的强度。冲头尽量避免尖角。
　　c; 冲头应做防脱料结构，并考虑到加工工艺，尽量利用磨床及线割加工，减少放电加工。
　　d: 两个冲头的连接处会有接口，在保证顺利冲裁的情况下，尽量减小产品上冲头接口位置的大小，对某些产品，接口的大小、位置及形状，要与客户商讨共同制订。
　　(1) 将冲头迭加图中的冲头及成形工序分布于模具中的适当位置，即为排样图。
　　根据图纸及工艺要求，综合考虑。排样图注意以下几点：
　　a: 相对位置公差要求高的孔或决定中心线位置的孔要在同一步冲出。
　　b: 若段曲上有冲孔或其它工序，并且这些工序的位置精度要求高，建议段曲后再冲孔或其它成形，这样可以避免由于段曲展开不准而影响尺寸。
　　c: 若制品中有对称弯曲，建议对称弯曲在同一步成形。可以使受力平衡，若若制品的弯曲边较长，为了使受力平衡，可以设计成工艺平衡弯曲，弯曲后将工艺弯曲冲掉。
　　d: 制品中的拉深或其它工序，在成形时可能对其附近的寸法有影响。可以将这些工序提前成形。
　　搭边是指相邻冲裁件间的余料，或冲裁件到条料边间的余料。搭边的大小与产品的大小及复杂程度有关系，产品大或弯曲边较长，搭边值应大些。
　　（2）排样线型、颜色、图层设定：
　　料带层 MATER 层 颜色 8 号灰色 实线
　　冲孔、切边、落料、半剪、撕破等为 1 层 颜色 1 号红色 实线
　　印字、打凸、倒角、压毛边等 2 层 颜色 2 号黄色 实线
　　折弯、成形、翻边、抽牙等 3 层 颜色 3 号黄色 下折内边为虚线
　　上折为实线。
　　标注、说明为 4层 4 号色 实线
　　排样图经审核及集体评审，确认无误后，进入下一工作流程。
　　3. 模具总图的绘制
　　(1) 排样图确定后，开始绘制模具总图。
　　a: 总图中图层的设定：
　　MATER 排样图 4 标注
　　UP （上模座 ） UB （上垫板）
　　PH (公夹板) PUNCH 冲头
　　PPS (止档板) PS (脱料板)
　　PS_P 脱板入子 DIE (下模板)
　　DIE_P 下模入子
　　LB (下垫板) LP (下模座)
　　B2 (下垫块) B1 (下托板)
　　b: 关于线种、线色的说明：
　　冲头、入子外形轮廓线 2 号黄色 线割孔 1号红色
　　铣加工轮廓线 40 号棕色
　　放电加工线 40 号棕色 钻加工 40 号棕色
　　模板外形 7 号白色
　　使用的线色应始终保持一致。可见部分的图线为实线，不可见部分用虚线。
　　(2) 模具结构图
　　(3) 精密连续模具结构的选用 根据产品精度及生产总量，确定模具等级。以模具
　　等级为依据，选用模具结构。上图为连续模结构。
　　(4) 模具模板标准
　　☆ 范本长度超过 500MM 的，需要分板，两块板之间要加连接扣。
　　☆ 根据冲裁产品的料厚及模具长度，适当增加上模座板及下模座板的厚度
　　☆ 在脱料板及下模板进行真空热处理之后，其中，A 级精度的模具制造，脱料
　　板及下模板需进行超深处理。B 级精度的模具制造，脱料板及下模板需进行
　　深冷处理。
　　☆ 上、下模座板上需加攻吊环螺丝孔，视模具大小决定攻 M16—M24 等。
　　☆ 脱料板及下模板侧面需有安装模具安全检测工具的螺孔位置。
　　☆ 对于大型模具，垫脚的安放要考虑到模具搬运的方便性。留叉车位。
　　☆ 范本小于 300MM 的模具，外导柱选用直径 28MM 的。模板尺寸大于 300MM
　　的模具，视实际情况选择外导柱组件。
　　☆ 有外导柱的模具，外导柱放置时，要考虑到合模时的防呆。没有外导柱的模
　　具，也要将内导柱适当调整位置，避免合模时装反。
　　☆ 所有范本上，需留工艺加工基准孔。具体为粗加工时，在模板适当位置，精
　　铰直径 6MM 的孔，作后续加工定位基准用。
　　☆ 模板固定螺丝钉的大小及数量的确定。参照下表：
　　4. 成型工步结构设计
　　模具结构及组立图画好后，开始成型工步结构设计。即详细绘出成型工步的模具结
　　构，同时验证成型工步的全理性及可靠性。
　　(1) 成型工步的结构设计首先要考虑产品在成型之后的回弹。回弹的表现形式有弯曲
　　半径增大和弯曲件角度增大两个方面。影响回弹的因素有材料的力学性能、相对弯
　　曲半径、弯曲件角度、弯曲方式、模具间隙、工件形状及非变形区的影响等方面。
　　各因素在弯曲时会相互影响。
　　回弹的计算方法如下：
　　当 R≤5 时，根据料厚及材质不同，提供下表以做回弹量取值的参考。
　　根据材质硬度不同，硬度越大，取值可偏大。
　　当 R≥5时，回弹角度按下式计算
　　(2) 常用弯曲成形工步结构设计
　　以上方案右图为参考方案，一般情况下不采用。
　　5. 冲压材料及模具标准件
　　(1) 以下为常用金属材料的牌号及基本数据
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　　注:1.初始间隙的最小值,相当于间隙的公称数值。
　　初始间隙的最大值,是考虑到凸模和凹模的制造公差所增加的数值。
　　(3) 标准件的选用
　　本厂精密模具所使用的模具标准件由采购部负责采购。设计工程师负责出标准件采
　　购单。标准件使用型号参考盘起公司的标准件型号。
　　5. 模具图的绘制及发放规范
　　(1) 模具图的绘制
　　a: 总图及成型工步结构设计完成后，绘制模板图及模具零件图、标准件图。
　　b: 模具图的绘制须严格遵守图层和线型，线色的规定执行。
　　c: 模板图上须仔细标明模板材料，模板厚度、热处理工艺及要求硬度、模板精度要求
　　及其他技术要求。
　　d: 零件图上须仔细标明零件材料、零件尺寸、零件件数、零件热处理工艺及要求硬
　　度、零件加工工艺方法等信息。
　　e: 模具外购零件属标准件的，按标准件型号写采购申请单，如不属标准件，则详细出
　　具零件图，提供给供货方。
　　f: 所有图纸要求图面清晰，尺寸明了，表达准确，排列整齐
　　g: 模具图纸使用统一的图框。
　　模具图纸的发放规范
　　a: 所有的模具图纸经上级审核签字后方可下发。
　　b: 一套完整的模具图纸包括模板图、零件图、标准件图、排料图、组立示意图、装
　　配示意图、产品图，一般情况下，整套图纸一起下发。如模具制造周期短，可先下
　　发范本图。模具材料订料单及模具标准件订料单随模具图纸下发或提前下发。
　　三．模具制程的控制
　　1. 模具制造过程的跟进
　　模具图纸下发到模具制造部门后，设计人员应随时跟进模具制造进度。及时了解加工过程中出现的各种情况，发现问题，及时协同制造部门解决。
　　2. 模具装配技术要求
　　a: 装配时应保证凸、凹模这间的间隙均匀一致，配合间隙符合设计要求
　　b: 镶件与范本及镶件相互之间的接合面密合
　　c: 落料、冲孔的凹模刀口高度，按设计要求制造，保证漏料孔畅通
　　d: 冲模所有活动部分的移动应平稳，无滞止现象，滑块、楔块在固定滑动面上移动时，其最小接触面积不少于其面积的四分之二。
　　e: 各紧固用的螺钉、销钉不得松动，并保证螺钉和销钉的端面不突出上下模平面
　　f: 各卸料螺钉沉孔深度应保持一致
　　g: 各卸料螺钉及顶杆的长度应保持一致
　　h: 凸模的垂直度必须在凸、凹模间隙值允许的范围内
　　j: 冲模的装配必须符合模具装配图及技术条件的规定
　　四．产品工艺文件的制订
　　模具制造完成后，制订产品工艺文件。产品工艺文件是指导生产的第一手资料。要包
　　含以下信息：产品型号、材料尺寸、生产辅助材料、生产工序、产品毛重、生产设备
　　及设备型号、检验要求、包装规范等。
　　具体工艺档的制订，请参考工艺档制订标准。
　　五．附录
　　1. 常用材料密度
　　2．冲压油选择表