冷沖模設計導向裝置

Ⅰ 模具的模具設計

按國家職業定義，模具設計是：從事企業模具的數字化設計，包括型腔模與冷沖模，在傳統模具設計的基礎上，充分應用數字化設計工具，提高模具設計質量，縮短模具設計周期的人員。 1． 模板之構成
沖壓模具之構成將依模具種類及構成及相異，有順配置型構造與逆配置型構造二大類。前者是最常使用的構造，後者構造主要用於引伸成形模具或配合特殊模具。
2. 模具之規格
(1).模具尺寸與鎖緊螺絲
模板之尺寸應大於工作區域，並選擇標准模板尺寸。模板鎖緊螺絲之位置配置與模具種類及模板尺寸有關。其中單工程模具最常使用鎖緊螺絲配置於四邊角，最標准形式工作區域可廣大使用。長形之模具及連續模具最常使用鎖緊螺絲配置於四邊角及中間位置。
(2).模板之厚度
模板之厚度選擇與模具之構造、沖壓加工種類、沖壓加工加工力、沖壓加工精度等有絕對關系。依據理論計算決定模具之厚度是困難的，一般上系由經驗求得，設計使用的模板厚度種類宜盡量少，配合模具高度及夾緊高度加以標准化以便利采購及庫存管理。 連續模具之主要模板有沖頭固定板、壓料板、凹模板等等，其構造設計依沖壓製品之精度、生產數量、模具之加工設備與加工方法、模具之維護保養方式等有下列三種形式：(1)整塊式，(2)軛式，(3)鑲入式。
1． 整塊式
整塊式模板亦稱為一體構造型，其加工形狀必須是封閉的。整塊式模板主要用於簡單結構或精度不高的模具，其加工方式以切削加工為主(不需熱處理)，採用熱處理之模板必須再施行線切割加工或放電加工及研磨加工。模板尺寸長(連續模具)之場合將採用兩塊或多塊一體型並用之。
2． 軛式
軛式模板之中央部加工成凹溝狀以組裝塊狀品。其構造依應用要求，凹溝部可以其他模板構成之。此軛式模板構造之優點有：溝部加工容易，溝部寬度可調整之，加工精度良好等。但剛性低是其缺點。
軛式模板之設計注意事項如下：
(1).軛板構部與塊狀部品之嵌合採中間配合或輕配合方式，如采強壓配合將使軛板發生變化。
(2).軛板兼俱塊狀部品之保持功能，為承受塊狀部品之側壓及面壓，必須具有足夠的剛性。還有為使軛板溝部與塊狀部品得到密著組合，其溝部角隅作成逃隙加工，如軛板溝部角隅不能作成逃隙加工，則塊狀部品須作成逃隙加工。
(3).塊狀部品之分割應同時考慮其內部之形狀，基準面必須明確化。為使沖壓加工時不產生變形，亦要注意各個塊狀部品之形狀。
(4).軛板組入許多件塊狀部品時，由於各塊狀部品之加工累積誤差使得節距產生變動，解決對策是中間塊狀部品設計成可調整方式。
(5).塊狀部品采並排組合之模具構造，由於沖切加工時塊狀部品將承受側壓使各塊狀部品間產生間隙或造成塊狀部品之傾斜。此現象是沖壓尺寸不良、沖屑阻塞等沖壓不良之重要原因，因此必須有充分的對策。
(6).軛板內塊狀部品之固定方法，依其大小及形狀有下列五種：A.以鎖緊螺絲固定，B.以鍵固定，C.以揳形鍵固定，D.以肩部固定，E.以上壓件(如導料板)壓緊固定。
3． 鑲入式
模板中加工圓形或方形之凹部，將塊狀部品鑲合嵌入於模板中，此種模板稱為鑲入式構造，此構造之加工累積公差少、剛性高，分解及組立時之精度再現性良好。由於具有容易機械加工、加工精度由工作機械決定、最後調整之工程少等優點，鑲入式模板構造已成為精密沖壓模具之主流，但其缺點是需要高精度的孔穴加工機。
連續沖壓模具採用此模板構造時，為使模板具有高剛性要求，乃設計空站。鑲入式模板構造之注意事項如下所述：
(1).嵌入孔穴之加工：模板之嵌入孔穴加工使用立式銑床(或治具銑床)、綜合加工機、治具鏜床、治具磨床、線割放電加工機等。嵌入孔穴之加工基準，使用線割放電加工機時，為提高其加工精度乃進行二次或以上之線割加工。
(2).嵌入件之固定方法：嵌入件固定方法之決定因素有不變動其加工的精度、組立及分解之容易性、調整之可能性等。嵌入件之固定方法有下列四種：A.以螺絲固定，B.以肩部固定，C.以趾塊固定，D.其上部以板件壓緊。凹模板之嵌入件固定方法亦有採用壓入配合，此時應避免因加工熱膨脹而產生的鬆弛結果，使用圓形模套嵌入件加工不規則孔穴時應設計回轉防止方法。
(3).嵌入件組立及分解之考量：嵌入件及其孔穴加工精度要求高以進行組立作業。為得到即使有稍微的尺寸誤差亦能於組立時加以調整，宜事先考慮解決對策，嵌入件加工之具體考慮事項有下列五項：A.設有壓入導入部，B.以隔片調整嵌入件之壓入狀態及正確位置，C嵌入件底面設有壓出用孔穴，D.以螺絲鎖緊時宜採用同一尺寸之螺絲，以利鎖固及松開，E.為防止組立方向之失誤，應設計防呆倒角加工。
設計
1． 單元
模具對准單元亦稱為模具刃件之對合引導裝置。為確實保持上模與下模之對准及縮短其准備時間，依製品精度及生產數量等條件要求，模具對准單元主要有下列五種：
(1).無導引型：模具安裝於沖床時直接進行其刃件之對合作業，不使用引導裝置。
(2).外導引型：此種裝置是最標準的構造，導引裝置裝設於上模座及下模座，不通過各模板，一般稱為模座型。
(3).外導引與內導引並用型(一)：此種裝置是連續模具最常使用之構造，沖頭固定板及壓料板間裝設內導引裝置。沖頭與凹模之對合利用固定銷及外導引裝置。內導引裝置之另一作用是防止壓料板傾斜及保護細小沖頭。
(4).外導引與內導引並用型(二)：此種裝置是高精密度高速連續模具之使用構造，內導引裝置貫穿沖頭固定板、壓料板及凹模固定板等等。內導引裝置本身亦有模具刃件對合及保護細小沖頭作用。外導引裝置之主要作用是模具分解及安裝於沖床時能得到滑順目的。
(5).內導引型：此構造不使用外導引裝置，內導引裝置貫穿沖頭固定板、壓料板及凹模固定板等等，正確地保持各塊板之位置關系性以保護沖頭。
2. 導柱及導套單元
模具之導引方式及配件有導柱及導套單元之種類有兩種：(A).外導引型(模座型或稱主導引)，(B).內導引型(或稱輔助引)。另行配合精密模具之要求，使用外導引與內導引並用型之需求性高。
(1).外導引型：一般上使用於不要求高精密度之模具，大多與模座構成一單元販賣之，主要作用是模具安裝於沖床時之刃件對合，幾乎沒有沖壓加工中之動態精度保持效果。
(2).內導引型：由於模具加工機之進展，急速普及。主要作用除了模具安裝於沖床時之刃件對合外，亦有沖壓加工中之動態精度保持效果。
(3).外導引與內導引並用型：一副模具同時使用外導引與內導引裝置。
3. 沖頭與凹模單元 (圓形)
(1).沖頭單元：圓形沖頭單元依其形狀(肩部型及平直型)、長度、維修之方便性，使用沖頭單元宜與壓料板導套單元配合。
(2).凹模單元：圓形凹模單元亦稱為凹模導套單元，其形式有整塊式及分開式，依生產數量、使用壽命及製品或沖屑之處理性，凹模單元之組合系列有：(A).使用模板直接加工凹模形狀，(B).具有二段斜角之逃隙部，(C).是否要使用背板，(D).不規則凹模形狀必須有回轉防止設計。
4． 壓料螺栓與彈簧單元
(1)、壓料螺栓單元：壓料板螺栓之種類有：(A).外螺絲型，(B).套筒型，(C).內螺絲型。為保持壓料板於指定位置平行狀態，壓料螺栓之停止方法(肩部接觸部位)：(A).模座凹穴承受面，(B).沖頭固定板頂面，(C).沖頭背板頂面。
(2)、壓料彈簧單元：可動式壓料板壓料彈簧單元可大致分為：(A).單獨使用型，(B).與壓料螺栓並用型
選擇壓料彈簧單元時最好考慮下列要點再決定之：
(A)、確保彈簧之自由長度及必要的壓縮量 (壓縮量大之彈簧宜置於壓料板凹穴)。
(B)、初期的彈簧壓縮量 (預壓縮量) 或荷重之調整有無必要。
(C)、考量模具組立或維護保養之容易性。
(D)、考量與沖頭或壓料螺栓長度之關系。
(E)、考量安全性 (防止彈簧斷裂時之飛出)。
5. 導引銷單元 (料條送料方向之定位)
(1)、導引銷單元：導引銷之主要作用是連續沖壓加工時得到正確的送料節距。沖壓模具用導引單元有間接型 (導引銷單獨使用) 及直接型 (導引銷裝設於沖頭內部) 兩種形式。
(2)、導引銷之組裝方式與沖孔沖頭有相同 (裝設於沖頭固定板)。利用彈簧將其受制於沖頭固定板。
(3)、導引銷另外裝設於壓料板之形式，由於要求導引銷突出於壓料板之量達到一定及防止模具上升時之容易帶上被加工材料，壓料板之剛性及導引形式有必要注意之。
(4)、導引銷單元有直接型，其裝設於沖頭內，主要用於外形沖切 (下料加工) 或引伸工程之切邊加工，其位置定位系利用製品之孔及引伸部內徑。
6. 導料單元
(1)、外形沖切 (下料加工) 或連續沖壓加工時，為使被加工材料之寬度方向受到導引及得到正確的送料節距，乃使用導料單元。
(2)、料條寬度方向之導引裝置，導引方式有：(A).固定板導引銷型，(B).可動導引銷型，(C).板隧道導引型 (單塊板)，(D).板導引型 (兩塊構成)，(E).升料銷導引型 (有可動式、固定式及兩者並用之。
(3)、起始停止之導引裝置，其形式有：(1).滑塊式，(2).可動銷式等兩種，主要作用是材料置於模具之最初起始位置定位。
(4)、送料停止裝置，可正確地決定出送料節距，主要用於人手送料之場合，其形式有：(A).固定式停止銷，(B).可動式停止銷，(C).邊切停止方式，(D).掛鉤停止機構，(E).自動停止機構。
(5)、側推式導料機構，沖壓加工時材料被壓向一方，可防止材料因料條寬度與導料件寬度差所產生的蛇行現象。
(6)、胚料位置定位導料機構，其形式有：(A).固定銷導料型 (利用胚料之外形)，(B).固定銷導料型 (利用胚料之孔穴)，(C).導料板 (大件部品用)，(D).導料板 (一體形)，(E).導料板 (分割形)。
7. 升料與頂料單元
(1)、升料銷單元：其主要作用是進行連續沖壓加工時將料條升至凹模上 (位置高度稱為送料高度，並達到順利送料目的，其形式有：(A).升料銷型 (圓形，純粹升料用)，是最普通的升料銷單元。(B).升料銷型 (圓形，設有導料銷用孔)，升料銷設有導料銷用孔可防止材料承受導引銷之變形及使導引銷確實發生作用。(C).升料及導料銷型，兼俱導料功能，連續模具之導料最常使用此形式升料銷型。(D).升料銷型 (方形) 如有需求設有空氣吹孔。(E).升料及導料銷型 (方形)。
(2)、頂料單元：自動沖壓加工時必須防止沖切製品或沖屑之跳於凹模表面以避免模具損壞及不良沖壓件之產生。
(3)、頂出單元：頂出單元之主要作用是每次沖壓加工時將製品或廢料自凹模內頂出。頂出單元之裝設場所有二：(A)、逆配置型模具時裝設於上模部份，(B).順配置型模具時裝設於下模部份。
8.固定銷單元
固定銷單元之形狀及其尺寸依標准規格需要而設計，使用時之注意事項有：(A).固定銷孔宜為貫穿孔，不能的場合，考慮容易使用螺絲卸除之設計方法。(B).固定銷長度適度最好，不可大於必要的長度。(C).固定銷孔宜有必要的逃離部。(D).置於上模部份之場合，應設計防止落下之機構以防止其掉落。(E).採用一方壓入配合一方滑動配合之場合，滑動側之固定銷孔稍微大於固定銷。(F).固定銷之數量以兩只為原則，盡量選擇相同之尺寸。
9.壓料板單元
壓料板單元之特別重要點是壓料面與凹模面有正確的平行度及緩沖壓力要求平衡。
10. 誤送檢測單元
以連續模具沖壓加工時，模具必須設計失誤檢出單元以檢出送料節距之變化量是否超過其基準而停止沖床之運轉。失誤檢出單元是裝設於模具內部，依其檢出方法有下列兩種裝設形式：(A).上模內裝設檢出銷之形式，當其偏離料條孔穴時，將與料條相接觸而檢知。(B).下模內裝設檢出銷之形式，當料條之一部與檢出銷接觸而檢知。
11. 廢料切斷單元
連續沖壓加工時料條 (廢料) 將陸續離開模具內，其處理方式有兩種：(A).利用卷料機卷取之，(B).利用模具切斷裝置將其細化。又後者之方式有兩種：(A).利用專用廢料切斷機 (設置於沖壓機械外部)，(B).裝設於連續模具最後工程之切斷單元。
12. 高度停止塊單元
高度停止塊單元之主要作用是正確地決定上模之下死點位置，其形式有下列兩種：(A).沖壓加工時亦經常接觸之方式，(B).組裝時才接觸，沖壓加工時不接觸之方式。還有，當模搬運、保管時，為防止上模與下模之接觸，最好於上模與下模之間置入隔塊。當精度要求無必要時，其使用標准可採用螺絲調整型。 1. 標准部品及規格
模具用標准規格之選擇方法最好考量下列事項：(A).使用的規格內容不受限制時，最好採用最高層者。(B).原則上採用標准數。(C).模具標准部品無此尺寸時，採用最接近者再進行加工。
2.沖頭之設計
沖頭依其功能可大致分為三大部份：(A).加工材料之刃部先端 (切刃部，其形狀有不規則形、方形、圓形等)。(B).與沖頭固定板接觸部 (固定部或柄部，其斷面形狀有不規則形、方形、圓形等)。(C).刃部與柄部之連結部份 (中間部)。
沖頭各部份之設計基準分別從 (A).切刃部長度，(B).切刃部之研磨方向，(C).沖頭之固定法及柄部之形狀等方面簡述之。
3. 沖頭固定板之設計
沖頭固定板之厚度與模具及荷重之大小有關系性，一般上為沖頭長度之30~40%，還有沖頭引導部長度宜高於沖頭直徑之1.5倍
4. 導引銷 (沖頭) 之設計
導引銷 (沖頭) 之引導部直徑與材料導引孔之間隙，其尺寸及突出壓料板之量依材料之厚度而設計，導引銷之先端形狀大致分為兩種：A.炮彈形，B.圓錐形 (推拔形)。
(1).炮彈形是最普通之形式，市面上亦有標准部品。
(2).圓錐形有一定的角度，很適合用於小件之高速沖壓，推拔角度之決定因素有沖壓行程、被加工件之材質、導引孔之大小，加工速度等。推拔角度大時較容易修正被加工材料之位置，但推拔部之長度將變長。推拔部與圓筒部連接處宜滑順之。
5.凹模之設計
(1).沖切凹模之設計
沖切凹模之形狀設計應考量之要項有：A.模具壽命及逃角之形狀，B.凹模之剪角，C.凹模之分割。
(A).模具壽命及逃角之形狀：此設計是非常重要的事項，如設計不正確將會造成沖頭之破損、沖屑之堵塞或浮上、毛邊之發生等沖壓加工不良現象。
(B).凹模之剪角：外形沖切時為減低其沖切力，凹模可采剪角設計，剪角大時沖切力之減低亦大，但易造成製品之反曲及變形。
(C).凹模之分割：凹模必須施以成形研磨等精加工，由於其是凹形狀，研磨工具不易進入，故必須加以分割。
(2).彎曲凹模之設計
彎曲加工用凹模之設計，為防止回彈及過度彎曲等現象之發生，U形彎曲加工用凹模之部形狀為雙R與直線部 (斜度為30度) 之組合，最好近似R形狀。R部形狀經成形研磨或NC放電加工後應施以拋光處理。
(3).引伸凹模之設計
引伸凹模角隅部形狀及逃角形狀是非常重要的設計事項，有關角隅部及逃角之形狀及特徵如下：引伸凹模R角值大時較易引伸加工，但亦產生引伸產品表面產生皺摺現象，引伸製品側壁厚度大於板厚。引伸厚板件及頂出困難之場合，凹模R值要取小，約為板厚之1-2倍，一般上圓筒及方筒引伸凹模之大多引伸部作成直段狀，為防止燒著發生、潤滑油油膜之破壞及減少頂出力等目的，直段部下方宜有逃部 (階段形或推拔形) 設計。特別是引縮加工之場合，此直段部有必要盡量少。
6. 沖頭之側壓對策
沖壓加工時沖頭左右承受均等之荷重是最佳理想 (即側壓為零) 狀態，沖頭承受側向壓力時將使上模與下模產生橫方向之偏移，造成模具間隙之部份變大或變小 (間隙不均勻) 及無法得到良好精度的沖壓加工。有關沖頭之側壓對策有下列方法：(A).改變加工方向，(B).單側加工 (沖切、彎曲、引伸等) 之製品宜采兩排布列方式，(C).沖頭或凹模裝設側壓擋塊，切刃之側面設有導引部 (尤其是切斷及分斷加工)。
7. 背壓板之設計
沖壓加工時主要作用件 (沖頭、壓料板、凹模) 之後方將承受面壓，當沖壓力高於面壓力時宜採用背壓板 (特別是沖頭及凹模模套之背面) 背壓板之使用方式有局部使用與全面使用兩種形式。
模具設計軟體
現代工業發展很快,基本上都是利用電腦進行設計和加工，其精度能夠保證在0.002~0.01。搞模具設計工作有一條無邊無際的廣闊天地.如果能夠用電腦進行輔助設計，則你的對手,無形之中，就落在你的後面了.常用模具設計軟體有AUTOCAD Pro/E UG SW CImatron，mishiong 等等。 設計是模具生產中的關鍵步驟、生產的初始環節，把控著模具生產的全過程，因此設計還對模具的使用壽命有著極大的影響，設計主要從以下兩個方面影響沖壓模具的使用壽命。
(1)模具的導向機構精度。准確和可靠的導向，對於減少模具工作零件的磨損，避免凸、凹模啃傷影響極大，尤其是無間隙和小間隙沖裁模、復合模和多工位級進模則更為有效。為提高模具壽命，設計時必須根據工序性質和零件精度等要求，正確選擇導向形式和確定導向機構的精度。
(2)模具(凸、凹模)刃口幾何參數。凸、凹模的形狀、配合間隙和圓角半徑不僅對沖壓件成形有較大的影響，而且對於模具的磨損及壽命也影響很大。如模具的配合間隙直接影響沖裁件質量和模具壽命。精度要求較高的，設計中就宜選較小的間隙值；反之則可適當加大間隙，以提高模具壽命。

Ⅱ 模具中導柱和導套有什麼用

沖壓模具之導柱：

模具中的「導柱」也叫「導向柱」，作用就是導向。最常見的導向裝置就是導柱導套。另外，大型模具可能設置導板，微型沖模可能設置導管，與導柱導套作用相同。外導柱是起到一個定位的作用，它與導套的配合間隙可以用來確定一個模具的精度。加之與內導柱配合，在冷沖模中用於保護沖頭，凹模。提高冷沖模的精度，延長模具和沖壓設備的使用壽命。

模具的導向裝置的作用是引導上模與下模以正確位置對合，同時對沖壓設備也有一定的保護作用。如果產品是多邊型形、三角形或者不規則形狀（如果沖壓產品為正圓形有些場合也可以不用導柱），模具中心或周邊曲線邊緣輪廓很難做到受壓或沖擊力的平衡，加工作過程中對模具的損傷和產品的質量不穩定性是非常大的。同時對設備的導軌、滑塊、曲軸、軸承等關鍵部件也會產生一定的偏心偏載，從而導致不正常的磨損，大大的縮短機器設備的使用壽命。
所以後說沖壓模具加上導柱導套是非常有必要的！

Ⅲ 模具設計總結

1.塑性變形體積不變條件，塑性變形時，物體體積的變化與平均應力成正比。 ，其產生的主應變圖可能有三類：1.具有一個正應變及負應變；2.具有一個負應變和兩個正應變；3.一個主應變為零，另兩個應變之大小相等符號相反。

2.沖裁是利用模具使板料產生分離的一種沖壓工序，沖裁是最基本的沖壓工序。沖裁是分離工序的總稱，她包括落料、沖孔、切斷、修邊、切舌、彎曲等多種工序。一般來說，沖裁主要是指落料和沖孔工序。

3.沖裁的變形過程：1.彈性變形階段（變形區內部材料應力小於屈服應力 ）；2.塑性變形階段（變形區內部材料應力大於屈服應力）；3.斷裂分離階段（變形區內部材料應力大於強度極限） 。

4.沖裁斷面可分為明顯的四個部分：塌角、光亮、毛面和毛刺。

5.沖裁件質量：指斷面狀況、尺寸精度和形狀誤差。在影響沖裁件質量的組成因素中，間隙時主要的因素之一。沖裁件的斷面質量主要指塌角的大小、光面約占板厚的比例、毛面的斜角大小及毛刺等。間隙合適時，沖裁時上下刃口處所產生的剪切裂紋基本重合，這時光面約占板厚的1/2~1/3，切斷面的塌角、毛刺和斜度均很小，完全基本滿足一般沖裁件的要求。間隙過小時，凸模刃口處的裂紋比合理間隙時向外錯開一段距離；間隙過大時，凸模刃口處的裂紋比合理間隙時向內錯開一段距離，材料的彎曲與拉申增大，拉應力增大，塑性變形階段較早結束，致使斷面光面減小，塌角與斜度增大，形成厚而大的拉長毛刺，且難以去除，同時沖裁件的翹曲現象嚴重，影響生產的正常進行。（材料的相對厚度越大，彈性變形量越小，因而製件的精度也越高。沖裁件尺寸越小，形狀越簡單則精度越高。）

凸凹模刃口尺寸計算的依據和計算準則：在沖裁件尺寸的測量和是使用中，都是以光面的尺寸為基準。落料件的光面是因凹模刃口擠切材料產生的，而孔的光面是凸模刃口擠切材料產生的。故計算刃口尺寸時，應按落料和沖孔兩種情況分別進行，其原則如下：1.落料：落料件光面尺寸與凹模尺寸相等，故應與凹模尺寸為為基準（落料凹模基本尺寸應去工件尺寸公差范圍內的較小尺寸。）；2.沖孔：工件光面的孔徑與凸模尺寸相等，故應與凸模尺寸為基準。（因沖孔的尺寸會隨凸模的磨損而減小，故沖孔凸模基本尺寸應去工件孔尺寸公差范圍內的較大尺寸）；3.孔心距：當工件上需要沖制多個孔時，孔心距的尺寸精度由凹模孔心距保證。4.沖模刃口製造公差：凸凹模刃口尺寸精度的選擇應以能保證工件的精度要求為准，保證合理的凹凸模間隙值，保證模具一定的使用壽命。5.工件尺寸公差與沖模刃口尺寸的製造偏差原則上都應按「入體」原則標注為單向公差。但對於磨損後無變化的尺寸，一般標注雙向偏差。

7.沖裁件在條料、帶料或板料的布置方法叫排樣。沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比叫做材料的利用率，它是衡量合理利用材料的技術經濟指標。

8.沖裁所產生的廢料可分為兩類：一是結構廢料，是由沖件的形狀特點產生的；二是由於沖件之間和沖件與條料側邊之間的搭邊以及料頭、料尾和邊料而產生的廢料，稱為工藝廢料。

9.排樣方法：有廢料排樣、少廢料排樣、無廢料排樣。

10.搭邊值的確定：排樣時沖裁件之間以及沖裁件與條料側邊之間留下的工藝廢料叫做搭邊。搭邊的有兩個作用：一是補償了定位誤差和剪板誤差，，確保沖出合格零件；二是可以增加條料剛度，方便條料送進，提高勞動生產率。

11.沖模壓力中心的確定：沖壓力合力的作用點稱為模具的壓力中心。模具的壓力中心應該壓力機滑塊的中心線。

12.沖裁模具的分類：1.單工序模：無導向單工序沖裁模，導板式單工序沖裁模，導柱式單工序沖裁模；2.級進模是在壓力機一次行程中，在模具的不同位置上同時完成數道沖壓工序：固定擋料銷和導正銷定位的級進模，測刃定距的級進模；3.復合模是在壓力機的一次行程中，在一副模具的統一位置上完成數道沖壓工序：根據安裝位置不同（凸模、凹模）正裝式復合模、倒裝式復合模；

13. 模具強度對排樣的要求：孔距小的沖件，其孔要分步沖出，工位之間凹模壁厚小的，應增設空步，外形復雜的沖件應分步沖出，以簡化凸、凹模形狀，增強其強度，便於加工和裝配，測刃的位置應盡量避免導致凸凹模局部工件而損壞刃口。

14.從正裝式和倒裝式復合模具結構分析中可以看出，兩者各有優缺點。正裝式較適用於沖制材料較軟的或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖制孔邊距離較小的沖裁件。而倒裝式不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件，但倒裝式復合模結構簡單，又可以直接利用壓力機的打桿裝置進行推薦，卸件可靠，便於操作，並為機械化出件提供有利條件，故應用十分廣泛。，總之復合模生產效率高，沖裁件的內孔與外圓的相對位置精度高，板料的定位精度要求比級進模低，沖裁的輪廓尺寸較小。但復合模結構復雜，製造精度要求高，成本高。復合模主要用於生產批量大、精度要求高的沖裁件。

15.始用擋料裝置：在級進模中為了解決首件定位問題，需要設置始用擋料裝置。

16.卸料裝置：1.固定卸料裝置；2.彈壓卸料裝置（卸料及壓料作用，沖壓質量較好，平直度較高，適用，質量要求要高的沖載和薄板）；3.廢料切刀裝置。

17.彎曲：是將板料、棒料、型材或管料等彎曲一定形狀和角度的零件的一種沖壓成形工序。

18.應變中性層：在縮短與伸長兩變形區域之間，必有一層金屬纖維變形前後長度保持不變。

19.彎曲變形區內板料橫斷面形狀變化分為：1.寬板彎曲時，橫斷面形狀幾乎不變，仍為矩形；2.窄板彎曲時，原矩形斷面變成了扇形。生產中一般為寬板彎曲。

20.r/t稱為板料的相對彎曲半徑，是表示板料彎曲變形程度的重要參數。相對彎曲半徑越小，表示彎曲變形程度越大。

21.板料塑性彎曲的變形特點：1.應變中性層位移的內移；2.變形區內板料的變薄和增長；

3.變形區板料剖面的畸變、翹曲和破裂。

22.最小彎曲半徑：在保證彎曲件毛坯外表面纖維不發生破壞的條件下，工件所能彎曲成的內表面最小圓角半徑，稱為最小彎曲半徑。生產中用它來表示材料彎曲時的成形極限。

23.影響最小彎曲半徑的因素：1.材料的力學性能；2.零件彎曲中心角的大小；3.板料的軋制方向與彎曲線夾角的關系；4.板料表面及沖裁斷面的質量；5.材料的相對寬度；6.板料厚度

24.回彈現象：回彈現象產生於彎曲變形結束後的卸載過程。

25.影響回彈的因素：1.材料的力學性能；2.相對彎曲半徑r/t；3.彎曲中心角；4.彎曲方式及校正力大小；5.工件形狀；6.模具間隙。

26.拉深：是利用模具將平面毛坯製成開口空心零件的一種沖壓工藝方法。

27.起皺和拉裂是影響拉深過程的兩個主要因素：

28.起皺：在拉深過程中，毛坯凸緣在切向壓應力作用下，可能產生塑性失穩而拱起的現象。

29.起皺的原因：毛坯凸緣的切向壓應力過大，最大切向壓應力產生在毛坯凸緣外緣處，所以起皺首先在外緣處開始。

30.拉裂：影響摩擦阻力的因素有：1.壓邊力的影響；2.相對圓角半徑的影響；3.潤滑的影響；4.凸凹模間隙的影響；5.表面粗糙度的影響。

31.拉深系數：是指每次拉深後圓筒形零件的直徑與拉深前毛坯的直徑之比，m表示。

32.極限拉深系數：把材料既能拉深成形又不被拉斷時的最小拉深系數。

33.影響拉深系數的因素：1.材料力學性能的影響；2.材料相對厚度的影響；3.拉深次數的影響；4.壓邊力的影響；5.模具工作部分圓角半徑及間隙的影響。

34.塑料的分類：1.按照合成樹脂的分子結構和受熱時的行為分類：熱塑性塑料、熱固性塑料；2.按塑料應用范圍分類：通用塑料、工程塑料、特種塑料。

35.聚合物的熱力學性能：聚合物的物理、力學性能與溫度密切相關，當溫度變化時，聚合物的受力行為發生變化，呈現出不同的力學狀態，表現出分階段的力學性能特點。在溫度較低時（低於 溫度時）曲線基本水平的，變形量很小。當溫度上升時（ ）曲線開始急劇變化，很快趨於水平。如果溫度繼續上升，變化迅速發展，彈性模量很快下降，聚合物產生粘性流動，成為粘流態，此時變化是不可逆的物體成為液態。

36.注射工藝過程，注射過程一般包括加料、塑化、注射、冷卻和脫模。

37.製品的後處理：塑料製品脫模後常需要進行適當的後處理（退火和調試），以便改善和提高製品的性能和尺寸的穩定性。

38.壓力：注射成型過程中的壓力包括塑化壓力與注射壓力兩種。塑化壓力又稱背壓，是指注射機螺桿頂部的熔體在螺栓保持不後退時所產生的壓力。注射壓力：用以克服熔體從料筒流向型腔的流動阻力，提供充模速度及對熔體進行壓實等。

39.根據工藝的有關要求，應盡量使製品各部分的壁厚均勻，避免局部太厚與太薄，否則，成型後因收縮不均會使製品變形或產生縮孔、凹陷及填充不足等缺陷。P83

40.注射模由動模與定模兩大部分組成。

41.根據模具中各個零件的不同功能，注射模可由以下七個系統和機構組成：1.成型零部件；2.澆注系統；3.導向與定位機構；4.脫模機構；5.側向分型與抽心機構；6.溫度調節系統；7.排氣系統。

42.按模具總體結構特徵分類：1.單分型面注射模；2.雙分型面注射模；3.帶有側向分型與抽心機構的注射模；4.帶有活動成型零件的注射模；5.機動脫螺紋的注射模；6.無流道注射模。

43.分型面：是模具上用於取出塑件和澆注系統冷凝料的可分離的接觸面。

44.選擇分型面的原則：基本原則-分型面應選擇在塑件斷面輪廓最大的位置，以便順便脫模。還應考慮因素：1.分型面的選擇應便於塑件脫模並簡化模具結構；2.分型面的選擇應考慮塑件的技術要求；3.分型面應盡量選擇在不影響塑件外觀的位置；4.分型面的選擇應有利於排氣；5.分型面的選擇應便於模具零件的加工；6.分型面的選擇應考慮注射機的技術參數。

45.注射系統的組成及作用：澆注系統是指模具中塑料熔體由注射機噴嘴至型腔之間的進料通道。其作用是將塑料熔體充滿型腔並將注射壓力傳遞到型腔的各個部位，以獲得組織緻密，輪廓清晰，表面光潔、尺寸精確的塑件。

46.澆注系統的組成：主流道、分流道、澆口、冷料穴（它可以設置在主流道的末端，還可以設置在各分流道的轉向處，甚至在型腔料流的末端）。

47.流道設計：1.主流道一般設計成圓錐形，其錐角一般在2~4°內壁表面粗糙度為0.4

~0.8um；2.為了保證主流道與注射機噴嘴緊密接觸，防止料漏，一般主流道與噴嘴對接處作成球面凹坑，其半徑 ，其最小直徑 。凹坑深度取h=3~5mm；3.為減少熔體沖模時的壓力損失和塑料損耗，應盡量縮短主流道的長度，一般主流道的長度控制在60mm內。

48.凹模的結構設計： 凹模也可以稱為型腔、凹模型腔，用以形成塑件的外形輪廓，按結構形式的不同可分為：整體式，整體嵌入式、鑲拼組合式和瓣合式四種類型。

49.凸模和型心的結構形式分為：整體式、整體嵌入式、鑲拼組合式、活動式等。

50.導向機構的作用：注射模導向與定位機構，主要用來保證動模和定模兩大部分和模內其他零件之間的准確配合和可靠的分開，以避免模內各零件發生碰撞和干涉，並確保塑件的形狀和尺寸精度。

51.導向機構的設計：導向機構的作用：導向、定位、承受一定的側壓。導柱導向機構是利用導柱與導柱孔之間的間隙配合來保證模具的對合精度，導柱、導套組合形式。

52.脫模機構的分類：1.推桿，推出塑件；2.推桿固定板，固定推桿；3.推板導套，為推板運動導向；4.推板導柱 為推板運動導向；5.拉料桿 使澆注系統凝料從模具中脫出；6.推板；7.支承釘；8.復位桿 使推板在頂出塑件後復位。

53.脫模機構的設計原則：1.脫模機構運動的動力一般來自於注射機的推出機構，故脫模機構一般設置在注射模的動模內；2.脫模機構應使塑件在頂出過程中不會變形損壞；3.脫模機構應能保證塑件在頂出開模過程中留著設置有頂出機構的動模內；4.脫模機構應盡量簡單可靠，有合適的推出距離；5.若塑件需留在動模內，脫模機構應設置在定模內。

54.簡單脫模機構的形式：推桿推出機構、推管推出機構、推件板推出機構、推塊推出機構、聯合推出機構、壓縮空氣推出機構。

55.復位機構的設計：為了進行下一循環的成型，脫模推出機構在完成塑件的頂出動作後必須回到初始位置。常用的復位機構：彈簧復位（在推板與動模支承板之間安裝壓縮彈簧）和復位桿復位兩種。頂出形式：推件板頂出、推桿頂出、推管頂出，一般需要設置復位機構。

56.斜導柱抽芯機構分類：斜導柱在定模、滑塊在動模，斜導柱和滑塊同在定模，斜導柱在動模、滑塊在定模，斜導柱和滑塊同在動模。

57.斜導柱的傾斜角：抽撥力Q一定時，傾斜角 減小，傾斜柱所受的彎曲力P也越小；但當導柱的有效工作長度一定時，若傾斜角 減小，抽心距S也將減少，這對抽心不利。故確定斜導柱的傾斜角 時，要兼顧抽心距以及斜導柱所受的彎曲力，通常採用15°~20°，一般不大於25°。

58.壓緊塊的鍥角 ，壓緊塊的鍥角 通常比斜導柱傾斜角 大2°~3°。這樣才能保證，模具一開模時壓緊塊就能和滑塊脫開，否則，斜導柱將無法帶動滑塊作側抽心動作。

59.先復位裝置設計：1.模具設計中的「干涉」現象，在側向型芯和推桿垂直於開模方向的投影發生重合的情況下，合模時側向型心芯可能與推桿發生碰撞，這種現象稱為磨具設計中的「干涉」現象。

60.避免干涉措施：1.盡量避免把推桿布置在側向型心在垂直於開模方向平面上的投影范圍內。2.使推桿的推出距離小於活動型心最低面，如果結構不允許，應保證h-scot >0.5mm。當h只是略小於scot 時，可通過適當增大 角來避免干涉；3.當以上兩點都不能實施時，可採用推桿先復位機構，優先使推桿復位，然後滑塊才復位。

61.比較常見的推桿先復位機構有：彈簧先復位機構、三角形滑塊先復位機構、杠桿先復位機構和擺桿先復位機構。

1-4說明：作圖壁厚不均勻，易產生氣泡使塑件變形，右圖壁厚均勻，改善了成型工藝條件，有利於保證質量。5說明：平頂塑件，採用側澆口進料時，為了避免平面上留有熔接痕，必須保證平面進料通暢，故a>b。6說明：壁厚不均勻塑件，可在易產生凹痕表面採用波紋形式或在壁厚處開工藝孔，以掩蓋或消除凹痕。

1說明：增設加強肋後，可提高塑件強度，改善料流狀況。2.說明：採用加強肋，既不影響塑件強度，又可避免因壁厚不勻而產生縮孔。3說明：平板狀塑件，加強肋應與料流方向平行，以免造成充模阻力過大和降低塑件韌性。4.說明：非平板狀塑件，加強肋應交錯排列，以免塑件產生翹曲變形。5說明：加強肋應設計的矮一些，與支撐面應有大於05mm的間隙。

倒裝式復合模

1-打桿2-模3-推板 4-推桿 5-卸料螺釘 6-凸凹模 7-卸料板 8-落料凹模 9-頂件塊 10-帶肩頂桿 11-沖孔凸模 12-擋料銷 13-導料銷

正裝式復合模

1-導料銷2-擋料銷3-凹凸模 4-彈壓卸料板 5-凹模 6-凸模 7-打桿 8-推板 9-推桿 10-推件板

正裝式復合模

Ⅳ 導柱導套和定位柱一樣嗎

是一樣的。
1、導柱導套：模具中的導柱也叫導向柱，作用就是導向。最常見的導向裝置就是導柱導套。另外，大型模具可能設置導板，微型沖模可能設置導管，與導柱導套作用相同。外導柱是起到一個定位的作用，它與導套的配合間隙可以用來確定一個模具的精度。加之與內導柱配合，在冷沖模中用於保護沖頭，凹模。提高冷沖模的精度，延長模具和沖壓設備的使用壽命。
2、定位柱：定位柱是用於塑膠模具中精準鎖定模塊與模板之間的位置以使模具順利工作的一種模具配件。定位柱為上定位塊與下定位塊凹凸組合配置，按照凸定位柱不同分為斜定位柱與直角式定位柱，斜定位柱與直角式定位柱的凸定位塊件下端有些按照實際的使用需要會有一個槽位，以更利於精準定位。

Ⅳ 一般模具中都要用導柱和導套以保證零件質量，但也有模具可以不採用導柱和導套的，舉例說明並說明為什麼

一般來說，冷沖模具中一些要求精度高、配合間隙小的沖孔模具、落料模具都是需要採用導柱導套的結構來保證模具的使用壽命和產品的尺寸精度。

導柱導套是模具常用的導向元件，作為導向裝置，在設計和裝配時都要注意。導柱與導套應在凸模工作前或壓料板接觸到工件前充分閉合，並且此時應保證導柱上端距上模座上平面留有10-15mm的間隙。導柱、導套與上、下模板裝配後，應保證導柱與下模座的下平面、導套上端與上模座的上平面均留2-3mm的間隙。

每一個小細節都會影響到生產，無論是生產者還是使用者都不能忽視細節的重要性。所以，決定模具導柱使用壽命不只是質量和模具配件廠家的專業性，還有使用者的細心。

而對於形狀對稱的工件。為避免合模安裝時引起的方向錯誤，兩側導柱直徑或位置應有所不同；當沖模有較大的側向壓力時。模座上應裝設止推墊，避免導套、導柱承受側向力；導套應開排氣孔以排除空氣。

(5)冷沖模設計導向裝置擴展閱讀：

辨認模具導柱品質的好壞主要通過這幾個方面：

1、模具導柱產品質量:模具製成產品的尺寸的穩定性、符合性，製品表面的光潔度、製品材料的利用率等可以反映出模具本身的質量高低。

2、模具導柱使用壽命:在確保製品質量的前提下，模具所能完成的工作循環次數或生產的製件數量。

3、模具導柱的使用維護:使用是否最方便、生產輔助時間能否盡可能的短。

4、維修成本、維修周期性:模具導柱維修周期性的長短、維修的費用也都是納入到模具質量好壞的考核范圍內。

Ⅵ 冷沖壓模具設計實例

1 前言
沖壓是利用安裝在沖壓設備（主要是壓力機）上的模具對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進行變形加工，且主要採用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬於材料成型工程。
沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產就難以進行；沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現。沖壓工藝與模具、沖壓設備和沖壓材料構成沖壓加工的三要素，只有它們相互結合才能得出沖壓件。與機械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無論在技術方面還是經濟方面都具有許多獨特的優點。主要表現如下。
(1) 沖壓加工的生產效率高，且操作方便，易於實現機械化與自動化。
（2）沖壓時由於模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質量,而模具的壽命一般較長,所以沖壓的質量穩定,互換性好,具有「一模一樣」的特徵。
（3）沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復雜的零件，如小到鍾表的秒錶，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時材料的冷變形硬化效應，沖壓的強度和剛度均較高。
（4）沖壓一般沒有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設備，因而是一種省料，節能的加工方法，沖壓件的成本較低。
由於沖壓加工的零件種類繁多，各類零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同，因而生產中採用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來，可分為分離工序和成形工序兩大類；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質量的沖壓（俗稱沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。
上述兩類工序，按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉深和成形四種基本工序，每種基本工序還包含有多種單一工序。
在實際生產中，當沖壓件的生產批量較大、尺寸較少而公差要求較小時，若用分散的單一工序來沖壓是不經濟甚至難於達到要求。這時在工藝上多採用集中的方案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內完成，稱為組合的方法不同，又可將其分為復合-級進和復合-級進三種組合方式。
復合沖壓——在壓力機的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。
級進沖壓——在壓力機上的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不同工位上完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。
復合-級進——在一副沖模上包含復合和級進兩種方式的組合工序。
沖模的結構類型也很多。通常按工序性質可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成形模等；按工序的組合方式可分為單工序模、復合模和級進模等。但不論何種類型的沖模，都可看成是由上模和下模兩部分
組成，上模被固定在壓力機工作台或墊板上，是沖模的固定部分。工作時，坯料在下模面上通過定位零件定位，壓力機滑塊帶動上模下壓，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便產生分離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上模回升時，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來，以便進行下一次沖壓循環。
此設計針對所給的零件進行了一套冷沖壓模具的設計，其中設計內容為分析零件的沖裁工藝性（材料、工件結構形狀、尺寸精度），擬定零件的沖壓工藝方案及模具結構，排樣，裁板，計算沖壓工序壓力，選用壓力機及確定壓力中心，計算凸凹模刃口尺寸，主要零、部件的結構設計和加工工藝編制，壓力機的校核。
沖裁模設計題目
如圖1所示零件：墊扳
生產批量：大批量
材料：08F t=2mm
設計該零件的沖壓工藝與模具
2 零件的工藝分析
2.1 結構與尺寸
該零件結構簡單,形狀對稱。
硬鋼材料被自由凸模沖圓形孔,查《冷沖壓工藝及模具設計》表3-8,可知該工件沖孔的最小尺寸為1.3t,該工件的孔徑為:Φ6>1.3t=1.3×2=2.6。
由於該沖裁件的沖孔邊緣與工件的外形的邊緣不平行,故最小孔邊距不應小於材料厚度t,該工件的空邊距(20)>t=2,(10)>t=2,均適宜於沖裁加工。
2.2 精度
零件內、外形尺寸均未標注公差,屬自由尺寸,可按IT14級確定工件尺寸的公差,經查表得,各尺寸公差分別為：
零件外形:58 ， 38 , 30 , 16 , 8
零件內形:6
孔心距:18±0.215,
利用普通沖裁方式可以達到零件圖樣要求。
2.3 材料
08F，屬於碳素結構鋼,查《冷沖壓工藝及模具設計》附表1可知抗剪強度τ=260MPa,斷後伸長率=32％。此材料具有良好的塑性和較高的彈性,其沖裁加工性能好。
根據以上分析,該零件的工藝性較好,可以進行沖裁加工。
3 確定沖裁工藝方案
該零件包括落料、沖孔兩個基本工序，可以採用以下幾種工藝方案：
(a)先落料，再沖孔，採用單工序模生產；
(b)採用落料——沖孔復合沖壓，採用復合模生產；
(c)用沖孔——落料連續沖壓，採用級進模生產。
方案(a)模具結構簡單，但需要兩道工序，兩套模具才能完成零件的加工，生產效率低，難以滿足零件大批量生產的要求。由於零件結構簡單，為了提高生產效率，主要採用復合沖裁或級進沖裁方式。採用復合沖裁時，沖出的零件精度和平直度好，生產效率高，操作方便，通過設計合理的模具結構和排樣方案可以達到較好的零件質量。
根據以上分析，該零件採用復合沖裁工藝方案。
4 確定模具總體結構方案
4.1 模具類型
根據零件的沖裁工藝方案，採用復合沖裁模。復合模的主要結構特點是存在有雙重作用的結構零件——凸凹模，凸凹模裝在下模稱為倒裝式復合模。採用倒裝式復合模省去了頂出裝置，結構簡單，便於操作，因此採用倒裝式復合沖裁模。
4.2 操作與定位方式
雖然零件的生產批量較大，但合理安排生產，可用手工送料方式能夠達到批量要求，且能降低模具成本，因此採用手工送料方式。考慮到零件尺寸大小，材料厚度，為了便於操作和保證零件的精度，宜採用導料板導向，固定擋料銷擋料，並與導正銷配合使用以保證送料位置的准確性，進而保證零件精度。為了保證首件沖裁的正確定距，採用始用擋料銷，採用使用擋料銷的目的是為了提高材料利用率。
4.3 卸料與出件方式
採用彈性卸料的方式卸料，彈性卸料裝配依靠橡皮的彈力來卸料，卸料力不大，但沖壓時可兼起壓料作用，可以保證沖裁件表面的平面度。為了方便操作，提高零件生產率，沖件和廢料採用由凸模直接從凹模洞口推下的下出件方式。
4.4 模架類型及精度
考慮到送料與操作的方便性，模架採用後側式導柱的模架，用導柱導套導向。由於零件精度要求不是很高，但沖裁間隙較小，因此採用I級模架精度。
4.5 凸模設計
凸模的結構形式與固定方法：
落料凸模刃口部分為非圓形，為便於凸模與固定板的加工，可設計成固定台階式，中間台階和凸模固定板以H7/m6過渡配合，凸模頂端的最大台階是用其台肩擋住凸模，在卸料時不至於凸模固定板中拉出。並將安裝部分設計成便於加工的長圓形，通過接方式與凸模固定板固定。
5 工藝設計計算
5.1 排樣設計與計算
零件外形近似矩形，輪廓尺寸為58×30。考慮操作方便並為了保證零件精度，採用直排有廢料排樣。如圖1所示：

查《冷沖壓工藝及模具設計》表3-13，工件的搭邊值a=2，沿邊的搭邊值a1=2.2。級進模送料步距為S=30+2=32mm
條料寬度按表3-14中公式計算：
B -0△=(Dmax+2a1)-△0 查表3-15得：△=0.6
B=（58+2×2.2） =62.4 （㎜）
由零件圖近似算得一個零件的面積為1354.8㎜2，一個進距內的壞料面積
B×S=62.4×32=1996.8㎜2。因此一個進距內的材料利用率為：
=（A/BS）×100﹪=67.8﹪
查《冷沖壓工藝及模具設計》附表3選用板料規格為710×2000×2。
採用橫裁時，剪切條料尺寸為62.4。一塊板可裁的條料為32，每間條可沖零件個數22個零件。則一塊板材的材料利用率為：
=（n×A0/A）×100﹪
=（22×32×1354.8/710×2000）×100﹪=67.2﹪
採用縱裁時，剪切條料尺寸為62.4。一塊板可裁的條料為11，每條可沖零件個數62個零件，則一塊板材的材料利用率為：
=（n×A0/A）×100﹪
=（11×62×1354.8/710×2000）×100﹪=59.2﹪
根據以上分析，橫裁時比縱裁時的板材的材料利用率高，因此採用橫裁。
5.2 計算沖壓力與壓力中心，初選壓力機
沖裁力：根據零件圖可算得一個零件外周邊長度：
L1=16π+8+28+38×2

內周邊長度之和：
L=2π×3=18.84㎜
查《冷沖壓工藝及模具設計》附表1可知： MPa;
查《冷沖壓工藝及模具設計》附表3可知：Kx=0.05, KT=0.055.
落料力：
F落=KL1 t T
=1.3×162.27×2×260
=109.69KN
沖孔力：
F孔=KL2 t T
=1.3×6 ×2×260
=12.74
KN
卸料力：
Fx=KxF落
=0.05×109.69
=5.48KN
推件力：
根據材料厚度取凹模刃口直壁高度h=6,
故:n=h/t=3
FT=nKtF孔
=3×0.055×25.47
=4.20KN
總沖壓力：
FЁ= F落+ F孔+Fx+ FT
則FЁ=109.69+12.74+5.48+4.20
=132.11KN
應選取的壓力機公稱壓力：25t.
因此可初選壓力機型號為J23-25。
當模具結構及尺寸確定之後，可對壓力機的閉合高度，模具安裝尺寸進行校核，從而最終確定壓力機的規格。
確定壓力中心：畫出凹模刃口，建立如圖所示的坐標系：

由圖可知，該形狀關於X軸上下對稱，關於Y軸左右對稱，則壓力中心為該圖形的幾何中心。即坐標原點O。該點坐標為（0，0）。
5.3 計算凸、凹模刃口尺寸及公差
由於模具間隙較小，固凸、凹模採用配作加工為宜，由於凸、凹模之間存在著間隙，使落下的料或沖出的孔都帶有錐度。落料件的尺寸接近於凹模刃口尺寸，而沖孔件的尺寸接近於凸模刃口尺寸。固計算凸模與凹模刃口尺寸時，應按落料與沖孔兩種情況分別進行。由此，在確定模具刃口尺寸及其製造公差時，需遵循以下原則：
（I）落料時以凹模尺寸為基準，即先確定凹模刃口尺寸；考慮到凹模刃口尺寸在使用過程中因磨損而增大，固落料件的基本尺寸應取工件尺寸公差范圍較小尺寸，而落料凸模的基本尺寸則按凹模基本尺寸減最小初始間隙；
（II）沖孔時以凸模尺寸為基準，即先確定凸模刃口尺寸，考慮到凸模尺寸在使用過程中因磨損而減小，固沖孔件的基本尺寸應取工件尺寸公差范圍內的較大尺寸，而沖孔凹模的基本尺寸則按凸模基本尺寸加最小初始間隙；
（III）凸模與凹模的製造公差，根據工件的要求而定，一般取比工件精度高2~3級的精度，考慮到凹模比凸模的加工稍難，凹模比凸模低一級。
a): 落料凹模刃口尺寸。按磨損情況分類計算：
i)凹模磨損後增大的尺寸，按《冷沖壓工藝及模具設計》公式：DA=(Dmax-X△);計算，取 δA=△/4，製件精度為IT14級，故X=0.5
58 : DA1 =(58-0.5×0.74 ) =57.63 （㎜）
38 : DA2=（38-0.5×0.62） =37.69 （㎜）
30 : DA3=（30-0.5×0.52） =29.74 （㎜）
16 : DA4=（16-0.5×0.43） =15.785 （㎜）
8 : DA5=（8-0.5×0.36） =7.18 （㎜）
ii)凹模磨損後不變的尺寸，按《冷沖壓工藝及模具設計》公式：CA=（Cmin+X△）±0.5δA: 計算，取δA=△/4 ，製件精度為IT14級，故X=0.5
18±0.215: Cd1=(17.785+0.5×0.43)±0.43/8=18±0.05375（㎜）
沖裁間隙影響沖裁件質量，在正常沖裁情況下，間隙對沖裁力的影響並不大，但間隙對卸力、推件力的影響卻較大。間隙是影響模具壽命的主要因素。間隙的大小則直接影響到摩擦的大小，在滿足沖裁件質量的前提下，間隙一般取偏大值，這樣可以降低沖裁力和提高模具壽命。
查《冷沖壓工藝及模具設計》表3-3可知Zmax=0.360㎜ , Zmin=0.246㎜
相應凸模按凹模實際尺寸配作，保證最小合理間隙為0.246mm
沖孔凸模刃口尺寸。沖孔凸模為圓形，可按《冷沖壓工藝及模具設計》公式dT=(dmin+x△) 計算，取δT=△/4，製件精度為IT14級，故X=0.5
12 : dT1=(6+0.5×0.30) =6.15
6 設計選用零件、部件，繪制模具總裝草圖
6.1 凹模設計
凹模的結構形式和固定方法：凹模採用矩形板狀結構和通過用螺釘、銷釘固定在凹模固定板內，其螺釘與銷釘與凹模孔壁間距不能太小否則會影響模具強度和壽命，其值可查《冷沖壓工藝及模具設計》表3-23。
凹模刃口的結構形式：因沖件的批量較大，考慮凹模有磨損和保證沖件的質量，凹模刃口採用直刃壁結構，刃壁高度取6mm, 漏料部分沿刃口輪廓單邊擴大0.5 mm
凹模輪廓尺寸的確定：
查《冷沖壓工藝及模具設計》表3-24，得：K=0.28;
查《冷沖壓工藝及模具設計》表3-25, 得: s2=36;
凹模厚度H=ks=0.28×58=16.24（㎜）
B=s+（2.5～4.0）H
=58+（2.5～4.0）×16.24
=98.6～122.96 （㎜）
L=s1+2s2
=30+2×36
=102 （㎜）
根據算得的凹模輪廓尺寸，選取與計算值相接近的標准凹模板輪廓尺寸為L×B×H=125×125×28.5（㎜）
凹模材料和技術要求：凹模的材料選用T10A。工件部分淬硬至HRC58~62。外輪廓稜角要倒鈍。
如圖2所示：

圖2 落料凹模
6.2 凸模設計
6.2.1 凸模的結構形式與固定方法
沖孔部分的凸模刃口尺寸為圓形，為了便於凸模和固定板的加工，將沖孔凸模設計成台階式。
為了保證強度、剛度及便於加工與裝配，圓形凸模常做成圓滑過渡的階梯形，小端圓柱部分。是具有鋒利刃口的工作部分，中間圓柱部分是安裝部分，它與固定板按H7/m6配合，尾部台肩是為了保證卸料時凸模不致被拉出，圓形凸模採用台肩式固定。
6.2.2 凸模長度計算
凸模的長度是依據模具結構而定的。
採用彈性卸料時，凸模長度按公式L=h1+h2+h3計算，
式中 L---凸模長度，mm；
h1---凸模固定板厚度，mm;
h2----卸料板厚度，mm ;
h3----卸料彈性元件被預壓後的厚度
L=22mm+10mm+18.5mm
=50.5mm
6.2.3 凸模的強度與剛度校核
一般情況下，凸模強度與剛度足夠，由於凸模的截面尺寸較為積適中，估計強度足夠，只需對剛度進行校核。
對沖孔凸模進行剛度校核：
凸模的最大自由長度不超過下式：
有導向的凸模Lmax≤1200 ，其中對於圓形凸模Imin=∏d4/64
則Lmax≤1200 =24.00mm
由此可知：沖孔部分凸模工作長度不能超過24.00mm，根據沖孔標准中的凸模長度系列，選取凸模的長度：50.5
6.2.4 凸模材料和技術條件
凸模材料採用碳素工具鋼T10A，凸模工作端（即刃口）淬硬至HRC 56～60，凸模尾端淬火後，硬度為HRC 43～48為宜。
如圖3所示：

圖3 沖孔凸模

6.3 凸凹模的設計
6.3.1 凸凹模的結構形式與固定方法
凸凹模的結構簡圖如圖4所示：

圖4 凸凹模

凸凹模與凸凹模固定板的採用H7/m6配合。
6.3.2 校核凸凹模的強度
沖孔邊緣與工件外開邊緣不平行時，凸凹模的最小壁厚不應小於材料厚度t=2mm，而實際最小壁厚為5mm，故符合強度要求。
6.3.3 凸凹模尺寸的確定
凸凹模的外刃口尺寸按凹模尺寸配作並保證最小間隙為Zmin=0.246mm,內形刃口尺寸按凸模尺寸配做並保證最小間隙為Zmin=0.246mm。
6.3.4 凸凹模材料和技術條件
凸凹模材料採用碳素工具鋼T10A，淬硬至56～60HRC。
6.4 定位零件
定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上相對凸、凹模有正確的位置。
選用固定擋料銷一個。擋料銷的作用是擋住條料搭邊或沖件輪廓以限定條料送進的距離，固定擋料銷固定在位於下模的凸凹模上，規格為GB/T7694.10-94，材料45號鋼，硬度為43～48HRC
選用導料銷兩個。導料銷的作用是保證條料沿正確的方向送進，位於條料的後側（條料從右向左送進）尺寸規格為6X2，如圖5所示：

圖5 導料銷

6.5 卸料與出件裝置
出件方式是採用凸模直接頂出的下出料方式。
由於卸料採用彈性卸料的方式，彈性卸料裝置由卸料板、卸料螺釘和彈性元件組成。
卸料板：
彈性卸料板的平面尺寸等於或稍大於凹模板的尺寸，厚度取凹模厚度的0.6～0.8倍, 卸料板與凸模的單邊間隙按《冷沖壓工藝及模具設計》表3-32選取,t＞1mm時,單邊間隙為0.15mm。
為了便於可靠卸料，在模具開啟狀態時，卸料板工作平面應高出凸模刃口尺寸端面0.3～0.5，卸料板的尺寸規格為：125mmX125mmX10mm，材料為:45#鋼。如圖6所示：

圖6 卸料板

卸料螺釘：
卸料螺釘採用標準的階梯形螺釘，根據卸料板的尺寸選擇4個卸料螺釘，規格為，JB/T7650.5-94。如圖7所示：

圖7 卸料螺釘

卸料裝置：
由於橡皮允許承受的負荷較大，安裝調整方便，因此選用橡皮作為彈性元件，
卸料橡皮的選擇原則：
為了保證卸料正常工作，應使橡皮工作時的彈力大於或等於卸料力FX
FXY=AP≥FX=5.48KN
式中FXY—橡皮工作時的彈力，A—橡皮的橫截面積，P—與橡橡皮壓縮量有關的單位壓力，一般預壓時壓縮量為10%～15%。由《冷沖壓工藝及模具設計》圖3-64知，取P=0.6MPa，求得A=91.3cm2,由《冷沖壓工藝及模具設計》表3-33中的公式求得橡皮尺寸規格為35×26×24
根據工件材料厚度為2mm，沖裁時凸模進如凹模的深度為1mm，模具維修時刃磨留量為2mm，開啟時卸料板高於凸模1mm，則求得總工作行程：h工件=6mm,
使用橡皮時，不應使最大壓縮量超過橡皮自由高度的35%～45%否則是皮的自由高度應為：
H=h/(0.25～0.30)
=6/(0.25～0.30)
=20～24mm
模具組裝時的預壓縮量為：
H預=（10%～15%）H
=2.4～3.6mm
取H預=3mm
由此可知：安裝橡皮高度尺寸為21mm,
式中的H———所需的工作行程。
由上式所得的高度，還在按下式進行校核:
0.5≤H/B≤1.5
如果H/D超過1.5,應把橡皮分成若干段,並在橡皮之間墊上鋼圈。
由《冷沖壓工藝及模具設計》表3-33中的公式求得橡皮尺寸規格為35×26×24
6.6 模架及其它零件的選用
6.6.1 模柄
模柄的作用是把上模固定在壓力機滑塊上，同時使模具中心通過滑塊的壓力中心，模柄的直徑與長度與壓力機滑塊一致，模柄的尺寸規格選用凸緣模柄，用3～4個螺釘固定在上模座上。
如圖8所示:

圖8 模柄

6.6.2 模座
標准模座根據模架類型及凹模同界尺寸選用，
上模座：125mm ×125mm×35mm；
下模座：125mm×125mm×45mm；
模座材料採用灰口鑄鐵，它具有較好的吸震性，採用牌號為HT200。
6.6.3 墊板
墊板的作用是承受並擴散凸模或凹模傳遞的壓力，以防止模座被擠壓損傷。
是否要用板，可按下式校核：
P=F12/A
式中P—凸模頭部端面對模座的單位面積壓力；
F12—凸模承受的總壓力；
A—凸模頭部端面與承受面積。
由於計算的P值大於《冷沖壓工藝及模具設計》表3-34模座材料的許應壓力，因此在工作零件與模座之間加墊板。
墊板用45號鋼製造，淬火硬度為HRC43～48，其尺寸規格為：
125mm×125mm×10mm。
上下面須磨平，保證平行。
如圖9所示：

圖9 墊板

模架選用後側導柱標准模架：
上模座：L×B×H =125mm×125mm×35mm
下模座：L×B×H=125mm×125mm×45mm
導柱：D×L=￠22mm×150mm
導套：d×L×D=Φ35mm×85mm×Φ38mm
模架的閉合高度：160～190mm
墊板厚度：10mm；
凸模固定板厚度：22 mm
上模底板厚：35 mm，
凹模厚度：28.5mm
橡皮厚：24mm
卸料板厚度10 mm
凸凹模固定板厚度：45 mm，
下模底板厚：45 mm
模具的閉合厚度：
Hd=35+10+22+28.5+2+1+45+45
=188.5mm
6.6.4 沖壓設備的選擇
選用開式雙柱可傾壓力機J23-25。
公稱壓力為25t，
滑塊行程為65mm,
最大閉合高度270mm,
滑塊中心線至床身距離200 mm，
工作台尺寸：370 mm×560 mm，
墊板厚度：50 mm，
模柄孔尺寸：Φ40 mm×60 mm.
6.6.5 緊固件的選用
上模螺釘：螺釘起聯接緊固作用，上模上6個，45鋼，尺寸為M8X70下模螺釘：6個，45鋼，尺寸為M6X55.銷釘起定位作用，同時也承受一定的偏移力.上模3個，45鋼，尺寸為Φ6X60.

7 壓力機的校核
7.1 公稱壓力
根據公稱壓力的選取壓力機型號為J23-25,它的壓力為25t>15.79t,所以壓力得以校核;
7.2 滑塊行程
滑塊行程應保證坯料能順利地放入模具和沖壓能順利地從模具中取出.這里只是材料的厚度t=2mm,卸料板的厚度H=10mm,及凸模沖入凹模的最大深度2mm,即S1=2+10+2=14mm<S=65mm,所以得以校核.
7.3 行程次數
行程次數為105次/min.因為生產批量為中批量,又是手工送料,不能太快,因此是得以校核.
7.4 工作檯面的尺寸
根據下模座L×B=125mm×125mm,且每邊留出60~100mm,即L1×B1=325mm×325mm,而壓力機的工作檯面L2×B2=560mm×370mm,沖壓件和廢料從下模漏出, 漏料尺寸小於58mm×30mm,而壓力機的孔尺寸為250×250,故符合要求,得以校核;
7.5 滑塊模柄孔尺寸
滑塊上模柄孔的直徑為40mm,模柄孔深度為60mm,而所選的模柄夾持部分直徑為30mm,長度為48mm,故符合要求,得以校核;
7.6 閉合高度
由壓力機型號知Hmax=270mm M=80 H1=70
Hmin=Hmax–M= 270-80=190
(M為閉合高度調節量/mm,H1為墊板厚度/mm)
由公式得:( Hmax–H1)-5≥H≥( Hmin–H1)+10,得
(270–70)-5≥188.5≥(190–70)+10
即 195≥188.5≥120 ,所以所選壓力機合適,即壓力機得以校核.

8 模具主要零件加工工藝規程的編制
8.1 沖壓模具製造技術要求
模具精度是影響沖壓件精度的重要因素之一，為了保證模具精度，製造時應達到以下技術要求：
a、組成沖壓模具的所有零件，在材料加工精度和熱處理質量等方面均應符合相應圖樣的要求。
b、組成模架的零件應達到規定的加工要求，裝配成套的模架應活動自如，並達到規定的平行度和垂直度要求
c、模具的功能必須達到設計要求.
d、為了鑒別沖壓件的質量，裝配好的模具必須在生產條件下試模，並根據試模存在問題進行修整，直至試出合格的沖壓件為止。
8.2 總裝工藝
總裝圖如圖15所示：

圖15 總裝圖
1— 下模座 2—導柱 3—內六角螺釘￠8×70 4—內六角螺釘￠8×60
5—導套 6—凸模固定板 7—沖孔凸模 8—墊板 9—上模座 10—銷釘
11—模柄 12—打料桿 13—連接推桿 14—凸凹模 15—卸料板
16—推件塊 17—凹模 18—活動擋料銷 19—推板 20—彈性橡膠
21—凸凹模固定板 22—卸料螺釘 23—導料銷

Ⅶ 模具設計需要注意什麼問題

1 ．搜集必要的資料
設計冷沖模時，需搜集的資料包括產品圖、樣品、設計任務書和參考圖等，並相應了解如下問題：
l ）了解提供的產品視圖是否完備，技術要求是否明確，有無特殊要求的地方。
2 ）了解製件的生產性質是試制還是批量或大量生產，以確定模具的結構性質。
3 ）了解製件的材料性質（軟、硬還是半硬）、尺寸和供應方式（如條料、卷料還是廢料利用等），以便確定沖裁的合理間隙及沖壓的送料方法。
4 ）了解適用的壓力機情況和有關技術規格，根據所選用的設備確定與之相適應的模具及有關參數，如模架大小、模柄尺寸、模具閉合高度和送料機構等。
5 ）了解模具製造的技術力量、設備條件和加工技巧，為確定模具結構提供依據。
6 ）了解最大限度採用標准件的可能性，以縮短模具製造周期。

2 ．沖壓工藝性分析
沖壓工藝性是指零件沖壓加工的難易程度。在技術方面，主要分析該零件的形狀特點、尺寸大小（最小孔邊距、孔徑、材料厚度、最大外形）、精度要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝的要求。如果發現沖壓工藝性差，則需要對沖壓件產品提出修改意見，經產品設計者同意後方可修改。

3 ．確定合理的沖壓工藝方案
確定方法如下：
l ）根據工件的形狀、尺寸精度、表面質量要求進行工藝分析，確定基本工序的性質，即落料、沖孔、彎曲等基本工序。一般情況下可以由圖樣要求直接確定。
2 ）根據工藝計算，確定工序數目，如拉深次數等。
3 ）根據各工序的變形特點、尺寸要求確定工序排列的順序，例如，是先沖孔後彎曲還是先彎曲後沖孔等。
4 ) 根據生產批量和條件，確定工序的組合，如復合沖壓工序、連續沖壓工序等。
5 ) 最後從產品質量、生產效率、設備佔用情況、模具製造的難易程度、模具壽命、工藝成本、操作方便和安全程度等方面進行綜合分析、比較，在滿足沖件質量要求的前提下，確定適合具體生產條件的最經濟合理的沖壓工藝方案，並填寫沖壓工藝過程卡片（內容包括工序名稱、工序數目、工序草圖（半成品形狀和尺寸）、所用模具、所選設備、工序檢驗要求、板料規格和性能、毛坯形狀和尺寸等）: ;

4 確定模具結構形式
確定工序的性質、順序及工序的組合後，即確定了沖壓工藝方案也就決定了各工序模具的結構形式。沖模的種類很多，必須根據沖件的生產批量、尺寸、精度、形狀復雜程度和生產條件等多方面因素選擇，其選原則如下：
l ）根據製件的生產批量確定採用簡易模還是復合模結構。一般來說簡易模壽命低，成本低；而復合模壽命長，成本高。

2 ）根據製件的尺寸要求確定沖模類型。
若製件的尺寸精度及斷面質量要求較高，應採用精密沖模結構；對於一般精度要求的製件,可採用普通沖模。復合模沖出的製件精度高於級進模，而級進模又高於單工序模。

3 ）根據設備類型確定沖模結構。
拉深加工時有雙動壓力機的情況下，選用雙動沖模結構比選用單動沖模結構好很多
4 ）根據製件的形狀大小和復雜程度選擇沖模結構形式。一般情況下，大型製件，為便於製造模具並簡化模具結構，採用單工序模；小型製件，而且形狀復雜時，為便於生產，常用復合模或級進模。像半導體晶體管外殼這類產量很大而外形尺寸又很小的筒形件，應採用連續拉深的級進模。
5 ）根據模具製造力量和經濟性選擇模具類型。在沒有能力製造高水平模具時，應盡量設計切實可行的比較簡單的模具結構；而在有相當設備和技術力量的條件下，為了提高模具壽命和適應大量生產的需要，則應選擇較為復雜的精密沖模結構。
總之，在選擇沖模結構類型時，應從多方面考慮，經過全面分析和比較，盡可能使所選擇的模具結構合理。有關各類模具的特點比較見表1-3。

5 ．進行必要的工藝計算
主要工藝計算包括以下幾方面：
l ）坯料展開計算：主要是對彎曲件和拉深件確定其坯料的形狀和展開尺寸，以便在最經濟的原則下進行排樣，合理確定適用材料。
2 ）沖壓力計算及沖壓設備的初選：計算沖裁力、彎曲力、拉深力及有關的輔助力、卸料力、推料力、壓邊力等，必要時還需計算沖壓功和功率，以便選用壓力機。根據排樣圖和所選模具的結構形式，可以方便地計算出總沖壓力，根據計算出的總沖壓力，初選沖壓設備的型號和規格，待模具總圖設計好後，校核設備的裝模尺寸（如閉合高度、工作台板尺寸、漏料孔尺寸等）是否符合要求，最終確定壓力機型號和規格
3 ）壓力中心計算：計算壓力中心，並在設計模具時保證模具壓力中心與模柄中心線重合，目的是避免模具受偏心負荷作用而影響模具質量。
4 ）進行排樣及材料利用率的計算．以便為材料消耗定額提供依據。
排樣圖的設計方法和步驟：一般是先從排樣的角度考慮並計算材料的利用率，對於復雜的零件通常用厚紙剪成3 一5 個樣件．排出各種可能的方案，選擇最優方案．現在常用計算機排樣後再綜台考慮模具尺寸的大小、結構的難易程度、模具壽命、材料利用率等幾個方面的問題．選擇一個合理的排樣方案。確定出搭邊，計算步距和料寬．根據標准板（帶）料的規格確定料寬及料寬公差。再將選定的排樣畫成排樣圖，按模具類型和沖裁順序打上適當的剖面線，並標注尺寸和公差。
5 ）凸、凹模間隙和工作部分尺寸計算。
6 ）對於拉深工序，確定拉深模是否採用壓邊圈，並進行拉深次數、各中間工序模具尺寸分配，以及半成品尺寸計算等。
7 ）其他方面的特殊計算。

6 ．模具總體設計
在上述分析、計算的基礎上，即可進行模具結構的總體設計，並勾畫草圖，初步算出模具閉合高度，概略地定出模具外形尺寸，凹模的結構形式及固定方法。同時考慮如下內容：
1 ）凸、凹模結構形式及固定方法；
2 ）製件或毛坯的定位方式。
3 ）卸料和出件裝置。
4 ）模具的導向方式以及必要的輔助裝置。
5 ）送料方式。
6 ）模架形式的確定及沖模的安裝。
7 ）模具標准件的應用。
8 ）沖壓設備的選用。
9 ）模具的安全操作等。