冷冲模设计导向装置

Ⅰ 模具的模具设计

按国家职业定义，模具设计是：从事企业模具的数字化设计，包括型腔模与冷冲模，在传统模具设计的基础上，充分应用数字化设计工具，提高模具设计质量，缩短模具设计周期的人员。 1． 模板之构成
冲压模具之构成将依模具种类及构成及相异，有顺配置型构造与逆配置型构造二大类。前者是最常使用的构造，后者构造主要用于引伸成形模具或配合特殊模具。
2. 模具之规格
(1).模具尺寸与锁紧螺丝
模板之尺寸应大于工作区域，并选择标准模板尺寸。模板锁紧螺丝之位置配置与模具种类及模板尺寸有关。其中单工程模具最常使用锁紧螺丝配置于四边角，最标准形式工作区域可广大使用。长形之模具及连续模具最常使用锁紧螺丝配置于四边角及中间位置。
(2).模板之厚度
模板之厚度选择与模具之构造、冲压加工种类、冲压加工加工力、冲压加工精度等有绝对关系。依据理论计算决定模具之厚度是困难的，一般上系由经验求得，设计使用的模板厚度种类宜尽量少，配合模具高度及夹紧高度加以标准化以便利采购及库存管理。 连续模具之主要模板有冲头固定板、压料板、凹模板等等，其构造设计依冲压制品之精度、生产数量、模具之加工设备与加工方法、模具之维护保养方式等有下列三种形式：(1)整块式，(2)轭式，(3)镶入式。
1． 整块式
整块式模板亦称为一体构造型，其加工形状必须是封闭的。整块式模板主要用于简单结构或精度不高的模具，其加工方式以切削加工为主(不需热处理)，采用热处理之模板必须再施行线切割加工或放电加工及研磨加工。模板尺寸长(连续模具)之场合将采用两块或多块一体型并用之。
2． 轭式
轭式模板之中央部加工成凹沟状以组装块状品。其构造依应用要求，凹沟部可以其他模板构成之。此轭式模板构造之优点有：沟部加工容易，沟部宽度可调整之，加工精度良好等。但刚性低是其缺点。
轭式模板之设计注意事项如下：
(1).轭板构部与块状部品之嵌合采中间配合或轻配合方式，如采强压配合将使轭板发生变化。
(2).轭板兼俱块状部品之保持功能，为承受块状部品之侧压及面压，必须具有足够的刚性。还有为使轭板沟部与块状部品得到密着组合，其沟部角隅作成逃隙加工，如轭板沟部角隅不能作成逃隙加工，则块状部品须作成逃隙加工。
(3).块状部品之分割应同时考虑其内部之形状，基准面必须明确化。为使冲压加工时不产生变形，亦要注意各个块状部品之形状。
(4).轭板组入许多件块状部品时，由于各块状部品之加工累积误差使得节距产生变动，解决对策是中间块状部品设计成可调整方式。
(5).块状部品采并排组合之模具构造，由于冲切加工时块状部品将承受侧压使各块状部品间产生间隙或造成块状部品之倾斜。此现象是冲压尺寸不良、冲屑阻塞等冲压不良之重要原因，因此必须有充分的对策。
(6).轭板内块状部品之固定方法，依其大小及形状有下列五种：A.以锁紧螺丝固定，B.以键固定，C.以揳形键固定，D.以肩部固定，E.以上压件(如导料板)压紧固定。
3． 镶入式
模板中加工圆形或方形之凹部，将块状部品镶合嵌入于模板中，此种模板称为镶入式构造，此构造之加工累积公差少、刚性高，分解及组立时之精度再现性良好。由于具有容易机械加工、加工精度由工作机械决定、最后调整之工程少等优点，镶入式模板构造已成为精密冲压模具之主流，但其缺点是需要高精度的孔穴加工机。
连续冲压模具采用此模板构造时，为使模板具有高刚性要求，乃设计空站。镶入式模板构造之注意事项如下所述：
(1).嵌入孔穴之加工：模板之嵌入孔穴加工使用立式铣床(或治具铣床)、综合加工机、治具镗床、治具磨床、线割放电加工机等。嵌入孔穴之加工基准，使用线割放电加工机时，为提高其加工精度乃进行二次或以上之线割加工。
(2).嵌入件之固定方法：嵌入件固定方法之决定因素有不变动其加工的精度、组立及分解之容易性、调整之可能性等。嵌入件之固定方法有下列四种：A.以螺丝固定，B.以肩部固定，C.以趾块固定，D.其上部以板件压紧。凹模板之嵌入件固定方法亦有采用压入配合，此时应避免因加工热膨胀而产生的松弛结果，使用圆形模套嵌入件加工不规则孔穴时应设计回转防止方法。
(3).嵌入件组立及分解之考量：嵌入件及其孔穴加工精度要求高以进行组立作业。为得到即使有稍微的尺寸误差亦能于组立时加以调整，宜事先考虑解决对策，嵌入件加工之具体考虑事项有下列五项：A.设有压入导入部，B.以隔片调整嵌入件之压入状态及正确位置，C嵌入件底面设有压出用孔穴，D.以螺丝锁紧时宜采用同一尺寸之螺丝，以利锁固及松开，E.为防止组立方向之失误，应设计防呆倒角加工。
设计
1． 单元
模具对准单元亦称为模具刃件之对合引导装置。为确实保持上模与下模之对准及缩短其准备时间，依制品精度及生产数量等条件要求，模具对准单元主要有下列五种：
(1).无导引型：模具安装于冲床时直接进行其刃件之对合作业，不使用引导装置。
(2).外导引型：此种装置是最标准的构造，导引装置装设于上模座及下模座，不通过各模板，一般称为模座型。
(3).外导引与内导引并用型(一)：此种装置是连续模具最常使用之构造，冲头固定板及压料板间装设内导引装置。冲头与凹模之对合利用固定销及外导引装置。内导引装置之另一作用是防止压料板倾斜及保护细小冲头。
(4).外导引与内导引并用型(二)：此种装置是高精密度高速连续模具之使用构造，内导引装置贯穿冲头固定板、压料板及凹模固定板等等。内导引装置本身亦有模具刃件对合及保护细小冲头作用。外导引装置之主要作用是模具分解及安装于冲床时能得到滑顺目的。
(5).内导引型：此构造不使用外导引装置，内导引装置贯穿冲头固定板、压料板及凹模固定板等等，正确地保持各块板之位置关系性以保护冲头。
2. 导柱及导套单元
模具之导引方式及配件有导柱及导套单元之种类有两种：(A).外导引型(模座型或称主导引)，(B).内导引型(或称辅助引)。另行配合精密模具之要求，使用外导引与内导引并用型之需求性高。
(1).外导引型：一般上使用于不要求高精密度之模具，大多与模座构成一单元贩卖之，主要作用是模具安装于冲床时之刃件对合，几乎没有冲压加工中之动态精度保持效果。
(2).内导引型：由于模具加工机之进展，急速普及。主要作用除了模具安装于冲床时之刃件对合外，亦有冲压加工中之动态精度保持效果。
(3).外导引与内导引并用型：一副模具同时使用外导引与内导引装置。
3. 冲头与凹模单元 (圆形)
(1).冲头单元：圆形冲头单元依其形状(肩部型及平直型)、长度、维修之方便性，使用冲头单元宜与压料板导套单元配合。
(2).凹模单元：圆形凹模单元亦称为凹模导套单元，其形式有整块式及分开式，依生产数量、使用寿命及制品或冲屑之处理性，凹模单元之组合系列有：(A).使用模板直接加工凹模形状，(B).具有二段斜角之逃隙部，(C).是否要使用背板，(D).不规则凹模形状必须有回转防止设计。
4． 压料螺栓与弹簧单元
(1)、压料螺栓单元：压料板螺栓之种类有：(A).外螺丝型，(B).套筒型，(C).内螺丝型。为保持压料板于指定位置平行状态，压料螺栓之停止方法(肩部接触部位)：(A).模座凹穴承受面，(B).冲头固定板顶面，(C).冲头背板顶面。
(2)、压料弹簧单元：可动式压料板压料弹簧单元可大致分为：(A).单独使用型，(B).与压料螺栓并用型
选择压料弹簧单元时最好考虑下列要点再决定之：
(A)、确保弹簧之自由长度及必要的压缩量 (压缩量大之弹簧宜置于压料板凹穴)。
(B)、初期的弹簧压缩量 (预压缩量) 或荷重之调整有无必要。
(C)、考量模具组立或维护保养之容易性。
(D)、考量与冲头或压料螺栓长度之关系。
(E)、考量安全性 (防止弹簧断裂时之飞出)。
5. 导引销单元 (料条送料方向之定位)
(1)、导引销单元：导引销之主要作用是连续冲压加工时得到正确的送料节距。冲压模具用导引单元有间接型 (导引销单独使用) 及直接型 (导引销装设于冲头内部) 两种形式。
(2)、导引销之组装方式与冲孔冲头有相同 (装设于冲头固定板)。利用弹簧将其受制于冲头固定板。
(3)、导引销另外装设于压料板之形式，由于要求导引销突出于压料板之量达到一定及防止模具上升时之容易带上被加工材料，压料板之刚性及导引形式有必要注意之。
(4)、导引销单元有直接型，其装设于冲头内，主要用于外形冲切 (下料加工) 或引伸工程之切边加工，其位置定位系利用制品之孔及引伸部内径。
6. 导料单元
(1)、外形冲切 (下料加工) 或连续冲压加工时，为使被加工材料之宽度方向受到导引及得到正确的送料节距，乃使用导料单元。
(2)、料条宽度方向之导引装置，导引方式有：(A).固定板导引销型，(B).可动导引销型，(C).板隧道导引型 (单块板)，(D).板导引型 (两块构成)，(E).升料销导引型 (有可动式、固定式及两者并用之。
(3)、起始停止之导引装置，其形式有：(1).滑块式，(2).可动销式等两种，主要作用是材料置于模具之最初起始位置定位。
(4)、送料停止装置，可正确地决定出送料节距，主要用于人手送料之场合，其形式有：(A).固定式停止销，(B).可动式停止销，(C).边切停止方式，(D).挂钩停止机构，(E).自动停止机构。
(5)、侧推式导料机构，冲压加工时材料被压向一方，可防止材料因料条宽度与导料件宽度差所产生的蛇行现象。
(6)、胚料位置定位导料机构，其形式有：(A).固定销导料型 (利用胚料之外形)，(B).固定销导料型 (利用胚料之孔穴)，(C).导料板 (大件部品用)，(D).导料板 (一体形)，(E).导料板 (分割形)。
7. 升料与顶料单元
(1)、升料销单元：其主要作用是进行连续冲压加工时将料条升至凹模上 (位置高度称为送料高度，并达到顺利送料目的，其形式有：(A).升料销型 (圆形，纯粹升料用)，是最普通的升料销单元。(B).升料销型 (圆形，设有导料销用孔)，升料销设有导料销用孔可防止材料承受导引销之变形及使导引销确实发生作用。(C).升料及导料销型，兼俱导料功能，连续模具之导料最常使用此形式升料销型。(D).升料销型 (方形) 如有需求设有空气吹孔。(E).升料及导料销型 (方形)。
(2)、顶料单元：自动冲压加工时必须防止冲切制品或冲屑之跳于凹模表面以避免模具损坏及不良冲压件之产生。
(3)、顶出单元：顶出单元之主要作用是每次冲压加工时将制品或废料自凹模内顶出。顶出单元之装设场所有二：(A)、逆配置型模具时装设于上模部份，(B).顺配置型模具时装设于下模部份。
8.固定销单元
固定销单元之形状及其尺寸依标准规格需要而设计，使用时之注意事项有：(A).固定销孔宜为贯穿孔，不能的场合，考虑容易使用螺丝卸除之设计方法。(B).固定销长度适度最好，不可大于必要的长度。(C).固定销孔宜有必要的逃离部。(D).置于上模部份之场合，应设计防止落下之机构以防止其掉落。(E).采用一方压入配合一方滑动配合之场合，滑动侧之固定销孔稍微大于固定销。(F).固定销之数量以两只为原则，尽量选择相同之尺寸。
9.压料板单元
压料板单元之特别重要点是压料面与凹模面有正确的平行度及缓冲压力要求平衡。
10. 误送检测单元
以连续模具冲压加工时，模具必须设计失误检出单元以检出送料节距之变化量是否超过其基准而停止冲床之运转。失误检出单元是装设于模具内部，依其检出方法有下列两种装设形式：(A).上模内装设检出销之形式，当其偏离料条孔穴时，将与料条相接触而检知。(B).下模内装设检出销之形式，当料条之一部与检出销接触而检知。
11. 废料切断单元
连续冲压加工时料条 (废料) 将陆续离开模具内，其处理方式有两种：(A).利用卷料机卷取之，(B).利用模具切断装置将其细化。又后者之方式有两种：(A).利用专用废料切断机 (设置于冲压机械外部)，(B).装设于连续模具最后工程之切断单元。
12. 高度停止块单元
高度停止块单元之主要作用是正确地决定上模之下死点位置，其形式有下列两种：(A).冲压加工时亦经常接触之方式，(B).组装时才接触，冲压加工时不接触之方式。还有，当模搬运、保管时，为防止上模与下模之接触，最好于上模与下模之间置入隔块。当精度要求无必要时，其使用标准可采用螺丝调整型。 1. 标准部品及规格
模具用标准规格之选择方法最好考量下列事项：(A).使用的规格内容不受限制时，最好采用最高层者。(B).原则上采用标准数。(C).模具标准部品无此尺寸时，采用最接近者再进行加工。
2.冲头之设计
冲头依其功能可大致分为三大部份：(A).加工材料之刃部先端 (切刃部，其形状有不规则形、方形、圆形等)。(B).与冲头固定板接触部 (固定部或柄部，其断面形状有不规则形、方形、圆形等)。(C).刃部与柄部之连结部份 (中间部)。
冲头各部份之设计基准分别从 (A).切刃部长度，(B).切刃部之研磨方向，(C).冲头之固定法及柄部之形状等方面简述之。
3. 冲头固定板之设计
冲头固定板之厚度与模具及荷重之大小有关系性，一般上为冲头长度之30~40%，还有冲头引导部长度宜高于冲头直径之1.5倍
4. 导引销 (冲头) 之设计
导引销 (冲头) 之引导部直径与材料导引孔之间隙，其尺寸及突出压料板之量依材料之厚度而设计，导引销之先端形状大致分为两种：A.炮弹形，B.圆锥形 (推拔形)。
(1).炮弹形是最普通之形式，市面上亦有标准部品。
(2).圆锥形有一定的角度，很适合用于小件之高速冲压，推拔角度之决定因素有冲压行程、被加工件之材质、导引孔之大小，加工速度等。推拔角度大时较容易修正被加工材料之位置，但推拔部之长度将变长。推拔部与圆筒部连接处宜滑顺之。
5.凹模之设计
(1).冲切凹模之设计
冲切凹模之形状设计应考量之要项有：A.模具寿命及逃角之形状，B.凹模之剪角，C.凹模之分割。
(A).模具寿命及逃角之形状：此设计是非常重要的事项，如设计不正确将会造成冲头之破损、冲屑之堵塞或浮上、毛边之发生等冲压加工不良现象。
(B).凹模之剪角：外形冲切时为减低其冲切力，凹模可采剪角设计，剪角大时冲切力之减低亦大，但易造成制品之反曲及变形。
(C).凹模之分割：凹模必须施以成形研磨等精加工，由于其是凹形状，研磨工具不易进入，故必须加以分割。
(2).弯曲凹模之设计
弯曲加工用凹模之设计，为防止回弹及过度弯曲等现象之发生，U形弯曲加工用凹模之部形状为双R与直线部 (斜度为30度) 之组合，最好近似R形状。R部形状经成形研磨或NC放电加工后应施以抛光处理。
(3).引伸凹模之设计
引伸凹模角隅部形状及逃角形状是非常重要的设计事项，有关角隅部及逃角之形状及特征如下：引伸凹模R角值大时较易引伸加工，但亦产生引伸产品表面产生皱摺现象，引伸制品侧壁厚度大于板厚。引伸厚板件及顶出困难之场合，凹模R值要取小，约为板厚之1-2倍，一般上圆筒及方筒引伸凹模之大多引伸部作成直段状，为防止烧着发生、润滑油油膜之破坏及减少顶出力等目的，直段部下方宜有逃部 (阶段形或推拔形) 设计。特别是引缩加工之场合，此直段部有必要尽量少。
6. 冲头之侧压对策
冲压加工时冲头左右承受均等之荷重是最佳理想 (即侧压为零) 状态，冲头承受侧向压力时将使上模与下模产生横方向之偏移，造成模具间隙之部份变大或变小 (间隙不均匀) 及无法得到良好精度的冲压加工。有关冲头之侧压对策有下列方法：(A).改变加工方向，(B).单侧加工 (冲切、弯曲、引伸等) 之制品宜采两排布列方式，(C).冲头或凹模装设侧压挡块，切刃之侧面设有导引部 (尤其是切断及分断加工)。
7. 背压板之设计
冲压加工时主要作用件 (冲头、压料板、凹模) 之后方将承受面压，当冲压力高于面压力时宜采用背压板 (特别是冲头及凹模模套之背面) 背压板之使用方式有局部使用与全面使用两种形式。
模具设计软件
现代工业发展很快,基本上都是利用电脑进行设计和加工，其精度能够保证在0.002~0.01。搞模具设计工作有一条无边无际的广阔天地.如果能够用电脑进行辅助设计，则你的对手,无形之中，就落在你的后面了.常用模具设计软件有AUTOCAD Pro/E UG SW CImatron，mishiong 等等。 设计是模具生产中的关键步骤、生产的初始环节，把控着模具生产的全过程，因此设计还对模具的使用寿命有着极大的影响，设计主要从以下两个方面影响冲压模具的使用寿命。
(1)模具的导向机构精度。准确和可靠的导向，对于减少模具工作零件的磨损，避免凸、凹模啃伤影响极大，尤其是无间隙和小间隙冲裁模、复合模和多工位级进模则更为有效。为提高模具寿命，设计时必须根据工序性质和零件精度等要求，正确选择导向形式和确定导向机构的精度。
(2)模具(凸、凹模)刃口几何参数。凸、凹模的形状、配合间隙和圆角半径不仅对冲压件成形有较大的影响，而且对于模具的磨损及寿命也影响很大。如模具的配合间隙直接影响冲裁件质量和模具寿命。精度要求较高的，设计中就宜选较小的间隙值；反之则可适当加大间隙，以提高模具寿命。

Ⅱ 模具中导柱和导套有什么用

冲压模具之导柱：

模具中的“导柱”也叫“导向柱”，作用就是导向。最常见的导向装置就是导柱导套。另外，大型模具可能设置导板，微型冲模可能设置导管，与导柱导套作用相同。外导柱是起到一个定位的作用，它与导套的配合间隙可以用来确定一个模具的精度。加之与内导柱配合，在冷冲模中用于保护冲头，凹模。提高冷冲模的精度，延长模具和冲压设备的使用寿命。

模具的导向装置的作用是引导上模与下模以正确位置对合，同时对冲压设备也有一定的保护作用。如果产品是多边型形、三角形或者不规则形状（如果冲压产品为正圆形有些场合也可以不用导柱），模具中心或周边曲线边缘轮廓很难做到受压或冲击力的平衡，加工作过程中对模具的损伤和产品的质量不稳定性是非常大的。同时对设备的导轨、滑块、曲轴、轴承等关键部件也会产生一定的偏心偏载，从而导致不正常的磨损，大大的缩短机器设备的使用寿命。
所以后说冲压模具加上导柱导套是非常有必要的！

Ⅲ 模具设计总结

1.塑性变形体积不变条件，塑性变形时，物体体积的变化与平均应力成正比。 ，其产生的主应变图可能有三类：1.具有一个正应变及负应变；2.具有一个负应变和两个正应变；3.一个主应变为零，另两个应变之大小相等符号相反。

2.冲裁是利用模具使板料产生分离的一种冲压工序，冲裁是最基本的冲压工序。冲裁是分离工序的总称，她包括落料、冲孔、切断、修边、切舌、弯曲等多种工序。一般来说，冲裁主要是指落料和冲孔工序。

3.冲裁的变形过程：1.弹性变形阶段（变形区内部材料应力小于屈服应力 ）；2.塑性变形阶段（变形区内部材料应力大于屈服应力）；3.断裂分离阶段（变形区内部材料应力大于强度极限） 。

4.冲裁断面可分为明显的四个部分：塌角、光亮、毛面和毛刺。

5.冲裁件质量：指断面状况、尺寸精度和形状误差。在影响冲裁件质量的组成因素中，间隙时主要的因素之一。冲裁件的断面质量主要指塌角的大小、光面约占板厚的比例、毛面的斜角大小及毛刺等。间隙合适时，冲裁时上下刃口处所产生的剪切裂纹基本重合，这时光面约占板厚的1/2~1/3，切断面的塌角、毛刺和斜度均很小，完全基本满足一般冲裁件的要求。间隙过小时，凸模刃口处的裂纹比合理间隙时向外错开一段距离；间隙过大时，凸模刃口处的裂纹比合理间隙时向内错开一段距离，材料的弯曲与拉申增大，拉应力增大，塑性变形阶段较早结束，致使断面光面减小，塌角与斜度增大，形成厚而大的拉长毛刺，且难以去除，同时冲裁件的翘曲现象严重，影响生产的正常进行。（材料的相对厚度越大，弹性变形量越小，因而制件的精度也越高。冲裁件尺寸越小，形状越简单则精度越高。）

凸凹模刃口尺寸计算的依据和计算准则：在冲裁件尺寸的测量和是使用中，都是以光面的尺寸为基准。落料件的光面是因凹模刃口挤切材料产生的，而孔的光面是凸模刃口挤切材料产生的。故计算刃口尺寸时，应按落料和冲孔两种情况分别进行，其原则如下：1.落料：落料件光面尺寸与凹模尺寸相等，故应与凹模尺寸为为基准（落料凹模基本尺寸应去工件尺寸公差范围内的较小尺寸。）；2.冲孔：工件光面的孔径与凸模尺寸相等，故应与凸模尺寸为基准。（因冲孔的尺寸会随凸模的磨损而减小，故冲孔凸模基本尺寸应去工件孔尺寸公差范围内的较大尺寸）；3.孔心距：当工件上需要冲制多个孔时，孔心距的尺寸精度由凹模孔心距保证。4.冲模刃口制造公差：凸凹模刃口尺寸精度的选择应以能保证工件的精度要求为准，保证合理的凹凸模间隙值，保证模具一定的使用寿命。5.工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按“入体”原则标注为单向公差。但对于磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差。

7.冲裁件在条料、带料或板料的布置方法叫排样。冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫做材料的利用率，它是衡量合理利用材料的技术经济指标。

8.冲裁所产生的废料可分为两类：一是结构废料，是由冲件的形状特点产生的；二是由于冲件之间和冲件与条料侧边之间的搭边以及料头、料尾和边料而产生的废料，称为工艺废料。

9.排样方法：有废料排样、少废料排样、无废料排样。

10.搭边值的确定：排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料叫做搭边。搭边的有两个作用：一是补偿了定位误差和剪板误差，，确保冲出合格零件；二是可以增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率。

11.冲模压力中心的确定：冲压力合力的作用点称为模具的压力中心。模具的压力中心应该压力机滑块的中心线。

12.冲裁模具的分类：1.单工序模：无导向单工序冲裁模，导板式单工序冲裁模，导柱式单工序冲裁模；2.级进模是在压力机一次行程中，在模具的不同位置上同时完成数道冲压工序：固定挡料销和导正销定位的级进模，测刃定距的级进模；3.复合模是在压力机的一次行程中，在一副模具的统一位置上完成数道冲压工序：根据安装位置不同（凸模、凹模）正装式复合模、倒装式复合模；

13. 模具强度对排样的要求：孔距小的冲件，其孔要分步冲出，工位之间凹模壁厚小的，应增设空步，外形复杂的冲件应分步冲出，以简化凸、凹模形状，增强其强度，便于加工和装配，测刃的位置应尽量避免导致凸凹模局部工件而损坏刃口。

14.从正装式和倒装式复合模具结构分析中可以看出，两者各有优缺点。正装式较适用于冲制材料较软的或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，还可以冲制孔边距离较小的冲裁件。而倒装式不宜冲制孔边距离较小的冲裁件，但倒装式复合模结构简单，又可以直接利用压力机的打杆装置进行推荐，卸件可靠，便于操作，并为机械化出件提供有利条件，故应用十分广泛。，总之复合模生产效率高，冲裁件的内孔与外圆的相对位置精度高，板料的定位精度要求比级进模低，冲裁的轮廓尺寸较小。但复合模结构复杂，制造精度要求高，成本高。复合模主要用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。

15.始用挡料装置：在级进模中为了解决首件定位问题，需要设置始用挡料装置。

16.卸料装置：1.固定卸料装置；2.弹压卸料装置（卸料及压料作用，冲压质量较好，平直度较高，适用，质量要求要高的冲载和薄板）；3.废料切刀装置。

17.弯曲：是将板料、棒料、型材或管料等弯曲一定形状和角度的零件的一种冲压成形工序。

18.应变中性层：在缩短与伸长两变形区域之间，必有一层金属纤维变形前后长度保持不变。

19.弯曲变形区内板料横断面形状变化分为：1.宽板弯曲时，横断面形状几乎不变，仍为矩形；2.窄板弯曲时，原矩形断面变成了扇形。生产中一般为宽板弯曲。

20.r/t称为板料的相对弯曲半径，是表示板料弯曲变形程度的重要参数。相对弯曲半径越小，表示弯曲变形程度越大。

21.板料塑性弯曲的变形特点：1.应变中性层位移的内移；2.变形区内板料的变薄和增长；

3.变形区板料剖面的畸变、翘曲和破裂。

22.最小弯曲半径：在保证弯曲件毛坯外表面纤维不发生破坏的条件下，工件所能弯曲成的内表面最小圆角半径，称为最小弯曲半径。生产中用它来表示材料弯曲时的成形极限。

23.影响最小弯曲半径的因素：1.材料的力学性能；2.零件弯曲中心角的大小；3.板料的轧制方向与弯曲线夹角的关系；4.板料表面及冲裁断面的质量；5.材料的相对宽度；6.板料厚度

24.回弹现象：回弹现象产生于弯曲变形结束后的卸载过程。

25.影响回弹的因素：1.材料的力学性能；2.相对弯曲半径r/t；3.弯曲中心角；4.弯曲方式及校正力大小；5.工件形状；6.模具间隙。

26.拉深：是利用模具将平面毛坯制成开口空心零件的一种冲压工艺方法。

27.起皱和拉裂是影响拉深过程的两个主要因素：

28.起皱：在拉深过程中，毛坯凸缘在切向压应力作用下，可能产生塑性失稳而拱起的现象。

29.起皱的原因：毛坯凸缘的切向压应力过大，最大切向压应力产生在毛坯凸缘外缘处，所以起皱首先在外缘处开始。

30.拉裂：影响摩擦阻力的因素有：1.压边力的影响；2.相对圆角半径的影响；3.润滑的影响；4.凸凹模间隙的影响；5.表面粗糙度的影响。

31.拉深系数：是指每次拉深后圆筒形零件的直径与拉深前毛坯的直径之比，m表示。

32.极限拉深系数：把材料既能拉深成形又不被拉断时的最小拉深系数。

33.影响拉深系数的因素：1.材料力学性能的影响；2.材料相对厚度的影响；3.拉深次数的影响；4.压边力的影响；5.模具工作部分圆角半径及间隙的影响。

34.塑料的分类：1.按照合成树脂的分子结构和受热时的行为分类：热塑性塑料、热固性塑料；2.按塑料应用范围分类：通用塑料、工程塑料、特种塑料。

35.聚合物的热力学性能：聚合物的物理、力学性能与温度密切相关，当温度变化时，聚合物的受力行为发生变化，呈现出不同的力学状态，表现出分阶段的力学性能特点。在温度较低时（低于 温度时）曲线基本水平的，变形量很小。当温度上升时（ ）曲线开始急剧变化，很快趋于水平。如果温度继续上升，变化迅速发展，弹性模量很快下降，聚合物产生粘性流动，成为粘流态，此时变化是不可逆的物体成为液态。

36.注射工艺过程，注射过程一般包括加料、塑化、注射、冷却和脱模。

37.制品的后处理：塑料制品脱模后常需要进行适当的后处理（退火和调试），以便改善和提高制品的性能和尺寸的稳定性。

38.压力：注射成型过程中的压力包括塑化压力与注射压力两种。塑化压力又称背压，是指注射机螺杆顶部的熔体在螺栓保持不后退时所产生的压力。注射压力：用以克服熔体从料筒流向型腔的流动阻力，提供充模速度及对熔体进行压实等。

39.根据工艺的有关要求，应尽量使制品各部分的壁厚均匀，避免局部太厚与太薄，否则，成型后因收缩不均会使制品变形或产生缩孔、凹陷及填充不足等缺陷。P83

40.注射模由动模与定模两大部分组成。

41.根据模具中各个零件的不同功能，注射模可由以下七个系统和机构组成：1.成型零部件；2.浇注系统；3.导向与定位机构；4.脱模机构；5.侧向分型与抽心机构；6.温度调节系统；7.排气系统。

42.按模具总体结构特征分类：1.单分型面注射模；2.双分型面注射模；3.带有侧向分型与抽心机构的注射模；4.带有活动成型零件的注射模；5.机动脱螺纹的注射模；6.无流道注射模。

43.分型面：是模具上用于取出塑件和浇注系统冷凝料的可分离的接触面。

44.选择分型面的原则：基本原则-分型面应选择在塑件断面轮廓最大的位置，以便顺便脱模。还应考虑因素：1.分型面的选择应便于塑件脱模并简化模具结构；2.分型面的选择应考虑塑件的技术要求；3.分型面应尽量选择在不影响塑件外观的位置；4.分型面的选择应有利于排气；5.分型面的选择应便于模具零件的加工；6.分型面的选择应考虑注射机的技术参数。

45.注射系统的组成及作用：浇注系统是指模具中塑料熔体由注射机喷嘴至型腔之间的进料通道。其作用是将塑料熔体充满型腔并将注射压力传递到型腔的各个部位，以获得组织致密，轮廓清晰，表面光洁、尺寸精确的塑件。

46.浇注系统的组成：主流道、分流道、浇口、冷料穴（它可以设置在主流道的末端，还可以设置在各分流道的转向处，甚至在型腔料流的末端）。

47.流道设计：1.主流道一般设计成圆锥形，其锥角一般在2~4°内壁表面粗糙度为0.4

~0.8um；2.为了保证主流道与注射机喷嘴紧密接触，防止料漏，一般主流道与喷嘴对接处作成球面凹坑，其半径 ，其最小直径 。凹坑深度取h=3~5mm；3.为减少熔体冲模时的压力损失和塑料损耗，应尽量缩短主流道的长度，一般主流道的长度控制在60mm内。

48.凹模的结构设计： 凹模也可以称为型腔、凹模型腔，用以形成塑件的外形轮廓，按结构形式的不同可分为：整体式，整体嵌入式、镶拼组合式和瓣合式四种类型。

49.凸模和型心的结构形式分为：整体式、整体嵌入式、镶拼组合式、活动式等。

50.导向机构的作用：注射模导向与定位机构，主要用来保证动模和定模两大部分和模内其他零件之间的准确配合和可靠的分开，以避免模内各零件发生碰撞和干涉，并确保塑件的形状和尺寸精度。

51.导向机构的设计：导向机构的作用：导向、定位、承受一定的侧压。导柱导向机构是利用导柱与导柱孔之间的间隙配合来保证模具的对合精度，导柱、导套组合形式。

52.脱模机构的分类：1.推杆，推出塑件；2.推杆固定板，固定推杆；3.推板导套，为推板运动导向；4.推板导柱 为推板运动导向；5.拉料杆 使浇注系统凝料从模具中脱出；6.推板；7.支承钉；8.复位杆 使推板在顶出塑件后复位。

53.脱模机构的设计原则：1.脱模机构运动的动力一般来自于注射机的推出机构，故脱模机构一般设置在注射模的动模内；2.脱模机构应使塑件在顶出过程中不会变形损坏；3.脱模机构应能保证塑件在顶出开模过程中留着设置有顶出机构的动模内；4.脱模机构应尽量简单可靠，有合适的推出距离；5.若塑件需留在动模内，脱模机构应设置在定模内。

54.简单脱模机构的形式：推杆推出机构、推管推出机构、推件板推出机构、推块推出机构、联合推出机构、压缩空气推出机构。

55.复位机构的设计：为了进行下一循环的成型，脱模推出机构在完成塑件的顶出动作后必须回到初始位置。常用的复位机构：弹簧复位（在推板与动模支承板之间安装压缩弹簧）和复位杆复位两种。顶出形式：推件板顶出、推杆顶出、推管顶出，一般需要设置复位机构。

56.斜导柱抽芯机构分类：斜导柱在定模、滑块在动模，斜导柱和滑块同在定模，斜导柱在动模、滑块在定模，斜导柱和滑块同在动模。

57.斜导柱的倾斜角：抽拨力Q一定时，倾斜角 减小，倾斜柱所受的弯曲力P也越小；但当导柱的有效工作长度一定时，若倾斜角 减小，抽心距S也将减少，这对抽心不利。故确定斜导柱的倾斜角 时，要兼顾抽心距以及斜导柱所受的弯曲力，通常采用15°~20°，一般不大于25°。

58.压紧块的锲角 ，压紧块的锲角 通常比斜导柱倾斜角 大2°~3°。这样才能保证，模具一开模时压紧块就能和滑块脱开，否则，斜导柱将无法带动滑块作侧抽心动作。

59.先复位装置设计：1.模具设计中的“干涉”现象，在侧向型芯和推杆垂直于开模方向的投影发生重合的情况下，合模时侧向型心芯可能与推杆发生碰撞，这种现象称为磨具设计中的“干涉”现象。

60.避免干涉措施：1.尽量避免把推杆布置在侧向型心在垂直于开模方向平面上的投影范围内。2.使推杆的推出距离小于活动型心最低面，如果结构不允许，应保证h-scot >0.5mm。当h只是略小于scot 时，可通过适当增大 角来避免干涉；3.当以上两点都不能实施时，可采用推杆先复位机构，优先使推杆复位，然后滑块才复位。

61.比较常见的推杆先复位机构有：弹簧先复位机构、三角形滑块先复位机构、杠杆先复位机构和摆杆先复位机构。

1-4说明：作图壁厚不均匀，易产生气泡使塑件变形，右图壁厚均匀，改善了成型工艺条件，有利于保证质量。5说明：平顶塑件，采用侧浇口进料时，为了避免平面上留有熔接痕，必须保证平面进料通畅，故a>b。6说明：壁厚不均匀塑件，可在易产生凹痕表面采用波纹形式或在壁厚处开工艺孔，以掩盖或消除凹痕。

1说明：增设加强肋后，可提高塑件强度，改善料流状况。2.说明：采用加强肋，既不影响塑件强度，又可避免因壁厚不匀而产生缩孔。3说明：平板状塑件，加强肋应与料流方向平行，以免造成充模阻力过大和降低塑件韧性。4.说明：非平板状塑件，加强肋应交错排列，以免塑件产生翘曲变形。5说明：加强肋应设计的矮一些，与支撑面应有大于05mm的间隙。

倒装式复合模

1-打杆2-模3-推板 4-推杆 5-卸料螺钉 6-凸凹模 7-卸料板 8-落料凹模 9-顶件块 10-带肩顶杆 11-冲孔凸模 12-挡料销 13-导料销

正装式复合模

1-导料销2-挡料销3-凹凸模 4-弹压卸料板 5-凹模 6-凸模 7-打杆 8-推板 9-推杆 10-推件板

正装式复合模

Ⅳ 导柱导套和定位柱一样吗

是一样的。
1、导柱导套：模具中的导柱也叫导向柱，作用就是导向。最常见的导向装置就是导柱导套。另外，大型模具可能设置导板，微型冲模可能设置导管，与导柱导套作用相同。外导柱是起到一个定位的作用，它与导套的配合间隙可以用来确定一个模具的精度。加之与内导柱配合，在冷冲模中用于保护冲头，凹模。提高冷冲模的精度，延长模具和冲压设备的使用寿命。
2、定位柱：定位柱是用于塑胶模具中精准锁定模块与模板之间的位置以使模具顺利工作的一种模具配件。定位柱为上定位块与下定位块凹凸组合配置，按照凸定位柱不同分为斜定位柱与直角式定位柱，斜定位柱与直角式定位柱的凸定位块件下端有些按照实际的使用需要会有一个槽位，以更利于精准定位。

Ⅳ 一般模具中都要用导柱和导套以保证零件质量，但也有模具可以不采用导柱和导套的，举例说明并说明为什么

一般来说，冷冲模具中一些要求精度高、配合间隙小的冲孔模具、落料模具都是需要采用导柱导套的结构来保证模具的使用寿命和产品的尺寸精度。

导柱导套是模具常用的导向元件，作为导向装置，在设计和装配时都要注意。导柱与导套应在凸模工作前或压料板接触到工件前充分闭合，并且此时应保证导柱上端距上模座上平面留有10-15mm的间隙。导柱、导套与上、下模板装配后，应保证导柱与下模座的下平面、导套上端与上模座的上平面均留2-3mm的间隙。

每一个小细节都会影响到生产，无论是生产者还是使用者都不能忽视细节的重要性。所以，决定模具导柱使用寿命不只是质量和模具配件厂家的专业性，还有使用者的细心。

而对于形状对称的工件。为避免合模安装时引起的方向错误，两侧导柱直径或位置应有所不同；当冲模有较大的侧向压力时。模座上应装设止推垫，避免导套、导柱承受侧向力；导套应开排气孔以排除空气。

(5)冷冲模设计导向装置扩展阅读：

辨认模具导柱品质的好坏主要通过这几个方面：

1、模具导柱产品质量:模具制成产品的尺寸的稳定性、符合性，制品表面的光洁度、制品材料的利用率等可以反映出模具本身的质量高低。

2、模具导柱使用寿命:在确保制品质量的前提下，模具所能完成的工作循环次数或生产的制件数量。

3、模具导柱的使用维护:使用是否最方便、生产辅助时间能否尽可能的短。

4、维修成本、维修周期性:模具导柱维修周期性的长短、维修的费用也都是纳入到模具质量好坏的考核范围内。

Ⅵ 冷冲压模具设计实例

1 前言
冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）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（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程。
冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。
(1) 冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。
（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。
（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。
（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。
由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。
上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。
在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合的方法不同，又可将其分为复合-级进和复合-级进三种组合方式。
复合冲压——在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法式。
级进冲压——在压力机上的一次工作行程中，按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。
复合-级进——在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。
冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分
组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。
此设计针对所给的零件进行了一套冷冲压模具的设计，其中设计内容为分析零件的冲裁工艺性（材料、工件结构形状、尺寸精度），拟定零件的冲压工艺方案及模具结构，排样，裁板，计算冲压工序压力，选用压力机及确定压力中心，计算凸凹模刃口尺寸，主要零、部件的结构设计和加工工艺编制，压力机的校核。
冲裁模设计题目
如图1所示零件：垫扳
生产批量：大批量
材料：08F t=2mm
设计该零件的冲压工艺与模具
2 零件的工艺分析
2.1 结构与尺寸
该零件结构简单,形状对称。
硬钢材料被自由凸模冲圆形孔,查《冷冲压工艺及模具设计》表3-8,可知该工件冲孔的最小尺寸为1.3t,该工件的孔径为:Φ6>1.3t=1.3×2=2.6。
由于该冲裁件的冲孔边缘与工件的外形的边缘不平行,故最小孔边距不应小于材料厚度t,该工件的空边距(20)>t=2,(10)>t=2,均适宜于冲裁加工。
2.2 精度
零件内、外形尺寸均未标注公差,属自由尺寸,可按IT14级确定工件尺寸的公差,经查表得,各尺寸公差分别为：
零件外形:58 ， 38 , 30 , 16 , 8
零件内形:6
孔心距:18±0.215,
利用普通冲裁方式可以达到零件图样要求。
2.3 材料
08F，属于碳素结构钢,查《冷冲压工艺及模具设计》附表1可知抗剪强度τ=260MPa,断后伸长率=32％。此材料具有良好的塑性和较高的弹性,其冲裁加工性能好。
根据以上分析,该零件的工艺性较好,可以进行冲裁加工。
3 确定冲裁工艺方案
该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下几种工艺方案：
(a)先落料，再冲孔，采用单工序模生产；
(b)采用落料——冲孔复合冲压，采用复合模生产；
(c)用冲孔——落料连续冲压，采用级进模生产。
方案(a)模具结构简单，但需要两道工序，两套模具才能完成零件的加工，生产效率低，难以满足零件大批量生产的要求。由于零件结构简单，为了提高生产效率，主要采用复合冲裁或级进冲裁方式。采用复合冲裁时，冲出的零件精度和平直度好，生产效率高，操作方便，通过设计合理的模具结构和排样方案可以达到较好的零件质量。
根据以上分析，该零件采用复合冲裁工艺方案。
4 确定模具总体结构方案
4.1 模具类型
根据零件的冲裁工艺方案，采用复合冲裁模。复合模的主要结构特点是存在有双重作用的结构零件——凸凹模，凸凹模装在下模称为倒装式复合模。采用倒装式复合模省去了顶出装置，结构简单，便于操作，因此采用倒装式复合冲裁模。
4.2 操作与定位方式
虽然零件的生产批量较大，但合理安排生产，可用手工送料方式能够达到批量要求，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式。考虑到零件尺寸大小，材料厚度，为了便于操作和保证零件的精度，宜采用导料板导向，固定挡料销挡料，并与导正销配合使用以保证送料位置的准确性，进而保证零件精度。为了保证首件冲裁的正确定距，采用始用挡料销，采用使用挡料销的目的是为了提高材料利用率。
4.3 卸料与出件方式
采用弹性卸料的方式卸料，弹性卸料装配依靠橡皮的弹力来卸料，卸料力不大，但冲压时可兼起压料作用，可以保证冲裁件表面的平面度。为了方便操作，提高零件生产率，冲件和废料采用由凸模直接从凹模洞口推下的下出件方式。
4.4 模架类型及精度
考虑到送料与操作的方便性，模架采用后侧式导柱的模架，用导柱导套导向。由于零件精度要求不是很高，但冲裁间隙较小，因此采用I级模架精度。
4.5 凸模设计
凸模的结构形式与固定方法：
落料凸模刃口部分为非圆形，为便于凸模与固定板的加工，可设计成固定台阶式，中间台阶和凸模固定板以H7/m6过渡配合，凸模顶端的最大台阶是用其台肩挡住凸模，在卸料时不至于凸模固定板中拉出。并将安装部分设计成便于加工的长圆形，通过接方式与凸模固定板固定。
5 工艺设计计算
5.1 排样设计与计算
零件外形近似矩形，轮廓尺寸为58×30。考虑操作方便并为了保证零件精度，采用直排有废料排样。如图1所示：

查《冷冲压工艺及模具设计》表3-13，工件的搭边值a=2，沿边的搭边值a1=2.2。级进模送料步距为S=30+2=32mm
条料宽度按表3-14中公式计算：
B -0△=(Dmax+2a1)-△0 查表3-15得：△=0.6
B=（58+2×2.2） =62.4 （㎜）
由零件图近似算得一个零件的面积为1354.8㎜2，一个进距内的坏料面积
B×S=62.4×32=1996.8㎜2。因此一个进距内的材料利用率为：
=（A/BS）×100﹪=67.8﹪
查《冷冲压工艺及模具设计》附表3选用板料规格为710×2000×2。
采用横裁时，剪切条料尺寸为62.4。一块板可裁的条料为32，每间条可冲零件个数22个零件。则一块板材的材料利用率为：
=（n×A0/A）×100﹪
=（22×32×1354.8/710×2000）×100﹪=67.2﹪
采用纵裁时，剪切条料尺寸为62.4。一块板可裁的条料为11，每条可冲零件个数62个零件，则一块板材的材料利用率为：
=（n×A0/A）×100﹪
=（11×62×1354.8/710×2000）×100﹪=59.2﹪
根据以上分析，横裁时比纵裁时的板材的材料利用率高，因此采用横裁。
5.2 计算冲压力与压力中心，初选压力机
冲裁力：根据零件图可算得一个零件外周边长度：
L1=16π+8+28+38×2

内周边长度之和：
L=2π×3=18.84㎜
查《冷冲压工艺及模具设计》附表1可知： MPa;
查《冷冲压工艺及模具设计》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
冲孔力：
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：
根据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
总冲压力：
FЁ= F落+ F孔+Fx+ FT
则FЁ=109.69+12.74+5.48+4.20
=132.11KN
应选取的压力机公称压力：25t.
因此可初选压力机型号为J23-25。
当模具结构及尺寸确定之后，可对压力机的闭合高度，模具安装尺寸进行校核，从而最终确定压力机的规格。
确定压力中心：画出凹模刃口，建立如图所示的坐标系：

由图可知，该形状关于X轴上下对称，关于Y轴左右对称，则压力中心为该图形的几何中心。即坐标原点O。该点坐标为（0，0）。
5.3 计算凸、凹模刃口尺寸及公差
由于模具间隙较小，固凸、凹模采用配作加工为宜，由于凸、凹模之间存在着间隙，使落下的料或冲出的孔都带有锥度。落料件的尺寸接近于凹模刃口尺寸，而冲孔件的尺寸接近于凸模刃口尺寸。固计算凸模与凹模刃口尺寸时，应按落料与冲孔两种情况分别进行。由此，在确定模具刃口尺寸及其制造公差时，需遵循以下原则：
（I）落料时以凹模尺寸为基准，即先确定凹模刃口尺寸；考虑到凹模刃口尺寸在使用过程中因磨损而增大，固落料件的基本尺寸应取工件尺寸公差范围较小尺寸，而落料凸模的基本尺寸则按凹模基本尺寸减最小初始间隙；
（II）冲孔时以凸模尺寸为基准，即先确定凸模刃口尺寸，考虑到凸模尺寸在使用过程中因磨损而减小，固冲孔件的基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较大尺寸，而冲孔凹模的基本尺寸则按凸模基本尺寸加最小初始间隙；
（III）凸模与凹模的制造公差，根据工件的要求而定，一般取比工件精度高2~3级的精度，考虑到凹模比凸模的加工稍难，凹模比凸模低一级。
a): 落料凹模刃口尺寸。按磨损情况分类计算：
i)凹模磨损后增大的尺寸，按《冷冲压工艺及模具设计》公式：DA=(Dmax-X△);计算，取 δA=△/4，制件精度为IT14级，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)凹模磨损后不变的尺寸，按《冷冲压工艺及模具设计》公式：CA=（Cmin+X△）±0.5δA: 计算，取δA=△/4 ，制件精度为IT14级，故X=0.5
18±0.215: Cd1=(17.785+0.5×0.43)±0.43/8=18±0.05375（㎜）
冲裁间隙影响冲裁件质量，在正常冲裁情况下，间隙对冲裁力的影响并不大，但间隙对卸力、推件力的影响却较大。间隙是影响模具寿命的主要因素。间隙的大小则直接影响到摩擦的大小，在满足冲裁件质量的前提下，间隙一般取偏大值，这样可以降低冲裁力和提高模具寿命。
查《冷冲压工艺及模具设计》表3-3可知Zmax=0.360㎜ , Zmin=0.246㎜
相应凸模按凹模实际尺寸配作，保证最小合理间隙为0.246mm
冲孔凸模刃口尺寸。冲孔凸模为圆形，可按《冷冲压工艺及模具设计》公式dT=(dmin+x△) 计算，取δT=△/4，制件精度为IT14级，故X=0.5
12 : dT1=(6+0.5×0.30) =6.15
6 设计选用零件、部件，绘制模具总装草图
6.1 凹模设计
凹模的结构形式和固定方法：凹模采用矩形板状结构和通过用螺钉、销钉固定在凹模固定板内，其螺钉与销钉与凹模孔壁间距不能太小否则会影响模具强度和寿命，其值可查《冷冲压工艺及模具设计》表3-23。
凹模刃口的结构形式：因冲件的批量较大，考虑凹模有磨损和保证冲件的质量，凹模刃口采用直刃壁结构，刃壁高度取6mm, 漏料部分沿刃口轮廓单边扩大0.5 mm
凹模轮廓尺寸的确定：
查《冷冲压工艺及模具设计》表3-24，得：K=0.28;
查《冷冲压工艺及模具设计》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 （㎜）
根据算得的凹模轮廓尺寸，选取与计算值相接近的标准凹模板轮廓尺寸为L×B×H=125×125×28.5（㎜）
凹模材料和技术要求：凹模的材料选用T10A。工件部分淬硬至HRC58~62。外轮廓棱角要倒钝。
如图2所示：

图2 落料凹模
6.2 凸模设计
6.2.1 凸模的结构形式与固定方法
冲孔部分的凸模刃口尺寸为圆形，为了便于凸模和固定板的加工，将冲孔凸模设计成台阶式。
为了保证强度、刚度及便于加工与装配，圆形凸模常做成圆滑过渡的阶梯形，小端圆柱部分。是具有锋利刃口的工作部分，中间圆柱部分是安装部分，它与固定板按H7/m6配合，尾部台肩是为了保证卸料时凸模不致被拉出，圆形凸模采用台肩式固定。
6.2.2 凸模长度计算
凸模的长度是依据模具结构而定的。
采用弹性卸料时，凸模长度按公式L=h1+h2+h3计算，
式中 L---凸模长度，mm；
h1---凸模固定板厚度，mm;
h2----卸料板厚度，mm ;
h3----卸料弹性元件被预压后的厚度
L=22mm+10mm+18.5mm
=50.5mm
6.2.3 凸模的强度与刚度校核
一般情况下，凸模强度与刚度足够，由于凸模的截面尺寸较为积适中，估计强度足够，只需对刚度进行校核。
对冲孔凸模进行刚度校核：
凸模的最大自由长度不超过下式：
有导向的凸模Lmax≤1200 ，其中对于圆形凸模Imin=∏d4/64
则Lmax≤1200 =24.00mm
由此可知：冲孔部分凸模工作长度不能超过24.00mm，根据冲孔标准中的凸模长度系列，选取凸模的长度：50.5
6.2.4 凸模材料和技术条件
凸模材料采用碳素工具钢T10A，凸模工作端（即刃口）淬硬至HRC 56～60，凸模尾端淬火后，硬度为HRC 43～48为宜。
如图3所示：

图3 冲孔凸模

6.3 凸凹模的设计
6.3.1 凸凹模的结构形式与固定方法
凸凹模的结构简图如图4所示：

图4 凸凹模

凸凹模与凸凹模固定板的采用H7/m6配合。
6.3.2 校核凸凹模的强度
冲孔边缘与工件外开边缘不平行时，凸凹模的最小壁厚不应小于材料厚度t=2mm，而实际最小壁厚为5mm，故符合强度要求。
6.3.3 凸凹模尺寸的确定
凸凹模的外刃口尺寸按凹模尺寸配作并保证最小间隙为Zmin=0.246mm,内形刃口尺寸按凸模尺寸配做并保证最小间隙为Zmin=0.246mm。
6.3.4 凸凹模材料和技术条件
凸凹模材料采用碳素工具钢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对凸、凹模有正确的位置。
选用固定挡料销一个。挡料销的作用是挡住条料搭边或冲件轮廓以限定条料送进的距离，固定挡料销固定在位于下模的凸凹模上，规格为GB/T7694.10-94，材料45号钢，硬度为43～48HRC
选用导料销两个。导料销的作用是保证条料沿正确的方向送进，位于条料的后侧（条料从右向左送进）尺寸规格为6X2，如图5所示：

图5 导料销

6.5 卸料与出件装置
出件方式是采用凸模直接顶出的下出料方式。
由于卸料采用弹性卸料的方式，弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和弹性元件组成。
卸料板：
弹性卸料板的平面尺寸等于或稍大于凹模板的尺寸，厚度取凹模厚度的0.6～0.8倍, 卸料板与凸模的单边间隙按《冷冲压工艺及模具设计》表3-32选取,t＞1mm时,单边间隙为0.15mm。
为了便于可靠卸料，在模具开启状态时，卸料板工作平面应高出凸模刃口尺寸端面0.3～0.5，卸料板的尺寸规格为：125mmX125mmX10mm，材料为:45#钢。如图6所示：

图6 卸料板

卸料螺钉：
卸料螺钉采用标准的阶梯形螺钉，根据卸料板的尺寸选择4个卸料螺钉，规格为，JB/T7650.5-94。如图7所示：

图7 卸料螺钉

卸料装置：
由于橡皮允许承受的负荷较大，安装调整方便，因此选用橡皮作为弹性元件，
卸料橡皮的选择原则：
为了保证卸料正常工作，应使橡皮工作时的弹力大于或等于卸料力FX
FXY=AP≥FX=5.48KN
式中FXY—橡皮工作时的弹力，A—橡皮的横截面积，P—与橡橡皮压缩量有关的单位压力，一般预压时压缩量为10%～15%。由《冷冲压工艺及模具设计》图3-64知，取P=0.6MPa，求得A=91.3cm2,由《冷冲压工艺及模具设计》表3-33中的公式求得橡皮尺寸规格为35×26×24
根据工件材料厚度为2mm，冲裁时凸模进如凹模的深度为1mm，模具维修时刃磨留量为2mm，开启时卸料板高于凸模1mm，则求得总工作行程：h工件=6mm,
使用橡皮时，不应使最大压缩量超过橡皮自由高度的35%～45%否则是皮的自由高度应为：
H=h/(0.25～0.30)
=6/(0.25～0.30)
=20～24mm
模具组装时的预压缩量为：
H预=（10%～15%）H
=2.4～3.6mm
取H预=3mm
由此可知：安装橡皮高度尺寸为21mm,
式中的H———所需的工作行程。
由上式所得的高度，还在按下式进行校核:
0.5≤H/B≤1.5
如果H/D超过1.5,应把橡皮分成若干段,并在橡皮之间垫上钢圈。
由《冷冲压工艺及模具设计》表3-33中的公式求得橡皮尺寸规格为35×26×24
6.6 模架及其它零件的选用
6.6.1 模柄
模柄的作用是把上模固定在压力机滑块上，同时使模具中心通过滑块的压力中心，模柄的直径与长度与压力机滑块一致，模柄的尺寸规格选用凸缘模柄，用3～4个螺钉固定在上模座上。
如图8所示:

图8 模柄

6.6.2 模座
标准模座根据模架类型及凹模同界尺寸选用，
上模座：125mm ×125mm×35mm；
下模座：125mm×125mm×45mm；
模座材料采用灰口铸铁，它具有较好的吸震性，采用牌号为HT200。
6.6.3 垫板
垫板的作用是承受并扩散凸模或凹模传递的压力，以防止模座被挤压损伤。
是否要用板，可按下式校核：
P=F12/A
式中P—凸模头部端面对模座的单位面积压力；
F12—凸模承受的总压力；
A—凸模头部端面与承受面积。
由于计算的P值大于《冷冲压工艺及模具设计》表3-34模座材料的许应压力，因此在工作零件与模座之间加垫板。
垫板用45号钢制造，淬火硬度为HRC43～48，其尺寸规格为：
125mm×125mm×10mm。
上下面须磨平，保证平行。
如图9所示：

图9 垫板

模架选用后侧导柱标准模架：
上模座：L×B×H =125mm×125mm×35mm
下模座：L×B×H=125mm×125mm×45mm
导柱：D×L=￠22mm×150mm
导套：d×L×D=Φ35mm×85mm×Φ38mm
模架的闭合高度：160～190mm
垫板厚度：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
模具的闭合厚度：
Hd=35+10+22+28.5+2+1+45+45
=188.5mm
6.6.4 冲压设备的选择
选用开式双柱可倾压力机J23-25。
公称压力为25t，
滑块行程为65mm,
最大闭合高度270mm,
滑块中心线至床身距离200 mm，
工作台尺寸：370 mm×560 mm，
垫板厚度：50 mm，
模柄孔尺寸：Φ40 mm×60 mm.
6.6.5 紧固件的选用
上模螺钉：螺钉起联接紧固作用，上模上6个，45钢，尺寸为M8X70下模螺钉：6个，45钢，尺寸为M6X55.销钉起定位作用，同时也承受一定的偏移力.上模3个，45钢，尺寸为Φ6X60.

7 压力机的校核
7.1 公称压力
根据公称压力的选取压力机型号为J23-25,它的压力为25t>15.79t,所以压力得以校核;
7.2 滑块行程
滑块行程应保证坯料能顺利地放入模具和冲压能顺利地从模具中取出.这里只是材料的厚度t=2mm,卸料板的厚度H=10mm,及凸模冲入凹模的最大深度2mm,即S1=2+10+2=14mm<S=65mm,所以得以校核.
7.3 行程次数
行程次数为105次/min.因为生产批量为中批量,又是手工送料,不能太快,因此是得以校核.
7.4 工作台面的尺寸
根据下模座L×B=125mm×125mm,且每边留出60~100mm,即L1×B1=325mm×325mm,而压力机的工作台面L2×B2=560mm×370mm,冲压件和废料从下模漏出, 漏料尺寸小于58mm×30mm,而压力机的孔尺寸为250×250,故符合要求,得以校核;
7.5 滑块模柄孔尺寸
滑块上模柄孔的直径为40mm,模柄孔深度为60mm,而所选的模柄夹持部分直径为30mm,长度为48mm,故符合要求,得以校核;
7.6 闭合高度
由压力机型号知Hmax=270mm M=80 H1=70
Hmin=Hmax–M= 270-80=190
(M为闭合高度调节量/mm,H1为垫板厚度/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 ,所以所选压力机合适,即压力机得以校核.

8 模具主要零件加工工艺规程的编制
8.1 冲压模具制造技术要求
模具精度是影响冲压件精度的重要因素之一，为了保证模具精度，制造时应达到以下技术要求：
a、组成冲压模具的所有零件，在材料加工精度和热处理质量等方面均应符合相应图样的要求。
b、组成模架的零件应达到规定的加工要求，装配成套的模架应活动自如，并达到规定的平行度和垂直度要求
c、模具的功能必须达到设计要求.
d、为了鉴别冲压件的质量，装配好的模具必须在生产条件下试模，并根据试模存在问题进行修整，直至试出合格的冲压件为止。
8.2 总装工艺
总装图如图15所示：

图15 总装图
1— 下模座 2—导柱 3—内六角螺钉￠8×70 4—内六角螺钉￠8×60
5—导套 6—凸模固定板 7—冲孔凸模 8—垫板 9—上模座 10—销钉
11—模柄 12—打料杆 13—连接推杆 14—凸凹模 15—卸料板
16—推件块 17—凹模 18—活动挡料销 19—推板 20—弹性橡胶
21—凸凹模固定板 22—卸料螺钉 23—导料销

Ⅶ 模具设计需要注意什么问题

1 ．搜集必要的资料
设计冷冲模时，需搜集的资料包括产品图、样品、设计任务书和参考图等，并相应了解如下问题：
l ）了解提供的产品视图是否完备，技术要求是否明确，有无特殊要求的地方。
2 ）了解制件的生产性质是试制还是批量或大量生产，以确定模具的结构性质。
3 ）了解制件的材料性质（软、硬还是半硬）、尺寸和供应方式（如条料、卷料还是废料利用等），以便确定冲裁的合理间隙及冲压的送料方法。
4 ）了解适用的压力机情况和有关技术规格，根据所选用的设备确定与之相适应的模具及有关参数，如模架大小、模柄尺寸、模具闭合高度和送料机构等。
5 ）了解模具制造的技术力量、设备条件和加工技巧，为确定模具结构提供依据。
6 ）了解最大限度采用标准件的可能性，以缩短模具制造周期。

2 ．冲压工艺性分析
冲压工艺性是指零件冲压加工的难易程度。在技术方面，主要分析该零件的形状特点、尺寸大小（最小孔边距、孔径、材料厚度、最大外形）、精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺的要求。如果发现冲压工艺性差，则需要对冲压件产品提出修改意见，经产品设计者同意后方可修改。

3 ．确定合理的冲压工艺方案
确定方法如下：
l ）根据工件的形状、尺寸精度、表面质量要求进行工艺分析，确定基本工序的性质，即落料、冲孔、弯曲等基本工序。一般情况下可以由图样要求直接确定。
2 ）根据工艺计算，确定工序数目，如拉深次数等。
3 ）根据各工序的变形特点、尺寸要求确定工序排列的顺序，例如，是先冲孔后弯曲还是先弯曲后冲孔等。
4 ) 根据生产批量和条件，确定工序的组合，如复合冲压工序、连续冲压工序等。
5 ) 最后从产品质量、生产效率、设备占用情况、模具制造的难易程度、模具寿命、工艺成本、操作方便和安全程度等方面进行综合分析、比较，在满足冲件质量要求的前提下，确定适合具体生产条件的最经济合理的冲压工艺方案，并填写冲压工艺过程卡片（内容包括工序名称、工序数目、工序草图（半成品形状和尺寸）、所用模具、所选设备、工序检验要求、板料规格和性能、毛坯形状和尺寸等）: ;

4 确定模具结构形式
确定工序的性质、顺序及工序的组合后，即确定了冲压工艺方案也就决定了各工序模具的结构形式。冲模的种类很多，必须根据冲件的生产批量、尺寸、精度、形状复杂程度和生产条件等多方面因素选择，其选原则如下：
l ）根据制件的生产批量确定采用简易模还是复合模结构。一般来说简易模寿命低，成本低；而复合模寿命长，成本高。

2 ）根据制件的尺寸要求确定冲模类型。
若制件的尺寸精度及断面质量要求较高，应采用精密冲模结构；对于一般精度要求的制件,可采用普通冲模。复合模冲出的制件精度高于级进模，而级进模又高于单工序模。

3 ）根据设备类型确定冲模结构。
拉深加工时有双动压力机的情况下，选用双动冲模结构比选用单动冲模结构好很多
4 ）根据制件的形状大小和复杂程度选择冲模结构形式。一般情况下，大型制件，为便于制造模具并简化模具结构，采用单工序模；小型制件，而且形状复杂时，为便于生产，常用复合模或级进模。像半导体晶体管外壳这类产量很大而外形尺寸又很小的筒形件，应采用连续拉深的级进模。
5 ）根据模具制造力量和经济性选择模具类型。在没有能力制造高水平模具时，应尽量设计切实可行的比较简单的模具结构；而在有相当设备和技术力量的条件下，为了提高模具寿命和适应大量生产的需要，则应选择较为复杂的精密冲模结构。
总之，在选择冲模结构类型时，应从多方面考虑，经过全面分析和比较，尽可能使所选择的模具结构合理。有关各类模具的特点比较见表1-3。

5 ．进行必要的工艺计算
主要工艺计算包括以下几方面：
l ）坯料展开计算：主要是对弯曲件和拉深件确定其坯料的形状和展开尺寸，以便在最经济的原则下进行排样，合理确定适用材料。
2 ）冲压力计算及冲压设备的初选：计算冲裁力、弯曲力、拉深力及有关的辅助力、卸料力、推料力、压边力等，必要时还需计算冲压功和功率，以便选用压力机。根据排样图和所选模具的结构形式，可以方便地计算出总冲压力，根据计算出的总冲压力，初选冲压设备的型号和规格，待模具总图设计好后，校核设备的装模尺寸（如闭合高度、工作台板尺寸、漏料孔尺寸等）是否符合要求，最终确定压力机型号和规格
3 ）压力中心计算：计算压力中心，并在设计模具时保证模具压力中心与模柄中心线重合，目的是避免模具受偏心负荷作用而影响模具质量。
4 ）进行排样及材料利用率的计算．以便为材料消耗定额提供依据。
排样图的设计方法和步骤：一般是先从排样的角度考虑并计算材料的利用率，对于复杂的零件通常用厚纸剪成3 一5 个样件．排出各种可能的方案，选择最优方案．现在常用计算机排样后再综台考虑模具尺寸的大小、结构的难易程度、模具寿命、材料利用率等几个方面的问题．选择一个合理的排样方案。确定出搭边，计算步距和料宽．根据标准板（带）料的规格确定料宽及料宽公差。再将选定的排样画成排样图，按模具类型和冲裁顺序打上适当的剖面线，并标注尺寸和公差。
5 ）凸、凹模间隙和工作部分尺寸计算。
6 ）对于拉深工序，确定拉深模是否采用压边圈，并进行拉深次数、各中间工序模具尺寸分配，以及半成品尺寸计算等。
7 ）其他方面的特殊计算。

6 ．模具总体设计
在上述分析、计算的基础上，即可进行模具结构的总体设计，并勾画草图，初步算出模具闭合高度，概略地定出模具外形尺寸，凹模的结构形式及固定方法。同时考虑如下内容：
1 ）凸、凹模结构形式及固定方法；
2 ）制件或毛坯的定位方式。
3 ）卸料和出件装置。
4 ）模具的导向方式以及必要的辅助装置。
5 ）送料方式。
6 ）模架形式的确定及冲模的安装。
7 ）模具标准件的应用。
8 ）冲压设备的选用。
9 ）模具的安全操作等。