冷冲模设计步骤

冷冲模设计的一般步骤
1、明确设计任务，收集、准备有关的设计参考资料
学生拿到设计任务书后，首先明确自己的设计课题要求，仔细阅读相关教材，了解冲模设计的目的、内容、要求和步骤。

然后在教师指导下拟定工作进度计划，查阅有关图册、手册等资料。

2、冲压工艺分析及工艺方案的制定
(1) 冲压工艺性分析在明确设计任务、收集了有关资料的基础上，分析制件的技术要求、结构工艺性及经济性是否符合冲压工艺要求。

(2)制定工艺方案，填写冲压工艺卡首先在工艺分析的基础上，确定冲压件的总体工艺方案，然后确定冲压加工工艺方案，它是制定冲压件工艺过程的核心。

在确定冲压加工工艺方案时，先决定制件所需的基本工序性质、数目、顺序，再将其排列成若干种方案，对各种可能的工艺方案分析比较，综合其优缺点，最后选出一种最佳方案，将其内容填入冲压工艺卡中。

在进行方案分析比较时，应考虑制件精度、生产批量、工厂条件、模具加工水平及工人操作水平等因素，还需进行一些必要的工艺计算。

3、冲压工艺计算及设计
（1）排样及材料利用率的计算就设计冲裁模而言，排样图设计是进行工艺计算的第一步。

每个制件都有自己的特点，每种工艺方案考虑问题的出发点也不尽相同，因而同一制件可能有多种不同的排样方法。

设计排样图时必须考虑制件精度、模具结构、材料利用率、生产率、工人操作习惯等诸多因素。

制件外形简单、规则，可采取直排单排排样，排样图设计较简单，只需查出搭边值即可求出条料宽度，画出排样图。

若制件外形复杂或为节约材料、提高生产率而采取斜排、对排、套排等排样方法时，设计排样图则较困难。

当没有条件用计算机辅助排样时，可用纸板按比例做若干个样板。

利用实物排样往往可达到事半功倍的效果。

在设计排样图时往往要同时对多种不同排样方案计算材料利用率，比较各种方案的优缺点，选择最佳排样方案。

（2）刃口尺寸的计算刃口尺寸的计算较简单，当确定了凸凹模加工方法后可按相关公式计算。

一般冲模计算结果精确到小数点后两位，采用成形磨、线切割等加工方法时，计算结果精确到小数点后三位。

若制件为弯曲件或拉深件，需先计算展开尺寸，再计算刃口尺寸。

（3）冲压力的计算、压力中心的确定、冲压设备的初选根据排样图和所选模具结构形式，可方便计算出所需总压力。

用解析法或图解法求出压力中心，以便确定模具外形尺寸。

根据算出的总压力，初选冲压设备的型号和规格，待模具总图设计好后，校核该设备的装模尺寸（如闭合高度、工作台板尺寸、漏料孔尺寸等）是否合乎要求，最终确定压力机型号和规格。

4、冲模结构设计
（1）确定凹模尺寸先计算出凹模厚度，再根据厚度确定凹模周界尺寸（圆形凹模为直径，矩形凹模为长和宽）。

在确定凹模周界尺寸时，一定要注意三个问题：第一，要考虑凹模上螺孔、销孔的布置；第二，压力中心一般与凹模的几何中心重合；第三，凹模外形尺寸尽量按国家标准选取。

（2）选择模架并确定其它冲模零件的主要参数根据凹模周界尺寸从《冷冲模国家标准》GB2871-81~GB2874-81（冷冲模典型组合）中即可确定模架规格及主要冲模零件的规格参数，再查阅冲模标准中有关零部件图表，就可以画装配图了。

（3）画冲模装配图冲模装配图上零件较多、结构复杂，为准确、迅速地完成画装配图的工作，必须掌握正确的画法。

一般画装配图均先画主视图，再画俯视图。

画主视图既可以从模柄开始，从上往下画，也可从下模座开始，从下望上画。

但在冲模零件的主要参数已知的情况下，最好从凸、凹模结合面开始，同时往上、下两个方向画较方便，且不易出错。

画装配图前一般应先画冲模结构草图，经指导老师审阅后再画正式图。

（4）画冲模零件图冲模装配图画好后，即可画零件图。

一般除模架等标准件外，其它非标零件均应画零件图。

(5)编写技术文件冷冲模毕业设计要求编写的技术文件有：设计说明书、冲压工艺卡和模具零件机械加工工艺过程卡。

设计计算说明书一般包括下列内容：
1）设计题目设计题目包括产品零件名称及零件图、原材料种类及规格、生产批量（万件/年）、技术要求等。

2）冲压件的工艺分析工艺分析是制定工艺方案的基础，它包括技术分析和经济分析。

从技术方面看，主要分析冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求及材料
性能等是否适应冲压加工的要求，即审查冲压件的工艺性。

从经济方面看，主要
根据冲压件的生产批量，分析产品成本，阐明采用冲压加工能否取得良好的经济
效益，即分析冲压加工在技术上的可行性和经济上的合理性。

3）冲压工艺方案的制定对于任一冲压件，尤其是形状复杂的冲压件，采用冲压加工时往往有不同的工艺方案。

应首先列出各种可能的工艺方案，然后通过对产
品质量、生产效率、设备条件、制模条件、模具寿命、冲压操作和安全以及经济
性等方面的综合分析与比较，确定出一种最佳方案。

所谓最佳方案是相对而言的，
它与工厂的具体生产条件有关。

即在满足零件质量和生产批量要求的前提下，与
工厂的具体生产条件相适应的、在技术和经济上都较为合理的工艺方案，即为最
佳方案。

4）冲压工艺计算无论工艺设计还是模具设计过程中，都必须进行有关的工艺计算。

工艺计算主要包括：
▲坯料尺寸计算。

▲排样及裁板方式的经济性分析，材料利用率计算。

▲工序性质和数量的确定，工序件形状及尺寸计算（如拉深次数及拉深工序件形状及尺寸的确定）。

▲冲压工艺力计算及设备选择。

▲模具压力中心的计算。

▲弹性元件的选用与计算。

▲凸、凹模工作部分尺寸及公差的确定。

▲模具主要零件的强度校核（如凸模、凹模等）。

5）模具总体结构的合理性分析
▲绘制出缩小比例的模具总装简图。

▲分析模具结构的合理性（如正、倒装结构、卸料、出件、压料方式，定位、导向方式等的选择理由及说明）。

6）模具主要零件结构设计的分析与说明主要包括零件结构形式的分析，模具材料选择、公差配合选择及技术要求的有关说明等。

7）其它需要说明的内容
8）主要参考资料
一般模具设计可按以下方框图的步骤完成：
冲裁模设计步骤
一般在完成冲压工艺设计的基础上，模具设计的基本内容与步骤如下：
一、重新审查产品零件图和冲压工艺卡产品零件图和冲压工艺卡是模
具设计的基本依据。

模具设计前，应对产品零件图和冲压工艺卡重新审查。

即分析产品零件的形状、尺寸大小、精度要求乃至原材料的选用和工艺方案的制定是否合理。

若发现冲压工艺性较差或制定的工艺方案不合理，则应向产品设计和工艺设计部门提出修改意见，使产品设计、工艺过程编制、模具设计与模具制造之间更好地结合，取得更完善的效果。

二、确定模具设计方案确定模具设计方案就是对模具作出通盘考虑和总体上
的安排。

它既是模具零部件结构设计的基础，又是绘制模具总装图的必要准备。

基本内容包括：确定模具的结构形式；确定模具的压力中心；初定模具的外形尺寸。

1、确定模具的结构形式模具的结构形式必须以合理的冲压工艺为基础。

根据冲压工艺卡中选定的模具类型（单工序模、复合模、连续模等），确定各工序模具的具体结构形式。

在综合考虑冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求及冲压设备与制模条件、操作方便与安全的前提下，还应充分考虑：
1）凸、凹模的结构形式及安装方法
2）定位方式的选择为保证冲压件质量和稳定冲压生产过程，冲压用毛坯（条料、带料、单个坯料或工序件）在模具中必须具有正确的位置。

因此，定位方式的选择是模具结构设计中的重要内容之一。

根据毛坯形状、尺寸和模具结构的不同，可选用不同的定位方式。

各种定位方式应满足如下要求：
▲保证定位的可靠性：定位至少应有三个支承点（通采用支承面）、两个导向点（有时可用导向面）及一个定程点（也可用定程面）。

定位的支承点及导向点之间应有足够的距离以保证毛坯定位稳定。

▲保证操作的方便性：若条料从右向左送进时，导向点应设置在后侧；若条料从前向后送进时，导向点应设置在左侧。

▲保证定位的精确性：多道工序联合冲压时，应设有粗定位和精定位装置。

例如用连续模冲压时，常在前期工位设置挡料销或定距侧刃作为粗定位，而在后续工位上再设置导正销作为精定位。

▲保证定位基准的统一性：多道工序在多副模具上分别冲压时，应力求前、后工序的定位基准一致，这有利于冲压质量和模具的设计与制造。

根据定位零件的功能不同，常见的定位方式可归纳为如下两类：
①条料（或带料）在模具中的定位方式
★控制条料的送进距离的定位零件包括挡料销、定距侧刃、导正销。

挡料销又分为固定式、活动式和初始（始用）挡料销三种，可用于各种类型的模具。

定距侧刃、导正销多用于连续模。

★控制条料的送进方向的定位零件包括导料板（导尺）、侧压板。

导料板可用于各种类型的模具，有时也可用两个导料销代替。

侧压板常用于连续模，以保证条料沿着导料板基准面送进。

②单个毛坯在模具中的定位方式
★外形定位；
★内形定位；
★内、外形联合定位。

其定位零件既可用定位板，也可用定位钉、定位销等。

究竟选用何种定位方式，与单个毛坯或工序件的形状、尺寸及模具结构、操作是否方便有关。

③卸料、出件方式的选择确定模具结构形式时，必须确定其卸料、出件方式。

模
具的卸料方式包括刚性卸料、弹性卸料和废料切刀卸料三种，出件方式包括刚性推件和弹性推件（顶件）两种。

选择卸料、出件方式时，应综合考虑模具类型、零件质量要求及操作是否方便等因素，以使模具结构简单，工作安全可靠。

④导向方式的选择确定模具结构形式时，除了考虑模具的正、倒装结构及定位、
卸料、出件方式外，还应考虑模具是否采用导向装置以及应采用何种导向方式。

一般说来，对于生产批量较小、零件精度要求较低、冲裁厚料的单工序冲裁模，往往不考虑采用导向装置。

但因冲裁间隙较小，故对压力机滑块导轨的导向精度要求相应高些。

无导向模的主要优点是加工制造简单，模具成本低。

缺点是模具在压力机上的安装调整不方便，且模具寿命和零件质量不如有导向的模具高。

对于复合模、连续模和零件质量要求较高或生产批量要求较大的模具，均应采用导向装置。

有导向模不仅能提高零件质量和模具寿命，而且安装调整也极为方便，因此生产中广泛应用。

模具的导向方式主要分为滑动式导柱导套、滚动式导柱导套和导板导向三种。

2、模具压力中心计算模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。

求压力中心的方法是：采用求空间平行力系的合力作用点。

为了使模具能够正常又平衡地工作，特别是对于大而复杂的冲件、多凸模冲孔以及连续冲裁时，必须使压力中心通过压力机滑块的中心线。

对于带有模柄的冲裁模，压力中心需通过模柄的轴心线，否则，在冲裁过程中，会产生偏心载荷，形成弯矩，使得模
具歪斜，加快压力机滑块与导轨之间以及模具导向装置的磨损，刃口迅速变钝（无导向装置时特别突出），严重时，会啃刃或造成设备、人身事故。

在实际生产中，可能出现由于冲裁件的形状特殊，从模具结构方面考虑，不宜使压力中心与模柄的轴心线相重合，此时应注意使压力中心的偏离，不超出所选压力机模柄孔投影面积的范围。

3、初定模具外形尺寸模具的外形尺寸包括模具闭合高度、模板平面尺寸及模柄尺寸。

这些尺寸的确定必须与所选压力机的规格相协调，即在进行模具总体设计时，模具的总体结构尺寸应受到所选压力机规格的制约，必须相互协调。

除此之外，模具的其他结构尺寸也必须与压力机相适应。

例如，当下模板的下方安装有弹顶器时，弹顶器的平面尺寸应小于压力机垫板孔尺寸。

再如，当模具采用下出件（或下漏废料）方式时，下漏的零件或下漏废料应能顺利通过压力机垫板孔，否则模具设计时应考虑上出件或将废料从下模侧面排出。

三、模具的主要零部件设计
在确定模具设计方案，不仅考虑总体设计方案，同时也对各主要零部件的结构进行设计。

对于结构极其复杂的模具，若总体设计时难以清楚表达模具中某个零件的结构特征时，往往先勾画出该零件的结构草图，以便衡量该零件对模具总体结构的适应性。

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等零件的结构形式和固定方法。

有关零部件的设计详见教材。

四、绘制模具总装图和零件图
在模具的总体结构及其相应的零部件结构形式确定后，便可绘制模具总装图和零件图。

总装图和零件图均应严格按照制图标准（GB1157~1160-84和GB131-83）绘制，考虑到模具图的特点，允许采用一些常用的习惯画法。

1、绘制模具总装图模具总装图是拆绘模具零件图的依据，应清楚表达各零件之间的装配关系以及固定连接方式。

完整的总装图应符合下述要求：
1）主视图：主视图是模具总装图的主体部分，一般应画上、下模剖视图，上、下模应画成闭合状态。

模具处于闭合状态时，可直观地反映出模具工作原理，对确定模具零件的相关尺寸及选用压力机的装模高度都较为方便。

主视图中应标注闭合高度尺寸。

主视图中条料和工件剖切面最好涂红（或涂黑），以便图面更显清晰。

2）俯视图：俯视图一般是反映模具下模的上平面。

对于对称零件也可以一半表示上模的下平面，一半表示下模的上平面。

非对称零件如果需要，上、下模俯视图可分别画出。

它们均只俯视可见部分。

有时为了了解模具零件之间的位置关系，对未见部分用虚线表示。

俯视图与主视图的中心线重合，并标注前后、左右平面轮廓尺寸。

下模俯视图中的排样图轮廓线要用双点划线表示。

3）侧视图、局部视图和仰视图：这些视图一般情况下不要求画出。

只有当模具结构过于复杂，才有必要画出，但也宜少勿多。

4）零件图：零件图是经模具冲裁所得冲件的形状和尺寸。

零件图应严格按比例画出，其方向应与冲压方向一致（即与零件在模具总图中的位置一样）。

如果不一致，必须用箭头注明冲压方向。

零件图要注明零件的名称、材料、厚度及有关技术要求。

5）排样图：排样图是排样设计最终的表达形式，对于落料模、含有落料的复合模及连续模，必须绘出排样图。

它应绘制在冲压工艺规程卡片上和冲裁模总装图的右上角。

复杂的多工位连续模，其排样图可单独绘制在另一张图样上。

排样图的内容应反映出：排样方法、零件的冲裁过程（模具类型）、定距方式（用侧刃定距时侧刃的形状、位置）、材料利用率等。

一张完整的排样图上应标注条料宽度、条料长度、板料厚度、
端距、步距、零件间搭边和侧搭边值以及示出冲裁工位剖视图。

画排样图时应注意：▲一般按选定的排样方案画成排样图，按模具类型和冲裁顺序打上适当的剖切线，标上尺寸和公差，要能从排样图的剖切线上看出是单工序模还是复合模或连续模。

▲连续模的排样要反映冲压顺序，要考虑凹模强度，凹模孔口之间的壁厚小于5mm 时，要留空步，要能看出定距方式，侧刃定距时要画出侧刃冲切条料的位置。

▲采用斜排方法排样时，还应注明倾斜角度的大小。

必要时还可用双点划线画出条料在送料时定位元件的位置。

对于有纤维方向要求的排样图，则应用箭头表示条料的纹向。

6）标题栏和明细表：标题栏和明细表应放在总图的右下角，若图面位置不够时，可另立一页。

总装图中的所有零件（含标准件）都要详细填写在明细表中。

7）技术要求：技术要求中一般只简要注明对本模具的使用、装配等要求和注意事项，例如冲压力大小，所选设备型号、模具标记及相关工具等。

当模具有特殊要求时，应详细注明有关内容。

绘制模具总装图时，一般先按比例勾画出总装草图，仔细检查无误后，再对草图进行加深，成为正规总装图。

绘图的一般步骤如下：首先把零件图的主、俯视图画在图中的适当位置，然后画出工作零件，再依次画出其他部分零件。

主、俯视图的绘制最好同时对应进行，这样有利于零件尺寸的协调。

当主、俯视图（必要时还有其他视图）绘制完成后，再绘制出零件图、排样图、标题栏和明细表，最后写出有关技术要求。

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，宜少勿多，以能将零件结构表达清楚为限。

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、表面粗糙度选用适当，既要满足模具加工质量要求，又要考虑尽量降低制模成本。

4）注明所用材料牌号、热处理要求及其他技术要求。

技术要求通常放在标题栏的上方。

模具总装图中的非标准零件，均需分别画出零件图，一般的工作顺序也是先画工作零件图，再依次画其他各部分的零件图。

有些标准零件需补充加工（例如上、下标准模座上的螺孔、销孔等）时，也需画出零件图，但在此情况下，通常仅画出加工部位，而非加工部位的形状和尺寸则可省去不画，只需在图中注明标准件代号与规格即可。

绘制模具零件图时应注意：
▲应尽量按该零件在总装图中的装配方位画出，不要任意旋转或颠倒，以防画错，影响模具图审核及模具装配，造成不必要的麻烦，尤其对于带有对称多孔的零件更是如此。

▲对于总装图中有相关尺寸的零件，应尽量一块标注尺寸及公差，以防出错，例如各孔的中心距尺寸、配合尺寸及工作零件的刃口尺寸等。

▲在对零件图的视图、尺寸标注、配合公差、形位公差、表面粗糙度等检查无误后再填写有关技术要求和标题栏内容。

对于无需再补充加工的标准件，只在总装图的明细表中注明标准件代号与规格，不需再画零件图。

显而易见，选用较多的标准件，对于简化模具设计、缩短模具制造周期、稳定模具加工质量、方便模具维修等方面，无疑会收到良好的效果。

五、模具图样的校核
模具图设计完毕后，必须进行校核。

校核对于减少差错、避免造成不必要的损失极为重要。

冲裁模设计程序框图。