五金模具设计手册

5
3)模具设计工程师职责范围
1.图纸分析,工程分析(与上级确认)
2.图纸展开,问题点列出(做电子档)
3.与客户确认工艺性修改.
4.模具总体结构及框架设计,结构讨论.
5.模具执行单下达. 6.模板材料申请采购. 7.模板图纸、零件图纸及结构图绘制. 8.上级审核.
创 原 剑
9.填写《模具基本资料表》出图.
模具设计检点事项
70
第十三节：
模具的试冲与调整
72
第十四节：
冲压工序术语
78
第十五节：
常见模具名称中英文对照表
82
2
一：目的
1. 为模具开发单位提供和补充基本的技术规范,减少或杜绝设计缺
陷造成模具的先天不足.
2. 推行设计标准化，降低设计错误率，实现模具设计快速作业。
3. 保证模具导入后生产出合乎质量要求的产品.
材料 硬(软)
剑 常用板材的最小弯曲半径
退火或正火的
冷作硬化的
垂直辗压纹向
文 弯曲线位置
垂直辗压纹向 垂直辗压纹向
垂直辗压纹向
1t
杨 1.5t
1.5t
2.5t
硬(硬)
2t
3t
3t
4t
磷青铜
-
-
1t
3t
黄铜(半硬)
0.1t
0.35t
Байду номын сангаас0.5t
1.2t
黄铜(软)
0.1t
0.35t
0.35t
0.8t
紫铜
册 0.1t
IT17
IT12
B 精密级 IT13 IT13～IT14
C
IT13 IT13～IT14
表 2-10 弯角精度
弯角断边 尺寸/mm 经济级
精密级
>1～6
± (1 ° 30' ～ 3°)
±1°
>6～10
± (1 ° 30' ～ 3°)
±1°
>10～25
>25～63
创 >63～160 >160～400
原 ± (50' ～ ± (50' ～ ± (25' ～ ± (15' ～
冲压件的工艺性是指冲压件进行冲压加工的难易程度，亦即对冲
压工艺的适应性。
冲压件工艺性分析就是分析具体产品零件的材料性能、几何形
状、尺寸和精度要求等是否满足冲压工艺的要求。
良好的冲压工艺性是指能以最经济的方式加工出符合使用要求
的零件，例如节省材料、模具结构简单、工序少、工人操作方便、产
品质量稳定等等。
2°) ±30'
2°) ±30'
剑2°) ±20'
30') ±10'
文
杨
册 手 计 设
13
t
第五节 工艺计算
一 毛坯展开
1。弯曲毛坯长度计算 板料弯曲过程中，应变中心层的长度不变，因此，可以根据这一
原理来确定弯曲件的毛坯展开尺寸。弯曲件展开长度包括直边部分和
弯曲部分。直边部分的长度在弯曲前后不发生变化，而弯曲部分的长
90.0°
中性層
T /3 T
T>3.0 时，K 值 请示上 级
A
14
4.3 R≠0 θ =90°
创 原 剑 文 杨
册 手 计模 具 标 准 手 册 设 TOOLING STANDARDS HANDBOOK
杨文剑 2007.10.25
1
目录 ******
******
项目 ITEM
内容 DESCRIPTION
页次 PAGE
一：
目录
2
二：
目的
3
三：
适用范围
3
四：
第一节： 第二节： 第三节： 第四节： 第五节： 第六节：
9
弯曲线对板料轧向的相对位置、弯曲件上孔的位置及孔壁距弯曲
线的距离、相对弯曲半径及弯曲角的大小、选用的材料种类等对弯曲
成形的工序安排、毛坯的定位方式、模具结构及材料利用率均有重要
的影响。
弯曲成形的主要问题是：回弹和最小弯曲半径。
回弹直接影响弯曲件的形状准确度；最小弯曲半径既影响回弹的
大小，又可能使弯曲件产生开裂。
文
10.标准件申请采购.
杨
11.制作跟进及拷贝图档线割等.
12.试模材料(含配件)申请采购.
册 13.试模样及检验结果跟进处理. 手 14.模具修正调整改图,出图.
15.产品生产工艺编制,制造作业指导书,模具换线说明等.
计 16.制程异常跟进处理. 设
6
第二节 工艺设计内容
冲压工艺设计，就是根据冲压件的要求，合理安排原材料准备、
序的组合形式。典型工序组合方式包括简单工序、复合工序和级进工
序。影响工序组合方式的主要因素有生产批量、尺寸、精度、经济性
等。
册
手 四 辅助工序的确定 计 辅助工序要根据零件的要求及所采取的冲压工序顺序及组合方
式确定，常用的有表面处理、清理、去毛刺等。
设
8
第四节 工艺性分析
一 工艺性分析的概念及内容
度可根据不同的情况计算。
a
1) 中心层半径： ρ=r+x*t
x
式中：r─弯曲内圆角半径；
R/t
k─中心层移动系数； t─被加工材料厚度。
中心层移动系数经验值(参考)
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
创
原0.6
0.7
K
0.21
0.22
0.23
0.24
剑 0.25
0.26
0.28
R/t K
0.8 0.3
1 0.33
原
剑 压槽 文
杨 5) 切口弯曲 弯曲件上的各种切口弯曲工作（图 1-16），可以在冲切口的同时
完成。为使成形后的零件便于从凹模内顶出，弯曲部分应设计成
梯形。
册 6）局部弯曲的工艺结构 零件边缘需进行局部弯曲时，在弯曲部位的交接处应开止裂孔或 手 止裂槽,以避免弯角部位产生裂纹或畸变。 计 设
图 1-16
0.1t
0.35t 0.35t
1t 0.5t
2t 1t
镁合金 MB1
计手 钛合金 BT5
加热到 300°～400°C
2t
3t
加热到 300°～400°C
冷作硬化状态
6t
8t
冷作硬化状态
设 3t
4t
5t
6t
注：1.当弯曲线与辗压纹向成一定角度时，视角度的大小，可采用居
间的数值，如 45°时可取中间数值；
设变形
弯曲线外侧 增大 H
切舌弯曲
破破裂
θ<60°时不易弯曲
H≥1.5t+R
L≤25,H≥2t+R 25<L<50 H≥2.5t+R W≥1.5t H≥2t+R
10
1.弯曲件的结构工艺性
1) 零件的结构特点
弯曲件的形状最好左、右对称,宽度相同,相应部位的圆角半径应
左、右相等,以保证弯曲时毛坯不会产生侧向滑动。
各种加工工序等，使得冲压过程在经济和技术上合理可行。工艺过程
设计包括以下几个方面的内容。
一 工艺方案设计
工艺方案设计就是根据冲压件的形状尺寸、材料、生产批量等特
点，初步确定出冲压加工内容，并制定出几种可行的加工工艺方案，
通过对产品质量、生产效率、设备条件、模具制造和寿命、操作的方
创 便性和安全性、经济性等方面的综合比较，确定出适合具体生产条件 原 的最佳工艺方案。
表 2-2 弯曲工艺性分析主要内容
项目
产品图
弯边高度
弯曲区鼓 凸
鼓
毛坯示意图 增大 H 弯曲后切至 H
B=(0.1～0.5)t
弯曲限制
创 H≥1.5t(R=0)
H≥2t+R(一般)
原 鼓凸的程度与 R 的大小
A=3t
剑有关
文A≥R A≥2t(R=0)
杨
D=1.5R
止裂
易
册 H≤2t+R
手
计 弯边附近 有孔
参考资料
模具设计流程图 工艺设计内容
创3
4
原7
工艺方案设计
剑8
文 工艺性分析
9
杨 工艺计算
14
排样设计
27
第七节：
PRESSCAD 图层设定标准
43
第八节： 第九节：
册 模板材质,厚度及热处理标准 模具设计规划档说明
45 46
手 第十节： 计 第十一节：
模具结构标准 模具零件结构设计
48 52
设 第十二节：
基本工序分析
初步工艺方案设计
毛坯展开
工艺性分析
OK?
NO
YES
创 原 剑
文 毛坯排样
杨 模具种类
工序优化
工序排样
册 手 计 不合适 设
工艺计算
结构概要设计
周期 评测
合适
备料，毛坯粗加工
结构详细设计
工序排样图
压力机
零件明细表 外购件明细 标准件明细
零件设计
装配图
模具零件加工
零件图
4
2）
创 原 剑 文 杨 册 手 计 设
4. 降低模具故障率,减少模具维修及改善费用,降低生产成本.
5. 提高模具使用安全性.
创
6. 为模具验收提供标准.
原
剑 7. 不断创新,不断完善,使模具设计水平进一步提高.
文
二：适用范围
杨
适用于为华益公司开发的模具或由华益公司代工的模具
册 三：参考资料 手
计 设
3
第一节：模具设计流程图：
1）
产品零件图 生产，技术要求
2.对在冲裁或剪裁时没有退火的窄毛料的弯曲时，应作为硬化的
金属来使用；
3.弯曲时通常将冲裁件有毛刺的一面放在弯曲圆弧的外层；
4.表列数据适用于弯曲角≥90°，断面质量良好状态。
11
3）弯曲件的孔边距
弯曲前允许在毛坯上冲制的孔，应位于弯曲变形区之外。孔壁至
弯曲半径中心的距离 L 与材料种类、厚度和弯曲方式等因素有关。
创 二 冲裁件的工艺性 原 冲裁件的工艺性是指冲裁件的材料、尺寸、形状、精度等要求对
剑 冲裁加工的适应性，即是否满足冲裁工艺的要求。 冲裁件尺寸、形状及结构的工艺性分析包括以下几个方面： 文 1） 冲裁件轮廓形状应能合理排样，以达到节省材料的目的。 杨 2） 冲裁件的内外轮廓的转角处应有适当的圆角，以方便模具 制造，延长模具寿命。
1.0t
0.7t
0.35t
0.3t
0.8t
0.5t
0.3t
0.28t
5) 冲裁件上孔与孔的间距不能太小，一般应取 a≥2t,并不小于 3～4mm。如果间距过小则会降低模具寿命。
6) 孔的位置不应距冲裁件的边缘太近，在弯曲或拉深件上冲孔 时，应避开侧壁的圆角部分，以提高冲孔质量和模具寿命。
三 弯曲件的工艺性
90.0° A
T /4 T
中性層
计 =0.4T
设 4.2 R=0, θ =90°
经验值参考：
(T≧1.2,含 1.2mm)
T=1.2 T=1.5
(K=0.45) L=0.45T (K=0.50) L=0.50T
T>=1.2m m
B
T=2.0 T=3.0
(K=0.55) L=0.55T (K=0.58) L=0.58T
通常取：当 t＜2mm 时，L≥t;当 t≥2mm 时，L≥2t（图 1-14）。
如果孔的位置精度要求较高或孔壁距弯曲区较近，则应弯曲后冲
制。
4）最小弯边高度
零件的弯边高度 H 不宜过小，否则会因弯边高度不足而影响弯曲
创 质量。弯曲直角的最小弯边高度应为 Hmin≥2t。若弯边高度小于
此值，应允许在弯角处压槽（图 1-15）。
二 工艺性分析
剑
根据产品零件的形状尺寸、材料、精度等要求，对冲压工艺方案
文 设计中所确定的各项工序内容逐一进行分析计算，确定它们对冲压工 杨 艺的适应性。
三 工艺计算
为了进行模具设计和冲压加工，工艺计算首先应根据产品零件的
几何形状和尺寸来计算所需毛坯的形状和尺寸，然后按照节约材料、
册 简化模具结构的原则拟定合理的排样方案，并确定板料或条料的规格 手 及下料方式。合理优选凸模和凹模之间的间隙等。
3) 冲裁件的凸出和凹入部分的宽度不宜过小，避免过长的悬臂
和窄槽。
4) 冲裁件上孔的最小尺寸不能太小，否则会导致凸模的折断，
各种材质下一般冲模的最小孔尺寸见表 2-1。
册 表 2-1 最小孔尺寸
手 材料
凸模无导向
凸模精密导向
计 硬钢
圆形 1.3t
矩形 1.0t
圆形 0.5t
矩形 0.4t
设软钢及黄铜
计 设
7
第三节 工艺方案设计
一 确定产品零件冲压工序
根据产品零件的技术要求和形状特点，选择获得零件各要素的合
适的冲压工序，如冲孔、落料、弯曲、拉深、翻边等。简单零件可以
通过形状直观地反映出所需的冲压工序，但有些零件却需要要经过分
析计算才能确定选择何种冲压工序。
二 确定冲压次数和冲压顺序
由于产品零件的形状尺寸、材料等因素的影响，需根据具体情况
2）最小弯曲半径
弯曲件的内圆角半径与材料厚度的比值，通常称为相对弯曲半
径，用以代替应变中性层的曲率半径与材料厚度的比值，近似地
表示弯曲件成形时的变形程度。
创 最小弯曲半径:使弯曲件外缘表面不出现裂纹的内圆角半径的极 原 限值。其值的大小与材料的种类、弯曲角的大小、板料表面质量、
毛坯的边缘状态、毛坯的宽度和厚度，以及板材的轧制方向有关。
7）弯曲件的精度 弯曲件的精度受多种因素的影响，可参考相关教科书，表 2-9 及 表 2-10 分别为弯曲工艺所能达到的尺寸精度和角度精度，要达到 精密级的精度需加整形工序。
12
材料厚度 T/mm ≤1 >1～4
表 2-9 弯曲工艺的精度
A
B
C
A
经济级
IT13
IT15
IT16
IT11
IT14
IT16
1.5 0.37
2.0 0.4
文3.0 0.44
4.0 0.48
5.0 0.5
杨
4.1 R=0 , 折 弯 角 θ =90 ° (T<1.2, 不 含
1.2mm)
T<1.2m m
L=(A-T)+(B-T)+K
B
=A+B-2T+0.4T
册 上 式 中 取 :λ =T/4 手K=λ *π/2
=T/4*π/2
创 确定冲压次数。例如拉深件，可根据其形状尺寸和材料的拉深性能确 原 定所需的拉深次数。
剑 冲压顺序就是要对各次冲压工艺的先后顺序作出安排。安排冲压
顺序时要综合考虑零件技术要求、各工序间的影响、模具结构等方面
文 的因素。 杨 三 工序的组合方式
复杂零件的冲压往往包括多个工序，因此工艺设计时要考虑各工