冲压工艺与模具设计实例

第一节冲压工艺与模具设计的内容

及步骤

冲压工艺与模具设计是进行冲压生产的重要技术准备工作。冲压工艺与模具设计应结合工厂的设备、人员

等实际情况，从零件的质量、生产效率、生产成本、劳

动强度、环境的保护以及生产的安全性各个方面综合考

虑，选择和设计出技术先进、经济上合理、使用安全可

靠的工艺方案和模具结构，以使冲压件的生产在保证达

到设计图样上所提出的各项技术要求的基础上，尽可能

降低冲压的工艺成本和保证安全生产。一般来讲，设计

的主要内容及步骤包括：

⒈工艺设计

(1) 零件及其冲压工艺性分析根据冲压件产品

图，分析冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求、原

材料尺寸规格和力学性能，并结合可供选用的冲压设备

规格以及模具制造条件、生产批量等因素，分析零件的

冲压工艺性。良好的冲压工艺性应保证材料消耗少、工

序数目少、占用设备数量少、模具结构简单而寿命高、

产品质量稳定、操作简单。

(2) 确定工艺方案，主要工艺参数计算在冲压工

艺性分析的基础上，找出工艺与模具设计的特点与难点，根据实际情况提出各种可能的冲压工艺方案，内容包括

工序性质、工序数目、工序顺序及组合方式等。有时同

一种冲压零件也可能存在多个可行的冲压工艺方案，通

常每种方案各有优缺点，应从产品质量、生产效率、设

备占用情况、模具制造的难易程度和寿命高低、生产成

本、操作方便与安全程度等方面进行综合分析、比较，

确定出适合于现有生产条件的最佳方案。

此外，了解零件的作用及使用要求对零件冲压工艺与模具设计是有帮助的。

工艺参数指制定工艺方案所依据的数据，如各种成形系数（拉深系数、胀形系数等）、零件展开尺寸以及冲裁力、成形力等。计算有两种情况，第一种是工艺参数可以计算得比较准确，如零件排样的材料利用率、冲裁压力中心、工件面积等；第二种是工艺参数只能作近似计算，如一般弯曲或拉深成形力、复杂零件坯料展开尺寸等，确定这类工艺参数一般是根据经验公式或图表进行粗略计算，有些需通过试验调整；有时甚至没有经验公式可以应用，或者因计算太繁杂以致于无法进行，如复杂模具零件的刚性或强度校核、复杂冲压零件成形力计算等，这种情况下一般只能凭经验进行估计。

(3) 选择冲压设备根据要完成的冲压工序性质和各种冲压设备的力能特点，考虑冲压加工所需的变形力、变形功及模具闭合高度和轮廓尺寸的大小等主要因素，结合工厂现有设备情况来合理选定设备类型和吨位。

常用冲压设备有曲柄压力机、液压机等，其中曲柄压力机应用最广。冲裁类冲压工序多在曲柄压力机上进行，一般不用液压机；而成形类冲压工序可在曲柄压力机或液压机上进行。

⒉模具设计

模具设计包括模具结构形式的选择与设计、模具结构参数计算、模具图绘制等内容。

(1) 模具结构形式的选择与设计根据拟定的工艺方案，考虑冲压件的形状特点、零件尺寸大小、精度要求、生产批量、模具加工条件、操作方便与安全的要求等选定与设计冲模结构形式。

(2) 模具结构参数计算确定模具结构形式后，需计算或校核模具结构上的有关参数，如模具工作部

分(凸、凹模等)的几何尺寸、模具零件的强度与刚度、模具运动部件的运动参数、模具与设备之间的安装尺寸，选用和核算弹性元件等。

(3) 绘制模具图模具图是冲压工艺与模具设计结果的最终体现，一套完整的模具图应该包括模具和使用模具的完备信息。模具图的绘制应该符合国家制定的制图标准，同时考虑模具行业的特殊要求与习惯。

模具图由总装图和非标准件的零件图组成。总装配图主要反映整个模具各个零件之间的装配关系，应该对应绘制说明模具构造的投影图，主要是主视图和俯视图及必要的剖面、剖视图，并注明主要结构尺寸，如闭合高度、轮廓尺寸等。习惯上俯视图由下模部分投影而得，同时在图纸的右上角绘出工件图、排样图，右下方列出模具零件的明细表，写明技术要求等。零件图一般根据模具总装配图测绘，也应该有足够的投影各必要的剖面、剖视图以将零件结构表达清楚。此外，要标注零件加工所需的所有结构尺寸、公差、表面粗糙度、热处理及其他技术要求。

对于一个完整的生产过程，冲压工艺与模具设计是密不可分的，二者相互联系，相互影响，因此前述督可能需要交叉、反复进行。若方案有变化，则需重新进行设

计计算。

⒊编写工艺文件及设计计算说明书

为了规范生产，加强管理，每一种冲压产品的生产需写相应的工艺文件(如工序卡片)。对零件冲压工艺和模具设计应编写设计计算说明书，以供日后查阅。设计计算说明书应该包括冲压件的工艺分析以及模具设计的主要内容。

第二节冲压工艺与模具设计实例

一、摩托车侧盖前支承冲压工艺设计

图12-1所示为摩托车侧盖前支承零件示意图，材料Q215钢，厚度1.5mm，年生产量5万件，要求编制该冲压工艺方案。

⒈零件及其冲压工艺性分析

mm的凸包定位且摩托车侧盖前支承零件是以2个9.5

焊接组合在车架的电气元件支架上，腰圆孔用于侧盖的装配，故腰圆孔位置是该零件需要保证的重点。另外，该零件属隐蔽件，被侧盖完全遮蔽，外观上要求不高，只需平整。

图12-1侧盖前支承零件示意图

该零件端部四角为尖角，若采用落料工艺，则工艺性较差，根据该零件的装配使用情况，为了改善落料的工艺性，故将四角修改为圆角，取圆角半径为2mm。此外零件的“腿”较长，若能有效地利用过弯曲和校正弯曲来控制回弹，则可以得到形状和尺寸比较准确的零件。

腰圆孔边至弯曲半径R中心的距离为2.5mm。大于材料厚度（1.5mm），从而腰圆孔位于变形区之外，弯曲时不会引起孔变形，故该孔可在弯曲前冲出。

⒉确定工艺方案

首先根据零件形状确定冲压工序类型和选择工序顺序。冲压该零件需要的基本工序有剪切(或落料)、冲腰

圆孔、一次弯曲、二次弯曲和冲凸包。其中弯曲决定了