冲压模具制造工艺设计

1、概述模具是工业生产中使用极为广泛的工艺装备之一，也是发展工业的基础。模 具是成形金属、塑料、橡胶、玻璃、瓷等制件的基础工艺装备，是工业生产中发 展和实现少无切屑加工技术不可缺少的工具。模具是一种高效率的工艺设备，用 模具进行各种材料的成型，可实现高速度的大批量生产，并能在大量生产条件下 稳定的保证制件的质量、节约原材料。因此，在现代工业生产中，模具的应用日 益广泛，是当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。许多现代工业的发展和技 术水平的提高，在很大程度上取决于模具工业的发展水平。为了实现工业现代化今后的模具发展趋势大致包括以下几方面：1、发展高效模具。对于大批量生产用模具，应向高效率发展。如为了 适应当前高速压力机的使用，应发5冲模的工作部分零件必须具备的性能展多工 位级进模以提高生产效率。2、发展简易模具。对于小批量生产用模具，为了降低成本、缩短模具 制造周期应尽量发展薄板冲模、聚氨酯模具、锌合金、低熔点合金，环氧树脂等 简易模具。3、发展多功能模具。为了提高效率和保证制品的质量，要发展多工位 级进模及具有组合功能的双色、多色塑料注射模等。4、发展高寿命模具。高效率的模具必然需要高寿

2、命，否则将必然造成 频繁的模具拆卸和整修或需要更多的备模。为了达到高寿命的要求，除模具本身 结构优化外，还要对材料的选用和热处理、表面强化技术予以开发和创新。5、发展高精度模具。计算机硬件，软件以及模具加工，检测技术的快 速发展使得精锻模具CAD/CAM/CAE 一体化技术成为锻造企业切实可行的技术。 精密，高效是现代锻造业的发展趋势；应用该技术的实践表明，只有基于效率的 模具CAD/CAM/CAE-CAX平台才能实现精锻件及其模具的高效率开发。模具的发展与现状模具是工业生产中的基础工艺装备，是一种高附加值的高技术密集型产品。也是高新技术产业的重要领域，其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造 水平的重要标志，随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展，各行业对模具 的需求量越来越大，技术要求也越来越高，目前我国模具工业的发展步伐日益加 快，“十一五期间”产品发展重点主要应表现在：1、汽车覆盖件模；2、精密冲模；3、大型及精密塑料模；4、主要模具标准件；5、其它高技术含量的模具。目前我国模具年生产总量已位居世界第三，其中，冲压模占模具总量的40% 以上，但在整个模具设计制造水平和标准化程度

3、上，与德国、美国、日本等发达 国家相比还存在相当大的差距，以大型覆盖件冲模为代表，我国已能生产部分轿 车覆盖件模具，轿车覆盖件模具设计和制造难度大，质量和精度要求高，代表覆 盖件模具的水平，在轿车模具国产化进程中前进了一大步，但在制造质量、精度、 制造周期和成本方面，以国外相比还存在一定的差距，标志冲模技术先进水平的 多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种，在只在精度、适 用寿命、模具结构和功能上，与国外多工位级进模和多功能模具相比，存在一定 差距。第一章冲压制品设计概论前言：冲压设备的选用根据所要完成的冲压工艺性质、生产批量的大小、冲压件的几何尺寸和精度 要求来选定设备类型。开式曲柄压力机虽然刚度差，但它成本低，且又三个方向可以操作的优点， 故广泛应用于中小型冲裁件、弯曲件、拉伸件的生产中。闭式曲柄压力机刚度好、精度高，只能靠两个方向操作，适用于大中型的生 产。双动曲柄压力机又两个滑块，压边可靠易调。适用于较复杂的大中型拉伸件 的生产。1.1模具的概念及其在工业生产中的作用在工业生产中，用各种压力机和装在压力机上的专用工具，通过压力机的压 力,使金属或非金属材料在专用

4、工具变形、流动获得所需形状和尺寸的工件，这 种专用工具统称为模具。模具是成型金属、塑料、橡胶、玻璃、瓷等制件的基础工艺设备，是工业生 产中发展和实现少无切屑技术不可缺少的工具。加汽车、拖拉机、电器、电机、 仪器仪表、电子等行业有60%80%的零件需用模具加工，轻工日用品的生产需 用模具更多，螺钉、螺母、垫圈等标准零件，没有模具就无法大量生产。由此看 来，模具是工业生产中使用极为广泛的主要工艺设备之一。模具是一种高效率的工艺设备，用模具进行各种材料的成型，可实现高速度 的大批量生产，并能在大量生产条件下稳定的保证制件的质量、节约原材料。因 此，在现代工业生产中，模具的应用日益广泛，是当代工业生产的重要手段和工 艺发展方向。许多现代工业的发展和技术水平的提高，在很大程度上取决于模具 工业的发展水平。模具工业的水平和发展状况已被认为是衡量一个国家工业水平 的重要标志之一1.2冲压加工工艺及其应用冲压是指在常温下利用模具在压力机的作用下，对材料施加压力，将材料分 离和变形，从而获得一定形状、尺寸和精度零件的一种加工方法，又可称为冷冲 压或版料冲压。冲压加工与其它机械加工方法相比，具有很多优点：

5、1、效率高，可实现制品与零件的高速度大量的生产；2、原材料，可实现少切屑、无切屑加工；3、质量稳定，有良好的互换性;4、工艺简单，利用模具生产制品时，不需要操作者有较高的技艺水平；5、模具批量生产的零件和制品成本低廉；6、工出的零件与制品可-次成型，不需进行再加工；7、造出其他加II艺方法难以加工、形状比较复杂的零件制品；8、易实现生产的自动化及半自动化。由于冲压I艺的这些特点，因此其应用围极广，从精细的电子元件、仪表指 针到汽车的覆盖件和大梁、高压容器封头及航空航天器的蒙皮、机身等，均需冲 压加1。目前用冲压I艺所获得的制品，在现代汽车、拖拉机、电机电器、仪器 仪表及无线电电子产品和人们日常生活中，都占有十分重要的地位。当然，冲压1艺和其它加I方法一样，也有其自身的局限性，加：冲模结构 比较复杂，制造周期长，模具价格偏高，在单件小批量、多品种生产时经济上不 合算。冲模是冲压生产中必不可少的I艺装备。其模具结构必须满足冲压生产的要 求，不仅要冲压出合格的零件制品，而且要适应批量生产的需要，操作要方便、 使用寿命要长、安全可靠、成本低廉，并能容易制造和维修。1.3 冲压所用材料及其性能冲

6、压所用的材料主要是金属材料，有普通碳素钢、优质碳素钢、不锈钢和黄 铜板（带）、铝板（带）等，有时也用非金属材料，加胶木板、塑料板和纤维版 等。冲压用材料大部分是各种规格的条料、带料、卷料和块料，有时也对某些型 材及管材进行冲压加工。用于冲压的材料不仅要满足制件的设计要求，还必须满足材料的冲压性能。材料的冲压性能是指它们对各种冲压加工的适应能力，即具有良好的塑性、 便于加工、容易得到高质量和高精度的冲压件，生产效率高、模具损耗低、不易 出废品等。金属材料的冲压性能，是各种材料的力学指数通过比较进行分析的。其力学 性能的强度指数主要有材料的屈服强度。s、挤拉强度。b、屈强比。s/ob缩颈 应力oj、断裂应力of、材料的弹性模量与屈服强度的比值E/os，塑性指数有 材料的总伸长率6、均匀收缩率6u、断面收缩率w、均匀变形的单面收缩率wu 等。一般地说，材料的os/ob值愈小，形成过程中断裂的危险愈小，E/os值愈 大，材料成形过程中的回弹愈小，材料的6与甲值愈大，材料在破坏前的可塑性 愈大，6w、ww、6w/o、ww/w的值愈大，材料的温定性能愈好，因而其冲 压性能也愈好。1.4冲模的组成冲

7、模主要由以下几部分组成：1、工作零件工作零件用以直接和版料接触，由其施加给版料压力后使之分离成变形完成 版料冲压过程。工作零件主要包括凸模、四模、凸四模等2、定位零件定位零件的作用是确定版料或胚件相对于冲模的正确位置，以保证冲件质量。主要包括挡料销、定距侧刀、导正销、定位版、定位销、导料板和导向槽等3、卸料装置零件卸料零件主要用来卸除套在凸模上的零件或废料。主要包括卸料板、卸料杆、 废料刀等。4、压料装置及零件用来压住胚料或胚件以保证在冲压时，使材料能顺利的进行变形。它主要包 括压料板、压边圈等，主要用于拉深模结构。5、导向零件导向零件主要用以保证凸模与四模之间具有准确位置。主要包括导套、导柱、 导版等。6、推件装置与零件推件零件主要用来将冲后的零件制品及废料，从四模或凹凸模里推出。包括 推杆、推板、打料杆及各类推件器等。7、支撑及支持零件支撑及支持零件主要用来连接及固定工作零件，使之成为完整的模具结构。主要包括上、下模板，模柄，凸、四模固定板，垫板，限位器等。8、紧固零件紧固零件主要用来紧固、连接各类冲模零件，加各类螺钉、销钉等，其中模 具中的圆柱销还起稳固定位的作用。9、缓冲零件缓

8、冲零件主要包括弹簧、压簧、缓冲橡皮等。模具中的缓冲零件主要利用其弹力，起卸退料作用通常情况下，模具的工作零件、定位零件、卸、推料零件称为模具的艺零件， 而导向零件、支撑及支持零件、紧固零件、缓冲零件称为冲模的辅助零件。实际上，对于每一套冲模，它们都必然形成完整的独立整体，是由各种不同 零件结合而成的。根据每个零部件的作用、要求可以进行基本分类。对于同样作 用的零部件，由于使用条件不同，其结构形式也多种多样。目前，我国对冲压模 具以制定了国家标准（简称国标），其中包括：模架、典型组合、零部件、模架 技术条件、典型组合技术条件、零部件技术条件等。这对简化模具设计与制造、 提高模具寿命、降低成本、缩短模具制造周期都有十分重要的意义。1.5冲模的工作部分零件必须具备的性能冲模的工作部分零件又称成型零件，它主要包括凸模、四模及凸四模等。由 于冲压有冷冲压与热冲压，而冲压工序又分为分离工序（冲裁）与成型工序（弯 曲、拉深、成形）两大类。在分离工序的工作过程中，除承受使材料分离所需的 冲压力外，还承受着与材料断面间的剧烈摩擦；在成形工序的工作过程中，冲模 除承受材料塑性变形所需的冲压力外，其表面也受

9、到材料的塑性流动而产生的强 力摩擦。因此，这就要求冲模的工作部位要具备耐冲击、耐磨损的高强度、高硬 度性能。而在材料加热状态下使用的冲模，工作零件还要求具有耐热性能，这样 才能保证其冲模的耐用度及使用寿命。根据冲模的上述要求，冲模的工作部分一般采用碳素工具钢或台金工具钢制 成。对于高速冲压或要求高寿命的冲模，其工作部分可采用硬质合金制作。1.6冲模的成形特点冲模是指在室温下把金属或非金属版料放在模具，通过压力机和模具对版料 施加压力，使版料发生分离或变形制成所需零件的模具。各类冷冲模的成形特点 是：1、模冲裁模的成形特点是：将一部分材料与另一部分材料分离。落料 冲裁模的成型特点是将材料封闭的轮廓分开，而最终得到的是一平整的零件。而 冲孔冲裁模的成型特点是将零件的材料与封闭的轮廓分离，使零件得到孔。2、模弯曲模的成形特点是：将版料或冲裁后的胚料通过压力在模具弯 成一定的角度和形状。3、拉深模的成形特点是：将经过冲裁所得到的平板胚料，压制成开口 的空心零件。4、成形模的成形特点是：用各种局部变形的方法来改变零件或胚料的 形状。5、压模冷挤压模的成形特点是：在室温下，在模具型腔将金属胚料 加压，使其产生塑性变形，挤压成所需的形状、尺寸及性能的零件制品。第二章级进模零件及结构设计2.1级进模级进模，又称为多工位级进模、连续模、跳步模，它是在一副模惧，或通行 不畅；宽度过小则影响定位精度，还容易损坏侧刃、凸模等零件。级进模在冲压过程中，压力机每次行程完成一个（成几个）工件的冲压。条 料要及时的向前送进一个步距，称为送料。送料的方法可分为三种：1、手工送料。常用于生产批量不大、材料厚度、工件较大时的送料。2、自动送料器送料。所用的材料一般是成卷的条料。自动送料装置 由放料架（放在距冲床有13米的地方，装有电动机，按照材料消耗的速度，自 动间断地向外送料）、气动送料器（

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