冲压模具设计流程

从事五金冲压模具行业的人,应该都对各类冲压模具结构非常熟悉。以下是我为大家整理的关于，给大家作为参考，欢迎阅读!

1、冲压零件的冲压工艺性分析

冲压零件必须具有良好的冲压工艺性，才能以最简单、最经济的方法制造出合格的冲压零件，可以按照以下的方法完成冲压件的工艺性分析：

a. 读懂零件图;除零件形状尺寸外，重点要了解零件精度和表面粗糙度的要求。

b. 分析零件的结构和形状是否适合冲压加工。

c. 分析零件的基准选择及尺寸标注是否合理，尺寸、位置和形状精度是否适合冲压加工。

d. 冲裁件断面的表面粗糙度要求是否过高。

e. 是否有足够大的生产批量。

如果零件的工艺性太差，应与设计人员协商，提出修改设计的方案。如果生产批量太小，应考虑采用其它的生产方法进行加工。

2、冲压工艺方案设计及最佳工艺规程设计：

a. 根据冲压零件的形状尺寸，初步确定冲压工序的性质，如：冲裁、弯曲、拉深、胀形、扩孔。

b. 核算各冲压成形方法的变形程度，若变形成度超过极限变形程度，应计算该工序的冲压次数。

c. 根据各工序的变形特点和质量要求，安排合理的冲压顺序。要注意确保每道工序的变形区都是弱区，已经成形的部分***含已经冲制出的孔或外形***在以后的工序中不得再参与变形，多角弯曲件要先弯外后弯内，要安排必要的辅助工序和整形、校平、热处理等工序。

d. 在保证制件精度的前提下，根据生产批量和毛坯定位与出料要求。确定合理的工序组合方式。

e. 要设计两个以上的工艺方案，并从质量、成本、生产率、模具的刃磨与维修、模具寿命及操作安全性等各个方面进行比较，从中选定一个最佳的工艺方案。

f. 初步确定各个工序的冲压装置。

3、冲压零件毛坯设计及排样图设计：

a. 按冲压件性质尺寸，计算毛坯尺寸，绘制毛坯图。

b. 按毛坯性质尺寸，设计排样图，进行材料利用率计算。要设计多种排样方案，经过比较选择其中的最佳方案。

4、冲压模具设计：

a. 确定冲压加工各工序的模具结构形式，并绘制模具简图。

b. 对指定的1—2个工序的模具进行详细的结构设计，并绘制模具工作图。设计方法如下：

※确定模具的种类：简单模、连续模还是复合模。

※模具工作零件设计：计算凸、凹模刃口尺寸和凸、凹模长度，确定凸、凹模结构形式和连线固定方式。

※确定毛坯的定位和定距方式，并对相应的定位、定距零件进行设计。

※确定压料、卸料、顶件及推件方式，并对相应的压料板、卸料板、推件块等进行设计。

※模架设计：包括上下模座及导向方式的设计，也可以选用标准模架。

※在完成以上工作的基础上，按比例绘制模具工作图。先用双点划线绘制毛坯，再绘制工作零件，然后绘制定位和定距零件，用连线零件把以上各部分连线起来，最后在适当的位置绘制压料和卸料零件。根据模具的具体情况，以上顺序也可作适当调整。

※工作图上应该标注模具的外轮廓尺寸、模具闭合高度、配合尺寸及配合型式。工作图上要标注模具的制造精度和技术条件的要求。工作图要按国家制图标准绘制，有标准的标题栏和名细表。如果是落料模，要在工作图的左上角上绘制排样图。

※计算模具压力中心，检查压力中心与模柄中心线是否重合。如果不重合，对模具结果作相应的修改。

※计算冲压力，最后选定冲压装置，进行模具与冲压装置相关尺寸的校核***闭合高度、工作台面、模柄安装尺寸等***。

5、测绘模具的大部分零件图***要求完成图纸工作量折合为A0图三张以上***，零件图要求按国家制图标准绘制，标注完整的尺寸、公差、表面粗糙度和技术要求。

6、填写冲压加工工艺规程卡片。

7、在所设计的模具零件图中，选择两个零件进行机械加工工艺分析、编制合理的机械加工工艺规程，并填写机械加工工艺规程卡片。

8、根据设计内容和设计计算编写设计说明书一份。

模具设计步骤

1. 对所设计模具之产品进行可行性分析，以电脑机箱为例，首先将各元件产品图纸利用设计软体进行组立分析，即我们工作中所说的套图，确保在模具设计之前各产品图纸的正确性，另一方面可以熟悉各元件在整个机箱中的重要性，以确定重点尺寸，这样在模具设计中很有好处的，具体的套图方法这里就不做详细的介绍了。

2. 在产品分析之后所要进行的工作，对产品进行分析采用什么样的模具结构，并对产品进行排工序，确定各工序冲工内容，并利用设计软体进行产品展开，在产品展开时一般从后续工程向前展开，例如一产品需要量五个工序，冲压完成则在产品展开时从产品图纸开始到四工程、三工程、二工程、一工程，并展开一个图形后复制一份再进行前一工程的展开工作，即完成了五工程的产品展开工作，然后进行细致的工作，注意，这一步很重要，同时需特别细心，这一步完成的好的话，在绘制模具图中将节省很多时间，对每一工程所冲压的内容确定好后，包括在成型模中，产品材料厚度的内外线保留，以确定凸凹模尺寸时使用，对于产品展开的方法在这里不再说明，将在产品展开方法中具体介绍。

3. 备料，依产品展开图进行备料，在图纸中确定模板尺寸，包括各固定板、卸料板、凸凹模、镶件等，注意直接在产品展开图中进行备料，这样对画模具图是有很大好处的，我所见到有很多模具设计人员直接对产品展开图进行手工计算来备料，这种方法效率太低，直接在图纸上画出模板规格尺寸，以组立图的形式表述，一方面可以完成备料，另一方面在模具各配件的工作中省去很多工作，因为在绘制各元件的工作中只需在备料图纸中加入定位、销钉、导柱、螺丝孔即可。

4. 在备料完成后即可全面进入模具图的绘制，在备料图纸中再制一份出来，进行各元件的绘制，如加入螺丝孔，导柱孔，定位孔等孔位，并且在冲孔模中各种孔需线切割的穿丝孔，在成型模中，上下模的成型间隙，一定不能忘记，所以这些工作完成后一个产品的模具图差不多已完成了80%，另外在绘制模具图的过程中需注意：各工序，指制作，如钳工划线，线切割等到不同的加工工序都有完整制作好图层，这样对线切割及图纸管理有很大的好处，如颜色的区分等，尺寸的标注也是一个非常重要的工作，同时也是一件最麻烦的工作，因为太浪费时间了。

5. 在以上图纸完成之后，其实还不能发行图纸，还需对模具图纸进行校对，将所有配件组立，对每一块不同的模具板制作不同的图层，并以同一基准如导柱孔等到进行模具组立分析，并将各工序产品展开图套入组立图中，确保各模板孔位一致以及折弯位置的上下模间隙配合是否正确。

希望对您有帮助！

耐腐蚀性

（4）要求材料的焊接性能、锻造工艺性能良好。

塑料模具钢的选用

冷压成型塑料模具多以低碳钢为主，型号可选用20、20Cr、12CrNi3A、40rC或DTI等。切削成型塑料模具，多以调质钢为主，先进行调质处理后再后再加工，型号可选用40、50、3Cr2Mo、4Cr3MoSiV、5CrNiMo、4Gr5MoSiV1或 4Cr5W2SiV1等。磨损强烈的热塑性和热固性塑料模具选用冷作模具钢制造，如Cr12、9Mn2V、Cr6 WV或7 Cr Mo NiMo等。高级塑料模具可选用超低碳马氏体时效钢，如18Ni（250）、18Ni（300）或18Ni（350）等。

模架及标浇口设置所要考虑的因素

A、浇口的设置应达到平衡充模

B、浇口应位于厚壁处

C、浇口应远离薄壁特征

D、浇口的设置应实现同向流动

E、必要时增加浇口以减少充模压力

F、增加浇口以防止过保压

G、所用模具的类型，是2板式还是3板式模具？

H、热流道还是冷流道，或者混合流道

I、所希望的浇口类型，如边缘浇口、潜伏式浇口等

J、由于制件的功能而对浇口位置的限制

没有固定的原则来决定浇口应该或不应该设在制件的什么位置。设计师不同，他所认可的浇口最佳位置可能不同。本节将讨论浇口位置设计的一些原则，与制件充模流动分析相关的人员应对这些原则予以重视。

模架及准件的选用

在设计模具时，应尽可能地选用标准模架和标准件（包括通用标准件及模具专用标准件两大类，通用标准件如紧固件等，模具专用标准件如定位圈、浇口套、推杆、推管、导柱、导套、模具专用弹簧、冷却及加热元件），因为标准件有很大一部分随时可在市场上买到，这对缩短制造周期，降低制造成本极其有利。模架尺寸确定之后，对模具有关零件要进行必要的强度或刚度计算，以校核所选模架是否适当，尤其是对大型模具，这一点尤为重要。

工艺安排前的可行性分析

（1）接受设计任务（塑件产品零件工作图，若是实物零件，应绘制成二维工程图），在产品零件工作图上应注明所用塑料的品种、批量大小、尺寸精度与技术条件，产品的功用及工作条件。

（2）对产品图纸或提供的样品进行详细地分析和消化，注意检查以下项目。

A、产品尺寸精度及其图纸尺寸的正确性；

B、脱模斜度是否合理；

C、塑件厚度及其均匀性；

D、塑料种类及其收缩率；

E、塑件表面颜色及表面质量要求。

（3）了解该塑件材料的机械性能和物理性能，以及与注射工艺有关的参数。

（4）审核塑件的成型工艺性，讨论壁厚、肋板、圆角、表面粗糙度、尺寸精度、表面修饰、脱模斜度和嵌件安放的可行性，如果产品结构设计的成型工艺性不佳，可与设计者商榷，在不影响产品性能的前提下，由设计者对产品结构进行修改，以满足注塑成型工艺的需要。

（5）计算塑件的体积和质量。

机加工艺顺序

在模塑公司模具加工中心，加工模具主要有以下几种方法：车床加工、铣床加工、磨床加工、CNC加工、放电加工、线切割加工等。

几种模具加工方法的比较：

1）、车床加工

加工精度： 0.02mm

加工特性：适合孔、台阶、槽等一系列成型加工，可加工范围比较广。

2）、铣床加工

加工精度： 0.02mm

加工特性：适合孔、台阶、槽等一系列成型加工。

3）、磨床加工

加工精度： 0.001~ 0.005mm

加工特性:适合圆弧、斜面、槽等精密成型加工

4）、CNC加工

加工精度： 0.01mm

加工特性：适合公母模座、3D模仁及各类电极的粗精加工。

5）、放电加工

加工精度： 0.002~ 0.01mm

加工特性:适合于加工槽类、孔类及复杂成型类工件，可镜面加工。

6）、线切割加工

加工精度： 0.002~ 0.005mm

加工特性：加工精度高、光洁性好、操作方便，可加工上下异形工件。

模具装配技术

在模具制造过程中装配主要由钳工来完成。装配技术分为“分离”和“集成”两种类型。集成装配：A、焊接 B、固定 C、粘接 D、嵌入技术 E、90度角卡扣；分离装配包括： A、小于90度角卡扣 B、螺扣装配 C、中心装配 D、压机装配。压件装配：压件装配可以使塑料组件在最低的成本下进行高强度装配。例如对卡扣装配来说，由于应力松弛，高压装配的拉力强度随着时间的流逝而减少（见图3）。设计计算必须把它考虑进去。另外，必须作使用温度周期变化的试验，以保证设计的可行性；螺纹装配：螺纹装配由分离型、组合型螺杆或整体螺杆嵌件的运用组成。材料的挠曲模量给螺件的合理装配提供了指导。例如，带螺纹的螺丝的弯曲模量可以达到2800Mpa。如果需要使用公制的螺丝，或者螺纹装配需要多次来完成，这就需要采用金属的细纹嵌件。

塑料件的试模

在试模前我们应该了解该塑料件的机械性能和物理性能，以及与注射工艺有关的相关参数。公司里用的塑料最多就是聚丙烯(PP)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）。除此之外，我们还要确定成型设备。

常用塑料的特性

（一）聚丙烯(PP)

聚丙烯（PP）作为热塑塑料聚合物于1957年开始商品化生产，是有规立构聚合物中的第一个。其历史意义更体现在，它一直是增长最快的主要热塑性塑料，1991年它的世界总产量达到240亿磅。它在热塑性塑料领域内有十分广泛的应用，特别是在纤维和长丝、薄膜挤压、注塑加工等方面。

化学和性质：PP是以金属有机有规立构催化剂（Ziegler－Natta型），使丙烯单体在控制的温度和压力条件下合成的。因所用催化剂和聚合工艺不同，所得聚合物的分子结构有三种不同类型的立体化学结构，数量也不一样。这三种结构是指等规聚合物、间规聚合物和无规聚合物。在等规聚丙烯（最常见的商品形式）中，甲基原子团都处在聚合物骨架的同一侧，这一结构很容易形成结晶态。等规形式的结晶性赋予它良好的抗溶剂和抗热性能。在前十年期间所用的催化剂技术使非等规异构体的生成达到最少程度，消除了对无价值的无规组分进行分离的必要性，简化了生产步骤。

（二）苯乙烯树脂ABS

三元聚合物ABS从本世纪40年代开始商业化，销量逐年增长，现已成为全球销量最大的工程热塑性塑料，仅美国的销量就于1989年超过了12亿磅。在大宗商品塑料与高性能工程热塑性塑料之间，ABS占据了独特的“过渡”聚合物的位置。

化学和性质：ABS的多能性来自于它的三个单体结构单元——丙烯睛、丁二烯和苯乙烯。每个组分都为最终聚合物提供了一套不同的有用的性能。丙烯睛主要提供了耐化学性和热稳定性；丁二烯提供了初度和冲击强度；苯乙烯组分则为ABS提供了硬度和可加工性。有三种生产工艺——乳液法、连续本体法或悬浮法，任一种工艺方法所制得的ABS原料中的苯乙烯含量均为50％甚至更高。通常至少两种工艺结合使用，以使最终产物最佳化。ABS树脂属于两相体系：苯乙烯一丙烯睛共聚物（SAN）为连续相，丁二烯衍生橡胶为弹性体分散相。实际上还有少量苯乙烯和丙烯睛在丁二烯橡胶上发生共聚合反应（接枝），本来不相容的硬SAN和橡胶相容起来。因此，人们可把ABS看作是第一个在商业上取得成功的聚合物合金之一。

（三）丙烯酸-苯乙烯-丙烯睛（简称ASA）

ASA聚合物是无定形材料，可以采用挤塑和注塑加工制成对气候影响有极好抵抗力的产品。三元共聚物ASA的机械性能通常类似于ABS树脂，不同的是ASA的性能受室外气候的影响要比ABS树脂小得多。

化学和性能：三元共聚物ASA可以用拥有专利权的专利反应工艺，或接枝工艺来生产。在反应法中，ASA是通过在苯乙烯和丙烯睛（SAN）的聚合反应过程中接技一种丙烯酸酯弹性体而制得，弹性体细粉末均匀地分散入并接校在SAN分子链上。ASA杰出的耐候性来自于丙烯酸酯弹性体。对许多塑料而言，在日光辐射特别是在光谱的紫外线一端辐射与大气中氧气共同作用下，会发生脆化和变黄。ASA部件发生这种变化所需的时间比其它塑料长得多。

选择成型设备

根据成型设备的种类来进行模具，因此必须熟知各种成型设备的性能、规格、特点。例如对于注射机来说，在规格方面应当了解以下内容：注射容量、锁模压力、注射压力、模具安装尺寸、顶出装置及尺寸、喷嘴孔直径及喷嘴球面半径、浇口套定位圈尺寸、模具最大厚度和最小厚度、模板行程等，具体见相关参数。 要初步估计模具外形尺寸，判断模具能否在所选的注射机上安装和使用。

通过这么长时间的学习，运用塑料模具设计、机械制图、公差与技术测量、机械原理及零件、模具材料及热处理、模具制造工艺等先修课程的知识，分析和解决塑料模具设计问题，进一步巩固、加深和拓宽所学的知识；使我逐步树立正确的设计思想，增强创新意识和竞争意识，基本掌握塑料模具设计的一般规律，培养出了分析问题和解决问题的能力；通过计算、绘图和运用技术标准、规范、设计手册等有关设计资料，进行塑料模具设计全面的基本枝能训练，为毕业打下一个良好的基础。