冲压模具基础知识

冲压模具讲座

第一章 概论

一.冲压加工的重要性及优点。

1.重要性：冲压工艺应用范围十分广泛，在国民经济的各个部门中，几乎都有冲压加工产品。如汽车，飞机，拖拉机，电器，电机，仪表，铁道，邮电，化工以及轻工日用产品中均占有相当大的比重。

2.优点：1）生产率高。2）精度高，质量稳定。3）材料利用率高。4）操作简便，特别适宜于大批量生产和自动化。

二.冲压加工的概念。

1. 概念：即利用压力机及其外部设备，通过模具对板材施加压力，从而获得 一定形状和尺寸零件的加工方法。

冲压加工的三要素：冲床，模具，材料。

冲压是生产中应用广泛的一类加工方法，主要用于金属薄板料零件的加工。在产品零件的整个生产系统中，冲压只是一个子系统，所涉及的也仅是产品制造过程的一部分。随着市场对产品成本和周期等要求的提高，从系统的整体优化中确定相关的各要素已成为技术和管理发展的重要方向。

影响冲压加工的因素：

三.冲压工序的分类。

冲压工艺按其变形性质可以分为材料的分离与成形两大类，每一类中又包括许多不同的工序。

冲压的基本工序：

1.冲裁:包括落料和冲孔两个工序。

1）落料：模具沿封闭线冲切板料，冲下的部分为工件，其余部分为废料，设计时尺寸以模仁为准，间隙取在冲子上；

2）冲孔：模具沿封闭线冲切板料，冲下的部分是废料，设计时尺寸以冲子为准，间隙取在模仁上。

2.剪切:用模具切断板材,切段线不封闭.

3.切口:在坯料上将板材部分切开,切口部分发生弯曲.

4.切边:将拉深或成形后的半成品边缘部分的多余材料切掉。

5.剖切：将半成品切开成两个或几个工件，常用于成双冲压。

切口 切边 剖切

6.弯曲：用模具使材料弯曲成一定形状（V型/U型/Z型弯曲）。

7.卷圆：将板料端部卷圆。

8.扭曲：将平板的一部分相对于一部分扭转一个角度。

弯曲 卷圆 扭曲

9.拉深：将板料压制成空心工件，壁厚基本不变。

10.变薄拉深：用减小直径与壁厚，增加工件高度的方法来改变空心件的尺寸，得到要求的底厚，壁薄的工件。

11.孔的翻边：将板料或工件上有孔的边缘翻成竖立边缘。

拉深 变薄拉深 孔的翻边

12.外缘翻边：将工件的外缘翻起圆弧或曲线状的竖立边缘。 冲压加工系统 人 冲

压

工

艺 安

全 自

动

化 安

装 润

滑 生

产

管

理 质

量

管

理 价

格

管

理 运

输 废

料

处

理 噪

音

对

策 后

序

工

艺

压

力

机 模

具 材

料 辅

助

装

置 工

具 软

件

硬

件 13.缩口：将空心件的口部缩小。

14.扩口：将空心件的口部扩大，常用于管子。

外缘翻边 缩口 扩口

15.起伏：在板料或工件上压出筋条，花纹或文字，在起伏处的整个厚度上都有变薄。

16.卷边：将空心件的边缘卷成一定的形状。

17.胀形：将空心件（或管料）的一部分沿径向扩张，呈凸肚形。

起伏 卷边 胀形

18.旋压：利用赶棒或滚轮将板料毛坯赶压成一定形状（分变薄与不变薄两种）。

19.整形：把形状不太准确的工件校正成形。

20.校平：将毛坯或工件不平的面或弯曲予以压平。

旋压 整形 校平

21.压印：改变工件厚度，在表面上压出文字或花纹。

22.正挤压：凹模腔内的金属毛坯在凸模压力的作用下，处于塑性变形状态，使其由凹模孔挤出，金属流动的方向与凸模运动方向相同。

23.反挤压：金属挤压过程中，沿凸模与凹模的间隙塑流，其流动方向与凸模运动方向相反。

24.复合挤压：正挤与反挤的结合。

压印 正挤压 反挤压 复合挤压

四．冷冲模类型和特点。

1.模具分类（按冲压工序的组合方式分）。

1）单冲模：在模具上只有一个加工工位，而且在冲床的一次行程中只完成一类冲压加工工艺。

2）复合模：在模具上只有一个加工工位，在冲床的一次行程中完成两类以上的加工工艺。

3）级进模：有多个工位组成，各工位完成不同的加工，各工位顺序关联，在冲床的一次行程中完成一系列不同的冲压加工。

三类模具的优缺点比较：

2.级进模特点：

1)冲压生产效率高。级进模可以完成复杂零件的冲裁、翻边、弯曲、拉深、立体成形以及 单工序模 复合模 级进模

结构 简单 较复杂 复杂

成本、周期 小、短 小、短 高、长

制造精度 低 较高 高

材料利用率 高 高 低

生产效率 低 低 高

维修 不方便 不方便 方便

产品精度 高 高 低

品质 低 低 高

安全性 不安全 不安全 安全

自动化 易于自动化

冲床性能要求 低 低 高

应用 小批量生产

大、中型零件的冲压试制 大批量生产

内外形精度要求高 大批量生产

中、小零件冲压 装配等工艺，减少了中间转运和重复定位等工作，而且工位数量的增加不影响生产效率，可以冲制很小的精密零件。

2)操作安全简单。级进模冲压时操作者不必将手伸入模具的危险区域。对大量生产，还采用自动送料机构，模具内装有安全检测装置。

3)模具寿命长。复杂的内形和外形可分解为简单的凸模和凹模外形，分段逐次冲切，工序可以分散在若干个工位，在工序集中的区域还可以设置空位，从而避免了凸、凹模壁厚过小的问题，改变了凸、凹的受力状态，提高了模具强度。此外，级进模还采用卸料板兼作凸模导向板，对提高模具寿命也非常有利。

4)产品质量高。级进模在一副模具内完成产品的全部成形工序，克服了用简单模时多次定位带来的操作不变和累积误差。

5)生产成本较低。级进模由于结构比较复杂，所以制造费用较高，同时材料利用率较低，但由于级进模生产效率高、压力机占有数少、需要的操作工人数和车间面积少，减少了半成品的储存和运输，因而产品零件的综合生产成本并不高。

6)设计和制造难度大，对经验的依赖性强。级进模结构复杂，技术含量高，设计灵活性大、难度大；设计和制造中的经验、推断和目测工作量多，人才培养时间长，个人之间的差异大；同一产品零件可有多种不同的设计方案，设计的灵活性大；设计和制造周期长，费用高，适用于批量生产。级进模还受产品零件尺寸限制，产品尺寸不宜太大。

7)按订单生产，而不是按计划生产，订货受市场影响大，交货期要求短。

五．级进模的功能

功能：级进模的基本功能是利用凸模和凹模在板料上施加一定形式和大小的作用力，使材料产生塑性变形，从而将毛胚转变为产品零件的能力。

六．级进模的设计方法。

1.级进模设计流程。 级进模设计也是一个系统，其流程如图1-8所示。具体可以分为四个阶段：工艺设计、排样、概要设计、结构设计、零件设计。

1）工艺设计:即是对产品零件所包括的成形工序逐一进行分析，以确定产品零件的加工工艺方案。工艺设计前应充分了解产品零件的要求及实际的生产条件。

2）排样与概要设计以工艺设计可行为前提，具体确定级进模加工产品零件时的工序方案和模具的基本结构形式，初步给出模具的估价和制造周期，确定是否继续开展模具详细的设计和制造。

3）结构设计和零件设计就是为级进模正式投入生产而具体地开展的设计，在这一阶段部分模具零件的加工也将同期展开。结构设计与零件设计的结果是模具装配图、需加工的模具零件的工程图。

2.设计注意事项。

1）要用系统的观点，从冲压、模具制造等多方面构成的大系统中确定级进模的结构和零件方案，要重视实践经验的作用。要切合实际，确立切实可行的模具方案，同时要考虑现有的模具制造条件、冲压生产条件。

2）级进模结构复杂，设计难度大，制造费用高，周期长，因此设计应坚持科学、严谨、求实的精神，认真分析、详细规划，务求设计合理、制造方便、满足使用要求。要充分了解产品零件加工的需求和模具制造和使用条件,表1-5是级进模设计前应掌握的数据。表1-6是级进模设计时的规划表。

3）模具设计和制造具有技术密集型的特点，设计和制造密切相关。随着产品市场竞争的材

料

插

入 模 具

材

料

送

进 成

形

加

工 产

品

取

件 产

品

搬

出 加剧和计算机技术的发展，产品制造周期日益缩短，对模具设计和制造周期的要求也愈来愈短，因此，模具设计和制造的交叉并行已成为必然。

表1-5 级进模设计前应掌握的数据

项目 设计前应掌握的数据

工件与材质 板厚与精度、材质、料宽、热处理、毛刺方向的要求

模具设计资料 批量、模具的形式、材料的送进方向，导料方式等

模具材质 凸、凹模的材质

模架 形式、尺寸、模柄尺寸

冲床 形式、吨位、行程、SPM、开启高度、送进方向、滑块与台面尺寸、模柄孔尺寸

尺寸标注 有效位数、尺寸公差、标注要求

图纸 图纸尺寸、图号、名称的标注要求

加工设备 现有加工设备可加工能力

表1-6 级进模设计规划表

产品名称 产品编号

模具编号 模具交货期

冲压加工规格 被加工材料规格

产量 月产 个 材质

总寿命 个 板厚

行数 个 板料宽度

列数 列 板料状态 带料

加工速度 r/min 条料

生产方式 级进冲压 卷料

简单冲压

复合冲压 送料装置规格

备注 送料机构 辊式～ 气动～

夹持式～ NC～

送进线高度 mm± (公差)

冲床规格 产品简图：

吨位

闭合高度

模柄直径

落料孔径

说明：

Z表1-8 级进模设计流程：

第二章 级进模结构设计

模具的优劣在很大程度上体现在模具结构上，因此，级进模结构设计对模具的工作性能、加工性、成本、周期及寿命等起着决定性作用。

第一节 级进模结构设计

一 级进模结构

1.从总体角度来看，级进模结构基本上可分为两大类：日本式模具结构和美国式模具结构。 产品零件图

生产，技术要求

基本工序分