冲模设计要点

一、冲模设计应具备的技术资料冲模设计时应具备下列技术资料：

1．冲压件的产品零件图及生产纲领

产品图上标有零件的形状、尺寸、精度、材料牌号及技术要求；生产纲领即是产品零件的生产批量。产品图和生产纲领是冲模设计最主要的依据，设计出来的模具最终必须保证生产出合格的产品零件，并能满足批量生产要求。

2．产品工艺文件

主要是冲压工艺规程卡。冲压零件通常是由若干冲压工序按一定的顺序逐次冲压成形的。因此，冲模设计前，首先要进行冲压工艺设计，确定工序次数、工序的组合、工序的顺序及工序简图等，并把这些内容编写成冲压工艺规程卡。冲压工序数和工序的组合确定了这一冲压零件的模具数量和模具类型(如简单模、连续模或复合模等)。因此，冲压工艺规程卡也是冲模设计的重要依据，冲模设计者必须按照工艺规程的工艺方案、模具数量、模具类别和相应的工序简图来设计冲压模具。

3．冲压设备资料

主要是冲压设备说明书，其内容主要有：技术规格、结构原理、调试方法、顶出和打料机构以及安装模具的各种参数(如闭合高度、模柄孔尺寸、工作台尺寸等等)。设计冲模时，应全面了解设备的结构特点和尺寸参数，并使模具的有关结构和尺寸与设备相适应。

4．有关冲模标准化的资料    ’

设计冲模时，应优先采用冲模国家标准，尽量做到模具零部件标准化，以提高设计效率和设计品质，缩短冲模的设计与制造周期。

冷冲模国家标准经国家标准局批准(国标发[1981]401号文)、自1982年10月1日起施行。该标准的内容包括：零件标准、部件标准、组合标准、技术条件四个部分，共139个标准号。1990年对该标准进行了修订。

(1)关于冷冲模标准的标准号及名称举例

1)GB／T2851.1—1990  冲模滑动导向模架对角导柱模架

2)GB／T2852.3—1990  冲模滚动导向模架  四导柱模架

(2)模架标准举例

1)后侧导柱模架，参见附录J一1。

2)中间导柱圆形，参见附录J一2。

 二、冲模设计一般程序与内容 

1)确定模具的总体结构，进行必要的工艺参数计算；

2)确定模具的压力中心；

3)确定模具的闭合高度；

4)凸、凹模和垫板等零件的强度计算及弹性元件的计算和选用；

5）选择压力机；

6）绘制模具 总图及零件图。

三、模具总体结构形式的确定 

冲模设计时，首先要根据工艺方案选定模具类型（简单模、级进模或复合模），确定具体的模具总体结构形式。这是冲模设计的关键一步，它直接影响冲压件的品质，成本和冲压生产率。

模具的结构形式很多，可根据冲压件的形状、尺寸、精度、材料性能和生产批量及冲压设备、模具加工条件、工艺方案等设计。在满足冲压件品质要求的前提下，力求模具结构简单、制造周期短、成本低、生产效率高、寿命长。

确定模具结构形式的内容包括以下几个方面:：

1)根据冲压件的形状和尺寸，确定凸、凹模的加工精度、结构形式和固定方法；

2)根据毛坯的特点、冲压件的精度和生产批量，确定定位、导料和挡料方式；

3)根据工件和废料的形状、大小，确定进料、出件和排出废料的方式；

4)根据板料的厚度和冲压件的精度要求，确定压料与卸料方式，压料或不压料，弹性卸料或刚性卸料；

5)根据生产批量，确定操作方式：手工操作，自动或半自动操作；

6)根据冲压件的特征和对模具寿命的要求，确定合理的模具加工精度，选取合理的导向方式和模具固定方式；

7)根据所使用的设备，确定模具的安装与固定方式。

此外．在设计冲模时，还必须对其加工、维修、操作安全等方面予以注意。

1)大型、复杂形状的模具零件，加工困难时，应考虑采用镶拼结构，以利于加工。

2)模具结构应保证磨损后修磨方便；尽量做到不拆卸即可修磨工作零件；影响修磨而必须去掉的零件(如模柄等)，町做成易拆卸的结构．等等。

3)冲模的工作零件较多，而且使用寿命相差较大时，应将易损坏及易磨损的工作零件做成快换结构的形式，而且尽量做到可以分别调整和补偿易磨损件的相关尺寸。

4)需要经常修磨和调整的部分尽量放在模具的下部。

5)顷鞋较大的模填应有方便的起运孔或钩环等。

四、冲模设计应把保证人身安全放在首位 

1．模具设计的安全要点

设汁模具时应把保证人身安全的问题放在首位，它优先于对工序数量、制作费用等方面的考虑。一般应注意以下几点：

1）尽量避免操作者的手或身体的其他部位伸入模具的危险区。

2)手必须进入模内操作的模具．在其结构设汁时应尽量考虑操作方便；尽可能缩小危险区；尽可能缩短操作者手在模内操作的时间。

3)设计时就应明确指示该模具的危险部位，并设计好防护措施。    ‘

4)保证模具的零件及附件有必要的强度和刚度．防止在使用时断裂和变形。

5）不应要求操作者做过多、过难的动作，小应要求操作者的脚步有过大的移动，以免身体失去平衡，出现失误。

6)应尽量避免心出件、清除废料而影响送料操作。

7)从j二模打落的一件或废料最好采用接料器接出。

8)避免模赎一}?的h}iJ处、尖棱处伤人或妨碍操作。

9)20 的零件硬模具应有起重措施，起重及运输时应注意安全。

2．选择模具结构时的注意事项

1)尽量采用机械化、自动化送、出料。

2)运动部件上可能伤人之处应设防护罩，如压料板的下部、气缸活塞、钩爪等处。

3)在模具送进和取出工件的部位要制出空手槽。

4)模具中的压料圈、卸料板、斜楔滑板等弹性运动件要有终极位置限制器，防止弹出伤人。

5)防止上模顶出板、导正销等零件因振动而出现松动和脱落。

6)应使操作者清晰地观察到下模的表面状况，便于送料和定料。

7)涂漆。危险部位应采用醒目的警戒色涂漆，以便引起操作者的注意。

五、冲模压力中心 

冲裁力合力的作用点称为模具的压力中心。如果模具的压力中心与压力机滑块中心不一致，冲压时会产生偏载，导致模具以及压力机滑块与导轨的急剧磨损，降低模具和压力机的使用寿命。严重时，甚至会损坏模具和设备，造成事故。所以设计模具时，应使模具的压力中心与压力机滑块中心相重合。但实际生产中，可能出现冲模压力中心在冲压过程中发生变化的情况，或者由于冲压件形状的特殊性，从模具结构考虑不宜于使压力中心与滑块中心重合，这时应注意使压力中心的偏离不致超出所选用压力机所允许的范围。

冲模压力中心的计算，可采用空间平行力系和合力作用线(平面投影为作用点)的求解方法，即根据“各分力对某轴力矩之和等于其合力对同轴之矩”的力学原理求得。具体计算方法如下：

1．单凸模压力中心的计算

首先，将与凸模对应的凹模刃口图形(即凸模投影图)置于 坐标平面内，把组成图形的轮廓线划分为若干线段 …、 分别计算其冲裁力 ，这些力是垂直于图面方向的平行力系，即为分力，由各分力之和算出合力。然后算出(或量出)各线段的重心至z轴和y轴的距离，设分别为 和 。再将以上数据按上述求解原理列式，即可求出压力中心坐标( )：

             （7-15）

            （7-16）

一般情况下冲裁力与线段长度(冲裁长度)成正比例关系，因此可以用线段长度 …、 代替 冲裁力于是，压力中心坐标公式可用如下两式表示：

                 （7-17）              

                   (7-18）

根据式(7—16)和式(7—17)可以求出各种图形冲裁的压力中心，如：

1)任意直线段，压力中心在线段中点。

2)圆弧线的压力中心(图7—119)：

)                               （7-19）

式中   ——圆弧线的压力中心与圆心间的距离（mm）；

       R——圆弧半径（mm）；

       ——圆弧的中心半角（ ）。

3)扇形的压力中心（图7-120）：

                            （7-20）

式中   ——扇形的压力中心与圆心间的距离（mm）；

       R——扇形的圆弧半径（mm）；

       ——扇形的中心半角（ ）。

图 7—119 圆弧线的压力中心              图7—120  扇形的压力中心

2．多凸模的压力中心计算

设在 平面内有m个凸模的投影图形，各图形的轮廓总长分别为 。各图形的压力中心坐标用式(7— 16)和式(7—17)求得，分别为( )、( )、( )，则整副冲模的压力中心坐标( ))为：

              （7-21）

             （7-22）

六、冲模闭合高度及冲模与压力机尺寸的配合关系 

冲模的闭合高度是指模具在最低工作位置时，上模板的上平面与下模板的下平面间的距离冲模的闭合高度应与压力机的装模高度相适应。

所谓装模高度，是指滑块处于下死点时，滑块底面到工作台垫板上平面之间的距离。压力机的长度一般是可以调节的，所以装模高度也是可调的。当连杆调至最短时，压力机的装模高度称大装模高度 。连杆调至最长时的装模高度称为最小装模高度 (图7—121)。