指导书。西华大学材料科学与工程学院。
材料成型及控制工程系查五生编。
第一节概述。
1、冲压模具课程设汁的目的。
冲压模具设计是为模具设计与制造专业学生在学完基础理论课、技术基础课和专业课的基础上，所设置的一个重要的实践性教学环节。其目的是：
（1）综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进行一次冲压模具设计工作的实际训练，从而培养和提高学生独立工作的能力。
（2）巩固与扩充“冲压工艺及模具设计”等课程所学的内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤。
（3）掌握冷冲压模具设计的基本技能，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等。
2、冲压模具设计的内容与要求。
课程设计通常在学完冷冲压模具设计课程后进行，时间为3周，一般以设计较为简单的、具有典型结构的中小型模具为主，要求学生独立完成模具装配图1张，工作零件图3～5张，设计计算说明书1份。
3、冷冲压模具设计步骤。
（1）分析冲压件的工艺性。
（2）制定冲压工艺方案。
（3）确定毛坯形状、尺寸和排样方式。
（4）确定冲模类型及结构型式。
（5）进行工艺计算。
（6）选择压力机。
（7）绘制模具**图和非标准零件图。
（8）编写设计计算说明书。
第二节设计过程指导。
冲压模具设计的整个过程是从分析总体方案开始到完成全部技术设计，这期间要经过计算、绘图、修改等步骤。
1、冲压工件图测绘。
测绘给定的冲压件尺寸，绘出标注有尺寸及公差的工件图。未明确要求时，工件的精度等级取it14级，公差数值大小根据基本尺寸，查表1确定。公差标注按“入体原则”，即：
对被包容尺寸（轴的外径，实体长、宽、高），其最大加工尺寸就是基本尺寸，上偏差为零；对包容尺寸（孔径、槽宽），其最小加工尺寸就是基本尺寸，下偏差为零。
工件图上还必须标明料厚与材质。没有特别说明时，拉深件、翻边件、弯曲件的材质可认为是ff钢等，冲裁件可认为是q215、q235钢。
2、分析冲压件的工艺性。
根据冲压工件的实际，分析冲压件成形的结构工艺性，分析冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求及所用材料是否符合冲压工艺要求。如果发现冲压件工艺性差，则需要对冲压件产品提出修改意见，经产品设计者同意后方可修改。
表1 标准公差。
3、制定冲压工艺方案。
在冲压件工艺性分析的基础上，通过初步的工艺计算，首先确定冲压工件所需要的基本工序。冲裁件的基本工序为落料、一个或多个冲孔等。弯曲件基本工序为落料、一次或多次弯曲、可能存在的冲孔等。
拉深件基本工序为落料、一次或多次拉深、可能存在的冲孔和切边等，其中，拉深次数的确定必须通过计算确定。形状复杂零件，除了包含上述各类冲压件的基本工序外，还可能有起伏成形工序、翻边工序等。
根据确定的基本工序，制订冲压工艺方案，包括工序性质、工序数目、工序顺序及组合方式等。冲压工艺常常有几种不同的方案，需要从产品质量、生产效率、设备占用情况、模具制造的难易程度和模具寿命高低、工艺成本、操作是否方便和安全程度等方面，进行综合分析、比较，然后确定适合于工厂具体生产条件的最经济合理的工艺方案。
制定冲压工艺方案非常重要，也是课程设计的难点之一，如果工艺方案不合理，冲压工艺设计就是失败的。因此，同学们必须认真对待，与指导教师一起讨论、分析，所制订的冲压工艺方案必须得到指导教师的认可，才能开展下一步的工作。
4、确定毛坯形状、尺寸和排样方式。
需要通过弯曲、拉深等成形工序冲压的工件，毛坯形状与尺寸必须通过计算确定，计算时必须正确选用公式，合理选用相关系数，确保计算正确，以保证其它工艺计算和设计的正确性。
根据毛坯的形状和尺寸，对比分析不同的排样设计，选取合理的排样方式，并计算材料的利用率。
5、确定冲模类型及结构型式。
根据所确定的工艺方案和冲压件的形状特点，以及工件精度要求、生产批量、模具制造条件、操作及安全要求，选定冲模类型及结构型式，绘制模具结构草图。
确定模具基本结构是模具设计的重要内容，应该与冲压工艺方案设计结合考虑，保证冲压工艺的实现。模具结构应该简单、实用，制造容易，使用寿命长，操作方便。
6、进行工艺计算。
1）计算冲压力。
包括冲裁力、弯曲力、拉深力、卸料力、推件力、压边力等，并根据模具基本结构，计算出总的冲压力，作为选择压力机的依据。
（2）计算模具压力中心。
对于非对称工件的冲压，或多工位连续模，必须计算模具的压力中心，并将该中心与模柄中心线重合，防止模具因受偏心负荷作用而降低模具精度和寿命。
3）计算凸、凹模工作部分尺寸。
根据冲压工序的类型，采用相应的公式，确定凸、凹模的间隙，计算凸、凹模工作部分尺寸和公差，选用模具材料，校核模具强度，作为模具零件图设计的依据。
4）对于拉深模，需要计算是否采用压边圈，计算拉深次数、半成品的尺寸和各中间工序模具的尺寸等。
5）计算或选取模具各主要零件的尺寸。
主要包括凹模、凸模固定板、垫板、凸模)的外形尺寸，以及卸料橡胶或弹簧的自由高度等。冲裁模高度方向的尺寸如图1所示。
7、选择压力机。
压力机的选择是模具设计的一项重要内容，设计模具时，必须确定所选用的压力机的类型、型号、规格。对于精度要求不高的中小型模具，通常选用开式压力机，选择时主要根据总冲压力。对于拉深深度较大的模具，必须选用足够大的安全系数，还必须进行拉深功与功率验算。
8、绘制模具**图。
模具**图是课程设计最主要的设计内容，一般由主视图、俯视图、工件图、排样图、技术说明、标题栏及明细表组成。主视图表示模具闭合时各部件的状态，沿工位横向剖出，必要时采用阶梯剖或局部剖视。俯视图左半部分为下模，右半部分为上模，结构复杂时，下模、上模各一幅。
左视图一般不需要，复杂模具可用来表示模具局部。首副模具的右上角绘出排样图。每副模具均在右上角绘出毛坯和（半）成品工件示意图。
无法用图形表示的内容在技术说明中简述。右下角的标题栏及明细表必须标出件号、名称、数量、材质、技术规格、非标准件的图号或标准件的标准号。
模架、模柄、导柱导套、垫板、固定板、螺钉、销钉等部件应尽量选用国家标准件及工厂冲模标准件。使模具设计典型化及制造简单化，缩短设计制造周期，降低成本。冲裁模具的总体设计尺寸关系，如图1所示。
图1 冲裁模具的总体设计尺寸关系。
1）模架。包括上、下模座、导柱、导套。
模座的外形尺寸，决定了整个模具的长度和宽度。精度要求不高的中小型模具，通常选用后置导柱式模架，其主参数是d0。选用多大的模座，决定于凹模的外形尺寸，如图2所示。
图2 凹模的外形尺寸计算。
厚度：h＝k·b，但须大于15mm；
壁厚：c＝(1.5~2)h 但须大于30~40mm。
计算出b后，查阅模具标准，保证b≤d0，就可以确定模架的规格型号。再根据模架规格，就可以确定上模座、下模座、导柱、导套的详细尺寸，将它们绘制出来，就成为模具的外形轮廓。模架的详细尺寸，可以查阅《冲压手册》或《冷冲模国家标准》。
2）模柄。中小型模具可以选用压入式模柄，或凸缘式模柄。模柄规格根据选用的压力机模柄孔尺寸选择，注意设置与未设置打杆的模具，模柄型号不同。
模柄的详细尺寸，可以查阅《冲压手册》或《冷冲模国家标准》。
3）固定板。
固定板的厚度h：凸模固定板为0.4h凸；凹模固定板为（0.6~0.8）h凹。固定板的外形尺寸大小必须与模具总体结构匹配，凸模固定板的外形尺寸与凹模一致。
凸模、凹模、凸凹模与固定板之间按h7/m6或h7/n6过度配合，因此，固定板中的配合孔尺寸，公差大小必须满足配合要求。固定板用q235或q275制造，配合面粗糙度ra1.6~0.
8μm。
4）垫板。根据需要设置，当凸模端面强度大于100mpa时，需设置垫板。垫板厚度为4~12mm。45钢制造，淬火处理， 43~48hrc。
5）卸料板。
固定卸料板一般用于料厚大于0.8mm的条料，可与导料板作成整体。固定卸料板厚度一般为5~10mm，与凸模间间隙净空为0.2~0.6mm。
弹性卸料板用于料厚小于1mm的材料，根据凸模的位置，可安装于上模，也可安装于下模。一般由卸料板、弹性元件（弹簧或橡皮）、卸料螺钉组成。卸料板厚度一般为6~20mm；与凸模双面间隙为0.
1~0.3mm。
6）螺钉与销钉。
螺钉用于紧固，销钉用于定位。
螺钉为直径4~20mm，根据模具厚度选择，见表2；进入被连结件深度：钢1.5d，铸铁2d。
销钉的直径与螺钉相近，2个，按h7/m6过度配合。压入连接件深度1.5d， 压入被连接件深度2.5d。
表2 螺钉直径及间距。
7）弹簧或橡胶
请参考《冲压手册》的相关计算。
同学们在**图绘制过程中，难免会出现各种错误，遇到问题一定要及时与指导教师商讨，所绘图纸让教师检查，以便及时纠正错误。
9、绘制非标准零件图。
课程设计可根据设计进度选择是否绘制凸模、凹模、凸凹模等非标准零件图。非标准零件图主要包括零件结构及其详细尺寸、制造公差、形位公差、表面粗糙度、材料、表面硬度和技术要求。
10、编写设计计算说明书。
设计过程中，相关的计算、分析、说明，采用设计说明书来表达。设计说明书要文理通顺、语言流畅，技术用语准确，符号统。
一、规范，编号齐全；图表完备、整洁、正确；课程设计说明书一般20~25页以上，主要内容包括：目录、设计任务书及产品图、零件的工艺性分析、冲压工艺方案的制订、排样设计、冲压力的计算及压力机的选定、模具类型及结构形式的选择、模具部件的设计、计算及选用、刃口尺寸计算、总结与体会、致谢、参考资料等。
图3 落料冲孔复合模。
图4 单工序拉深模。
图5 落料拉深复合模。
冲压模具设计课程设计指导书
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