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PC工程处五金模具设计教程

1.投影标准：

第三角法

2.图面视图标准：

注：

1）右视图有必时才绘出.

2）仰视图可不绘出，但要在主视图下应注明板厚及相关技术要求。

3．模具大小的定义。

模具的大小依照其长度来定义。

模具长度（mm）

模具大小

＜400

小型

400---800

中小型

800---1,200

中型

＞1,200

大型

4.模板厚度的设计标准。

模板厚度依照具体情形确定,为了节约资源,所在模板采纳最小化原则,此板厚标准是基于此原则由体会丰富的设计师依照标准件及模具结构制定。

因此尽可能采纳标准板厚。

1）.连续模模板厚度标准：

模板

中小型连续模

大型连续模

1．上模座

30，40

45，50，60

2．固定板垫板

3．固定板

4．卸料板垫板

13，18

5．卸料板

20，25

6．凹模板

20，25，30

25，30

7．凹模板垫板

10，15

8．下模座

40，50

55，60

2）.落料模模板厚度标准

模板

中小型落料模

大型落料模

1.上模座

30,40

2.上模凹模固定板垫板

3.上模凹模固定板

4.凹模板

5.上模卸料板

6.下模卸料板

7.冲头

8.冲头固定板

9.下模座

40,50

3）.弯曲模模板厚度标准

模板

中小型弯曲模

大型弯曲模

1.上模座

30,40

2.冲头固定板

合模高度及产品高度决定

3.弯曲冲头

4.弯曲块

25,35

5.键

15×20×（60--150）

15×25×（60--150）

6.垫板

7.下模座

40，50

5．模板的材质及硬度标准

模板

材质

最终硬度

代号

上模垫板

45#

----

TCP

上模座

45#

----

固定板垫板

40Cr

40—45HRC

TBP

冲头固定板

45#

----

卸料板垫板

45#（40Cr）

----（40-45HRC，当T＞1.2）　　

SBP

冲头块

Cr12MoV（国产）SKD11（进口）

DC53（进口）

60---62HRC

punchplate

卸料板

Cr12MoV（国产）SKD11（进口）

DC53（进口）

50---57HRC

凹模板

Cr12MoV（国产）SKD11（进口）

DC53（进口）

60—62HRC

凹模垫板

40Cr

40—45HRC

下模座

45#

----

模脚

45#或A3

----

气垫板

45#

----

另外，假如凹模上所有切料均采纳镶块形式，则凹模板可用硬度为40---45HRC的40Cr钢，而镶块则采纳60---62HRC的Cr12MoV、DC53或SKD11。

注：

什么缘故保证DP、SP、SBP、PP的厚度？

因为许多的PUNCH，DP-INSERT，SP-INSER，的高度应严格操纵，且其高度与DP，SP，SBP，PP有关，假如一块板的厚度改变，其余相同的板厚及PUNCH、DP-INSERT、SP-INSERT也应跟着改变，因此应保证DP、SP、SBP、PP的厚度？

6．图纸标准

1）.所有零件图纸必须使用中兴（A0，A1，A2，A3，A4）标准图框形式。

2）.图纸的更换符合ISO9001的要求。

3）.全套模具图纸应包含的内容：

a.产品图纸（产品展开图）

b.排料图或工序图

c.模具总装图

d.加工零件图

e.模具零件明细表

f.标准件清单

g.模具材料清单

4）.图纸检查重点：

a.展开图

1）.展开方法是否正确

2）.是否考虑了补偿值

3）.非对称公差取值是否合理

4）.是否通过自检和互检

b.排料图或工序图

1）.排料图或工序图的工序安排是否合理

2）.毛刺方向与产品要求是否一致

3）.切口问题是否经客户确认

4）.是否通过评审

c.装配图

1）.整体结构是否合理

2）.冲床吨位及合模高度是否正确

3）.160T及以上模具是否装有抬模装置

4）.考虑到模具的锁定和扳手空间

5）.有充分的抬料高度

6）.考虑了导正钉的直径和长度

7）.考虑了冲头和卸料板的装配关系

8）.卸料力通过运算得到

9）.卸料弹簧的数量、种类及分布合理

10）.考虑了弯曲和翻边时卸料的可靠性

11）.如有滑块,其结构是否合理

12）.DP、SP上的让位考虑周到

13）.卸料螺钉、导料销在相应板上的沉头孔深度正确

14）.导料销和条料的间隙合理

15）.导柱、冲头等标准件的精度合理

16）.大中型连续模最后一步切废料采纳镶块

17）.考虑了各板的强度

18）.细长冲头的强度可靠

19）.当预感到产品品质或模具可能会有某种问题时，是否留有改模空间

20）.最后一步工位分离产品时，SP、DP板上是否有顶料钉

21）.模具设计考虑了模具制造、装配的工艺性

22）.能连续地达到公差和规定的性能水平

23）.满足顾客专门性的要求

24）.落料是否畅通

d.弯曲，成形等零件图

1）.弯曲是否带有压肩

2）.是否考虑了回弹

e.各种让位

1）.弯曲，成形或翻边等后续工序是否有适当让位

2）.PUNCH与SP是否有让位

f.配合尺寸

1）.各种相关零件之间的间隙是否恰当

5）.模具图书写标准:

a.标注铣削图形座标时,须标注出铣刀的轨迹座标.

b.模具图中不标模板倒角,但制造时须制造出必要的倒角.

c.技术要求注明在主视图的下方.格式如下:

（编号）（名称）（位置）

1.MATL:

----

2.QTY:

----

3.HDN:

----HRC

4.THICKNESS:

----mm

d.模具零件图的标注须表达加工类型和加工内容.

e.标注符号采纳中兴的统一标准.

二、模具工作部分的设计

1）.冲裁冲头的设计。

1）.冲裁冲头刃口一样进入凹模刃口以（2-4）t或2-4mm为宜.一样连续模的冲头长度为Hpp+Hsbp+Hsp+（2-4）t。

靠60，55标准,如图2-1所示：

1.TBP2.PUNCH3.PP4.SBP5.SP6.PRODUCT7.DP

2）.冲头一样可分为圆形冲头和异形冲头.圆形冲头一样以台阶固定,异形冲头的固定有多种形式，具体采纳何种形似应依照产品的精度，加工精度，等具体分析，通常异形冲头以螺钉固定在TBP上,同时上模座也应钻与螺钉头部相应的过孔,以方便调模,

1．TP2。

TBP3。

PUNCH4。

PP5。

SBP6。

3）.一些易损的小型圆冲头,为修理方便,宜设计成如图2-2所示（更适于大中型模具中）。

4）.一些大型的冲头可采纳销钉定位和螺钉反锁紧固的方法。

5）.冲头非固定部分一样应以圆弧过渡（一样为R10）。

6）.冲头与模板的配合间隙。

冲头一样以SP定位如图2—3所示：

1.TBP2.PP3.PUNCH4.SBP5.SP

PP型腔尺寸=冲头尺寸+0.01—0.02mm/side。

SP型腔尺寸=冲头尺寸+0.05—0.02mm/side。

这种配合方式适用于有小导柱对卸料板导向，且冲头直径较小，凸凹模间隙较小。

连续冲压中冲头如承诺，形状可尽量设计成非对称形状，以幸免冲孔废料或冲件跳出刃口损坏模具。

2.冲裁凹模的设计。

1）.凹模型孔尺寸=冲头+0.05—0.07t/side，一样取0.05t/side,塑性差的材料可取大值，较好可取小值。

2）.凹模刃口应锐利，且有效刃口高度及锥度：

一样刃口高度为2—4t，锥度为1度。

3）.一些孔径较小，料较厚，批量大的零件的凹模为方便修理，一样设计成镶块形式。

4）.当同一块凹模板上兼有切料和弯曲或成形时，应将凹模刃口或弯曲成形处做成INSERT，以方便研磨。

如图2—4所示：

3.镶块设计。

1）.镶块的设置目的要紧是为了加工或修理方便,一样有卸料板镶块（SPINSERT）和凹模板镶块（DPINSERT）。

2）.一样镶块应尽量设计成非完全对称,以防装配时放错,打坏模具。

3）.当镶块设计成矩形时,一样设计成3个小倒角,1个大倒台角,相应的模板型孔设计成3个小圆角,1个大圆角。

4）.拼合面应尽量幸免在圆弧部分

5）.上下镶块的结缝面应错开

6）.镶块的紧固一样有三种形式:

a.螺钉固定。

一样卸料板镶块采纳螺钉反锁在卸料垫板上，凹模镶块设计成正锁在DBP上，同时镶块上的螺钉过孔应攻有螺纹，以方便拔出。

如图2—6所示：

SP中的INSERT也能够正锁，但TP，TBP，PP中应螺钉的让位通孔。

以方便调模具。

b.过盈配合。

一样过盈0。

005，只适用于凹模板镶块，而且易被冲头带出。

c.挂台形式。

此种紧固方法不利于修理与更换。

如图2—7所示：

7）.当镶块无法用螺钉锁定时，则凹模镶块用单边过盈0.005配合，但卸料板上的镶块必须用台阶固定。

当用螺钉锁定时，镶块与模板配合一样为零间隙。

4.弯曲工作部分设计。

弯曲工作部分的结构设计要紧从回弹方向考虑。

防止回弹常用以下几种方法：

a）改变弯曲部分的受力情形，

如图2—8，使弯曲整个部分受压应力。

如图2—9，使弯曲部分内外都受拉应力，改变了工件外部受拉应力，内部受压应力的状况，有效的防止工件的回弹

b）采纳补偿法，如图2—10，依照估算的回弹量，使冲头带有一定的后角。

5.翻边结构设计。

1.导正钉的设计。

1）.导正钉要紧用于连续模中对材料精确的导向，一样导正孔在冲侧刃或在侧刃的下一道工序中冲出，在后一步工序设置一对导正顶，以后依照需要设置，在容易窜动的部位应有导整套顶。

导正钉一样设置在载体上，与可利用工件本身的孔作为导正孔。

其直径一样应大于2.0。

在可能的情形下尽可能取大值。

2）.一样导正钉头部形状有以下三种，如图2—10。

图（a）所示导正钉，可用于任何直径d=导正孔直径-（0.02—0.03）

H1=（0.5—1）tH2≤6.5

图（b）所示导正钉，要紧用于d<6

d=导正孔直径-（0.02—0.03）

H1=（0.5—1）t

2.0

2.5

2.5—3.0

3.5

3.5—4.0

5.0

4.5—5.5

6.0

图（C）所示导正钉，要紧用于d≥6

d=导正孔直径-（0.02—0.03）

H1=（0.5—1）tH2=6—8

3）.导正钉与模板之间的让位如图2—11所示：

一样地，若产品为厚材料，导正钉与模板之间的让位取大值，为薄材料时则取小值。

7．气吹废料

关于高速冲压过程中，当条料较薄时专门容易引起跳废料，常用吹气来防止跳废料。

1）.上模吹气

图2—12是采纳上模吹气

当冲头较大时，采纳冲头上装弹簧顶料机构，如图2—13。

2）.下模吹气

图2—14是采纳下模吹气。

是使落料孔中产生一定的负压来防止跳废料。

3）.关于极小的凸模横截面，采纳把冲头加工成锥形，凸台或气槽，使制件或废料与凸模分离，如图2—15。

4）.当废屑易带到凹模板上时，可采纳如图2—16的机构。

三、模具导向部件设计

（本章所列举的标准件为盘起的标准件）

1、内导柱，内导套的设计。

1）、内导柱，内导套要紧应用于连续模和冲孔落料模中，能专门好的保证PP，SP，DP三块板的相对位置精度，有效地爱护细小凸模，保证凸凹模间隙平均。

2）、连续模中，一组板的内导柱一样设置4根。

一样小型连续模直径可选取13—16mm。

大中型连续模选用20mm以上，一样采纳盘起公司的SSGPH和SSGOH两种规格（160吨以上）或者嘉得公司的相关标准件。

3）、内导套一样与内导柱配套使用，一样采纳SSGBH。

用厌氧胶与模板粘结，一样间隙取0.02—0.03mm/side，且要求孔壁清洁无油污。

4）、小导柱在自由状态下应露出SP板20—30mm为宜。

5）、下模为了防止由于导柱的导入导出引起排气不畅或局部真空，应设置气孔或气槽。

如图3—1所示：

1.TBP2.PP3.内导柱4.SBP5.SP6.内导套7.DP8.DBP9.DS

6）、内导柱应设置得非完全对称，以防止装模时出错。

一样使某一内导柱在某一坐标上偏移3~5mm的整数。

附：

内导柱，内导套的选用见下表：

（次表提供标准件为盘起标准件）

周密

一样

粗糙

小型

直径（mm）

数量（套）

2—4

规格

内导柱

SGPH,SGOH

内导套

SGBH

中小型

直径（mm）

16,20

数量（套）

规格

内导柱

SGPH,SGOH

内导套

SGBH

中型

直径（mm）

20,25

数量（套）

规格

内导柱

SGPH,SGOH

SGPH,SPOH

SGOH,SGPH

内导套

SGBH

大型

直径（mm）

数量（套）

规格

内导柱

SGPH,SGOH

内导套

SGBH

2.外导柱，外导套。

1）、外导柱应先导入外导套20—30mm后，内导柱再导入内导套。

见图8—1。

2）、一样单动模和较为简单的小型连续模选用二个导柱，周密的连续模则必须选用四个或四个以上。

3）、单动模外导柱一样采纳对角或中间布设，但必须考虑上下模座的装夹位置和方便送料。

4）、单动模一样采纳滑动导柱，如MMYJP，但模板和模座边缘离导柱定位块5—10mm。

5）、连续模一样采纳带钢珠保持圈的滚动导柱。

MMYJP常用于小型连续模，而大中型一样采纳RRS，QQS。

6）、为防止导柱与上模座顶撞，一样在上模座开设一孔，且直径应大于导套孔2—3mm。

当模具完全合模以后，外导柱应不超过上模座，以免打坏冲床和模具。

模具

类型

模具大小

（长度方向）

导柱型号

数量

单动模

300mm以下

MMYJP25

MMJKP25

300---500mm

MMYJP32

MMJKP32

500mm以上

MMYJP38

MMJKP38

连续模

300mm以下

MMYJP25

MMJKP25

300---700mm

MMYJP32

MMJKP32

700---1200mm

RRS38

QQS38

1200---1600mm

RRS45

QQS45

1600mm以上

RRS60

QQS60

6---8

四、模具导料，浮顶结构和卸料结构的设计

1、浮动导料销。

浮动导料销不但能导向材料向前送进，同时还能在冲压回程时将材料上抬，头部台阶还起刚性卸料的作用。

因此其位置尽可能靠近导正孔。

如图4—1所示：

h1=冲压件顺利送料所需最低高度+（1~3）mm

h2=t+（1—2）

T=h3+（h2-t）/2

A=B+（0.3—0.6）

2、顶杆，顶块。

结构（a）是一般的顶杆，应用广泛；

结构（b）要紧造用于条料刚性差，同时又没有成形的部位。

因此该机构由于托起面积大而提高条料刚性。

顶杆，顶块一样与浮动导料销配合使用

3、卸料结构。

结构（a）要紧应用于单动模以及简单的小型连续模；

结构（b）要紧应用于大中型的周密连续模，同时也比图（a）装拆方便。

4、限位钉的设计。

连续模中，在开始进料时，为防止卸料板与板料单边接触而倾斜，减少模具寿命，需要在卸料板上开容料槽。

一样容料槽有两种形式。

如图4—4所示：

图中t为板料厚度，d为板料宽度。

t=0.1-0.3mm时采纳（a），

t=0.3-0.5mm时采纳（a）或（b），

t＞0.5mm时采纳（b）。

为了加工方便,有时也采纳图4-5的结构

5、弹簧选择原则。

1）、弹簧应保证卸料力足够，且分布合理

2）、弹簧压缩量弹簧许可压缩量；

3）、弹簧长度=弹簧预压量+模具自由状态下弹簧的长度。

4）、卸料力应通过运算：

5）、弹簧应对称分布。

五、支承件设计

1、模柄。

模柄是连接冲床与模具的重要部件。

常应用于小型模具上模的固定。

其结构有多种形式，我们通常用以下两种：

5-5

注：

1为细牙螺纹。

2、模脚。

模脚结构如图5——2所示：

1）、一样H应＞50以上。

假如下模设有气垫顶杆，则需100以上。

2）、一副模具中有二组或以上的板时，板与板的接合处应设置模脚。

3）、模脚紧固地下模座上。

4）、为了叉车内下模具的方便，模脚与模脚之间距离应＞130以上，但必须＜模板的长度。

六、探误装置

为了防止自动冲压时材料误送造成叠打而损坏模具，在模具上安装了探误装置，使模具在专门情形下自动停机。

其结构有多种形似，我们通常采纳如图6—1所示的结构：

6-1

1.TP2.螺塞3.弹簧4.TBP5.触点开关6.连杆7.PP8.探误杆9.SBP10.SP11.导正钉

导正钉与探误杆有以下关系：

L3>0.5mm

其中L2的大小由L1决定，如：

当材料误送超过0.5时，冲床停机，则

L1-L2=1.0

关于探误杆头部通常也采纳另外一种形式,如图6-2:

6-2

其中探误杆的直径依照模具大小和条料宽度来决定。

七、模具设计中文本标注标准

1、一样规定

1）、图纸中未注公差的一样规定。

X．0.5

X.X0.1

X.XX0.01

X.XXX0.005

X.XXXX0.0002

2）为满足铣床工艺方面的要求，模板的尺寸标注应使用绝对坐标的形式。

2、铣床、钻床加工的文本标注要求。

1）、铣床、钻床加工包括：

钻孔，攻丝，铰孔，钻台阶孔，铣型腔等。

2）、铣床、钻床加工一样尺寸标注为X.X，说明其公差为士0.1,但通常情形下X.X说明加工工艺为铣或钻,其公差为机床所能达到的公差。

铰孔标注为XH7，按国家标准。

3）、标注文本时，需说明工艺要求，并需标注工艺尺寸，如穿丝孔等。

但攻丝和铰孔无需标明底孔直径。

如图7——1所示：

（a）DR8.0THRU-------钻8.0的通孔

（b）TAPM8THRU----攻M8的螺纹，攻通

（c）REAM8.0THRU------铰8.0的通孔

（d）DR8.0THRU，CB12.0DP8.0------钻8.0的通孔，正面铣12.0深8.0的台阶孔

（e）DR8.0THRU，CB12.0DP8.0FS------钻8.0的通孔反面铣12.0深8.0的台阶孔

4）、有关术语的中英文对比

钻：

DR攻丝：

TAP铰：

REAM

钻台阶孔：

CB铣：

MILL通孔：

THRU

深度：

DP锥度：

TAPER刃中高度：

LAND

正面：

FF反面：

FS线切割：

W/C

其中FF，TAP，THRU有时省略。

5）、异形孔或异腔需用标记引出在模板外标注位置尺寸，并在文本一栏中标注加工方向和深度及相关加工工艺。

6）、用于安装大于M10的螺塞的螺纹孔，应注明为细牙螺纹。

3、线切割加工中文本标注要求和设计要求。

1）、基准孔的设置

a.基准孔是加工和装配的基准，有基准棒与其配合，通常SP，PP，DP板上的基准孔割成如图7—2所示的形式。

一样情形下基准孔应设置两个，且两孔连线应平行于X或Y轴线，尽可能保证其坐标与零件的基准的相对坐标为整数，且保证内导柱和销钉孔的座标为整数。

面积超过机床最大加工范畴则需设置4个基准孔。

b.凹模板，卸料板，冲头固定板，上下模座必须做有基准孔。

但上下模座只需铰出6H7孔即可，不必割成图7—2所示形状。

2）、销钉孔的设置

a．销钉的作用为定位，其图面的表达方式如图7-3所示：

b．同一模板只准设置两个销钉孔，且其与基准孔的相对位置为整数，同时尽可能使两销钉孔的距离更大。

c．模座上的销钉孔应注意机加工工艺，如板太厚时，应设法减少铰孔深度。

假如条件许可，模座上的销钉孔用加工中心加工，否则设法配做。

2）、穿丝孔的设置

a.线切割圆形时，穿丝孔设置在圆心。

b.线切割矩形时，且有一边长＜10mm，穿丝孔设置的几何中心。

c.线切割矩形时，且有两边＞10mm穿丝孔设置在矩行长边的中心

略5mm处。

如图7—4所不：

3）、异形复杂型孔，型腔的标注。

a.异形的复杂型孔，为保证图面的整齐，型腔的尺寸标注需用字母在模板内标明，然后在板外标上字母，以便与其它型孔区别。

b.当模板图纸附有磁盘时，无需把异形孔移出模板标明尺寸，仅需在磁盘上画出机准的尺寸，然后标明间隙为多少。

冲裁凹模并标注刃口高度和漏料锥度。

如W/CPROFILE（A.B.C.D.）=DET.DIM+0.05/S;

1.0TAPER3.0LAND

说明：

线切割割型孔A,B,C,D,实际尺寸按基准尺寸单边放大0.05mm,且刃口高度为3.0漏料锥度为1.0

c.所有的圆孔间隙都放好，保证标注尺寸与实际尺寸相一致。

d.其它复杂型孔视情形而定。

差不多的原则是加工信息表达清晰完整。

八、模具设计中的运算

1、冲模设计中力的运算

1）、冲压力

Po=LTδ

Po——冲切力（Kg）

L——冲切长度（mm）

T——材料厚度（mm）

δ——材料抗拉强度（Kg/mm）

2）、卸料力

P=KPo

P——卸料力（Kg）

K——卸料力系数（一样取K=0.04---0.07）

Po——冲切力（Kg）

3）、弯曲力

1、自由弯曲的弯曲力

0.6KBt2δb

V形弯曲P1=--------------------

R+t

0.7KBt2δb

U形弯曲P1=--------------------

R+t

式中：

P1——材料在冲压行程终止时，不受校正的弯曲力（N）；

B——弯曲件的宽度（mm）

t——弯曲件材料厚度（mm）

R——弯曲内半径（mm）

δ、b——弯曲件材料抗拉强度（N/mm2）

K——安全系数，一样取1.3

2、顶件力和压料力

顶件力或压料力P3值可近似取自由弯曲力的30~80%，

即P3=（0.3~0.8）P1

2、弯曲件的尺寸展开

1）、R>0.5t的弯曲件（按中性层不变

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