模具设计与制造.docx

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模具设计与制造

第一章复合模的构造

1.复合模的基本构造（如下图所示）

模板的加工方式

（1）上下模座

★在模具比较在大的情况下,模座上有外导柱（小型模具可以不要外导柱,）导柱的单边间隙在0.01—0.02,这样才能起到良好的导正作用。

★模座与夹板联接起来需要樏栓,因此模座上也有螺栓沉头孔彧螺丝孔;有时模座和夹板也需要合销来固定,因此,模座上也有合销孔,另外,下模座上一定要有漏料孔。

有时弹簧行程不够的情况下,在模座也会有钻弹簧孔。

（2）上下夹板:

主要是用来固定,夹持,保护冲头的作用。

夹板上冲头孔的单边间隙取+0.015。

在有内导柱的情況下,夹板上有导柱或导柱孔;与模座联接固定合销孔,螺栓沉头孔或螺丝孔;联接脱板的等高套筒过孔,限制脱板行程的弹簧孔或优力胶孔;固定冲头的螺丝孔,固定销孔（比较在的冲头）。

（3）内外脱板:

脱料板的作用主要是脱料和保护冲头。

脱料板的单边间隙取+0.015,为紧配合,因此在有脱料板的情况下,冲头可以不用合销。

在有内导柱的情况下,外脱板上有导柱孔（导柱孔正面要倒R角）;脱板上有等高套筒螺丝孔,冲头过孔等。

（4）公母模:

冲孔下料之功用。

在割公母共享时,必须注意下料的毛边方向。

一般采用如下左图之割法,而不采用如下右图之割法,此两种割法,下料之毛边方向刚好相反,而复合模的毛边方向为向下。

此种加工方式:

毛边向下此种加工方式:

毛边向上

在有内导柱的情况下,母模上有内导柱或内导柱孔（导柱孔正面要倒R角）。

模板上有螺栓沉头孔合销孔定位销（块）漏料孔等。

2.复合模上的主要零件及标准件

（1）导柱

★导柱有外导柱和内导柱（亦称辅助导柱）,它们的功用都是在上下模运动时起到导正的作用。

★导柱的头部要做R角,导柱孔的正面孔要倒R角,这样在上下模运动时便于导正。

导柱可装在上模,也可装在下模,根据冲压时取放材料之方便而定。

内导柱的端部在一般的情况下沉于夹板上,而不沉于模座上,这与加工组装之经济性和方便性有关。

★导柱必须垂直。

假若导柱的垂直度不够（导柱孔割斜等）,往往会产生以下两种不良之后果:

A冲头产品毛刺加大B脱料不顺

★导柱长度的确定:

当还没有开始加工时,导柱已达到直线接触,直线部分为5mm左右即可,但最小不能不于3mm。

★要注意防呆,也就是讲在有四根导柱的情况下,千万不能把四根导柱做成前后左右完全对称,以防组模时装反,要把其中一根导柱（一般为右下角的一根）向一边偏3-5mm。

（2）合销

★合销的作用:

A固定作用,把模板固定在想象的尺寸上;

B帮助强度,尤其是在折弯模上。

★是否要合销,要看其作用,在有脱料的情况下,冲头上可以不要合销,因为脱料板的间隙为+0.015。

但当脱料板的间隙很大时,冲头上仍然要用合销。

★在其它模板上要有合销消孔。

（3）螺栓

★其作用就是把各个模板联接锁紧起来。

★螺栓孔位置

★螺栓长度螺栓间距螺栓孔及沉头孔尺寸见资料<<冲剪加工>>

（4）等高套筒

等高套筒的固定方法使用等高套筒,等高套筒在于控制脱料板的活动部分之尺寸高度（须要配合脱料板牙孔规格）。

在等高套筒的活动范围内,各模板必须加工消孔,闭模时螺丝头不可凸出模板面（螺丝头部要低于模板面之距离不得小于3.0mm）

（5）弹簧优力胶:

★在于将活动板或零件给予适当的压力。

★在选择弹簧时,必须考虑弹簧的行程和弹性（即倔强系数K）。

★弹簧在装配时,一般可装在脱板和夹板之间,但在弹簧行程不够时,也可在模座上和脱板之间（夹板为过孔,同时夹板也对弹簧起到一种保护作用）。

弹簧在装配时一定先给一定的预压,否则,弹簧根本不能起到应有的作用。

★弹簧的种类一般以其颜色来区分:

黄色----轻小荷重蓝色----轻荷重红色----中荷重绿色----重荷重咖啡色----极重荷重

★弹簧的预压量:

当弹簧未动作时,必须先行压缩1.0---2.0mm

（6）冲子（冲头）

★冲子一定要躲在脱板里,至少低于脱板1.0mm

★冲子的最好固定方式是用螺丝锁紧。

★对于剪单边的冲子,必须有靠壁,即剪单边冲头有一个根部

根部的长度至少为5.0mm,而且根部要倒R角（R1.0—2.0）,其目的是为了防止冲子在剪切时逃向一侧。

★冲子的长度:

冲子在冲孔下料时,必须在吃到材料时再冲下1.5---3.0mm

附:

１　刀口问题

　　刀口在线割时都留有一定的直线部分，直线部分的最佳值为3t（ｔ为材料厚度）。

但在冲铝制口时，线割时刀口部分绝不能留直线部分，因为铝的熔点比较低，在冲压过程中产生大量的热，废料铝因长时间受热而稍有熔化即熔结在刀口上，久而久之，刀口被破坏，模具报废，因此，在制造冲铝制品模具时，刀口部分决不可留直线部分。

２　冲压材料规格的确定

　　材料尺寸规格的确定，以产品展开尺寸单边加大来确定材料和尺寸规格。

一般地，左右单边加大2.5---3.2mm,前后单边加大2.0—2.5mm。

第二章展开图的画法

展开图面的要求:

图面要求:

a.展开图中必须包含产品图中的所有内孔,内部成型和外部成型的展开的像素。

b.展开图的毛刺面必须向下。

c.展开图中除圆孔外所有像素必须串联成复线。

d.所有冲裁尖角均要倒圆角R=0.3。

e.

冲凸和冲桥形10.11.14.15.应进行局部剖视（剖视方向只能向左或向上）。

有较复杂折弯（小折,抽孔等如图3~9.12.13.16~18）时应画出局部断面图表示成形以后的断面形状,并用英文注解“PRODUCTIMAGE…….”在展开主视图中的表示方法同剖视一样,（在展开图上的长度是展开后的长度,所以小折弯不能画成剖视图的形式,只能画成对应视意图。

注:

a.压平成形只画一条压平线,最外型线放在BEND层如图（17.15）

b.Z折如果是一次成型,则只画两条折线如图（7.8）

c.以上列出类型除压平（17.18）外,均指一次成型。

展开计算原理:

板料在弯曲过程中外层受到拉应力,内层受到压应力,从拉到压之间有一既不受拉力也不受压力的过渡层------中性层,中性层在弯曲过程中的长度和弯曲前一样,保持不弯,所以中性层是计算弯曲件展开长度的基准,中性层位置与变形程直度有关,当弯曲半径较大,折弯角度较小时,弯曲程度较小,中性层位置是靠近板料厚的中心处,当弯曲半径变小,折弯角度增大时,变形程度随之增大,中性层位置逐渐向弯曲中心的内侧移动,中性层到板料内侧的距离用“λ”表示

基本技能

（一）

展开的基本公式:

展开长度=料内＋料内＋补偿量

1.R=0,θ=90O

λ=1/4T

L=（A-T）+（B-T）+λ*π/2

=（A-T）+（B-T）+T/4*π/2

=A+B-2T+K

K=λ*π/2=0.4T

2.

R≠0θ=900

L=（A-T-R）+（B-T-R）+（R+λ）*π/2

当R≧5T时λ=1/2T

3T

T

0

3.

R=0θ≠900

λ=1/3T

L=（A-T*Tan（a/2））+（B-T*Tan（a/2））+T/3*a

（a单位为rad,下同）

4.R≠0θ≠900

L=（A-（T+R）*Tan（a/2））+

（B-（T+R）*Tan（a/2）+（R+λ）*a

当R≧5T时λ=1/2T

3T

T

0

5.Z折

（1）

当C≧5T时,一般分两次成型,按两个900

折弯计算

L=A-T+C-2T+B+2K

当3T

L=A-T+C-2T+B+K

当C≦3T时（一次成型）

L=A-T+C-2T+B+1/2K

6.Z折

（2）

C≦3T时（一次成型）

L=A-T+C-T+B+D+K

基本技能

（二）

7.抽芽

抽芽孔尺寸计算原理为体积不变原理,即抽芽孔前后材料体积不变,ABCD四边形面积=GFEA所围成的面积,一般抽孔高度不深取H=3P（P为螺纹距离,）R=EF见图

因为T*AB=（H-EF）*EF+π*（EF）2/4

所以AB={H*EF+（π/4-1）*EF}T

所以预冲孔径=D-2AB

当T≦0.5时,取EF=100%T

0.5

T≧0.8时取EF=65%T

8.方形抽孔

方形抽孔,当抽孔高度较高时（H>Hmax）,直边部展开与弯曲一致,圆角处展开按保留抽高为H=Hmax的大小套弯曲公式展开,边接处用450线及圆角均匀过渡,当抽孔高度不高时（H≦Hmax）直边部展开与弯曲一致,圆角处展开保留与直边一样的偏移值。

当R≧4mm时

材料厚度T=1.2~1.4取Hmax）=4T

T=0.8~1.0取Hmax）=5T

T=0.7~0.8取Hmax=6T

T≦0.6取Hmax=8T

当R<4mm时,请示上级

附件一.常见抽芽预冲孔径一览表

1.以上攻牙形式均为无屑式

2.抽芽高度一般均取H=3P,为P螺纹距离（牙距）

料厚

型号

0.6

0.8

1.0

1.2

1.5

1.6

M3

1.5

1.8

2.0

2.2

M4

1.8

2.0

2.2

2.4

3.2

3.6

#6-32

1.5

1.8

2.0

2.2

2.8

3.6

9.卷圆压平

L=A-T+B-T+4K

=A+B-2T+4*0.4T

=A+B-0.4T

（上式中:

取K=0.4T）

图三:

900折弯处尺寸为A+0.5K

图四:

卷圆压平时,可视工程排配的情况考虑

是否在折成900前压线位置为A-T

10.侧冲压平

L=A-T+B-T+4K

=A+B-2T+4*0.4T

=A+B-0.4T

图三:

900折弯尺寸为A+2K

图四:

侧冲压平时,在折成900前

必须压线,压线位置为A-0.5K

13.综合计算如图:

L=料内+料内+补偿量

=A+B+C+D+中性层弧长（AA+BB+CC）

（中性层弧长均按“中性层到板料内侧距离λ＝Ｔ/3计算:

基本技能（三）

对于冲压模具的设计,第一道工序就是要画展开图。

一般地,展开图的画法有以下几:

1.内寸法

所谓内寸法即是:

料内+料内+补偿量（△L）

例:

如右图

展开长度L=（a-t）+（b–t）+△L

=（a-t）+（b–t）+λ*t其中“λ”为材料的展开系数,它与材质料厚有关。

一般地,料厚在1.20以下,展开系数“λ”为1/3上下,但△L小数的第二位一定要圆整为“０”或“５”。

例:

材质为SECC,t=1.0mm△L=1/3*1.0取△L=0.35

t=0.8mm△L=1/3*0.8取△L=0.25

2.中立面法

所谓中立面法,即是产品在折弯时,内侧受到压缩,外侧受到拉伸,但总有一个面不受到压缩,也不受到拉伸,此面即为中立面,其长度即为产品之展开长度,此种方法适用于折弯半径在0.5mm以上。

例如右图

展开长度L=a+b+1=a+b+θ*R

（θ为折弯角度,单位为弧度）θ=n*π/180

一般情况下,中立面在靠内侧1/3—1/2处,

料厚在1.2mm以上,接近1/2处。

3.Z字形法

此种方法主要适用于“两折一次成型”的折弯,其计算方法为“两次展开加一次系数”，展开仍以内寸法。

　　例：

　如右图　

　　展开长度　Ｌ＝（a–t）+（b–t）

+（m-2t）+△L

4.反折压平

展开长度L=a+b-△L如下图所示:

△L之值可参考下表:

材质

SPCC

铝合金

板厚T

1.2

1.5

1.6

2.0

0.5

0.8

1.0

△L

0.5

0.8

0.8

1.1

0.2

0.2

0.4

注:

1.画展开图时,一定要定基准点,对于对称的图形,其基准点定在其对称中心,另外,展开图模具图之尺寸采用坐标式标注。

2.画展开图时,其展开尺寸尽量短一点,切不可过长,因为,尺寸过短时,只要在折弯处倒R角即可修正其长度,但过长时,则无法补救,修模很困难。

3.对于压线折弯,会造成正常殿开尺寸过短,差距在0.8mm以内,因此在此种情况下,其展开尺寸要稍加在一点,另外,如果材料短时,亦可把压线冲子的头部倒一R角即可修正其长度,如下图所示:

压线冲子

第三章冲剪的基本事项

冲剪压力的计算

P=L*T*Ks

其中:

P为冲子所需的力（Kg）

L:

剪断输廓的全长（mm）

T:

板厚（mm）

Ks:

剪断强度（Kg/mm2）,可由表中查出

赋予冲头或冲模一定的剪角时,会大大的减小剪断负荷。

但因赋予剪角后冲剪之制品其形状较差,则将冲头端面制成凸状,而打胚料时则宜在母模赋予剪角。

计算冲剪压力,确定所用冲床时,最低预估20-30%的余量,压力取决于切刃的磨耗有无润滑,间隙的大小,板厚公差,再冲拉后的板厚增加,加工硬化等,高速冲剪时所用的冲床约在能力的10%前后使用,兼虑振动,声音,模具寿命。

剥料力的计算:

Ps=K*P其中:

Ps:

脱料所需的剥料力（Kg）

P:

冲剪压力（Kg）

K:

系数,通常的情况下,K值取0.025-0.2

制品冲剪口与间隙的关系

在剪断加工中,间隙的大小对剪断制品冲剪口的形状有很大影响,是决定剪断工作成功与否的重要因素之一,间隙过大或过小,剪断裂痕都无法一致,会生二次剪断现象。

被剪断制品之冲剪口面,虽由弯垂剪断面破断面毛刺等所构成,但剪断面之倾斜度亦会影响制品之精度。

在通常情况下,惯用剪断方法以剪断面恰为板厚的1/3程度时为最佳之加工条件。

（在间隙适当的情况下,冲子嵌入材料1/3时,材料已被剪断）

另外,间隙的选择,要综合产品的要求,模具的寿命等多方面来考虑。

冲孔下料时间隙的配置

冲孔冲子准,下料母模准。

也就是讲,冲孔时间隙放在母模上,下料时间隙放下冲子上。

具体间隙配置如下图所示:

一般的情况下,剪断间隙为5%T（间边间隙）。

另外,间隙的配置,还要依据产品的要求,依据各个尺寸的公差而定。

冲剪加工界限

决定胚料形状,或决定进给冲剪的方法或模具构造时,不可超过冲剪的加工界限。

★可冲孔的最小尺寸

冲剪圆孔时的最小也径在延性高的软质材料为板厚,在硬钢或不锈钢待硬质材料若为板厚的2倍以内,作业上不必特别担心。

可冲孔的最小尺寸

材料

一般冲孔加工

精密加工

圆孔

方孔

圆孔

方孔

硬铜

1.3t

1.0t

0.5t

0.4t

软铜

1.0t

0.7t

0.35t

0.3t

黄铜

1.0t

0.7t

0.35t

0.3t

铝

1.8t

0.5t

0.3t

0.28t

★孔间距的最小尺寸

加工冲孔纲或加工间距小的物品时,孔与孔间的夹条会变形,特别是以小间距冲小孔时,会因冲头的挫曲变形而咬入模具,所以,冲头的材质和保持方法很重要。

冲剪很多小孔时（纲）,板会反翘,所以加工后须通过整平器。

冲剪圆孔的间距界限（t=板厚）

板厚（mm）

最小間隔（mm）

1.55以下

3.1

1.55以上

2t

冲剪方孔的间距界限（t=板厚）

板厚（mm）

最小间隔（mm）

2.3以下

4.6

2.3以上

2t

将小冲固定成小间距时,上下模不易对合,不要求精度时,为了防止冲头折损,用琴丝线等使冲头有弹性者常较有利:

即使是用昂贵的材料,也常因对合不良而折损

★分断或缺口的界限

w

a

a的最小值

--20

1.2t

1.5mm

20--45

1.5t

2.0t

45--75

2.0t

2.5t

75--

2.5t

3.0

w

a

a的最小值

--20

1.2t

2.0mm

20--45

1.5t

3.0t

45--75

2.0t

3.5t

75--

2.5t

4.0

第四章组立

第一条模具制造各种注意事项

1.确实注意各式螺丝孔准确及孔数螺丝锁锁付齐全.

目标:

下模从上往下看,上模从上往下看

2.各式冲头于夹板背面沉头深度是否到达冲子头部之深度.（导柱亦同）冲头目

的是吊耳避位孔,一般铣5.2深小圆孔,孔径一般单边大2mm,大的异型孔,

一般为:

ψ10,导柱在模柱单边加大2.5mm,铣下深5.5mm,夹板或下垫板钻

单边大1mm的孔.

3.各步相关配合尺寸是否完全正确（冲子与入块）

4.确实对图检查模具内部之避位是否完全.

5.制造过程需特别注意模板之等高.

6.各种弯曲模注意R角是否倒顺及拋光.

7.确实注意弹簧孔深度是否达到标准压缩比.

8.各式模具内之顶料梢是否于正面研平倒角.

9.定位块及定位梢高度直线部分是否与顶料梢达到标准.

10.组装前确实注意切断刀口是否锋利.

11.弹簧配比是否足够防止脱料不顺.

12.各模板是否使用油石将毛边去除.

13.确实检查落料孔是否达到完全避开.

14.为使拆模具之简便及安全,各种异型冲子与字模是否铆合或以螺丝固定.

另下模入块之下垫及下座是否钻螺丝头逃孔以便将入块于不模之状态取出.

15.完成组装后,上、下模均应检查其母模尺寸.

16.组合式弯曲模须确实检查其母模尺寸.

17."脱磁"所有模板、冲头加研磨而产生磁力,在模具组立前应先行脱磁.

18.铁、铜锤之使用以不伤及冲头折块或模面等为考量.

第二条模具一般注意事项

1.半成品之毛边方向与模具之方向必须正确（如切边.冲孔.毛边一定向下）

2.如该工程走ROBO机台,下模高度及闭模高度须配该机台之规格（下模高:

80T=180mm,110T=205mm.余为235mm）

2-1.人边方向须注明,以免架模时方向弄错.（尤其ROBOT线）

3.上座板非人边方向之边缘与ROBOT中心之距离不可大于该ROBOT机台之中心

与机械横杆之距离.

4.如果机台上,因机台的下座上有辊轴区,故下规条摆设要注意不可在辊轴上.

5.盲孔

5-1.全盲孔:

即工件表面无任何钻孔,此种方式用于抽引模具上.

5-2.导引工盲孔:

即是工作表面容许有一小孔,此小孔可用来引导模具组立时定

出螺丝孔位,以利冲头和夹板或垫板间之螺丝固定,此种方法可用于PVC制

品或冲头备料.

6.下模板与下垫板

除上述注意事项外,因有异型冲孔,基本上固定销孔也采用线割,以避免因

组立偏差,而造成逃屑不良,再则选择对角孔（平衡位置）攻牙利拆模时模板之移

动M8沉头攻M10沉头攻12牙.

7.上剥板固定销孔逃孔一般应小于固定销以避免固定销掉落而损伤模具.

8.入子、冲头之组立应力求固定各使用各种防止方法勿必防止掉落而损伤模具.

9.上座板在冲床上机头涵盖范围内时,上座板可切割吊挂缺口.且切割口应倒角

（用于维护吊和人员安全）.如超出上机头范围时,则必须钻吊挂螺丝,其相关

位置应视冲床规格来决定.

10.如线割范围超宽400或长750以上则模板要分块.

11.如模板偏大,则需有基准孔（一般为400mm以上）以利修模时孔位能正确确认.

12.避位孔或避位槽需确实掌握,尤其是像凸点等小地方最易忽略.

13.辅助导柱孔.

为辅助上模与下模合模时不可缺少之孔,一般固定于上夹板上,上檔板与下

模确保每次冲压时皆可于之轨迹上移动（夹板一般间隙单边0.005-0.01之间）,

下模档板一般间隙单边0.01-0.015滑配.

14.下规条与下规条之间距离须考虑叉车臂宽,以利搬运.

15.有些需深入制品表面,且需要求深度之零件（如凸点V沟刻印等）,因受力面

积小,易下沉,则垫板（SS41）需加埋金或（SK3）采局部热处理.

16.在切折或小部段曲时,因考虑加工材料,于此加工后,所产生的回弹现象,

所以取经验值于冲头或折块多加1.5度,以确保成品不出现段曲处往上斜.

17.V沟的位置在内折线外侧,与折线距离（系数/2）处.材料系数为40%.

18.刻印冲无论在上模或在下模,均应用螺丝固定或背面锤大固定,基本上刻印

冲凸出模面0.3mm,特殊要求除外,若刻印或成型入子具有方向性,刻印入子

或成型入子须做防呆.

19.拱桥或切桥成型,于冲头或入块的制造过程中,无论哪一项,于两边斜度与平

面的交接处均须倒R角,以避免加工材料因拉料产生破裂.

20.SPOT所用打凸冲头一律用B型ψ3-ψ4再加沉头,而对向模板W/C单+0.1.

21.定位凸点一般须以搭配的成品料厚,取决凸点高度,其定位凸点的做法如

凸点为ψ3,搭配料厚1.0t,则模板Wψ±0,对向模板W/C单ψ2.8+0.015,

凸高0.8-1.0,直线部0.5,冲头Bψ4.

22.新开模请购材料时,应采取档板与夹板全面闭合为考量,避免减少成本而采

取局部使用等高块,虽然两种做法所产生的成品相同,但是于制模过程与模

具寿命之考量都应采用第一种.因为局部使用等高块,剥板容易爆裂.

23.定位

材料于外形尺寸冲制完成后,若冲压件当中尚有其它须冲制之孔,于其它工

程加工时,即须用到此种孔为材料之位定用,其主要目的在于确认材料在每

一工程加工时相关位置,不致于偏差（间隙为单+0.01滑轨）.

24.模座是用于无法安置内导柱或连续模,使用模座必须确实注意闭模时导柱是

否过长,一般而言闭模时何种模座,导柱都低于座板10mm以上.

25.内孔折曲小剥板的制造与重点,一般分为两种.其一:

内小剥板作用面不超过

于前工程所溃的孔范围内加凸台,但凸台高度须高于成品尺寸.另一种作法

则将剥板凸台部分移至折曲冲头.

小剥板厚度计算公式:

凸台式:

模板-剥板凸台呎寸-行程-3m/m=小剥板厚度（备料时需加凸台尺寸）

平面式:

模板-冲头凸台-行程-3m/m=小剥板厚度（冲头长须加凸台尺寸）

以上计算公式里的凸台高度取决于成品折曲高度.

26.压毛边的位置一般为材料厚的40%.

第三条曲模注意事项

1.如L曲90度边无内R角,一定要加压线,避免折曲时成品无法达90度,并注意

无折弯之部分不可有压线,其压线的宽度为冲材的1~1.5倍,高度为冲材厚

的10-15%.

2.一般折块之R角为冲材之2-4t,且直线部最少要冲材之4t以上,（如为Z曲,

以上条件则不存在）.另如为内孔单边折弯,非折弯向需有跟块,以避免非折弯

面与模板重叠.

3.拼装式折曲模具,折曲单边时,在对面须加装档块.避免折曲时产生的推挤现

象,而致成品尺寸不稳定或无法达直角.

4.折曲用之折块其材料尺寸须注意宽度高度,且须镶入下垫板中约4-5mm.

5.拼装式箱曲模具下垫板要铣槽时应注意折块的外型尺寸,其内型尺寸可小不

可大,以避免折曲时产生推挤现象时将折块往外推,组装前应特别留意拼装后

之内型尺寸.

6.条曲折块背距与边缘需有20-25mm之空间,以便垫板与座板螺