冷冲压模具设计的方法

刘 洁 段丽凤 王 斌 刘今凡

（山西农业大学 信息学院，晋中 030800）

冷冲压模具设计的方法

刘 洁 段丽凤 王 斌 刘今凡

（山西农业大学 信息学院，晋中 030800）

本文主要针对冷冲压模具的设计过程进行简单介绍，进而帮助学生更好地掌握模具的设计过程。

冷冲压 模具 零件

引言

冷冲压模具的设计，是对《机械工程材料》学科的应用。然而，《机械工程材料》只是对这部分做了简单介绍，并没有涉及具体设计过程。冷冲压模具设计是很多机械类学生的毕业设计题目，致使学生在设计冷冲压模具时很盲目，不知道如何入手。本文介绍冷冲压模具的设计过程，希望对毕业设计题目是冷冲压模具设计的学生有所帮助。

1 冷冲压模具设计的题目要求

冷冲压模具设计题目一般给学生一个零件或零件图，让学生根据所给零件进行工艺分析，并设计出模具图（包括零件图和装配图）。

2 模具结构及工作原理

2.1 模具结构

模具设计前，应该先对模具的结构和工作原理做简单了解，以图1为例。图1为拉伸模具装配图。从图1可知，模具主要组成部分包括：凸模、凹模、凸模固定板、凹模固定板、卸料板、垫板、上模架、下模架、导柱、导套、模柄等。

图1 拉伸模具装配图

2.2 模具工作原理

把坯料放到凹模上，由挡料销定位。模具在压力机的作用下，上模座沿着导柱导套向下运动，凸模与凹模闭合，坯料成型。在压力机的作用下，上模座沿着导柱导套向上运动，凸模与凹模分开，被压缩的橡胶恢复原形，推动卸料板，把成型的零件从凸模上卸下。如果零件在凹模里，那么打料杆会将其推出。

3 模具设计过程

通过对模具结构及工作原理的分析发现，模具工作主要包括成型过程和卸料过程。实现成型过程和卸料过程的零部件主要有：凸模、凹模、凸模固定板、凹模固定板、卸料板、垫板、上模架、下模架、导柱、导套、模柄等，即模具工作部分零件、定位零件、压料卸料及出件零件、导向零件、固定零件、紧固及其他零件。这些零件若能按《冷冲模设计手册》选用时，要尽量选用标准件；若无标准可选时，再进行设计。此外，还有弹簧、橡胶的选用与计算。某些零件还需进行强度校核等。

3.1 工艺分析

零件的冲压工艺性是指从冲压工艺的角度来衡量零件的设计（包括选材，零件形状结构等）是否合理。即在满足零件使用要求的前提下，能否以最简单、最经济的冲压加工方法，将零件制成。零件工艺性的好坏，直接关系到其质量、生产率、材料利用率和成本。

开始设计时，首先要了解零件的形状结构特点、使用的材料、尺寸大小、精度要求以及它的用途等基本情况，并根据各种冲压工艺的特点，分析该零件的冲压工艺性，以作为制订工艺方案的依据。如果认为原产品设计有不合理之处或者其工艺性很差时，可提出修改方案，与产品设计人员一起，在保证产品使用要求的前提下，对原零件作必要的、合理的修改。

3.1.1 计算毛坯尺寸

根据所给零件图计算毛坯尺寸，计算方法有体积不变法和面积不变法。例如，弯曲零件的毛坯计算用面积不变法，拉深零件的毛坯计算用体积不变法。

3.1.2 进行必要的工艺计算

根据各种冲压工序的成形极限，进行相应的尺寸计算。例如，弯曲件的最小弯曲半径，拉深件所需的拉深次数，一次翻边的高度和缩口，胀形变形程度的计算等。

3.1.3 确定工艺方案

对于工序较多的冲压件，可先确定该冲压件的基本工序，然后将各种基本工序做排列与组合，可得几种工艺方案，并根据生产实际条件，考虑其可能性，对比各方案，取一套最合理的工艺方案。

据所定工艺方案，计算并确定各中间工序的工件形状和尺寸，同时确定各工序的工序图。

3.2 凸模和凹模的设计

凸模和凹模是模具的核心部分，凸模凹模的设计尺寸直接关系到所加工的零件是否合格。凸模和凹模的设计主要包括：凸模刃口尺寸的设计、凹模刃口尺寸的设计和凸凹模之间的间隙。凸模刃口尺寸的设计和凹模刃口尺寸的设计，根据相应公式计算所得，然后根据凸模刃口尺寸和凹模刃口尺寸，在模具设计手册上选择凸模和凹模。凸模和凹模之间的间隙，根据模具设计手册进行选取。

3.3 压力机的选取

压力机是模具的动力源。零件在成型时会产生落料力、冲裁力和拉伸力等一些力。计算工序所需压力时，要使最大压力不超过压力机的允许压力曲线。压力机的选择是根据计算出的压力进行选取。

3.4 模具其他工作部分的设计

3.4.1 凸模和凹模固定板的设计

凸模和凹模固定板主要是把凸模和凹模固定在模架上。模架在运动时，将带动凸模和凹模运动。

3.4.2 卸料板的设计

卸料板的作用主要是便于成型后的零件从凸模或凹模上卸下来。

3.4.3 模架、导柱和导套的选取

模架包括上模架和下模架。模架的种类可以分为：中间导柱导套的模架、斜导柱导套的模架和后导柱导套的模架等。模架的选取主要根据闭合高度进行选取。

导柱导套的作用主要是导向作用，导柱导套的选取是在模架选取完后进行选取。

3.4.4 模柄的选取

模柄的作用主要是传递动力。模具本身不会运动，而是压力机的运动带动模具的运动，而模柄是它们之间的纽带。模柄的选择是在确定压力机型号后，根据压力机上的模柄孔进行选取。

4 绘制模具装配图

以上各个零部件设计完后，最后是绘制模具各零部件图和装配图。绘制装配图的一般步骤是：把工件图的主、俯视图画在图中的适当位置；先画工作部分零件，再画其他各部分零件；画出工件图，排样图。装配图的步骤如图2所示。实践中，应按所设计的模具装配图，拆绘模具零件图。

图2 装配图的布置

5 结论

冷冲压模具结构包括凸模、凹模、凸模固定板、凹模固定板、卸料板、垫板、上模架、下模架、导柱、导套、模柄等。所以，模具的设计过程先对零件进行工艺分析，设计凸模和凹模，计算冲压力选择压力机；然后，设计固定板、卸料板、垫板、模架、模柄等部分；最后，绘制装配图和零部件图。

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The Method of Cold Stamping Die Design

LIU Jie, DUAN Lifeng, WANG Bin, LIU Jinfan
(College of Information, Shanxi Agricultural University, Jinzhong 030800)

This article mainly aims at the cold stamping mold design process to carry on the simple introduction, then help the student to master the mold the design process better.

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