冲压模具设计教程（冲压模具设计全流程）

一：产品导入

1 精密模具冲压常规产品导入流程

1.1产品图→加工图→排样图→结构图→组立图→模具图纸

1.2 连续模具排样图及结构图须审核

1.3 单冲模具排样图及结构图须审核

1.3 模具图纸须审核签字生效，图纸规范清晰

2 样品控制流程

现场提供样品→自检→品管部检测→检测报告→检测报告确认→工程部→客户

二：模具设计

1.模具设计流程

（1） 模具设计流程图

（2） 此为模具设计基本流程，一般情况下，都应遵循该流程的步骤来规划及实施设计工作。对于某些特殊产品的设计，在此流程基础上，可以依实际情况适当变更。

2. 产品图、展开图、加工（工序）图、料带图的绘制规范

（1） 产品图 开模用的产品图或产品（样品）由客户及文控中心提供。因产品图均来自于各个客户，规范不一，且有图面不清晰，标注不完善，尺寸或检测基准混乱，或者人为疏忽造成的错误。故应以原图纸为基础，在忠于原设计的前提下，自行绘制本厂自用的产品图。对于客户图纸中的工艺问题，及时与客户的工程师沟通，难以达到的工艺或结构要求，可与对方工程师协商，通过降低工艺要求、更改产品结构或者增加工艺辅助手段的方法来解决。对客户原图纸不得更改，原样保存。客户提供的样品，用各种手段准确测绘出样品尺寸，作成产品图。客户样品要妥善保存。给制的产品图需数据准确，要求明了，尺寸标注完善，公差合理，便于检测。

（2） 加工图 产品图确认后，开始制订加工图。加工图的制订要注意以下几个要

点：

A: 产品尺寸的取值分冲孔与落料两种情况。冲孔尺寸是由冲头决定的，落料尺寸是由凹模决定的。

B: 产品公差的取值以产品图为主，产品图上标有公差的，按图纸执行，产品图上未注公差的，以客户惯用的公差为准.

公差取值方向参考图 1-1。对于冲裁后会变大的尺寸，加工图尺寸为其下偏差的 2/3，对于冲裁后会变小的尺寸，加工图尺寸为其上偏差的 2/3。对于孔心距和孔边距等冲裁后尺寸基本保持不变的，则按中间公差取值。

C: 考虑产品在成型过程中的变形趋势，针对这些变形情况采取一些预先补救的措施。

（3） 展开图 展开图依据加工图，对各段弯曲长度按顺序标明，以便于检查。

A: 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又不受压力的过渡层--中性层，中性层在弯曲过程中的长度和弯曲前一样，保持不变，所以中性层是计算弯曲件展开长度的基准，中性层与板料厚度的中间层是不同的概念。中性层位置与变形程度有关，当弯曲半径较大,折弯角度较小时，变形程度较小，中性层位置靠近板料厚度的中心处；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.

B: 展开计算方法 基本公式：产品展开长度＝料内+料内+补偿量

a: R 角展开 以中性层材料长度不变为展开原则。

R 中＝R 内+Kt

（4） 料带图（工序图、排样图）

(1) 根据客户要求，产品精度，产品的产量，模具寿命，工艺特性等来决定采用连续模还是单工序模。

(1) 根据产品要求精度、模具生产总量、模具生产速度等决定模具精度等级的划分。精密连续模具分 A、B、C、D 四个等级，精密单工序模具分为甲、乙、丙三个等级。等级划分标准见下表：

(1) 冲裁件在条料上的布置方法称为排样。每一个工件都会有多种的排样方案。

排样方式有直排，单行排列，多行排列，斜排列，对头直排，对头斜排等。

排样工作虽然简单，但很重要。排样的原则有 4 点：

a: 提高材料利用率 材料利用率占到冲件总成本的 60%以上，是一项很重要的经济指标。冲裁过程中产生的废料分结构废料和工艺废料两种。排样时应尽量减少工艺废料，提高材料利用率。

b: 操作方便、安全，减轻工人劳动强度 对单工序模具而言，材料在冲裁过中翻动要少，在材料利用率相同或相近的情况下，应尽可能选条料宽、进距小的排样方案。

c: 使模具结构简单，模具寿命较高。

d: 排料应保证冲裁件的质量。这一点将在下一节详细说明。

(1) 精密连续模具在确定排样图之前，先做冲裁冲头迭加图。做此图的目的是保证将所有的废料都冲完，获得完整的产品。首先要确定制品的毛边面，制品料纹方向要求，步距，条料宽度，制品的基准面，合理的搭边及送料方向。要考虑到冲头的先后顺序，弯曲的先后顺序，定位孔及搭边位置等。

冲裁冲头的形状应尽量做到以下几点：

a: 尽量避免长方形冲头，因为长方形冲头易跳废料。

b: 冲头应避免过长的悬臂与狭槽。因为悬臂会影响冲头的强度。狭槽会影响到凹模的强度。冲头尽量避免尖角。

c; 冲头应做防脱料结构，并考虑到加工工艺，尽量利用磨床及线割加工，减少放电加工。

d: 两个冲头的连接处会有接口，在保证顺利冲裁的情况下，尽量减小产品上冲头接口位置的大小，对某些产品，接口的大小、位置及形状，要与客户商讨共同制订。

(1) 将冲头迭加图中的冲头及成形工序分布于模具中的适当位置，即为排样图。

根据图纸及工艺要求，综合考虑。排样图注意以下几点：

a: 相对位置公差要求高的孔或决定中心线位置的孔要在同一步冲出。

b: 若段曲上有冲孔或其它工序，并且这些工序的位置精度要求高，建议段曲后再冲孔或其它成形，这样可以避免由于段曲展开不准而影响尺寸。

c: 若制品中有对称弯曲，建议对称弯曲在同一步成形。可以使受力平衡，若若制品的弯曲边较长，为了使受力平衡，可以设计成工艺平衡弯曲，弯曲后将工艺弯曲冲掉。

d: 制品中的拉深或其它工序，在成形时可能对其附近的寸法有影响。可以将这些工序提前成形。

搭边是指相邻冲裁件间的余料，或冲裁件到条料边间的余料。搭边的大小与产品的大小及复杂程度有关系，产品大或弯曲边较长，搭边值应大些。

（2）排样线型、颜色、图层设定：

料带层 MATER 层 颜色 8 号灰色 实线

冲孔、切边、落料、半剪、撕破等为 1 层 颜色 1 号红色 实线

印字、打凸、倒角、压毛边等 2 层 颜色 2 号黄色 实线

折弯、成形、翻边、抽牙等 3 层 颜色 3 号黄色 下折内边为虚线

上折为实线。

标注、说明为 4层 4 号色 实线

排样图经审核及集体评审，确认无误后，进入下一工作流程。

3. 模具总图的绘制

(1) 排样图确定后，开始绘制模具总图。

a: 总图中图层的设定：

MATER 排样图 4 标注

UP （上模座 ） UB （上垫板）

PH (公夹板) PUNCH 冲头

PPS (止档板) PS (脱料板)

PS_P 脱板入子 DIE (下模板)

DIE_P 下模入子

LB (下垫板) LP (下模座)

B2 (下垫块) B1 (下托板)

b: 关于线种、线色的说明：

冲头、入子外形轮廓线 2 号黄色 线割孔 1号红色

铣加工轮廓线 40 号棕色

放电加工线 40 号棕色 钻加工 40 号棕色

模板外形 7 号白色

使用的线色应始终保持一致。可见部分的图线为实线，不可见部分用虚线。

(2) 模具结构图

(3) 精密连续模具结构的选用 根据产品精度及生产总量，确定模具等级。以模具

等级为依据，选用模具结构。上图为连续模结构。

(4) 模具模板标准

范本长度超过 500MM 的，需要分板，两块板之间要加连接扣。

根据冲裁产品的料厚及模具长度，适当增加上模座板及下模座板的厚度

在脱料板及下模板进行真空热处理之后，其中，A 级精度的模具制造，脱料

板及下模板需进行超深处理。B 级精度的模具制造，脱料板及下模板需进行

深冷处理。

上、下模座板上需加攻吊环螺丝孔，视模具大小决定攻 M16—M24 等。

脱料板及下模板侧面需有安装模具安全检测工具的螺孔位置。

对于大型模具，垫脚的安放要考虑到模具搬运的方便性。留叉车位。

范本小于 300MM 的模具，外导柱选用直径 28MM 的。模板尺寸大于 300MM

的模具，视实际情况选择外导柱组件。

有外导柱的模具，外导柱放置时，要考虑到合模时的防呆。没有外导柱的模

具，也要将内导柱适当调整位置，避免合模时装反。

所有范本上，需留工艺加工基准孔。具体为粗加工时，在模板适当位置，精

铰直径 6MM 的孔，作后续加工定位基准用。

模板固定螺丝钉的大小及数量的确定。参照下表：

4. 成型工步结构设计

模具结构及组立图画好后，开始成型工步结构设计。即详细绘出成型工步的模具结

构，同时验证成型工步的全理性及可靠性。

(1) 成型工步的结构设计首先要考虑产品在成型之后的回弹。回弹的表现形式有弯曲

半径增大和弯曲件角度增大两个方面。影响回弹的因素有材料的力学性能、相对弯

曲半径、弯曲件角度、弯曲方式、模具间隙、工件形状及非变形区的影响等方面。

各因素在弯曲时会相互影响。

回弹的计算方法如下：

当 R≤5 时，根据料厚及材质不同，提供下表以做回弹量取值的参考。

根据材质硬度不同，硬度越大，取值可偏大。

当 R≥5时，回弹角度按下式计算

(2) 常用弯曲成形工步结构设计

以上方案右图为参考方案，一般情况下不采用。

5. 冲压材料及模具标准件

(1) 以下为常用金属材料的牌号及基本数据

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注:1.初始间隙的最小值,相当于间隙的公称数值。

初始间隙的最大值,是考虑到凸模和凹模的制造公差所增加的数值。

(3) 标准件的选用

本厂精密模具所使用的模具标准件由采购部负责采购。设计工程师负责出标准件采

购单。标准件使用型号参考盘起公司的标准件型号。

5. 模具图的绘制及发放规范

(1) 模具图的绘制

a: 总图及成型工步结构设计完成后，绘制模板图及模具零件图、标准件图。

b: 模具图的绘制须严格遵守图层和线型，线色的规定执行。

c: 模板图上须仔细标明模板材料，模板厚度、热处理工艺及要求硬度、模板精度要求

及其他技术要求。

d: 零件图上须仔细标明零件材料、零件尺寸、零件件数、零件热处理工艺及要求硬

度、零件加工工艺方法等信息。

e: 模具外购零件属标准件的，按标准件型号写采购申请单，如不属标准件，则详细出

具零件图，提供给供货方。

f: 所有图纸要求图面清晰，尺寸明了，表达准确，排列整齐

g: 模具图纸使用统一的图框。

模具图纸的发放规范

a: 所有的模具图纸经上级审核签字后方可下发。

b: 一套完整的模具图纸包括模板图、零件图、标准件图、排料图、组立示意图、装

配示意图、产品图，一般情况下，整套图纸一起下发。如模具制造周期短，可先下

发范本图。模具材料订料单及模具标准件订料单随模具图纸下发或提前下发。

三．模具制程的控制

1. 模具制造过程的跟进

模具图纸下发到模具制造部门后，设计人员应随时跟进模具制造进度。及时了解加工过程中出现的各种情况，发现问题，及时协同制造部门解决。

2. 模具装配技术要求

a: 装配时应保证凸、凹模这间的间隙均匀一致，配合间隙符合设计要求

b: 镶件与范本及镶件相互之间的接合面密合

c: 落料、冲孔的凹模刀口高度，按设计要求制造，保证漏料孔畅通

d: 冲模所有活动部分的移动应平稳，无滞止现象，滑块、楔块在固定滑动面上移动时，其最小接触面积不少于其面积的四分之二。

e: 各紧固用的螺钉、销钉不得松动，并保证螺钉和销钉的端面不突出上下模平面

f: 各卸料螺钉沉孔深度应保持一致

g: 各卸料螺钉及顶杆的长度应保持一致

h: 凸模的垂直度必须在凸、凹模间隙值允许的范围内

j: 冲模的装配必须符合模具装配图及技术条件的规定

四．产品工艺文件的制订

模具制造完成后，制订产品工艺文件。产品工艺文件是指导生产的第一手资料。要包

含以下信息：产品型号、材料尺寸、生产辅助材料、生产工序、产品毛重、生产设备

及设备型号、检验要求、包装规范等。

具体工艺档的制订，请参考工艺档制订标准。

五．附录

1. 常用材料密度

2．冲压油选择表