冷沖壓模具設計的方法

劉 潔 段麗鳳 王 斌 劉今凡

（山西農業大學 信息學院，晉中 030800）

冷沖壓模具設計的方法

劉 潔 段麗鳳 王 斌 劉今凡

（山西農業大學 信息學院，晉中 030800）

本文主要針對冷沖壓模具的設計過程進行簡單介紹，進而幫助學生更好地掌握模具的設計過程。

冷沖壓 模具 零件

引言

冷沖壓模具的設計，是對《機械工程材料》學科的應用。然而，《機械工程材料》只是對這部分做了簡單介紹，并沒有涉及具體設計過程。冷沖壓模具設計是很多機械類學生的畢業設計題目，致使學生在設計冷沖壓模具時很盲目，不知道如何入手。本文介紹冷沖壓模具的設計過程，希望對畢業設計題目是冷沖壓模具設計的學生有所幫助。

1 冷沖壓模具設計的題目要求

冷沖壓模具設計題目一般給學生一個零件或零件圖，讓學生根據所給零件進行工藝分析，并設計出模具圖（包括零件圖和裝配圖）。

2 模具結構及工作原理

2.1 模具結構

模具設計前，應該先對模具的結構和工作原理做簡單了解，以圖1為例。圖1為拉伸模具裝配圖。從圖1可知，模具主要組成部分包括：凸模、凹模、凸模固定板、凹模固定板、卸料板、墊板、上模架、下模架、導柱、導套、模柄等。

圖1 拉伸模具裝配圖

2.2 模具工作原理

把坯料放到凹模上，由擋料銷定位。模具在壓力機的作用下，上模座沿著導柱導套向下運動，凸模與凹模閉合，坯料成型。在壓力機的作用下，上模座沿著導柱導套向上運動，凸模與凹模分開，被壓縮的橡膠恢復原形，推動卸料板，把成型的零件從凸模上卸下。如果零件在凹模里，那么打料桿會將其推出。

3 模具設計過程

通過對模具結構及工作原理的分析發現，模具工作主要包括成型過程和卸料過程。實現成型過程和卸料過程的零部件主要有：凸模、凹模、凸模固定板、凹模固定板、卸料板、墊板、上模架、下模架、導柱、導套、模柄等，即模具工作部分零件、定位零件、壓料卸料及出件零件、導向零件、固定零件、緊固及其他零件。這些零件若能按《冷沖模設計手冊》選用時，要盡量選用標準件；若無標準可選時，再進行設計。此外，還有彈簧、橡膠的選用與計算。某些零件還需進行強度校核等。

3.1 工藝分析

零件的沖壓工藝性是指從沖壓工藝的角度來衡量零件的設計（包括選材，零件形狀結構等）是否合理。即在滿足零件使用要求的前提下，能否以最簡單、最經濟的沖壓加工方法，將零件制成。零件工藝性的好壞，直接關系到其質量、生產率、材料利用率和成本。

開始設計時，首先要了解零件的形狀結構特點、使用的材料、尺寸大小、精度要求以及它的用途等基本情況，并根據各種沖壓工藝的特點，分析該零件的沖壓工藝性，以作為制訂工藝方案的依據。如果認為原產品設計有不合理之處或者其工藝性很差時，可提出修改方案，與產品設計人員一起，在保證產品使用要求的前提下，對原零件作必要的、合理的修改。

3.1.1 計算毛坯尺寸

根據所給零件圖計算毛坯尺寸，計算方法有體積不變法和面積不變法。例如，彎曲零件的毛坯計算用面積不變法，拉深零件的毛坯計算用體積不變法。

3.1.2 進行必要的工藝計算

根據各種沖壓工序的成形極限，進行相應的尺寸計算。例如，彎曲件的最小彎曲半徑，拉深件所需的拉深次數，一次翻邊的高度和縮口，脹形變形程度的計算等。

3.1.3 確定工藝方案

對于工序較多的沖壓件，可先確定該沖壓件的基本工序，然后將各種基本工序做排列與組合，可得幾種工藝方案，并根據生產實際條件，考慮其可能性，對比各方案，取一套最合理的工藝方案。

據所定工藝方案，計算并確定各中間工序的工件形狀和尺寸，同時確定各工序的工序圖。

3.2 凸模和凹模的設計

凸模和凹模是模具的核心部分，凸模凹模的設計尺寸直接關系到所加工的零件是否合格。凸模和凹模的設計主要包括：凸模刃口尺寸的設計、凹模刃口尺寸的設計和凸凹模之間的間隙。凸模刃口尺寸的設計和凹模刃口尺寸的設計，根據相應公式計算所得，然后根據凸模刃口尺寸和凹模刃口尺寸，在模具設計手冊上選擇凸模和凹模。凸模和凹模之間的間隙，根據模具設計手冊進行選取。

3.3 壓力機的選取

壓力機是模具的動力源。零件在成型時會產生落料力、沖裁力和拉伸力等一些力。計算工序所需壓力時，要使最大壓力不超過壓力機的允許壓力曲線。壓力機的選擇是根據計算出的壓力進行選取。

3.4 模具其他工作部分的設計

3.4.1 凸模和凹模固定板的設計

凸模和凹模固定板主要是把凸模和凹模固定在模架上。模架在運動時，將帶動凸模和凹模運動。

3.4.2 卸料板的設計

卸料板的作用主要是便于成型后的零件從凸模或凹模上卸下來。

3.4.3 模架、導柱和導套的選取

模架包括上模架和下模架。模架的種類可以分為：中間導柱導套的模架、斜導柱導套的模架和后導柱導套的模架等。模架的選取主要根據閉合高度進行選取。

導柱導套的作用主要是導向作用，導柱導套的選取是在模架選取完后進行選取。

3.4.4 模柄的選取

模柄的作用主要是傳遞動力。模具本身不會運動，而是壓力機的運動帶動模具的運動，而模柄是它們之間的紐帶。模柄的選擇是在確定壓力機型號后，根據壓力機上的模柄孔進行選取。

4 繪制模具裝配圖

以上各個零部件設計完后，最后是繪制模具各零部件圖和裝配圖。繪制裝配圖的一般步驟是：把工件圖的主、俯視圖畫在圖中的適當位置；先畫工作部分零件，再畫其他各部分零件；畫出工件圖，排樣圖。裝配圖的步驟如圖2所示。實踐中，應按所設計的模具裝配圖，拆繪模具零件圖。

圖2 裝配圖的布置

5 結論

冷沖壓模具結構包括凸模、凹模、凸模固定板、凹模固定板、卸料板、墊板、上模架、下模架、導柱、導套、模柄等。所以，模具的設計過程先對零件進行工藝分析，設計凸模和凹模，計算沖壓力選擇壓力機；然后，設計固定板、卸料板、墊板、模架、模柄等部分；最后，繪制裝配圖和零部件圖。

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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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