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1、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有关技术要求。3模具大小的定义。模具的大小根据其长度来定义。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。模板厚度根据具体情况确定,为了节约资源,所在模板使用最小化原则,此板厚标准是基于此原则由经验丰富的设计师根据标准件及模具结构制定。因此尽可能使用标准板厚。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
2、垫板 15 15 主视图 右视图 仰视图 3固定板 20 20 4卸料板垫板 13，18 13，18 5卸料板 20，25 20，25 6凹模板 20，25，30 25，30 7凹模板垫板 10，15 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 40 2.上模凹模固定板垫板 15 15 3.上模凹模固定板 20 20 4.凹模板 25 25 5.上模卸料板 20 20 6.下模卸料板 20 25 7.冲头 35 40 8.冲头固定板 20 25 9.下模座 40,50 50 3).弯曲模模板厚度标准 模板 中小型弯
3、曲模 大型弯曲模 1.上模座 30,40 40 2.冲头固定板 合模高度及产品高度决定 3.弯曲冲头 30 25 4.弯曲块 25,35 35 5.键 1520（60-150）1525（60-150）6.垫板 20 25 7.下模座 40，50 60 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#-TP 固定板垫板 40Cr 4045HRC TBP 冲头固定板 45#-PP 卸料板垫板 45#(40Cr)-（40-45HRC，当 T1.2）SBP 冲头块 Cr12MoV(国产)SKD11（进口）DC53（进口）60-62HRC punch plat
4、e 卸料板 Cr12MoV(国产)SKD11（进口）DC53（进口）50-57HRC SP 凹模板 Cr12MoV(国产)SKD11（进口）DC53（进口）6062HRC 凹模垫板 40Cr 4045HRC 下模座 45#-模脚 45#或者 A3-气垫板 45#-另外，假如凹模上所有切料均使用镶块形式，则凹模板可用硬度为40-45HRC 的 40Cr 钢，而镶块则使用 60-62HRC 的 Cr12MoV、DC53 或者SKD11。注：为什么保证 DP、SP、SBP、PP 的厚度？由于许多的 PUNCH，DP-INSERT，SP-INSER，的高度应严格操纵，且其高度与 DP，SP，SBP，P
5、P 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).所有零件图纸务必使用中兴（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.排料图或者工序图 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).是否通过自检与互检 b
6、.排料图或者工序图 1).排料图或者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).考虑到模具的锁定与扳手空间 5).有充分的抬料高度 6).考虑了导正钉的直径与长度 7).考虑了冲头与卸料板的装配关系 8).卸料力通过计算得到 9).卸料弹簧的数量、种类及分布合理 10).考虑了弯曲与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
7、头孔深度正确 14).导料销与条料的间隙合理 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使用镶块 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者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).能连续地达到公差与规定的性能水平 23).满足顾客特殊性的要求 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.各类让位 1).弯曲，成形或者翻边等后续工序是否有适当让位 2).PUN
8、CH 与 SP 是否有让位 f.配合尺寸 1).各类有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与加工内容.e.标注符号使用中兴的统一标准.二、模具工作部分的设计 1).冲裁冲头的设计。1）.冲裁冲头刃口通常进入凹模刃口以(2-4)t 或者 2-4mm 为宜.通常连续模的冲头长度为 Hpp+Hsbp+Hsp
9、+(2-4)t。靠 60，55 标准,如图 2-1 所示：1.TBP 2.PUNCH 3.PP 4.SBP 5.SP 6.PRODUCT 7.DP 2）.冲头通常可分为圆形冲头与异形冲头.圆形冲头通常以台阶固定,异形冲头的固定有多种形式，具体使用何种形似应根据产品的精度，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,1TP 2。TBP 3。PUNCH 4。PP 5。SBP 6。SP 3).一些易损的小型圆冲头,为维修方便,宜设计成如图 2-2 所示(更适于大中型模具中)。4）.一些大型的冲头可使用销钉定位与螺钉反锁紧固的方法。5）
10、.冲头非固定部分通常应以圆弧过渡（通常为 R10）。6）.冲头与模板的配合间隙。冲头通常以 SP 定位如图 23 所示：1.TBP 2.PP 3.PUNCH 4.SBP 5.SP PP 型腔尺寸=冲头尺寸+0.010.02mm/side。SP 型腔尺寸=冲头尺寸+0.050.02mm/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。连续冲压中冲头如同意，形状可尽量设计成非对称形状，以避免冲孔废料或者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+0.050.07t/side，通常取 0.05t/side,塑性差的材料可取大值，较好可取小值。
11、2).凹模刃口应锋利，且有效刃口高度及锥度：通常刃口高度为 24t，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维修，通常设计成镶块形式。4）.当同一块凹模板上兼有切料与弯曲或者成形时，应将凹模刃口或者弯曲 成形处做成 INSERT，以方便研磨。如图 24 所示：3.镶块设计。1）.镶块的设置目的要紧是为了加工或者维修方便,通常有卸料板镶块(SP INSERT)与凹模板镶块(DP INSERT)。2）.通常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,通常设计成 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
12、圆角。4）.拼合面应尽量避免在圆弧部分 5).上下镶块的结缝面应错开 6).镶块的紧固通常有三种形式:a.螺钉固定。通常卸料板镶块使用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 26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。通常过盈 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维修与更换。如图 27 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，但卸料板上的镶块务必用台阶固定。当用螺钉锁定时，镶
13、块与模板配合通常为零间隙。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。防止回弹常用下列几种方法：a)改变弯曲部分的受力情况，如图 28，使弯曲整个部分受压应力。如图 29，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)使用补偿法，如图 210，根据估算的回弹量，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，通常导正孔在冲侧刃或者在侧刃的下一道 工序中冲出，在后一步工序设置一对导正顶，以后根据需要设置，在容易窜动的部位应有导整套顶。导正钉通常设置在载体上，与可利用工件本
14、身的孔作为导正孔。其直径通常应大于 2.0。在可能的情况下尽可能取大值。2）.通常导正钉头部形状有下列三种，如图 210。图（a）所示导正钉，可用于任何直径 d=导正孔直径-（0.020.03）H1=(0.51)t H26.5 图（b）所示导正钉，要紧用于 d0.5mm L10.5t 的弯曲件（按中性层不变计算）L=L1+L2+/2（r+kt）T材料厚度 K补偿系数（见下表）1 2 3 4 5 6 7 8 9 R/t 0.1 0.2 0.25 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1 K 0.3 0.33 0.35 0.36 0.37 0.38 0.39 0.41 0.42 10 11 12
15、 13 14 15 16 17 18 R/t 1.2 1.5 1.8 2 3 4 5 6 8 K 0.43 0.45 0.46 0.46 0.47 0.48 0.49 0.5 0.5 2)、R0.5t 的弯曲件（按体积不变计算）L=L1+L2+（0.35-0.45）t 当 r=0mm 时，模具设计时取：r=0.3t 当出现“Z”形弯曲时，应当考虑补偿值 4任何角度的弯曲展开都可用中心层不变原理展开。5 翻孔的计算 1）翻孔的参数参考下表取值 THREAD SIZE DETAIL MATERIAL THICKNESS 0.5 0.8 1.0 1.2 1.55 2.0 M2.5 A 2.28 2.
16、31 2.31 B 3.30 3.50 3.76 H 0.80 0.90 0.85 D 1.30 1.20 1.20 M3 A 2.76 2.76 2.79 2.79 2.76 B 3.50 3.80 4.00 4.26 4.56 H 0.80 0.80 1.00 1.00 1.00 D 1.50 1.80 1.60 1.60 1.61 M3.5 A 3.21 3.21 3.21 3.21 B 4.16 4.50 4.70 5.10 H 0.80 1.00 1.00 1.05 D 2.40 2.00 2.00 2.00 M4 A 3.69 3.66 3.66 3.66 3.66 B 4.67
17、4.90 5.16 5.50 6.10 H 1.0 1.00 1.00 1.05 1.20 D 2.20 2.30 2.40 2.50 2.50 M5 A 4.56 4.56 4.56 B 6.00 6.45 7.05 THREAD SIZE DETAIL MATERIAL THICKNESS 0.5 0.8 1.0 1.2 1.55 2.0 5 6.00 6.45 7.05 B D 3.00 3.00 3.00 2)、关于表中没有的，按体积不变计算 即：(B2-A2)/4(T+H)=(B2-d2)/4TK 由于实际上前后体积不等，因此乘以系数 K，K 值从上推出。（K 值通常为 0.820.
18、85）。九、工件排样 工件排样是冲压工件及模具设计的重要环节，它直接影响到材料的利用率，工件的质量，生产率，模具制造难易程度，模具寿命等，在排样时，就注意下列几点：1、排样时，要特别注意材料的纹向，避免纹向与弯曲线平行，尽可能使其与弯曲线垂直。2、排样时，应充分考虑精确可靠的定位。特别注意导正钉的分布与直径。3、相对位置精度要求较高的型孔，应尽可能在同一工步冲出；型孔与外形的位置精度要求较高时，应尽可能在相邻工步冲出。4、弯曲成型部位需安排得容易送料与不易变形。5、弯曲达不到工件要求时，可使用两次弯曲或者增加整形工位；关于两个直角的弯曲，为了避免材料的拉伸，可使用先弯 45 度，再弯 90 度
19、。6、当刃口距离太近时，应设置空步，以提高 DP，SP，PP 的强度。7、排样时应考虑模具的制造与模具的加工。8、关于复杂的型孔，应分解成若干个简单的型孔进行分步冲裁。但在分解时应注意前后冲次的良好衔接。9、为了使材料在冲压过程中稳固进给，务必在排样中设置载体，并在连接处把工件与材料连接起来。载体通常设置在材料的两侧，中间部位或者单侧，载体的大小要有足够的强度，又要节约材料。带有导正孔的载体，能校正高速冲压过程中的窜动。连接处的位置应选择恰当，既要稳固可靠，又要有利于其他工位与最后工位的切断，与载体分离。10、当预感到工件很难达到设计的要求时，应留有改模空间。11在满足冲压条件下，尽可能使材料
20、利用率最高。材料的步距，材料的宽度应取整数。12 料的成型的基本步骤为：大成型、冲切、小成型、弯曲、落料。但这些工序并非一成不便，而是根据不一致的产品合理的排列工序。13 成型时，应充分的考虑材料的流淌量，通常情况下应当保证成型过程中条料不变形或者少变形。因此有的时候会适当增加工艺切口。14 冲头形状的设计应当考虑凹模的强度，冲头的强度，冲头的固定，冲头的加工等各类因素。15 弯曲应考虑后道工序的让位，各类弯曲的先后关系，模具的强度，送料是否顺畅。16 最后一步产品取出的可靠性。十、附录 1、冲模结构示意图。模柄上盖板(TCP)卸料弹簧卸料螺钉起吊孔上模座(TP)上垫板(TBP)固定板(PP)
21、卸料垫板(SBP)卸料板镶块(SP INSERT)卸料板(SP)导料销限位钉凹模板(DP)下垫板(DBP)下模座(DS)模脚(PB)凹模镶块(DP INSERT)内导套冲头(PUNCH)导正钉内导柱导料板托料板 2.中英文参照表。1）、模具工序名称中英文参照标准：冲裁 弯曲 成型 拉伸 翻孔 PIERCING BENDING FORMING STRETCH BURRING 平面校正 弯曲校正 打凸 倒角 切断 PLATENSS CORRECTION BENDING CORRECTION EMBOSSING CHAMFER PART OFF 2）、模具加式零件名称中英文参照入缩写标准：序号 中文
22、名称 英文名称 英文缩写 1 上模垫板 TOP CLAMPING PLATE TCP 2 上模座 TOP PLATE TP 3 冲头固定板垫板 TOP BACK PLATE TBP 4 冲头固定板 PUNCH PLATE PP 5 卸料板垫板 STRIPPET BOTTOM PLATE SBP 6 卸料板 STRIPPER PLATE SP 7 凹模板 DIE PLATE DP 8 凹模板垫板 DIE BACK PLATE DBP 9 下模座 DIE SHIE DS 10 模脚 PARALLEL BAR PB 11 下模垫板 BASE CLAMPING PLATE BCP 12 冲头 PUNC
23、H PUN 13 镶块 INSERT INS 14 卸料板镶块 STRIPPER INSERT SINS 15 凹模板镶块 DIE INSERT DINS 16 导料板 STOCK GUIDE SG 17 导料销 GUIDE LIFTER SETS GLS 18 冲头块 PUNCH BLOCK PUNB 19 镶块板 INSERT BLOCK INSB 20 上冲头 UPPER PUNCH UP 21 下冲头 LOWER PUNCH LP 22 打凸冲头 EMBOSSING PUNCH EPUN 23 顶杆 PUSHING PINS 24 翻孔冲头 BURRING PUNCH 25 弯曲冲头
24、BENDING PUNCH 26 弯曲镶块 BENDING INSERT 27 弯曲滑块 BENDING SLIDE 28 上模校正块 FLATENING PUNCH 29 下模校正块 FLATENING DIE 30 限位块 STROKE END BLOCK 31 导正钉 PILOT PUNCH 32 探误杆 MISFEED PIN 33 定位钉 LOCATING PIN 34 总装图 ASSY DRAWING 35 排料图 STRIP LAYOUT 2、模具寿命与模具材料 1）、模具凹模刃口高度的估算方法 a).规定模具寿命为 2，000，000-3，000，000shoots 时，刃口每
25、次研磨量为 0.25mm，每次研磨后的生产数为 200，000-300，000shoots.则刃口高度为 H=2.5mm,取保险值 G=3-4mm。b).若要模具寿命为 5，000，000shoots，则刃口高度应取 H=5-6mm。2）、模具寿命与模具材料的关系 凸模凹模通常使用的材料为 XW-10，XW-5，XW-41，XW-42，SKD11（Cr12MoV）ASP23。以上四种要紧钢材特性与抵抗模具失败能力的比较如下 编号 硬度 机械加工性能 研磨性 尺寸稳固性 磨粒 磨耗 粘着 磨耗 崩角 破裂 塑性 变形 XW-10 1 143 118 11 077 2 2 1 XW-41，XW-4
26、2 1 1 1 1 1 1 1 1 SKD11，Cr12MoV XW-5 125 071 035 1 138 05 08 133 ASP-23 138 1 071 175 13 5 35 16 注：1.以上各类参数均以 XW-41 为标准的比较值。2.上表摘自 ASSAB STEELS Ltd工具钢的实证PUBL.c-002 为达到预期的寿命：（1）当冲件材料为 SECC，SPCC，SPTE T3 通常选凸凹模材料为XW-41。（2）当冲件材料为 stainless steel 时，通常选凸凹模材料为 ASP23。3、公制及美制螺纹（非圆丝攻）（单位：mm）螺纹标称 2 级螺纹用下孔径 精度
27、最小最大（咬合率%）M1.7*0.35 RH4 1.541.58(10075)M2*0.4 RH4 1.811.85(10075)M2.3*0.4 RH4 2.112.15(10075)M2.5*0.45 RH4 2.282.33(10075)M2.6*0.45 RH4 2.382.43(10075)M3*0.5 RH5 2.762.81(10075)M3.5*0.6 RH5 3.213.26(10075)M4*0.7 RH6 3.653.70(10085)NO.2-56UNC-64UNF RH4 3 1.962.02(10065)1.982.04(10065)NO.3-48UNC-56UNF RH4 4 2.252.32(10065)2.292.357(10065)NO.4-40UNC-48UNF RH5 4 2.522.60(10070)2.572.64(10070)NO.5-40UNC-44UNF RH5 4 2.862.93(10070)2.882.95(10070)NO.6-32UNC-40UNF RH5 5 3.093.17(10075)3.193.26(10070)NO.8-32UNC-36UNF RH6 5 3.763.84(10075)3.803.88(10075)