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1、第四章第四章第四章第四章 冲压模具冲压模具冲压模具冲压模具CADCAD各种模具中以塑料注射模具及金属各种模具中以塑料注射模具及金属 冷冲压模具居多，这两类模具大约冷冲压模具居多，这两类模具大约 占到模具总量的占到模具总量的90%90%，所以模具，所以模具 CADCAD系统的研发和推广大都围绕塑系统的研发和推广大都围绕塑 料注射模具和金属冷冲压模具展开。料注射模具和金属冷冲压模具展开。1. 1.冲压模具基础知识冲压模具基础知识2. 2.冲裁模冲裁模CADCAD系统的特点系统的特点3. 3.冲裁零件的输入和计算机处理冲裁零件的输入和计算机处理4. 4.冲裁零件的工艺性判别冲裁零件的工艺性判别5.
2、5.冲裁零件的排样冲裁零件的排样6. 6.冲裁模系统中的计算机辅助制造冲裁模系统中的计算机辅助制造7. 7.冲裁工艺参数计算和冲模结构设计冲裁工艺参数计算和冲模结构设计8. 8.冲模图样绘制冲模图样绘制9. 9.其他专用冲模其他专用冲模CADCAD技术技术第一节第一节第一节第一节 冲压模具基础知识冲压模具基础知识冲压模具基础知识冲压模具基础知识 冷冲压工艺是一种主要采用金属板冷冲压工艺是一种主要采用金属板 料作为原材料的压力加工工艺，根料作为原材料的压力加工工艺，根 据被加工零件形状的不同，金属板据被加工零件形状的不同，金属板 料毛坯在加工时的变形状况也不一料毛坯在加工时的变形状况也不一 样，
3、因此冷冲压工艺又可以分成为样，因此冷冲压工艺又可以分成为 两大类分离加工工艺和成形加两大类分离加工工艺和成形加 工工艺。工工艺。分离加工工艺分离加工工艺分离加工工艺分离加工工艺 包括冲孔工艺、落料工艺、切边工艺、剖包括冲孔工艺、落料工艺、切边工艺、剖 切工艺等切工艺等成形加工工艺成形加工工艺成形加工工艺成形加工工艺 包括弯曲工艺、拉深工艺、变薄拉深工艺、包括弯曲工艺、拉深工艺、变薄拉深工艺、 翻边工艺等。翻边工艺等。按照工艺分类按照工艺分类按照工艺分类按照工艺分类 对应于各种冷冲压加工工艺，存在着各种对应于各种冷冲压加工工艺，存在着各种 类型的冷冲压模具，如冲孔模、落料模、类型的冷冲压模具，如
4、冲孔模、落料模、 切边模、剖切模、弯曲模、拉深模、等等。切边模、剖切模、弯曲模、拉深模、等等。 按照模具的导向方法分类，冷冲压模具又按照模具的导向方法分类，冷冲压模具又 可以分成为无导向模、导柱模、导板模和可以分成为无导向模、导柱模、导板模和 导筒模等。导筒模等。 按照模具的卸料方法分类，有刚性卸料模按照模具的卸料方法分类，有刚性卸料模 和弹性卸料模。还有其他一些模具分类方和弹性卸料模。还有其他一些模具分类方 法。法。 总之，冲压零件的形状千变万化，将金属总之，冲压零件的形状千变万化，将金属 板料加工成各种形状的冲压零件的冲压模板料加工成各种形状的冲压零件的冲压模 具的种类也是丰富多彩的。具的
5、种类也是丰富多彩的。 对模具对模具CADCAD有重要影响的分类特征是冲压有重要影响的分类特征是冲压 零件的空间特征，依此可分成二维类冲压零件的空间特征，依此可分成二维类冲压 模具、三维类冲压模具以及介于其中的二模具、三维类冲压模具以及介于其中的二 维半冲压模具。维半冲压模具。 二维类冲压模具包括了弯曲模具和大部分二维类冲压模具包括了弯曲模具和大部分 冲裁模具；冲裁模具； 三维类冲压模具包括各种除轴对称外的空三维类冲压模具包括各种除轴对称外的空 间成形及冲裁模具；间成形及冲裁模具； 二维半冲压模具包括各种轴对称空间成形二维半冲压模具包括各种轴对称空间成形 模具，如大部分拉深模、挤压模、翻边模模具
6、，如大部分拉深模、挤压模、翻边模 等。等。计算机冷冲压模具设计步骤计算机冷冲压模具设计步骤计算机冷冲压模具设计步骤计算机冷冲压模具设计步骤1. 1.根据零件图分析冲压件的工艺根据零件图分析冲压件的工艺2. 2.确定冲压件的成形工艺方案确定冲压件的成形工艺方案3. 3.工艺计算工艺计算4. 4.确定冲压模具的结构形式确定冲压模具的结构形式5. 5.选择压力机选择压力机6. 6.根据产品生成毛坯或相应的钣金件根据产品生成毛坯或相应的钣金件7. 7.进行凸模或凹模的设计进行凸模或凹模的设计8. 8.计算机自动分析计算、导入模架及标准件计算机自动分析计算、导入模架及标准件9. 9.模具装配图模具装配图
7、10.10.模具零件图模具零件图、工艺过程设计要求、工艺过程设计要求、工艺过程设计要求、工艺过程设计要求 工艺性合理工艺性合理 经济性合算经济性合算 总之，冲压工艺过程的设计是一种对产品生产总之，冲压工艺过程的设计是一种对产品生产 过程的综合分析和设计。如果用模具对过程的综合分析和设计。如果用模具对 这一过程进行设计，则最佳的冲压工艺过程设这一过程进行设计，则最佳的冲压工艺过程设 计应该是工艺上先进合理、经济上合算这两个计应该是工艺上先进合理、经济上合算这两个 目标函数的综合寻优。目标函数的综合寻优。冲压工艺性具体指标冲压工艺性具体指标冲压工艺性具体指标冲压工艺性具体指标 材料消耗少，生产准备
8、周期短材料消耗少，生产准备周期短 工序数量少，劳动量与劳动强度低工序数量少，劳动量与劳动强度低 尽量减少后续的机加工量及有关附注工序尽量减少后续的机加工量及有关附注工序 冲压工序装备少，生产面积需要少冲压工序装备少，生产面积需要少 操作简便、无论采用非高级技工与否操作简便、无论采用非高级技工与否 提高模具在完成生产批量前提下的寿命提高模具在完成生产批量前提下的寿命 生产效率高，加工成本低生产效率高，加工成本低结构工艺性结构工艺性结构工艺性结构工艺性 不同的冲压工序，结构工艺性要求不同，不同的冲压工序，结构工艺性要求不同， 但是，对于所有的冲压工艺，有一个共同但是，对于所有的冲压工艺，有一个共同
9、 的结构工艺性要求：尽量避免有应力集中的结构工艺性要求：尽量避免有应力集中 的结构。具体的对于分离工序而言，一般的结构。具体的对于分离工序而言，一般 不应有平面尖角出现（外轮廓可以用单边不应有平面尖角出现（外轮廓可以用单边 剪切的方法得到者除外）；对于成形工序剪切的方法得到者除外）；对于成形工序 而言应避免急剧的突变形状。而言应避免急剧的突变形状。冲裁件的结构工艺性冲裁件的结构工艺性冲裁件的结构工艺性冲裁件的结构工艺性拉伸、翻边、胀形件的结构工艺性拉伸、翻边、胀形件的结构工艺性拉伸、翻边、胀形件的结构工艺性拉伸、翻边、胀形件的结构工艺性冲压加工的经济性冲压加工的经济性冲压加工的经济性冲压加工的
10、经济性 材料的经济拍样材料的经济拍样 降低模具费用降低模具费用2. 2. 确定冲压件的成形工艺方案确定冲压件的成形工艺方案确定冲压件的成形工艺方案确定冲压件的成形工艺方案 一个简单的冷冲压件也可以存在很多种冲压加工一个简单的冷冲压件也可以存在很多种冲压加工 方案。例如，对于一个几何形状仅为内孔和外圆方案。例如，对于一个几何形状仅为内孔和外圆 的简单的圆垫圈，就存在着四种可能的冷冲压加的简单的圆垫圈，就存在着四种可能的冷冲压加 工方案。可以使用简单模分二次冲制成形，也可工方案。可以使用简单模分二次冲制成形，也可 以选用复合模或连续模一次加工成形。采用简单以选用复合模或连续模一次加工成形。采用简单
11、 模加工时，可以先冲内孔，后对外圆落料；也可模加工时，可以先冲内孔，后对外圆落料；也可 以先进行外圆落料，后冲制内孔。采用连续模和以先进行外圆落料，后冲制内孔。采用连续模和 复合模时，则是外圆落料和内圆冲孔同时进行。复合模时，则是外圆落料和内圆冲孔同时进行。 采用连续模时，外圆落料和内圆冲孔在不同的工采用连续模时，外圆落料和内圆冲孔在不同的工 位上进行加工。采用复合模时，外圆落料和内圆位上进行加工。采用复合模时，外圆落料和内圆 冲孔在同一工位上进行加工。复杂的冲压件可能冲孔在同一工位上进行加工。复杂的冲压件可能 存在的加工方案就更多了。存在的加工方案就更多了。各种条件的要求各种条件的要求各种条
12、件的要求各种条件的要求 冲压变形发生及趋向的要求冲压变形发生及趋向的要求 在需要经数道工序进行加工变形时，都应从在需要经数道工序进行加工变形时，都应从 变形的发生及其控制的原理出发，使之能很变形的发生及其控制的原理出发，使之能很 好的达到精度和质量的要求好的达到精度和质量的要求 冲压件尺寸精度的要求冲压件尺寸精度的要求 精度要求高的结构应安排在成形工艺之后，精度要求高的结构应安排在成形工艺之后， 形状要求高的零件，最后都要进行整形或精形状要求高的零件，最后都要进行整形或精 整等工序。整等工序。一种摩托车零件 方案方案A A落料拉深胀形，整形，冲孔切边，拉伸翻边，冲侧落料拉深胀形，整形，冲孔切边
13、，拉伸翻边，冲侧 孔孔 方案方案B B落料拉伸，整形，冲孔切边，拉深翻边，中间退落料拉伸，整形，冲孔切边，拉深翻边，中间退 火，內缘再翻边，冲侧孔火，內缘再翻边，冲侧孔 方案方案C C落料拉深胀形，二次拉深，整形，修边，切底（冲落料拉深胀形，二次拉深，整形，修边，切底（冲 孔），冲侧孔孔），冲侧孔 理想的冲压加工方案：模具制造成本低，理想的冲压加工方案：模具制造成本低， 模具制造周期短，生产效率高，模具使用模具制造周期短，生产效率高，模具使用 寿命长，工人操作安全性好。寿命长，工人操作安全性好。 理想的加工方案在生产实践中很难实现，理想的加工方案在生产实践中很难实现， 因为构成理想方案的各个方
14、面往往是相互因为构成理想方案的各个方面往往是相互 矛盾的，如降低模具制造成本往往会导致矛盾的，如降低模具制造成本往往会导致 生产效率降低和安全性能下降。生产效率降低和安全性能下降。 确定一种合理的工艺方案，要根据零件生确定一种合理的工艺方案，要根据零件生 产批量等具体情况折衷考虑构成理想方案产批量等具体情况折衷考虑构成理想方案 的各个方面。的各个方面。3. 3. 工艺计算工艺计算工艺计算工艺计算 计算冲压力；计算冲压力； 计算压力中心；计算压力中心； 对冲压件作出合理的排样；对冲压件作出合理的排样； 计算模具工作部分的尺寸和制造公差；计算模具工作部分的尺寸和制造公差； 确定模具间隙；确定模具间
15、隙； 选择冲压设备。选择冲压设备。4. 4. 确定模具的结构形式确定模具的结构形式确定模具的结构形式确定模具的结构形式 送料方向；送料方向； 导向方式；导向方式； 模架形式；模架形式； 卸料装置式样；卸料装置式样； 采用简单模、复合模还是连续模？采用简单模、复合模还是连续模？ 三种模具特点比较三种模具特点比较三种模具特点比较三种模具特点比较简单模简单模级进模级进模复合膜复合膜 外形尺寸外形尺寸小小大大中中 复杂程度复杂程度简单简单中等中等复杂复杂 工作条件工作条件不太好不太好好好中等中等 生产效率生产效率低低最高最高高高 工件精度工件精度低低高高最高最高 模具成本模具成本低低高高高高 模具加工
16、模具加工易易难难难难 设备能力设备能力小小大大中中 生产批量生产批量 以中小批量为主以中小批量为主以大批量为主以大批量为主第二节第二节第二节第二节 冲裁模冲裁模冲裁模冲裁模CADCAD系统的特点系统的特点系统的特点系统的特点 DCADDCAD冲裁模系统是一个可用于教学的冲裁模系统是一个可用于教学的 冷冲压模具计算机辅助设计和辅助制冷冲压模具计算机辅助设计和辅助制 造系统，目前主要用在冲裁模具的设造系统，目前主要用在冲裁模具的设 计和制造。计和制造。DCADDCAD冲裁模系统以通用计冲裁模系统以通用计 算机辅助设计软件算机辅助设计软件AutoCADAutoCAD为基础软为基础软 件，采用件，采用AutoCADAutoCAD内嵌语言内嵌语言AutoLISPAutoLISP 进行开发。进行开发。DCADDCAD冲裁模系统功能菜单冲裁模系统功能菜单冲裁模系统功能菜单冲裁模系统功能菜
