冲压模具的设计与制造
【】 1引言 2一、冷冲压模具相关介绍 3（一）、冲压模具的形式 3二、铝窗冲压模具的相关设计过程 4（一）、根据型材确定模具组数和模具结构 4（二）、冲压模具的设计步骤和相关讨论 5三、铝窗冲压模具的相关制造过程 7（一）、模具的选材和下料 7（二）、模具的具体加工步骤与讨论 8四、铝窗冲压模具结合设计的制造研究 10（一）、设计部与产线互联方面 10（二）、设计方面的技术要求 11（三）、冲压模具在出厂后的技术维护 13总结 15参考文献 16致谢 17【】 本文为了解决冷冲压模具的在生产过程中的工序和成本问题，主要讨论设计过程对生产加工的影响，由于铝窗模具的制造与设计部门紧密结合，如何将一些生产过程遇到的问题在设计过程中解决，通过设计环节的简化，降低生产成本，减少制造的反复加工将成为一个重要问题。针对铝窗模具的冷冲压过程的结构特点和技术要求，认真进行冲压成型工艺分析，合理确定模具结构。结合制造工艺的可行性，经济性进行模具设计。根据产品调试结果，不断改进，完善设计方案。最终顺利实现工件整体成型，产品质量稳定，生产效率得以提高工人劳动强度明显降低，经济效益显著增加。
目录
引言
模具是工业生产上用以 注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成型、冶炼、冲压等方法得到所需产品的各种模子和工具。 简而言之，模具是用来制作成型物品的工具，这种工具由各种零件构成，不同的模具由不同的零件构成。它主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工。素有“工业之母”的称号，其中本文所要讨论的为冷冲压模具。冷冲压模具的应用十分广泛，适合大规模生产行业，具有流水线制造的特点，其中在铝窗加工过程中，冷冲压加工是铝窗组装过程中主要的加工步骤，直接决定铝窗的品次。因此，冷冲压模具的精度，耐用性，质量，是设计制造它的人员的重要参考。同时，社会生产要创造效益，在兼顾质量的条件下，要考虑成本，工时；这些都考验着设计人员和生产人员；其中主要针对设计人员。如何在兼顾设计的情况下，参与到制造中去。为解决这些问题，本文结合设计与产线讨论它的可行性和为生产过程带来的好处。
一、冷冲压模具相关介绍
冷冲压是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。在冷冲压加工中，将材料加工成零件的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具。在冲压零件的生产中，合理的冲压成形工艺、先进的模具、高效的冲压设备是必不可少的三要素。
（一）、冲压模具的形式
冲压模具的形式很多，一般可按以下几个主要特征分类：
（1）、工艺性质
1、冲裁模具：沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。
2、弯曲模具：使板料毛坯或其他坯料沿著直线（弯曲线）产生弯曲变形，从而获得一定角度和形状的工件的模具。
3、拉深模具：是把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。
4、成形模具：是将毛坯或半成品工件按图凸、凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如膨型模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等。
（2）工序组合
1、单工序模具： 在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。
2、复合模具： 只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。
3、级进模具：在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。
（3）模具组成
模具的组成分为两类；一类是工艺零件，这类零件直接参与工艺过程的完成并和坯料有直接接触，包括有工作零件、定位零件、卸料与压料零件等；一类是结构零件，这类零件不直接参与完成工艺过程，也不和坯料有直接接触，只对模具完成工艺过程起保证作用，或对模具功能起完善作用，包括有导向零件、紧固零件、标准件及其它零件等。应该指出，不是所有的冲模都必须具备上述六种零件，尤其是单工序模，但是工作零件和必要的固定零件等是不可缺少的。
二、铝窗冲压模具的相关设计过程
（一）、根据型材确定模具组数和模具结构
铝窗模具的生产是一个商业行为，具体过程为：
（1）基础型材
模具的设计是围绕型材展开的，每一副模具都是特定的，专门争对特定的加工部位，所以在具有型材数据的情况下模具设计才能展开 （型材如图21所示）
图21型材三维图
（2）根据型材设计组数和模具样式
这是模具设计最重要的环节，一般一副铝合金窗的模具数达到6到8副，一副模具的成本在2000元以上；如果通过模具的组数的合理规划优化模具样式，就可以减少模具副数，从而减少成本。 （如图22所示为模具实物图）
图22模具实物图
（二）、冲压模具的设计步骤和相关讨论
（1）具体型材分组的讨论
通过第一步的模具组数的确定，下面进行具体的一副模具的设计过程介绍，就主要零件进行讨论：
1、铝窗模具设计是围绕型材进行的，通过初步讨论，将不同的型材编入一组，也就是一副模具中。这副模具的特点是编入组中的型材加工部位相似，型材大小相似。如图所示，是编入同一组的型材。（如图23所示为编入同一组的型材）
图23编入同一组型材的三维模型
2、搭建模具框架，型材的所有加工过程都是在框架内进行的，合理的搭建框架，可以节约用料，减少加工。（如图24是350mmX350mm的模具框架）
图24 模具框架示意图
由于讨论的是冲压模具，在加工型材的过程中，会活动的只有上模板（图中蓝色板块）和下模板（图中朱红色部分，与上模板相对）。这也是为了保证模具的稳定性。
（2）加工部位
1、冲头（如图25中灰色部分）:它安装在冲头固定块上的用于冲裁型材加工部位的，同时也是要求精度最高，成本最高的零件。相关的制造过程会在后文中有举例。
2、冲头固定块（如图21中蓝色部分）：它是用于承接冲头，将冲头固定在上模板的零件，它能加强冲头的强度，用以保护冲头。
图25 冲头示意图
3、下模（如图26中黄色部分）：与冲头相对应，它是用以承接型材及冲头向下时的压力，保护型材，保证型材加工精度的。
4、下模固定块（如图26中蓝色部分）：是用以承接下模，将下模压力传输到下模板的零件。下模固定块的存在是因为制造下模的材料是和冲头一样需要承受高强度的材料，精度要求也高，造价就高。在保证下模强度的同时，减少下模用料，转而用成本较低的固定块来填补空缺空间，从而达到节约成本的目的。
图26 下模及下模固定块
5、安全板（图27中棕色部分）：安全板是用以保证操作人员安全的必不可少的部件，它安装在下模板上，遮挡住了除型材插入部位以外的空隙，保证人员安全。
图27 安全板示意图
图28 模具的整体构造视图
三、铝窗冲压模具的相关制造过程
（一）、模具的选材和下料
（1）、模具选材
在模具设计完成后就进入了制造环节，分为：
1、统计模具中的零件个数，分类（零件的用材不同），统计每个零件的材料尺寸。
2、零件的加工线路和加工方式。
（2）模具常用材料
根据在实验和实践中得出的结论，再结合经济的角度，各零件常用材料为：
S45C类(45钢类)：上下模板、冲头固定块、下模固定块、限位块、导柱导套、连接块、前端导块、标尺、安全板固定块。
Cr12MoV（高强度合金类）：冲头、下模、挡块。
其他类:安全板(PC)
（3）模具下料
目录
引言
模具是工业生产上用以 注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成型、冶炼、冲压等方法得到所需产品的各种模子和工具。 简而言之，模具是用来制作成型物品的工具，这种工具由各种零件构成，不同的模具由不同的零件构成。它主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工。素有“工业之母”的称号，其中本文所要讨论的为冷冲压模具。冷冲压模具的应用十分广泛，适合大规模生产行业，具有流水线制造的特点，其中在铝窗加工过程中，冷冲压加工是铝窗组装过程中主要的加工步骤，直接决定铝窗的品次。因此，冷冲压模具的精度，耐用性，质量，是设计制造它的人员的重要参考。同时，社会生产要创造效益，在兼顾质量的条件下，要考虑成本，工时；这些都考验着设计人员和生产人员；其中主要针对设计人员。如何在兼顾设计的情况下，参与到制造中去。为解决这些问题，本文结合设计与产线讨论它的可行性和为生产过程带来的好处。
一、冷冲压模具相关介绍
冷冲压是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。在冷冲压加工中，将材料加工成零件的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具。在冲压零件的生产中，合理的冲压成形工艺、先进的模具、高效的冲压设备是必不可少的三要素。
（一）、冲压模具的形式
冲压模具的形式很多，一般可按以下几个主要特征分类：
（1）、工艺性质
1、冲裁模具：沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。
2、弯曲模具：使板料毛坯或其他坯料沿著直线（弯曲线）产生弯曲变形，从而获得一定角度和形状的工件的模具。
3、拉深模具：是把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。
4、成形模具：是将毛坯或半成品工件按图凸、凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如膨型模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等。
（2）工序组合
1、单工序模具： 在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。
2、复合模具： 只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。
3、级进模具：在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。
（3）模具组成
模具的组成分为两类；一类是工艺零件，这类零件直接参与工艺过程的完成并和坯料有直接接触，包括有工作零件、定位零件、卸料与压料零件等；一类是结构零件，这类零件不直接参与完成工艺过程，也不和坯料有直接接触，只对模具完成工艺过程起保证作用，或对模具功能起完善作用，包括有导向零件、紧固零件、标准件及其它零件等。应该指出，不是所有的冲模都必须具备上述六种零件，尤其是单工序模，但是工作零件和必要的固定零件等是不可缺少的。
二、铝窗冲压模具的相关设计过程
（一）、根据型材确定模具组数和模具结构
铝窗模具的生产是一个商业行为，具体过程为：
（1）基础型材
模具的设计是围绕型材展开的，每一副模具都是特定的，专门争对特定的加工部位，所以在具有型材数据的情况下模具设计才能展开 （型材如图21所示）
图21型材三维图
（2）根据型材设计组数和模具样式
这是模具设计最重要的环节，一般一副铝合金窗的模具数达到6到8副，一副模具的成本在2000元以上；如果通过模具的组数的合理规划优化模具样式，就可以减少模具副数，从而减少成本。 （如图22所示为模具实物图）
图22模具实物图
（二）、冲压模具的设计步骤和相关讨论
（1）具体型材分组的讨论
通过第一步的模具组数的确定，下面进行具体的一副模具的设计过程介绍，就主要零件进行讨论：
1、铝窗模具设计是围绕型材进行的，通过初步讨论，将不同的型材编入一组，也就是一副模具中。这副模具的特点是编入组中的型材加工部位相似，型材大小相似。如图所示，是编入同一组的型材。（如图23所示为编入同一组的型材）
图23编入同一组型材的三维模型
2、搭建模具框架，型材的所有加工过程都是在框架内进行的，合理的搭建框架，可以节约用料，减少加工。（如图24是350mmX350mm的模具框架）
图24 模具框架示意图
由于讨论的是冲压模具，在加工型材的过程中，会活动的只有上模板（图中蓝色板块）和下模板（图中朱红色部分，与上模板相对）。这也是为了保证模具的稳定性。
（2）加工部位
1、冲头（如图25中灰色部分）:它安装在冲头固定块上的用于冲裁型材加工部位的，同时也是要求精度最高，成本最高的零件。相关的制造过程会在后文中有举例。
2、冲头固定块（如图21中蓝色部分）：它是用于承接冲头，将冲头固定在上模板的零件，它能加强冲头的强度，用以保护冲头。
图25 冲头示意图
3、下模（如图26中黄色部分）：与冲头相对应，它是用以承接型材及冲头向下时的压力，保护型材，保证型材加工精度的。
4、下模固定块（如图26中蓝色部分）：是用以承接下模，将下模压力传输到下模板的零件。下模固定块的存在是因为制造下模的材料是和冲头一样需要承受高强度的材料，精度要求也高，造价就高。在保证下模强度的同时，减少下模用料，转而用成本较低的固定块来填补空缺空间，从而达到节约成本的目的。
图26 下模及下模固定块
5、安全板（图27中棕色部分）：安全板是用以保证操作人员安全的必不可少的部件，它安装在下模板上，遮挡住了除型材插入部位以外的空隙，保证人员安全。
图27 安全板示意图
图28 模具的整体构造视图
三、铝窗冲压模具的相关制造过程
（一）、模具的选材和下料
（1）、模具选材
在模具设计完成后就进入了制造环节，分为：
1、统计模具中的零件个数，分类（零件的用材不同），统计每个零件的材料尺寸。
2、零件的加工线路和加工方式。
（2）模具常用材料
根据在实验和实践中得出的结论，再结合经济的角度，各零件常用材料为：
S45C类(45钢类)：上下模板、冲头固定块、下模固定块、限位块、导柱导套、连接块、前端导块、标尺、安全板固定块。
Cr12MoV（高强度合金类）：冲头、下模、挡块。
其他类:安全板(PC)
（3）模具下料
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