冲压工艺与模具设计十篇

冲压工艺与模具设计篇1

关键词：片齿轮； 精冲； 工艺分析； 模具设计

1 冲制片齿轮的技术难点

用板、条、带、卷料一模成形，直接冲制出各种齿型、不同模数和带孔或不带孔、轮辐加厚或减薄的圆形、扇形与特定任意形状的片齿轮等，其冲压加工的技术难点如下：

(1)齿型冲切面即齿廓啮合面质量，往往因材质金相组织结构不良、不到位和模具刃口出现不均匀磨损等因素而使冲件冲切面塌角过大，塌角深度超过 25%T； 冲切面完好率不足 75%，低于Ⅳ级而影响使用； 冲切面局部毛刺过大，难以彻底清除； 冲切面的整体表面粗糙度值大于 RA1.6“m，无后续加工工序时小于 RA1.6”m，就无法使用。

(2) 料厚t

(3) 小模数片齿轮，如模数 m

(4)所有冲制片齿轮的冲模，寿命都很低。多数都置，凸模出现了裂纹。由于齿形模数小，节圆上的齿宽B 远小于零件料厚，冲裁时凸模齿形部位的压力峰值数倍于凸模的平均压应力，因而大幅度增加了齿形部位的摩擦力以及由此产生的成倍磨耗，必然导致冲模提前刃磨。

(5) 料厚t≥1mm-3mm 的薄板片齿轮，多采用各种精冲方法，直接从原材料冲制成品片齿轮零件。由于模数小，节圆齿宽 B 大多都小于t，多数仅为 B≤60%T，甚至 40%T 或更小。不仅凸模齿形承载压力大，而且冲出齿形齿顶部位减薄，塌角深达 20%T-25%T，软料更为严重。

(6) 片齿轮的齿形精度、整体的线性尺寸精度以及齿形外廓与孔，尤其是中心孔的同轴度、轮辐群孔的位置度等，受冲压工艺、冲模结构型式、冲模制造精度的制约； 冲件材料的力学性能对冲切面质量影响较大。采用连续冲裁工艺冲制的带孔或轮辐厚度与齿形不同需要减薄轮辐或齿形部位的工件，可采用多工位连续冲压工艺： 先在压形打扁减薄的工位内外两旁边切口，容纳多余材料及料厚减薄增大的面积，而后才能精冲孔或扩孔、精冲齿形，与只有冲裁工位的连续冲裁模一样，精准的定位系统是确保工件形位精度的关键。齿形与尺寸精度则主要靠提高制模精度保证。

2 超薄料片齿轮的冲制

料厚t≤0.5mm 的片齿轮，采用V形齿圈强力压板精冲，即 FB 精冲有难度，特别是t≤0.3mm 时，因标准齿圈的V形齿最小高度 hmIN 为 0.3mm，压入材料过深会将材料咔断，故不能实施精冲。其他精冲方法，如对向凹模精冲，也不能精冲t≤0.5mm 的零件。这些厚度不大的各种材料的片齿轮，特别是t≤0.5mm-1mm或更薄一些的片齿轮，仪表产品中使用较多。

下文笔者举例一种与安徽电影机械厂合作，在普通压力机上推广应用精冲技术而设计的精冲模结构之一。该模具为电影放映机输片齿零件在普通压力机上进行精冲的固定凸模式 FB 精冲模。该模具有推件滞后结构，能避免因滑块回程将工件推入废料腔内而刮坏断面的缺陷，确保精冲件的断面质量。

推件滞后机构由硬橡胶圈、球面接头、调节垫和碟形弹簧组成。当上模上行时，硬橡圈把模柄弹起，碟形弹簧放松，推件块不动。上模继续上行，通过杠杆的作用使推件块动作，推出工件。使用这种机构时需严格控制反推加压行程及对模深度，否则会损坏推件块或碟形弹簧。该模具采用通用模架，更换模芯，可冲制不同的工件。

对于t≤0.5mm 的片齿轮，使用高精度普通全钢冲模，冲制薄料、超薄料零件，只要制模精度高、冲裁间隙小、冲裁刃口锋利，也能获得高质量零件。

精冲件与普通冲裁件相比，冲切面光洁、平整，表面粗糙度值一般为 RA0.63!m-0.25∮m； 尺寸精度可达IT7-9 级。而普通冲裁件冲切面质量随料厚t 增加，波动很大：t=1mm 时，其表面粗糙度值为 RA3.0-3.2∮m；T≤0.5mm 时，可达 RA2.5m-2.0m，尺寸精度可达 IT9-10 级。因此，对于料厚t

3 薄板与中厚板片齿轮的冲制

料厚t>1mm-3mm 的薄板与t>3mm-4.75mm 中厚板片齿轮零件，当投产批量达到大批大量生产的水平，推荐采用 FB 精冲，即用V形齿圈强力压板精冲工艺加工。实施 FB 精冲，采用专用CNC精冲机组，不仅效率高、自动化

程度高、操作安全性高，更主要的是以人为本，劳动强度低，无噪声与污物对环境污染，精冲在封闭空间进行，外扩散噪声控制在 85dB(A) 以下。专用CNC精冲机或成套CNC精冲机组过去一直靠进口，价格高昂，维修技术要求高，配套水、电、空调、压缩空气等动力系统及设施投资巨大，专用精冲机与CNC 精冲机国内也有几家生产，售价仍觉偏高。建议外委协作加工。同时，对于尺寸不大的小型精冲件，也可用特殊结构的冲模，在普通压力机上实施 FB 精冲。

下图所示是齿弧板零件在专用CNC精冲机上精冲的冲孔――落料复合冲裁精冲模。该模具采用顺装-结构型式，齿圈压板件 6 亦是冲裁凸模件 13 的导板，虽采用滑动导向导柱模架，但有嵌装在模座沉孔中的V形齿圈压板为内嵌式凸模导向，两者原本同轴度极好，导向也可达到零偏差或接近零偏差导向，精度极高。

4 厚板齿轮、凸轮与类似零件的精冲、整修及后续加工

料厚超过t≥4.75mm 的片齿轮，如果产量达到成批和大量生产的水平，采用CNC专用精冲机组生产最合算，不仅仅是发展与深化了科学发展观的理念，坚持以人为本的宗旨，获得巨大经济技术效益和良好的社会与环保效益，而且确保冲压生产安全，消除了多项安全隐患。所以，推广厚板零件，包括片齿轮、凸轮、棘轮等，用精冲工艺生产，扩大无削加工范围，使冲压生产技术得到提升。

目前国内已有内江锻压机床厂、徐州特种锻压设备厂、武汉华夏精冲公司等企业制造多种规格的精冲机。其性能比世界一流的瑞FEINTOOL公司CNC精冲机有一些差距，但实际使用效果还不错，其售价也远低于进口机。用国产精冲机实际精冲，效益也会很好的。对普通冲裁的齿轮、凸轮、棘轮等零件，经过后续整修获得高的尺寸与形位精度、光洁平整的冲切面。实践证明，该工艺行之有效。对于厚板高精度片齿轮等零件，不仅可行，而且经济，特别适合小型零件的多品种生产。

诸如凸轮、多边形型板、标准孔板、基座等精冲件，厚度虽都较大，一般t≥4.75mm 属于厚板零件，但其外廓形状简单，有利于冲裁后整修加工。微间隙整修变形过程有些类似的负间隙整修工艺，用于形状简单、材料强度不大的低碳钢、有色金属零件加工，效果很好。例如有种模具是采用负间隙修整，凸模、凹模间负间隙为(0.1-0.2)T，凹模刃口带有小圆角，其圆角半径取R0.05-R0.1mm。卸料板既起卸料作用又起毛坯的定位作用，故下端面离凹模刃面应小于料厚(约取0.8T)，以保证毛坯定位，又能排屑。排屑需用压缩空气吹掉。由于凸模刃口大于凹模刃口，故用两限位柱，以防凹、凸模的刃口啃伤。整修完毕，工件没有全部挤入凹模，由下一个工件整修时将它全部推入并推出凹模。

参考文献

冲压工艺与模具设计篇2

作为应用型的本科院校，《冲压工艺与模具设计》是机械设计制造及其自动化专业的一门必修课程，其目的是在培养应用型人才，适应我国社会主义发展需要、经济建设需要、信息化社会发展需要。然而，近几年，企业与大学毕业生共同面临这样一个严峻的现实：企业需要理论扎实、设备操作能力强、具有较强综合分析能力的模具技能人才，而许多毕业生的综合运用能力达不到企业要求，难以胜任工作[2]，出现了企业与高校脱节的现象。究其根本原因，主要体现在以下几点：

1.1课程关联性强

《冲压工艺与模具设计》该课程以机械制图、机械设计基础、工程力学、金属材料及热处理、公差配合等许多基础学科为基础，覆盖了机构学、材料学、力学等多个学科，同时又与冲压设备、模具制造工艺学这几门课密切相连，如果没有扎实连贯的理论基础，很难学好这门课。

1.2学科应用性强

大学生基本无工程背景，对模具没有感性的认识，不理解冲压的过程；不了解实际应用情境，搞不清楚各知识点间的脉络关系；学习起来普遍感到吃力，枯燥难懂，从而打击学习的积极性，产生了厌学的情绪。

1.3教学方式与实际应用脱节

该课程是一门实践性和实用性很强的学科，教师在教学过程中过于强调课程的知识体系，并没有很好地将实际与教学相匹配，重理论、轻实践；同时，理论知识集中时段讲授，在实践授课时，出现理论与实际前后脱节，学生不能连贯对照的现象，而且理论学习与实际操作时间间隔过长，知识容易遗忘。基于以上原因，导致学生对本课程知识难以理解甚至望而生畏，学习积极性下降，最终导致基础知识掌握不扎实，走上工作岗位时，出现模具设计不合理、模具制造不精确、模具装配不达标、修模水平不合格等现象，无法满足相关企业模具岗位需求。然而，本专业主要是培养面向生产第一线、具有扎实的理论知识，较强实践能力的应用型人才，因此，必须提出有效的解决办法，及时解决以上问题。

2教学方法与手段

针对当前的教学情况，参考其它高校的专业培养计划，提出以下几点措施：（1）激发学生兴趣在开课之初，选择学生较为熟悉的典型冲压件进行实物引入，例如食堂餐盘、水壶、易拉罐、电机中的零部件、电脑主机外壳等，启发学生的思维及学习积极性。（2）模具的感性认识在课堂上展示冲压模具模型，在拆装模型过程中，讲解零件结构、工作原理、各零件名称及用途等知识，让学生对模具有初步感性的认识。（3）以作业为引导要求学生选择感兴趣的产品零件，跟随教学进程，独立完成各自产品零件的全部流程分析和设计，并绘制相关的装配工程图和零件工程图。并引导学生应用UG、PRO/E等CAD/CAM软件，完成设计内容，做到应用型教育的初步实现。（4）开设专业讲座邀请相关企业的专家和工程技术人员为学生讲授生产实践中的有关知识，及时了解企业生产的实际工况、企业对人才的综合素质、知识结构的要求以及所学专业知识在工程实践中的应用情况。（5）实施动态教学在课程讲授时，教师可从网上搜集或者自制一些模具动画，利用多媒体技术进行教学演示，对各种复杂的模具结构及其工作原理用图片和动画进行详细的讲解。（6）知识的自我探索引导学生浏览模具信息网、中华模具设计论坛等网络资源，关注企业动态，让学生学会利用网络平台资源解决专业问题。推荐学生学习国内知名高校的《冲压工艺与模具设计》网络精品课程，提高学生自主学习的能力，加深对知识的理解。（7）实现校企合作组织学生在校内实训基地或企业内部工厂举办多次模具设计、制造比赛，由专业人士对比赛进行指导。深入学习高水平的应用技能，以此激发学生学习自主性，提高学生动手能力。为提高教学质量，提高学生对冲压工艺和模具设计知识的掌握。课程教学改革对教师综合教学能力、现代设计方法的运用方面、教材选择方面提出了更高的要求。

3课程改革的建议

3.1师资力量的要求

教师首先要具备相关的专业知识，不仅要懂理论，更要懂模具实际加工要求。建议学校安排专业老师到企业、工厂进行实践操作和调研。另外，教师在教学中应结合先进的现代模具设计方法，结合课本的知识，借助CAD、Pro/E、Dynaform等平台进行CAD/CAE/CAM模具设计。例如运用CAE软件模拟金属的变形过程；将二维软件CAD和三维软件PRO/E结合，并运用PRO/E软件的PDX模块设计冲压模等。这就要求教师不仅要把握教材的知识脉络，同时能够熟练地将多种现代设计工具运用于教学中。

3.2教材选择的要求

目前，采用的《冲压工艺与模具设计》教材偏重知识的系统性和完整性，而对实践的重视程度不够，建议选择一本实践性较强的课程搭配使用，同时安排技能训练。另外，教师在教学过程中，不应拘泥于教材顺序，可以根据模具设计步骤对教材的内容和章节进行调整，使学生在设计模具过程中，更加具有逻辑性。

4结束语

通过教学改革，培养学生解决工程实际问题的意识，更好地掌握理论知识，并将理论与实践相结合，同时积极主动地融入到知识的探索中。为了提高应用型本科的专业素质，培养综合型高素质人才，《冲压工艺与模具设计》课程的教学仍在探索中改革。通过不断摸索、改进教学方法及教学手段，提高教师的综合专业能力，提高教学质量，改善理论教学与实践相脱节的现状，为培养高技能应用型人才而努力。

作者:郭颖颖 卢建湘 杨元慧 单位:龙岩学院

参考文献：

冲压工艺与模具设计篇3

关键词：冷冲压工艺与模具设计；教学内容；改革；教学效果

中图分类号：G712文献标识码：A文章编号：1672-5727（2012）06-0137-03

根据技工院校突出技能型专业人才培养的目标，《冷冲压工艺与模具设计》课程的教学改革应按照冲压模具制造工作岗位的需求，以模块教学为主旨和特征改革教学模式，使冲压工艺、模具设计和模具制造有机衔接，以冲压制件的工艺分析和模具设计的实际工作过程为基础设计教学过程，从冲压工艺制定、模具结构设计、设备选择应用和模具制造的教学流程，对学生进行模具专业核心知识和职业能力的培养。

开展工学结合实践，以模块教学、顶岗实习的学习方式，使学生能够较快地适应生产实际的要求，突出对学生综合职业能力的培养；依托技术先进、环境真实的实习实训平台，使理论教学与实践教学有机结合，可培养学生熟练掌握冲压模具设计、制造及设备应用操作的能力，强化学生对职业技术能力、创新工作能力关键性的知识和技能的掌握，培养学生的冲压工艺分析、冲模设计和模具制造的能力。

教学内容改革

教学内容分为课程教学、项目实训、冲模拆装与测绘、模具制造、顶岗实习五大部分，具体分解如下。

课程教学内容课程教学具体内容如表1所示。

实训内容在进行模块教学时，从校外实训工厂选题或接受校外工厂的委托，以真实产品设计模具，学生作为一个项目来完成实训。学生需要收集原始资料、分析产品的工艺性、确定冲压工艺方案、确定模具结构总体方案、冲压工艺计算、编写设计说明书、绘制总装图、零件图，具体过程如表2、表3所示。

模具制造内容学生模块实训的内容经教师审核后，进行模具制造，具体过程如表4所示。

顶岗实习内容以上课程内容教学完成后，安排10周的时间让学生下厂顶岗实习，让学生在企业进行社会实践，完成本课程的延伸教学。在工作现场，学生学习知识和技术，可培养实践动手能力和专业技术应用能力，提升职业素质，加强学生对职业岗位的认识，提高学生学习本专业知识、技能的主动性和迫切性。具体如下：（1）专业能力。培养学生制定冲压工艺和分析模具结构的能力；培养学生选择、使用冲压设备的能力；培养学生对冲压模具加工制造、装配、调整开发和创新能力。（2） 职业素质。培养学生的沟通能力，自我发展能力，自学能力，解决问题的和使用技术的能力，团队协作精神，及勇于创新、敬业乐业、吃苦耐劳的工作精神。

教学内容组织与安排的改革

课程内容总体设计学习情境构建表（载体：冲压制件）如表5所示。

教学内容组织及学时安排教学内容组织及学时具体安排如表6、表7所示。

教学改革效果

通过在《冷冲压工艺与模具设计》课程中实践教学环节所进行的尝试性教改，笔者从重视研究“教法”转向了重视研究学生的“学法”，并从“如何指导学生明确问题”、“如何引导学生开展研究”、“如何对学生进行评价”、“如何结合学科特点开展实践教学活动”几个角度进行了研究。在组织教学的时候，笔者有时不自觉地偏重学生学科知识的建构和深化，却忽略了实践教学过程中学生探究能力和实习态度的培养与发展，通过教学中的反思不断改正自己的不足，使自己的教学水平得到了一定的提高。通过实施新的教学模式以及采用新的教学方法，笔者感受到了一些改变，学生从以前的不愿意问问题，变为追着教师问问题，在模块实践过程中，学生能够理解和把握课程要求的知识和技能，体验了创新的艰辛与乐趣，培养了分析问题和解决问题的思想和方法，进一步提升了学生的专业技能。

通过教学改革，不仅能有效地调动学生的学习主动性，使之产生强烈的学习动机，而且培养了学生检索文献能力、独立思考能力、文字表达能力和文字组织能力等，从而大大提高了学生的综合素质。当然，在本课程教学过程中，有极个别学生由于集体意识不强或有惰性，导致其不适应该教学模式。所以教学改革还需进一步探索、完善，以便调动所有学生都参与到教学中，取得更好的教学效果。

参考文献：

[1]余姚．项目教学的研究与实践[J]．中国职业技术教育，2003，（4）．

[2]汪菊英，徐盛学，陈超丽．《冲压工艺与模具设计》课程中的项目化教学[J]．职业教育研究，2009，（8）.

[3]汤习成．冷冲压工艺与模具设计[M]．北京：中国劳动社会保障出版社，2008.

作者简介：

冲压工艺与模具设计篇4

关键词：冲压工艺；模具设计；课程教学改革；应用型人才培养

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1674-9324（2012）06-0025-03

《冲压工艺与模具设计》是材料成型专业模具方向的一门主要专业课，主要介绍冲压成形的原理、工艺及模具设计方法，其教学目标是使学生在了解冲压成形基本理论的基础上能对中等复杂程度的冲压零件正确地进行冲压工艺分析和模具设计。该课程涉及机械学、材料学、力学等多个学科，知识涵盖面宽，理论性、实践性、综合性较强，课程信息量大，模具结构繁多且复杂，教和学的难度较大，传统的教学方法往往很难达到教学目标。近年来作者基于应用型人才培养，在该课程的教学实践中进行改革和探索，取得了明显成效。

一、调整教学内容

在传统的教学中，通常是先讲授冲压成形的基本理论，然后介绍冲压工艺和模具设计，而在具体介绍各种冲压工艺时又有很多的理论分析与推导，理论知识较多。在传统的教学过程中，一开始讲授大量深奥难懂的理论知识往往会使学生觉得难以理解甚至望而生畏，从而失去学好本课程的信心；同时又由于理论知识的枯燥乏味而容易对本课程失去学习的兴趣。而从企业对人才的要求来看，传统的人才培养模式与现实的要求也存在一定距离：毕业生知识结构不尽合理，理论与实际脱节，分析解决实际问题的能力、工程素质、实际动手能力差，不能迅速地适应生产第一线对人才的需求，需要对该课程的教学内容和教学体系进行调整。依据培养目标，本专业主要是培养面向生产第一线、具有一定的理论知识、较强的实践能力和创新精神、较高的工程素质的应用型人才。大多数学生毕业后在生产第一线主要是从事冲压工艺设计、冲压模具设计、模具制造、模具维修等应用性的技术工作，这些应用性技术工作对冲压成形理论知识的要求和应用相对要少一些，而对诸如冲压工艺方案的分析与制定、工艺参数的选择与计算、冲压模具结构设计及其几何参数的计算与确定等实践性的知识则要求和应用较多，于是，在教学中首先冲压成形基本理论部分的教学内容进行了调整，将大量冗长、繁杂的理论推导与计算进行了删减。同时，考虑到学生未来职业生涯的后劲与潜力，适当保留了一部分冲压成形中必要的理论知识，在介绍时，一般不对理论作推导和计算，仅仅是介绍和应用其结果或结论。在介绍成形理论时，结合具体的工艺案例进行讲授更易为学生所理解和接受，这样将基本理论与工艺实践相结合进行教学，学生学习起来有针对性，知道如何利用理论知识去指导和解决工程实践中的问题。在减少某些内容的同时，对生产中应用较多的实践性的内容则进行了增强，使学生能尽快地熟悉和掌握生产实践中常用的有关知识和设计规律，更好地培养和提高学生的设计能力和工程素质。

二、改革教学方法

1.运用讨论式、启发式教学方法。为更好地调动学生的学习积极性，培养学生自主学习和积极思考的态度，在教学实践中，将传统教学中教师机械传授、学生被动接收的教学方式改为讨论式、启发式。例如：在开课之初，选择几种日常生活中学生较为熟悉的典型冲压件实物，组织学生讨论、分析其冲压成形方法，启发学生提出冲压工艺，教师对学生提出的工艺进行点评，同时对学生积极思考、认真探索的行为给予充分肯定，继而将完成冲压工艺的模具或模型实物对学生介绍其具体结构、工作原理、各零件名称及用途等知识，使学生对一个冲压零件从冲压成形工艺到冲压成形模具都有了初步的感性的认识，然后再从典型的冲压零件的冲压成形讲到一般的冲压加工的特点和应用，在各章节的讲授中，也可结合课程内容提出不同案例或问题要求学生讨论，并适时地对学生的思路给予启发，使学生的思维发展始终紧跟教学内容，教学效率较高。

2.注重案例教学。根据教学目的和教学任务的要求，运用精选出来的案例材料，引导学生进行积极主动的学习和探究活动，从而提高学生分析和解决实际问题能力。案例教学具有形象化、具体化的优点，在课堂教学中可以起到活跃教学氛围、调动学生的课堂积极性和主动性的作用。教师平日注重深入生产第一线搜集实际生产中的问题和案例，然后结合教学内容对其进行筛选、分析和整理，使之升华为教学中能够应用的、与教学内容结合紧密的、能体现理论与实际相结合并以理论指导实践解决生产实际问题的典型教学素材。例如，在讲授冲压变形趋向性控制的内容时，用生产中的实例告诉学生形状相同而几何尺寸不同的毛坯在冲压成形时会产生不同性质的变形，并且毛坯及其冲压件展示给学生观察，接着从理论上分析其原因，然后启发学生提出控制冲压变形趋向性的措施和方法，并且告诉学生实际生产中是如何处理的，这样从实际案例出发提出问题、从理论上阐明道理、再回到实际中找出解决问题的办法，学生既理解了理论知识，又增加了工程实践知识。

3.结合工程实践教学。《冲压工艺与模具设计》作为一门理论性和实践性都很强的专业课程，在教学过程中注重结合工程实践进行教学是十分重要的。通过“走出去，请进来”的方式对本课程进行补充性和强化性的教学，“走出去”即通过生产实习、毕业实习等实践活动，让学生走出校门到生产第一线去，在实际生产中观察、了解冲压加工中的有关知识，以强化课堂教学效果并补充课堂教学之不足，同时使学生开阔眼界，了解本行业的现状和发展。“请进来”即开设专业讲座，邀请相关企业的专家和工程技术人员到学校为学生讲授生产实践中的有关知识，使学生能及时了解生产企业的状况和企业对人才的综合素质、知识结构的要求以及生产中有关工程设计的知识和方法、所学专业知识在工程实践中的应用等情况。

三、丰富教学手段

《冲压工艺与模具设计》课程的内容非常多，而且各种模具结构图很多又难以看懂，学生理解起来也比较困难。多媒体作为一种新兴的教学手段越来越显示出其优越性并越来越多地应用于课堂教学中，形成了对传统教学的补充和丰富。多媒体集声、光、色、图、文字、动画于一体，可创造图文并茂、动静结合的教学效果。在对各章节知识点进行讲授时，配以图片和动画，使课堂教学内容实际、生动，课堂气氛活跃，例如对抽象的内容可以用图片和动画生动形象地进行体现如模拟金属变形过程，分析应力、应变分布，预测成形中可能产生的各种质量问题等、对各种复杂的模具结构及其工作原理也可以用各种图片和动画进行详细的了解与分析。多媒体课件辅以适当的板书，使课堂教学化难为易，化静为动，化抽象为形象，化枯燥为有趣，重点、难点讲解清楚、透彻，帮助和促进了学生对课程内容的理解和掌握。通过多媒体的引入，每次课的授课内容也更加丰富和充实，传授给学生的信息量也更多，学生接受起来也觉得容易，提高了教学效果。

四、增强实践教学

传统的《冲压工艺与模具设计》课程体系较偏重于理论知识的讲授，实践性的教学环节偏少。作为应用型本科专业，培养的应是具有本领域的基本知识和实践能力的应用型工程技术人才，所以学生光有理论知识是不够的，还必须具备较强的实践能力和工程素质，因此必须对传统的课程体系进行改革，加强实践性教学环节，增加实践教学比重。在制定教学计划时，对理论教学时数进行了控制，增加了实践教学时数，除实习和课程设计、毕业设计外，还着重强化了实验和实训环节。在实验教学方面，改过去实验课从属于理论课中进行的教学模式，将实验课独立设课，开设了“材料成形规律与性能综合实验”，此举强调和突出了实验课的地位，也使学生对实验课更加重视。同时对实验教学内容也进行了改革，将过去单一的、验证性的实验改为以材料成形规律与性能为主线的综合性的实验，使学生在培养实践能力和动手能力的同时，也对所学课程内容进行了串联和梳理，帮助学生更进一步地领会和掌握所学课程内容。在实训教学方面，单独开出了“模具拆装及测绘”的实训课程，学生通过实训课程，进一步深入地了解了模具结构，巩固了理论教学所学内容，增强了工程实践知识，训练了动手能力，实训效果十分显著。

围绕培养应用型人才这一目标，通过优化教学内容、改革教学方法、采用先进的教学手段以及加强工程实践的训练，对《冲压工艺与模具设计》课程的教学改革探索取得了一定的成效，从近年的教学实践来看，学生通过本课程的学习，较好地掌握了本课程的知识点，并且能理论联系实际，学以致用，模具设计时上手较快，工程设计能力和综合应用知识的能力明显提高。

参考文献：

[1]姜海，田春艳.机械类应用型本科人才培养模式的探索与实践[J].装备制造技术，2010，3：159-160.

冲压工艺与模具设计篇5

关键词 冲压工艺；发展现状；冲压模具设计；基本思路

中图分类号 TG386 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)052-0232-02

1 冲压工艺发展的优势及其种类

1.1 冲压工艺的发展优势

冲压工艺是一种成形加工方法，通常依靠外在压力和模具对相关的板料施加外力，使其板料发生分离或塑性变形，从而实现所需形状和尺寸的冲压件的有效获取。与其他的机械、塑性等加工方法比较而言，冲压加工工艺在其技术上和经济上具备了诸多的独特优势，具体表现在以下几个方面。

1）冲压加工工艺的操作便利，易于实现工艺的机械自动化。由于冲压加工工艺的实现是通过冲压模具、冲压设备而完成的，而普通压力机每分钟的行程量可达到几十次，若是高速的压力机每分钟的行程量则可为上百至千次，并且压力机的每次行程都有可能获取一个冲件，从而使其加工工艺的生产效率得到了大大的提高。

2）冲压工艺的质量稳定，具有良好的互换性。这是因为在进行冲压加工时，冲压模具使其冲压件的形状尺寸的精度得到了良好的保证，冲压件的表面质量通常都会受到较好的保护，再加之所使用的冲压模具的使用寿命较长，从而使得同一冲压模具制成的冲压件具有一模一样的特点。

3）小到秒表大到汽车覆盖，冲压加工工艺可加工出形状复杂、尺寸跨度大的零件，再加上板料在冲压加工工艺过程中的冷变形硬化效应，使其所得冲压件的刚强度较高。

4）冲压加工工艺是一种省料、节能的加工方法，在其冲压加工过程中几乎没有碎料的产生，使得材料的利用率较高，并且在此过程中无需外来其他的加热设备，因而所得冲压件的成本也

较低。

由于冲压加工工艺中所用的模具具有一定的专业性，冲压模具是一种制造精度、技术要求都较高的技术密集型产品，而加工成形一个复杂零件时所需要的模具也较多，因此，冲压工艺的优越性只有在冲压件大量生产的情况下也会得到充分的体现，其所获取的经济效益也会随之体现的更为突出。

1.2 冲压工艺的种类

在实际生产中，为了满足冲压件在其形状、精度、尺寸等各方面的相关要求，所采用的冲压加工工艺也各式多样，将其概括起来可将冲压工艺划分为分离工序和成形工序两大类。

其中，分离工序也被称为冲裁，其目的是将冲压件沿着相应的轮廓线从板料上实现有效的分离，与此同时还需满足其分离断面的质量要求（如表1所示）；而成型工序则是在不破坏坯的前提下，使其板料发生塑性变形，从而制成所需规格的冲压件（如表2所示）。

2 冲压工艺的发展现状

近年来，随着对先进制造技术发展的重要性共识的形成，将其特征与现代化高新技术相结合，冲压工艺在其深度和广度上都取得了突飞猛进的进展。本文以汽车车身覆盖件的加工为对象，阐述冲压工艺的发展现状。

1）就产品的冲压工艺性及经济性而言，冲压加工工艺的序数是用以衡量其工艺水平的重要标志，是决定冲压件加工制造成本、投资规模的关键因素。

当前我国汽车冲压件是根据其结构来确定冲压加工工艺的序数的，在其产品的开发设计中，由于过度注重汽车的性能和效果，致使在其相关的冲压工艺性和经济性方面欠缺有效的考虑，从而导致其冲压工序数较大（如表3所示）。

由上表可看出，我国的汽车制造在开发设计时，在注重其性能效果的同时，还需要考虑其冲压工艺性和经济性，应使得所采用的冲压工序数尽量的减少。

2）就冲压工艺的原材料而言，目前我国汽车冲压件所用的原材料以牌号为08A1、10、P1等冷轧钢板为主，其中，绝大部分的钢板为板料，只有较少冲压工艺产家使用卷料，而采用卷料的利用率可提高2%~6%，成本价格低，其相应的运输、存储也较方便。因此，对于大型汽车厂来说，可将其发展由生产批量转换为经济批量的发展。

当前国内大部分企业所采用冲压工艺较为传统，使我国冲压工艺水平得到有效提高，需要从行业人员素质的提高和信息化技术的应用两方面着手，在其信息技术的应用上则应将CAD/CAM/CAE一体化技术的推广作为发展的重点。

3 冲压模具设计的基本思路

作为一种技术密集型产品的冲压模具是冲压工艺中的关键要素，其结构和精度直接影响着冲压件的成形和精度，直接关系到冲压件质量的优劣，因此对于冲压模具的设计需要严格的专业控制要求。本文将冲压模具设计的基本思路简介如下。

1）转换图纸。所谓的转换图纸（或图纸转换工序）就是将任何所给定的零件图或产品测绘出来，进而转换成国内企业中所使用的国家标准零件图纸。

2）绘制零件图。对于所给定的零件图绘制，通常运用三维软件来实现，将所绘制的零件图转换为带有展开图的工程图，并将其存储为CAD制图的dwg格式作为相关的参考图进行调用。

3）设计工艺图。根据工程图中的展开图，将其排样图（或单工序图）绘制出来之后，再根据相关的展开排样图将其各步骤的产品零件图即工艺图进行有效的设计。

4）转换工程图。将CAD排样图导入三维软件中画出排样图的实体之后，再转换成相应的工程图并另存为CAD的dwg格式留作参考图进行调用。

5）绘制模具图。根据相关的参考图/工艺图将各零件工艺图的模具图进行有效的设计。

6）设计模具的零件图。根据相关的模具图对每个模具零件的模具零件图进行相应的设计。

4 小结

就冲压工艺的发展现状而言，虽然随着现代化技术的发展取得了较大的进步，但在实际的工艺加工中还是存在不少的问题，因此，在未来的发展中可从其存在的工艺性、经济性等具体问题中着手发展；对于作为冲压工艺关键设备的冲压模具，其相关的设计在遵循相关原则的同时，还需要注重实际的设计经验，其设计的基本思路需要具有一定的灵活性。

参考文献

冲压工艺与模具设计篇6

关键词：冲压零件 模具制造 工艺改进

中图分类号：U46 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2015）12-0329-02

汽车冲压零件制造关系到汽车零部件加工与生产，汽车冲压零件中一部分经冲压后可直接作为零部件使用，另一部分还需要经过焊接、机械加工、油漆等工艺才能够应用到汽车制造中，当前汽车生产领域冲压零件品种繁多，如汽车减震器冲压件弹簧托盘、弹簧座、弹簧托架、端盖、压缩阀套、叶轮、油筒、支架等都属于典型的汽车冲压件。汽车冲压零件制造工艺与设计直接决定零部件性能、成本，下面对冲压零件制造中冲压模具的设计制造与工艺改进等工艺做简要探究。

一、冲压模具的设计与制造

1.设计原则

冲压模具是汽车零部件生产的主要模具，模具设计要确保冲压方向的合理性、模具整体设计规划性，工艺补充面必须充分、压料面形状的确定必须有效。对于汽车零部件生产而言，冲压模具冲压方向是否合理直接决定能否拉伸出满意的覆盖件产品，对于工艺补充部分、压料面形状以及模具硬度、使用寿命有较大影响。模具的设计与规划必须立足于当前工艺，对设计方案进行多次检验与改进，在保障产品形变回弹量、表面质量等前提下，减少级进次数，降低模具制造成本与保养成本，提高生产效率。

冲压模具压料面形状是确保拉伸过程中材料不破裂、顺利成形的关键，为确保冲压顺利，必须使压料面成一定倾斜角来降低拉伸深度，实现最佳压料效果。要注意控制压料圈和凸模形状之间的几何关系，使材料在拉伸过程中始终处于紧张状态能平稳地紧贴凸模，避免产生皱纹，让压料面向凹模型腔内流动，从而杜绝局部鼓包、凹坑和下陷等问题，若是压料面拉伸过程中出现凸起、下陷等问题，则要增加整形工序。冲压模具工艺补充面与拉伸、变形、零件刚度等关系密切，与后续修边、整形、翻边等工序关系密切，必须做好工艺补充面管理服务冲压磨具设计与制造。

2.设计要点

设计冲压模具中要重点关注拉伸件的圆角和直线设计、模具内外圈设计，拉伸筋轮廓应呈凸凹曲线形状。拉伸件有圆角和直线部分时，直线部分设置拉伸筋骨有助于进料平衡;模具内外圈设计中有多条拉伸筋时应外松内紧，即模具外圈拉伸筋松些，模具内圈拉伸筋紧些，通过改变拉伸筋高度能实现这一目标;拉伸筋轮廓在凸曲线部分应设置宽度拉伸筋，尽量靠近拉伸筋模圆角，以提升材料利用率、减少模具外廓尺寸，以不影响修边模强度为宜。

3.制造

冲压模具概念设计阶段，考虑到模具本身多以复杂的自由曲面集合体为主，设计中要应用CAD三维造型软件对所需数据及几何关系进行抽象、概括，依托软件建立相应基础模型，为后续实体设计与制造奠定良好基础。实体设计阶段要应用CAE有限元分析仿真软件对被加工模具的材料型号、规格、延伸率、最大展开面积等性能指标进行零花，预测实体冲击中可能产生的起皱、破裂、表面质量、回弹等缺陷，选择性能最佳的材料，并掌握冲压模具与设备属性如设备型号、过载保护压力、移动工作压力、压机行程距离等服务实体制造。冲压模具符合性验证阶段属于静态验证，主要是对其硬度、尺寸、定位、模腔等进行验证，验证其是否符合设计与生产验证，适应性验证阶段属于动态验证，主要是对工艺参数、规定批量生产能力、是否符合产品图纸要求和产品装配性能等进行确认，从而确保高品质冲压模具的生产制造。

二、冲压零件制造工艺创新探索

1.车身模块化技术

汽车冲压零件在保障质量的前提下降低成本是当前发展主要趋势，冲压零部件制造作为车身制造的关键环节，其制造成本的高低直接决定着车身成本的控制水平，也直接关乎企业的实际收益。除去传统的零部件废料再利用、联合安装、机物料消耗控制和优化物流等降低成本手段，通过改进车身设计及工艺设计实现增效降本是当前核心发展趋势。车身模块化技术是车身平台化开发的一大主要表现，模块化技术真正将平台化理念引入汽车生产，降低了不同款型汽车零部件开发的成本，提升了生产线适应性，极大的降低了车身投资成本，达到降低生产成本这一目的。模块化技术的应用促进了产品信息的共享，其应用正向开发策略推动平台化、模块化等开发方式的应用，比起传统逆向开发与以零部件共享最大化、成本最小化为目标实现了生产环节成本的降低。

2.零部件虚拟制造

对冲压生产单位来说，通常情况下零部件报废和钢板材料利用率低往往是造成其成本控制困难的直接原因，尤其对侧围外板等深冲零件，若虚拟制造环节控制不当，通常会造成零件生产不稳定，报废率升高。为解决因工艺分析工作开展不到位造成的“硬伤”，在汽车新车型车身零部件开发前期需要充分开展同步工程工作，在产品设计过程中即对3D数据进行工艺可行性分析，发现并解决容易造成零件报废的问题，对零部件的材料利用率进行策划，最大限度地提高钢板材料利用率，为后期批量生产过程中的成本控制提供有利条件。在数据构建过程中即通过虚拟制造环节解决了问题，自然实现了后续生产环节冲压零部件成本的降低。

3.工艺设计精细化

随着模具制造技术的不断进步，零部件的制造工序正在发生较大的变化，以侧围外板为代表的零部件，其制造工序由常用的五序甚至六序逐渐进步为四序甚至三序制造，比如以日本模具技术为代表的厂家侧围四序化已成为其常规工艺，这种工序上的优化极大的降低了生产成本。冲压模具制造设计工艺精细化作为当前发展潮流，大型精密复杂压铸模已能生产自动扶梯整体踏板压铸模、汽车后桥齿轮箱压铸模以及汽车发动机壳体的铸造模具等，使得冲压产品持续向更大型、精密、复杂及经济快速的方向发展，技术含量不断提高、制造周期不断缩短，冲压件加工模具生产将继续朝着信息化、数字化、精细化、高速化和自动化方向发展。

4.螺母柱冲压件的应用

螺母柱作为车身系统制造关键，是车身系统与其他系统联接发的关键，在保证强度的情况下，减少零件数量、简化零件结构需要螺母柱的应用。螺母柱零件是简化后的单独的螺母柱冲压件，减少了零件级别及零件数量，使得生产流程简化，省去了螺母与冲压件连接的凸焊工艺。螺母柱冲压件作为一体结构，垂直度、连接强度等要求一次性得到保证，减少了质量问题与风险，同时冲压件结构与实现工艺减少了生产所需材料损耗与工艺流程，降低了生产成本，这对于车身零件的设计与制造提供了强有力支持。

螺母柱冲压件在汽车车身系统的应用极大的方便了车身系统设计与零部件制造，高难度螺母柱冲压件实现技术尤其是一次性成形的螺母柱连续模工艺的出现，顺应了车身系统节能减排发展趋势，因此目前得到广泛应用，国内外诸多厂家都积极应用该工艺降低了生产成本，实现了降本增效，为绿色汽车的生产提供支持。

三、结束语

综上所述，汽车冲压零件制造工艺优劣直接决定汽车零部件本身性能与使用寿命，加强冲压零件生产工艺研究与改进对于保证设计质量、降低生产制造成本等有重要价值，有助于汽车生产工艺的升级、创新与改进。

参考文献

[1]刘正安.浅谈冲压模具制造技术及发展趋势[J].卷宗，2013（10）：206-206.

[2]赵秀侠，赵明.浅谈前期车身冲压件质量控制问题[J].模具制造，2015（2）：11-14.

冲压工艺与模具设计篇7

本设计中介绍了传动盖冲孔的冲压工艺分析，工艺方案的分析和制定，排样图的设计，总的冲压力计算及压力中心的计算，刃口尺寸的计算，弹簧的计算和选用，凸模、凹模或凸凹模结构设计以及其他冲模零件的结构设计，绘制模具装配图和工作零件图，编写设计说明书，填写冲压工艺卡和工作零件机械加工工艺过程卡，注意凸、凹模的配合加工。有关工艺参数的计算，如：冲裁力、卸料力的计算。冲孔模具结构设计中有关于非标准件的计算与设计等等。

关键词：凸模；凹模；工艺;装配图

Abstract

Inthisdesignintroducedthetransmissioncoversthepunchholestherammingcraftanalysis,thecraftplanformulation,arrangesthespecimenmapdesign,thealwaysrammingstrengthcomputationandthecenterofpressurecomputation,thecuttingedgesizecomputation,thespring,therubbercomputationandselects,theraisedmold,theconcavemoldortheconvex-concavemoldstructuraldesignandallthatdiethecomponentsstructuraldesign,drawsupthemoldassemblydrawingandtheworkdetaildrawing,thecompilationdesigninstructionbooklet,fillsintherammingcraftcardandtheworkcomponentsmachine-finishingtechnologicalprocesscard,raisedpaysattentionto,theconcavemoldcoordinateprocessing.Thecalculationconcerningcraftparameter,suchas:Hurtletocutthedintandunloadthecalculationofanticipatethedint.Thebluntboremoldingtoolstructuredesignsthemediumcalculationandthedesignetc.concerningnotstandardpiece.

Keywords:Raisedmold;Concavemold;Plan;Installation;

艺分析

根据制件的材料、厚度、形状及尺寸，在进行冲压工艺设计和模具设计时，应特别注意以下几点：

2.1.1该制件为圆形拉深件，因此，在设计时，毛坯尺寸的计算是一个特点。

2.1.2制件不大，且深度尺寸也较小，可能只需一次经过一次拉深。如果需要经过多次拉深，则拉深工序的确定以及拉深工序件尺寸的计算是正确进行工艺和模具设计的关键。

2.1.3冲裁间隙、拉深凸凹模间隙以及每道拉深的高度的确定，应符合制件的要求。

2.1.4各工序凸、凹模动作行程的确定应保证各工序动作的稳妥、连贯。

2.2工艺方案的分析和确定

2.2.1工艺方案分析

根据制件的工艺性分析，其基本工序有落料、拉深、冲孔、切边四种。其先后顺序组合，可得到以下几种方案：

2.1.1.1落料—拉深—整形—冲孔—切边单工序冲压

2.1.1.2落料—拉深—整形—切边—冲孔单工序冲压

2.1.1.3落料、拉深复合—整形—冲孔—切边复合冲压

2.1.1.4落料、拉深复合—整形—冲孔、切边复合复合冲压

冲压工艺与模具设计篇8

【关键词】垫片；模具设计；复合模

一、引言

冲压加工作为一种零件成型工艺技术，在产品制造中应用相当的广泛。全世界的钢材，有60%～70%是板材，其中大部分是经过冲压制成产品的。在冲压加工中，冲压工艺与模具的合理性和先进性决定了冲压产品的质量和冲压加工的经济性。国内模具技术水平正飞速的发展，随着冲压工艺与模具技术的深入研究和发展，新技术、新工艺得到了大量的应用。垫片的冲压模具设计在是模具专业毕业生毕业设计考核中的重要内容。通过本次设计的复合模具，可以巩固模具理论知识，训练其设计能力、创新能力、知识综合应用能力，全面提高学生的综合素质。

二、垫片的设计流程

1.设计内容

冲压件图如下图1所示：

冲压技术要求：（1）材料：08F；（2）材料厚度：2mm；（3）生产批量：大批量；（4）未注公差：按IT14级确定。根据冲裁件尺寸及精度要求设计一套模具，并选择一种合适的压力机进行生产。

2.设计过程

（1）工艺分析：该冲件材料为08F钢，含碳量低、塑性好、易于成形。尺寸精度为IT14，用一般冲裁模就能达到，不需要采用精冲或整修等特殊冲裁方式。冲裁件外形和内孔应尽量避免有尖锐的角，在各直线或曲线连接处，应有适当的圆角。（2）工艺方案确定：该冲件包括冲孔、落料两个基本工序，可采用的冲裁方案有单工序冲裁，复合冲裁和级进冲裁三种，考虑冲裁件的结构特点和冲裁生产率的要求，采用倒装式复合模，上模采用打杆装置推件，下模采用弹性卸料装置，冲孔的废料通过凸凹模的内孔从冲床台面孔漏下。

3.模具设计计算

（1）排样。根据零件的形状和材料的厚度，两工件间按矩形取搭边值2.2mm，侧边按圆形取搭边值1.8mm。画出其排样图2。

冲压件毛坯面积：

A=Π20?+40?+70x80-Π25?/4=7443.75（mm?）

条料宽度：B=（160+2x1.8）=163.6（mm）

进距：S=70+2.2=72.2（mm）

一个进距的材料利用率：η=（A/BS）x100%=63%

（2）冲模刃口尺寸计算。①对于φ25孔，其尺寸公差为IT14级，取x=0.5，查公差表得其尺寸为φ25+0.520。采用凹模分开加工的方法，其凸、凹模刃口的部分尺寸计算如下：

②对于外轮廓的落料，由于形状较复杂，故其尺寸公差为IT14级，取x=0.5，查公差表得其尺寸为1600-1、800-0.074、700-0.074、400-0.062。采用配合加工的方法，其凸、凹模刃口的部分尺寸计算如下：

160d=（160-0.5x1）+1/40=159.5+0.250（mm）

80d=（80-0.5x0.074）+0.074/40=79.96+0.0190（mm）

70d=（70-0.5x0.074）+0.074/40=69.96+0.0190（mm）

40d=（40-0.5x0.062）+0.062/40=39.97+0.0160（mm）

R20d=19.99+0.0080（mm）

（3）计算总冲压力。①落料力：查表知08F的抗剪强度τb=230～310MPa，取τb=250MPa冲裁周边长度L=2x20xπ+2x（160-20-20）+2x（70-40）=425.6（mm）。F1=KLtτb=1.3x425.6x2x250=276640（N）。②冲孔力：F2=KLtτb=1.3x25xπx2x250=51025（N）。③落料时的卸料力：查表知Kx=0.05。Fx=KxF1=1.3x25xπx2x250=51025（N）。④冲孔时的推件力：查表知KT=0.055。取凹模刃口直壁高度h=6mm，n=h/t=6/2=3。FT=nKTF2=3x0.055x51025=8419（N）⑤计算总冲压力：FZ=F1+F2+Fx+FT=349916（N）≈3.5x105（N）（4）确定压力中心。因为工件图形完全对称，故压力中心一定在工件的几何中心上。（5）冲压设备的选择。根据总冲压力的大小和冲裁工艺要求，选用开式双柱可倾压力机J23-63。

4.模具的总体设计及主要零件的设计

①凹模、凸模、凸凹模的结构设计。考虑到批量较大，凹模的孔口形式选择刃口强度较高的圆柱形孔口，如图3所示。

查表知K=0.2。凹模厚度：H=Kb=0.2x160=32（mm）。凹模壁厚：C=1.5H=1.5x32=48（mm） 。

图3 凹模结构与尺寸图

冲φ25mm孔的圆形凸模，由于模具需要在凸模外装有推件块，因此设计成如图4所示的形状，其长度尺寸计算如下：凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.6～0.8倍，取h=0.7x32=22（mm）。凸模长度L=h+H=22=32=54（mm）

凹凸模是设计如图5所示。凹凸模的外刃口尺寸按凹模刃口尺寸配作，保证最小合理间隙为0.246mm；凹凸模的冲孔刃口尺寸按凸模刃口尺寸配作，保证最小合理间隙为0.246mm。

②模架选择。上模座：LxBxH=250x250x50。下模座：LxBxH=250x250x65。导柱：dxL=35x200。导套：dxLxD=35x125x48。③绘制总装图。根据 上述设计和计算结果，绘制总装图6，

三、结束语

冲压加工在现代工业生产，尤其是大批量生产中应用十分广泛。越来越多地行业采用冲压法加工产品零部件，如汽车、仪器、电子仪表、航空航天、家电及轻工等行业。此次的设计从最初的选题、开题到计算、绘图直到完成设计，期间每一个过程都是对学生能力的一次检验和充实，使他们学会了将以前学到的知识贯穿在现在学到的知识当中，为以后的走向社会企业做好了铺垫。

参考文献

[1]郑可.实用冲压模具设计手册.北京：宇航出版社，1990.

[2]冲模设计手册编写组.冲模设计手册[M].北京：机械工业出版社，1999.

[3]刘航.模具技术经济分析[M].北京：机械工业出版社，2002.89100.

冲压工艺与模具设计篇9

关键词：汽车冲压模具；设计；制造；维修

中图分类号： N945.23 文献标识码： A 文章编号：

引言

汽车制造行业如今已是我国的重工业经济支柱之一，本世纪更是发展迅猛，尤其是汽车模具冲压的技术水平不断进步，对汽车制造质量及成本起到了直接且重要的影响。特种冲压成型、新模具材料、模块化冲压技术尤其是计算机技术辅助更大程度上的促进了冲压模具技术的发展。首先，要了解什么是汽车冲压模具技术？汽车冲压模具技术是现代汽车工业中十分重要的加工方法，用来生产汽车车身零件的技术，冲压模具所制出的车身零件自重轻、强度高、硬度大、成本低，并且生产过程便于实现批量化和机械自动化。它生产效率高，是一种其它模具加工方法所不能替代的先进的汽车模具制造技术。

一、冲压模具工艺设计的基础理论

1、冲压模具的设计

1.1冲压间隙的确定方法

冲压间隙一般指的是冲压的凹摸与凸模中刃口部分的尺寸之差。冲压间隙的大小直接影响冲压件力的大小以及冲压件的单面质量，此外，对模具的使用寿命也有一定的影响。因此，在对冲压模具进行设计的过程中其中最重要的一点便是对冲压间隙的确定。在设计冲压模具的过程中，应该注意选择合适的冲压间隙，间隙的大小根据不同的数据应该具有不同的标准，在选用过程中，应该注意选用在生产中应该处于一定的合适范围的冲压间隙。在这个合适范围中，最大最小值分别称为最大和最小的合理间隙值。一般在实际中，会采用最小合理间隙值，因为模具在使用过程中会有一定的磨损从而使得间隙变大。

1.2对凹凸模外形尺寸的确定

在冲压模具的设计过程中，凹凸模外形尺寸的大小一般是依据严格的计算得来的。

（1）凸模

冲压模具的凸模的结构形式应该依据冲压零件的需要来定，其制作方式也应该严格按照计算出来的数据进行。一般凸模是由铆钉来进行固定的，有时候也会使用低熔点的焊接剂或者是低熔点的合金进行固定。

（2）凹模

冲压模具的凹模通常情况下也是根据冲压零件的需要进行制作，其制作方法也是根据计算出来的数据进行，凹模在制作出来之后一般会直接固定的凸模上。凹模的厚度指的是凹模刃口距离外边缘的长度，在进行凹模外形尺寸的确定过程中一般会采用凹模外形的经验公式选取，在实际制造过程中，不仅要算出凹模的厚度，还应该在在此基础上计算出凹模周围与之相关的可利用的数据。在此之后只要根据确定的模具从而构成合适的模具结构组合，这样，冲压模具的设计就大大简化了。最后应该根据已经设计好的图纸，将凹模与凸模以及一些其它相关零件进行安装组合即可。

2、冲压模具的设计工艺

2.1冲裁工艺

冲裁工艺的基本运动便是卸料板应该先与板料接触并且进行压牢，在凸模下降到与板料接触的时应该继续下降使得其能够进入凹模，在凹凸模以及板料产生相对运动的过程中会导致板料分离，这便使得凹凸模分开，然后开始卸载料板并且把废料从凸模上推落，这便完成了冲裁运动。在此过程中，卸板料的运动是十分关键的，因此应该严格控制卸料板的运动，应该保证其先与凸模与板料进行接触，还应该保证充足的压料力，这便可保证良好的冲裁面质量，高尺寸进度以及较长的模具寿命。

2.2弯曲工艺

弯曲工艺的基本运动便是将卸料板与板料接触并且压死，在凸模下降到与板料接触时，继续下降使其进入凹模，从而使得凹凸模以及板料产生相对运动，导致板料产生变形折弯，然后使得凹凸模分开，利用弯曲凹模上面的顶杆或者是滑块将弯曲边退出，这便完成了弯曲运动。在弯曲工艺中，卸料板以及顶板的运动是十分关键的，应该控制卸料板的运动，保证其在凸模与板料接触之前与板料接触，同样应该保证有足够的压料力，从而使得弯曲件的精度高、平整度良好，在此基础上还应该保证足够的顶杆力，使得其能够有足够的推力将弯曲件推出，防止弯曲件的弯曲变形，使得生产率降低。

二、汽车冲压模具的设计与制造

汽车是人们出行的重要交通工具之一，汽车的质量自然是保证人们出行安全的重要因素之一。一般的汽车冲压模具使用的寿命不少于60万到80万次。汽车冲压模具在其生产、设计过程中既要满足汽车车身的零件的工艺要求，还要满足冲压模具所能适应的生产条件和制造技术，就是说制造时采用的设备、人员的操作方式、制造后的运输及销售、模具的安装、废料的处理等等都应当在设计和制造汽车冲压模具时的考虑之中。汽车冲压模具的设计和制造要考虑的基本因素有以下几种：

1、价格

设计和制造汽车冲压模具首先要考虑的就是价格。价格的高低很大程度的影响着产品的销量。以某汽车厂的覆盖件冲压的模具生产为例，同样一套A级模具，日本价格约为15万USD，台湾地区次之约10万USD，内地生产价格最低仅为7万USD左右。

2、质量

同样的，影响销量的还有汽车冲压模具的质量，更重要的是，汽车的安全则大部分是由汽车冲压模具所决定。以上述汽车厂为例，质量与价格成正比，日本的汽车冲压模具质量普遍要好于台湾地区和中国内地，因此，大部分国家的汽车厂都比较喜欢使用日本生产的模具，或者采购时以日本生产模具的参数来作为选择依据。

3、工艺性

工艺性虽然不是设计和制造汽车冲压模具的最重要的因素，但是也是不可忽略的。相比较而言，日本制造较台湾、欧美、中国大陆等地区在设计模具时更多的考虑了其工艺的合理性。

4、材料

近些年，我国在材料选择方面已经明显优于国外，多是选用合金钢或者合金铸铁等，局部用材选用Cr12Mov、9CrSi等材料。而在2002年中国加入世贸组织后，又从其他发达国家引进了更多的优质模具钢材。

5、精度

模具生产的重要参数之一就是精度，这关系到转配完毕后整车零部件之间的契合度的高低，间隙一致性的好坏。

三、汽车冲压模具的维修

汽车冲压模具是比较复杂又比较精密的生产工艺设备，它的生产周期长，制造成本高，并且工作环境恶劣。在使用中，汽车冲压模具经常会遭受突然的撞击或者摩擦、热变等较多的不同力量的冲击。因此在经过一段时间的使用或者工作后，汽车冲压模具工作部位，契合部位或者滑动位置都会发生不同程度的磨损或者损坏，致使模具性能下降，影响整车的性能和质量，轻则整车停工，重则还会引发安全事故。为了能在使用过程中正常工作，保持良好的工作性能，首先要做好汽车冲压模具的维护，定期的对模具进行检查，发现问题第一时间维修，不要小毛病不重视，大毛病才维护，要重视维护、维修，严防“以小积大”。这样不仅能提高其使用精度，延长使用时间，并且能够保证产品质量、降低维修成本，确保安全。汽车冲压模具的日常维修内容很多，主要包括以下几方面：

1、模具的技术资料保管；

2、模具的技术状态鉴定；

3、模具的保管与保养方法；

4、模具易损零件预留备品。

结束语

综上所述，汽车冲压模具在汽车制造业有着举足轻重的位置，模具的设计、生产直至最后的维修都是息息相关、不可分割的。虽然我国已经跻身于世界汽车冲压模具生产、制造的先进行业队伍中，但是还有着不可轻视的问题，在工艺性方面，国内的设计大多注重模具本身，随意性较强，对其工艺合理性考虑较少；在人性化方面也有欠缺，标准化程度低，致使维修难度大，影响销量；除此之外，模具毛坯铸造和热处理质量差，影响实际性能。这些就是我们在未来需要继续努力钻研的方向。

参考文献

[1]徐政坤：《冲压模具设计与制造》，化学工业出版社，2009.

冲压工艺与模具设计篇10

模具技术是本世纪下半叶制造业中 发展 最快的技术之一，从 理论 上说，它是 cad 技术最能发挥其优越性的领域。由于模具的设计和制造是一个非常复杂的过程，并且是一个不断反复的过程，其中包括根据试模结果对实际模具的反复修改。为了使产品质量高、成本低、周期短，正确的模具设计与制造 方法 应该是并行工程的方法 [1] 。

目前 ，采用具有三维参数化特征造型功能的 cad 支撑软件，在模具设计中 应用 并行工程原理，实现模具管理、工艺 分析 与设计及模具结构设计的一体化是一种较有代表性也很有应用前景的模具 cad 系统开发方法。

2 并行工程的概念

并行工程（ concurrent engineering ）或并行设计（ concurrent design ）实际是一种系统工程的方法，实行动态优化地处理 问题 [2] 。

传统的产品开发多采用串行方法，各个阶段都具有较强的独立性，这种工程方法由于在产品的设计阶段不能有效地评价产品的可制造性、可装配性、可维护性以及产品质量等诸多因素，造成在产品的制造阶段或实际组装阶段才有可能发现问题，形成产品开发过程制造到设计的大反馈，改动面广，改动量大，促使产品开发周期增长，成本提高，质量得不到保证。

并行工程以 cims 信息集成技术为基础，通过组成多学科产品开发队伍，改进产品开发流程，利用各种 dfx 工具等手段，把重点放在产品开发的早期——设计阶段，使产品开发的早期阶段就能及早考虑到其后阶段的各种因素，达到缩短产品开发周期、提高产品质量、降低产品成本的目标 [3] 。

面向制造的设计方法（ design for manufacturability ）与面向装配的设计方法（ design for assembly ）是并行工程思想体现的重要方法。

3 冲模 cad 系统设计中应用并行工程原理

3.1 冲模设计的基本流程

冲模设计的基本流程主要包括以下 内容 [4] ：

(1) 输入工件图及原始设计数据。

(2) 分析制件的冲压工艺性。

(3) 确定合理的冲压工艺方案。主要包括设计毛坯图、排样图以及中间工序图等。

(4) 进行力的 计算 。计算冲压力、顶件力、压边力等，以选用压力机。

(5) 模具结构设计。结构设计包括选择模具典型结构，选择相应的模具标准零部件，设计非标准件等。

冲压模具设计 cad 系统的基本流程是模拟手工设计模具的基本流程建立的。

3.2 冲模设计过程中的并行

冲模的并行设计包括两个方面的含义：一是冲模设计过程本身的并行，指的是冲模设计各阶段任务之间的并行；二是指冲模设计与制造之间的并行，指的是在冲模设计进行到某一阶段，就开始进行工装准备，包括采购原材料和标准件、零件加工所需刀具、夹具和量具的装备等。

3.2.1 设计过程本身的并行

冲模设计过程分为工艺分析计算和冲模结构设计二大阶段。冲模设计过程可分为 7 个并行任务组，如图 1 所示。

图 1 冲模设计过程中的并行任务模型

在第一个并行任务组中，冲压件设计实际上是产品设计部门所做的工作，而工艺性分析虽是冲模设计部门的工作，但是工艺性分析对于产品设计来说，它属于 dfm ，实际上是产品设计部门在设计该冲压件时要考虑的内容。因此从系统集成的角度来看，工艺性分析应作为一个 dfm 工具，品设计部门分析用。

3.2.2 设计与制造的并行

冲模设计的最终结果是生产出整套冲模，冲模设计结束后， 企业 还要组织生产，包括原材料采购，生产计划制订，加工工艺方案设计，刀具、夹具、量具的准备，标准件的采购等一系列过程。传统地，在冲模所有零件图、装配图绘制和技术文档编制等工作全部完成后，与冲模生产有关的工作才开始，这样不仅延长了冲模设计周期，而且一旦在制造中发现设计中存在的 问题 ，需要修改冲模零件图或装配图，即回到设计部门进行重新设计。为了缩短冲模设计制造全过程的周期以及提高冲模生产的成功率，一方面要在冲模零件或装配设计时进行 dfx 分析 ，通过对可制造性、可装配性、成本、质量等因素的考虑，来减少设计中存在的问题；另一方面当某些零件基本确定下来后，就可以开始进行与制造有关的部分工作，如零件原材料、标准件、刀具、夹具、量具等的准备，以当冲模设计全部完成后，就可以立即组织生产。

3.3 并行设计的模型

冲模设计过程可分为几个阶段，各个阶段的任务之间存在着相互关联；同时，有些任务的执行需要通过与其它部门的协作才能完成，我们将冲模设计各任务之间的关联称为冲模 cad 软件内的并行，而与其它部门之间的协作称为软件间的并行。冲模 cad 系统通过冲模设计各阶段任务的软件内协作来完成冲模的设计，在 计算 机 网络 的基础上通过与制造、装配等部门的软件间协作来实现设计、制造、装配等过程的集成。

3.3.1 部门之间的并行

通过以上对冲模设计过程的分析，可以建立以下并行任务模型：

冲模设计过程中的许多阶段需要与企业其它部门的协作才能共同完成，如零件设计时，需要制造部门对该零件可制造性进行分析，如果零件的制造性较差，则要修改零件的设计；冲模装配设计需要与装配部门对冲模的可装配性进行分析；标准件选用需要考虑仓库中是否有该标准件的库存。由于随着计算机在企业中 应用 的普及，许多日常管理、分析计算等工作都可由计算机来实现，并开发了一些软件，因此冲模 cad 系统可通过企业内部网络，与这些软件进行协作，共同完成冲模设计任务，以达到“一次成功”的目标。

冲模设计过程中需要与其它部门进行并行的阶段及其并行 内容 ，图 2 所示。

图 2 冲模设计中与其它部门之间的并行模型

3.3.2 软件内的并行

冲模设计过程前面的分析计算阶段的各任务之间是相对独立的，其协作性不强；而结构设计阶段，由于各零件要装配成整套冲模，各零件的设计之间必然存在着密切的相互关系，如凸模与凸模固定板，凸模固定板与上模座，凹模与凹模固定板，凹模固定板与下模座等设计之间需要相互协作，才能设计出保持装配关系的零件。因此冲模设计过程内的并行主要体现在冲模零件的设计中，由于冲模的结构不同，冲模各零件之间的协作关系也将不同。

4 应用实例

作者在开发杭州市科委“中厚板冲压模 cad 系统”项目中充分应用本文的思想，采用微机与工作站构建计算机网络。设计模具时，工作站完成零件的三维参数化特征造型及装配图形处理工作，而微机通过网络发送、接收消息，实时提供 dfx 分析、库存查询、产品数据管理等数据反馈。该系统可有效地将冲模设计与管理信息系统、工艺分析系统、计算机辅助制造系统融合起来，提高模具质量，提高设计效率。

5 结束语

并行工程是一种很好的思想，把它应用到冲压模具设计中可以有效地改善模具设计中面向装配和面向制造方面的不足，提高冲模 cad 系统设计的可靠性和智能化程度。

参考 文献

1 周雄辉等 . 并行工程环境下的模具制造 . 模具 工业 .1996 ， (4) ： 7 ～ 11.

2 r i winner. the role of concurrent engineering in weapons system acquisition. ida report r-338, ad ～ a203/615,1988,(12).