冲压模具设计课程设计，核心难点在哪？

99ANYc3cd6 课程介绍 2025-11-30 1

第一部分：课程设计的目的与要求

《冲压工艺与模具设计》课程设计是机械设计制造及其自动化、材料成型及控制工程等专业的重要实践教学环节,其主要目的在于：

老师会下发一份设计任务书,内容包括：

零件图： 一张指定冲压件的零件图，包含所有尺寸、技术要求（如公差、表面粗糙度、材料等）。
生产纲领： 年产量（10万件/年）。
设计要求：
- 确定合理的冲压工艺方案。
- 进行必要的工艺计算（如冲裁力、压力中心、模具刃口尺寸等）。
- 选择合适的压力机型号。
- 设计模具总装配图和主要零件图。
- 编写设计说明书。

这是一个标准的、循序渐进的设计流程,请务必按步骤进行。

这是设计的起点,决定了后续所有工作的方向。

材料分析：
- 查阅手册，了解材料的冲压性能（如塑性、硬度、延伸率）。
- 分析材料是否适合冲压加工，是否需要进行退火、酸洗等预处理。
结构分析：
- 形状： 零件形状是否对称？是否有尖角、窄槽、悬臂等难以成型的结构？
- 精度： 零件的尺寸公差、位置公差和表面粗糙度要求是否过高？冲压工艺能否达到？如果要求过高，是否需要增加修整、精冲等工序？
- 圆角半径： 查阅资料，判断内、外圆角半径是否满足最小冲压工艺要求（R > 0.5t，t为料厚）。
- 孔边距： 孔到边缘或孔与孔之间的距离是否过小？是否会影响模具强度？

综合分析，判断该零件采用冲压加工的难易程度，并提出初步的改进建议（如果允许）。

这是设计的核心,决定了模具的结构和成本。

确定工序性质：
落料、冲孔、弯曲、拉深、翻边、胀形等。
确定工序数量和顺序：
- 简单件： 可能一次冲压完成（如落料冲孔复合模）。
- 复杂件： 需要多道工序，先落料，再冲孔，最后弯曲；或先拉深，再冲孔,最后翻边。
- 顺序原则： 先进行对后续工序无影响的工序（如先冲孔后弯曲，要考虑孔的位置是否会变形），先进行形状变化大的工序（如先拉深后成形）。
确定工序组合方式：
- 单工序模： 一道工序一副模具，结构简单，成本低，但效率低,占用设备多。
- 复合模： 在一个工位上，同时完成多道工序（如落料和冲孔），模具结构紧凑，零件精度高，但模具制造复杂,成本高。
- 级进模： 在一副模具上，分多个工位，逐步完成多道工序，生产效率极高，操作方便，但模具结构最复杂，设计和制造难度大,成本最高。

方案对比： 通常需要列出2-3种可行的工艺方案，从零件质量、生产效率、模具成本、制造难度等方面进行对比,最终选择一个最优方案。

这是模具设计的定量依据。

排样设计：
- 目标是提高材料利用率（η = A0 / A × 100%，A0为零件面积，A为消耗的板料面积）。
- 选择排样方式：直排、斜排、对直排、对斜排、混合排等。
- 计算步距（S）、条料宽度（B）、搭边值（a, a1）。
- 绘制排样图,并标注清晰。
冲裁力及压力中心计算：
- 冲裁力： F = L × t × τ (L为冲裁轮廓周长，t为料厚，τ为材料抗剪强度)。
- 卸料力、推件力、顶件力： 按经验公式计算，总冲压力 F总 = F + F卸 + F推 + F顶。
- 压力中心： 计算冲裁轮廓各线段重心的坐标，利用力矩平衡原理计算出总的压力中心坐标。压力中心必须与压力机滑块中心重合，否则会产生偏载,损坏模具和压力机。
模具工作部分尺寸计算：
- 落料模： 以凹模为基准，间隙取在凸模上，按“入体原则”标注尺寸。
- 冲孔模： 以凸模为基准，间隙取在凹模上，按“入体原则”标注尺寸。
- 需要考虑磨损规律,计算凸模和凹模的制造公差。
其他力计算（如弯曲、拉深）：
- 弯曲力： 自由弯曲力、校正弯曲力。
- 拉深力、压边力： 经验公式计算。

根据总冲压力、模具闭合高度、模具外形尺寸等选择。

这是将计算结果转化为具体图纸的过程。

确定模具类型： 根据工艺方案，确定是单工序模、复合模还是级进模。
选择导向方式： 导柱导套（最常用）、导板。
选择定位零件： 挡料销、导正销、导料板、初始挡料销等。
选择卸料与出件方式：
- 卸料： 弹性卸料（用于薄料、冲裁后需压平的零件）、刚性卸料（用于厚料）。
- 出件： 刚性推件（复合模常用）、弹性顶件（拉深、成形模常用）。
选择固定与紧固零件： 模柄、上模座、下模座、固定板、垫板、螺钉、销钉等。
设计工作零件：
- 凸模、凹模、凸凹模的结构形式（整体式、组合式、镶拼式）。
- 确定其长度、截面尺寸和固定方式。

总装配图：
- 主视图： 按剖视画出,表达模具的主要结构和装配关系。
- 俯视图： 画出模具下半部分，表达下模的零件布局、螺钉销钉孔位置、漏料孔等。
- 局部剖视图/向视图： 用于表达不便在主俯

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