精密冲压模设计标准.doc

文件编号： 文件题目：模具设计手册（精密冲压模具部分） 版本号: 1 修订号: 0精密冲压模具设计手册（V1.02005年9月编订） 拟制：研发设计部 批准：目 录一、 总则1 目的2 主题内容与适应范围3 参考资料二、 产品导入1 精密模具冲压常规产品导入流程2 样品控制流程3 精密模具冲压产品的质量策划流程三、 模具设计1 模具设计流程2 产品图、加工图、展开图、料带（工序）图绘制规范3 模具组立图的绘制4 成型工步结构设计5 冲压产品材料及模具标准件6 模具图的绘制及发放规范四、 模具制程的控制1 模具制程的跟进2 模具装配技术要求五、 产品工艺文件的制订六、 附录一：总则1 目的为提高精密五金冲压模具的设计效率，完善模具设计流程，尽量避免模具设计中出现的失误，规范模具图纸的发放及模具制造过程的控制；同时，为加强公司内部人员之间的学习与交流，为模具设计人员提供必要的技术支持及常用资料的检索，特制订本手册。2 主题内容与适用范围本手册从新产品导入开始，包括模具设计流程和模具制造过程的控制，到产品工艺文件的制订，概述了每个工作步骤的注意要点及规定事项。本手册对当前工作中常遇到的冲压工艺及模具结构方案做了简要分析。同时，也概括介绍了其它冲压工艺方法。附录部分列举了部分常用模具设计参考资料。本手册为企业技术标准，只限企业内部使用。本手册作为精密模具设计工程师工作的指导性标准予以推广施行。本手册为新入模具设计工程师的培训资料。钣金类及其它五金冲压模具设计可参照此手册。3 参考资料本手册的制订以中华人民共和国国家标准为基础和指导。本手册从本公司实际工作情况出发，引用及参考了模具行业内各种公开出版物，结合现行精密模具设计规范而制订。二：产品导入1 精密模具冲压常规产品导入流程 产品图加工图排样图结构图组立图模具图纸精密连续模具排样图及结构图须审核精密单冲模具流程图须审核模具图纸须审核签字生效，图纸规范清晰2 样品控制流程 现场提供样品自检送项目工程师检测品管部检测检测报告检测报告确认市场部客户3 精密冲压产品的质量策划流程 由研发部出质量策划(根据市场部提出的客户要求：送样及试产的时间、生产量、及相关检验包装要求)研发部及模具部制作模具设计、制造进度表审核批准相关负责人会签。三：模具设计1.模具设计流程（1） 模具设计流程图（2）（3） 此为模具设计基本流程，一般情况下，都应遵循该流程的步骤来规划及实施设计工作。对于某些特殊产品的设计，在此流程基础上，可以依实际情况适当变更。2. 产品图、展开图、加工（工序）图、料带图的绘制规范（1） 产品图 开模用的产品图或产品（样品）由市场部及文控中心提供。因产品图均来自于各个客户，规范不一，且有图面不清晰，标注不完善，尺寸或检测基准混乱，或者人为疏忽造成的错误。故应以原图纸为基础，在忠于原设计的前提下，自行绘制本厂自用的产品图。对于客户图纸中的工艺问题，及时与客户的工程师沟通，难以达到的工艺或结构要求，可与对方工程师协商，通过降低工艺要求、更改产品结构或者增加工艺辅助手段的方法来解决。对客户原图纸不得更改，原样保存。客户提供的样品，用各种手段准确测绘出样品尺寸，作成产品图。客户样品要妥善保存。给制的产品图需资料准确，要求明了，尺寸标注完善，公差合理，便于检测。（2） 加工图 产品图确认后，开始制订加工图。加工图的制订要注意以下几个要点：A: 产品尺寸的取值分冲孔与落料两种情况。冲孔尺寸是由冲头决定的，落料尺寸是由凹模决定的。B: 产品公差的取值以产品图为主，产品图上标有公差的，按图纸执行，产品图上未注公差的，以客户惯用的公差为准，或者按中华人民共和国国家标准执行：GB/T 1391492公差取值方向参考图1-1。对于冲裁后会变大的尺寸，加工图尺寸为其下偏差的2/3，对于冲裁后会变小的尺寸，加工图尺寸为其上偏差的2/3。对于孔心距和孔边距等冲裁后尺寸基本保持不变的，则按中间公差取值。附图: 1-1C: 考虑产品在成型过程中的变形趋势，针对这些变形情况采取一些预先补救的措施。（3） 展开图 展开图依据加工图，对各段弯曲长度按顺序标明，以便于检查。A: 展开计算原理 板料在弯曲过程中外层受到拉应力，内层受到压应力，从拉到压之间有一既不受拉力又不受压力的过渡层-中性层，中性层在弯曲过程中的长度和弯曲前一样，保持不变，所以中性层是计算弯曲件展开长度的基准，中性层与板料厚度的中间层是不同的概念。中性层位置与变形程度有关，当弯曲半径较大,折弯角度较小时，变形程度较小，中性层位置靠近板料厚度的中心处；当弯曲半径变小，折弯角度增大时，变形程度随之增大，中性层位置逐渐向弯曲中心的内侧移动。中性层到板料内侧的距离用表示.B: 展开计算方法 基本公式：产品展开长度料内+料内+补偿量a: R角展开 以中性层材料长度不变为展开原则。R中R内+Ktb: 尖角展开 R=0,折弯角=90(T1.2,不含1.2mm)L=(A-T)+(B-T)+K=A+B-2T+0.4T上式中取:=T/4K=*/2=T/4*/2=0.4TR=0, =90 (T1.2,含1.2mm)L=(A-T)+(B-T)+K=A+B-2T+0.5T上式中取:=T/3K=*/2=T/3*/2=0.5TR0 =90L=(A-T-R)+(B-T-R)+(R+)*/2当R 5T时=T/21T R 5T=T/30 R T=T/4R=0 90=T/3L=A-T*tan(a/2)+B-T*tan(a/2)+T/3*a(a单位为rad,以下相同)R0 90L=A-(T+R)* tan(a/2)+B-(T+R)*tan(a/2)+(R+)*a按上图 当R 5T时=T/21T R 5T=T/30 R T=T/4(1)当C5时,一般分两次成型,按两个90折弯计算. L=A-T+C+B+2K(2)当3TC5时:L=A-T+C+B+K(3)当C3T时:L=A-T+C+B+K/2Z折2.C3T时:L=A-T+C+B+D+K抽芽抽芽孔尺寸计算原理为体积不变原理,即抽孔前后材料体积不变;ABCD四边形面积=GFEA所围成的面积.一般抽孔高度不深取H=3P(P为螺纹距离),R=EF见图 T*AB=(H -EF)*EF+*(EF)2/4 AB=H*EF+(/4-1)*EF2/T预冲孔孔径=D 2ABT0.8时,取EF=60%T.在料厚THmax),直边部展开与弯曲一致, 圆角处展开按保留抽高为H=Hmax的大小套弯曲公式展开,连接处用45度线及圆角均匀过渡, 当抽孔高度不高时(HHmax)直边部展开与弯曲一致,圆角处展开保留与直边一样的偏移值.以下Hmax取值原则供参考.当R4MM时:材料厚度T=1.21.4取Hmax =4T材料厚度T=0.81.0取Hmax =5T材料厚度T=0.70.8取Hmax =6T材料厚度T0.6取Hmax =8T当R1.5T)原则:直边部分按弯曲展开,圆角部分按拉伸展开,然后用三点切圆(PA-P-PB)的方式作一段与两直边和直径为D的圆相切的圆弧.当Rd1.5T时:l按相应折弯公式计算.D/2=(r+T/3)2+2(r+T/3)*(h+T/3)-0.86*(Rd-2T/3)*(r+T/3)+0.16*(Rd-2T/3)1/2卷圆压平图(a): 展开长度L=A+B-0.4T图(b): 压线位置尺寸 A-0.2T图(c): 90折弯处尺寸为A+0.2T图(d): 卷圆压平后的产品形状侧冲压平图(a): 展开长度L=A+B-0.4T图(b): 压线位置尺寸 A-0.2T图(c): 90折弯处尺寸为A+1.0T图(d): 侧冲压平后的产品形状综合计算如图:L=料内+料内+补偿量=A+B+C+D+中性层弧长(AA+BB+CC)(中性层弧长均按 “中性层到板料内侧距离=T/3”来计算)C:无屑攻牙前钻头对照表规格牙距2级用精度不同比率之差别下孔径规格牙距2级用精度不同比率之差别下孔径100%90%80%70%100%90%80%70%M10.250.2430.860.890.870.900.890.910.900.92M91.2510.750.577778.298.438.578.728.368.498.628.748.438.558.668.778.508.608.708.80M1.10.250.2430.960.990.971.000.991.011.001.02M1.20.250.2431.061.091.071.101.091.111.101.12M101.51.2510.750.5777769.159.299.439.579.729.239.369.499.629.749.329.439.559.669.779.409.509.609.709.80M1.40.30.2431.231.291.251.301.261.311.281.32M1.60.350.2431.404.191.421.501.441.511.461.52M1.70.350.2441.501.591.521.601.541.611.561.62M111.510.75108810.1510.4310.5710.2310.4910.6210.3210.5510.6610.4010.6010.70M1.80.350.2431.601.691.621.701.641.711.661.72M20.40.25441.771.861.801.871.821.891.841.91M121.751.51.251888811.0111.1511.2911.4311.1111.2311.3611.4911.2111.3211.4311.5511.3111.4011.5011.60M2.20.450.25441.942.061.972.072.002.092.022.10M2.30.40.25442.072.162.102.172.122.192.142.20M1421.51.2511098812.8713.1513.2913.4312.9813.2313.3613.4913.0913.3213.4313.5513.2113.4013.5013.60M2.50.450.35442.242.302.272.322.302.342.322.36M2.60.450.35452.342.402.372.422.402.442.422.46M151.519814.1514.4314.2314.4914.3214.5514.4014.60M30.60.50.355552.662.722.802.692.742.822.732.772.842.762.802.86M1621.51109814.8715.1515.4314.9815.2315.4915.0915.3215.5515.2115.4015.60M3.50.60.35553.163.303.193.323.233.343.263.36M171.5111916.1516.4316.2316.4916.3216.5516.4016.60M40.750.70.56663.573.603.723.623.643.743.663.683.773.703.723.80M182.521.51111110916.5816.8717.1517.4316.7216.9817.2317.4916.8717.0917.3217.5517.0117.2117.4017.60M4.50.750.5664.074.224.124.244.164.274.204.30M202.521.51111110918.5818.8719.1519.4318.7218.9819.2319.4918.87193.0919.3219.5519.0119.2119.4019.60M50.90.80.56664.494.554.724.544.594.744.594.644.774.644.684.80M5.50.90.5664.995.225.045.245.095.275.145.30M222.521.51111110920.5820.8721.1521.4320.7220.9821.2321.4920.8721.0921.3221.5521.0121.2121.4021.60M610.750.57665.435.575.725.495.625.745.555.665.775.605.705.80M710.750.57666.436.576.726.496.626.746.556.666.776.606.706.80M2421.511110922.8723.1523.4322.9823.2323.4923.0923.3223.5523.2123.4023.60M80.2510.750.577767.297.437.577.727.367.497.627.747.437.557.667.777.507.607.707.80注：1.确定下孔径参数并试着加工,此窗体尺寸只提供参考2.精确度标准,确定以螺帽80%为基准 *3.除不锈钢.青铜,均用无屑攻牙,孔值下差取90%栏.（4） 料带图（工序图、排样图）(1) 根据客户要求，产品精度，产品的产量，模具寿命，工艺特性等来决定采用连续模还是单工序模。(1) 根据产品要求精度、模具生产总量、模具生产速度等决定模具精度等级的划分。精密连续模具分A、B、C、D四个等级，精密单工序模具分为甲、乙、丙三个等级。等级划分标准见下表： (1) 冲裁件在条料上的布置方法称为排样。每一个工件都会有多种的排样方案。排样方式有直排，单行排列，多行排列，斜排列，对头直排，对头斜排等。排样工作虽然简单，但很重要。排样的原则有4点： a: 提高材料利用率材料利用率占到冲件总成本的60%以上，是一项很重要的经济指标。冲裁过程中产生的废料分结构废料和工艺废料两种。排样时应尽量减少工艺废料，提高材料利用率。 b: 操作方便、安全，减轻工人劳动强度对单工序模具而言，材料在冲裁过中翻动要少，在材料利用率相同或相近的情况下，应尽可能选条料宽、进距小的排样方案。 c: 使模具结构简单，模具寿命较高。 d: 排料应保证冲裁件的质量。这一点将在下一节详细说明。(1) 精密连续模具在确定排样图之前，先做冲裁冲头叠加图。做此图的目的是保证将所有的废料都冲完，获得完整的产品。首先要确定制品的毛边面，制品料纹方向要求，步距，条料宽度，制品的基准面，合理的搭边及送料方向。要考虑到冲头的先后顺序，弯曲的先后顺序，定位孔及搭边位置等。冲裁冲头的形状应尽量做到以下几点： a: 尽量避免长方形冲头，因为长方形冲头易跳废料。 b: 冲头应避免过长的悬臂与狭槽。因为悬臂会影响冲头的强度。狭槽会影响到凹模的强度。冲头尽量避免尖角。 c; 冲头应做防脱料结构，并考虑到加工工艺，尽量利用磨床及线割加工，减少放电加工。 d: 两个冲头的连接处会有接口，在保证顺利冲裁的情况下，尽量减小产品上冲头接口位置的大小，对某些产品，接口的大小、位置及形状，要与客户商讨共同制订。(1) 将冲头叠加图中的冲头及成形工序分布于模具中的适当位置，即为排样图。根据图纸及工艺要求，综合考虑。排样图注意以下几点： a: 相对位置公差要求高的孔或决定中心线位置的孔要在同一步冲出。 b: 若段曲上有冲孔或其它工序，并且这些工序的位置精度要求高，建议段曲 后再冲孔或其它成形，这样可以避免由于段曲展开不准而影响尺寸。c: 若制品中有对称弯曲，建议对称弯曲在同一步成形。可以使受力平衡，若 若制品的弯曲边较长，为了使受力平衡，可以设计成工艺平衡弯曲，弯曲 后将工艺弯曲冲掉。 d: 制品中的拉深或其它工序，在成形时可能对其附近的寸法有影响。可以将这些工序提前成形。搭边是指相邻冲裁件间的余料，或冲裁件到条料边间的余料。搭边的大小与产品的大小及复杂程度有关系，产品大或弯曲边较长，搭边值应大些。搭边值大小的确定见下表： 决定的基本原则是要正,冲剪的胚料不发生缺口或显着变形.1.A21,B21锐角部相向时. 2.A22,A22锐角部面向直线或曲线时. 3.制品的大小D尺寸或L,W尺寸之较大值.4.也用于多列同时冲剪. 5.多列返冲剪增30%50%. 6.纤维,赛路珞时增20%.(1) 排样图经审核及集体评审，确认无误后，进入下一工作流程。3. 模具组立图的绘制(1) 排样图确定后，开始绘制模具组立图。a: 组立图中图层的设定：layer 1 排样图layer 2 注示图 layer 3 剖面线layer 4配列图layer 10 UH（上模座板） layer 20PB（上垫板） layer 30 PP (公夹板) layer 35 PUNCH (冲头) layer 40 SB (脱背板) layer 50 SP (脱料板) layer 55 SP入子 layer 60 DP (下模板) layer 65 DP入子 layer 66 DP板上的浮升块 layer 70 DB (下垫板) layer 80 LH (下模座板) layer 90 LS1 layer 95 LS2 layer 100 标准件 layer 5 USb: 关于线种、线色的说明：冲头、入子外形轮廓线绿色线割直身线粉红色要割落料斜度的线红色铣加工轮廓线黄色放电加工线蓝色钻加工白色模板外形白色使用的线色应始终保持一致。可见部分的图线为实线，不可见部分用虚线。(2) 模具结构图精密单工序模具结构标准参见：(3) 精密连续模具结构的选用 根据产品精度及生产总量，确定模具等级。以模具等级为依据，选用模具结构。A、B两级模具选用结构A，加装外导柱。C级模具选用A或者B结构，视具体情况决定要不要加装外导柱。D级模具选用B结构，不用加装外导柱。(4) 模具材料及模板标准 模板长度超过500MM的，需要分板，两块板之间要加连接扣。 根据冲裁产品的料厚及模具长度，适当增加上模座板及下模座板的厚度 在脱料板及下模板进行真空热处理之后，其中，A级精度的模具制造，脱料板及下模板需进行超深处理。B级精度的模具制造，脱料板及下模板需进行深冷处理。 上、下模座板上需加攻吊环螺丝孔，视模具大小决定攻M12M20等。 脱料板及下模板侧面需有安装模具安全检测工具的螺孔位置。 对于大型模具，垫脚的安放要考虑到模具搬运的方便性。留叉车位。 模板小于300MM的模具，外导柱选用直径28MM的。模板尺寸大于300MM的模具，视实际情况选择外导柱组件。 有外导柱的模具，外导柱放置时，要考虑到合模时的防反。没有外导柱的模具，也要将内导柱适当调整位置，避免合模时装反。 所有模板上，需留工艺加工基准孔。具体为粗加工时，在模板适当位置，精铰直径6MM的孔，作后续加工定位基准用。 模板固定螺丝钉的大小及数量的确定。参照下表： 4. 成型工步结构设计 模具结构及组立图画好后，开始成型工步结构设计。即详细绘出成型工步的模具结构，同时验证成型工步的全理性及可靠性。 (1) 成型工步的结构设计首先要考虑产品在成型之后的回弹。回弹的表现形式有弯曲半径增大和弯曲件角度增大两个方面。影响回弹的因素有材料的力学性能、相对弯曲半径、弯曲件角度、弯曲方式、模具间隙、工件形状及非变形区的影响等方面。各因素在弯曲时会相互影响。 回弹的计算方法如下： 当R5时，根据料厚及材质不同，提供下表以做回弹量取值的参考。根据材质硬度不同，硬度越大，取值可偏大。 当R5时，回弹角度按下式计算 上式中K值的确定表： (2) 常用弯曲成形工步结构设计 以上方案右图为参考方案，一般情况下不采用。 5. 冲压材料及模具标准件 (1) 以下为常用金属材料的牌号及基本资料1.青铜JIS-H31002.磷铜JIS-H3100材质代号硬度范围HV希望范围HV材质代号硬度范围HV希望范围HVC2680RO70-UP70-UP5191RO70-UP70-UP1/4H75-12575-1001/4H100-160130-1601/2H85-145110-130*1/2H150-205170-190H105-175140-170*H180-230190-210EH145-UP170-190EH200-UP200-UPCu:64.0+68.0 比重:8.47Cu+Su+P:99.5 比重:8.83.PBS(俗称)JIS-H31304.洋白铜JIS-H3110材质代号硬度范围HV希望范围HV材质代号硬度范围HV希望范围HVC5210R1/2H140-205170-190C7521RO70-UP115-135H185-235190-210*1/2H120-180145-165EH210-260210-230*H150-UP175-195*SH230-270230-250*0. 3t以上厚度常用C7521RCu:61-67 比重:8.75Cu+Su+P:99.7 比重:8.85.红铜JIS-H31006.洋白铜JIS-H3130材质代号硬度范围HV希望范围HV材质代号硬度范围HV希望范围HVC1100R一般铜O6060C7701R1/2H152-210190-2101/4H55-10055-100H180-240220-240*1/2H75-12075-120*EH210-260240-260H80-UP80-UPSH230-270250-270C1020R无酸素铜O60600. 2t以下厚度常用C7701RCu:54-58 比重:8.691/4H55-10055-1001/2H75-12075-120H80-UP80-UP7.钛铜8.低铍铍铜材质代号硬度范围HV希望范围HV材质代号硬度范围HV希望范围HVTiCuRi-M1/4H250-300250-300*C1750(低铍)已做热处理O200-250200-250EH300-350300-350H230-290230-2909.PET10.高铍铍铜JIS3130材质代号硬度范围HV希望范围HV材质代号硬度范围HV希望范围HVB-H型遮光型1B:表示碳素涂装厚度为0.018C1720未做热处理O90-16090-1602B:表示碳素涂装厚度为0.0301/4H145-220145-220B-R型一般型MD:表示深浅颜色1/2H180-240180-240*ED:表示导电处理H210-270210-27011.不锈钢JIS-G431312.冷轧单(双)光JIS-G3141材质代号硬度范围HV希望范围HV材质代号硬度范围HV希望范围HVSUS3011/4H310310-330CC85-9885-95*3/4H370370-390*1/8H95-13095-130H490430-450*1/4H115-150135-150EH490-5201/2H135-185135-185SUS3041/4H250270-290SPCC-SB一般95-11095-110*3/4H310310-330注:SD代表单光,SB代表双光,CD代表拉伸CE代表深拉伸,刀片常使用硬片(H)料 HV:范围220-240H370370-3902B-压延,BA-光辉13.不锈钢JIS-G430714.热轧(黑皮铁板)JIS-G3131材质代号硬度范围HV希望范围HV材质代号硬度范围HV希望范围HVSUS430150-184150-184SPHC无结构硬义SUS410无结构硬度2B-压延,BA-光辉15. 碳素钢16.马口铁JIS-G3303材质代号硬度范围HV希望范围HV材质代号硬度范围HV希望范围HVS50C150-180150-180SPTET-29393SK5180-210180-210T-2.59797SK7150-180150-180T-3104104*若SK5厚度在0.25t以下时,需用厚料压延而成,因压延改变其结构硬度而增大,参数如下:0.2-0.25t-HV:220-250 0.10-0.15t-HV:260-300T-4107107要求:锡层50/50 “50”表示每平方素材表面附锡为50Gg17.铝材18.电解板(镀锌板)JIS-G3313材质代号硬度范围HV希望范围HV材质代号硬度范围HV希望范围HVA5052H34大泰专用SECC8D95-13095-130*A1050H14一般铝材4D115-150115-150A1100H18反光杯(加膜)2D135-185135-1851D170170注:CC代表一般用途,CD代表拉伸,CE代表深拉伸用1. 注”* ”代表常用部分2. 材料硬度尽量按本厂范围,做特殊硬度之材质同订单要求.3. 铜材内径为200-300,外径不超过600每卷重量在50KG以内,铁材内径在200-400,外径不超过800.卷重量在100KG以内.4. 宽度公差,未作特殊注明都为(+0/-0.1). (2) 常用材料冲压刀口间隙材料厚度软铝紫铜.黄铜.软铜(0.08-0.2%C)硬铝.硅钢片.中等硬度钢(0.3-0.4%C)硬钢(0.5-0.6%C)特硬钢HV280以上初始间隙值Z最小最大最小最大最小最大最小最大最小最大t%双面t%双面t%双面t%双面t%双面t%双面t%双面t%双面t%双面t%双面0.10.150.20.30.40.50.60.70.80.91.040.0040.0060.0080.0120.0160.0200.0240.0280.0320.0360.04060.0060.0090.0120.0180.0240.0300.0360.0420.0480.0540.06050.0050.00750.0100.0150.0200.0250.0300.0350.0400.0450.05070.0070.0100.0140.0210.0280.0350.0420.0490.0560.0630.07060.0060.0090.0120.0180.0240.0300.0360.0420.0480.0540.06080.0080.0120.0160.0240.0320.0400.0480.0560.0640.0720.08070.0070.01050.0140.0210.0280.0350.0420.0490.0560.0630.07090.0090.01350.0180.0270.0360.0450.0540.0630.0720.0810.09080.0080.0120.0160.0240.0320.040.0480.0560