五金模具设计流程详解：材料选择与公差分析的关键步骤

模具设计一般流程默认分类：

在汽车零部件行业中，五金模具是最常用的模具分支。五金模具的设计流程与《冲压模具设计流程》、《塑料模具设计流程》有明显的区别。具体来说，有以下区别：

去看客户提供的产品图纸或盘片，了解一下，并说明产品的材质、材料厚度、公差：

⑴．确认材料的质量：常用的有钢板（如SECC）、不锈钢（如SUS304）、铝合金等。这些产品的膨胀系数a均不同。一般钢板的膨胀系数a为0.4，不锈钢为0.45，铝合金为0.43。 （参考L歌）。

⑵.解释一下产品图纸的公差：一般来说，产品图纸上的关键尺寸都有公差。从产品图设计师的角度来看，公差当然是越小越好，以保证设计师的最终目标。然而，就模具设计和加工能力而言，这要求很高，因为这给模具设计者和模具加工带来了更大的难度。为了解决这一矛盾，需要双方良好的谈判和真诚的沟通，以保证产品的质量。在保证性能和质量的前提下，应适当增大产品图纸的尺寸公差。模具设计者应善于确定产品图纸尺寸的“指导值”。一般内径取公差上限，外径取公差下限，有些尺寸取中心值，如孔距、间距等。

⑶.绘制产品图纸，添加产品图纸中各零件尺寸的目标值，然后标记尺寸，并检查图纸是否正确。

⑷.画出展开图。使用绘制的产品图来展开图。弯曲部分必须进行补偿。补偿量x=膨胀系数a*材料厚度t。膨胀系数按标准执行。画展开图时，要注意曲线与内线的弯曲。展开图中所示的曲线是内曲线。

⑸．确认模具类型：是连续模还是工程模？一般由客户决定，有时也由设计师决定。原则是：①考虑批量生产； ②考虑批次质量；如果确定是连续模，则先绘制排样图，设置排样层“P”，然后根据排样图的宽度确定模板的尺寸和厚度。 。根据材料的厚度，确认冲头的强度和模具的尺寸。然后写一份模板准备书，包括尺寸、热处理、数量等要求。

⑹.同时，模具的平面图形也已大致弄清楚。经过多方研究，最终确定了上下层平面图和装配图。接下来的工作是零件图、拆解图和外购标准件清单。设计连续模具时，布局图和工具连接图必须经客户确认。特别是产品工具连接图必须有具体的工具连接形状和位置尺寸。

⑺.组装、试模、提交样品、检查数据、判定OK或NG、查找原因、采取对策并保存质检数据，并检查改进后的模具。

从文章来看，五金模具的设计流程一般都是基于以上7点。再加上《五金模具设计确认要点》中介绍的要点，五金模具设计并不是那么困难。

冲压模具设计流程

在一般的工艺品设计流程中，都有行业特定的流程。在模具设计中，自然存在这样的过程。我们先来看看一般冲压模具的设计流程：

1、连续冲裁模具的制造工艺

1-1 冲裁式连续冲裁模具设计流程

1-2 包括弯曲工程在内的连续模具设计过程

2、冲压模具工程规划

3、连续冲压加工的带材排样技术

4、冲压模具设计基本技术

4-1 料条布局设计

4-2冲孔设计

4-3 主模设计

4-4 导料装置设计

4-5 模架及导柱的选择

4-6 螺钉和定位销的配置

4-7 脱料板设计

连续冲裁模具的制造工艺（一）

方案（1）概念设计（2）模具设计

Do（实施） (1) 零件准备 (2) 模具组装

检查（确认）合模及试模

动作（处置）模具修复调整

1-1冲裁式连续冲裁模具设计流程：

(1)产品图纸审查——产品要求是否合理、产品的粗糙度和冲孔表面要求、规定R角的决定、加工材料的轧制倾向的影响、外观质量要求、冲压工艺的限制。

(2)图纸数据重组——根据产品的尺寸公差确定加工目标值，考虑产品的精度确定料条的连接方法，考虑产品的采集和加工确定冲孔形状和废料。

(3)坯料形状排列——根据连接部分的宽度确定材料宽度和节距，确定坯料形状的布局以达到较高的材料利用率，注意料条连接部分的变形现象冲孔加工时。

1、连续冲裁模具的制造工艺（2）

(4)切削刃形状设计——切削刃形状应尽可能简单，应避免引起跳屑的形状，减少形状接缝，并考虑冲头强度。

(5)料条的排列——冲导孔的下一个工程应设计导销(导向件)，并考虑冲切屑的浮动和料条的变形，确定冲孔形状的顺序。重要的部分至少应该在相邻的作品中。工位加工、料条不慎变形的工位应设有误差检测装置。

(6)模具装配图——必须标出模具高度、合模高度、进料高度。下死点与上模的位置关系必须明确，各部件的固定方法必须以易于维修为原则。

冲压使用率

磷铜密度：8.89吨/立方米=8.89千克/立方分米=8.89克/立方厘米

计算方法：物料重量÷密度=体积

体积 ÷ 横截面积 = 长度

长度÷步距=产品数量

计算过程：1kg÷8.89kg/立方分米÷(0.002*0.15)平方分米÷0.026分米/单位

=14421

补充：如果每步生产两个产品，则产量应为×2。

以上只是基于高中物理知识。

不过话又说回来，我也是冲压行业的，我的一个同事，哈哈。

0.5*0.6*88*0.0000027/1000=1个重量g，这是材料用量。要确定产品重量，只需在CAD中展开产品，使用pe系列命令将整个产品连接起来，使用list命令就可以知道其面积，面积*厚度T*密度/1000=产品重量。材料用量-产品重量=废品。报价时还应考虑报废。

回弹系数

根据我的经验，角度回弹：黄铜2~3度，磷青铜5-7度，不锈钢7-10度。镀锌板不需要反弹。 R角回弹一般为R角的90%。例如，R1.0实际上是R0.9。但是，你要知道，任何经验公式都不可能100%准确。建议弯曲后进行一站式微调，就万无一失了。

许多人害怕拉伸模具。这是因为设计拉伸模具时必须考虑许多因素。更重要的是，模具不可能一次性成型，必须经过多次修复才能达到理想的效果。理想的结果。因此，在实践中不断积累经验，对于拉深模具的设计将大有裨益。

1.材料：

好的材料是成功的一半，拉伸也不能忽视。

拉拔用冷轧薄钢板主要有08Al、08、08F、10、15、20号钢。其中以08号钢应用最广，分为沸腾钢和镇静钢。沸腾钢价格便宜，表面质量好，但偏析较严重，有“应变破坏”倾向。不适合冲压性能要求高、外观要求严格的零件。镇静钢较好，性能均匀，但价格较高。代表牌号是铝镇静钢08Al。

日本SPCC-SD深冲钢已在国外钢材中使用，其拉伸性能优于08Al。

经验一：当客户对材料的要求不是很苛刻，反复试模达不到要求时，可以换一种材料再试。

2、毛坯尺寸的确定：

形状简单的旋转体拉深件毛坯直径在不减薄的情况下进行拉伸。虽然材料厚度发生了变化，但基本上非常接近原来的厚度。可以根据毛坯面积和拉深件面积（如有切边，附加上切边余量）根据平等原则计算确定。

但拉伸零件的形状和工艺往往比较复杂，有时还需要减薄和拉伸。虽然有很多3D软件可以计算展开材料，但其精度并不能100%满足要求。

解决方法：测试样品。

一个产品要经过多道工序，第一道工序通常是下料工序。首先，需要对展开的材料进行计算，并对毛坯的形状和尺寸有一个大致的了解，才能确定冲裁模的总体尺寸。模具设计完成后，不要再加工冲裁模的凸凹模尺寸。首先对毛坯进行线切割加工（如果毛坯较大，可以用铣床铣削，然后用夹具修整）。在后续的拉伸工序中经过反复实验，最终确定毛坯的尺寸，然后加工冲裁模的凸凹模。

经验二：逆向进行，先测试拉深模，再加工毛坯的冲裁边尺寸，事半功倍。

3、拉伸系数m

拉伸系数是拉伸工艺计算中的主要工艺参数之一。通常用于确定拉伸的顺序和次数。

影响拉伸系数m的因素很多，包括材料特性、材料相对厚度、拉伸方式（指有无压边圈）、拉伸次数、拉伸速度、凸凹模圆角半径、润滑、 ETC。

拉伸系数m的计算和选择原则是各种冲压手册中介绍的重点。计算、查表、计算等方法有很多种，好在我也是按照书上选择的。没有什么新的。请阅读这本书。 。

经验三：修模时材料的相对厚度、拉伸方式（仅无边环）、拉伸次数不易调整。你一定要小心！！选择拉伸系数m时最好找同事核对一下。 。

4、模具上涂润滑油，或在片材上套上薄膜袋。

经验四：遇到拉伸开裂时，在凹模上涂润滑油（不要涂在冲头上），并用0.013--0.018mm塑料薄膜覆盖工件靠凹模的一侧。

5、工件热处理

在拉伸过程中，工件因冷塑性变形而发生冷作硬化，降低其塑性，增加其变形抗力和硬度。再加上模具设计不合理，需要进行中间退火，使金属软化，恢复其塑性。

注：一般工艺中不需要中间退火。毕竟会增加成本。您必须在添加更多工艺和添加退火之间做出选择。谨慎使用！

退火一般采用低温退火，即再结晶退火。

退火时要注意两点：脱碳和氧化。这里我们主要讲一下氧化。氧化后的工件上有氧化皮，这有两个有害影响：使工件的有效厚度变薄，增加模具磨损。

当企业条件不满足时，一般采用普通退火。为了减少氧化皮的生成，退火时应尽可能充满炉内。我也用过简单的方法：

1、工件较小时，可与其他工件混合使用（前提：退火工艺参数应基本相同）

2、将工件放入铁箱内焊接密封后装入炉内。为了消除氧化皮，退火后应根据情况进行酸洗。

当公司条件满足时，可采用氮气炉退火，即光亮退火。如果不仔细看的话，颜色几乎和退火前一样。

经验5：当处理冷作硬化较强的金属或试模出现裂纹而没有其他办法时，增加中间退火工序。

6.补充几点：

1、产品图纸上的尺寸应尽可能标注在一侧，以明确是否保证外形尺寸或内腔尺寸。内、外尺寸不能同时标注。如果他人提供的图纸存在此类问题，应与他人沟通。如果可以统一，那就统一吧。如果不能统一，则应了解工件与其他零件的装配关系。

2、最后一道工序，工件尺寸在外，主要是阴模，通过缩小冲头尺寸得到间隙；包括工件的尺寸，主要是冲头，间隙是通过增大阴模尺寸得到的；

3、凸凹模的半径应设计得尽可能小，以利于后续修模。

4、判断工件开裂原因时，可参考：

材质不好造成的裂纹多为锯齿状或不规则形状，而工艺和模具造成的裂纹一般是整齐的。

5、“多了会起皱，少了会裂”。根据这个原理，调节物料的流量。方法包括调整压边圈压力、增加拉深筋、修整凸凹模半径、在工件上切出工艺孔等。

6、为保证耐磨性和防止拉伸划伤，凸凹模及边环必须进行淬火处理，必要时可镀硬铬。

以上信息仅供参考