第1章 冲压模具设计基础1.1 概论
依靠安装于压力机上的模具，对里头的板料施加变形力，于模具内让板料变出一定形状、尺寸以及性能，凭此得到产品零件的生产技术是冲压加工。板料、模具以及设备是冲压加工的三个要素（见图1-1）。冲压加工常常于材料冷状态下开展，所以被称作冷冲压。冷冲压属于金属压力加工方法中的一种，它是构筑于金属塑性变形理论根基之上的材料成形工程技术。冲压加工的原材料一般来讲都是板料或者带料（卷料），因而也被叫作板料冲压。冲压模具是指将板料加工成冲压零件的特殊专用工具。
图1-1 冲压加工的三要素
1.1.1 冲压加工的特点及应用（1）冲压加工的特点
靠模具以及压力机来完成加工过程的是冲压生产，和其他加工方法作比较，在技术层面、经济层面存在如下四大特点：
冲压加工通常对毛坯不需要进行加热，它也不像金属切削加工那般会产生大量切削余料，因此它不但具备节能的特性，而且在节约金属材料方面较突出，它属于一种少无切削加工方法，所得到的冲压件一般情况下无需接着做再加工 。
②冲压件的尺寸精度由模具来保证，所以质量稳定，互换性好。
③因为是利用模具进行加工，所以能够获取到，其他加工方法没办法做到，或者很难制造出来的，壁薄的零件，重量轻的零件，刚性好的零件，表面质量高的零件，形状复杂的零件。
④利用普通压力机，每分钟能够生产几十件，利用高速压力机，每分钟可以生产几百件甚至上千件，故而它是一种高效率的加工方法。
冲压存在缺点，主要体现于冲压加工时的噪声问题，冲压加工时的振动问题，这两个问题并非完全由冲压工艺带来，并非完全由模具本身引起，主要是传统冲压设备落后导致的，随着科学技术进步，这两个问题逐渐得到一定解决。
（2）冲压加工的应用
冲压工艺具备上述显著突出的特点，所以在现代化生产里，有着受到广泛应用的情况，这就是其应用领域，。有关调查统计显示，农机产品、摩托车、汽车里，冲压件占比75%至80%，自行车、手表、缝纫机中，冲压件约占80%，收录机、电视机、摄像机方面，冲压件约占90%，况且航空、航天工业内冲压件占比也较大，另外食品金属罐、金属盒、铝锅铝壶、搪瓷盆碗、不锈钢炊具、餐具等皆是依据模具冲压作业制成的，甚至计算机硬件都离不开冲压件。总之，当今机械工业部门的零件，其成形方式转向优先选用冲压加工工艺，当今电子工业部门的零件，其成形方式转向优先选用冲压加工工艺，当今轻工工业部门的零件，其成形方式转向优先选用冲压加工工艺，当今国防工业部门的零件，其成形方式转向优先选用冲压加工工艺。
统计得出，世界各类钢材品种的相应比例呈现于表1-1之中，其中板材以及带材的很大一部分被应用于冲压加工 。
表1-1 各种钢材品种的比例
②加工范围，可对各种类型的冲压件进行加工，尺寸方面，小至钟表的秒针，大到汽车的纵梁，且冲切的料厚已达20mm以上，所以，冲压加工幅度大，适应性强。
冲压材料可分为黑色金属、有色金属及某些非金属材料。
③对于冲压件精度而言，一般情况下，冲压件精度能够达到IT10至IT11这个范围，精冲件精度则可以达到IT6至IT9的水准，一般的弯曲、拉深件精度能够达到IT13至IT14的程度。
④冲压件的表面粗糙度情况是，普通冲裁时，Ra能够达到3.2μｍ至12.5μｍ，而精冲件的Ra可以达到0.3μｍ至2.5μｍ
1.1.2 冲压工艺的分类
因冲压的形状各异，尺寸有别，精度存在要求且原材料性能不一样，当下在生产里所采用的冲压工艺方法是各种各样的，归纳起来能分成冲裁、弯曲、拉深以及成形这四大类，具体情况见表格1 - 2至表格1 - 5。
表1-2 冲裁工序
表1-3 弯曲工序
表1-4 拉深工序
表1-5 成形工序
在实际生产当中，当年产量处于较大状态时，若只是依据表1 - 2至表1 - 5里所罗列的基本工序来构建冲压工艺过程，那么生产率会比较低，无法满足生产的需求所以通常会采用组合工序，也就是将两个以上的基本工序组合成为一道工序，进而构成所谓的复合模、多工位级进模、复合 - 级进模的组合工序等等。
1.1.3 冲压工艺对材料的要求
冲压所使用的材料，和冲压工艺的关联极为紧密，其性质会直接对冲压工艺设计产生影响，会对冲压件质量造成影响，会对产品使用寿命产生影响，还会对组织均衡生产产生影响，会对冲压件生产成本产生影响。在挑选冲压材料之际，首要的是要达成制件的使用需求。通常来讲，对于机器上的主要冲压件，材料需具备较高的强度与刚度；对于电机电器上的某些冲压件，要求具备较高的导电性与导磁性；对于汽车及飞机上的冲压件，要求拥有足够的强度，还要尽可能减轻质量；对于化工容器上的冲压件要求具备耐腐蚀等特性。因此，多种多样的使用需求，便决定了要选用各不相同的冲压材料，然而，从冲压工艺的角度去思索，材料还得符合冲压工艺的要求，从而确保冲压流程能够顺利达成。
对冲压所用材料的要求如下：
板料对各种冲压加工方法的适应能力被叫做冲压性能，要知道冲压加工方法是以金属为塑件的加工方法，所以要求材料具有良好的塑性，那么就意味着其具有良好的冲压性能 。
对于需拉深成形的板料，要求塑性良好，屈服极限低，板厚方向性系数大，硬度高的材料难以进行拉深加工，板料的屈强比σs/σb越小，冲压性能越好，一次变形的极限程度越大，板厚方向性系数r>1时，宽度方向上的变形比厚度方向上的变形容易，r值越大，拉深过程中越不易产生变薄和发生断裂，拉深性能越好，拉深性能好的材料有含碳量
②材料具有良好的表面质量，冲压时制件不易破裂，废品较少，模具不易擦伤，寿命提高，且制件的表面质量好，所以一般要求冲压材料表面光洁、平整，无氧化皮、锈斑、裂纹、划痕等缺陷。
冲压凸模和凹模的间隙，是依据材料的厚度来确定的， ③厚度公差需符合国际规定，所以材料厚度公差要符合国家规定的标准，不然厚度公差要是太大， 将会影响制件的质量，还可能致使损坏模具和设备。
