使用Solidworks设计冷冲压模具

卸料板

应坛友们的要求，现在专门开帖讲如何使用Solidworks设计冷冲压模具。
其实想法一直有，也一直打算写本书，种种原因现在只写了一部分，但一直没写完，特别是连续模部分，觉得现在发出来有些仓促，而且全部写完的话时间会拖得很长，怕大家失去耐心。但看坛友们要求挺强烈，咬咬牙发吧。
不过事先说明，只能发一部分，除了没写完的原因，卸料板还想把这本书出版了，让更多朋友能有机会接触、学习到这种方法，卸料板也想赚点稿费……最近穷啊。不过大家放心，最核心的内容肯定会有，肯定能让大家从这帖子里学会最需要的东西。
另外，由于排版的原因，部分内容可能会用图片显示，我原来是在word里写和排版的，论坛排版功能远远不如WORD，为防止出错引起麻烦，可能要用一些图片代替，请大家谅解。
有朋友可能关心PART文件，这个我觉得没有必要，因为这个帖子是让大家学习方式方法的，而不是评审结构的。而且看我的PART文件，不如自己动手画一下，练习一下，毕竟“纸上得来终觉浅”。所以暂时不放PART文件了。

般运工

卸料板 发表于 2016-9-1 12:59
感觉太啰嗦了，是不是？
算了，不发这些基本内容了，大部分人都会。刚开始只是觉得有些技巧比较有用，才发 ...

不啰嗦 都要 都要:lol

miaocw

楼主的书出来，告诉我一声，我想买一本

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正式内容之前，先放一些图片，都是我用solidworks画的真实模具，绝大多数都已量产了。

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再来副稍微复杂点的复合模。
复合模部分在左侧，右侧是个单独冲小孔的。因为太靠近产品侧壁，凹模强度太差，不得已分成两工序。

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来副侧冲，也是单工位。嗯，后文介绍“从核心到外围”设计方式时用的就是这副模具作实例。

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放副连续模吧，别让别人以为SW只能玩玩单冲模。

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说明一下，帖子里讲的内容是完完全全使用Solidworks进行设计，没有使用任何插件。
我也知道插件很强大和很方便，但插件有几个问题：
第一、插件不好找，至少现在我都没能在现在的电脑上装上LOGOPRESS，按网上的方法总是破解不成功；
第二、插件里有些结构太固定，想使用其他结构比如简略结构、强化结构什么的，插件里的模板没有，自己再做就太困难；
第三、插件学习起来不是那么方便。

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现在放正式内容，当然，只是节选，前言什么的对大家学习没用，那是为出书准备的。

一、导读

本书共有四个有效章节，按由浅到深、从简单到复杂的顺序分别为：基础篇、提高篇、高级篇和应用篇。其中基础篇和提高篇讲的是单冲模的设计方法，而高级篇重点讲述如何使用Solidworks设计连续模，应用篇则是以一个具体的产品为实例来讲述如何一步步地设计出一副完整的连续模具，并生成可用于模具加工的最终图纸。

基础篇的内容相对比较简单，其内容是使用“自下而上”的方法，以现有模具为依据，设计一副结构类似、尺寸相近的单冲模。内容虽然简单，但其中也介绍了大量的方法、技巧和注意事项，很多方法和技巧在后面的连续模设计中也会大量使用。而且，对于很多模具加工企业和冲压企业来讲，在设计模具时，故意设计成结构类似、尺寸相近，不但可以节省大量设计时间，还可以使模具标准化、系列化，必要时也可以使用旧模具进行改造，对于降低生产成本也是非常有好处，因此，这部分内容无论对于后面内容的学习还是对于实际工作都是有一定臂助的，建议即使有相应基础和经验的读者也好好阅读。

提高篇也是针对单冲模的设计，但与基础篇不同的是：该篇是使用“自核心到外围”的方式，设计一副全新的模具，完全不依赖于现有模具。使用该方法，再结合高级篇中所讲的总体设计方面的内容，可以设计出结构和动作很复杂的模具，比如异形曲面拉深、侧冲等。可以说，使用该方法，绝大多数单冲模和复合模都可以设计出来，而且可以很方便地实现各种校核比如闭合高度校核、干涉检查等。同样，本篇中许多方法和技巧也会在设计连续模时用到。

高级篇是本书的重点，解决的是对于绝大多数三维软件都很麻烦的事，就是如何将“自上而下”的设计方式在三维软件里实现。本篇中将会详细介绍如何从最终产品生成料带，再生成平面图、装配图，并完成模具的三维绘图，最终生成一副完整的模具。熟悉连续模设计的读者可能会说，这与使用AutoCAD设计连续模的过程似乎没有什么不同，而这正是本书的目的之一：让模具设计师们不必改变设计思路和过程就能平滑地将模具设计由传统的二维过渡到三维，变的，只是设计工具，而且不需要投入过多的时间和精力去学习和熟悉设计工具。事实上，如果熟悉掌握了相应的技巧就会发现：这种设计反而更便捷更迅速，特别是在模具修改时。值得一提的是，这个过程并不需要借助其他如“LogoPress”或“3DQP”那样的插件，仅仅依靠Solidworks本身的功能来实现。

应用篇是针对高级篇的内容，以一个实际产品为例，从料片展开开始，一步步地完成排样、平面图、装配图，插入标准件，拆零件，生成一副完整的三维模具，再出用于加工的工程图，最终完成整副模具的设计。

内容看起来挺多，实际上，对于熟悉模具设计和Solidworks的工程师来讲，基本上在十几个小时的学习后，本书的主要内容就可以完全掌握，并可将其用于实际的设计中。而且在使用后会发现使用Solidworks设计模具更快捷方便，而且不易出错。比如模具进行更改，很多在AutoCAD里不得不进行的大量修改，在Solidworks里，只不过是改几个尺寸或命令的事，设计速度和准确性都大大提高。

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二、基础篇2.1 综述

本篇除了介绍使用“自下而上”的方式设计单冲模和复合模外，还会涉及大量使用Solidworks的方法、技巧和注意事项，这些方法和技巧在后面所讲的设计连续模时也会大量用到，因此建议仔细阅读。

“自下而上”和“自上而下”是两种不同的设计方法，分别用于不同的场合。“自下而上”是指先设计模具各个零件，再将设计好的零件装配到一起，最终完成整副模具；而“自上而下”则相反，先对模具的整体进行设计，再依据设计好的整体一步步拆出各个零件，最终完成整副模具。“自下而上”只适合简单的模具，也就是说，模具结构比较简单，设计师在设计前脑海里已有模具的整体构思和关键细节，所谓的设计，基本上只是画图和局部的修改。如果已有现成可参考的模具或使用现有模具进行少量改造，这种设计方法会更快更准确。而“自上而下”则不同，尤其在设计比较复杂的模具时，设计师无法在脑海中将模具的整体和全部细节都考虑得非常全面，只能在设计时一一画出，并在画的过程中不断修正原有的设想和思路，相关的结构和取值也是在设计时一步步定型。有经验的设计师知道：一般模具设计的过程，都是“自上而下”，只有简单的单冲模和复合模，或改造模具时可以使用“自下而上”的方式。

但是，“自下而上”的设计方式仍然有很广阔的应用前景，因为有经验的设计师在设计简单模具时，脑海里往往已经有了该模具的整体结构和关键细节，没能完全考虑到的只有少量无关大局的部分。如果企业的模具已经形成标准化、系列化，这种情况更会大量出现。利用现有模具图纸进行少许改动变成一副新模具，也是模具设计时经常会遇到的情况。上述这些情况，使用“自下而上”的方式往往更方便更快捷，特别是利用Solidworks的尺寸驱动和修改约束的方式，更会让这种设计方式变成点几下鼠标改几个尺寸而已，效率显而易见。

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2.2 设计方法

下面以一个产品的实例来介绍如何使用Solidworks以“自下而上”的方式设计一副简单模具。

如图2-1所示产品，一个最简单的拉深产品，材料为0.4mm厚的镀锌板，所有公差均为自由公差。要求设计一副生产该产品的单冲拉深模。

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2.2.1 前期准备

首先进行前期计算，主要是展开计算和拉深系数计算。

先将实际产品画出，如图2-2，注意，一定要实际尺寸画，如果是偏置公差的尺寸，应该按实际公差的中间值画，比如图中高度尺寸8file:///C:/Users/User/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.png，画实际产品时，该尺寸应该取到其中间值7.9。这么做对于该拉深件无所谓，因为拉深高度可通过加减垫片或改变冲床闭合高度来调整，但如果是冲孔之类，如果不按中间值画，最终画出的模具肯定无法保证产品的质量。

图2-2 完全按图纸尺寸画出的三维图

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使用Solidworks的测量功能，选择该图形的外部所有面（内部面也可，其结果完全相同），Solidworks自动测出该产品的外部面积，如图2-3所示。该面积即为该产品的实际展开面积。使用该展开面积即可计算出使用的毛坯实际外径应为22.5mm。

这就是使用Solidworks计算展开面积的方法，注意，该方法仅适用于圆筒形件的正常拉深，对于异形件拉深、圆锥形件拉深、大R角拉深、变薄拉深不适用，因为材料在拉深过程中的流动和变薄情况不会象圆筒形件这样均匀。虽然算出的展开面积是准确的，但各个方向上的尺寸却无法准确计算出，因此不能将该数据用于毛坯形状的计算上。

按毛坯尺寸和拉深外径计算出拉深系数m=12/22.5=0.529，大于镀锌板的极限拉深系数，因此该件可以一次拉深而出。

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2.2.2 整体设计

虽说“自下而上”的方式不必整体设计，但那也只是不必落实到纸面上，设计师脑海里的整体设计还是必不可少的。整体设计的内容包括：使用什么冲床、采用多高的闭合高度、模具的大小、模具的结构、弹簧如何布置（并考虑弹簧力和压缩量）、毛坯如何定位等。更直接的办法：找一副结构尺寸相近的模具，按原有图纸进行改造和画图。为了便于讲述，本书参考一副现有模具图纸进行设计，该模具图纸如图2-4所示。

熟悉拉深模具的设计师可以看出，该图是一副典型的倒装拉深模具。凸模（320）在下、凹模（311）在上，凸、凹模均采用镶块以便于调整和维修，冲床气垫提供压边力和凸模卸料力，上模采用打杆（309）卸件，毛坯通过凸模卸料板 （314）上4个气吹式定位销（313）定位，四导柱导套（307、325）保证间隙，上模通过模柄（302）安装到冲床滑块上，下模通过两个螺栓固定到下台面上。（因该模具使用的冲床比较特殊，所以结构上有一定的特殊性，本书主要以此模具讲述设计方法，其结构不必细究。）

该模具结构、尺寸与需要设计的模具比较接近，因此可使用该模具作为设计的主要参考。

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2.2.3 零件设计

对于拉深模具来讲，凸、凹模是最关键的。因此首先设计凸、凹模，其实所谓的设计只不过是按计算好的数据画出工作部分，结构和其余尺寸参考原来的模具，需要时做些必要的修整即可。

先画凹模，原来模具上的凹模如图2-5所示。

可以看出，除了将拉深凹模型腔尺寸改变以外，该凹模图纸上其他尺寸不必作任何改动。可据此画出新模具的拉深凹模。

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在Solidworks里新建零件，并使用实际名称（或图纸编号）保存在指定的目录下。

在特征树中右击“前视基准面”，在弹出菜单中点击“新建草图”，如图2-6。

图2-6

按图2-5中主视图中外形的尺寸画出凹模外形，如图2-7所示。并按原图中的厚度进行拉深。

小技巧1：在使用Solidworks画零件草图时，一定要注意各种对齐关系，比如第一张草图的中心最好画在系统默认的坐标原点上，这样不但可以让Solidworks自动建立起对齐关系，在以后画图时都可使用坐标原点进行相关定位，不必每次都重新找中心位置。

小技巧2：在使用Solidworks画零件草图时，一定要注意添加各种约束，使草图变成完全定义草图（Solidworks默认完全定义草图线条为黑色，非完全定义为蓝色），比如将对称中心线其中一端与坐标原点重合，再设定其为水平或竖直，图2-7中的凹模外形边线与中心线间的设定为对称关系，再标注上所有应有的尺寸。完全定义的草图除了能保证没有漏输入尺寸外，将来修改时也不容易出错。

图2-7 完全定义后的拉深凹模外形草图

选择拉深后的前表面，新建草图，画出凹模型腔。如果画外形草图时按小技巧1中建议将草图中心画在系统默认坐标原点上的话，现在画型腔的圆时，圆心可直接点到坐标原点上，这样就直接建立起了型腔与外形间的位置关系。如图2-8所示。标注出圆的外径，进行拉深切除，深度设定为完全贯穿，这样就画好了凹模型腔。

图2-8  画出中间凹模型腔图形，注意圆心已与系统默认坐标原点重合。

PS:排版果然太乱了。

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小技巧3：Solidworks可以设定和更改快捷键，有了快捷键的辅助，画起图来就不必到工具栏和菜单中寻找各种命令，左手快捷键，右手鼠标，方便快速，效率甚至超过AutoCAD。设定快捷键的方法：右击工具栏任意地方，点击弹出菜单中倒数第二项“自定义”，在弹出的对话框中点击“键盘”选项卡，就会出现所有Solidworks命令，如图2-9所示。其中一些系统已经设定了默认快捷键，设计师们可以按自己的习惯重新设定，熟悉AutoCAD命令的设计师也可以将其设定成与AutoCAD相同的快捷键，比如将画圆命令设定为“C”，画直线命令设定为“L”，这样可以更方便快捷地从AutoCAD过渡到Solidworks。根据经验，表2-1中的命令在设计模具时使用得比较多，建议设定为习惯的快捷键，这会使设计工作事半功倍。

个人习惯用的快捷键

菜单	命令	快捷键		菜单	命令	快捷键
文件	新建	Ctrl+N		工具	矩形	R
文件	打开	Ctrl+O		工具	圆	C
文件	关闭	Ctrl+W		工具	点	P
文件	保存	Ctrl+S		工具	中心线	G
文件	另存为	Ctrl+A		工具	圆角	E
文件	页面设置	Ctrl+G		工具	倒角	D
文件	打印	Ctrl+P		工具	等距实体	W
文件	属性	Ctrl+T		工具	转换实体引用	V
编辑	重复上一命令	Enter		工具	剪裁	X
编辑	剪切	Ctrl+X		工具	延伸	T
编辑	复制	Ctrl+C		工具	构造几何线	O
编辑	粘帖	Ctrl+V		工具	镜向	M
编辑	删除	Delete		工具	智能尺寸	H
编辑	重建模型	Ctrl+B		工具	添加约束几何关系	I
视图	重画	Ctrl+R		工具	测量	Ctrl+M
视图	视图定向	SpaceBar		其它	前视	Ctrl+1
视图	整屏显示全图	Ctrl+Z		其它	后视	Ctrl+2
视图	局部放大	Z		其它	左视	Ctrl+3
插入	拉伸凸台	A		其它	右视	Ctrl+4
插入	拉伸切除	S		其它	上视	Ctrl+5
插入	孔向导	K		其它	下视	Ctrl+6
插入	草图	Q		其它	等轴测	Ctrl+7
工具	直线	L		其它	正视于	Ctrl+8

表2-1 常用快捷键

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拉深凹模型腔后面有时会故意设计一个让位的斜面（该斜面对于卸件、改善表面划伤有一定好处，但并非完全必要，一般不用设计），画这个斜度可以采用如下方法快捷生成：

右击凹模前工作面，在弹出菜单中右击“新建草图”；

点击凹模型腔边线，选择草图命令中的“转换实体引用”功能，这样Solidworks就自动画出与凹模型腔的边线完全相同的草图，如图2-10所示；

图2-10  通过转换实体引用功能画出让位斜面的草图

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设定“开始条件”（也就是切除从什么位置开始）为“等距”，在下面输入格里输入等距距离（也就是直壁深度），并设定为“反向”，选择切除深度为“完全贯穿”，点击打开“拔模开/关”，输入倾斜角度，并设定为“向外拔模”。确认后，该斜度自动切出，如图2-12所示。

相类似的，冲压模具的冲裁凹模刃口有时也会是直壁+斜面的结构，用于防止废料上浮和凹模胀裂，其画法相同。如果是直壁+空刀的结构，在画图草图时，可使用“等距实体”的命令，同样也是方便快捷。

注意：之所以会将该方法专门详细讲述，是因为“转换实体引用”和“为‘拉深切除’指定开始条件”两种功能在模具设计尤其是连续模设计时将会大量使用，不但能大大加快设计速度，还为将来模具修改等提供便利。

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先放这些，有人看再继续。吃饭。

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感觉太啰嗦了，是不是？
算了，不发这些基本内容了，大部分人都会。刚开始只是觉得有些技巧比较有用，才发上来。