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简介：这份资源是一份面向数控模具设计学习者和从业者的级进模设计参考资料，涵盖微型电机与电器元件中关键连接件的完整设计流程。内容从工件用途与精度分析出发，系统讲解了冲裁工序的形状简化、最小孔径限制、孔间距校验，以及弯曲工艺中的圆角半径、纤维方向、最小弯曲高度、工艺孔设置和回弹计算等核心要点，可帮助读者建立从零件分析到模具结构优化的系统思路。资源为单一PDF文件，大小仅497KB，内容为图文混排的设计说明书，内含工艺参数表格与计算依据，参考性强。目前已吸引87人学习，适合模具专业学生、产品结构工程师以及从事精密冲压的工艺人员阅读，作为课程设计或实际项目设计的辅助参考资料。

1. 入手级进模设计，先搞清楚说明书和CAD图纸到底解决什么

做级进模设计，最先逼着人的不是三维建模，而是整条方案链上的数字依据：料带宽开多少、冲裁力够不够、压力中心落在哪、设备吨位怎么选。这些依据的最终载体，正是“（数控模具设计）级进模模具设计（含全套说明书和CAD图纸）”这套方案点名的两样东西——一本说明得清的计算说明书，一套能直接交给车间开料、加工、装配和调试的CAD图纸。这篇笔记按模具设计从业者的常规思路把这条链拆开讲：先立排样与工艺计算的数值基础，再谈说明书怎么成套写，接着落到CAD出图的实操细节，最后是几处容易翻车的交付坑。适合从毕业设计到车间落地之间的模具设计从业者，也适合正在从数控加工转设计的师傅对照着补全方法。

2. 排样、冲裁力与压力中心：级进模设计的数值三件套

排样和工艺计算直接决定送料方向、工位数量、模具外形大小和冲床吨位。车间审图和老师审毕业设计，最先盯着的就是这些数字怎么来的。CAD图纸上的排样图、压力中心标记，追根溯源都是这一章的三件套。

2.1 排样先定搭边和步距：料带宽、步距与材料利用率

排样要解决的是毛坯怎么在条料上摆。常见做法是直排、斜排、对排三种里选。级进模多数用直排或斜排，直排适合长件和窄条，斜排用来迁就弯曲线与轧制方向的关系。排样一旦定下来，料带宽和步距就定了，后面所有工位位置都跟着它走。

搭边值按料厚取，下表是手工设计时常用的参考区间。精密高速冲压要再查冲压手册，不能照抄。

步距和料带宽按下面两个式子算：

S = L + a1，其中 L 是毛坯沿送进方向的展开长度。
B = b + 2a，其中 b 是毛坯垂直于送进方向的最大宽度。

搭边不是省料用的装饰。搭边太小，冲裁时刃口附近材料被拉伸撕裂，毛刺和飞边变大，导正孔边缘也容易被拉裂。材料利用率按单件净面积除以 B×S 估算，能在说明书里写出来就行，不必算得很精细。

排样落实到CAD图纸上时，排样图放在总装图右上角是工厂里很常见的做法，图上把 S、B、搭边值、工位顺序标清楚。还要注意材料轧制方向：弯曲线尽量与轧制方向垂直或成 30°~60° 夹角，否则弯曲外弧容易裂。这个点最容易被新手忽略，却是车间实际翻车的常见原因。

2.2 冲裁力与压力中心：用Python把计算写进说明书

只靠计算器一个个按，容易抄错，压力中心一旦靠手感估计，模具偏载就来了。常见做法是写一个短脚本统一计算，然后把结果整理进说明书。下面这段以三个工位为例：冲导正孔、冲异形孔、落料。

# 级进模冲裁力与压力中心计算 # 剪切强度按材料抗拉强度的 0.7~0.8 倍估，单位 MPa def punch_force(perimeter, thickness, shear_strength): # 1.3 是刃口变钝、间隙不均的常用保险系数 return 1.3 * shear_strength * perimeter * thickness def centroid(pt_list): # pt_list 元素为 (力, 该力的坐标) total_f = sum(f for f, _ in pt_list) if total_f == 0: return 0.0 return sum(f * p for f, p in pt_list) / total_f # 料厚 2mm，Q235 剪切强度按 300 MPa t = 2.0 shear = 300.0 # 每个工序的冲裁周长和中心坐标，坐标与 CAD 排样图保持一致 ops = [ {"name": "导正孔", "perimeter": 20.0, "center": (15.0, 20.0)}, {"name": "异形孔", "perimeter": 80.0, "center": (45.0, 20.0)}, {"name": "落料", "perimeter": 120.0, "center": (80.0, 22.0)}, ] forces = [] for op in ops: f = punch_force(op["perimeter"], t, shear) forces.append(f) print(f"{op['name']}: 冲裁力 {f / 1000:.2f} kN") total_f = sum(forces) cx = centroid([(f, op["center"][0]) for f, op in zip(forces, ops)]) cy = centroid([(f, op["center"][1]) for f, op in zip(forces, ops)]) print(f"总冲裁力: {total_f / 1000:.2f} kN") print(f"压力中心: ({cx:.2f}, {cy:.2f})")

逻辑说明：把每个工位当成一个独立的冲裁轮廓，按周长和料厚算出各自的冲裁力，再用重心公式把所有力合成到一点，这个点就是压力中心。压力中心如果不落在模柄中心和凸模固定板的承载范围内，冲压时会产生偏载，导柱早期磨损、凸模固定板崩口都很常见。

参数说明：剪切强度按抗拉强度的 0.7~0.8 倍估算。Q235 可取 300 MPa 附近，08Al 软钢约 260~320 MPa，304 不锈钢约 400~520 MPa。料厚变化时冲裁力线性变化，但刃口磨损和间隙不均会让实际力偏高，所以后续选设备还要叠安全系数。脚本输出的是 kN，写在说明书里时建议换成 kN 并保留两位小数。

这段脚本不写文件，输出文本后直接整理成说明书的计算表格。关键是把 ops 数组里的中心坐标和 CAD 排样图坐标保持同一原点，后面做图纸校验能省很多事。

2.3 工序拆分与导正销布置：先冲孔后成形的基本次序

工序怎么拆，决定模具长什么样。级进模的工序安排有几条硬规矩：

• 先冲导正孔，再冲其它孔，最后安排成形和切断。成形之后再冲孔，工件已经变形，孔位很难保住。
• 弯曲工位要留整形余量，90° 弯曲可以先预弯到比目标角略小的角度，最后一道整形工位兜底。
• 带侧孔、侧冲的工件，要用斜楔机构把垂直运动转成水平冲裁，侧冲工位放在料带外侧空位较宽的位置。
• 落料和切废尽量放在末端，保证料带全程有带料边用于送进，不会中途散开。

导正销的布置跟着工序走。进距越大，定位越关键。导正销直径一般取 1.5~3 mm，位置优先放在对称线上。导正孔要用单独工位先冲出，之后每个关键工位前安排导正销重新定位一次。粗定位靠导料板，精定位靠导正销，导料板单边间隙按料厚加 0.05~0.1 mm 来控制，间隙太小卡料，太大料带漂移。

这些排样结果最终都要画到CAD装配图的排样图里。数控加工阶段，导正孔、定位销孔、凸模安装孔都靠这张图定基准，所以排样图画得越干净，后面加工越省事。

3. 设计说明书成套写法：从产品工艺性到模具结构说明

说明书不是论文，是给别人快速复核设计依据的东西。审图人拿到说明书要能回答三句话：工序是怎么来的，力是怎么算的，结构能不能装起来。成套说明书我习惯按九段写，每一段有明确的读者。

3.1 说明书的九段式框架：每一段写给谁看

写说明书最怕抄教材定义。“冲裁是利用冲模使板料分离的冲压工序”这种话写了等于白写。要写的是这个产品厚度多少、材质是什么、哪几个孔尺寸要求高、哪个位置会干涉，让看的人直接抓住设计条件。计算条件也要写清，比如“剪切强度按材料抗拉强度估算取 300 MPa”，而不是默认读者知道取值来源。

3.2 刃口尺寸计算：冲孔以凸模为基准，落料以凹模为基准

刃口尺寸计算是说明书的核心章节。为什么冲孔以凸模为基准、落料以凹模为基准，因为冲孔的最终尺寸由凸模决定，落料的外形尺寸由凹模决定，而模具磨损后尺寸变化方向不同。先定基准件，再按最小间隙算另一件。

常用公式如下：

冲孔：d凸 = (dmin + xΔ) -δ凸，d凹 = d凸 + Zmin +δ凹
落料：D凹 = (Dmax - xΔ) +δ凹，D凸 = D凹 - Zmin -δ凸

式中 x 是磨损系数，粗冲取 0.5，精密件取 0.75；δ 通常取 Δ/4；Zmin 为最小冲裁间隙。间隙快速取法：软钢按料厚的 6%~8%，不锈钢按料厚的 10%~15%，精密冲裁另外查手册。

举个例子：料厚 1.5 mm 的软钢件冲一个 φ12 的孔，公差 0~+0.1，按间隙 8%t 取 Z=0.12 mm，则凸模标 φ12 0/-0.025，凹模标 φ12.12 +0.025/0。说明书的刃口尺寸表按这个格式列一行，加工时凹模按凸模配间隙，车间不会产生歧义。

提示：凹模尺寸是凸模尺寸加最小间隙，不是直接把产品公差放进去。这个顺序写反了，断面光带和毛刺方向都会出现问题。

3.3 设备选择与结构说明：吨位、闭合高度和导向方式

设备选型分三步。

第一步算总力：F总 = 1.2~1.3 ×（冲裁力 + 卸料力 + 推件力）。卸料力和推件力通常按冲裁力的比例估算，普通级进模卸料力取冲裁力的 3%~5%，推件力取 5%~8% 是常见取值。

第二步查厂内设备表，公称压力必须大于 F总。要注意曲柄压力机的公称压力发生在离下死点一定距离的位置，校核时要看工作行程对应点的许用压力，不能只看吨位数字。

第三步校闭合高度。模具闭合高度要在设备最大装模高度与最小装模高度之间，留 5~10 mm 调整余量。还要看台面尺寸、模柄孔直径和行程大小。一般厂里设备就那么几台，说明书里写清闭合高度范围，比只写一个“选 100T 冲床”靠谱得多。

模具结构说明围绕导向方式、卸料方式和凸模固定方式展开。薄料高精度级进模用滚珠导柱导套，料厚且冲裁力大的用滑动导柱，工位多的时候选四导柱模架。级进模薄料多用弹压卸料板，卸料板同时承担压料作用；厚料冲大孔改刚性卸料，结构更简单也不容易崩弹簧。

4. CAD图纸怎么画算配套：图框、装配图、零件图与PDW辅助

CAD图纸是说明书的图形化表达。图纸画得全不全，直接决定车间能不能照图加工和装配。

4.1 图框与图层先行：标题栏、线宽和字体一次设对

打开CAD先别急着画零件，先把图框、图层、文字样式定下来。很多图纸最后乱，都是因为图层和线宽从一开始就没规划。

标题栏做成属性块，图号、名称、材料、数量、比例、阶段标记都用属性字段。出图时填属性就行，后面做批量统计和图纸目录也更方便。标注样式里字体用 gbeitc.shx 配合 gbcbig.shx，这两个是CAD自带字体，中文不会变成问号。文字高度按图幅设置，A3 图常用 2.5~3.5 mm。CAD字体问题大多是样式没统一，不是软件问题。

4.2 装配图要画全的三件事：排样图、剖切与明细表

级进模总装图至少要有三块内容。

第一块是主视图，画闭合状态。上模在下死点附近，卸料板压住料带，凸模进入凹模刃口的深度要看得清。第二块是排样图，放在图纸右上角，标注步距 S、料带宽 B、搭边值、工位顺序。第三块是明细表，件号、名称、数量、材料、热处理、标准件代号逐项列出，与装配图里的引出序号一一对应。

总装图还要标外形总长、总宽、总高和闭合高度 H。模板分块线、过孔位置要清楚。如果说明书算过压力中心，在总装图上用十字加圆标记出来，坐标数值放在旁边。这个标记经常被审图人盯着看，没有或对不上都很尴尬。

4.3 零件图给数控加工留好基准：公差、粗糙度与热处理

零件图的重点不是画得像，而是每一条公差都能让车间执行。

工作零件要画出刃口线，标出与冲裁间隙相关的尺寸。凸模要分工作部分和固定部分两段标注，固定部分按模架加工配做。刃口部位尺寸按说明书刃口表标注，垂直度、平行度按 0.01~0.02 mm 标。销钉孔与固定板配作时，标注“与 XX 配件”而不是单独给死尺寸。

表面粗糙度按部位区分：刃口面 Ra0.4~0.8 μm，导滑面 Ra0.8~1.6 μm，安装底面和基准面 Ra1.6~2.5 μm，其余 Ra3.2~6.3 μm，这是级进模常用的取值范围。技术要求里把材料与热处理写清楚，比如 Cr12MoV 淬火回火 58~62 HRC，数控线切割前还要留穿丝孔位置。

给数控加工留基准是零件图里最容易忽略的一点。每张零件图都画出基准符号，数控编程对刀时以它为工件坐标零点，所有尺寸都从基准出发标注，加工才不会乱。

4.4 UGNX PDW（级进模向导）能做多少，边界在哪

UGNX里的PDW是级进模设计向导，行业里用得很普遍。常见用法分四步：

1. 在NX里导入产品模型，定义冲压方向。
2. 用PDW做条料排样，按毛坯展开外形生成料带。
3. 选用标准模架和标准件，自动生成凹模镶块、固定板、卸料板等模板类零件。
4. 干涉检查通过后，导出DWG到CAD，统一换成公司图框、标注和明细表。

PDW的边界要拎清楚。它自动排出的工位不会替你做回弹补偿，不会判断压力中心是否落在模具中心，料带宽、步距这些基本参数仍然要按第2章的数据人工指定。PDW是快速搭结构和验证干涉的工具，不是按个按钮就能交付的黑匣子。

从NX导出DWG时，线型和字体经常乱。常见做法是导出前在NX里把图层名和线宽映射表设好，导出后用CAD脚本把线型统一替换一遍，正好接上下一章的图纸交付问题。

5. 级进模设计避坑：干涉、回弹与图纸交付的5个常见问题排查

下面5个问题都是这行里反复出现的，按现象、原因、解决的顺序写，方便直接对照排查。

5.1 卸料板压不住料带：弹料、送料卡滞

现象：试模时冲过的料带翘起来，卸料板抬起后料带回弹，送进下一工位卡住；小孔冲头带料跟着上模走。

原因：卸料板让位高度算错，压料行程不足，弹簧力量不够。级进模薄料冲裁时，卸料板要先于凸模压住料带，冲裁后把料从凸模上刮下来。

解决：卸料板压料行程按 2~3 mm 起步，用等高铁保证卸料板与底座平行；弹簧按预压量选型，预压 10%~15% 时弹簧力达到压料需求的 1.5 倍左右比较稳妥。装配时用塞尺测卸料板与料带间隙，四个角误差控制在 0.02 mm 以内再锁紧。

5.2 折弯回弹不准：角度补偿从预估值开始

现象：设计角度 90°，试模弯出 93° 到 95°，怎么调都差一截；同一批材料上午和下午角度还不一样。

原因：弯曲回弹量与材料屈服强度、弯曲半径和料厚的比值 R/t 正相关。R/t 越大回弹越大，模具间隙越大回弹也越大。

解决：排样阶段按经验预补偿，90° 弯先按 1°~3° 回弹角做预折；R/t 较大的工件把预弯角度做大，后面加一道整形工位兜底。有条件的话，设计阶段用 AutoForm 这类冲压成形软件算一次回弹，把补偿偏置直接做进CAD展开图。试模时根据实测角度在凸模底部补焊或磨削微调。回弹调整有点玄学，但把预估值、整形工位和测量闭环做全，翻车概率会小很多。

5.3 步距漂移导致毛刺：导正销才是定位主力

现象：连续冲几百件后，落料件毛刺集中出现在同一侧，尺寸超差；再冲下去凸模边缘发亮甚至崩口。

原因：送料靠导料板只能粗定位，料带在模具里横向窜动；导正销没有接到足够大的导正孔，或者导正销已经磨损。

解决：前段工序单独冲 2 个导正孔，导正销直径 1.5~3 mm，进入导正孔前先露出卸料板 1~2 mm 完成导正再压料；导正销磨损后及时换，别等尺寸超差再查。步距公差在排样图上标清楚，一般级进模按 ±0.01~0.02 mm 控制，高速精密模按 ±0.005 mm 控制，车间线切割按这个数据安排加工。

5.4 CAD字体乱码与线型异常：图纸交付前的十分钟检查

现象：图纸发到车间，打开字体全是问号；打印出来的中心线和剖面线变成一根实线，线宽不分主次。

原因：图纸用了某台电脑上的专用SHX字体，缺字体时CAD自动替换失败显示问号；线型比例 LTSCALE 和图幅不匹配，虚线中心线密成一条；打印样式表没启用线宽映射。

解决：出图前把所有文字样式替换成CAD自带字体，中文用 gbcbig.shx，数字和字母用 gbeitc.shx，这个组合在大多数环境里都能正常显示。用快速选择过滤出所有 TEXT 和 MTEXT，统一批量改样式，再缩放检查一遍。线型比例按图幅调整，让中心线在屏幕上能看出“划—点—划”再打印。打印样式表勾选“使用对象线宽”。

提示：数控车间和装配车间往往用不同版本的CAD或国产CAD，字体兼容性检查是图纸交付前的体检。十分钟能做完，漏了就是一批问号和全民找字体的现场。

5.5 说明书压力中心与装配图坐标对不上

现象：审核图纸时问压力中心在哪，画图人翻说明书找到一组坐标，装配图上却找不到对应标记，或者标记位置与数值对不上。

原因：说明书计算坐标系和CAD装配图坐标系不是同一个原点；排样图坐标靠手输，算完没有回填到图纸。

解决：把排样图原点设在基准导正孔中心或凹模固定板中心，CAD装配图原点保持一致。压力中心用“十字加圆”图符画在装配图上，数值标签放旁边。出图前用脚本把坐标对照排样图重跑一遍，确认一致再发图。

6. 交付前把说明书和图纸对一遍：压力中心核对与批量改图技巧

说明书和CAD图纸是两个文件，但本质是同一套数据的两种形式。交付前把两者对起来，能发现大多数低级错误。我常用的一个技巧是直接用脚 本在装配图上按说明书坐标插入压力中心标记，图数不符当场就能看出来。

# 用 pyautocad 在装配图上按计算坐标插入压力中心标记 # 前提：Windows 下已安装 AutoCAD、pyautocad、pywin32 from pyautocad import Autocad, APoint acad = Autocad(create_if_not_found=False) px, py = 57.30, 23.60 # 从第 2 章计算结果带入 acad.model.AddLine(APoint(px - 10, py), APoint(px + 10, py)) acad.model.AddLine(APoint(px, py - 10), APoint(px, py + 10)) acad.model.AddCircle(APoint(px, py), 15) acad.model.AddText("压力中心", APoint(px + 15, py + 15), 5)

逻辑说明：这段脚本在已打开的目标图纸上添加十字线、圆和文字标记，坐标直接取说明书计算结果。十字半长 10 mm、圆半径 15 mm 是A3图常用比例，按实际图幅调整；AddText 的第三个参数是字高，不要小于标注样式的字高。如果图纸字体兼容性一般，文字可以改写成英文“PC”。

批量改标题栏也是同一套思路。标题栏用属性块建好之后，可以写脚本批量扫描属性并修改，或者在图纸集管理器里用字段做联动，改一处全目录刷新。比起一张张手填，改图号、改材料的时候能省一半时间，还不会漏改。

交付前按这个顺序自查：排样图上的步距和料带宽与说明书数值一致；装配图的压力中心标记与脚本计算结果一致；抽取凸模、凹模镶块、卸料板三张零件图，按刃口尺寸表核对；明细表的件号、数量与装配图引出号一一对应。

我自己现在的习惯是画完装配图先不急着标明细，先把说明书计算表跑一遍坐标核对脚本，对不上就回头查，而不是等车间打电话来问压力中心标在哪。这个习惯已经帮我省下不少返工时间，希望帮到你。

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