沖壓模具特點及制造過程分析

張哲

摘 ? 要：隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展， 越來越多的產(chǎn)品依賴模具加工， 模具工業(yè)已成為工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。模具質(zhì)量好壞直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量， 模具的質(zhì)量不僅表現(xiàn)在制造質(zhì)量， 也表現(xiàn)在安裝調(diào)整維護保養(yǎng)等方面的后續(xù)工作質(zhì)量。因此， 在模具在加工過程和質(zhì)量控制中， 要采取相應(yīng)的措施， 杜絕類似事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：模具設(shè)計;沖壓技術(shù);制造

1 ?前言

我國沖壓模具產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)工藝水平，總體上比國際先進水平低許多，而模具生產(chǎn)周期卻要比國際先進水平長許多。冷沖壓是在常溫下，利用沖模在壓力機上對板料或坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得零件所需的形狀、尺寸的一種壓力加工的方法。利用沖壓模具生產(chǎn)可以保證產(chǎn)品的尺寸精度，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，而且在加工中不破壞產(chǎn)品表面。用模具生產(chǎn)零部件可以采用冶金廠大量生產(chǎn)的廉價的軋制港胞或鋼帶為配料，且在生產(chǎn)中不需要加熱，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、重量輕、成本低且節(jié)約能源和材料等一系列優(yōu)點。而模具則是大批量生產(chǎn)同形產(chǎn)品的工具，是生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝裝備。

2 ?沖壓模具的概念及其特點

沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進行冷變形加工，所以也叫冷沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程術(shù)。

沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進行;沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。與機械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點。

3 ?沖壓模具設(shè)計分析

3.1 ?設(shè)定目標(biāo)尺寸

在設(shè)計模具圖紙的過程中，第一步要在對產(chǎn)品圖的尺寸分析的基礎(chǔ)之上，對最終得到產(chǎn)品的尺寸進行設(shè)定。具體說來在產(chǎn)品公差允許的范圍之內(nèi)，以沖頭、凹模的磨損趨向為依據(jù)，決定最終的產(chǎn)品尺寸值。舉例來說，在孔徑尺寸的選擇上應(yīng)當(dāng)盡可能選擇上量值;在外形尺寸的設(shè)定上應(yīng)當(dāng)充分考慮沖頭磨損以及毛邊等因素，盡可能選擇下限值。綜合來說，目標(biāo)尺寸的選擇與設(shè)計人員工作經(jīng)驗、專業(yè)技術(shù)水平以及對產(chǎn)品的預(yù)見性判斷等多種因素具有密切的聯(lián)系。如若缺乏相關(guān)的經(jīng)驗，可以參考借鑒成功的案例，以此保障最終得到產(chǎn)品的質(zhì)量。

3.2 ?排樣圖設(shè)計以及力學(xué)計算

以產(chǎn)品成形工藝特點作為安排工步的參考標(biāo)準(zhǔn)，其基本原則是越精確的尺寸，其工步安排越要向后布置。力學(xué)計算的開展應(yīng)該以排樣圖的沖裁、成形，彎曲等工步為依據(jù)，計算彈簧力、卸料力以及沖裁力等力學(xué)指標(biāo)。力學(xué)計算與沖壓模型最終能否完成生產(chǎn)，在使用過程中能否承受機械壓力有著直接的聯(lián)系，因此力學(xué)計算的重要意義不言而喻。為了保障力學(xué)計算數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，應(yīng)當(dāng)對使用過程中模具受到的外力因素做出全方位的考量。在確定了上述因素之后，根據(jù)確定的結(jié)果選擇符合需求的沖壓設(shè)備，接下來在進行總裝圖的設(shè)計。

3.3 ?模具總裝圖繪制

模具總裝圖的繪制過程應(yīng)當(dāng)以排樣圖作為基準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)之上進行設(shè)計工作。除此之外，需要結(jié)合沖壓設(shè)備的合模高度、設(shè)備的安裝尺寸以及送料裝置的高度，最終繪制出沖壓模具的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。除此之外，在總裝圖的設(shè)計過程中還應(yīng)當(dāng)兼顧運動機構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性以及量產(chǎn)性。值得注意的是，目前多采用電腦繪圖的手段進行模具設(shè)計，除了小汽車部分零件的制造之外，多數(shù)的沖壓部品制造都是使用2D軟件進行繪制的，在繪制的過程中必須要分清圖層，為后期的零部件拆分提供方便。

3.4 ?部件圖繪制

分層圖以總裝圖中的內(nèi)容為依據(jù)，將模具的零部件用標(biāo)準(zhǔn)化的視圖進行表示。在零部件圖繪制的過程中應(yīng)當(dāng)充分考量零件在加工的過程中，可能會遇到的問題。例如，選擇什么樣的設(shè)備進行加工能夠兼顧成本和精度;量產(chǎn)得到的零件強度是否足夠等等。

4 ?沖壓模具制造過程

4.1 ?沖壓模具材質(zhì)選擇

沖壓加工的方式一般應(yīng)用于鋼板或鋼帶材料的加工領(lǐng)域。因此，對沖壓模具零件材質(zhì)的硬度、剛度、熱處理性能以及耐磨性的要求有著較為嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)。常規(guī)選用的材料包括SKH-51， SKD11和SKS;超硬性材料包括G5和G3;超硬鋼包括HPM2T。

4.2 ?模具零件粗加工

如今的粗加工方式已不同于以往的手搖銑床、手工鉆床的方式，通常也會選用先進精密的設(shè)備進行粗加工。對于精度要求不高的零件進行進行粗加工，如加工墊板的過程，可以在加工中心，裝上中心鉆，進行精準(zhǔn)的打點定位。對于精密零件的加工，可以用加工中心進行直接加工，進行程序和參數(shù)的設(shè)定之后，裝上裝置開始加工。

4.3 ?零件熱處理

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的進步，近幾年新型材料層出不窮，不同材料在處理方式上也存在著不同，為了確保得到高質(zhì)量的零件在熱處理的過程中還應(yīng)當(dāng)滿足如下的要求：第一，制定熱處理工藝監(jiān)督管理體系，強化技術(shù)人員的專業(yè)技術(shù)水平，在熱處理操作的環(huán)節(jié)明確操作方式，為最終得到優(yōu)質(zhì)的零件提供保障。第二，完善加工設(shè)備的檢修保養(yǎng)機制，定期對相關(guān)加工設(shè)備進行保養(yǎng)和維護，保障設(shè)備的功能性完備，并在建立設(shè)備檢修保養(yǎng)的臺賬，對檢修保養(yǎng)的時間，原因，發(fā)現(xiàn)的問題，采取的措施等方面的內(nèi)容進行詳細(xì)的記錄。第三，精細(xì)化的材料管理，嚴(yán)格把控材料的品質(zhì)，對不同類型的材料區(qū)別對待，采用與其特性相適應(yīng)的加工方式，以此提升零件的質(zhì)量。

4.4 ?模具零件的精加工

熱處理的方式使零件受熱，會導(dǎo)致零件輕微變形，在對零件進行精加工時，需要對表面進行研磨加工后，再進行后續(xù)的加工。磨削加工主要利用光學(xué)磨床、平面磨床和內(nèi)外圓磨床這三種機械設(shè)備進行加工。在對零件進行磨削的過程中，裂紋和變形的情況時有發(fā)生，應(yīng)當(dāng)積極采取措施，嚴(yán)格對精磨的進刀量實施嚴(yán)格的控制，以防止零件裂紋和變形的產(chǎn)生。對淬火硬度較高的材料應(yīng)當(dāng)選擇金剛石砂輪進行磨削，因為金剛石砂輪的有機粘合劑能夠提供更多的自磨利性。整體來看，要依據(jù)加工材料的特點選擇合適的磨削砂輪，保持銳利性的同時也要避免高溫?fù)p傷的產(chǎn)生。

5 ?小結(jié)

總之，在目前激烈的市場競爭中，產(chǎn)品投入市場的遲早往往是成敗的關(guān)鍵。模具是高質(zhì)量、高效率的產(chǎn)品生產(chǎn)工具，模具開發(fā)周期占整個產(chǎn)品開發(fā)周期的主要部分。模具工業(yè)的快速發(fā)展，我們不斷地提高對模具加工制造技術(shù)要求，模具制造的水平的高低，已成為衡量一個國家機械制造水平的重要標(biāo)志。因此，模具設(shè)計及制造技術(shù)在國民經(jīng)濟中的地位是顯而易見的。如何在保證質(zhì)量、控制成本的前提下加工模具是值得認(rèn)真考慮的問題。

參考文獻：

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[2] 翁其金，徐新城.沖壓工藝及沖模設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.