有關(guān)冷沖模具的設(shè)計工藝分析

賈慶偉

摘要 我國現(xiàn)代經(jīng)濟中，實體工業(yè)經(jīng)濟仍然占據(jù)著重要的比例，為我國國民經(jīng)濟的發(fā)展提供了堅實的基礎(chǔ)保障。隨著我國機械工業(yè)化的不斷進步，各種產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度加快，對質(zhì)量提出了更高的要求。本文重點對現(xiàn)代模具材料的選擇、沖裁工藝方案中的精沖工藝進行分析，通過工藝分析提高模具設(shè)計能力，為機械加工行業(yè)內(nèi)人士提供參考。

關(guān)鍵詞 冷沖；模具；設(shè)計；工藝；精沖；壽命

1.引言

隨著現(xiàn)代社會的不斷發(fā)展，機械加工企業(yè)的競爭壓力不斷增大。尤其是全球化經(jīng)濟的不斷發(fā)展，客戶對產(chǎn)品的要求提出了更為嚴格的條件，而且數(shù)量不斷趨向少量化種類趨向多樣化。現(xiàn)代工業(yè)品不斷呈現(xiàn)出的多樣化與復雜化的特點，其對材料的要求、模具制造都提出了較高的要求。在模具加工中，材料的選擇與處理工藝都是影響其壽命的主要因素，只有全面考慮，才能做到經(jīng)濟合理，進一步提高企業(yè)效益。

2.冷沖模具概述

冷沖模具一般安裝于壓力機上，冷沖是通過壓力作用對放置在模具內(nèi)的材料進行室溫變形力施加，從而使材料獲得一定形狀的過程。模具是這一過程中使用到的特殊工具，要求具有高強度、高硬度等特點。根據(jù)工藝性質(zhì)，沖壓模具可以分為沖裁模具、彎曲模具與拉深模具等；按照工序組合，冷沖模具可以分為單工序模具、復合模具等。冷沖模具在我國的機械加工中是一項重要的元素，在許多機械加工型企業(yè)中都得以廣泛應(yīng)用。[1]在未來的數(shù)字化時代，冷沖模具將與數(shù)字控制設(shè)備進一步結(jié)合，不斷提高加工效率?，F(xiàn)代社會對于模具的材料、強度等都提出了更高的要求。

3.模具材料選擇要求

模具材料要求主要體現(xiàn)為強度、硬度、耐磨性與熱穩(wěn)定性要求。不同的機械加工類型對于模具的性能提出了不同的要求。要通過合理地選擇模具材料與熱處理，以適應(yīng)不同的加工方法要求。[2]對于一般的冷沖模具而言，首先要確保模具具有足夠的強度，避免在壓力沖擊下或應(yīng)力集中時，發(fā)生模具的變形、斷裂問題。一般在模具的高強度獲得過程中，熱處理工藝發(fā)揮著重要的作用。在選擇合適的材料后，采用正確的熱處理工藝，將會提高模具內(nèi)部與表面的強度系數(shù)，從而提高壽命；第二，模具需要有足夠的硬度。模具的硬度不夠，將會受到工件的沖擊，在多次沖擊后，將會發(fā)生微量表面變形，影響到了工件的加工精度。一般來說，模具的硬度與材料有著直接的關(guān)系，模具的硬度一般保持在60HRC左右；[3]第三，模具還要有一定的韌性，在沖擊載荷較大的加工過程中，受應(yīng)力集中的模具都需要有足夠的韌性。另外模具還需要有足夠的耐磨性、搞疲勞性、熱穩(wěn)定性與咬合抗力。在選擇模具材料時，要根據(jù)其工作條件進行選擇，充分考慮沖壓材料與沖壓件的批量性，同時滿足經(jīng)濟性要求。模具材料對于模具本身而言，非常重要，它關(guān)系到模具的使用壽命，也關(guān)系到加工成本。[4]一般的機械加工企業(yè)中，模具工作環(huán)境非常惡劣，保養(yǎng)與維護不到位的現(xiàn)象屢禁不止，而且一般的機床都處于超負荷運轉(zhuǎn)，長時間連續(xù)地工作造成模具受到強大的壓力與劇烈的摩擦，如果材料性能不足，將會提前失去精度，縮短使用壽命。

4.厚板料沖裁工藝方案

4.1精沖工藝

對于特殊要求的模具表面特點時，要通過強力的壓料力，選用精沖壓力機，制造出質(zhì)量穩(wěn)定的模具?，F(xiàn)代機械加工精度不斷提高，工件表面精度要求也十分精確。采用精沖可以在短時間內(nèi)達到較高的精度要求，避免后續(xù)再使用整修、校平等工序。精沖工藝與一般的沖裁工藝有著明顯的區(qū)別。[5]首先精沖時材料處于一定的壓力條件下，對于材料的限制作用較為明顯，而一般沖裁時材料都處于自由狀態(tài)；精沖時沖裁間隙為材料厚度的1%上下，在沖裁區(qū)域?qū)纬扇虻氖軌簯?yīng)力狀態(tài)，只可能會出現(xiàn)塑性剪切，而不會出現(xiàn)在一般沖裁時出現(xiàn)的撕裂問題，精沖后的斷面都是光亮帶；在精沖時，一般使用高強度的精沖壓力機。對于厚板材料而言，使用精沖工藝，可以有效保證其加工質(zhì)量。[6]

4.2延長模具壽命

使用冷沖模具對厚板料進行沖裁加工時，對于邊角同樣提出了較高的要求，在產(chǎn)品設(shè)計時要通過一定的方法確保不會出現(xiàn)加工誤差，另外要通過一定的工藝方法提高模具表面的平直度。避免厚材料進行加工時，工件的塌角對模具造成一定的損傷；如果工件的斷面沒有明確的要求，可以采用大間隙的沖裁方法，從而降低沖裁力，不斷延長模具的使用壽命。[7]從微觀角度來看，每種材料在進行沖裁時首先會發(fā)生彈性彎曲現(xiàn)象，之后才是沖裁的過程中，在沖裁完成后，彈性彎曲無法完全恢復，將會使重裁件不平整，所以還需要輔助工序確保表面的平直度。

5.結(jié)語

隨著我國現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，汽車領(lǐng)域、輕軌領(lǐng)域與電氣工程領(lǐng)域不斷發(fā)展，為機械工業(yè)的發(fā)展提供了廣闊的發(fā)展空間。人們對于現(xiàn)代機械產(chǎn)品的外觀造型要求更高，傳統(tǒng)的單調(diào)造型已經(jīng)難以與現(xiàn)代人的審美觀念相符。[8]為了進一步滿足市場需求，要求在機械加工方面，要不斷對冷沖模具件進行更多關(guān)注，通過不斷提高設(shè)計水平、科學選擇合理的加工材料等提高加工精度，延長壽命，提高工作效率，才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地。冷沖模具的設(shè)計工藝對于沖裁加工而言非常重要，采用合理的加工工藝將會不斷提高模具的利用率，達到安全可靠的效果。

6.參考文獻

[1]李偉.基于實例的冷沖拉延模具CAD/CAE關(guān)鍵技術(shù)[D].合肥工業(yè)大學,2009.

[2]郝晟.組合模具設(shè)計中自動工藝分析與模架元件選擇[D].天津理工大學,2009.

[3]曹玉寶.凸輪精沖工藝與模具設(shè)計[J].機械傳動,2012,04:64-66.

[4]黃悅馴,鄭平平.《冷沖壓工藝與模具設(shè)計》課教學改革初探[J].職業(yè)教育研究,2012,06:137-139.

[5]唐監(jiān)懷,張榮權(quán),楊海斌.模具設(shè)計與制造專業(yè)指導性人才培養(yǎng)方案[J].江蘇教育,2013,Z3:41-55.

[6]劉志國.車身覆蓋件沖壓模型面參數(shù)化設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)研究[D].吉林大學,2011.

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[8]郭天中.基于UG軟件的墊片三維冷沖模具設(shè)計[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟,2013,12:99.