冲压模具特点及制造过程分析

张哲

摘   要：随着现代化工业的发展， 越来越多的产品依赖模具加工， 模具工业已成为工业发展的基础。模具质量好坏直接影响产品的质量， 模具的质量不仅表现在制造质量， 也表现在安装调整维护保养等方面的后续工作质量。因此， 在模具在加工过程和质量控制中， 要采取相应的措施， 杜绝类似事故的发生。

关键词：模具设计;冲压技术;制造

1  前言

我国冲压模具产品的质量和生产工艺水平，总体上比国际先进水平低许多，而模具生产周期却要比国际先进水平长许多。冷冲压是在常温下，利用冲模在压力机上对板料或坯料施加压力，使其产生塑性变形或分离，从而获得零件所需的形状、尺寸的一种压力加工的方法。利用冲压模具生产可以保证产品的尺寸精度，使产品质量稳定，而且在加工中不破坏产品表面。用模具生产零部件可以采用冶金厂大量生产的廉价的轧制港胞或钢带为配料，且在生产中不需要加热，具有生产效率高、质量好、重量轻、成本低且节约能源和材料等一系列优点。而模具则是大批量生产同形产品的工具，是生产各种工业产品的重要工艺装备。

2  冲压模具的概念及其特点

冲压是利用安装在冲压设备上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，所以也叫冷冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程术。

冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行;没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。

3  冲压模具设计分析

3.1  设定目标尺寸

在设计模具图纸的过程中，第一步要在对产品图的尺寸分析的基础之上，对最终得到产品的尺寸进行设定。具体说来在产品公差允许的范围之内，以冲头、凹模的磨损趋向为依据，决定最终的产品尺寸值。举例来说，在孔径尺寸的选择上应当尽可能选择上量值;在外形尺寸的设定上应当充分考虑冲头磨损以及毛边等因素，尽可能选择下限值。综合来说，目标尺寸的选择与设计人员工作经验、专业技术水平以及对产品的预见性判断等多种因素具有密切的联系。如若缺乏相关的经验，可以参考借鉴成功的案例，以此保障最终得到产品的质量。

3.2  排样图设计以及力学计算

以产品成形工艺特点作为安排工步的参考标准，其基本原则是越精确的尺寸，其工步安排越要向后布置。力学计算的开展应该以排样图的冲裁、成形，弯曲等工步为依据，计算弹簧力、卸料力以及冲裁力等力学指标。力学计算与冲压模型最终能否完成生产，在使用过程中能否承受机械压力有着直接的联系，因此力学计算的重要意义不言而喻。为了保障力学计算数据的准确性，应当对使用过程中模具受到的外力因素做出全方位的考量。在确定了上述因素之后，根据确定的结果选择符合需求的冲压设备，接下来在进行总装图的设计。

3.3  模具总装图绘制

模具总装图的绘制过程应当以排样图作为基准，在此基础之上进行设计工作。除此之外，需要结合冲压设备的合模高度、设备的安装尺寸以及送料装置的高度，最终绘制出冲压模具的详细结构。除此之外，在总装图的设计过程中还应当兼顾运动机构的安全性、稳定性以及量产性。值得注意的是，目前多采用电脑绘图的手段进行模具设计，除了小汽车部分零件的制造之外，多数的冲压部品制造都是使用2D软件进行绘制的，在绘制的过程中必须要分清图层，为后期的零部件拆分提供方便。

3.4  部件图绘制

分层图以总装图中的内容为依据，将模具的零部件用标准化的视图进行表示。在零部件图绘制的过程中应当充分考量零件在加工的过程中，可能会遇到的问题。例如，选择什么样的设备进行加工能够兼顾成本和精度;量产得到的零件强度是否足够等等。

4  冲压模具制造过程

4.1  冲压模具材质选择

冲压加工的方式一般应用于钢板或钢带材料的加工领域。因此，对冲压模具零件材质的硬度、刚度、热处理性能以及耐磨性的要求有着较为严苛的标准。常规选用的材料包括SKH-51， SKD11和SKS;超硬性材料包括G5和G3;超硬钢包括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摇铣床、手工钻床的方式，通常也会选用先进精密的设备进行粗加工。对于精度要求不高的零件进行进行粗加工，如加工垫板的过程，可以在加工中心，装上中心钻，进行精准的打点定位。对于精密零件的加工，可以用加工中心进行直接加工，进行程序和参数的设定之后，装上装置开始加工。

4.3  零件热处理

近年来，随着科学技术的进步，近几年新型材料层出不穷，不同材料在处理方式上也存在着不同，为了确保得到高质量的零件在热处理的过程中还应当满足如下的要求：第一，制定热处理工艺监督管理体系，强化技术人员的专业技术水平，在热处理操作的环节明确操作方式，為最终得到优质的零件提供保障。第二，完善加工设备的检修保养机制，定期对相关加工设备进行保养和维护，保障设备的功能性完备，并在建立设备检修保养的台账，对检修保养的时间，原因，发现的问题，采取的措施等方面的内容进行详细的记录。第三，精细化的材料管理，严格把控材料的品质，对不同类型的材料区别对待，采用与其特性相适应的加工方式，以此提升零件的质量。

4.4  模具零件的精加工

热处理的方式使零件受热，会导致零件轻微变形，在对零件进行精加工时，需要对表面进行研磨加工后，再进行后续的加工。磨削加工主要利用光学磨床、平面磨床和内外圆磨床这三种机械设备进行加工。在对零件进行磨削的过程中，裂纹和变形的情况时有发生，应当积极采取措施，严格对精磨的进刀量实施严格的控制，以防止零件裂纹和变形的产生。对淬火硬度较高的材料应当选择金刚石砂轮进行磨削，因为金刚石砂轮的有机粘合剂能够提供更多的自磨利性。整体来看，要依据加工材料的特点选择合适的磨削砂轮，保持锐利性的同时也要避免高温损伤的产生。

5  小结

总之，在目前激烈的市场竞争中，产品投入市场的迟早往往是成败的关键。模具是高质量、高效率的产品生产工具，模具开发周期占整个产品开发周期的主要部分。模具工业的快速发展，我们不断地提高对模具加工制造技术要求，模具制造的水平的高低，已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志。因此，模具设计及制造技术在国民经济中的地位是显而易见的。如何在保证质量、控制成本的前提下加工模具是值得认真考虑的问题。

参考文献：

[1] 付建.模具制造工艺[M].北京：机械工业出版社，2004.

[2] 翁其金，徐新城.冲压工艺及冲模设计[M].北京：机械工业出版社，2004.