淺論幾種冷壓模具的結構

【摘 要】本文簡述了幾種冷沖壓模具的結構，并通過分析、比較，說明了在何種情況下，選用什么樣的模具結構形式，更合理、更實用。

【關鍵詞】冷卻壓模具；結構

過去由于被加工材料的單一化和沖床加工速度的放慢，大多數的模具失效現象不經常出現。近來生產技術已有了顯著地提高，為了改進產品精度及生產效率，人們對機器設備和工廠設置已越來越注重。并對降低生產成本和提高利潤非常強調。用高速沖床迅速將不易加工材料即時制成零件的現象已很普遍。模具設計、模具制作方法、模具材料及被加工材料是增進生產效率和減少生產成本的重大因素。為獲得最佳生產效率，同時掌握模具材料選擇和模具制造方面知識也是必不可少的。

一、沖壓模具概述

沖壓是利用安裝在沖壓設備（主要是壓力機）上的模具對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進行變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。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。

沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產就難以進行；沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現。沖壓工藝與模具、沖壓設備和沖壓材料構成沖壓加工的三要素，只有它們相互結合才能得出沖壓件。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方面還是經濟方面都具有許多獨特的優點。主要表現如下。

1、沖壓加工的生產效率高，且操作方便，易于實現機械化與自動化。

2、沖壓時由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質量，而模具的壽命一般較長，所以沖壓的質量穩定，互換性好，具有“一模一樣”的特征。

3、沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時材料的冷變形硬化效應，沖壓的強度和剛度均較高。

4、沖壓一般沒有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設備，因而是一種省料，節能的加工方法，沖壓件的成本較低。

由于沖壓加工的零件種類繁多，各類零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同，因而生產中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來，可分為分離工序和成形工序兩大類；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質量的沖壓（俗稱沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。

二、何時選用正裝模具結構

（一）正裝模具的結構特點。正裝模具的結構特點是凹模安裝在下模座上。故無論是工件的落料、沖孔，還是其它一些工序，工件或廢物能非常方便的落進沖床工作臺上的廢物孔中。因此在設計正裝模具時，就不必考慮工件或廢物的流向。因而使設計出的模具結構非常簡單，非常實用。

（二）正裝模具結構的優點。1、因模具結構簡單，可縮短模具制造周期，有利于新產品的研制與開發。2、使用及維修都較方便。3、安裝與調整凸、凹模間隙較方便（相對倒裝模具而言）。4、模具制造本錢低，有利于進步企業的經濟效益。5、由于在整個拉伸過程中，始終存在著壓邊力，所以適用于非旋轉體件的拉抻。

（三）正裝模具結構的缺點。1、由于工件或廢物在凹模孔內的積聚，增加了凹模孔內的小組漲力。因此凹必須增加壁厚，以進步強度。2、由于工件或廢物在凹模孔內的積聚，所以在一般情況下，凹模刃口就必須要加工落料斜度。在有些情況下，還要加工凹模刃口的反面孔（出料孔）。因而即延長了模具的制作周期，又嗇了模具的加工用度。

（四）正裝模具結構的選用原則。在設計沖模時，應遵循的設計原則是：應優先選用正裝模具結構。只有在正裝模具結構下能滿足工件技術要求時，才可以考慮采用其它形式的模具結構。

三、冷沖模具的發展方向

發展模具工業的關鍵是制造模具的技術、相關人才以及模具材料。模具技術的發展是模具工業發展最關鍵的—個因素，其發展方向應該為適應模具產品“交貨期短”、“精度高”、質量好”和“價格低”的要求服務。為此，急需發展如下幾項：

1、全面推廣模具CAD/CAM/CAE技術：隨著微機軟件發展和進步，普及CAD/CAM/CAE技術的條件已基本成熟，各企業需要加大CAD/CAM技術培訓和技術服務的力度，同時進一步擴大CAE技術的應用范圍。計算機和網絡的發展可以促進CAD/CAM/CAE技術跨地區、跨企業、跨院所地在整個行業中推廣，實現技術資源重新整合。使虛擬制造成為可能。

2、模具掃描及數字化系統：高速掃描機和模具掃描系統具備從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需的諸多功能，這樣可以大大縮短模具研制制造周期。將快速掃描系統安裝在已有的數控銑床及加工中心上，可以實現快速數據采集、自動生成各種不同數控系統的加工程序、不同格式的CAD數據，用于模具制造業的“逆向工程”。

3、電火花加工：電火花加工（EDM）雖然已受到高速銑削的嚴峻挑戰，但其固有特性和獨特的加工方法是高速銑削所不能完全替代的。例如對模具的復雜型面、深窄小型腔、尖角、窄縫、溝槽、深坑等處的加工，EDM有其無可比擬的優點。復雜、精密小型腔及微細型腔和去除刀痕、完成尖角、窄縫、溝槽、深坑加工及花紋加工等，將是今后EDM應用的重點。為了在模具加工中進一步發揮其獨特的作用，今后將不斷提高EDM的效率、自動化程度、加工的表面完整性和設備的精密化和大型化，作為可持續發展戰略，綠色EDM新技術是未來重要發展趨勢。

4、優質材料及先進表面處理技術：選用優質鋼材和應用相應的表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要。

5、模具研磨拋光將自動化、智能化：模具表面的質量對模具使用壽命、制件外觀質量等方面均有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現有手工操作，提高模具表面質量是重要的發展趨勢。模具的失效原因有很多。材料方面的原因占較大的比重，據資料統計，因選材和用材不當，致使模具過早失效。大約占失效模具的45%以上。另一方面，在整個模具價格構成中，材料所占比重不大，一般在20%一30%。因此，十分有必要選用優質鋼材和應用表面處理技術來提高模具的壽命。模具用鋼要采用電渣重熔工藝。如采用粉末冶金工藝制造的粉末高速鋼等。目前，模具鋼品種規格多樣化、產品精細化、制品化，盡量縮短供貨時間亦是模具行業的重要發展趨勢。

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