有關冷沖模具的設計工藝分析

賈慶偉

摘要 我國現代經濟中，實體工業經濟仍然占據著重要的比例，為我國國民經濟的發展提供了堅實的基礎保障。隨著我國機械工業化的不斷進步，各種產品的更新換代速度加快，對質量提出了更高的要求。本文重點對現代模具材料的選擇、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計能力，為機械加工行業內人士提供參考。

關鍵詞 冷沖；模具；設計；工藝；精沖；壽命

1.引言

隨著現代社會的不斷發展，機械加工企業的競爭壓力不斷增大。尤其是全球化經濟的不斷發展，客戶對產品的要求提出了更為嚴格的條件，而且數量不斷趨向少量化種類趨向多樣化。現代工業品不斷呈現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，才能做到經濟合理，進一步提高企業效益。

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。根據工藝性質，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中都得以廣泛應用。[1]在未來的數字化時代，冷沖模具將與數字控制設備進一步結合，不斷提高加工效率。現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為強度、硬度、耐磨性與熱穩定性要求。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力集中時，發生模具的變形、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，將會提高模具內部與表面的強度系數，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、熱穩定性與咬合抗力。在選擇模具材料時，要根據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，同時滿足經濟性要求。模具材料對于模具本身而言，非常重要，它關系到模具的使用壽命，也關系到加工成本。[4]一般的機械加工企業中，模具工作環境非常惡劣，保養與維護不到位的現象屢禁不止，而且一般的機床都處于超負荷運轉，長時間連續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，制造出質量穩定的模具。現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達到較高的精度要求，避免后續再使用整修、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；精沖時沖裁間隙為材料厚度的1%上下，在沖裁區域將會形成三向的受壓應力狀態，只可能會出現塑性剪切，而不會出現在一般沖裁時出現的撕裂問題，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，在產品設計時要通過一定的方法確保不會出現加工誤差，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生彈性彎曲現象，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.結語

隨著我國現代工業的不斷發展，汽車領域、輕軌領域與電氣工程領域不斷發展，為機械工業的發展提供了廣闊的發展空間。人們對于現代機械產品的外觀造型要求更高，傳統的單調造型已經難以與現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注，通過不斷提高設計水平、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關鍵技術[D].合肥工業大學,2009.

[2]郝晟.組合模具設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計》課教學改革初探[J].職業教育研究,2012,06:137-139.

[5]唐監懷,張榮權,楊海斌.模具設計與制造專業指導性人才培養方案[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化設計關鍵技術研究[D].吉林大學,2011.

[7]林建平.我國冷沖模發展現狀及發展建議[J].電加工與模具,2010,S1:26-30.

[8]郭天中.基于UG軟件的墊片三維冷沖模具設計[J].內蒙古科技與經濟,2013,12:99.