淺析冷沖壓工藝與模具制造技術的發展

唐剛 于海波

摘 要：作為一種常用的制造技術，模具制造技術在現代工業生產中發揮著越來越重要的作用。在一定程度上，模具的制造和使用工藝也反映了一個國家和地區工業設計水平和制造總體質量。文章對冷沖壓技術和模具制造技術進行了簡單的介紹，并對其未來的發展方向進行了展望。

關鍵詞：模具制造；冷沖壓；工藝設計

1 冷沖壓技術簡介

冷沖壓又被稱為板料沖壓，是塑性加工工藝的一種，加工對象主要是板料。其工作原理是利用壓力機對模具施壓，在常溫下迫使板料發生物理形變，以得到具有一定尺寸、外形的工件的加工技術。

1.1 冷沖壓技術介紹

對于縱梁、覆蓋件等大型工件以及汽車上的微小零配件等特殊的零件和工件，通過其他的工藝無法制造出來，而冷沖壓技術則可以很好的實現生產和制造。冷沖壓技術的運用，模具是關鍵環節，模具制作工藝的發展和優化，確保了加工零件成品的質量和品質，延長零件和成品的使用周期。此外，根據冷沖壓技術的原理，工件尺寸的大小將取決于所用模具的尺寸。

冷沖壓技術具有很多優勢，如提高生產效率、較高的材料綜合使用率、便于機械化和自動化推廣等。舉例說明，沖壓機每小時可以加工出數百個汽車縱梁，生產效率非常高。而冷沖壓工藝的生產方式也決定了材料的利用效率非常高，基本可以達到80%，邊角余料大大減少。同時，冷沖壓工藝的毛坯一般采用條料和帶料，適應現代的機械化和自動化的生產方式。

任何加工工藝都存在著一定不足，冷沖壓工藝同樣如此。首當其沖的就是模具的問題，模具的制造較為復雜，需要較高的生產成本，并且制造的時間較長，因此從經濟的角度考慮，冷沖壓工藝僅適合于大批量零件的生產制造。冷沖壓工藝通常采用的是機械壓力機，較容易發生事故，而且滑塊的運轉速度較快，需要相當多的人員來進行輔助，從而不利于安全生產管理。

1.2 冷沖壓的實踐使用

冷沖壓技術的應用范圍非常廣泛，在汽車制造、家電生產等領域，冷沖壓技術發揮著越來越重要的作用。除此之外，在航空航天、導彈武器等高科技重點項目的生產與制造上，冷沖壓技術也能占一席之地，發揮其特殊的功用。冷沖壓技術對于材料的要求不高，金屬和非金屬材料都可以加工。

近年來，工業機械化獲得了飛速的發展，邁入了嶄新的發展階段。針對冷沖壓技術的應用與研究，無論是在發達國家還是在發展中國家，都受到了人們的普遍關注和重視。冷沖壓技術從面世到逐漸成熟，已經獲得了廣泛的應用，冷沖壓模具在模具中占有很高的比例，尤其是在輕工業行業中，其所占的比例尤為突出，達70%以上。由此可見，冷沖壓技術在我國具有廣闊的前景和發展空間。

1.3 冷沖壓基本工序

冷沖壓工序可以根據技術特點分為兩大類，即分離工序和變形工序。分離工序，即金屬板料在沖壓力的作用下，所受到的應力超出板料所能承受的強度極限，進而發生斷裂，所產生的斷裂具有一定的規律性。變形工序，即金屬板料在沖壓力的作用下，所受到的應力沒有超出板料所能承受的強度極限，而是介于屈服強度極限和強度極限之間，在這種情況下，金屬板料發生塑性形變，在模具的作用下形成所需的形態。

2 沖壓設備與剪裁設備

2.1 常用的沖壓設備

曲柄壓力機具有曲軸和偏心兩種形式，主要由傳動系統、工作機構和床身組成，可以進行多種沖壓工藝，如沖裁、擠壓、彎曲等，是一種重要的沖壓設備。

摩擦壓力機可分為單盤式、雙盤式和三盤式等，主要由傳動、工作、床身和附屬裝置組成，是一種螺旋壓力機。目前應用最為廣泛的是雙盤式壓力機。

液壓機的規格多種多樣，工作原理卻是相同的。主要由本體、動力和操縱三部分組成，也是一種重要的沖壓設備，能夠完成成型、擠壓、拉延等工藝。值得一提的是，可以隨意調整液壓機的工作節奏，操作起來十分方便，生產效率較高。

2.2 剪裁設備

剪裁設備通常可分為龍門剪、滾剪和振動剪。剪裁是沖壓技術中重要的預備工序，即使材料某個部分相對于其他部分沿著一定的線路相分離。

3 沖壓工藝與模具制造技術的發展

在評價一個國家工業制造水平時，模具制造技術是其中一項重要的指標。模具具有很高的技術含量和附加值，在我國經濟高速發展的進程中，模具制造技術也獲得了飛速發展，并同冷沖壓工藝一起成為教育培訓、研究開發以及推廣和應用的焦點。

隨著經濟全球化進程的深入，我國的工業生產也迎來了前所未有的機遇和挑戰。我國逐漸成為重要的機械加工基地，并在全球的工業領域中占有越來越重要的地位，工業生產的格局已經發生變化。如何適應新的經濟環境，并在激烈的競爭中站穩腳跟、獲得發展，已經成為行業人士普遍關注的話題。制造業產品結構調整的速度隨著工業技術的發展和進步不斷加快，機床模具行業也不例外。企業的市場意識和競爭意識越來越強，以追求高質量、低成本、短周期為目標，并形成了上述三個要素形成的工程設計和產品研發的核心因素。因此，模具制造行業也必須緊跟時代的步伐，全方位多角度地投入到市場競爭中，提高設計技術、改善制造工藝、優化生產模式，從而適應現代生產的需求。

計算機技術應用到設計領域，使得計算機輔助設計和制造成為現實，而軟件技術的發展，在很大程度上提高了模具行業的生產效率。與非計算機時代相比，當前的模具行業的生產效率提高了3倍左右。生產周期也被大大縮短，壓縮了一半多。CAD/CAE/CAM技術的普及和應用，促進了模具設計領域的重大飛躍。模具工藝的改進和提高，必須以數控技術如五軸加工機床、高速銑等為現實基礎。超精加工手段也大量用于模具加工。逆向工程、并行工程、敏捷制造、虛擬制造等先進制造技術在模具工業中應用也己普遍。

這些年以來，我國已成功運用彈塑性有限法研制出板料成形過程的模擬軟件，借助這種軟件的幫助，模具設計人員能夠隨意修改工藝參數，在電腦上模擬和評估某種工藝方案對零件加工成功的概率和可行性。這一虛擬成形技術，即沖壓CAE，不僅可以節省昂貴的模具試驗費用，也可以大大縮短試制周期和提高成形件的質量。

冷沖壓生產的機械化和自動化。為了滿足大批量生產的需要，沖壓設備己由單工位的低速壓力機發展到多工位的高速壓力機；在高速壓力機上采用多工位的級進模進行沖壓加工，使冷沖壓生產達到高度自動化；汽車覆蓋件可采用自動送料、自動取件、自動傳送的流水線生產。

4 結束語

隨著我國工業不斷向現代化、自動化推進，冷沖壓模具技術已成為促進我國工業發生質的飛躍的重要著力點。一方面要以積極的心態面向世界，努力吸收國際先進冷沖壓技術和經驗；另一方面，要加快自主創新步伐，積極尋找推進冷沖壓技術發展的新道路和新途徑，為國內現代化建設提供動力。

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