沖壓模具設計中對機械運動的控制和運用

摘 要：文章的理論基礎都是建立在沖壓工藝學的基礎之上的，在進行大量沖壓工藝運動分析之后，介紹了沖壓模具的幾個設計要點。本文開篇就論述了沖壓環節中機械運動的相關理念，之后又對沖裁、彎曲、拉深等工藝的原理進行了剖析，找到模具設計必須要把握的要素，然后還列舉了一些關于模具設計在機械運動中的一些典型的案例。文末，筆者根據實際情況，總結了進行產品工藝運動分析將會使用到的基本方法，同時說明了，對于模具設計而言，提升機械運動的控制精度和運用水平，將對設計水平的優化和沖壓件的質量確保意義非凡。

關鍵詞：沖壓模具設計；機械運動；控制；靈活運用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.046

1 沖壓過程中機械運動的概述

冷沖壓的實施流程如下，首先準備好各種板料或坯料作為原材料，然后通過模具和沖壓裝置增加其壓力，目的就是讓其發生變形乃至分離，以此獲得指定規格和性能的零件。在這個過程中施加壓力的設備一般都是立式沖床，這也就意味著沖壓環節的主運動就是上下運動，除此之外，其他的運動有模具與板料的運動，模具內各種部件的運動等。

我們對機械運動進行分類，一般可以分為三種：滑動、轉動和滾動。這幾個運動形式在沖壓環節都會有所涉及，不過每種運動形式都有其各自的特點，這也就意味著他們會對沖壓帶來不同的影響。

顯然，設計人員在進行沖壓模具的設計時，就必須要對各種運動做出充足的考慮，繼而滿足模具設計的各種需求；不僅如此，在進行設計時，必須要基于當時的實際情況，通過多種機械運動的組合實現產品的各項要求。

由上可知，上下運動是沖壓環節的主運動，不過，在進行斜楔、轉銷等結構的設計時，可以轉化它的主運動，一般轉為水平運動、轉動和滾動。所有模具設計中涉及的特殊結構都是十分復雜的，這也就意味著它的成本比較高昂，不過，為了滿足產品的規格要求，這也是不可避免的解決方案。

2 沖裁模具中機械運動的控制和運用

沖裁工藝主要包括如下幾個動作，首先要做的就是實現卸料板與板料的緊密貼合，然后凸模移動到板料處，一直下降直到切入凹模，這三個部件的相對運動將板料分離開來，之后凸、凹模實現分離，卸料板發揮作用，將工件從凸模上取下，至此，沖裁運動全部結束。在這個過程中我們可以看見，卸料板充當了極為重要的角色，只有調控好卸料板的運動，才能夠確保沖裁的質量。其中重要環節就是，壓料力一定要達標，不然將會導致沖裁件切斷面變得十分粗糙，精度無法保證，模具壽命受到影響。

有部分沖孔模具具有較多的沖孔數，這就意味著它需要極大的沖壓力，顯然，過大的壓力是不利于沖壓生產的，更有一些車間根本就不具備這種噸位的沖床。那么就可以使用一個簡單的技巧，即使用不同規格的2～4批沖頭，在沖壓的過程中，分時段進行沖孔運動，這就能夠充分的削弱沖裁力了。

3 彎曲模具中機械運動的控制和運用

彎曲工藝與沖裁工藝有幾點類似之處，它們開始都是先將卸料板與板料緊密貼合，然后凸模移動到板料處，一直下降直到切入凹模，這三個部件的相對運動使得板料變形折彎，之后就是將凸、凹模分離，凹模上的桿件將彎曲邊推出，繼而實現整個彎曲運動。在這個過程中，卸料板及頂桿的相對運動是十分重要的，只有調控好卸料板的運動，彎曲的質量才能夠得到保證，進而也能夠實現生產效率的提升。卸料板必須要首先和板料貼合，此外，壓料力也必須要夠大，不然就保證不了彎曲件的精度與平面度；再者，頂桿力也是要控制的一個重要參數，這關系到能否順利地取出彎曲件，以及彎曲件的合格率。當彎曲件精度很高時，就必須要在彎曲運動過程中設置一個運動死點。

在這個過程中難免會遇到一些問題，比如工件彎曲形狀不規則，彎曲后脫落比較困難等，這就需要引入新的結構，比如斜楔結構或轉銷結構，前者能夠完成90度以內以及回鉤形式的彎曲，轉銷結構功能就更加強大了，它能夠完成圓筒件的一次成型。

經過長時間的摸索，業界總結的處理方案就是將彎曲沖頭鍍鈦，進而實現其光潔度和耐磨性的優化；還有一種處理措施就是在彎曲沖頭圓角出加上滾軸，這完成的是一種運動形式的轉化，即將彎頭與板料的滑動轉變為一種滾動，眾所周知，滾動比滑動面臨的摩擦阻力要小，因此對工件的保護也是最好的。

4 拉深模具中機械運動的控制和運用

接下來對拉深工藝進行分析，首先要做的就是實現卸料板與板料的緊密貼合，然后凸模移動到板料處，一直下降直到切入凹模，這三個部件的相對運動使得板料體積成形，凸、凹模分離之后，凹?；瑝K將工件取出，實現整個的拉深運動。卸料板和滑塊的相對動作極為重要，只有調控好卸料板，拉深件的品質才能夠得到保證，不然拉深件極易出現起皺，甚至裂開；凹?；瑝K的壓力值也是一個關鍵的參數，這將直接影響到底面的平面度。

還有需要注意的是，部分生活用品的拉深件還要裝飾卷邊，這就需要在模具中引入滾軸結構，在卷邊環節中，滾動形式的摩擦力比較小，對工件表面傷害不大。

5 結語

綜上所述，每種沖壓工藝都有著各自的基本運動機理，而這些運動的實現是離不開模具支持的，我們在進行模具的設計時，所用到的結構設計和力學分析等手段，都是為了實現指定的運動要求。設計的模具是否能夠滿足沖壓工藝所要求的運動，將直接決定沖壓件的質量。故而，在模具設計中必須要嚴謹的計算機械運動的各項參數。與此同時，產品的規格都是隨著市場不斷變化的，我們不能受教科書式的工藝基本運動模式的局限，而應該不停的進行自我革新，實現在模具設計中對機械運動的靈活運用。

參考文獻：

[1]殷秋菊.試析沖壓模具設計中對機械運動的控制和運用[J].科技與企業，2015（15）：247.

作者簡介：魏健民（1984-），男，江蘇無錫人，本科，工程師，研究方向：五金機械模具設計開發。