沖壓模具設(shè)計(jì)中對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的控制和運(yùn)用

佟天慶 蘇學(xué)明

摘 要：模具設(shè)計(jì)的指令直接關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)效益以及現(xiàn)代社會(huì)的建設(shè)發(fā)展質(zhì)量，沖壓工藝在近些年已經(jīng)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，但是沖壓過(guò)程中的機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制與運(yùn)用仍然對(duì)沖壓件的質(zhì)量有著較大的影響，這就要求生產(chǎn)者能夠深入分析沖壓模具設(shè)計(jì)中涉及到的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，了解其控制與運(yùn)用的具體辦法，從而靈活控制和運(yùn)用模具設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)，以便能夠結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和力學(xué)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)沖壓出精度更高的工件。

關(guān)鍵詞：沖壓模具設(shè)計(jì);機(jī)械運(yùn)動(dòng);控制和運(yùn)用

1機(jī)械運(yùn)動(dòng)概述

借助沖壓模具以及設(shè)備對(duì)各類型坯料或是板料施加一定壓力，使其產(chǎn)生變形或是分離等變化，進(jìn)而得到規(guī)定性能、尺寸、形狀以及性能的零件即為沖壓。在一些生產(chǎn)中，基本上會(huì)運(yùn)用立式?jīng)_床，因此沖壓過(guò)程基本上為上下運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，另外，在沖壓過(guò)程中，板料以及模具中相關(guān)結(jié)構(gòu)為相互運(yùn)動(dòng)。一般接卸運(yùn)動(dòng)涵蓋滾動(dòng)、滑動(dòng)以及轉(zhuǎn)動(dòng)等運(yùn)動(dòng)形式，其均是在沖壓作業(yè)中形成等，由于不同運(yùn)動(dòng)形式的特點(diǎn)存在差異，因此，會(huì)對(duì)沖壓過(guò)程產(chǎn)生不同的影響效果。為了使模具設(shè)計(jì)與相關(guān)要求相符，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，需要對(duì)其相應(yīng)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)概述進(jìn)行有效控制，并進(jìn)行科學(xué)的應(yīng)用。對(duì)于沖壓過(guò)程，主要是以上下運(yùn)動(dòng)形式為主，因此，在設(shè)計(jì)應(yīng)該將上下運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樗竭\(yùn)動(dòng)形式，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中根據(jù)具體情況合理運(yùn)用機(jī)械運(yùn)動(dòng)，以滿足產(chǎn)品要求。同時(shí)，設(shè)計(jì)中旋切以及轉(zhuǎn)銷結(jié)構(gòu)等特殊結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜、成本較高，要想完全滿足產(chǎn)品要求，需要對(duì)其運(yùn)動(dòng)形式進(jìn)行合理的轉(zhuǎn)化。

2不同沖壓模具設(shè)計(jì)中對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的控制和運(yùn)用

2.1沖裁模具

在沖裁模具的設(shè)計(jì)過(guò)程中，其機(jī)械運(yùn)動(dòng)過(guò)程較為簡(jiǎn)單，首先就是要通過(guò)運(yùn)動(dòng)讓卸料板與板料緊密貼合，之后讓凸模移動(dòng)到板料處并一直下降，直到切入凹模。之后的相對(duì)運(yùn)動(dòng)會(huì)將板料進(jìn)行分離，凸、凹模分離后就完成了工件的加工，卸料板會(huì)發(fā)揮作用將凸模上的工件取下來(lái)，完成沖裁運(yùn)動(dòng)。在以上整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可以發(fā)現(xiàn)，卸料板在其中起著重要的作用，卸料板的運(yùn)行也直接會(huì)關(guān)系到?jīng)_裁模具設(shè)計(jì)的質(zhì)量，因此要嚴(yán)格保障壓料力的達(dá)標(biāo)，防止沖裁件的切斷面變得粗糙而影響其使用性能。目前，在沖裁模具的設(shè)計(jì)過(guò)程中還存在人工操作的方式來(lái)分離廢料，嚴(yán)重降低了工作效率，因此，可以利用對(duì)限位塊來(lái)推出多余的廢料，杜絕人工操作帶來(lái)的弊端，也節(jié)省了人工成本。

2.2彎曲模具

彎曲模具的設(shè)計(jì)工藝與前文中所說(shuō)的沖載工藝類似，前期都是先通過(guò)運(yùn)動(dòng)讓卸料板與板料緊密貼合，之后讓凸模移動(dòng)到板料處并一直下降，直到切入凹模。這單各部件運(yùn)動(dòng)后會(huì)將板料變彎，凸、凹模分離后凹模上的桿件將彎曲邊推出，彎曲運(yùn)動(dòng)結(jié)束。從以上整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可以看出，卸料板及頂桿的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是彎曲運(yùn)動(dòng)中較為重要的環(huán)節(jié)，其中卸料板的運(yùn)動(dòng)直接關(guān)系到彎曲的質(zhì)量，比如壓料力不足就會(huì)導(dǎo)致工件尺寸出現(xiàn)問(wèn)題，因此需要保證卸料板與板料的緊密貼合，控制好頂桿力的參數(shù)，這樣才能夠順利取到彎曲件，并保證其合格率。如果生產(chǎn)得到彎曲件精度較高，對(duì)頂桿和卸料板的正常運(yùn)動(dòng)要求則更高。

在彎曲模具的設(shè)計(jì)生產(chǎn)中不可避免會(huì)出現(xiàn)工件彎曲形狀不規(guī)則、彎曲后脫落比較困難等方面的問(wèn)題，這會(huì)導(dǎo)致其脫落時(shí)偏離正常的運(yùn)行方式，因此在實(shí)際生產(chǎn)中可以利用斜楔結(jié)構(gòu)或轉(zhuǎn)銷結(jié)構(gòu)來(lái)提高工件生產(chǎn)質(zhì)量，其中斜楔結(jié)構(gòu)能夠完成90度以內(nèi)以及回鉤形式的彎曲，而轉(zhuǎn)銷結(jié)構(gòu)則是能夠完成圓筒件的一次成型，其應(yīng)用效果較為顯著。再者，如果某些材料在彎曲時(shí)會(huì)出現(xiàn)毛屑，比如類似電腦軟驅(qū)外殼的外殼件，這種材料在彎曲中可能會(huì)導(dǎo)致材料的鍍鋅層持續(xù)脫落，這時(shí)候就可以將彎曲沖頭鍍鈦，會(huì)使得電腦軟驅(qū)外殼件的耐磨性和光潔度都得到提升。或者是通過(guò)在彎曲沖頭圓角出加上滾軸的方式將彎頭與板料的滑動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N滾動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方式，這也能夠?qū)ぜ鸬奖Ｗo(hù)效果。

2.3拉深模具

拉深工藝是一種常用的工藝，其主要為卸料板與板料進(jìn)行充分接觸，并進(jìn)行壓實(shí)處理，另外，進(jìn)行凸模下降，使其與板料進(jìn)行分接觸，之后進(jìn)行凹模和凸模的對(duì)接。凹模、凸模以及板料，在這一過(guò)程中會(huì)進(jìn)行互相運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而保證板料產(chǎn)生變形，然而將凹模與凸模分離，此時(shí)完全成型的工件會(huì)被凹模滑塊推出，實(shí)現(xiàn)拉深工藝處理。對(duì)于拉深運(yùn)動(dòng)，滑塊與卸料板屬于重要部件，要想充分提高拉深工件質(zhì)量，需要對(duì)卸料板運(yùn)動(dòng)進(jìn)行合理操作。若是壓料力出現(xiàn)不足問(wèn)題時(shí)，則會(huì)使拉深件產(chǎn)生開裂或是起皺等問(wèn)題。若是凹模滑塊壓力不足，則會(huì)導(dǎo)致拉深件的地面平整度受到一定影響。在開展拉深模具設(shè)計(jì)工作時(shí)，需要保證其材料外觀一致，為工序正常開展提供保障。另外，其設(shè)計(jì)成果應(yīng)該使人們可以看到直觀的效果，確保下次工作可以穩(wěn)定開展。同時(shí)，對(duì)于在進(jìn)行裝飾品或是日用品的拉深處理中，需要進(jìn)行卷邊工序，并且在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)，滾軸結(jié)構(gòu)得到廣泛應(yīng)用。在具體設(shè)計(jì)中，還要做到精心設(shè)計(jì)，尤其在處理旋切結(jié)構(gòu)時(shí)，需要充分利用旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)開展修邊處理，保證切邊的精度以及尺寸等均滿足要求，還可以確保切邊毛刺以及沖切紋路。

2.4連續(xù)模具

連續(xù)模具的主要工作是設(shè)計(jì)沖壓工具和連續(xù)制造超過(guò)2個(gè)沖壓工具的模具設(shè)計(jì)，連續(xù)模具的設(shè)計(jì)過(guò)程中往往需要通過(guò)逐漸提升沖壓速度而達(dá)到提升模具生產(chǎn)效率的目的。沖壓模具的加工由于模具性能的復(fù)雜會(huì)有著一定的加工難度，因此在連續(xù)模具的設(shè)計(jì)中也可分為多個(gè)高效的沖壓生產(chǎn)過(guò)程來(lái)提高其生產(chǎn)效率。

2.5沖壓成型CAE技術(shù)

沖壓成型CAE技術(shù)是沖壓模具設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中最常見(jiàn)的一種數(shù)字化技術(shù)，依據(jù)沖壓模具成型物理規(guī)律以及計(jì)算機(jī)輸出模具和板料之間的作用，觀察板料成型的過(guò)程。目前，國(guó)內(nèi)能夠提供沖壓成型CAE技術(shù)的系統(tǒng)軟件為Auto-Form/PAMSTAMP，該軟件能夠觀察和輸出板料成形過(guò)程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，能夠全面收集分析板料厚度變化、流動(dòng)形式以及起皺等數(shù)據(jù)，形成模擬結(jié)果。這種功能能夠在沖壓模具設(shè)計(jì)階段就分析預(yù)推出沖壓模具的相關(guān)信息，包括成型和制造工藝等。沖壓成型CAE技術(shù)能夠減少?zèng)_壓模具設(shè)計(jì)與制造時(shí)間，也能對(duì)沖壓模具的設(shè)計(jì)進(jìn)行功能性評(píng)估和預(yù)算。

2.6構(gòu)建數(shù)字化管理體系

數(shù)字化技術(shù)能夠應(yīng)用在沖壓模具設(shè)計(jì)各個(gè)環(huán)節(jié)中，而在使用中也促進(jìn)數(shù)字化管理體系建設(shè);數(shù)字化管理體系能夠優(yōu)化沖壓模具設(shè)計(jì)和制造流程，管理和共享沖壓模具的各種知識(shí)和數(shù)據(jù)，還能夠建立企業(yè)專屬的沖壓模具設(shè)計(jì)與制造的專屬核心技術(shù)。

2.7沖壓模具設(shè)計(jì)與制造的項(xiàng)目管理

在沖壓模具設(shè)計(jì)與制造的項(xiàng)目管理中，利用數(shù)字化技術(shù)建立沖壓模具項(xiàng)目管理平臺(tái)，同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控多個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)，在平臺(tái)上能夠?qū)崿F(xiàn)訂單管理、技術(shù)生產(chǎn)和物資跟蹤等工作，也能完成沖壓模具設(shè)計(jì)、制造、質(zhì)量控制等操作，實(shí)現(xiàn)操作一體化，大幅度提升項(xiàng)目管理的效率。

總之，在開展沖壓作業(yè)時(shí)，存在一定機(jī)械運(yùn)動(dòng)，而不同的機(jī)械運(yùn)動(dòng)對(duì)沖壓工藝以及沖壓件質(zhì)量產(chǎn)生不同影響，因此需要結(jié)合沖壓工藝基本運(yùn)動(dòng)加以分析，并積極進(jìn)行創(chuàng)新，對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)合理運(yùn)用以及控制。進(jìn)而時(shí)沖壓模具設(shè)計(jì)水平得到有效提升，為沖壓件質(zhì)量提供保障，促使我國(guó)工業(yè)制造能力得到提升。

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