沖壓模具特點及制造過程分析

張哲

摘 ? 要：隨著現代化工業的發展， 越來越多的產品依賴模具加工， 模具工業已成為工業發展的基礎。模具質量好壞直接影響產品的質量， 模具的質量不僅表現在制造質量， 也表現在安裝調整維護保養等方面的后續工作質量。因此， 在模具在加工過程和質量控制中， 要采取相應的措施， 杜絕類似事故的發生。

關鍵詞：模具設計;沖壓技術;制造

1 ?前言

我國沖壓模具產品的質量和生產工藝水平，總體上比國際先進水平低許多，而模具生產周期卻要比國際先進水平長許多。冷沖壓是在常溫下，利用沖模在壓力機上對板料或坯料施加壓力，使其產生塑性變形或分離，從而獲得零件所需的形狀、尺寸的一種壓力加工的方法。利用沖壓模具生產可以保證產品的尺寸精度，使產品質量穩定，而且在加工中不破壞產品表面。用模具生產零部件可以采用冶金廠大量生產的廉價的軋制港胞或鋼帶為配料，且在生產中不需要加熱，具有生產效率高、質量好、重量輕、成本低且節約能源和材料等一系列優點。而模具則是大批量生產同形產品的工具，是生產各種工業產品的重要工藝裝備。

2 ?沖壓模具的概念及其特點

沖壓是利用安裝在沖壓設備上的模具對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進行冷變形加工，所以也叫冷沖壓。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術。

沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料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。

3 ?沖壓模具設計分析

3.1 ?設定目標尺寸

在設計模具圖紙的過程中，第一步要在對產品圖的尺寸分析的基礎之上，對最終得到產品的尺寸進行設定。具體說來在產品公差允許的范圍之內，以沖頭、凹模的磨損趨向為依據，決定最終的產品尺寸值。舉例來說，在孔徑尺寸的選擇上應當盡可能選擇上量值;在外形尺寸的設定上應當充分考慮沖頭磨損以及毛邊等因素，盡可能選擇下限值。綜合來說，目標尺寸的選擇與設計人員工作經驗、專業技術水平以及對產品的預見性判斷等多種因素具有密切的聯系。如若缺乏相關的經驗，可以參考借鑒成功的案例，以此保障最終得到產品的質量。

3.2 ?排樣圖設計以及力學計算

以產品成形工藝特點作為安排工步的參考標準，其基本原則是越精確的尺寸，其工步安排越要向后布置。力學計算的開展應該以排樣圖的沖裁、成形，彎曲等工步為依據，計算彈簧力、卸料力以及沖裁力等力學指標。力學計算與沖壓模型最終能否完成生產，在使用過程中能否承受機械壓力有著直接的聯系，因此力學計算的重要意義不言而喻。為了保障力學計算數據的準確性，應當對使用過程中模具受到的外力因素做出全方位的考量。在確定了上述因素之后，根據確定的結果選擇符合需求的沖壓設備，接下來在進行總裝圖的設計。

3.3 ?模具總裝圖繪制

模具總裝圖的繪制過程應當以排樣圖作為基準，在此基礎之上進行設計工作。除此之外，需要結合沖壓設備的合模高度、設備的安裝尺寸以及送料裝置的高度，最終繪制出沖壓模具的詳細結構。除此之外，在總裝圖的設計過程中還應當兼顧運動機構的安全性、穩定性以及量產性。值得注意的是，目前多采用電腦繪圖的手段進行模具設計，除了小汽車部分零件的制造之外，多數的沖壓部品制造都是使用2D軟件進行繪制的，在繪制的過程中必須要分清圖層，為后期的零部件拆分提供方便。

3.4 ?部件圖繪制

分層圖以總裝圖中的內容為依據，將模具的零部件用標準化的視圖進行表示。在零部件圖繪制的過程中應當充分考量零件在加工的過程中，可能會遇到的問題。例如，選擇什么樣的設備進行加工能夠兼顧成本和精度;量產得到的零件強度是否足夠等等。

4 ?沖壓模具制造過程

4.1 ?沖壓模具材質選擇

沖壓加工的方式一般應用于鋼板或鋼帶材料的加工領域。因此，對沖壓模具零件材質的硬度、剛度、熱處理性能以及耐磨性的要求有著較為嚴苛的標準。常規選用的材料包括SKH-51， SKD11和SKS;超硬性材料包括G5和G3;超硬鋼包括HPM2T。

4.2 ?模具零件粗加工

如今的粗加工方式已不同于以往的手搖銑床、手工鉆床的方式，通常也會選用先進精密的設備進行粗加工。對于精度要求不高的零件進行進行粗加工，如加工墊板的過程，可以在加工中心，裝上中心鉆，進行精準的打點定位。對于精密零件的加工，可以用加工中心進行直接加工，進行程序和參數的設定之后，裝上裝置開始加工。

4.3 ?零件熱處理

近年來，隨著科學技術的進步，近幾年新型材料層出不窮，不同材料在處理方式上也存在著不同，為了確保得到高質量的零件在熱處理的過程中還應當滿足如下的要求：第一，制定熱處理工藝監督管理體系，強化技術人員的專業技術水平，在熱處理操作的環節明確操作方式，為最終得到優質的零件提供保障。第二，完善加工設備的檢修保養機制，定期對相關加工設備進行保養和維護，保障設備的功能性完備，并在建立設備檢修保養的臺賬，對檢修保養的時間，原因，發現的問題，采取的措施等方面的內容進行詳細的記錄。第三，精細化的材料管理，嚴格把控材料的品質，對不同類型的材料區別對待，采用與其特性相適應的加工方式，以此提升零件的質量。

4.4 ?模具零件的精加工

熱處理的方式使零件受熱，會導致零件輕微變形，在對零件進行精加工時，需要對表面進行研磨加工后，再進行后續的加工。磨削加工主要利用光學磨床、平面磨床和內外圓磨床這三種機械設備進行加工。在對零件進行磨削的過程中，裂紋和變形的情況時有發生，應當積極采取措施，嚴格對精磨的進刀量實施嚴格的控制，以防止零件裂紋和變形的產生。對淬火硬度較高的材料應當選擇金剛石砂輪進行磨削，因為金剛石砂輪的有機粘合劑能夠提供更多的自磨利性。整體來看，要依據加工材料的特點選擇合適的磨削砂輪，保持銳利性的同時也要避免高溫損傷的產生。

5 ?小結

總之，在目前激烈的市場競爭中，產品投入市場的遲早往往是成敗的關鍵。模具是高質量、高效率的產品生產工具，模具開發周期占整個產品開發周期的主要部分。模具工業的快速發展，我們不斷地提高對模具加工制造技術要求，模具制造的水平的高低，已成為衡量一個國家機械制造水平的重要標志。因此，模具設計及制造技術在國民經濟中的地位是顯而易見的。如何在保證質量、控制成本的前提下加工模具是值得認真考慮的問題。

參考文獻：

[1] 付建.模具制造工藝[M].北京：機械工業出版社，2004.

[2] 翁其金，徐新城.沖壓工藝及沖模設計[M].北京：機械工業出版社，2004.