沖壓模具的設計與制造分析

潘志勇 歐服科技（沈陽）有限公司

目前，我國裝備制造業經濟的快速發展已經變得尤為驚人和迅速。在我國傳統制造業科技進步日新月異的基礎上，機械制造業也面臨著新的經濟發展形勢。隨著機械科學技術的飛速發展，在生產力提高、速度變化的發展趨勢下，市場對沖孔、滾壓鑄造模具制造技術制定的機械產品標準越來越嚴格。傳統的機械模具產品加工和制造工藝生產方法，無論是在產品精度和效率方面，似乎也充分揭示了機械模具的使用壽命，可以看出它有很多缺點。

一、沖壓工藝展望

沖壓成形模是通過沖壓模具設備和成形壓力機直接加工工件材料或在現場施加任何外力，以獲得客戶所需形狀的幾何公差和幾何尺寸。在現實生活中，有許多大型機械設備制造過程可能需要同時用于沖壓模具加工。例如，汽車上的許多重要零件，如沖壓車身和底盤總成，往往需要進行組合。因此，掌握沖壓制造工藝和沖壓模具技術的使用是不言而喻的。我們必須同時進行所有沖壓設計工作，規劃和設計各種沖壓制造過程中的工藝流程，包括模具設計和制造以及零件制造。對于沖壓模具制造工藝，還需要根據現有各種模具的各種沖壓工藝流程，對各種模具產品的機械結構進行工藝設計和制造。目前，我國沖壓模具制造設備的生產率水平不能真正滿足絕大多數中國人的實際需求。它往往需要重復進口，不能完全滿足中外大型模具企業高標準、高重復利用率、高效率、多功能門類和個性化生產的基本要求。因此，我國沖壓模具行業需要大力進行數字化改革，從工藝設計制造到裝備制造，還需要跟上社會制造業發展的主流趨勢——綠色智能制造現代化和生產數字化。

二、沖壓模具的設計分析

（一）提高加工效率

在金屬沖壓成形模的設計、制造和加工中，利用現代數控技術進一步優化傳統的加工和制造設計過程，進一步打破傳統單一工藝模式設計的缺陷，并提高模具加工設計水平和加工過程管理效率，進一步保證沖壓產品質量的一致性。通過采用數控技術獨立進行精密沖壓和模具實體加工，保證了模具實體形狀與精密設計精度之間的高度相似性，可以對各種模具零件的加工尺寸精度進行更詳細的規劃，能夠準確靈活地實現對過程中幾個主要工藝環節的精確控制，靈活調整模具加工模數，提高整個模具整體加工質量的相對精度。減少了一些相對不需要控制的加工環節，保證了模具相對準確、高水平的工藝操作水平。

（二）提高設計精度

與傳統的沖壓和模具工藝設計相比，針對沖壓件排樣工藝和沖裁應力計算中出現的實際問題，一定要充分利用模具設計人員積累的生產實踐和操作經驗。沖壓過程一旦出現任何實質性問題，勢必間接影響沖壓產品的加工質量水平、精度和工藝質量，企業遭受的巨大損失更難以預測?；谛律a技術的應用，沖壓模具材料的制造和加工手段將逐步簡化沖壓模具材料的設計和制造過程，從而逐步提高材料設計的準確性，使沖壓模具材料設計過程更加科學合理，并從根本上解決了沖壓模具的高質量設計問題。

（三）降低組件損壞率

沖模的裝配和調整方法應主要包括調整方法、分組方法、互換裝配方法和修復方法。這四種方法之間可能存在一些差異，它們也可以靈活有效地應用于成形模的制造和加工系統中。根據照相反應的加工過程選擇各種進口加工和裝配方法，可以大大提高模具零件加工和裝配的精度要求，顯著降低裝配損壞率，提高模具制造和生產的整體效率。

三、沖壓模具的制造分析

（一）零件熱處理

熱處理退火工藝熱處理是模具零件制造和加工過程中另一種成熟和常用的成形方法。其形成過程的主要環節是退火-淬火和回火-淬火-滲碳-再氮化?？赏瑫r進行熱處理的材料在金屬硬度等級方面也必須完全滿足設計要求，因此，在選擇熱處理材料時，必須首先關注材料本身的金屬硬度，以便在熱塑性加工和成型過程中，能夠很好地控制模具的內應力，以確保其滿足待加工成形零件的模具尺寸，減少后期加工變形。其次，由于處理過程中使用的材料類型不同，應在處理過程的要求等許多方面做出相應的差異。特別是隨著近年來我國開發的各種新型處理工藝材料產品的應用，其材料處理和加工技術的應用選擇也需要有更明顯的應用多樣化。但同時，對于一些超脆性金屬材料，其表面的熱表面淬透性要求往往低于鑄鋼。在熱表面淬火和加工熱處理過程中，必須與零件內部保持相對高度和良好的溫度連續性，否則會在整個零件中出現一系列質量問題，如逐漸老化導致的表面裂紋和極低的耐熱系數，整個焊接部件的結構材料的實際焊接質量降低。為了進一步有效提高沖壓模具零件的制造質量、性能和交貨質量，在零件加工制造過程中，還需要對相關零件的制造和熱處理生產過程進行嚴格、詳細的全過程控制，特別是在零件熱處理控制全過程的管理中，應著重滿足以下要求：（1）逐步建立健全零件熱處理工藝和工藝管理的有效監督考核體系，加強工藝技術人員能力的有效培養，提高專業技術水平和專業技能。在產品圖紙的基礎上，詳細闡明并提出零件產品的工藝熱處理工作流程描述和工藝相關標準操作方法，確保所有零件的質量和性能符合標準。（2）制定加工生產設備維護保養的檢查維護或大修制度，定期進行現場維護或修理工作，確保設備在生產加工過程中的性能和完善。安全使用考核標準卡和安全點檢維修記錄表應及時張貼在主要設備放置地點。（3）必須嚴格檢查零件加工所用材料的工藝質量。不同類型的零件材料往往需要同時使用三種不同類型的機械熱處理技術，以避免通用材料的單一加工熱處理方法。必須區別對待，盡一切努力提高零件整體切割的精度、性能和質量。

（二）模具零件加工（精加工）

對于一些熱處理工藝完成后形成的精密小零件，由于其長期低溫加熱，會出現局部輕微的小變形。因此，有必要進行新的表面精密磨削加工和表面加工，從而逐步形成下一步精密加工過程的基準，為后續精密小零件的表面加工和精加工奠定基礎。在磨削和數控加工兩個領域，目前常用數控加工方式的精密數控機械設備主要涉及平面磨床、光學磨床和數控內外角雙圓弧磨床三種新型專業機床。其中，平面磨床設備的一般工作和用途主要是磨削毛坯面，為工件準備零件切割和模具加工。其主要功能是加工和磨削的基本內容，包括磨削平面、基準面磨削、磨頭平面磨削和邊緣端面磨削；外圓磨削和內圓磨削的部分機床主軸零件主要用于機床導柱端面的精密磨削，加工制造各種圓凸模具零件的端面及其他相關幾何尺寸的模具零件，磨削各種模具零件表面的內外圓表面。內圓磨削和外圓磨削的一些端面也可以直接加工，用于機床導套表面的精密磨削，用于圓凹模零件端面和其他幾何尺寸相關零件端面的表面切割或加工，主要切割任務是外圓和內圓表面的精磨等；成形砂輪用于磨削。固定磨削工藝一般可以直接進行凸模和圓凹模的鑲塊，或直接完成電極等零件表面的曲面。一般需要在專用光學磨床的夾具上進行研磨，也可以直接在專用平面磨床的夾具上進行研磨，但一般需要結合專用研磨夾具進行研磨和固定，然后根據需要使用專用砂輪夾具進行成型研磨或固定；光學曲線精磨的主要工藝技術主要針對可直接使用的復雜零件的一些精加工細節，如孔曲線、精磨零件表面，或針對結構更復雜的零件表面的一些精磨表面處理方法和表面加工技術；坐標磨削的主要技術主要是指一項專有技術，專門用于設計或直接設計復雜零件的孔曲線（淬火后），以對表面零件進行更高精度的微加工。在精密磨削零件的過程中，往往容易產生機械變形和機械裂紋。為了防止這種異常情況的發生，我們需要嚴格控制砂輪精密磨削時的機械進給余量，使用少量的進給刀來保證砂輪的冷液充分循環，并使用各種最適合自己的精密砂輪。如果使用的零件材料含有大量的鉻、釩、鐵和鎢鉬，還需要注意使用GD單晶剛玉砂輪；如果材料本身的淬火表面硬度值較高，則砂輪一般采用金剛石砂輪，其表面有機粘結劑也能充分保證其產品的性能，從而具有更好的表面自磨性。

（三）模具制造工藝

（1）模具外殼的材料選擇。沖壓模一般主要加工鋼板、鋁等硬質材料。因此，模具的設計需要具有相對優良產品的材料特性，如沖壓剛度、硬度、耐磨性和導熱性，以避免模具材料的頻繁更換。

（2）用于模具零件材料表面的表面粗化。首先，模具零件通常需要通過手動數控進行粗略切割。如果精度不太高，一般可以選擇使用墊板零件進行精確的點加工和定位，然后將其交給專業的模具大師手動數控銑床進行精確的鉆孔和銑削，如果精度要求較高，一般可以使用direct NC程序自動設置加工，自動更換加工和刀具，并獨立手動完成直接數控加工。

（3）零件表面的機械熱處理。在表面熱處理過程中，工件材料通常需要選擇一定硬度的原材料，以避免零件材料加工和熱處理后變形。因此，表面熱處理前的維護過程變得更加重要。因此，我們需要特別注意熱處理前后工藝和設備系統的全面維護，并對工件材料和加工進行個性化處理，提高產品表面加工和熱處理的維護質量。

四、結語

在模具生產和銷售過程中，產品制造成本降低，企業利潤逐年穩步增長。因此，我們必須與時俱進，實現整體設計、研發和創新的不斷改革、優化和科技創新；沖壓模具設計制造模式，堅持綠色、節能、環保生產理念，實現模具資源開發的協調、可持續、快速發展，應用計算機數字技術加工和模具計算機輔助加工設計，逐步深入優化沖壓制造工藝，優化模具內部制造結構，降低沖壓設計過程中人工和失誤造成的失效概率，提高沖壓模具生產的設計精度和設計水平，延長沖壓模具零件的正常使用壽命，而優化沖壓模具的工作模式可以顯著提高企業生產力的綜合運營競爭力。