沖壓模具的設(shè)計與制造分析

王龍英 涂霞

重慶海德世拉索系統(tǒng)（集團）有限公司 重慶 401120

隨著科學技術(shù)的不斷進步，市場對沖壓模具提出了更高的要求，傳統(tǒng)的模具制造方法在效率、精度和使用壽命等方面暴露出許多不足。在高新技術(shù)的支撐下，將各種新技術(shù)應用到?jīng)_壓模具的設(shè)計制造中，以促進沖壓模具設(shè)計制造業(yè)的發(fā)展，改善過去存在的問題，不斷提高模具加工制造效率。

1 沖壓工藝的前景

沖壓模具即在通過模具和壓力機對材料施加外力進行處理與加工，獲得需要的形狀與尺寸。生活中不少機械制造都需要用到?jīng)_壓加工，比如汽車的車身、底盤等多個零件都需要使用，因此沖壓工藝和沖壓模具的重要性不言而喻，必須要做好沖壓工作，規(guī)劃好沖壓工藝的制作流程，包括設(shè)計與制造，對于沖壓模具則需要根據(jù)現(xiàn)有的沖壓工藝進行模具的結(jié)構(gòu)的設(shè)計與制造。目前中國的模具制造生產(chǎn)率并不能滿足國人的需求，還需要進口，也無法滿足中大型企業(yè)的高標準、高利用率、高效率、多品類、個性化的要求，因此沖壓模具需要進行改革，從設(shè)計方面到制造方面都需要緊跟社會發(fā)展趨勢—綠色制造和數(shù)字化[1]。

2 沖壓模具的設(shè)計分析

2.1 確定產(chǎn)品的尺寸

設(shè)計師需要根據(jù)實際的需求、產(chǎn)品材料與工藝等多方面來衡量產(chǎn)品的尺寸大小，要給產(chǎn)品留一個公差范圍，要考慮產(chǎn)品的后期磨損等因素，決定產(chǎn)品的取值。確定尺寸的大小是設(shè)計師來決定，因此需要設(shè)計師有豐富的經(jīng)驗，能夠非常精確的估計出合適的尺寸，對于沖壓工藝非常了解，能夠預判產(chǎn)品的未來變化，豐富的經(jīng)驗可以幫助設(shè)計師減少調(diào)整的次數(shù)和時間，使得產(chǎn)品盡快投入生產(chǎn)[2]。

2.2 排樣圖設(shè)計

精確度越高的產(chǎn)品尺寸設(shè)計越需要放在靠后的工步里，這種精妙的設(shè)計需要大量的時間去計算核實是否符合實際生產(chǎn)。因此設(shè)計過程中需要繪制出排樣圖，根據(jù)排樣圖的各種成形等工步，去計算力學，了解模具的承受外力壓力區(qū)間范圍，根據(jù)這個范圍來確定彈簧力、卸料力，保證數(shù)據(jù)的精準計算。

2.3 總裝圖繪制

排樣圖的設(shè)計完成之后，可以開始選擇沖壓設(shè)備，并根據(jù)不同設(shè)備的參數(shù)，進行總裝圖的繪制。需要繪制的有沖壓設(shè)備的安裝尺寸、合模等高度，同時需要繪制出模具的詳細結(jié)構(gòu)。因為現(xiàn)在已經(jīng)不再采用人工手繪，而是采用電腦分層繪圖，因此需要注意分清圖層，有利于零件的拆分。

2.4 部件圖繪制

總裝圖的完成之后需要進行分層，完成部分零件模具圖的繪制，用標準視圖標出零件的形狀、結(jié)構(gòu)。部件圖的繪制主要考慮因素為是否能夠在實際過程中完成加工過程，如何降低成本的加工。

3 沖壓模具的制造分析

3.1 沖模材料選擇

沖壓加工方法一般用于鋼板或鋼帶材料加工領(lǐng)域。因此，對沖壓模具零件的硬度、剛度、熱處理性能和耐磨性都有嚴格的標準。常規(guī)材料包括skh-51、SKD11 和sks；超硬材料包括G5 和G3；超硬鋼包括hpm2t。

3.2 模具零件粗加工

今天的粗加工方法不同于以往的手工銑床、手工鉆床，通常也會選擇先進的精密設(shè)備進行粗加工。對于精度要求不高的零件，可進行粗加工，如底板加工工序，并可在加工中心安裝中心鉆進行精確定位。對于精密零件的加工，加工中心可直接加工。設(shè)置好程序和參數(shù)后，安裝設(shè)備開始處理。

3.3 零件熱處理

近年來，隨著科學技術(shù)的進步，新材料層出不窮，不同的材料有不同的處理方法。為了保證零件的高質(zhì)量，在熱處理過程中應滿足以下要求：一是制定熱處理過程的監(jiān)督管理制度，加強技術(shù)人員的專業(yè)技術(shù)水平，明確了熱處理操作的各個環(huán)節(jié)，為最終的高質(zhì)量零件提供了保證。二是完善加工設(shè)備的維修機制，定期對相關(guān)加工設(shè)備進行維護保養(yǎng)，確保設(shè)備功能齊全，并建立設(shè)備維修臺帳，詳細記錄維修時間、原因、發(fā)現(xiàn)的問題和采取的措施。三是精細材料管理，嚴格控制材料質(zhì)量，對不同類型的材料區(qū)別對待，采用適合其特點的加工方法，提高零件質(zhì)量[3]。

3.4 模具零件的精加工

熱處理方式使零件受熱，使零件產(chǎn)生輕微變形。在精加工零件時，必須將表面研磨，然后再進行后續(xù)加工。磨削加工主要采用光學磨床、平面磨床和內(nèi)外磨床這三種機械設(shè)備進行加工。在磨削零件的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)裂紋和變形。應采取積極措施，嚴格控制精磨進給量，防止零件產(chǎn)生裂紋和變形。磨削淬火硬度較高的材料應選用金剛石砂輪，因為金剛石砂輪的有機結(jié)合劑可以提供更大的自磨性?？偟膩碚f，要根據(jù)加工材料的特點選擇合適的砂輪，以保持鋒利度，避免高溫損傷[4]。

3.5 數(shù)字化的技術(shù)

（1）沖壓成型CAE 分析技術(shù)：可以快速找出模具成型中存在的問題，在模具的設(shè)計階段就可以預分析模具相關(guān)信息，減少模具設(shè)計、制造、調(diào)試的時間，對模具的設(shè)計進行評估，提高模具的質(zhì)量。

（2）快速設(shè)計技術(shù)：建立模具設(shè)計的數(shù)據(jù)庫，錄入目前需要的模具結(jié)構(gòu)的參數(shù)，方便后期設(shè)計人員的查閱與修正，縮短設(shè)計周期，盡快進入制造過程。

（3）數(shù)字化裝配技術(shù)：數(shù)字化裝配技術(shù)線上測量并記錄模座導向、導柱的精度，可以及時調(diào)整出現(xiàn)的誤差。

4 結(jié)語

沖壓模具在生產(chǎn)過程中使得成本降低，企業(yè)的利潤穩(wěn)步提升，因此需要緊跟時代步伐，實現(xiàn)模具設(shè)計與制造的改革創(chuàng)新，秉持綠色環(huán)保的理念，實現(xiàn)資源的可持續(xù)發(fā)展，應用數(shù)字化技術(shù)，計算機輔助性設(shè)計，深層次地優(yōu)化沖壓技術(shù)和模具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，降低沖壓過程的人工出錯概率，提高模具的精度和水準，延長模具的壽命，沖壓模具工作的優(yōu)化可以提升企業(yè)綜合競爭力。