冷沖壓模具改進設計實例分析
2019-3-1 來源： 廣東省高級技工學校 作者：張蘭英
摘 要：在信息化帶動工業發展的今天，工業產業技術創新才能符合經濟市場需求多樣化的發展形勢。冷沖壓模具的設計改進有效的提高了企業的產能，從而給企業帶來經濟效益。文章從冷沖壓模具的設計要求以及具體改進實例分析了模具優化改進對企業批量生產的影響。
關鍵詞：冷沖壓模具；技術要求；改進設計
冷沖壓模具是利用沖壓設備在常溫下對材料坯件完成沖裁變形作業，進而獲得產品的模具。冷沖壓模具的主要特點有：提高企業生產產能；加工制造出的產品質量穩定；不論是產品還是模具其配套性強，互換性高；模具材料利用率高；可以進行冷沖壓等；由于其適用范圍廣、操作簡單受到了廣大企業的歡迎，已成為機械加工行業重要的成形加工工藝。
1、冷沖壓模具的發展
在兩千多年以前，關于冷沖壓模具改進設計我考古資料中已有沖壓模具就被用于銅器的制作，證明了沖壓成型和沖壓模具技術是中國古代發明并使用的技術。我國于20 世紀 60 年代開始生產精沖模具，在數量、質量、技術和能力等方面都有很大的發展，但較我國發展經濟需求和世界先進技術水平相比較，差距仍很大。很多中高檔轎車的覆蓋件模具也主要依賴于進口。一些簡單的沖模，供大于求，市場競爭激烈。現代模冷沖壓具產業裝備行業直接為高新技術產業服務。冷沖壓模具生產工藝要采用一系列的高新技術，現代模冷沖壓具這些技術包括：CAD技術、CAE 技術、CAPP 技術、計算機技術、激光技術、快速成型等。冷沖壓模具工業是高新技術產業重要組成部分。現代模冷沖壓具技術水平決定著產品質量水平的高低和新產品的開發能力。因此，冷沖壓模具生產設計水平已成為衡量我國產品制造業水平的重要標準。
2 、冷沖壓模具設計要求
2.1 滿足沖擊件成形的要求
沖擊坯件的斜角過大，坯件平面毛刺不符合規范要求，沖擊坯件扭曲，表面不平整、有裂隙，各個成形部分方向的位置關系超差，拉伸件掉底等。再如整體結構形狀、尺寸、精度、相關技術要求不符合設計工藝規范。好的冷沖壓模具是機械加工企業大批量生產前提，在設計加工冷沖壓模具過程中，模具的質量要按照生產質量技術規范進行加工。因此沖擊件質量以及沖擊件穩定性的問題在加工設計冷沖壓模具時應放在首位。
2.2 冷沖壓模具結構方面的要求
冷沖壓模具結構要生產加工方便，降低冷沖壓模具使用加工材料，保障冷沖壓模具生產加工質量是模具結構方面的總體要求。模具要注重其使用期限，在遇到需大批量加工的產品時首先應選用耐用的冷沖壓模具材料，并在設計中預留其設計修模量保證冷沖壓模具的使用壽命。
2.3 模具設計應符合產品生產效率高，材料利用率高的原則
企業在產品生產過程中可以通過一模多件的方式提高生產效率。而較多的排樣方法，也會增加冷沖壓模具的制作難度，設計者在設計模具時應綜合考慮。
2.4 模具設計時應注重使用方便
安全性較好的設計原則去設計出的模具使用更方便，其模具操作人員的勞動強度就會降低，從而工作過程中降低了安全隱患。冷沖壓操作工作本身就具有風險性，設計員在模具設計過程中時應著重考慮模具的安全性，以此為冷沖壓操作工作帶來安全的工作環境。
2.5 模具應具備良好的工藝性
冷沖壓模具生產的工藝涵蓋對模具配件的生產加工和裝配。模具配件在其設計目的上就要保障該配件在使用過程中的性能，尤其是與沖擊件相關的成形配件。其次冷沖壓模具要便于拆卸，連接部位零件要牢固可靠。還要有較好的加工工藝 , 使設計目的與生產工藝相匹配。
2.6 冷沖壓模具的設計要便于維修
在設計員設計模具時，要針對沖擊件易損壞部位采取適當的加固措施，并備用一定相同尺寸數量的易損件，方便隨時對模具進行拆卸更換，減少其維修時間，提高員工工作效率。
3 、模具體改進設計實例
3.1 冷沖壓工藝與排樣
排樣是冷沖壓模具設計過程中必不可少的一步，因為科學合理的排樣是較低成本的有效措施。排樣設計要遵循一定的原則，比如兩個零件冷沖壓為沖切下斜，需求量較大，則必須遵守此模具最大利用率的排樣原則。
3.2 冷沖壓模具設計
冷沖壓模具是產品的載體，優良的現代模冷沖壓具產品工藝必須由科學合理的模具來具體實現，按照現代模冷沖壓具優化的產品工藝方案，是對冷沖壓模具整體結構設計的關鍵所在。冷沖壓模具在設計壓力中心偏心距時，應保證其距離在沖壓設備的規定范圍以內，這樣可以保障現代模冷沖壓具的安全使用。冷沖壓模具零件的設計是根據產品零件的尺寸要求，確定沖裁間隙，以排樣圖為基礎。現代模冷沖壓具工作部分設計是工作零件凹凸模互相配合完成，定位裝置的設計是完成定位裝置的選擇與設計。
3.3 冷沖壓模具的制造
（1）模板熱處理。對冷沖壓模具模板進行深冷工藝處理，經過長時間的高低溫循環實現馬氏體向奧式體的完全轉化，并使其達到穩定狀態。
（2）模板框口加工制造。采用超精密的加工方法，綜合國外先進的工藝手段和特點優勢，通過線切割工藝與磨削工藝相結合的方法來減少模具加工成形過程的變形。
3.4 改進前的冷沖壓模具
將模具將倒裝式沖孔與落斜工藝組合在一起，其工藝組合技術特點：冷沖壓模具沖件材料結構是優質合金，材料厚度為 2mm。采用級進成形的方式按三步完成沖裁。
通常沖擊件外形尺寸比較用大，直接用三步沖切成形，模具結構不緊湊，工作人員也不方便進行操作，且模具沖擊件的方向、位置不好把控，精準度不高，受擠壓材料的局部部位還可能引起變形、沖擊面不平整等問題。若在生產加工中采用復合沖切方式可解決上述問題，此種工藝對凸凹模型強度要求高，經常使用此工藝使凸凹模壽命減短。
3.5 改進后的冷沖壓模具
（1）改進冷沖壓模具的方法。采用復合沖切成形工藝，主要問題是模具凸凹模型度不夠。解決強度不夠的方法是加大模具沖擊件三孔長邊兩側的搭邊厚度，采用加大沖擊件外圓尺寸的方式，將矩形孔兩側的搭邊進行加厚，使其強度增大。待凸凹模強度成形后再使用一套類似沖圓墊圈的復合模，使用內外兩邊同時切邊的方法去掉多余材料。
（2）改進后的模具。凸凹模型強度得到加強，將凸凹模型裝入后用螺釘拔緊，不再需要閉鎖銷鎖定方向；上模推件板用推板連接并固定。沖孔凸模由沿圓的弧線方向留凸定位固定，內外圓弧為連接方式為直通，制作時首先做成整圓，然后再切割成單件，多余的部分可留作維修更換備件時使用。
3.6 內外切邊的復合模
將冷沖壓模具結構改為順裝式，將推板安排給工序坯件固定位置，并在冷沖壓模具外加設強力彈壓裝置，利用彈力裝置的強力擠壓保證了沖件的平整度；定位好推件板中心以防起孔的變形，不過高度不能高于沖件材料厚度，以便保證壓料質量；考慮到沖切的外飛邊廢料間斷性；不需卸料裝置進行卸料；上模設打料裝置清除廢料；沖切沖擊壓力較小，周邊長度不大，選用標準的對角導柱模架就能保證底座會出現強度問題。
4 、結束語
為了符合經濟市場需求的多樣化，工業產業必須在技術創新上尋求發展之路，不斷優化冷沖壓模具符合了經濟市場的需求以及發展趨勢，也逐漸縮小與世界沖壓模具的技術差距。冷沖壓模具實例優化改進后，新的模具為企業實現了更有效的服務，降低了員工在沖壓操作工作的安全隱患，企業生產批量加大，為企業帶來更大的經濟效益。同時也使我國冷沖壓模具技術更上一層樓。
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