冲压模具范文

导语：如何才能写好一篇冲压模具，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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1冲压模具的基本概况

（1）冲压指的是借助外力的帮助，让原始材料改变其原有外形的过程，经过对外形、尺寸和功能的加工，获得企业所需要的各种零部件。冲压的原始材料包括带材和板材。在冲压的工序之中有许多步骤是需要模具来完成的，包括冲切、冲孔和弯曲等。对于那些比较复杂难做的冲压零部件来说，就需要增加模具的数量。如果想要大批量的生产，就不能使用那些只是简单组合成的模具，这样会降低生产率。

（2）冲压在其生产的过程中具有较多的优势：降低了生产成本、制作效果较好以及经济效益很好。冲压对其原始材料的利用率很高，在冲压的生产过程中基本上没有产生较多的问题，并且通过冲压所做出的零部件在精确度和尺寸等方面都比较准确，基本上可以满足企业所要求的标准。企业的内部组织得到了一系列的改变，提高了机械性的功能，促使冲压在其外形上也发生了一些改变。

（3）冲压在其设计之后，所生产的零部件都具有刚度较好和质量较轻的特点，这些零部件在我国的汽车行业和摩托车行业具有较深的影响，并且正在向空调行业、冰箱行业和电梯行业迈进。在今后的经济时代，冲压行业将会快速的发展，冲压模具的设计也会不断的变革，达到高效率的效果。

2冲压模具设计

从冲压行业角度来看，由于现代化零部件的设计越来越复杂，所以连续的冲压技术即将成为重要领域。连续模是指经过一种模具在两个或两个以上的工位上来完成许多种工序的过程。它具有相对比较容易、模具使用时间更长、更加容易形成自动化及存在生产效率较高的特点。通过连续模的冲压工序可以得到一些完整的零部件和半成品。尽管会出现许多个冲压工序，但是也是可以利用一些连续模来冲压完成这些零部件。由于计算机信息技术的逐渐发展，使Pro/E软件能够对多个科技领域产生积极的影响。Pro/E软件具有很多优势：降低了制图工作人员的工作数量，提高了设计水平和效果，且可以精确的分析模型、分析运动和干涉检测等。利用Pro/E软件设计的冲压模具，可以使零部件在设计、加工和配置等方面更加标准，降低了生产成本、缩短了设计时间，提高了生产效率。

3冲压模具所存在的典型组合

在结构方面，冲压模具具有较大的差异，只有采用典型的模具结构组合，才能建设较好的冲压模具。运用典型的结构组合能够明确模具结构组合的形式，并且分析了由冲压模具各种零部件的配置和尺寸之间的关系。通常使用的冲压模具所存在的典型组合包括复合模的组合、固定卸料的组合、导板模的组合以及弹压卸料的组合等。冲压模具的标准化与标准化的零部件紧密相连，而且在标准的环境下，冲压模具的零部件可以使用自下向上或是自上向下的设计方法来实施设计。

4正确选择冲压模具的设计材料

（1）在冲压模具的设计过程中，最关键的问题是正确的选择冲压模具的原始材料。任何一种冲压模具的种类和工作条件都会存在不同的观点，处于不一样的运用环境，需要提出不同硬度和强度的要求，并且这对冲压模具的耐冲击性、耐疲劳性以及耐磨性等方面都要提出相应的要求。若想大批量的生产产品，那么就需要使用质量较高的原始材料。

（2）冲压模具在设计的过程中，要求其原始材料能够满足经济方面的要求，同时要求具有较好的加工工艺功能，可以充分的满足设计要求以及能够较好的进行加工处理。

（3）冲压模具所使用的原始材料包括：钢结硬质合金、合金钢和碳钢等材料，冲压模具利用模具钢材所制作的零部件通常有合金工具钢和碳素工具钢等。冲压模具加工热处理的方法包括调质、退火和淬火等技术，需要依据不同的技术要求，对原材料进行加工和处理。

5在计算机帮助下实现冲压模具的设计

冲压模具设计的过程中，凹凸模在其配置和尺寸等方面与其他的冲压模具相比，受到更多困难的阻碍。若想利用此凹凸模具生产大批量的产品，那么对模具要求非常高，凹凸模的使用寿命要比其他模具较长，并且在维修方面要更加的快捷方便。运用计算机科技软件进行设计的时候，需要精准的计算设计和尺寸的输入，只有这样才能使产品进行精准的设计。运用Pro/E软件设计冲压模具的过程中，可以使用配置设计的方式，其详细的解释了自下而上和自上而下的设计方式。首先要对配置进行系统性的设计，然后再针对每一个零部件进行详细的设计。其设计的过程为：创建冲压模具的设计工程；利用分割曲面对零部件进行修改，制造出精准的零部件；利用配置软件对零部件的尺寸和功能方面进行全面的检测，防止在设计的过程中产生废品等问题。

6冲压模具在未来的发展状况

虽然冲压模具的设计在我国许多企业中已经得到了认可，但是冲压模具仍然存在着许多问题，并且冲压模具在其制造市场中占据着重要的位置。在未来的经济时代，冲压模具的设计将会越来越重要，并将会扩大其规模，确定更精准的尺寸，设计出更加复杂的冲压模具，继续占领更大的市场。但在设计的过程中，冲压模具需要考虑到其技术的先进性以及与之相匹配的设计设备，实现了由人工控制向自动化控制转变的设计模式。如果在未来的发展中出现问题，那么将会对整个制造行业带来不利的影响。所以，冲压模具在以后的设计过程中不能急于求成，应该稳步的进行。一方面，由于国外的制造企业不断地进入我国市场，使我国的冲压模具在设计领域承受了巨大的压力。如果想与国外的制造企业进行正面的竞争，我国的制造企业就应该提高自身的生产效率、选择使用较好质量的原始材料和冲压模具设计。另一方面，使用冲压模具的企业数量越来越多，在冲压模具设计的过程中，工作人员需要时刻秉着降低成本的理念进行产品的加工和设计。只有设计出高质量的冲压模具，才能与国外的制造企业进行竞争。

7结语

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的原因进行了具体分析，提出了相应的预防及解决措施。

关键词：冲压模具；失效形式；分析；措施

1 前言

随着我国现代工业技术的不断发展，冲压模具在工业生产中起到了越来越广泛的应用。冲压模具质量的好坏直接决定了所冲产品质量的优劣。然而，冲压模具在使用过程中，常常出现各种形式的失效情况，应对这些失效，往往需要耗费一定的时间、人力、物力以及财力资源，严重影响到了工业生产的进度，不利于企业经济效益的提高。因此，如何有效地预防冲压模具的失效，最大限度的提高其使用寿命，是很多企业共同面临的一个技术难题。只有对冲压模具的失效形式做出正确分析，归属其失效类型，才能精准地找出其失效的原因，采取相应的技术措施对其修复或预防，延长其使用寿命。

2 冲压模具失效形式概述

2.1 冲压模具失效的涵义

冲压模具在使用过程中，因各种原因如结构形状、尺寸的变化以及零部件组织与性能的变化等，使得冲压模具冲不出合格的冲压件，同时也无法再修复的情形就叫做冲压模具的失效。鉴定模具是否失效的判据有三种：一是模具已经完全丧失工作能力；二是模具虽然可以工作，但无法完成设定的功能；三是模具因结构受到严重损害，使用时存在安全隐患。

2.2 冲压模具失效的形式

冲压模具在使用过程中，因模具本身类型、结构、材料的不同以及实际工作条件的不同，会表现出不同的失效形式，主要可分为以下四种。

（1）磨损失效。冲压模具在正常工作过程中，往往会与加工的成形坯料直接接触，二者之间因相对运动而产生摩擦，造成冲压模具表面磨损。当磨损程度达到一定限度时，模具表面失去原来的状态，使之无法冲出合格的冲压件，这就是磨损失效。磨损在任何机械的使用过程中是不可避免的，因此是一种正常的失效形式，也是冲压模具失效形式中最为主要的一种。根据磨损机理，可将磨损失效细分为四种：①磨粒磨损失效。当坯料与模具接触的表面间存在硬质颗粒，亦或坯料加工前未打磨完全，其表面存在坚硬的突出物时，会摩擦并刮划模具的表面，严重时就会使模具表面材料脱落，造成磨粒磨损失效。②黏着磨损失效。冲压模具作用于坯料时，彼此之间存在相互作用力，有时黏着部分会因受力不均而发生断裂，造成模具表面物质脱落或转移，这种失效形式就是黏着磨损失效。③疲劳磨损失效。模具的有些部位经过长时间的使用，在与坯料摩擦力的循环作用下，难免会产生一些细小的裂纹，随着使用时间的推移，细纹逐渐加深，加深到一定尺度时，造成模具表面物质发生脱落，甚至模具因承载力不足而断裂。④腐蚀磨损失效。冲压模具在使用过程中，模具表面物质很容易与周围介质（如空气、水等）发生化学腐蚀或电化学腐蚀，加上摩擦力的作用，时间久了，就会造成模具表面物质侵蚀变质，发生脱落。

实际上，磨具与坯料作用时，磨具表面受到的磨损是极其复杂并且难以预测的，不可能仅仅只受某种磨损方式的影响，因此，实际生产加工中反映出来的磨损失效形式可能是多种形式相互作用的结果。

（2）断裂失效。所谓的断裂失效是指冲压模具因产生较大裂纹或者断裂为两部分（数部分）。断裂可分为两种：早期断裂（一次性断裂）以及疲劳断裂。早期断裂指的是冲压模具表面受到冲击载荷的压力过大，超出其负荷能力，造成迅速断裂。相反，造成疲劳断裂的应力通常较低，在模具的承受范围之内，但由于这种应力的频繁作用，细小裂纹开始逐渐扩展，最后引发断裂。

（3）变形失效。冲压模具在工作过程当中，若是零件所受到的应力超出其弯曲极限，就会发生塑性变形。当塑性形变形达到一定程度时，会造成模具内零件的尺寸和形状发生显著变化，模具无法再正常使用，也就是变形失效。变形失效的外表现为弯曲、塌陷、镦粗等。

（4）啃伤失效。冲压模具因一些客观原因致使其凸、凹模互相啃刃，造成冲压模具崩裂。

3失效原因及措施

冲压模具失效后，应及时对其进行检查分析，找准失效的原因，并对症下药，采取相应的解决措施，延长冲压模具的使用寿命，提高其经济效益。以下分析了造成以上几种失效形式的主要原因，并针对每种失效形式提出了相应的改善措施。

3.1 磨损失效的原因及措施

造成冲压模具因过度磨损而失效的原因很多，归结起来可以从三方面来考虑：一是冲压模具本身的原因，如模具自身的耐磨性能不好；其工作零件的硬度太低；模架的精度偏低等。二是被冲材料的原因，包括坯料硬度太大，对模具表面产生过的摩擦力；被冲材料表面发生氧化作用，造成摩擦力增大等。三是其他因素的影响。如所添加剂效果不好等。

针对以上原因造成的磨损失效，可以从以下几个方面加以改善：

（1）选择合适的模具材料。模具材料的选择会因模具用途的不同、生产冲压件的数量不同而有所差异。表1给出的是不同用途的模具对材料的选择。

表1 不同用途的模具对材料的选择

模具用途 生产量 使用模具材料

生产低薄板以及有色金属 小批量 T10A或T8A等较为低廉的碳素工具钢

生产厚度≤2nm的钢材 小批量 9GCr15、9Mn2V、9SiCr等合金工具钢

生产厚度≥2nm的钢材 大批量 Gr12MoV、Gr12工具钢以及集体钢、高速钢、钢结硬质合金等

（2）对冲压模具表面进行强化处理。可以在加热淬火以前，向模具表面进行渗杂处理，包括渗硼、渗碳、渗硫、渗氮或碳氮共渗，或在淬火后采用离子渗氮或者气体软氮化的技术对磨具表面进行改性处理，以此来提高冲压模具刃口的各种性能，比如耐热性、耐磨性、抗腐蚀性等。通过对冲压模具表面进行化学或物理气相沉淀、电火花强化以及激光强化等工艺技术处理，可以大大提高模具表面的硬度，获得更好的耐磨性质及抗腐蚀、抗粘黏性质，从而很大程度地改善磨具的整体性能，极大地提高模具的使用寿命。

除以上措施外，还应该对模具表面适时进行处理，减小模具与被冲器件的摩擦；时刻关注生产中容易发热的部位，并采取必要的冷却措施；生产加工前，应认真检查坯料的状态，对表面不良的坯料应进行及时清理或其他预先处理；调整模具凸凹模的合理间隙。

3.2 断裂失效的原因及措施

造成断裂失效的原因主要有两种：一种是过载断裂，另一种是扩展断裂。

当凸凹模同轴度相差较大，间隙分布不均匀，模架精度偏低时，会造成凸模在冲压过程中因受到过大的侧向力而发生断裂；凸模表面各个截面的过渡部位圆角过于尖锐，产生高于平均应力十倍之上的集中应力，造成模具承载后发生断裂。对于这种因过载而产生的断裂失效，可采取以下措施加以解决：

（1）改进设计结构。对于冲孔直径在2.5mm以下，断面积在52mm2，长度在12.5mm以上的异型孔凸模，应对杆部进行适当加粗处理，可用导向圈等工具进行加固，加大圆角半径，确保凸模各部位的过渡平滑，同时可采用其他结构如镶拼或预应力结构来减少模具应力集中的情况。

（2）在冲压模具设计过程中，应对模具强度进行校核，然后选择高一级强度的模具材料，确保模具具有足够的承载力；对热处理件要进行抽样检查，确保其强度，韧性符合标准。

冲压模具在生产工作中，造成模具扩展断裂的裂纹有很多种，包括淬火裂纹、回火裂纹、磨削裂纹、自发裂纹、脱碳裂纹、电加工裂纹等。针对不同的裂纹有不同的预防措施。

对于淬火裂纹的预防，主要是要对零件的形状进行合理设计。要将壁厚设计得尽可能相等，壁厚相差较远的两部分不能设计成一体，采用镶拼结构时应确保各模块强度尽量一致；转角部分圆角应该有较大的半径，杜绝尖角的情况；对于热处理工艺，应根据制件的实际情况包括其形状、大小以及材质等，选择适宜的工艺。

对于回火裂纹的预防，应做到零件在加热至300℃以前，采取缓慢加热的方式进行，不能加热过急，否则会因热应力过大而造成开裂；回火时也不能急剧冷却，应进行空冷处理，因为急冷会产生马氏体相变应力，造成开裂。

对于自发裂纹的预防，采用的措施是：淬火后马上进行回火，若是在常温下放置时间过长，零件会因受到相变应力而造成开裂。通常淬火到回火的间隔时间不能超过3小时，如果因某些原因不能马上回火，可以先置于100℃介质中进行保温处理，以此来延长间隔时间。

对于磨削裂纹的预防，若是淬火零件较多，磨削量较大，可以先进行低温回火（150℃）或中温回火（300℃）；砂轮整修时，应确保砂轮足够锋利并且粒度合适，以此来降低磨削热，减小磨削烧伤。

对于脱碳开裂的预防，可采取的措施是用真空加热或保护气加热的方法控制加热温度，防止工件因受热温度过高而发生开裂。

对于电火花加工裂纹的预防，应在加工过程中，尽量采用较小的电规准，防止电火花产生的瞬时高温在淬火件表面产生裂纹；加工后应对变质表面层进行抛光操作。

3.3 变形失效的原因及措施

造成模具变形失效的原因主要是模具表面的负荷过大。对于这种失效形式，可以从材料选择或强化处理等方面提高受力部位的强度。

3.4 啃伤失效的原因及措施

造成啃伤失效的原因主要有装配质量不过关、安装不当、压力机的导向精度不高、送料出现误差等。对啃伤失效可用高导向精度装置的模具进行生产加工，确保零件位置的精度，减小侧向力，避免凹凸模相互啃伤。

4结语

冲压模具失效与其结构、使用材料、工作条件等都有关系。实际生产中，模具失效是一个普遍又复杂的综合性问题，受到很多因素的共同影响。因此，必须根据具体实际情况，进行具体分析，找出造成模具失效的原因，并采取相应行之有效的措施来加以预防或解决。只有这样，才能使冲压模具的使用寿命得到最大限度地延长，经济效益得到显著增加。

参考文献：

[1]徐斌，楼白杨，罗康淳. 冷冲模的开裂失效分析[J]. 煤矿机械，2007（11）.

[2]刘晓飞，关连峰. 模具的寿命及其影响因素[J]. 金属材料与冶金工程， 2009（03）.

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[4]傅建红. 模具失效分析与对策[J]. 新余高专学报，2005（02）.

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关键词：冲压模具；教学方法；教改实践

中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）08-0054-02

我国加入WTO以后，国内机械加工行业和电子技术行业得到快速发展。国内机电技术的革新和产业结构的调整成为一种发展趋势。因此，近年来企业对机电人才的需求量逐年上升，对技术工人的专业知识和操作技能也提出了更高的要求。相应地，为满足机电行业对人才的需求，职业学校的机电类专业的招生规模也在不断扩大，因此，如果我们还是使用以前传统的教学方法，将不能满足学生以及社会的需要，所以我在教授《冲压模具设计》的过程中有了一些新的尝试。

一、分析传统教学方法

在传统的教学过程中，教师将每一节课的重点、难点及主要的知识点汇集起来，在严格遵守教材的原则下准备讲课内容，形成教案。在整个教学过程中，只注重教师教，根本没有注意学生学了多少，使学生的学习非常被动，缺乏积极性与创造能力。像这样没有根据学生的实际情况准备的课程当然不会收到良好的效果，学生的学习积极性也不会提高。因此，我们应该采用以学生为主导，教师为辅助的形式。

二、以学生为主导，采用多种教学手法

由于中职学校的学生大多数都是初中毕业，学习的自觉性不高，而且各个学生的知识水平参差不齐，在机械行业中的冲压模具这个课程中又有太多的结构需要明白，而且每个结构都是比较复杂的，所以为了保证学生能够很好了解掌握又不至于感觉枯燥，我们就必须对教学方法进行改革，让学生变被动为主动参与、主动学习，提高学生的积极性。

1.自学形式。首先在讲新课之前，我给学生下达任务，要求学生在课余时间通过互联网寻找一些相关的知识，让学生在寻找的过程中明白一些浅显的道理，以便在新课的学习中能更深刻地掌握知识点。例如，讲解“冲压设备”这个课题时，我就让学生自己在课前通过网络或是书籍收集不同的冲压设备，并让学生找出冲压设备的组成部分有哪些，压力机的主要参数哪些是比较重要的。这样我只需要在课堂上起引导作用，其他都是学生自己查资料和课本寻找答案，每个学生所找的内容都有不同，采用这样的方式既能够很好地激发学生探知的兴趣，又能够让学生在别人的知识中获取知识，以便更好地完善自己。

2.讨论形式。当然《冲压模具设计》不但内容复杂，还有有大量的图形需要分析和掌握，如果在课堂上只让教师单独分析、满堂灌输，不但耽误教学时间而且还让学生感觉枯燥、掌握不牢靠，在这样的情况下，我们可以选择使用学生以小组讨论的方式。让他们根据自己所学的知识探讨，提出自己的相同或不同的观点，最后让大家一起总结，得出正确的分析方法。在这样的方式下，很多在一年级制图学得不好的同学有了提高，还对增强和巩固学生的看图分析能力有了帮助，同时也能让学生在以后进入社会能成为单位所喜欢的技术人才。

3.多媒体形式。《冲压模具设计》中还有很多运用情况需要学生理解和掌握，因此在上课的时候，可以采用动画效果或是视频录像，让学生观看整个加工过程。多媒体动态的教学可以给学生带来强烈的视觉冲击，而丰富的色彩和新鲜感可以让他们产生浓厚的求知欲望。例如在讲解到冲压模具结构的时候，由于学生对整个结构及运动情况不了解，在机器设备上也不容易观察，采用动画的效果，学生可以清楚明白每个运动过程以及每个结构所起的作用。

4.竞赛形式。在学习过程中教师也可以通过竞赛的形式了解学生掌握知识的情况，教师可以在课堂上给出一些问题，学生思考后举手回答，给每次回答对的学生记一次成绩，然后在一个学期完以后，获得分值最高的学生可以得到适当的奖励，通过这样的方式鼓励他们再接再厉，同时可以调动每个学生的学习积极性，然后培养他们主动学习的能力和不断钻研的精神。

5.实验形式。在理论课的讲授中，即使口才很好的老师，都很难在学生的脑海中建立一个模具的模型。如果教师在这个时候继续讲解其结构和原理，那么学生就只能是云里雾里，不知所以了。在这样的情况下，教师可以将学生带到实验室，利用真实的实物边讲解，边拆装，学生可以看得见，摸得着，感觉真实，对知识的理解也会更深刻。例如：在讲解冲压模的结构的时候，一边用实物演示讲解和拆开各个零部件，还可以拓展一些课外的知识，让学生学得更加明白，然后再让学生自己动手拆装，逐个掌握每个零件的名称和作用，加深他们的印象。

6.校企合作形式。《冲压模具设计》不但需要学生能够知道每个部分的组成，还需要学生能自己设计一副实用的模具，那么在学校实习条件有限的情况下，学校可以跟一些模具企业联系，让学生在最后一学期到厂里学习，了解一副模具所需要的所有步骤，通过实际的操作并向师傅的学习，把对不同零件应该在哪些机床上加工这些问题一一落实清楚，通过这样的深刻体会与了解，让学生进一步掌握冲压模具的知识，最后再让学生几个人一组完成一副小型模具的制作。这样不但可以让学生详细了解整个模具的制作过程，还能让学生知道目前社会上对模具的需求是什么，可谓是一举两得。

三、总结

通过对《冲压模具》这门课的教学尝试，能够看出学生的掌握程度还是比传统教学掌握得强，同时也恰当地处理了课程的知识、能力、素质之间的关系。主要体现了各个内容之间的相互渗透和紧密联系；重点和难点突出，实用性强；理论和实践紧密结合，突出工程实践性内容知识，充分体现和反映了《冲压模具》专业应用性人才能力和素质培养的要求。

经过几年的教学实践，以上多形式的教学方法尝试，大大激发了学生的学习积极性，加强了对专业知识的理解和接受，养成了学生爱钻研、爱动手的好习惯。当然还有很多的不足之处，我会在今后的教学过程中进一步探索和尝试，以便取得更好的效果，同时也希望为其他专业课程的教学提供有益的借鉴。

参考文献：

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影响汽车冲压模具寿命的因素很多，本文主要通过对模具结构、材料、使用及保养来分析模具寿命，并且提出有效提高冲压模具寿命的措施。

【关键词】冲压模具寿命 模具结构 模具材料 模具使用及保养

现代汽车行业的迅猛发展，使得人们对汽车各个方面的要求也越来越高，故而要求汽车冲压件结构复杂，且能在高温、高速、高摩擦剂腐蚀性工作环境中正常工作[1]，也随之提高了对冲压模具的要求。冲压模具使用寿命一直是企业关注的重要问题，但目前我国企业生产的模具使用寿命仅相当于发达国家的1/3―1/5[2]。为了提高模具寿命，降低成本，必须分析影响模具使用寿命的因素，获得提高模具寿命的方法。通过分析模具失效原因发现，合理设计模具结构，恰当的选用材料及热处理，正确使用和维护模具，对模具使用寿命的提高是有重大意义的。

1. 模具结构

冲压模具结构是影响模具寿命最主要的因素。因此模具设计者要需对冲压模具有较好的认识，同时具备基本的铸造和机加工相关知识，并能将这三者结合在一起来设计模具。

模具设计最基本原则是安全性，其次是经济性，考虑这个因素节省成本，为企业带来效益。所以设计模具过程中，在合理安排模具冲压间隙，冲压工序及冲压工位之后，还须做到以下几点保证模具的寿命达到预期：

1.1整个模具框架结构的厚度需均匀合理

根据模具的大小及生产要求确定模具框架筋、结构筋和工作部分结构的厚度，确保模具足够的强度，保证使用寿命。

1.2模具结构必须受力均衡，避免应力集中而导致模具局部开裂

要求模具压力源选择和布置合理，并且在承载力的部位设计支撑筋；承受侧向力的必须有防侧机构。

1.3必须慎重考虑起吊部件

将起吊部件选择比实际起吊重量大一级，起吊部件周围保证有足够的铸件厚度，以防断裂。

1.4模具防松部件及紧固螺钉必须大小适宜，防止在生产过程中震落，损坏模具。

1.5模具的导向必须合理

一般情况下，导向基本上用导板导向，导向精度要求高的情况下使用导板加导柱的导向形式。准确可靠地导向减少模具工作零件的磨损，避免凸凹模啃伤。

1.6模具结构让空必须合理

铸件与铸件之间最小距离为15mm，铸件与非铸件之间最小距离为10mm，以免铸造偏差产生干涉而造成模具损坏。需特别注意冲头与压料芯的让空，若让空不足，可能导致冲头与压料芯碰撞致断裂而报废压料芯或冲头，甚至造成重大安全事故。此外凸凹模之间的间隙对于模具的磨损及寿命也有极大的影响，精度要求高的，两者之间的间隙应该较小，反之，则可适当加大间隙，提高模具寿命[3]。

1.7自制件的结构必须设计合理，以便于热处理。

2. 模具材料及热处理

正确的选择模具材料是提高冲压模具使用寿命的基础，根据生产零件的不同要求选择相对应的材料。一般常用的模具材料有：铸件材料：MoCr铸铁，球磨铸铁，HT300等；锻件材料：T10A，Cr12MoV，7CrSiMnMoV等。其中常用的凸凹模材料有T10A、CrWMn、Cr12MoV、Cr12 等[4]。模具设计者选择材料时应该将材料的性能，作用和经济性相结合来考虑。

从模具的失效分析可知，45%的模具失效原因是热处理不当[5]。模具的磨损、粘结和疲劳断裂往往都发生在表面，因此模具表面的加工质量对于提高模具寿命是非常重要的。对不同的材质，不同的性能进行合理的热处理是提高模具使用寿命的一个关键因素[6].。热处理工艺应制作严谨，模具设计者在制作自制件时必须标明零件的热处理，热处理效果直接影响着模具生产零件的合格性，安全性及模具使用寿命。此外，热处理过程中应该掌控温度，若淬火温度过高，会使零件淬火过硬，造成脆性过大而易折断脆裂；若温度不够，淬硬性和淬透性达不到工艺技术要求，将导致零件变形[7]。淬火时若不注意采取保护措施，会使模具表面氧化和脱碳，降低耐磨性，疲劳强度和抗咬合能力，影响使用寿命。淬火冷却速度过快或油温过低，容易产生淬火裂纹[8]。采用热处理新技术：强韧化和表面强化处理，可以经济而有效的提高模具性能[9]。

3.模具的使用及保养

要保证冲压模具的使用寿命，除了要有合理的结构设计，正确的选择模具材料，制定良好的热处理工艺之外，冲压模具的使用及保养同样重要。

3.1模具的使用

冷冲压模具在使用前，应该认真检查并清扫，检查模具各部件是否安装到位，检查导向装置的状况；模具使用时应正确的选择适宜的、精度较高的冲压设备、合适的冲压力[10]（一般不小于成型工件30 % ～ 40 %的重压力）；可以在模具的凸、凹模和板材上使用恰当的剂，减少磨损；可通过及时刃磨来改善模具在使用的过程中模具凸、凹模刃口的磨损及钝化状况。

3.2模具的存放及保养

模具封存期间，需妥善保护；确保模具中弹簧及其他可形变部件处于自由状态；在刃口，导向部分，型面以及其他一些精度要求高的部位涂油防锈并保持清洁。模具在运输期间要注意防震，轻拿轻放，决不能乱扔乱碰，且摆放合理，以免损坏模具刃口和导向装置，防止模具撞裂或磨损。

4.结束语

冷冲压成型是一种较为复杂的成型工艺，因此冷冲压模具在使用过程中各方面的损耗也是一个繁杂的过程，在对损耗进行的控制的过程中，需要在成型过程中的各环节要素进行控制，需要各要素之间相互作用方能达到理想的效果。随着科技的发展，有限元软件可对模具和工件的应力及形变进行模拟分析，并采取相应的措施来解决问题，从而可提高冷冲压模具的使用寿命。

参考文献：

[1] 刘晓飞，关连峰. 冷冲压模具材料的合理选择[J]. 装备制造技术.2009，（6）：153-15.

[2] 高殿奎，刘艳色.Cr12MoV钢凹模的热处理工艺改进[J].金属热处理.2002，27（2）：34-36 .

[3] 蓝卫东.冲压模具寿命的影响分析，沿海企业与科技[J].2010（5）.

[4] 邓文英，郭晓鹏. 金属工艺学[M]. 北京：高等教育出版社.2008.

[5] 李奇.模具材料及热处理[M].北京：北京理工大学出版社.2007.

[6] 赵昌盛. 模具材料的选用与使用寿命[J]. 模具制造.2003.（10）：52-54.

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[8]张桂侠.提高冲压模具使用寿命的方法探讨[J].锻压技术.第36卷第6期.

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关键词：冲压模具材料；热处理；表面处理；模具材料性能

中图分类号：TG385

文献标识码：A

文章编号：1009-2374（2012）17-0091-02

模具作为工业生产的重要工艺设备，在其实际应用过程中，具有生产效率高、材料利用率高、制件精度高、复杂程度高等优势，这些是其它加工制造技术无法比拟的。模具生产技术已经广泛应用在汽车、电子、机械、仪表、家电、航空等行业中。在很长一段时间内，模具作为重要工艺设备极大的促进了生产的发展，但是随着模具种类的不断增多，形状越来越复杂，加工工艺越来越困难，再加上热处理技术的限制，模具技术的发展速度逐渐缓慢，并出现各种质量问题。在这种情况下，有必要对模具材料的种类进行分析并选取合适的模具材料以及对应的处理技术，确保模具质量。

1　常见冲压模具材料的种类及性能

1.1　常见冲压模具材料种类

常见冲压模具材料主要包括碳素工具钢、低合金工具钢、高碳高铬工具钢、高速钢、基体钢、硬质合金和钢结硬质合金等。其中，碳素工具钢价格便宜、加工性能较好，热处理后硬度高、耐磨性好。一般在尺寸较小、形状简单且承受荷较小的模具零件中使用；低合金工具钢是在碳素工具钢基础上加入适量的合金元素而形成的。它的优势是能有效的降低淬火冷却速度，将热应力和组织应力降至最低，同时减小淬火变形和降低开裂倾向；高碳高铬工具钢不仅具有高硬度、高强度、高耐磨性优势，还具有较好的淬透性、淬硬性、高稳定性等优势，热处理变形很小；高速钢硬度较高，还具有较高的抗压强度和耐磨性，通常采用快速加热和低温淬火工艺，在一定程度上改善了材料的韧性。但是高速钢中的合金元素含量较高、成本高、脆性较大，再加上其工艺性能不佳，不能广泛应用在工业生产中；基体钢是在高速钢的基础上添加少量的其它元素，在具有高速钢好的耐磨性和硬度的前提下，其抗弯强度和韧性均有所提高。一般用于制造冷挤压、冷镦模具；硬质合金一般具有较高的硬度和耐磨性，而钢结硬质合金的性能更佳，它是以铁粉加入少量的合金元素粉末做粘合剂，以碳化钛、碳化钨等材料作为硬质相，用粉末冶金的方法烧结而成，用这种材料制作的模具坚固耐用，适合在大批量生产用模具上应用。

1.2　模具材料性能

在模具材料的选用过程中，必须充分了解材料的使用性能和工艺性能。模具使用性能主要包括强度、硬度、韧性、耐磨性、抗疲劳性等。强度是材料抵抗变形能力和断裂能力的指标；硬度的高低将直接影响模具的使用寿命，对模具质量有重要影响；韧性反映材料在较强的冲击载荷的作用下，抵抗脆性断裂的能力，也是模具钢尤其是冲压用冷作模具钢的重要性能指标；抗疲劳性是指材料在重复载荷条件下抵抗疲劳破坏的性能指标。工艺性能主要包括锻造性能和热处理性能等。锻造性能是指材料经受锻压时的工艺性能；热处理工艺对模具质量有很大影响，在实际应用过程中，材料必须有较好的淬硬性和较高的淬透性，以保证模具硬度及耐磨性。

2　冲压模具材料的合理选择对热处理的影响

冲压模具有很多类型，不同的冲压模具对材料性能的要求也不同。因此，在选用模具材料时，应该以模具工作条件和使用寿命为依据对模具材料和热处理工艺进行合理选择，以保证模具质量。某工厂在选择模具材料过程中，出于经济角度和热处理简便的考虑，最终选择T10A钢，在实际应用过程中，该材料热处理后硬度与要求相符，但热处理后模具产生较大变形，最终导致模具报废；为了保证模具热处理后的性能，热处理前应该对模具材质进行分析。某工厂新进一批结构较为复杂的冲压模具，热处理后，模板上的圆孔变成椭圆形，甚至呈带状或块状分布。出现这种现象的主要原因是模具钢中有不均匀的碳化物存在，因碳化物膨胀系数比钢小，加热时它阻止模具内孔膨胀，冷却时又阻止模具内孔收缩，最终出现变形。从上述内容可以看出，冲压模具材料的合理选择对热处理有重要影响。为了保证模具质量和热处理工艺的顺利进行，应该对冲压模具材料进行合理选择。

3　冲压模具的表面处理

模具除要求基体金属具有足够高的强度和韧性外，其表面性能对生产效率和模具寿命也有很大影响，包括耐腐蚀性能、耐磨损性能及疲劳性能等。举例说明，冲压生产高强度板材时，模具表面易产生划伤、棱角磨损等缺陷，需要经常下模修理，严重影响生产效率。该问题可以通过模具表面处理技术来解决。模具的表面处理技术已经非常成熟，主要分为物理表面处理法和化学表面处理法两种。

3.1　化学表面处理

从广义上说，化学表面处理可以分为表面扩散渗入和表面涂覆两大类型。其中，表面扩散渗入的处理方法是将模具放置在具有特定温度和特定活性介质的密闭空间里保温，使特定介质渗入模具表面，改变模具表面的化学成分和组织，从而提高模具材料表面的耐磨性、耐蚀性等，主要包括渗氮、渗碳、碳氮共渗等；表面涂覆是指在模具材料表面涂覆一层新材料的技术，以达到提高模具表面性能的效果，其中化学表面涂覆技术主要包括化学镀、离子注入、化学气相沉积等。

3.2　物理表面处理

物理表面处理技术是指用物理的办法对模具材料的表面进行强化处理，使模具表面获得较高的力学性能和物理性能。主要包括激光表面淬火、高频淬火等技术，可以有效的提高模具表面的硬度、耐磨性、耐疲劳性能等。

4　结语

模具凭借其独特优势在工业领域中广泛应用，然而在生产制造过程中，模具容易因材料选择错误或处理技术不合适等出现相应问题，在一定程度上影响模具质量和使用寿命。文中通过对常用冲压模具材料的种类进行分析，并采取合适的热处理、表面处理技术，使冲压模具的性能得到改良，在生产中更好的发挥其作用。随着经济和科学技术的发展，工业生产对模具的性能和精度要求将会进一步提高。为了更好的满足时展需求，我们要不断对冲压模具材料、热处理技术、表面处理技术进行改良。

参考文献

[1]　张越．论冲压模具的选择[J]．电子机械工程，2009，（2）．

[2]　赵步青．模具热处理现状及其展望[J]．金属加工（热加工），2008，（3）．

[3]　刘胜国．我国冲压模具技术的现状与发展[J]．黄石理工学院学报，2007，（1）．

篇6

在冲压过程中会产生一系列机械运动，为了保证冲压件的整体质量，使模具能够顺利完成冲压过程中的运动，在设计模具时，必须严格控制机械运动。简要阐述了冲压过程中的机械运动，探讨了具体的控制和运用方法，以期为日后的相关工作提供参考。

关键词：

冲压模具设计；机械运动；冲压工艺；冲裁模具

机械运动贯穿于冲压全过程，它在其中起到了非常关键的作用。在运用冲压工艺时，会有专门的运动机理，而这种运动机理与模具是相辅相成的。因此，无论设计何种结构的模具，都要遵循特定的运动机理标准。如果模具结构的设计标准符合运动机理的要求，就能够有效提高冲压件的质量；如果模具结构的设计标准不能满足运动机理的要求，冲压件的质量就会大打折扣。针对这些问题，必须严格控制模具设计中的机械运动，保障冲压件的制作品质。

1机械运动

通常情况下，机械运动包括转动、滑动和滚动3种基本运动形式。这些机械运动发生在整个冲压过程中，由于每种形式的特点不同，所以，对冲压过程也会有不一样的影响。为了保证模具设计满足相关要求，在设计冲压模具时，必须控制具体模具中的机械运动，并合理运用。所谓“冲压过程”，是指上下运动，在设计模具时，可以采取一定的措施将上下运动转变为水平运动。

2冲裁模具中机械运动的控制和运用

对于冲裁模具，它的基本运动是先紧紧压牢板料和卸料板，然后在此基础上完成后续工作。一旦板料与凸模接触进入到凹模后，它们就会发生相对运动，然后模具与板料就会慢慢分开，最终多余的废料就会脱落。在整个冲裁工艺中，为了最大限度地保证冲裁质量，必须要重视和把控卸料板运动。在控制卸料板运动的过程中，最关键的步骤是把握先后顺序，严格按照相关流程进行。而冲裁时先要有一定的压力。为了有效延长模具的使用寿命，冲裁模具的尺寸必须符合要求，不能有偏差，而且还要保证其质量。在设计冲裁模具时，仍然存在一些问题，比如废料分离有一定的难度，必须人工操作，但是，这样就会大大降低工作效率。在分离废料时，在保证质量的前提下，可以根据实际情况在卸料板上增加对限位块。完成冲孔运动后，可利用限位块将多余的废料推出去，进而顺利完成冲裁模具的相关工作。

3弯曲模具中机械运动的控制和运用

弯曲模具中的机械运动主要是先实现板料与卸料板的接触，然后将其压死，使凸模缓缓下降，直至其进入凹模，这时三者之间就会发生相对运动。当板料弯曲时，将凸模与凹模相互分离，弯曲边就会被滑块滑推出去，最终顺利完成整个弯曲运动。由于弯曲的形状各不相同，所以，会导致其脱落时偏离正常的运行方式。为了预防这种情况的发生，可使用斜楔结构。

4拉深模具中机械运动的控制和运用

模具设计常用的是拉深工艺。一般来说，拉深工艺是在卸料板与板料接触之后进行压实操作，并将凸模下放，直至其接触板料，之后再将凸模下放至凹模内。在这个过程中，凸模、凹模、板料之间会发生相对运动，使板料成形，然后将凸模与凹模分离。这时，凹模滑块就会将成形的工件推出，从而完成拉深的整套运作。在拉深运动中，滑块和卸料板的运动极为重要。只有操作、控制好后者的运动，使其在凸模中与板料接触，才能保证拉深件的质量。另外，在操作过程中，还要保证压料力的充足，这样就可以防止拉深件出现起皱现象，避免其开裂。与此同时，还要保证凹模滑块有足够的压力，保障拉深件底面的平整度。拉深的复合材料需要进行完整性设计，在适度的范围内控制整体的运动轨迹，引导工序的正常操作，而且设计材料的外观还要非常漂亮。在完成设计之后，要让人们看到其中的成效和所占的比例，以便于下一次工作的顺利进行。

5连续模具中机械运动的控制和运用

连续模具的主要工作是设计冲压工具和连续制造超过2个冲压工具的模具。设计连续模具的前提是明确连续模具的工作运转理论，利用高科技手段进行数据运算。平时的连续模具需要提升冲压速度，加快生产速度，尤其是对那些比较特殊的冲压件，当冲压运动耗费的时间比较长时，要分别运转连续模具，减缓运动过程中模具的冲压摩擦，从而正确设置整个连续模具，提高模具的使用效率，节约成本。在保证各个模具能够正常使用的情况下，要相互协调配合，更好地提高模具的工作效率，使连续模具的设计工作能够正常进行。

6结束语

模具设计的质量直接关系着国家工业化的发展水平，所以，在设计模具时，要引进国外的先进技术，保障模具设计的精确性。另外，还要深入开发和利用模具材料，减少成本费用的支出。冲压工艺的落实需要遵循一定的机械运动原理，而这种机械原理与冲压模具之间有密切的联系。为了使模具设计更加合理，要有效控制相关的机械运动，进一步提高冲压件的质量；为了使产品的尺寸和形状符合实际需求，要不断创新和发展模具工艺运动模式。

参考文献

［1］蔡宇明.浅谈冲压模具设计［J］.橡塑技术与装备，2015（16）：151.

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关键词：冲压模具设计 机械运动 控制 灵活运用

1.引言

本论文是以冲压工艺学基本理论为依据，通过对各种冲压工艺基本运动的分析，提出了对冲压模具设计的要求。首先阐述冲压过程中，机械运动的基本概念，然后逐项分析了冲裁、弯曲、拉深工艺的基本运动机理，指出模具设计中应着重控制到的内容，并介绍了在模具设计中对机械运动灵活运用的方法和一些实例。最后总结了根据具体情况进行产品工艺运动分析的方法，并强调在模具设计中，对机械运动的控制和灵活运用对提高设计水平和保证冲压件品质的重要意义。

2.冲压过程中机械运动的概述 中国塑料模具网

冷冲压就是将各种不同规格的板料或坯料，利用模具和冲压设备（压力机，又名冲床）对其施加压力，使之产生变形或分离，获得一定形状、尺寸和性能的零件。一般生产都是采用立式冲床，因而决定了冲压过程的主运动是上下运动，另外，还有模具与板料和模具中各结构件之间的各种相互运动。

机械运动可分为滑动、转动和滚动等三种基本运动形式，在冲压过程中都存在，但是各种运动形式的特点不同，对冲压的影响也各不相同。

既然冲压过程存在如此多样的运动，在冲压模具设计中就应该对各种运动进行严格控制，以达到模具设计的要求；同时，在设计中还应当根据具体情况，灵活运用各种机械运动，以达到产品的要求。

冲压过程的主运动是上下运动，但是在模具中设计斜楔结构、转销结构、滚轴结构和旋切结构等，可以相应把主运动转化为水平运动、模具中的转动和模具中的滚动。在模具设计中这些特殊结构是比较复杂和困难，成本也较高，但是为了达到产品的形状、尺寸要求，却不失为一种有效的解决方法。

3.冲裁模具中机械运动的控制和运用

冲裁工艺的基本运动是卸料板先与板料接触并压牢，凸模下降至与板料接触并继续下降进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动导致板料分离，然后凸、凹模分开，卸料板把工件或废料从凸模上推落，完成冲裁运动。卸料板的运动是非常关键的，为了保证冲裁的质量，必须控制卸料板的运动，一定要让它先于凸模与板料接触，并且压料力要足够，否则冲裁件切断面质量差，尺寸精度低，平面度不良，甚至模具寿命减少。

按通常的方法设计落料冲孔模具，往往冲压后工件与废料边难以分开。在不影响工件质量的前提下，可以采用在凸凹模卸料板上增加一些凸出的限位块，以使落料冲孔运动完成后，凹模卸料板先把工件从凹模中推出，然后凸凹模卸料板再把废料也从凸凹模上推落，这样一来，工件与废料也就自然分开了。

对于一些有局部凸起的较大的冲压件，可以在落料冲孔模的凹模卸料板上增加压型凸模，同时施加足够的弹簧力，以保证卸料板上压型凸模与板料接触时先使材料变形达到压型目的，再继续落料冲孔运动，往往可以减少一个工步的模具，降低成本。

有些冲孔模具的冲孔数量很多，需要很大冲压力，对冲压生产不利，甚至无足够吨位的冲床，有一个简单的方法，是采用不同长度的2～4批冲头，在冲压时让冲孔运动分时进行，可以有效地减小冲裁力。

对那些在弯曲面上有位置精度要求高的孔（例如对侧弯曲上两孔的同心度等）的冲压件，如果先冲孔再弯曲是很难达到孔位要求的，必须设计斜楔结构，在弯曲后再冲孔，利用水平方向的冲孔运动可以达到目的。对那些翻边、拉深高度要求较严需要做修边工序的，也可以采用类似的结构设计。

4.弯曲模具中机械运动的控制和运用

弯曲工艺的基本运动是卸料板先与板料接触并压死，凸模下降至与板料接触，并继续下降进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动，导致板料变形折弯，然后凸、凹模分开，弯曲凹模上的顶杆（或滑块）把弯曲边推出，完成弯曲运动。卸料板及顶杆的运动是非常关键的，为了保证弯曲的质量或生产效率，必须首先控制卸料板的运动，让它先于凸模与板料接触，并且压料力一定要足够，否则弯曲件尺寸精度差，平面度不良；其次，应确保顶杆力足够，以使它顺利地把弯曲件推出，否则弯曲件变形，生产效率低。对于精度要求较高的弯曲件，应特别注意一点，最好在弯曲运动中，要有一个运动死点，即所有相关结构件能够碰死。

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关键词：汽车冲压模具；设计；成组技术；应用

1 前言

汽车的覆盖件中存在不同程度的问题，虽然汽车的型号不相同，但是对汽车的车门、车身等覆盖件而言，拥有几何拓扑结构类似或者相同的特征。冲压模具的设计人员经常因为不同曲面形状而进行重复的设计，导致设计效率较低且模具开发的周期较长。对汽车的冲压模具利用成组技术进行分类编码，达到汽车冲压模具系列化的目的，为了实现汽车冲压模具的全参量化设计，在UG平台上进行二次开发，缩短产品设计周期，提升设计效率以及设计水平。

2 汽车冲压模具设计中成组技术的应用

2.1 系统的开发平台

对汽车冲压模具进行生产，可以采用UG软件对汽车冲压模具进行分析、设计以及加工。UG软件可以使设计优化技术和基于过程与产品的组合得以实现，显著的提高汽车冲压模具生产率[1]。此外，UG还提供CAE/CAM /CAD等业界先进编程工具集UG /Open，使用户二次开发需要得到满足，将开放性架构面向不同软件平台，注意目的是提供灵活开发支持。因此， 本设计将UG软件作为开发平台。UG可以提供丰富建库工具，此设计综合的运用Access数据库、Visual C ++ 610、UG/Open API、UG /Open U IStyler、UG /Open M enuScript开发工具，通过程序设计法对汽车冲压模具参数化系统进行建立。

2.2 汽车冲压模具参数化的系统设计

2.2.1汽车冲压模具的零件分类

利用零件具有的相似性，把相似的问题归类为组，便于提出统一解决方案是成组技术的核心。利用汽车冲压模具设计中成组技术的这一原理，将其零件进行分类可以分为冲切装置、紧固元件、进出口料装置、定位装置、成翻装置、限制装置、起重装置、安装装置、导向装置与模座十大类。每一大类又可分为众多子类，每一子类又具有众多具体系列零件。此种分类组织的模式较适用于采用分类树组织零件并且建库。用户可以依据实际需要对分类树进行删除、修改等操作。

2.2.2汽车冲压模具的零件编码规则

为了方便计算机的检索，并且能够对零件的整体信息进行正确反映，因此可以把零件特征信息编码划分为3层[2]。第1层的代码为汽车模具的标准代号，总共7位，第7位是个别的标准代号，比如具有QM 150411标准代号的起重棒，QM 15041是其第1层代码，而具有QM 1101标准代号的下模座，QM 11010其第1层代码。第2层为零件编号， 总共4位。比如具有QM 1101标准代号的下模座第一个零件，0001是其第2层代码。 第3层为零件属性的编号，A是其实体模型，B为其参数化后模型，实体模型修改后模型是C。

2.2.3汽车冲压模具参数化的系统设计

模型管理、装配模型参数库、零件参数库3个部分是汽车冲压模具参数化系统的总体划分。模具设计的众多零件及其参数是零件参数库的重要组成部分，装配完成后整套模具及其参数是装配模型参数库的组成部分，主要采取自顶向下装配方式，而各零件及装配模型的资料是模型管理的组成部分。

对装配模型参数库进行设计，设计员可以直接调用已经设计好的冲压模具装配模型，也可以依据实际需要对其中的结构与参数进行修改使用，利用UG /WAVE技术参数关联可以使模型总体装配进行自动更新[3]。对该模块进行设计，首先要计算模具的空间尺寸。其次要依据总体产品参数设计子系统的参数，并且由继承参数生成压边圈子构件、凹模子构件以及凸模子构件，可以设计并行工程。然后通过继承子构件的参数模型进行产品设计，对于凹模与凸模可建立空刀槽、铸造孔、加强筋。最后， 要添加辅助的装置， 通过调用零件参数库中模型进行装配，完成整套模具设计。

模型管理库中零件以及装配模型存储路径、技术条件、热处理、材料、属性、名称、编号等详细资料，可以通过新建、删除、修改、查找等操作完成模型管理库管理，也可在模型管理库中直接调用所需的模型，并且进行修改。对零件参数库进行设计，可以依据之前的编码与分类，通过UG软件征造型技术，对每一种标准号零件手工建立模型，并且造型的过程中实现对模型的几何约束以及尺寸约束定义。对需要进行尺寸驱动特征尺寸定义相应变量，便于程序访问，实现尺寸的驱动。零件参数库对零件的各种参数进行存储是通过采用数据库实现，如果用户进行产品设计需要某一型号零件，可以通过模型管理系统或者用户界面零件库调用对应零件的模型，并且检索数据库，对零件模型进行尺寸驱动，生成所需零件模型。

3 结束语

依据成组技术具有的相似性原理，再结合汽车冲压模具依据汽车冲压模具结构特点进行的分类编码，建立分类编码的规则， 使汽车冲压模具分类实现标准化。将UG NX410作为开发的平台，对汽车冲压模具参数化的系统进行开发，将该系统分成模型管理、装配模型参数库与零件参数库三部分，可以对汽车冲压模具的零件以及装配模型进行快速调用。汽车冲压模具图形数据和成组技术相结合，可以实现汽车冲压模具快速检索以及集中管理、减少重复设计、 缩短设计时间，、提高工作效率。

参考文献

[1]龙海元.关于汽车冲压模具设计制造与维修[J].才智，2011，34（9）：58-59.

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一、对于模座等大件的编程加工

首先，验证WorkNC能否完成冲压模具模座方面的编程任务。先选择一大型模具的模座作为实验对象以便分析其工艺流程。对于模座这样的大件，以上模座为例（图1），来看一下模座的结构安装面及导滑面，如何在WorkNC中实现编程加工，做程序具体要分以下几步。

第一步，准备工作。准备工作是在NX中完成的。利用颜色抽面的方式，从图1所示的工件中抽出需要编程加工的面，并在抽出加工面的外边界，将工件贴量做出毛坯，将所需数据分别导入WorkNC工作目录。

第二步，在WorkNC中做粗加工程序。使用全局粗加工的方式，刀具选用φ63R8mm鼻刀，根据导入的毛坯余量大小，计算得出粗加工程序。做出的程序如图2所示，能够实现挡墙和平面一起开粗完成，并且程序从高到低，每一个加工区域也做到先从挡墙开始，一层层切入，到达平面有加工余量高度时，程序会自动一并切削平面。这种程序一直以层切的方式切削工件，能够发挥小吃刀大进给的优势，既保护机床又不影响效率。

第三步，使用WorkNC做精铣平面和挡墙的程序。工件导入WorkNC以后，不需要再重复选择工件，在程序目录下，选用平面精加工法，将内部参数设置成“只加工平面”，侧壁预留量3mm以保护挡墙，平面加工余量为0，计算得到平面的精加工程序（图3）。然后使用相同方法，将内部参数设置为“加工侧壁”，将刀具更换为立铣刀，计算得出精铣挡墙的程序，如图4所示。

这样基本就完成了对模座结构面的粗精加工，以上所做程序都具备了WorkNC程序共有的优点：以不碰撞工件为原则做最优化的提进刀，最大限度地提高效率。

第四步，做导板程序。使用WorkNC的切线加工法，引用导板棱线能方便做出导板的层切程序，如图5所示。并且，如加工不合理，不需改动数据重新导入，只需在程序参数中设定合适的路径延伸距离，便能使程序每层之间的提落刀高度和避让符合要求。

二、对于废料刀等小件的编程加工

下面，再以冲压模具的废料刀组件为例，分析一下小件在WorkNC软件中的编程实现方式。小件编程加工的特点是加工内容繁多，编程手段多样化，同一类型的工件有多块，并且每件要单独定坐标系编程。

第一步，准备工作。如图6所示，在每件废料刀角上做出垂直的两条直线，以便对每个件单独定坐标系，将所需数据分别导入WorkNC加工模块。

第二步，在WorkNC加工界面下，使用全局粗加工方法。选用32平刀做型面粗拿量程序，如图7所示，并用毛坯继承的方法做30球刀二次开粗程序。无论一次开粗还是二次开粗，都是层切程序，不会损坏机床精度，因使用平刀，可做到大步距和快进给，这样使效率不会受到影响。

第三步，用投影法做出精加工程序，如图8所示。最后，用沿面清根法做出小刀清根程序。

第四步，使用切线法做出三维轮廓的层切程序，如图9所示，此程序可直接用于加工，不需操作者再手工编制效率很低的二维层切程序，既减轻操作工的压力，又能提高效率。

做小件程序时，可以将3件废料刀的程序同时做好，然后再利用WorkNC的编辑功能，复制编辑分块，用注释栏加以注释，并将算好的程序全部锁定，以便分坐标系后处理，如图10所示。

第五步，在WorkNC的G3版界面下，根据每个工件导入的交叉线分别建立坐标系，并命名以示区分工件。如图11所示，将加工坐标系分别应用于建好的单个坐标系，并分别后处理此坐标系对应下的程序。

通过选择冲压模具中的模座和废料刀组件进行一次加工编程实验，我们可以得出以下结论。

（1）WorkNC可以顺利完成冲压模具的一次加工编程任务。

（2）使用WorkNC加工编程，可充分发挥WorkNC的层切方法的效能，在导板、挡墙等层切方面，有较大优势。

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关键词 中铰链；模具；制造；效益

中图分类号TG7 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）118-0187-03

0 引言

我们在模具的制造和生产过程，经常会碰到一些较厚板类的弯曲零件（厚度2mm～4mm），此类工件不容易弯曲成形，又由于产品结构强度的需要，往往不能减薄其厚度，所以要求在制定冲压工艺和模具设计制造中要采用更合适的方案和结构。

1 正文

如图1所示零件，是某型冰箱的配件――中铰链。材料为厚度3mm的Q235，年产量150万件。要求加工后边缘不得有尖锐毛刺、利边；表面平整，凹凸不能大于0.2mm。此零件安装在冰箱前中部，直接连接冰箱上门和下门，起着“承上启下”的作用，既要承受冰箱上门以及门中承载物的重量，又要固定下门，受力比较大，同时又要保证门体开和关的灵活性，所以在零件制造过程，要求不能减薄零件的板料厚度，又要保证其垂直度。此零件按传统的加工工艺常采用一模冲一件的方式加工。

图1 冰箱中铰链

2 零件传统工艺分析

根据零件的特点和要求，按照传统的加工工艺可定为3工序：落料――冲孔――弯曲。但是按传统工艺制造出模具后，生产中存在着以下问题：

1）在设计过程中，考虑到零件的孔与外形相对位置要求比较高，优先考虑复合模具。但是模具制造完成后，在生产过程中，经常出现凸模被卸料板卡裂；产品单边毛刺较大，或者上打料块断裂，而挤断冲孔凸模等现象。后来，试着把落料和冲孔工序分开，先落料再冲孔，但是产品单边毛刺较大，压料板卡裂的凸模等现象依然存在。经过多次对模具的调试，分析原因：主要由于该零件展开后的尺寸较小，形状为非对称形，（如图2）落料凸模过于单薄，在冲压过程中，由于受力不均衡，产生侧向微倾，从而造成单边毛刺比较大的现象。另外由于零件板料比较厚，需要较大的推料力，强力下卸料板受力矩的作用，会卡住凸模，造成凸模断裂等现象；

图2 零件展开图

2）在弯曲过程中（如图3），经常出现零件的移位现象，移位后的零件在定位销处会出现不同程度的挤伤现象，影响产品的外观。在调模试模中，即使弯曲凸模调到底，弯出来的零件面在弯曲处也会出现不平整的现象，另外零件的垂直度也不符合图纸的要求。经过多次的试冲，认真分析原因：发现主要是材料为单边弯曲，所需弯曲力大，又由于零件展开面积较小，弯曲时，折弯凸模作用在零件上的有效面积小，压料力不够，下卸料板会在凹模中轻微倾斜，所以造成板料移动，从而出现弯边不垂直等现象；

图3传统的弯曲工艺（凹模）

1.成形凹模框；2.六处定位销；3.展开后的零件；4.凹模固定销孔；5.凹模固定螺孔

3）由于在传统的工艺中，弯曲工序不能保证零件的垂直度，往往需要增加一道整形工序，这样增加了产品的生产成本，同时由于零件较小，整形时不容易定位，由于操作原因经常出现产品的报废现象；

4）包含整形工序，完成此零件需要4道工序，同时模具全部为一模出一件，由于零件年产量较大，加上我们工厂的压力机数量有限，待生产的零件种类较多，一个零件的模具往往不能连续一个月安装在一台压力机上，需要根据订单的数量灵活更换模具。所以，此零件按传统工艺加工，经常会出现生产量跟不上订单量的问题。

3 新工艺确定和分析

根据对传统工艺中出现的问题进行分析，利用所学的文化知识和积累的工作实践经验，结合我们学校现有的条件，制定出新的加工工艺：落料冲孔――弯曲――分离（如图4、5、6.）。该工艺采用1模冲2件的生产方式。

图4 冲孔落料工序 图5 弯曲工序

图6 切断工序

1）利用倒装复合模的结构完成落料和冲孔工序的合并。（如图8）采用1模出2件的排料，旋转排料，较传统工艺，这样排料增加了零件的冲裁面积，也就是增加了落料凸模的底面积，从材料尺寸上，加强了落料凸模的强度，在冲裁过程不会产生凸模由于压力不均匀而使单边毛刺较大的现象。另外，复合模上卸料块面积增大后，压力比较平衡，冲裁过程，卸料板不会因为压力不均而出现退料不畅或卡断冲孔凸模的问题。

图7 冲孔落料复合模

1.打料杆；2.模柄；3.上模座；4.打料块；5.垫板；6.冲孔凸模；7.固定板；8.凹模；9.下卸料板；10.弹力胶； 11.凸模固定板；12.固定螺丝；13.下模座；14.落料凸模；15.卸料螺丝；16.导柱；17.弹性定位钉；18.导套；19.上卸料块；20.打料钉；21固定螺丝和销钉

2）弯曲工序中采用一弯二的结构，（如图8）旋转排料，借用已经冲好的中间四处U形孔定位，无需压料板，当凸模下行时，零件沿着凹模的模框内壁成形，凸模的外壁与凹模模框内壁间隙控制零件的平整度，下卸料板在凸模的压力下克服弹力胶的弹力，往凹模深处移动，当移动到下限时，在凸模的压力作用下，对产品起着整形压平作用，保证零件的垂直度和底面的平整。完成弯曲和压形后，凸模向上移动，下卸料板在下弹力装置的反弹力下恢复原位置，弹出零件，如果零件附在凸模上，当凸模移动到上限时，压力机的上打料装置推动打料杆，弹出零件。由于1模冲2件，增大了凸模底面与零件有效接触面积，同时利用中间4孔定位。在冲压过程中，下卸料板受力比较均衡，没有产生倾斜现象。这样利用力均衡的方法解决了弯边不垂直；移位，退料不畅等现象。

图8 弯曲模具

1.模柄；2.打杆；3.上模座；4.上固定板；5.成形凸模；6.产品；7.成形凹模；8.下垫板9.下模座；10.下退料装置；11.导柱；12.导套

1.模柄；2.上模座；3.上垫板；4.上固定板；5.弹力胶；6.压料板；7.凸模；8.凹模；9.凹模固定板；10下模座；11.产品；12小导柱；13.小导套；14模架导柱导套

3）出于控制生产成本的考虑，参考冲压手册以及根据板料的实际情况，排料时预留两件切断的连接处只有6mm，所以切断模的凸模很单薄，在生产中可能出现由于压料板的偏向而卡断凸模的现象，在模具设计中，加大加厚了压料板，并在切断模上加装小导柱、导套，（如图9）从结构上解决了由于压力较大，压料板偏向而卡断凸模的问题。另外，把切断凸模

设计成先导向后切断的结构。 即设计时延长凸模和凹模的刀口，在保证有效切断刀口的情况下，延长的部位不按冲裁间隙，而是设计成均匀滑配，并且延长的两端加工图

模具导向凸台，凸台的高度稍大于零件的材料厚度。在冲压过程，凸模导向部位先进入凹模，刀口再进行切断，这样从侧向保护了单薄的凸模，使其不容易断裂，同时也

保证了切断过程，凸模与凹模的间隙均匀，从而得到良好的切断面。

4 利用新旧工艺对该零件生产成本的比较：

从工序上，传统的工艺包含整形工序，共需要四道工序才能完成该零件的加工，相比之下新的工艺少了一道工序。一台JH31-400（40吨）冲床主电机功率为15KW，行程次数为50次/分钟，正常生产情况，人工完成操作在20～30次/分钟。按25次/分钟工作计算，一小时生产的零件数为：25次/分钟X 60分钟/小时=1500件/小时。按年产量150万件计算，需要1500000件/1500件/小时=1000小时。

按人工50元/天计算，平均每小时人工费用为：50/8=6.25元/小时。生产完年计划，总共需要人工费：1000小时 X 6.25元/小时=6250元。

机床主电机功率为15KW，1千瓦时=1度电，按工业用电1元/度计算，生产完年计划，单工序需要耗电费用：1000 X 15 X 1=15000元。

由于采用1出2的冲裁方法，从耗时上减少了一半，完成此零件年产量时，3道工序节约时间：1000 /2 X 3=1500小时。也就是总共节约人工费：1500 X 6.25 =9375元；总共节约电费：1500 X 15 X1=22500元.

从以上计算，通过上述的工序简化，结构改变，完成此零件的年产量总共可以节省费用：15000+22500+9375=46875元。这一改进虽然对一家有规模的工厂来说，可能只起着微小的作用，但是现在社会竞争异常激烈，原材料价格较高，零件的单价较低，所以节约材料，减低生产成本，提高生产效率，企业才能取得更大的效益。另外如果采用1模出2或1模多件的结构，可以取得更可观的经济效益。

5 结论

此方案已经制造出模具，效果很好，消除了传统工艺时所出现的移位，弯曲不垂直等制造缺陷，另外由于压料板偏向而拉裂凸模的现象也随之消失，连续生产3万件，除了冲裁刀口由于模具材料的原因需要修磨，其他没有出现较大的问题，达到了设计的目的。

通过此次模具的设计和小技巧的改造，总结了以下经验：

1） 对于板料比较厚的零件，展开后又是非对称的，则尽可能采用1模2件或1模多件的成形方案，使之达到相对对称状态，以保证在冲压过程中的模具结构件的力均衡；

2）对于模具的卸料板，压料板等结构件，可以采用加小导柱，导套结构，用于防止因为压力较大而产生偏向，有利于保护凸模。

同时，使我们更能感觉到，在科技日新月异的今天，只有努力的学习新知识、新技能、不断创新，才能为今后的工作打下坚实的基础，为国家，为社会做更多的贡献。

参考文献

[1]王孝培主编.冲压手册，机械工业出版社，2009，2.

[2]张正修主编.冲模结构设计方法、要点及实例，2007，1版.