沖壓模具技術概述

沖壓主要應用于大批量的零件成型的生產。因此沖壓模具就成了沖壓生產過程中不可缺少的一項裝備，是技術密集型產品。

模具的設計和制造都直接關系到沖壓件的質量、沖壓件的生產效率還有沖壓件的生產成本。換句話說，模具的設計水平與制造技術水平的高低也被看作一個十分重要的衡量標準，那就是衡量這個國家的產品制造水平的如何，因此在非常大的大程度上對產品的質量、效益以及新產品的開發和開發能力都起著決定性的作用。

如果在沖壓進行生產的過程中，模具一旦出現了問題，那將會直接影響到產品的生產效率和成產成本的。所以沖壓模具的設計是十分重要的，設計的好與不好更是直接影響了生產，影響了成本，甚至影響了利益。 

　　1、沖壓及模具的概述 

　　1.1模具的介紹 

　　在現代工業生產中，模具是重要的工藝設備之一。模具在各行各業都占據著重要的位置，尤其是在沖壓過程和塑形成型成型加工過程之中。綜合看來，在我國的各行各業中，沖壓模具就占去了50%，足可以看出它的重要性。在我國改革開放以來，隨著我國經濟的快速發展，我國市場對模具的需求量也是不斷的增長，模具產業也迅速發展起來。 

　　模具的類型：模具的型式是多種多樣的，主要有單工序模、復合模還有級進模。確定模具的形式，一定要依據沖壓工件的要求、所需生產的批量數，還有模具加工的條件。沖壓模具的形式很多，根據工作的性質、模具的構造，還有模具所使用的材料這3個方面的因素，可以對沖壓模具進行分類，主要有3類： 

　　按照模具工藝的性質來劃分，可以劃分為沖裁模、彎曲模、拉深模、成形模。沖裁模就是沿著半封閉的或是敞開的輪廓線是材料進行分開的一種模具；彎曲模就是使材料沿著直線而發生彎曲的一種模具；拉深模就是將沖壓件制成開口空心的形狀，或者使鑄造成的空心更進一步的發生變形，從而改變其形狀和尺寸的一種模具；成形模就是按照凹凸模直接復制半成品，然而材料僅僅發生部分的變形的一種模具。下面是沖裁模具的簡單圖示： 

　　按照工序的組合程度來劃分，可以劃分為單工序模、復合模、級進模還有傳遞模。單工序模就是在壓力機的一次行程中僅僅完成一次沖壓工序的模具；復合模就是在僅有一個工作位置的時候，壓力機的一次行程可以完成兩個或者及其以上的沖壓工序的模具；級進模就是在擁有兩個或者及其以上的工作位置的時候，在壓力機的一次行程中可以完成兩個或者更多的沖壓工序的模具；傳遞模就是把單工序模和級進模綜合起來了。 

　　還可以按照產品的加工方法對模具進行劃分，可以劃分為沖剪模具、彎曲模具、抽制模具、成形模具和壓縮模具。 

　　1.2沖壓模具的介紹 

　　沖壓模具，可以稱作冷沖壓模具，也俗稱為冷沖模。沖壓模具是一種比較特殊的工藝設備，是在進行冷沖壓加工的過程中，對材料進行加工，Z后加工成零件或者是半成品的。其中材料可以是金屬材料也可以是非金屬材料。而沖壓是一種壓力加工的方法，就是在室溫的情況下進行，壓力機上安裝模具對材料進行施加壓力，使材料發生分離或者是發生塑性變形，進而得到所需要的零件。 

　　沖壓工藝的設計和模具結構的設計是沖壓模具結構設計的兩個方面。在沖壓件的生產過程中，主要應用沖壓工藝設計，它主要包含工藝的方案、如何安排，工序的尺寸，使用何樣的設備及模具的類型，還有各項技術經濟指標，對這些方面進行綜合性的總體規劃，這就是沖壓工藝設計的過程。而沖壓模具結構的設計就是根據以上沖壓工藝設計的各項要求，設計出所需要的模具的具體結構、形狀，也繪制出模具的裝配圖和模具的零件圖。 

    2、沖壓模具設計的材料選擇 

　　2.1沖壓模具的材料 

　　制造沖壓模具的材料有鋼材、硬質合金、鋼結硬質合金、鋅基合金、低熔點合金、鋁青銅、高分子材料等等。目前制造沖壓模具的材料絕大部分以鋼材為主，常用的模具工作部件材料的種類有：碳素工具鋼、低合金工具鋼、高碳高鉻或中鉻工具鋼、中碳合金鋼、高速鋼、基體鋼以及硬質合金、鋼結硬質合金等等。 

2.2 沖壓模具材料的選用原則 

　　在沖壓模具使用的材料中，可以是各種的金屬材料也可以是各種的非金屬材料，這兩類材料中主要包括碳鋼、合金鋼、鑄鐵、鑄鋼、硬質合金、低熔點合金、鋅基合金、鋁青銅、合成樹脂、聚氨脂橡膠、塑料、層壓樺木板等。 

　　對用于制造模具的材料也是要求很嚴格的。不單單要求材料的硬度、強度和耐磨性要很高，也要有適當的韌性，還有淬透性也要很高以及熱處理不變形及淬火時不易開裂等性能。 

　　要想保證模具的使用壽命就要進行合理的選取模具材料以及對熱處理工藝要進行正確的實施。選擇正確的鋼種以及熱處理工藝要對應著模具的不同用途，除此之外還應該根據其工作狀態、受力條件及被加工材料的性能、生產批量及生產率等綜合因素，并且應該側重以上敘述的各項要求的各項性能。 

  3、沖壓模具的結構 

　　3.1 沖壓模具的結構組成 

　　根據模具在組成結構起到的作用，模具的結構組成主要是工藝零件，還有結構零件。 

　　工藝零件是直接參與工藝過程，并直到其完成。還直接與坯料接觸。工藝零件主要包含定位零件、工作零件、卸料零件與壓料零件。然而結構零件就與工藝零件截然不同，它不直接參與工藝過程，也不會和坯料有直接的接觸，只是對工藝過程的完成有一個保證的作用，或者是完善模具的功能。結構零件主要包含緊固零件、導向零件、標準件以及其他的一些零件。但是應該說明的是，并不是所有的沖壓模具都必須包含這六種零件的。 

3.2 沖壓模具設計結構的基本原則 

　　3.2.1 安全原則 

　　在設計沖壓模具的結構的時候第一要考慮到的就是安全，絕對不能因為沖壓模具的結構設計出現錯誤而引起事故。即使是沖壓模具的實際操作人員也絕對不允許將自己置于危險境界中。在沖壓模具結構的設計過程中，一定保證設計操作人員的安全感。在加工時，模具也應該具有一定承受強度。

     3.2.2 基本要求 

　　這個結構框架的要有均勻的厚度；模具工作的部分的厚度要保持均勻，不能太??；沖壓模具的設計要達到承受力的標準；所采用的沖壓模具的結構的質量要保持平衡；沖壓模具結構的框架的材質、工作部分的材質也要注意選擇，因為這些東西都是容易磨損的，所以要算好成本；沖壓模具結構的承受能力；零部件的結構Z好用計算的方法來計量。 

　　在確定沖壓模具的結構之前一定要先確定沖壓模具的送料方式，還有卸料方式，以及沖壓模具的模架形式。 

　4、沖壓模具的設計 

　　4.1 沖壓間隙的確定 

　　沖壓間隙就是指沖壓模凹、凸模刃口部分尺寸之差。這個間隙的大小對沖壓件的單面質量、沖壓力的大小，以及模具使用的壽命都有非常大的影響。因此，沖壓模具設計的重要工藝參數之一就是沖壓間隙。所以在設計模具的時候一定要選用合適的沖壓間隙，保證好沖壓件的質量，保證較小的沖壓力，也保證了模具的使用壽命。適當的間隙值是根據不同的數據有不同的標準的，只要選擇的這個沖壓間隙在生產中是在合適的范圍之中的就可以。在這個合適的范圍中，Z小值就稱作Z小的合理間隙值，Z大值就是Z大的合理間隙值。在使用模具的過程中，也可能會是模具發生磨損，從而使間隙變大，因此在設計新模具的時候應該采用Z小的合理間隙值。

　　4.2 確定凹凸模的外形尺寸

　　沖壓模具的凹凸模的工作刃口尺寸的確定要經過仔細的計算才能得出。 

　　1）凹模 

　　沖壓模具的凹模的結構形式要根據零件的需要去制作，制作方法要根據上面敘述的。凹模的固定一般會直接固定在凸模上。 

　　例如在沖裁模具的制造工程中如何確定凹模的厚度。凹模的厚度指的就是凹模刃口距離外邊緣的長度。因此確定凹模外形的尺寸一般采用凹模外形尺寸的經驗公式，也就是H=Kb（H≥15mm）。K表示的是系數，書中是可以查到的；b代表的是凹?？椎腪大寬度。在制造工程中，不僅僅要計算出凹模的厚度，還要計算出凹模周邊的與之相關的數據。這樣一來，與已經確定的模具主要的結構構成合適的模具結構組合。這樣模具設計就大大簡化了。 

　　2）凸模 

　　沖壓模具的凸模的結構形式也是要根據沖壓零件的需要而制作的，制作方法要根據計數按出來的數據。凸模的固定方式一般會采用鉚釘固定，也可以采用低溶點的合金或者是低熔點的焊接劑來固定。 

　　隨后只要根據圖紙，安裝好凹模和凸模的位置，還有其他相關的零件。 

　5、沖壓模具的未來發展趨勢 

　　沖壓模具技術的未來發展應該以模具產品“交貨快”、“高精度”、“高質量”、“低價格”作為要求標準。怎樣能達到這一點呢？要想達到這一系列的標準要求就必須及時的發展一下這幾項： 

　　大力推廣模具的CAD/CAM/CAE技術。模具的CAD/CAM/CAE技術可以稱作是模具設計未來的發展趨勢。隨著微機軟件的不斷發展與不斷進步，已達到了基本成熟的條件讓模具CAD/CAM/CAE技術得到普及，各個模具產業以及企業也會加大對CAD/CAM技術的培訓以及其技術的服務的發展力度；更大范圍的擴大CAE技術的應用。 

　　加快銑削加工的速度。近些年來國外高速發展的銑削加工產業，很大程度上使加工的效率得以提高，不但如此還可以使表面的光潔度達到極高的程度。除此之外還有，高硬度模塊的加工也具有低溫升、較小的熱變形等優點。銑削加工技術的高速發展，對汽車產業、大中型家電行業型腔模具的制造注也加入了新鮮的動力。就當前的發展程度來看它已經向敏捷化、智能化、集成化的更高方向發展。 

　　使模具掃描及數字化。高速的掃描機和模具的掃描系統提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需的諸多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統，可快速安裝在已有的數控銑床及加工中心上，實現快速數據采集、自動生成各種不同數控系統的加工程序、不同格式的CAD數據，用于模具制造業的“逆向工程”。模具掃描系統已在汽車、摩托車、家電等行業得到成功應用，相信在“十五”期間將發揮更大的作用。 

　　電火花銑削加工。電火花銑削加工技術也稱為電火花創成加工技術，這是一種替代傳統的用成型電極加工型腔的新技術，它是有高速旋轉的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工，因此不再需要制造復雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領域的重大發展。國外已有使用這種技術的機床在模具加工中應用。預計這一技術將得到發展。 

　　提高沖壓模具的標準化程度。我國的沖壓模具的標準化程度還處在于不斷提高的階段，雖然在當前我國的沖壓模具標準件的使用覆蓋率已經達到30%左右，但是相對于其他國家尤其是發達國家還是差很大的距離，目前國外的發達國家的沖壓模具是有那個覆蓋率一般都可以達到80%左右。 

　　 選用材料優質及處理表面技術先進。選用優質的材料和應用相對應的先進的表面處理技術用來提高沖壓模具的壽命是十分必要，例如選用優質的鋼材料。發揮沖壓模具鋼材料性能的關鍵就在于能否使沖壓模具的熱處理和表面處理更加。沖壓模具熱處理的未來發展趨勢就是運用真空熱處理的技術。不單單要發展沖壓模具的表面處理技術還要發展工藝先進的氣相沉積（TiN、TiC等）、離子噴涂等先進技術。

　　將沖壓模具的研磨拋光實現自動化、智能化。沖壓模具表面的質量可以說對沖壓模具的使用壽命、沖壓制件外觀的質量等各個方面都有較大的影響，研究并發明出自動化、智能化的研磨方法和拋光方法替換了現在手工操作的方法，從而可以提高沖壓模具表面的質量，這也是沖壓模具未來一個重要的發展方向 

　　發展模具自動化加工的系統。發展沖壓模具的自動化加工可以說是我國模具產業長遠的發展目標。沖壓模具的自動加工系統主要是采用多臺機床進行的合理組合來工作的；并配備了隨行定位的夾具或者是定位盤；沖壓模具的機具、刀具數控庫也是相當完整的；數控柔性同步系統也是很完整的；對質量方面也設置了相當完善的監測控制系統。 

　6、結論 

　　自20世紀90年代以來，汽車、家電、通訊等行業飛速的發展，與此同時也帶動了模具產業的快速發展。在國際上對模具的發展要求更是十分的明顯?，F如今我過的模具產業也有所成就，但是相對于外國，尤其是一些發達國家而言，我國的模具技術還是沒有達到先進水平的程度。所以我國在模具產業方面仍然需要更大的改革，對相關的產業也要完善。這不僅僅需要模具設計方面的人才的培養，也需要我國政府給予的政策的致辭。會這樣才能使模具產業發展的更好。 

　　沖壓模具的設計在如今已經是一個十分重要的產業了。模具的設計水平與制造技術水平的高低也被看作一個十分重要的衡量標準，那就是衡量這個國家的產品制造水平的如何，因此在非常大的大程度上對產品的質量、效益以及新產品的開發和開發能力都起著決定性的作用。因此我國以及相關的各個產業、企業更應注重模具的設計技術以及它的發展，從而促進我國經濟的發展。