有关冷冲模具的设计工艺分析

贾庆伟

摘要 我国现代经济中，实体工业经济仍然占据着重要的比例，为我国国民经济的发展提供了坚实的基础保障。随着我国机械工业化的不断进步，各种产品的更新换代速度加快，对质量提出了更高的要求。本文重点对现代模具材料的选择、冲裁工艺方案中的精冲工艺进行分析，通过工艺分析提高模具设计能力，为机械加工行业内人士提供参考。

关键词 冷冲；模具；设计；工艺；精冲；寿命

1.引言

随着现代社会的不断发展，机械加工企业的竞争压力不断增大。尤其是全球化经济的不断发展，客户对产品的要求提出了更为严格的条件，而且数量不断趋向少量化种类趋向多样化。现代工业品不断呈现出的多样化与复杂化的特点，其对材料的要求、模具制造都提出了较高的要求。在模具加工中，材料的选择与处理工艺都是影响其寿命的主要因素，只有全面考虑，才能做到经济合理，进一步提高企业效益。

2.冷冲模具概述

冷冲模具一般安装于压力机上，冷冲是通过压力作用对放置在模具内的材料进行室温变形力施加，从而使材料获得一定形状的过程。模具是這一过程中使用到的特殊工具，要求具有高强度、高硬度等特点。根据工艺性质，冲压模具可以分为冲裁模具、弯曲模具与拉深模具等；按照工序组合，冷冲模具可以分为单工序模具、复合模具等。冷冲模具在我国的机械加工中是一项重要的元素，在许多机械加工型企业中都得以广泛应用。[1]在未来的数字化时代，冷冲模具将与数字控制设备进一步结合，不断提高加工效率。现代社会对于模具的材料、强度等都提出了更高的要求。

3.模具材料选择要求

模具材料要求主要体现为强度、硬度、耐磨性与热稳定性要求。不同的机械加工类型对于模具的性能提出了不同的要求。要通过合理地选择模具材料与热处理，以适应不同的加工方法要求。[2]对于一般的冷冲模具而言，首先要确保模具具有足够的强度，避免在压力冲击下或应力集中时，发生模具的变形、断裂问题。一般在模具的高强度获得过程中，热处理工艺发挥着重要的作用。在选择合适的材料后，采用正确的热处理工艺，将会提高模具内部与表面的强度系数，从而提高寿命；第二，模具需要有足够的硬度。模具的硬度不够，将会受到工件的冲击，在多次冲击后，将会发生微量表面变形，影响到了工件的加工精度。一般来说，模具的硬度与材料有着直接的关系，模具的硬度一般保持在60HRC左右；[3]第三，模具还要有一定的韧性，在冲击载荷较大的加工过程中，受应力集中的模具都需要有足够的韧性。另外模具还需要有足够的耐磨性、搞疲劳性、热稳定性与咬合抗力。在选择模具材料时，要根据其工作条件进行选择，充分考虑冲压材料与冲压件的批量性，同时满足经济性要求。模具材料对于模具本身而言，非常重要，它关系到模具的使用寿命，也关系到加工成本。[4]一般的机械加工企业中，模具工作环境非常恶劣，保养与维护不到位的现象屡禁不止，而且一般的机床都处于超负荷运转，长时间连续地工作造成模具受到强大的压力与剧烈的摩擦，如果材料性能不足，将会提前失去精度，缩短使用寿命。

4.厚板料冲裁工艺方案

4.1精冲工艺

对于特殊要求的模具表面特点时，要通过强力的压料力，选用精冲压力机，制造出质量稳定的模具。现代机械加工精度不断提高，工件表面精度要求也十分精确。采用精冲可以在短时间内达到较高的精度要求，避免后续再使用整修、校平等工序。精冲工艺与一般的冲裁工艺有着明显的区别。[5]首先精冲时材料处于一定的压力条件下，对于材料的限制作用较为明显，而一般冲裁时材料都处于自由状态；精冲时冲裁间隙为材料厚度的1%上下，在冲裁区域将会形成三向的受压应力状态，只可能会出现塑性剪切，而不会出现在一般冲裁时出现的撕裂问题，精冲后的断面都是光亮带；在精冲时，一般使用高强度的精冲压力机。对于厚板材料而言，使用精冲工艺，可以有效保证其加工质量。[6]

4.2延长模具寿命

使用冷冲模具对厚板料进行冲裁加工时，对于边角同样提出了较高的要求，在产品设计时要通过一定的方法确保不会出现加工误差，另外要通过一定的工艺方法提高模具表面的平直度。避免厚材料进行加工时，工件的塌角对模具造成一定的损伤；如果工件的断面没有明确的要求，可以采用大间隙的冲裁方法，从而降低冲裁力，不断延长模具的使用寿命。[7]从微观角度来看，每种材料在进行冲裁时首先会发生弹性弯曲现象，之后才是冲裁的过程中，在冲裁完成后，弹性弯曲无法完全恢复，将会使重裁件不平整，所以还需要辅助工序确保表面的平直度。

5.结语

随着我国现代工业的不断发展，汽车领域、轻轨领域与电气工程领域不断发展，为机械工业的发展提供了广阔的发展空间。人们对于现代机械产品的外观造型要求更高，传统的单调造型已经难以与现代人的审美观念相符。[8]为了进一步满足市场需求，要求在机械加工方面，要不断对冷冲模具件进行更多关注，通过不断提高设计水平、科学选择合理的加工材料等提高加工精度，延长寿命，提高工作效率，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。冷冲模具的设计工艺对于冲裁加工而言非常重要，采用合理的加工工艺将会不断提高模具的利用率，达到安全可靠的效果。

6.参考文献

[1]李伟.基于实例的冷冲拉延模具CAD/CAE关键技术[D].合肥工业大学,2009.

[2]郝晟.组合模具设计中自动工艺分析与模架元件选择[D].天津理工大学,2009.

[3]曹玉宝.凸轮精冲工艺与模具设计[J].机械传动,2012,04:64-66.

[4]黄悦驯,郑平平.《冷冲压工艺与模具设计》课教学改革初探[J].职业教育研究,2012,06:137-139.

[5]唐监怀,张荣权,杨海斌.模具设计与制造专业指导性人才培养方案[J].江苏教育,2013,Z3:41-55.

[6]刘志国.车身覆盖件冲压模型面参数化设计关键技术研究[D].吉林大学,2011.

[7]林建平.我国冷冲模发展现状及发展建议[J].电加工与模具,2010,S1:26-30.

[8]郭天中.基于UG软件的垫片三维冷冲模具设计[J].内蒙古科技与经济,2013,12:99.