浅谈状态空间法冲压磨具设计运用

柯青志

(西华大学机械工程学院,四川 成都 610039)



浅谈状态空间法冲压磨具设计运用

柯青志

(西华大学机械工程学院,四川 成都 610039)

摘要：依据机械运动方案设计的状态空间理论，实现了把串联机械系统的运动方案设计问题转化为对偶矢量的分解，进而转化为状态矩阵的分解，通过组合状态矩阵对应的基本变换单元获得相应的运动方案设计可行解。

关键词：状态空间;冲压磨具

1引言

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。指出模具设计中应着重关注的内容，并介绍了在模具设计中对机械运动灵活运用的方法和—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冲压过程中运动的控制和运用

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。—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。接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，工件与废利也就自然分开了。

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—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特别工序的，也可以采用类似的结构设计。

3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 ，即所有相关结构件能够碰死。有些工件弯曲形状较奇特，或弯曲后不能按正常方式从凹模E脱落，这时，往往需要用到斜楔结构或转销结构，例如，采用斜楔结构，可以完成回钩式弯曲，采用转销结构可以实现圆筒件—次成型。

4拉伸模具中机械运动的控制和运用

拉伸工艺的基本运动是，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，导致板料体积成形，然后凸、凹模分开，凹模滑块把工件推出，完成拉伸运动。

卸料板和滑块的运动非常关键，为了保证拉伸件的质量，必须控制卸料板的运动，让它先于凸模与板料接触，并且压料力要足够，否则拉伸件容易起皱，甚至裂开；其次应确保凹模滑块压力足够，以保证拉伸件底面的平面度。拉伸复合模 t合理，可以很好地控制结构件的运动过程，达到多工序组合的目的。例如典型的落料拉伸切边冲孔复合模具的设计。另外，有些装饰品和日用品的拉伸件需要有卷边(或滚边)工序，模具设计中也用到了滚轴结构，所以在卷边过程中滚动的摩擦力非常小，不容易擦伤工件表面。对那些需要在马达中旋转的拉伸结构件．切边的高度、跳动度等要求相当高，需要在模具中设计特别的旋切结构，利用旋转(切)运动修边，不仅能保证切边的尺寸精度高，甚至切边的毛刺及冲切纹路亦相当美观。值得—提的是，此旋切结构在实际设计改良后，已经非常易于模具制作，并且已运用于连续到模具当中。

5连续模具中机械运动的控制和运用

连续模具中常常同时包括了冲裁、弯曲和拉伸等冲压工艺，因而其冲压过程中的机械运动也包括了这三种工艺的基本运动模式，对连续模具中运动的控制，应分成各基本工艺分别进行控制。通常连续模具要求不断加快冲压速度，提高生产效率，有些形状较复杂、较特别的冲压件，其冲压运动较费时，在连续模具没计中可以分解成效率较高的冲压运动。例如，工程膨胀螺钉圆筒件在连续模具设计中即可将其圆筒成型运动分解为两侧90°圆弧弯曲一中间60°圆弧弯曲—整体圆—圆度校正四个工序，不仅提高效率，亦能保证冲压件圆度。53需要特别指出的是，连续模具因为在实际生产中还牵涉到送料机、吹风装置等，在没计中应充分考虑到这些因素，让冲床、模具、送料机和吹风装置的运动在时间上配合好，连续模具才能真正顺利生产。

参考文献：

[1]张继忠.基于功能分析的机械系统运动方案创新设计[J].机械设计与制造,2004,(4):75-76.

[2]机械系统运动方案设计方法探讨[J]. 洛阳工业高等专科学校学报,2003， 13(01):50-55.

[3]秦永左.上海市机械工程学会成立50周年暨第二届上海机械工程科技论坛.2003，10(2)：100-105.

中图分类号:TP391

文献标志码：A

文章编号：1671-1602(2016)08-0046-01

作者简介：柯青志,性别：男,民族：汉族,籍贯：四川省乐山市沙湾,职务：工人,学历：大学本科,单位：深圳市鹏劳人力资源管理有限公司。