冲压模具设计中对机械运动的控制和运用

摘 要：文章的理论基础都是建立在冲压工艺学的基础之上的，在进行大量冲压工艺运动分析之后，介绍了冲压模具的几个设计要点。本文开篇就论述了冲压环节中机械运动的相关理念，之后又对冲裁、弯曲、拉深等工艺的原理进行了剖析，找到模具设计必须要把握的要素，然后还列举了一些关于模具设计在机械运动中的一些典型的案例。文末，笔者根据实际情况，总结了进行产品工艺运动分析将会使用到的基本方法，同时说明了，对于模具设计而言，提升机械运动的控制精度和运用水平，将对设计水平的优化和冲压件的质量确保意义非凡。

关键词：冲压模具设计；机械运动；控制；灵活运用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.046

1 冲压过程中机械运动的概述

冷冲压的实施流程如下，首先准备好各种板料或坯料作为原材料，然后通过模具和冲压装置增加其压力，目的就是让其发生变形乃至分离，以此获得指定规格和性能的零件。在这个过程中施加压力的设备一般都是立式冲床，这也就意味着冲压环节的主运动就是上下运动，除此之外，其他的运动有模具与板料的运动，模具内各种部件的运动等。

我们对机械运动进行分类，一般可以分为三种：滑动、转动和滚动。这几个运动形式在冲压环节都会有所涉及，不过每种运动形式都有其各自的特点，这也就意味着他们会对冲压带来不同的影响。

显然，设计人员在进行冲压模具的设计时，就必须要对各种运动做出充足的考虑，继而满足模具设计的各种需求；不仅如此，在进行设计时，必须要基于当时的实际情况，通过多种机械运动的组合实现产品的各项要求。

由上可知，上下运动是冲压环节的主运动，不过，在进行斜楔、转销等结构的设计时，可以转化它的主运动，一般转为水平运动、转动和滚动。所有模具设计中涉及的特殊结构都是十分复杂的，这也就意味着它的成本比较高昂，不过，为了满足产品的规格要求，这也是不可避免的解决方案。

2 冲裁模具中机械运动的控制和运用

冲裁工艺主要包括如下几个动作，首先要做的就是实现卸料板与板料的紧密贴合，然后凸模移动到板料处，一直下降直到切入凹模，这三个部件的相对运动将板料分离开来，之后凸、凹模实现分离，卸料板发挥作用，将工件从凸模上取下，至此，冲裁运动全部结束。在这个过程中我们可以看见，卸料板充当了极为重要的角色，只有调控好卸料板的运动，才能够确保冲裁的质量。其中重要环节就是，压料力一定要达标，不然将会导致冲裁件切断面变得十分粗糙，精度无法保证，模具寿命受到影响。

有部分冲孔模具具有较多的冲孔数，这就意味着它需要极大的冲压力，显然，过大的压力是不利于冲压生产的，更有一些车间根本就不具备这种吨位的冲床。那么就可以使用一个简单的技巧，即使用不同规格的2～4批冲头，在冲压的过程中，分时段进行冲孔运动，这就能够充分的削弱冲裁力了。

3 弯曲模具中机械运动的控制和运用

弯曲工艺与冲裁工艺有几点类似之处，它们开始都是先将卸料板与板料紧密贴合，然后凸模移动到板料处，一直下降直到切入凹模，这三个部件的相对运动使得板料变形折弯，之后就是将凸、凹模分离，凹模上的杆件将弯曲边推出，继而实现整个弯曲运动。在这个过程中，卸料板及顶杆的相对运动是十分重要的，只有调控好卸料板的运动，弯曲的质量才能够得到保证，进而也能够实现生产效率的提升。卸料板必须要首先和板料贴合，此外，压料力也必须要够大，不然就保证不了弯曲件的精度与平面度；再者，顶杆力也是要控制的一个重要参数，这关系到能否顺利地取出弯曲件，以及弯曲件的合格率。当弯曲件精度很高时，就必须要在弯曲运动过程中设置一个运动死点。

在这个过程中难免会遇到一些问题，比如工件弯曲形状不规则，弯曲后脱落比较困难等，这就需要引入新的结构，比如斜楔结构或转销结构，前者能够完成90度以内以及回钩形式的弯曲，转销结构功能就更加强大了，它能够完成圆筒件的一次成型。

经过长时间的摸索，业界总结的处理方案就是将弯曲冲头镀钛，进而实现其光洁度和耐磨性的优化；还有一种处理措施就是在弯曲冲头圆角出加上滚轴，这完成的是一种运动形式的转化，即将弯头与板料的滑动转变为一种滚动，众所周知，滚动比滑动面临的摩擦阻力要小，因此对工件的保护也是最好的。

4 拉深模具中机械运动的控制和运用

接下来对拉深工艺进行分析，首先要做的就是实现卸料板与板料的緊密贴合，然后凸模移动到板料处，一直下降直到切入凹模，这三个部件的相对运动使得板料体积成形，凸、凹模分离之后，凹模滑块将工件取出，实现整个的拉深运动。卸料板和滑块的相对动作极为重要，只有调控好卸料板，拉深件的品质才能够得到保证，不然拉深件极易出现起皱，甚至裂开；凹模滑块的压力值也是一个关键的参数，这将直接影响到底面的平面度。

还有需要注意的是，部分生活用品的拉深件还要装饰卷边，这就需要在模具中引入滚轴结构，在卷边环节中，滚动形式的摩擦力比较小，对工件表面伤害不大。

5 结语

综上所述，每种冲压工艺都有着各自的基本运动机理，而这些运动的实现是离不开模具支持的，我们在进行模具的设计时，所用到的结构设计和力学分析等手段，都是为了实现指定的运动要求。设计的模具是否能够满足冲压工艺所要求的运动，将直接决定冲压件的质量。故而，在模具设计中必须要严谨的计算机械运动的各项参数。与此同时，产品的规格都是随着市场不断变化的，我们不能受教科书式的工艺基本运动模式的局限，而应该不停的进行自我革新，实现在模具设计中对机械运动的灵活运用。

参考文献：

[1]殷秋菊.试析冲压模具设计中对机械运动的控制和运用[J].科技与企业，2015（15）：247.

作者简介：魏健民（1984-），男，江苏无锡人，本科，工程师，研究方向：五金机械模具设计开发。