学文网[摘 要] 冲压技术的进步首先通过模具技术的进步体现出来，对冲模技术的研究，已成为发展冲压成形技术的中心和关键。
[关键词] 冲压技术 模具设计
模具是现代工业生产中的基本设备，是一种高附加值的高技术密集型产品。其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造水平的重要标志。随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高。目前我国模具工业的发展步伐日夜加快，模具生产总量已位居世界第三，其中冲压模占模具总量的40%以上，但在整个模具设计制造水平与标准化程度上，与德、日、美等发达国家相比还存在相当大的差距。以大型覆盖件冲模为例，我国已能生产部分轿车覆盖件模具，在设计制造方法手段上，已基本达到国际水平，模具结构、功能方面也接近国际水平。但在制造质量、制造周期和成本方面，与国外相比还存在一定差距。标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种。在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，与国外相比存在一定差距。
下面以冲孔落料复合模为例来介绍一下模具的设计工艺过程。
一、零件的工艺分析
1、冲裁件的工艺分析
根据工件结构和生产批量不同，有些零件不宜采用单一工序生产。尤其对于轴对称***形、材料厚度较薄、冲裁性能较好的零件，可采用以下两种方案：
方案一：复合模加工
特多：生产率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，冲模的轮廓尺寸较小。但结构复杂，制造精度高，成本高。主要用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。
方案二：级进模加工
特点：级进模比单工序模生产率高，减少了模具和设备的数量，工件精度较高，便于操作和生产自动化。但级进模轮廓尺寸大，制造较复杂，成本高，一般适用于大批量生产小型冲压件。
根据零件结构，对比两种方案，选择一种较为理想的方案。由于冲孔落料复合模加工的零件外观平整，毛刺少，产品质量较高，对模具的结构设计性较为简单。在此着重介绍复合模。
2、模具结构的确定
复合模的结构可分为正装模和倒装模，正装模适用于冲裁材质较软的或板料比较薄的平直度要求较高的冲裁件，但由于冲裁过程中冲片废料落在下模的表面，每次冲裁工人必须先清理废料，操作不便，而且正装模需三套卸料、顶料装置，制造装配不便。倒装模不宜冲裁孔边距离较小的冲裁件，但倒装模结构简单，又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件，卸件可靠，冲裁过程中的废料直接从模具下面被推出，便于操作。因此，这类模具应用比较广泛。具体应根据零件的精度和结构特点选取复合模的结构。
二、工艺与设计计算
1、排样
排样时工件之间以及工件与条料侧边之间留下的工艺废料叫搭边。搭边虽然时废料，但在冲裁工艺中却有很大作用：补偿定位误差和剪板误差，确保冲裁出的零件合格；增加条料的刚度，方便条料进出，避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉入模具间隙，从而提高模具寿命。 在确定搭边值时，主要考虑以下因素：
（1）材料的力学性能；（2）材料的厚度；（3）冲裁件的形状与尺寸；（4）送料及挡料方式；（5）卸料方式；
一般来说，搭边值有经验确定。
2、计算各部分工艺力
（1）冲孔力的计算 F(冲孔)=1.3LtΤ
L---工件内轮廓周长mm t---材料厚度mm
Τ—材料抗剪强度Mpa
(2)落料力的计算 F(落料)= 1.3LtΤ
L---工件外轮廓周长mm
(3)推件力的计算 F(推)=nk(推)F(落料)
n---工件在凹模内的个数 K（推）----推件力系数
（4）顶件力计算 F(顶)=K(顶) F(落料)
（5）卸料力计算 F（卸）=K(卸) ) F(落料)
因此，总的落料、冲孔复合模冲裁力为
F（总）= F(冲孔)+ F(落料)+ F(推)+ F(顶)+ F（卸）
3、计算压力中心
冲压力合力的作用点称为压力中心。为了保证压力机和冲模能正常平稳地工作，必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心重合，否则，冲裁过程中压力机滑块和冲模将会承受偏心载荷，使滑块导轨和冲模导轨部分产生不正常磨损，刃口迅速变钝，从而降低冲裁质量和模具寿命，甚至损坏模具。对于轴对称***形，压力中心即为工件中心。
4、冲压设备的选择
根据复合模的特点，采用复合模加工时，为防止设备超载，其压力机设备的公称压力F(压)≥（1.6～1.8）F(总)。
5、主要工作部分尺寸计算
冲压制件的尺寸精度主要取决于模具刃口的尺寸精度，合理的间隙数值也必须靠模具的刃口尺寸来保证，因此正确确定模具刃口尺寸及其公差，是设计冲模的主要任务之一。由于不同的零件结构，凸凹模的制造方法不同，刃口尺寸的计算公式不同，但都必须满足δ凸+δ凹≤Zmax-Zmin.
δ凸-凸模制造公差
δ凹-凹模制造公差
Zmax-冲裁刃口双面间隙最大值
Zmin-冲裁刃口双面间隙最小值
在此对冲孔刃口尺寸、落料刃口尺寸的计算不作详细介绍。
三、模具总体结构的设计
1、绘制模具总体结构草***。
2、模具结构的设计，绘制结构件的形式
由冲裁模的典型结构可见，尽管各类冲裁模的结构形式和复杂程度不同，组成模具的零件有多有少，但每一幅冲裁模都由一些能协同完成冲压工作的基本零件构成，这些零件按其在冲裁模中所起作用不同，可分为工艺零件和结构零件。工艺零件包括工作零件、定位零件、卸料零件和出件零件等。结构零件包括支撑件、固定件、导向件和紧固件等。
（1）凸模的结构设计
由于冲裁件的形状和尺寸不同，冲模的加工及装配工艺也不同。所以在实际生产中使用的凸模结构形式很多，其截面形状有圆形、非圆形。刃口形状有平刃和斜刃等。结构有整体式、镶拼式、阶梯式、直通式和带护套式。固定方式有台肩固定、铆接、螺钉和销钉固定、粘接剂浇注法固定。实际应有中要根据冲压件的形状和尺寸来选取合适的结构和固定方式。
凸模一般不必进行强度校核。但对于特别细长的凸模或截面尺寸小而板料厚度大时，应进行强度校验，即承压应力校验。
（2）落料凹模的设计
凹模在冲压过程中与凸模一起直接对冲裁件进行分离或成形。其形状和结构与凸模相似，孔口有圆柱形、圆锥形、过渡圆柱形。结构有整体式和组合式，其外形尺寸、高度、壁厚应根据冲裁件形状和冲裁力的大小而定，一般用螺钉固定。
（3）凸凹模的设计
凸凹模是复合模中同时具有落料凸模和冲孔凹模作用的工作零件。其工作面的内外圆均为刃口取决于冲裁件的尺寸及模具的结构。当模具采用正装结构时，内孔不积存废料，胀力小，壁厚可小些。若为倒装结构时，而内孔为直通式刃口形式，且采用下漏料方式，则内孔积存废料，胀力大，故壁厚应大些。
除了这些工作零件外，还有卸料零件、定位零件、导向零件、固定板、垫板、模柄、模座的计算和选用及卸料装置、推件装置、顶件装置的确定。不同的冲裁件，随着尺寸和结构的不同，这些零部件的尺寸和形状也不一样。
冲压成形作为现代工业中的一种十分重要的加工方法，用于生产各种板料零件，具有很多独特的优势。其成形件具有自重轻、刚度大、强度高、互换性好、成本低、生产过程便于实行机械自动化及生产效率高等特点。是一种其他结构方法所不能相比和不可替代的先进制造技术，在制造业中具有很强的竞争力，其在国民经济发展、实现现代化和提高人民水平方面发挥着越来越重要的作用。
参考文献：
[1]徐***坤主编，冲压模具及设备，北京机械工业出版社.
[2]王芳主编，冷冲压模具设计指导，北京机械工业出版社.
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