沖壓模沖壓原理

沖壓是在常溫下，利用沖壓模在壓力機上對材料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形或分離從而獲得所需形狀和尺寸的零件的一種壓力加工方法。這種加工方法通常稱為冷沖壓。

沖壓模具是沖壓加工中將材料加工成工件或半成品的一種工藝裝備，是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備。用沖壓模具生產(chǎn)零部件可以采用冶金廠大量生產(chǎn)的軋鋼板或鋼帶為坯料，且在生產(chǎn)中不需加熱，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、重量輕、成本低的優(yōu)點。在飛機、汽車、拖拉機、電機、電器、儀器、儀表以及日用品中隨處可見到冷沖壓產(chǎn)品。如：不銹鋼飯盒、餐盤、易拉罐、汽車覆蓋件、子彈殼、飛機蒙皮等。據(jù)不完全統(tǒng)計，沖壓件在汽車、拖拉機行業(yè)中約占60%，在電子工業(yè)中約占85%，而在日用五金產(chǎn)品中占到約90%。

壓力機是用來對放置于模具中的材料實現(xiàn)壓力加工的機械。沖壓加工常用的壓力機有機械壓力機和液壓壓力機。

一個沖壓件往往需要經(jīng)過多道沖壓工序才能完成。由于沖壓件形狀、尺寸精度、生產(chǎn)批量、原材料等不同，其沖壓工序也是多樣的，但大致可分為分離工序和成型工序兩大類。

（1）分離工序 使沖壓件與板料沿一定的輪廓線相互分離的工序。例如：切斷、沖孔、落料、切口、切邊等。

（2）成型工序 材料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形，從而獲得一定形狀、尺寸和精度要求零件的工序。例如：彎曲、拉深、翻邊、脹形、整形等。

沖壓模具的形式很多，一般可按以下幾個主要特征分類：

根據(jù)工藝性質(zhì)分類

（1）沖裁模 沿封閉或敞開的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。

（2）彎曲模 使板料毛坯或其他坯料沿著直線（彎曲線）產(chǎn)生彎曲變形，從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。

（3）拉伸模 是把板料毛坯制成開口空心件，或使空心件進一步改變形狀和尺寸的模具。

（4）成形模 是將毛坯或半成品工件按圖凸、凹模的形狀直接復制成形，而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。

根據(jù)工序組合程度分類

（1）單工序模 在壓力機的一次行程中，只完成一道沖壓工序的模具。

（2）復合模 只有一個工位，在壓力機的一次行程中，在同一工位上同時完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。

（3）級進模（也稱連續(xù)模） 在毛坯的送進方向上，具有兩個或更多的工位，在壓力機的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。

（4）傳遞模 綜合了單工序模和級進模的特點，利用機械手傳遞系統(tǒng)，實現(xiàn)產(chǎn)品的模內(nèi)快速傳遞，可以大大提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，減低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，節(jié)儉材料成本，并且質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

盡管各類沖壓模的結(jié)構(gòu)形式和復雜程度不同，組成模具的零件又多種多樣，但總是分為上模和下模。上模一般通過模柄固定在壓力機的滑塊上，并隨滑塊一起沿壓力機導軌上下運動，下模固定在壓力機的工作臺上。沖壓模的組成零件分類及作用如下：

1．工作零件

它是直接與沖壓材料接觸，對其施加壓力以完成沖壓工序的零件。沖模的工作零件包括凸模、凹模及凸凹模，又稱為成型零件，它是沖模中最重要的零件。

2．定位零件

它是確定材料或工序件在沖模中的正確位置，使沖壓件獲得合格質(zhì)量要求的零件。屬于送進導向的定位零件有導料銷、導料板、側(cè)壓板等；屬于送料定距的定位零件有始用擋料銷、擋料銷、導正銷、側(cè)刃等；屬于塊料或工序件的定位零件有定位銷、定位板等。

3．壓料、卸料零件

這類零件起壓料作用，并保證把卡在凸模上和凹模孑L內(nèi)的廢料或沖壓件卸掉或推（頂）出，以保證沖壓工作能繼續(xù)進行。

壓料板的作用是防止坯料移動和彈跳。卸料板的作用是便于出件和清理廢料。通常，卸料裝置是指把沖壓件或廢料從凸模上卸下來；推件和頂件裝置是指把沖壓件或廢料從凹模中卸下來。一般把裝在上模內(nèi)的稱為推件：裝在下模內(nèi)的稱為頂件。

4．導向零件

它的主要作用是保證凸模和凹模之間相互位置的準確性，保證模具各部分保持良好的運動狀態(tài)，由導柱、導套、導板等組成。

5．支撐零件

它將上述各類零件連接和固定于一定的部位上，或?qū)_模與壓力機連接，它是沖模的基礎(chǔ)零件。主要包括上模座、下模座、固定板、墊板、模柄等。

6．緊固零件

主要用來緊固、連接各沖模零件，如各種螺栓、螺釘、圓銷等。上述導向零件和支撐零件組裝后稱為模架。模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它上面，并且承受沖壓過程中的全部載荷。模架的上模座通過模柄與壓力機滑塊相連，下模座用螺釘壓板固定在壓力機工作臺面上。上、下模之間靠模架的導向裝置來保持其精確位置，以引導凸模的運動，保證沖壓過程中間隙均勻。模架及其組成零件已經(jīng)標準化，并對其規(guī)定了一定的技術(shù)條件。

模架分為導柱模模架和導板模模架。應用最廣的是用導柱、導套作為導向裝置的模架。根據(jù)送料方式的不同，這種標準模架有后側(cè)導柱模架、中間導柱模架、對角導柱模架和四導柱模架。設(shè)計模具時，按照凸、凹模的設(shè)計需要正確選用即可。模架的大小規(guī)格可直接由凹模的周界尺寸從標準中選取。

近年來，我國沖壓模水平已有很大提高。大型沖壓模已能生產(chǎn)單套重量達50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具國內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達到1~2μm，壽命2億次左右的多工位級進模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達到Ra≦1.5μm的精沖模，大尺寸（Φ≧300mm）精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達到相當高的水平。

沖壓模模具CAD/CAM技術(shù)狀況

我國模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展已有20多年歷史。由原華中工學院和武漢733廠于1984年共同完成的精沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國第一個自行開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)。由華中工學院和北京模具廠等于1986年共同完成的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國自行開發(fā)的第一個沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)。上海交通大學開發(fā)的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)也于同年完成。20世紀90年代以來，國內(nèi)汽車行業(yè)的模具設(shè)計制造中開始采用CAD/CAM技術(shù)。國家科委863計劃將東風汽車公司作為CIMS應用示范工廠，由華中理工大學作為技術(shù)依托單位，開發(fā)的汽車車身與覆蓋件模具CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)于1996年初通過鑒定。在此期間，一汽和成飛汽車模具中心引進了工作站和CAD/CAM軟件系統(tǒng)，并在模具設(shè)計制造中實際應用，取得了顯著效益。1997年一汽引進了板料成型過程計算機模擬CAE軟件并開始用于生產(chǎn)。

21世紀開始CAD/CAM技術(shù)逐漸普及，現(xiàn)在具有一定生產(chǎn)能力的沖壓模企業(yè)基本都有了CAD/CAM技術(shù)。其中部分骨干重點企業(yè)還具備各CAE能力。

模具CAD/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，已成為人們的共識。在“八五”、“九五”期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計算機繪圖技術(shù)，數(shù)控加工的使用率也越來越高，并陸續(xù)引進了相當數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)。如美國EDS的UG，美國Parametric Technology公司的Pro/Engineer，美國CV公司的CADS5，英國DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E，以色列公司的Cimatron，還引進了AutoCAD、CATIA等軟件及法國Marta-Daravision公司用于汽車及覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。國內(nèi)汽車覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用了CAD/CAM技術(shù)。DL圖的設(shè)計和模具結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計均已實現(xiàn)二維CAD，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過渡，總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)。且模具的參數(shù)化設(shè)計也開始走向少數(shù)模具廠家技術(shù)開發(fā)的領(lǐng)域。

在沖壓成型CAE軟件方面，除了引進的軟件外，華中科技大學、吉林大學、湖南大學等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的軟件，并已在生產(chǎn)實踐中得到成功應用，產(chǎn)生了良好的效益。

快速原型（RP）與傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟模具相結(jié)合，快速制造大型汽車覆蓋件模具，解決了原來低熔點合金模具靠樣件澆鑄模具，模具精度低、制件精度低，樣件制作難等問題，實現(xiàn)了以三維CAD模型作為制模依據(jù)的快速模具制造，并且保證了制件的精度，為汽車行業(yè)新車型的開發(fā)、車身快速試制提供了覆蓋件制作的保證，它標志著RPM應用于汽車車身大型覆蓋件試制模具已取得了成功。

圍繞著汽車車身試制、大型覆蓋件模具的快速制造，近年來也涌現(xiàn)出一些新的快速成型方法，例如目前已開始在生產(chǎn)中應用的無模多點成型及激光沖擊和電磁成型等技術(shù)。它們都表現(xiàn)出了降低成本、提高效率等優(yōu)點。

沖壓模模具設(shè)計與制造能力狀況

在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導下，經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模的設(shè)計與制造能力已達到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應用。

雖然如此，我國的沖壓模設(shè)計制造能力與市場需要和國際先進水平相比仍有較大差距。這些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設(shè)計還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計制造方法和手段方面已基本達到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國際水平，在轎車模具國產(chǎn)化進程中前進了一大步，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。

標志沖模技術(shù)先進水平的多工位級進模和多功能模具，是我國重點發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具，已基本達到國際水平。

但總體上和國外多工位級進模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在一定差距。

汽車覆蓋件模具制造技術(shù)正在不斷地提高和完善，高精度、高效益加工設(shè)備的使用越來越廣泛。高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應用已越來越多。NC、DNC技術(shù)的應用越來越成熟，可以進行傾角加工和超精加工。這些都提高了模具型面加工精度，提高了模具的質(zhì)量，縮短了模具的制造周期。

模具表面強化技術(shù)也得到廣泛應用。工藝成熟、無污染、成本適中的離子滲氮技術(shù)越來越被認可，碳化物被覆處理（TD處理）及許多鍍（涂）層技術(shù)在沖壓模上的應用日益增多。真空處理技術(shù)、實型鑄造技術(shù)、刃口堆焊技術(shù)等日趨成熟。激光切割和激光焊接技術(shù)也得到了應用。

沖壓模專業(yè)化程度及分布狀況

我國模具行業(yè)專業(yè)化程度還比較低，模具自產(chǎn)自配比例過高。國外模具自產(chǎn)自配比例一般為30%，我國沖壓模自產(chǎn)自配比例為60%。這就對專業(yè)化產(chǎn)生了很多不利影響。現(xiàn)在，技術(shù)要求高、投入大的模具，其專業(yè)化程度較高，例如覆蓋件模具、多工位級進模和精沖模等。而一般沖模專業(yè)化程度就較低。由于自配比例高，所以沖壓模生產(chǎn)能力的分布基本上跟隨沖壓件生產(chǎn)能力的分布。但是專業(yè)化程度較高的汽車覆蓋件模具和多工位、多功能精密沖模的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的分布有不少并不跟隨沖壓件能力分布而分布，而往往取決于主要投資者的決策。例如四川有較大的汽車覆蓋件模具的能力，江蘇有較強的精密沖模的能力，而模具的用戶大都不在本地。

沖壓模具基礎(chǔ)知識連續(xù)模

連續(xù)模是具有兩個或更多工位的沖模，材料隨壓力機行程逐次送進一工位，從而使沖件逐步成形。

沖壓模具基礎(chǔ)知識單工序模

單工序模是在壓力機一次行程中只完成一道工序的沖模。

沖壓模具基礎(chǔ)知識組合沖模

組合沖模是按幾何要素（直線、角度、圓弧、孔）逐副逐步形成各種沖件的通用、可調(diào)式成套沖模。平面狀沖件的外形輪廓一般需要幾副組合沖模分次沖成。

《沖壓模具使用技巧與修復實例》主要內(nèi)容包括：冷沖壓模具的應用、冷沖壓模具的分類和應用場合、冷沖壓模具的組成及主要零件的結(jié)構(gòu)形式、冷沖壓模具的形成及壽命過程、冷沖壓模具的設(shè)計要點、冷沖壓模具的制作技術(shù)、冷沖壓模具的典型結(jié)構(gòu)分析、如何正確使用冷沖壓模具、改進和提高冷沖壓模具使用壽命的途徑和典型冷沖壓模具的修復實例。

全書融合了作者從事模具制造專業(yè)工作40余年的經(jīng)驗，絕大多數(shù)內(nèi)容都是從親身經(jīng)歷中總結(jié)出來的，具有較強的參考和實用價值。全書內(nèi)容涵蓋了冷沖壓模具設(shè)計、制造、質(zhì)量鑒定、使用、保管、維修、生產(chǎn)管理的全過程。

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