冲压模具的设计与制造分析

王龙英 涂霞

重庆海德世拉索系统（集团）有限公司 重庆 401120

随着科学技术的不断进步，市场对冲压模具提出了更高的要求，传统的模具制造方法在效率、精度和使用寿命等方面暴露出许多不足。在高新技术的支撑下，将各种新技术应用到冲压模具的设计制造中，以促进冲压模具设计制造业的发展，改善过去存在的问题，不断提高模具加工制造效率。

1 冲压工艺的前景

冲压模具即在通过模具和压力机对材料施加外力进行处理与加工，获得需要的形状与尺寸。生活中不少机械制造都需要用到冲压加工，比如汽车的车身、底盘等多个零件都需要使用，因此冲压工艺和冲压模具的重要性不言而喻，必须要做好冲压工作，规划好冲压工艺的制作流程，包括设计与制造，对于冲压模具则需要根据现有的冲压工艺进行模具的结构的设计与制造。目前中国的模具制造生产率并不能满足国人的需求，还需要进口，也无法满足中大型企业的高标准、高利用率、高效率、多品类、个性化的要求，因此冲压模具需要进行改革，从设计方面到制造方面都需要紧跟社会发展趋势—绿色制造和数字化[1]。

2 冲压模具的设计分析

2.1 确定产品的尺寸

设计师需要根据实际的需求、产品材料与工艺等多方面来衡量产品的尺寸大小，要给产品留一个公差范围，要考虑产品的后期磨损等因素，决定产品的取值。确定尺寸的大小是设计师来决定，因此需要设计师有丰富的经验，能够非常精确的估计出合适的尺寸，对于冲压工艺非常了解，能够预判产品的未来变化，丰富的经验可以帮助设计师减少调整的次数和时间，使得产品尽快投入生产[2]。

2.2 排样图设计

精确度越高的产品尺寸设计越需要放在靠后的工步里，这种精妙的设计需要大量的时间去计算核实是否符合实际生产。因此设计过程中需要绘制出排样图，根据排样图的各种成形等工步，去计算力学，了解模具的承受外力压力区间范围，根据这个范围来确定弹簧力、卸料力，保证数据的精准计算。

2.3 总装图绘制

排样图的设计完成之后，可以开始选择冲压设备，并根据不同设备的参数，进行总装图的绘制。需要绘制的有冲压设备的安装尺寸、合模等高度，同时需要绘制出模具的详细结构。因为现在已经不再采用人工手绘，而是采用电脑分层绘图，因此需要注意分清图层，有利于零件的拆分。

2.4 部件图绘制

总装图的完成之后需要进行分层，完成部分零件模具图的绘制，用标准视图标出零件的形状、结构。部件图的绘制主要考虑因素为是否能够在实际过程中完成加工过程，如何降低成本的加工。

3 冲压模具的制造分析

3.1 冲模材料选择

冲压加工方法一般用于钢板或钢带材料加工领域。因此，对冲压模具零件的硬度、刚度、热处理性能和耐磨性都有严格的标准。常规材料包括skh-51、SKD11 和sks；超硬材料包括G5 和G3；超硬钢包括hpm2t。

3.2 模具零件粗加工

今天的粗加工方法不同于以往的手工铣床、手工钻床，通常也会选择先进的精密设备进行粗加工。对于精度要求不高的零件，可进行粗加工，如底板加工工序，并可在加工中心安装中心钻进行精确定位。对于精密零件的加工，加工中心可直接加工。设置好程序和参数后，安装设备开始处理。

3.3 零件热处理

近年来，随着科学技术的进步，新材料层出不穷，不同的材料有不同的处理方法。为了保证零件的高质量，在热处理过程中应满足以下要求：一是制定热处理过程的监督管理制度，加强技术人员的专业技术水平，明确了热处理操作的各个环节，为最终的高质量零件提供了保证。二是完善加工设备的维修机制，定期对相关加工设备进行维护保养，确保设备功能齐全，并建立设备维修台帐，详细记录维修时间、原因、发现的问题和采取的措施。三是精细材料管理，严格控制材料质量，对不同类型的材料区别对待，采用适合其特点的加工方法，提高零件质量[3]。

3.4 模具零件的精加工

热处理方式使零件受热，使零件产生轻微变形。在精加工零件时，必须将表面研磨，然后再进行后续加工。磨削加工主要采用光学磨床、平面磨床和内外磨床这三种机械设备进行加工。在磨削零件的过程中，经常会出现裂纹和变形。应采取积极措施，严格控制精磨进给量，防止零件产生裂纹和变形。磨削淬火硬度较高的材料应选用金刚石砂轮，因为金刚石砂轮的有机结合剂可以提供更大的自磨性。总的来说，要根据加工材料的特点选择合适的砂轮，以保持锋利度，避免高温损伤[4]。

3.5 数字化的技术

（1）冲压成型CAE 分析技术：可以快速找出模具成型中存在的问题，在模具的设计阶段就可以预分析模具相关信息，减少模具设计、制造、调试的时间，对模具的设计进行评估，提高模具的质量。

（2）快速设计技术：建立模具设计的数据库，录入目前需要的模具结构的参数，方便后期设计人员的查阅与修正，缩短设计周期，尽快进入制造过程。

（3）数字化装配技术：数字化装配技术线上测量并记录模座导向、导柱的精度，可以及时调整出现的误差。

4 结语

冲压模具在生产过程中使得成本降低，企业的利润稳步提升，因此需要紧跟时代步伐，实现模具设计与制造的改革创新，秉持绿色环保的理念，实现资源的可持续发展，应用数字化技术，计算机辅助性设计，深层次地优化冲压技术和模具的内部结构，降低冲压过程的人工出错概率，提高模具的精度和水准，延长模具的寿命，冲压模具工作的优化可以提升企业综合竞争力。