对冷冲压模具设计中合理工序安排与模具结构浅析

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摘要：近年来，随着我国经济水平的大幅度提高，人们生产生活中所涉及到的诸多产品更换速度也在不停地加快，这就对我国模具的设计水平、制作质量等提出了更高的要求。往往，制造企业只有使产品的质量好、精度高、制作成本低，才能获得最大的经济效益。 因此，本文根据笔者的工作经验，主要针对冷冲压模具设计中的合理工序安排和模具结构设计方面进行了简要分析。

关键词：模具 工序安排 模具结构

最近几年来，随着我国工业化生产水平的不断提高，我国工业产品的种类急剧增加，更新换代愈加频繁，市场竞争也是越来越激烈。根据相关调查发现，我国的诸多行业制造的产品，例如防盗门、 电视机、手表、洗衣机等都离不开模具技术的支持，一些工业生产工艺（如液压成型等）也需要建立在模具的基础上进行。在这种情况下，我国许多生产企业都意识到模具技术的重要性，并对模具的设计和制造水平提出了很高的要求。

一、冷冲压模具合理工序安排在冷冲压模具设计过程中，一个产品零件展开过后，最关键的就是如何对工序进行合理安排。实际设计过程中，工序的安排方法很多，在很多时候，模具工序安排合理与否会直接影响到模具结构的科学程度，进而影响所制造产品的质量好坏。因而实际工作中，模具设计人员必须掌握工序安排的原则，合理安排工序，进而制定出 最合适的工艺方案。通常，设计人员必须遵循以下几点原则：

（1）对于一些质量要求较高的零件，必须考虑到工件的毛边， 保证毛边方向向下，这其中主要包括切边、冲孔、复式落料等等。

（2）根据一般的设计要求，工序设计过程中先要安排打凸包以及沙拉孔，然后再进行落料、冲孔，最后在将其折边成形。

（3）在对零件进行落料与冲孔的过程中，必须将模具的强度、 冲击韧性等要素考虑在内，以便最大程度保证落料与冲孔环节的科学合理。

（4）在对模具进行折边时，为了防止出现方向上的反复变换， 可以尽量将其往一个方向折叠。当然，为了防止对产品的形状、尺寸产生不利影响，还要尽可能确保同方向折边相互之间不会出现干涉的情况。

（5）在打凸包环节中，尽量保证凸包向下，并且对于那些外形较大的凸包，还要将其安排在第一工序时冲压。不过，为了防止孔位拉料导致零件发生变形现象，在安排工序时，要注意使打凸包与打凸包附近的冲孔不在同一工序内。

（6）在进行压平或者推平环节时，如果发现周围有较大的冲孔， 并且继续折边可能会产生拉料，继续压平可能会发生拉料不死的状况时，不能强行使其成形，以免造成设计尺寸偏离要求以及外观破坏等情况。往往，我们会考虑先折边，后推平，然后冲孔的工艺流程，以实现对工件尺寸的控制。

（7）在进行打沙拉孔或者抽牙过程中，如其附近有孔或其距坯料边缘尺寸较小时，即先打沙拉孔与抽牙会产生板料变形。此时， 要考虑进行先打沙拉孔或抽牙，再冲孔或切边、落料的工艺。

（8）在零件进行最终折边工作时，往往由于对安全性能、成形、外观等方面有一定要求，通常会从第一道工序开始考虑最后工序所 制成的方向。

二、冷冲压模具的结构分析

（一） 冲裁件的结构分析 在进行冲裁件结构设计时，要保证冲裁件的形状应能符合材料合理排样，减少废料。通常，冲裁件各直线或曲线的连接处，宜有适当的圆角。如果冲裁件有尖角，不仅给冲裁件的制造带来困难，而且模具也容易坏，只有在采用少废料、无废料排样或镶拼模具结构时不要圆角。

同时，冲裁件凹入和凸出部份宽度不易太小，并应避免过长的悬臂与狭槽。一般情况下，如果冲裁件材料为高碳钢时，b≥2t；而 冲裁材料为黄铜、纯铜、铝、软钢时， b≥1.5t。对于材料厚度 t≤1m时，按 t=1mm 计算。（b 为凹入和凸出宽度，t 材料厚度） 另外，冲裁件的孔与孔之间，孔与边缘之间的距离 a 受到模具强度和冲裁件质量的限制，其值不易过小，宜取 a≥2t，并不得小于 3-4mm，必要时可取 a=（1-1.5）t，（t

（二）弯曲件的结构分析 在进行弯曲件的结构设计时，要保证弯曲件的圆角半径小于最小弯曲半径，以免产生裂纹，但也不能过大，因为一旦过大，容易受 到回弹的影响，进而容易导致弯曲角度与圆角半径的精度都难以保证。一般来说，不同状态下，不同的材料最小弯曲半径不同，譬如冷作硬化状态下，弯曲线处于垂直纤维状态时，Q195、Q215-A 最小弯曲 半径为 0.4t，铝为 0.3t，黄铜为 0.5t。设计过程中，要注意弯曲的弯边长度不宜过小，通常的合理值应 为 h>R+2t。而 h 值一旦较小，弯边在模具上支持的长度也会变小， 这样就不易得到形状准确的零件。（h 为弯曲长度，R 为弯曲半径，t 为材料厚度）另外，弯曲线不应位于零件宽度变形处，以免撕裂， 如必须在宽度突变处弯曲，应事先冲工艺孔或工艺槽。

在进行有孔的毛坯弯曲设计时，如果孔、槽位于弯曲附近，弯曲时会使孔变形。通常为了避免这种缺陷出现，必须使这些孔分布在变形区之外。从孔边到弯曲半径 R 中心的距离为当 t

（二） 拉伸件的结构分析对于拉伸件的结构设计，通常要注意拉深件侧壁与底面或凸缘连接处的圆角 R1 R2，特别是 R2 应尽量大些，因为它们相当于最后一幅拉深模的凸模及凹模的圆角。通过放大这些圆角半径，能够减 少拉深次数，或使零件容易拉深成形。一般情况下，对于 R1、R2 的 取值，可以取 R1≥t，最好 R1=（3～5）t， 可以取 R2≥2t，最好 R2=（5～10）t。（t 为材料厚度） 除此以外，对于拉伸件的结构设计还需要注意以下几个方面：

（1）对于距形拉深件，可以放大其四周的圆角，一般情况下， 可以取 R3≥3t，有时为了减少拉深工序还要尽可能取 R3≥1/5h；（R3 为矩形圆角半径）

（2）除非在结构上有特殊需求，必须尽量避免异常复杂及非对称形状的拉伸件，对于半敞开的空心件，应考虑设计成对的拉伸，然后刨切开比较有利；

（3） 拉伸件的凸缘宽度应尽可能保持一致；

（4）在零件的平面部分，尤其是在距边缘较远处，局部凹坑的深度与凸起的高度不宜过大；

（5）应尽量避免曲面空心零件的尖底形状，尤其高度大时，其工艺性更差。

结语：未来，随着科技的发展以及冷冲压模在工业生产中的深入应用，冷冲压模的设计过程必然要求更加规范工序安排以及更加科学的模具结构分析。日趋激烈的市场竞争环境下，制造企业要想不断提高自身的竞争力，就必须努力发展模具技术，优化模具设计， 进而实现产品质量的有效提高。

参考文献：

[1] 何卫强.冷冲压模具加工过程中的问题与品质控制[J].装备制造技术. 2013（04）

[2] 于维民.冷冲压模具加工过程中的问题与质量控制[J].应用能源技术. 2009（07）

[3] 杨益梅. 《冲压工艺与模具设计》综合实训教学探讨[J].科技信息. 2011（17）