冷冲压模具改进设计实例分析 冷冲压模具改进设计实例分析
张兰英
（广东省高级技工学校，广东 惠州 516100）
摘 要：在信息化带动工业发展的今天，工业产业技术创新才能符合经济市场需求多样化的发展形势。冷冲压模具的设计改进有效的提高了企业的产能，从而给企业带来经济效益。文章从冷冲压模具的设计要求以及具体改进实例分析了模具优化改进对企业批量生产的影响。
关键词：冷冲压模具；技术要求；改进设计
冷冲压模具是利用冲压设备在常温下对材料坯件完成冲裁变形作业，进而获得产品的模具。冷冲压模具的主要特点有：提高企业生产产能；加工制造出的产品质量稳定；不论是产品还是模具其配套性强，互换性高；模具材料利用率高；可以进行冷冲压等；由于其适用范围广、操作简单受到了广大企业的欢迎，已成为机械加工行业重要的成形加工工艺。
1 冷冲压模具的发展
在两千多年以前，关于冷冲压模具改进设计我考古资料中已有冲压模具就被用于铜器的制作，证明了冲压成型和冲压模具技术是中国古代发明并使用的技术。我国于20世纪60年代开始生产精冲模具，在数量、质量、技术和能力等方面都有很大的发展，但较我国发展经济需求和世界先进技术水平相比较，差距仍很大。很多中高档轿车的覆盖件模具也主要依赖于进口。一些简单的冲模，供大于求，市场竞争激烈。现代模冷冲压具产业装备行业直接为高新技术产业服务。冷冲压模具生产工艺要采用一系列的高新技术，现代模冷冲压具这些技术包括：CAD技术、CAE技术、CAPP技术、计算机技术、激光技术、快速成型等。冷冲压模具工业是高新技术产业重要组成部分。现代模冷冲压具技术水平决定着产品质量水平的高低和新产品的开发能力。因此，冷冲压模具生产设计水平已成为衡量我国产品制造业水平的重要标准。
2 冷冲压模具设计要求
2.1 满足冲击件成形的要求
冲击坯件的斜角过大，坯件平面毛刺不符合规范要求，冲击坯件扭曲，表面不平整、有裂隙，各个成形部分方向的位置关系超差，拉伸件掉底等。再如整体结构形状、尺寸、精度、相关技术要求不符合设计工艺规范。好的冷冲压模具是机械加工企业大批量生产前提，在设计加工冷冲压模具过程中，模具的质量要按照生产质量技术规范进行加工。因此冲击件质量以及冲击件稳定性的问题在加工设计冷冲压模具时应放在首位。
2.2 冷冲压模具结构方面的要求
冷冲压模具结构要生产加工方便，降低冷冲压模具使用加工材料，保障冷冲压模具生产加工质量是模具结构方面的总体要求。模具要注重其使用期限，在遇到需大批量加工的产品时首先应选用耐用的冷冲压模具材料，并在设计中预留其设计修模量保证冷冲压模具的使用寿命。
2.3 模具设计应符合产品生产效率高，材料利用率高的原则
企业在产品生产过程中可以通过一模多件的方式提高生产效率。而较多的排样方法，也会增加冷冲压模具的制作难度，设计者在设计模具时应综合考虑。
2.4 模具设计时应注重使用方便
安全性较好的设计原则去设计出的模具使用更方便，其模具操作人员的劳动强度就会降低，从而工作过程中降低了安全隐患。冷冲压操作工作本身就具有风险性，设计员在模具设计过程中时应着重考虑模具的安全性，以此为冷冲压操作工作带来安全的工作环境。
2.5 模具应具备良好的工艺性
冷冲压模具生产的工艺涵盖对模具配件的生产加工和装配。模具配件在其设计目的上就要保障该配件在使用过程中的性能，尤其是与冲击件相关的成形配件。其次冷冲压模具要便于拆卸，连接部位零件要牢固可靠。还要有较好的加工工艺,使设计目的与生产工艺相匹配。
2.6 冷冲压模具的设计要便于维修
在设计员设计模具时，要针对冲击件易损坏部位采取适当的加固措施，并备用一定相同尺寸数量的易损件，方便随时对模具进行拆卸更换，减少其维修时间，提高员工工作效率。
3 模具体改进设计实例
3.1 冷冲压工艺与排样
排样是冷冲压模具设计过程中必不可少的一步，因为科学合理的排样是较低成本的有效措施。排样设计要遵循一定的原则，比如两个零件冷冲压为冲切下斜，需求量较大，则必须遵守此模具最大利用率的排样原则。
3.2 冷冲压模具设计
冷冲压模具是产品的载体，优良的现代模冷冲压具产品工艺必须由科学合理的模具来具体实现，按照现代模冷冲压具优化的产品工艺方案，是对冷冲压模具整体结构设计的关键所在。冷冲压模具在设计压力中心偏心距时，应保证其距离在冲压设备的规定范围以内，这样可以保障现代模冷冲压具的安全使用。冷冲压模具零件的设计是根据产品零件的尺寸要求，确定冲裁间隙，以排样图为基础。现代模冷冲压具工作部分设计是工作零件凹凸模互相配合完成，定位装置的设计是完成定位装置的选择与设计。
3.3 冷冲压模具的制造
（1）模板热处理。对冷冲压模具模板进行深冷工艺处理，经过长时间的高低温循环实现马氏体向奥式体的完全转化，并使其达到稳定状态。
（2）模板框口加工制造。采用超精密的加工方法，综合国外先进的工艺手段和特点优势，通过线切割工艺与磨削工艺相结合的方法来减少模具加工成形过程的变形。
3.4 改进前的冷冲压模具
将模具将倒装式冲孔与落斜工艺组合在一起，其工艺组合技术特点：冷冲压模具冲件材料结构是优质合金，材料厚度为2mm。采用级进成形的方式按三步完成冲裁。通常冲击件外形尺寸比较用大，直接用三步冲切成形，模具结构不紧凑，工作人员也不方便进行操作，且模具冲击件的方向、位置不好把控，精准度不高，受挤压材料的局部部位还可能引起变形、冲击面不平整等问题。若在生产加工中采用复合冲切方式可解决上述问题，此种工艺对凸凹模型强度要求高，经常使用此工艺使凸凹模寿命减短。
3.5 改进后的冷冲压模具
（1）改进冷冲压模具的方法。采用复合冲切成形工艺，主要问题是模具凸凹模型度不够。解决强度不够的方法是加大模具冲击件三孔长边两侧的搭边厚度，采用加大冲击件外圆尺寸的方式，将矩形孔两侧的搭边进行加厚，使其强度增大。待凸凹模强度成形后再使用一套类似冲圆垫圈的复合模，使用内外两边同时切边的方法去掉多余材料。
（2）改进后的模具。凸凹模型强度得到加强，将凸凹模型装入后用螺钉拔紧，不再需要闭锁销锁定方向；上模推件板用推板连接并固定。冲孔凸模由沿圆的弧线方向留凸定位固定，内外圆弧为连接方式为直通，制作时首先做成整圆，然后再切割成单件，多余的部分可留作维修更换备件时使用。
3.6 内外切边的复合模
将冷冲压模具结构改为顺装式，将推板安排给工序坯件固定位置，并在冷冲压模具外加设强力弹压装置，利用弹力装置的强力挤压保证了冲件的平整度；定位好推件板中心以防起孔的变形，不过高度不能高于冲件材料厚度，以便保证压料质量；考虑到冲切的外飞边废料间断性；不需卸料装置进行卸料；上模设打料装置清除废料；冲切冲击压力较小，周边长度不大，选用标准的对角导柱模架就能保证底座会出现强度问题。
4 结束语
为了符合经济市场需求的多样化，工业产业必须在技术创新上寻求发展之路，不断优化冷冲压模具符合了经济市场的需求以及发展趋势，也逐渐缩小与世界冲压模具的技术差距。冷冲压模具实例优化改进后，新的模具为企业实现了更有效的服务，降低了员工在冲压操作工作的安全隐患，企业生产批量加大，为企业带来更大的经济效益。同时也使我国冷冲压模具技术更上一层楼。
参考文献：
[1]陈克忠.冷冲压模具改进设计实例分析[J].企业科技与发展, 2013,(8):39-42.
[2]马宁.高强度钢板热成形技术若干研究[D].大连理工大学,2011.
[3]贺连芳.硼钢B1500HS的热冲压关键参数测试及其淬火性能研究[D].山东大学,2012.
[4]薛仰荣.高速冷冲压模具的研究[D].上海交通大学,2009.
[5]顾金平.基于Creo软件平台的冷冲压模具标准件库的管理系统[D].吉林大学,2014.
[6]马宁.高强度钢板热成形技术若干研究[D].大连理工大学,2011.
[7]贺连芳.硼钢B1500HS的热冲压关键参数测试及其淬火性能研究[D].山东大学,2012.
中图分类号：TG38
文献标志码：A
文章编号：2096-2789（2017）02-0213-02
作者简介：张兰英（1979-），女，河北肃宁人，高级技师，研究方向：模具设计与制造。
冷冲压模具改进设计实例分析 冷冲压模具改进设计实例分析
张兰英
（广东省高级技工学校，广东 惠州 516100）
摘 要：在信息化带动工业发展的今天，工业产业技术创新才能符合经济市场需求多样化的发展形势。冷冲压模具的设计改进有效的提高了企业的产能，从而给企业带来经济效益。文章从冷冲压模具的设计要求以及具体改进实例分析了模具优化改进对企业批量生产的影响。
关键词：冷冲压模具；技术要求；改进设计
冷冲压模具是利用冲压设备在常温下对材料坯件完成冲裁变形作业，进而获得产品的模具。冷冲压模具的主要特点有：提高企业生产产能；加工制造出的产品质量稳定；不论是产品还是模具其配套性强，互换性高；模具材料利用率高；可以进行冷冲压等；由于其适用范围广、操作简单受到了广大企业的欢迎，已成为机械加工行业重要的成形加工工艺。
1 冷冲压模具的发展
在两千多年以前，关于冷冲压模具改进设计我考古资料中已有冲压模具就被用于铜器的制作，证明了冲压成型和冲压模具技术是中国古代发明并使用的技术。我国于20世纪60年代开始生产精冲模具，在数量、质量、技术和能力等方面都有很大的发展，但较我国发展经济需求和世界先进技术水平相比较，差距仍很大。很多中高档轿车的覆盖件模具也主要依赖于进口。一些简单的冲模，供大于求，市场竞争激烈。现代模冷冲压具产业装备行业直接为高新技术产业服务。冷冲压模具生产工艺要采用一系列的高新技术，现代模冷冲压具这些技术包括：CAD技术、CAE技术、CAPP技术、计算机技术、激光技术、快速成型等。冷冲压模具工业是高新技术产业重要组成部分。现代模冷冲压具技术水平决定着产品质量水平的高低和新产品的开发能力。因此，冷冲压模具生产设计水平已成为衡量我国产品制造业水平的重要标准。
2 冷冲压模具设计要求
2.1 满足冲击件成形的要求
冲击坯件的斜角过大，坯件平面毛刺不符合规范要求，冲击坯件扭曲，表面不平整、有裂隙，各个成形部分方向的位置关系超差，拉伸件掉底等。再如整体结构形状、尺寸、精度、相关技术要求不符合设计工艺规范。好的冷冲压模具是机械加工企业大批量生产前提，在设计加工冷冲压模具过程中，模具的质量要按照生产质量技术规范进行加工。因此冲击件质量以及冲击件稳定性的问题在加工设计冷冲压模具时应放在首位。
2.2 冷冲压模具结构方面的要求
冷冲压模具结构要生产加工方便，降低冷冲压模具使用加工材料，保障冷冲压模具生产加工质量是模具结构方面的总体要求。模具要注重其使用期限，在遇到需大批量加工的产品时首先应选用耐用的冷冲压模具材料，并在设计中预留其设计修模量保证冷冲压模具的使用寿命。
2.3 模具设计应符合产品生产效率高，材料利用率高的原则
企业在产品生产过程中可以通过一模多件的方式提高生产效率。而较多的排样方法，也会增加冷冲压模具的制作难度，设计者在设计模具时应综合考虑。
2.4 模具设计时应注重使用方便
安全性较好的设计原则去设计出的模具使用更方便，其模具操作人员的劳动强度就会降低，从而工作过程中降低了安全隐患。冷冲压操作工作本身就具有风险性，设计员在模具设计过程中时应着重考虑模具的安全性，以此为冷冲压操作工作带来安全的工作环境。
2.5 模具应具备良好的工艺性
冷冲压模具生产的工艺涵盖对模具配件的生产加工和装配。模具配件在其设计目的上就要保障该配件在使用过程中的性能，尤其是与冲击件相关的成形配件。其次冷冲压模具要便于拆卸，连接部位零件要牢固可靠。还要有较好的加工工艺,使设计目的与生产工艺相匹配。
2.6 冷冲压模具的设计要便于维修
在设计员设计模具时，要针对冲击件易损坏部位采取适当的加固措施，并备用一定相同尺寸数量的易损件，方便随时对模具进行拆卸更换，减少其维修时间，提高员工工作效率。
3 模具体改进设计实例
3.1 冷冲压工艺与排样
排样是冷冲压模具设计过程中必不可少的一步，因为科学合理的排样是较低成本的有效措施。排样设计要遵循一定的原则，比如两个零件冷冲压为冲切下斜，需求量较大，则必须遵守此模具最大利用率的排样原则。
3.2 冷冲压模具设计
冷冲压模具是产品的载体，优良的现代模冷冲压具产品工艺必须由科学合理的模具来具体实现，按照现代模冷冲压具优化的产品工艺方案，是对冷冲压模具整体结构设计的关键所在。冷冲压模具在设计压力中心偏心距时，应保证其距离在冲压设备的规定范围以内，这样可以保障现代模冷冲压具的安全使用。冷冲压模具零件的设计是根据产品零件的尺寸要求，确定冲裁间隙，以排样图为基础。现代模冷冲压具工作部分设计是工作零件凹凸模互相配合完成，定位装置的设计是完成定位装置的选择与设计。
3.3 冷冲压模具的制造
（1）模板热处理。对冷冲压模具模板进行深冷工艺处理，经过长时间的高低温循环实现马氏体向奥式体的完全转化，并使其达到稳定状态。
（2）模板框口加工制造。采用超精密的加工方法，综合国外先进的工艺手段和特点优势，通过线切割工艺与磨削工艺相结合的方法来减少模具加工成形过程的变形。
3.4 改进前的冷冲压模具
将模具将倒装式冲孔与落斜工艺组合在一起，其工艺组合技术特点：冷冲压模具冲件材料结构是优质合金，材料厚度为2mm。采用级进成形的方式按三步完成冲裁。通常冲击件外形尺寸比较用大，直接用三步冲切成形，模具结构不紧凑，工作人员也不方便进行操作，且模具冲击件的方向、位置不好把控，精准度不高，受挤压材料的局部部位还可能引起变形、冲击面不平整等问题。若在生产加工中采用复合冲切方式可解决上述问题，此种工艺对凸凹模型强度要求高，经常使用此工艺使凸凹模寿命减短。
3.5 改进后的冷冲压模具
（1）改进冷冲压模具的方法。采用复合冲切成形工艺，主要问题是模具凸凹模型度不够。解决强度不够的方法是加大模具冲击件三孔长边两侧的搭边厚度，采用加大冲击件外圆尺寸的方式，将矩形孔两侧的搭边进行加厚，使其强度增大。待凸凹模强度成形后再使用一套类似冲圆垫圈的复合模，使用内外两边同时切边的方法去掉多余材料。
（2）改进后的模具。凸凹模型强度得到加强，将凸凹模型装入后用螺钉拔紧，不再需要闭锁销锁定方向；上模推件板用推板连接并固定。冲孔凸模由沿圆的弧线方向留凸定位固定，内外圆弧为连接方式为直通，制作时首先做成整圆，然后再切割成单件，多余的部分可留作维修更换备件时使用。
3.6 内外切边的复合模
将冷冲压模具结构改为顺装式，将推板安排给工序坯件固定位置，并在冷冲压模具外加设强力弹压装置，利用弹力装置的强力挤压保证了冲件的平整度；定位好推件板中心以防起孔的变形，不过高度不能高于冲件材料厚度，以便保证压料质量；考虑到冲切的外飞边废料间断性；不需卸料装置进行卸料；上模设打料装置清除废料；冲切冲击压力较小，周边长度不大，选用标准的对角导柱模架就能保证底座会出现强度问题。
4 结束语
为了符合经济市场需求的多样化，工业产业必须在技术创新上寻求发展之路，不断优化冷冲压模具符合了经济市场的需求以及发展趋势，也逐渐缩小与世界冲压模具的技术差距。冷冲压模具实例优化改进后，新的模具为企业实现了更有效的服务，降低了员工在冲压操作工作的安全隐患，企业生产批量加大，为企业带来更大的经济效益。同时也使我国冷冲压模具技术更上一层楼。
参考文献：
[1]陈克忠.冷冲压模具改进设计实例分析[J].企业科技与发展, 2013,(8):39-42.
[2]马宁.高强度钢板热成形技术若干研究[D].大连理工大学,2011.
[3]贺连芳.硼钢B1500HS的热冲压关键参数测试及其淬火性能研究[D].山东大学,2012.
[4]薛仰荣.高速冷冲压模具的研究[D].上海交通大学,2009.
[5]顾金平.基于Creo软件平台的冷冲压模具标准件库的管理系统[D].吉林大学,2014.
[6]马宁.高强度钢板热成形技术若干研究[D].大连理工大学,2011.
[7]贺连芳.硼钢B1500HS的热冲压关键参数测试及其淬火性能研究[D].山东大学,2012.
中图分类号：TG38
文献标志码：A
文章编号：2096-2789（2017）02-0213-02
作者简介：张兰英（1979-），女，河北肃宁人，高级技师，研究方向：模具设计与制造。