冲压模具的设计与应用

曾广民

身份证号码：441424197311130011

摘要：现代工业生产制造领域，模具对工业生产起举足轻重的作用，它不仅可以使工业化生产效率得到大幅度的提升，同时对生产过程中产品的质量稳定性得于保持。虽然模具在工业化生产过程中作用愈来俞大，在某些方面及领域它一样还存在着一定的局限性。本文首先对冲压工艺的种类及优势进行分析，同时也探讨一下CAD对冲压模具在设计过程中的具体应用。

关键词：冲压模具设计；应用；CAD

引言

模具成型具有效率高、质量好、节省原材料、产品成本低等优点，因而采用模具制造产品零件已成为当今工业生产的重要工艺手段。随着各种新型冲压成型方法和先进冲压设备的研制成功，冲压模具的应用越来越广泛。随着工业的发展，人们越来越关注如何缩短模具设计与加工的生产周期及怎样提高模具加工的质量。一些先进工业国家率先将计算机技术应用于模具工业，应用NC或CNC机床加工模具，从而实现了模具CAD一体化系统，达到提高模具效率与加工质量、缩短模具生产周期的目的。特别是近年来，模具CAD技术发展很快，应用范围日益扩大，取得了可观的经济效益。

1.冲压工艺的种类及优势

1.1冲压工艺的种类

在对冲压进行分类的时候，主要是按照工艺的不同进行，主要将其分为分离工序和成形工序，这两类不同的工艺各有着自己的特点。分离工序又被称为冲裁，通过该道工序，能够使冲压件沿着一定的轮廓线从板料上分离，还能够确保分离断面的质量要求。成形工序与此有着不同的特点，其主要目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，然后根据所需要的工件形状和尺寸完成加工，满足工件制作的尺寸和形状要求。事实上，在实际制作工作中，通常是多种工序综合运用于一个工件，每道工序发挥不同的作用，从而完成工件的加工制造，满足设计和制造的要求。冲裁、弯曲、剪切、拉伸、矫正是最为重要的几种工艺，必须做好每道工序的加工制作，以确保整个模具制造质量。

1.2冲压工艺的优势

冲压工艺适应了钢材加工制造的需要，在实际运用中有着显著的优势，具体来说，这些优势主要体现在以下几个方面。第一、操作简单。冲压工艺通过冲压模具、冲压设备来完成各项工序，操作简单方便，并且容易实现机械自动化。普通压力机每分钟行程量只有几十次，而高速压力机每分钟行程量能够达到几百甚至上千，同时压力机的每次行程都可能获取一个冲件，从而实现了加工的顺利进行，并且大大提高了加工工艺的生产效率。第二、质量稳定。冲压工艺具有良好的稳定性，在进行加工的时候利用冲压模具，从而有利于保证冲压件的形状尺寸和精度。一般来说，冲压件表面的质量会得到较好的保护，同时利用冲压模具制造的工件质量较好，使用寿命长。并且利用同一冲压模具制造的冲压件形状和尺寸能够一模一样，有利于确保冲压件的标准化，满足加工制造的需要。第三、性能良好。冲压工艺能够加工出形状复杂，尺度跨度大的零件，同时板料在加工过程中有冷变形硬化效应，从而提高了冲压件的硬度和刚度，确保冲压件的质量。

2.冲压模具的材料及选用原则

制造冲压模具的材料有钢材、锌基合金、低熔点合金、高分子材料等等。目前制造冲压模具的材料绝大部分以钢材为主，常用的模具工作部件材料的种类有：碳素工具钢、低合金工具钢以及高速钢、硬质合金等等。

对用于制造冲压模具的材料要求是很严格的，不仅仅要求材料的硬度、强度和耐磨性要很高，而且材料也要有适当的韧性，还要有很高的淬透性以及热处理不变形和淬火时不易开裂等性能。要想保证模具的使用寿命，就要对制造模具的材料进行合理的选择并对热处理工艺进行正确的实施，除此之外还应该根据模具的工作状态、受力条件和被加工材料的性能、生产批量及生产率等综合因素来进行模具材料的选择。

3.冲压模具的结构及设计原则

根据冲压模具在组成结构中起到的作用，冲压模具的结构可以分为工艺零件和结构零件。

工艺零件直接参与工艺过程，并且直接与坯料接触。工艺零件主要包含定位零件、工作零件、卸料零件与压料零件。结构零件与工艺零件截然不同，它不直接参与工艺过程，也不会和坯料作直接接触，只是对工艺过程的完成有一个保证的作用，或者是完善模具的功能。结构零件主要包含紧固零件、导向零件、标准件以及其他的一些零件。应该指出的是，并不是所有的冲压模具都包含以上所说的六种零件。

冲压模具的设计必须遵循以下两种基本原则：

（1）安全原则。这是在设计冲压模具的结构时应首先考虑到的基本原则。

（2）基本要求。在设计冲压模具的结构时，一定要考虑冲压模具的设计要求和其使用要求，另外，在设计之前一定要首先确定冲压模具的送料方式和卸料方式，以及冲压模具的模架形式。

4.CAD在冲压模具设计中的应用

CAD（ComputerAidedDesign），即计算机辅助设计，是利用计算机辅助人们对产品或工程进行设计、绘图、工程分析与技术文档编制等设计活动的总称。

模具计算机辅助设计（ComputerAidedDieDesign）简称模具CAD。它是利用计算机进行模具设计的一项技术。模具CAD系统给设计人员提供了一个高效的设计环境，使人的创造力获得完美的发挥，摆脱了大量繁琐的重复性绘图工作，更重要的是改变了传统的图纸、实物传递方式，从而大幅度地提高了模具设计制造质量，对于传统的模具设计是一次重大变革。

CAD系统本身在设计方面具有着极大的优势，其能够提升模具的设计质量，在传统模具设计过程中，需要人工利用笔纸来完成设计，而这需要相当大的工作量，每一个细节都需要人工完成，并且在后期修改的过程中会造成极大的麻烦。但是利用CAD系统则不需要考虑这些情况，CAD系统本身附带有数据库，其中能够把保存大量的设计素材，在设计过程中能够被直接利用，同时其修改也是通过计算机来完成的，简单方便，节省了大量的修改时间，也就从侧面缩短了冲压模具本身的生产周期。同时，利用CAD系统对冲压模具进行设计，其可以极大程度上节省制造商的生产成本，采用系统优化设计选择的原材料能够使材料的利用率得到根本性的忒生，另外，设计人员也不需要负担传统设计工作中繁重的计算工作，其可以利用计算机系统实现简便化计算，数据的核算工作也可以一同完成，减小了员工的工作量，同时也节省了员工产生的生产成本。在实际设计过程中，首先要对冲压模具的冲裁件进行分析，了解其冲裁件的结构、尺寸等相关数据，并通过计算机系统计算出最合理的设计方案，还需要对冲压模具的形状进行严格的设定，对于各细节的尺寸要进行严格的把关，在利用CAD系统进行设计时，可以对设计图进行方法，这样就能够将各细节的精确度最大程度的提升。

5.总结语

随着技术研究的深入和经验的总结，冲压工艺取得了较快发展。CAD系统是目前工业生产过程中主要运用的计算机技术，其能够提高冲压模具的生产质量和效率，大大提高企业的收益，并且延长冲压模具的使用寿命，因此在冲压模具设计中得到广泛的应用。

参考文献：

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[2]向伟，李波.冲压模具设计[J].应用技术，2011，54：12-14.

[3]吴伯杰.冲压工艺与模具[M].北京：电子工业出版社，2014.6.