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沖壓模具設計中對機械運動的控制和運用

1.引言 

本論文是以沖壓工藝學基本理論為依據(jù)，通過對各種沖壓工藝基本運動的分析，提出了對沖壓模具設計的要求。首先闡述沖壓過程中，機械運動的基本概念，然后逐項分析了沖裁、彎曲、拉深工藝的基本運動機理，指出模具設計中應著重控制到的內(nèi)容，并介紹了在模具設計中對機械運動靈活運用的方法和一些實例。最后總結(jié)了根據(jù)具體情況進行產(chǎn)品工藝運動分析的方法，并強調(diào)在模具設計中，對機械運動的控制和靈活運用對提高設計水平和保證沖壓件品質(zhì)的重要意義。

2.沖壓過程中機械運動的概述

冷沖壓就是將各種不同規(guī)格的板料或坯料，利用模具和沖壓設備（壓力機，又名沖床）對其施加壓力，使之產(chǎn)生變形或分離，獲得一定形狀、尺寸和性能的零件。一般生產(chǎn)都是采用立式?jīng)_床，因而決定了沖壓過程的主運動是上下運動，另外，還有模具與板料和模具中各結(jié)構(gòu)件之間的各種相互運動。

機械運動可分為滑動、轉(zhuǎn)動和滾動等三種基本運動形式，在沖壓過程中都存在，但是各種運動形式的特點不同，對沖壓的影響也各不相同。
既然沖壓過程存在如此多樣的運動，在沖壓模具設計中就應該對各種運動進行嚴格控制，以達到模具設計的要求；同時，在設計中還應當根據(jù)具體情況，靈活運用各種機械運動，以達到產(chǎn)品的要求。

沖壓過程的主運動是上下運動，但是在模具中設計斜楔結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)銷結(jié)構(gòu)、滾軸結(jié)構(gòu)和旋切結(jié)構(gòu)等，可以相應把主運動轉(zhuǎn)化為水平運動、模具中的轉(zhuǎn)動和模具中的滾動。在模具設計中這些特殊結(jié)構(gòu)是比較復雜和困難，成本也較高，但是為了達到產(chǎn)品的形狀、尺寸要求，卻不失為一種有效的解決方法。

3.沖裁模具中機械運動的控制和運用

沖裁工藝的基本運動是卸料板先與板料接觸并壓牢，凸模下降至與板料接觸并繼續(xù)下降進入凹模，凸、凹模及板料產(chǎn)生相對運動導致板料分離，然后凸、凹模分開，卸料板把工件或廢料從凸模上推落，完成沖裁運動。卸料板的運動是非常關(guān)鍵的，為了保證沖裁的質(zhì)量，必須控制卸料板的運動，一定要讓它先于凸模與板料接觸，并且壓料力要足夠，否則沖裁件切斷面質(zhì)量差，尺寸精度低，平面度不良，甚至模具壽命減少。

按通常的方法設計落料沖孔模具，往往沖壓后工件與廢料邊難以分開。在不影響工件質(zhì)量的前提下，可以采用在凸凹模卸料板上增加一些凸出的限位塊，以使落料沖孔運動完成后，凹模卸料板先把工件從凹模中推出，然后凸凹模卸料板再把廢料也從凸凹模上推落，這樣一來，工件與廢料也就自然分開了。 

對于一些有局部凸起的較大的沖壓件，可以在落料沖孔模的凹模卸料板上增加壓型凸模，同時施加足夠的彈簧力，以保證卸料板上壓型凸模與板料接觸時先使材料變形達到壓型目的，再繼續(xù)落料沖孔運動，往往可以減少一個工步的模具，降低成本。 

有些沖孔模具的沖孔數(shù)量很多，需要很大沖壓力，對沖壓生產(chǎn)不利，甚至無足夠噸位的沖床，有一個簡單的方法，是采用不同長度的2～4批沖頭，在沖壓時讓沖孔運動分時進行，可以有效地減小沖裁力。

對那些在彎曲面上有位置精度要求高的孔（例如對側(cè)彎曲上兩孔的同心度等）的沖壓件，如果先沖孔再彎曲是很難達到孔位要求的，必須設計斜楔結(jié)構(gòu)，在彎曲后再沖孔，利用水平方向的沖孔運動可以達到目的。對那些翻邊、拉深高度要求較嚴需要做修邊工序的，也可以采用類似的結(jié)構(gòu)設計。

4.彎曲模具中機械運動的控制和運用

彎曲工藝的基本運動是卸料板先與板料接觸并壓死，凸模下降至與板料接觸，并繼續(xù)下降進入凹模，凸、凹模及板料產(chǎn)生相對運動，導致板料變形折彎，然后凸、凹模分開，彎曲凹模上的頂桿（或滑塊）把彎曲邊推出，完成彎曲運動。卸料板及頂桿的運動是非常關(guān)鍵的，為了保證彎曲的質(zhì)量或生產(chǎn)效率，必須首先控制卸料板的運動，讓它先于凸模與板料接觸，并且壓料力一定要足夠，否則彎曲件尺寸精度差，平面度不良；其次，應確保頂桿力足夠，以使它順利地把彎曲件推出，否則彎曲件變形，生產(chǎn)效率低。對于精度要求較高的彎曲件，應特別注意一點，最好在彎曲運動中，要有一個運動死點，即所有相關(guān)結(jié)構(gòu)件能夠碰死。 

有些工件彎曲形狀較奇特，或彎曲后不能按正常方式從凹模上脫落，這時，往往需要用到斜楔結(jié)構(gòu)或轉(zhuǎn)銷結(jié)構(gòu)，例如，采用斜楔結(jié)構(gòu)，可以完成小于90度或回鉤式彎曲，采用轉(zhuǎn)銷結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)圓筒件一次成型。 

值得一提的是，對于有些外殼件，如電腦軟驅(qū)外殼，因其彎曲邊較長，彎頭與板料間的滑動，在彎曲時，很容易擦出毛屑，材料鍍鋅層脫落，頻繁拋光彎曲沖頭效果也不理想。通常的做法是把彎曲沖頭鍍鈦，提高其光潔度和耐磨性；或者在彎曲沖頭R角處嵌入滾軸，把彎頭與板料的彎曲滑動轉(zhuǎn)化為滾動，由于滾動比滑動的摩擦力小得多，所以不容易擦傷工件。