张雷 李东华 姜春茂
北方华安工业集团有限公司 黑龙江 碾子山 161046
摘要：冲压模具设计首先依据客户的要求，在满足客户要求及模具功能的前提下冲压模具设计过程中的关键要素。
关键词：冲压模具设计；关键要素；
随着科学技术的发展，我国在工业上的发展也越来越好，同时生产制造方面的能力也进一步提高。而作为生产制造的重要组成部分，零部件的生产制造也越来越重要，也就是说，生产零部件所用的模具也越来越重要，因此，对于模具设计的要求也要重点关注。对冲压模具设计过程中的关键要素进行了分析，以帮助设计人员更好地进行模具设计。
1 冲压模的设计要求和原则
1.1 安全性。①考虑到模具在实践中的不同用途，其所生产的零部件也各不相同，那么对人们生活安全的影响也不同，那么模具的质量和性能就是非常重要的因素。因此，在设计和生产中必须首先考虑模具安全问题。在现实生活中，必须按照最安全、最合理的模具设计和生产标准，将危险的可能性降到最低。②在生产过程中，模具内部结构必须足够稳定，避免因自身结构缺陷而发生事故。③模具制造过程中，在加工或切割时，生产者不能将身体的任何部位进入冲压模体有潜在危险的区域。在模具操作和设计中应充分考虑这一问题。④模具的外观，不能对使用人员造成伤害。
1.2 模具设计的安全要求。①内支架的厚度不能过薄，支架表面的直接接触面积不能太小。应充分考虑各构件的脆性和应力范围，并检查支撑力是否可逆。②在模具材料的选择上，不得使用低成本、低质量的材料，这些材料在使用过程中会直接影响材料的使用寿命，从而减少模具使用时间。③连接螺栓的尺寸必须合理，否则安装会破坏整个结构的稳定性。用于悬挂的部件必须保持一定的强度，否则在使用过程中可能会有危险。④在设计过程中，原则上要求整个模具在加工设备范围内，模具的任意部位均不能暴露在加工设备上，若模具暴露，则会对工作人员造成很大的伤害。此外，应在危险区域内设置警示标志。⑤模具制造过程中，模具设计使操作者能够清楚地看到模具的工作状态，因此，在制造过程中，必须安装保护板，防止过程中废料飞出伤害到操作人员。
二、冲压模具设计过程中的关键要素
1.所谓的“模具损坏”就是指在生产过程中，出现模具开裂、折断等现象。出现这种问题的原因可能是多方面的，也可能是单一的，需要我们从设计、工艺、模具使用上来逐一分析。一般来说按照如下的步骤逐一排除：一是分析材料的选择与处理工艺是否合理。对于模具来说，热处理工艺对模具的影响非常大，淬火的温度、方法和时间，回火的温度、次数和时间都会使进入冲压生产的模具产生损坏。二是分析模具的设计是否科学。如果尺寸或深度设计不够，则多会出现槽孔阻塞或损坏落料板。如果设计得过小或者等高套高度不合理，很容易因为弹簧断裂和倾斜而出现重叠冲打，使零件损坏。而如果是冲头固定不合理或使用的螺丝强度太小，则容易导致冲头折断或者掉落。三是分析模具的使用情况，主要是对零件的位置、方向进行检查，判断安装是否正确，螺栓是否坚固。如果工作高度过低或者导柱润滑不够，容易使送料设备出现故障或使压力机异常，进而损坏模具。当然如果模具当中有异物或者制料重叠，再或者是废料阻塞，而未能及时发现并处理，就会在继续加工的过程中出现冲头或者下模板的损坏现象。
2.由冲压生产中模具费用较高，可以占到总成本的20%以上。其原因有两点，一是模具制造难度高，成本大；二是模具修理与维护费用高。因此应该注意模具的维修工作，减少模具的损坏，以使冲压生产模具费用有效地降低。
一旦有模具损坏，维修和报废就摆上了突出位置。通常来说，对于非自然磨损都要进行维修，如非核心部件的破坏、凹模板开裂等，多可以经过维修恢复正常。而核心部件一旦严重损坏，维修意义就不大了，多选择报废。当然，如果维修难度过大、费用过高，使维修周期延长过多，以致于影响正常的生产活动，同样要选择报废重造。
3.冲压产品质量缺陷最为常见的就是尺寸超差，真正出现表面质量问题的产品只是少数。 （1）尺寸超差评估。首先，对模具的设计和制造进行评估，排除由此产生的问题。如果超差尺寸的产生与材料厚度有，则应该对厚度、硬度、材质进行检测。其次，对由冲压生产造成的尺寸超差进行评估。冲压过程中，模具的磨损、变形和定位导向不良都会产生尺寸超差。如由于模具刃口的磨耗，会出现较大的毛刺；定位导向不良则会产生送距过长、间隙过大等；生产过程中制件变形则会出现材料扭曲不平等现象。（2）表面质量评估。对于冲压制件来说，其表面质量问题的评估主要看毛刺是否过大。之所以出现毛刺过大，原因有两点，其一是模具刃口由于磨损，使冲裁件形位、尺寸精度下降；其二是凸凹槽间隙过大或过小。如果是模具刃口不够锋利，只需要重新研磨即可。而如果是凸凹槽间隙过大则需要调整间隙或更换材料。此外，如果是冲裁搭边或切边材料不足，则材料会由于被拉入模具间隙内而形成毛边，此时只需要加大冲裁或切边余量即可。
4.在冲压生产过程中，冲模刃口会受到时自然磨损，使原本锋利的刃口逐渐变钝，使冲裁出的部件毛刺过大，形位和尺寸精度也有所下降。一遇到这种情况，我们必须对模具进行刃磨，重新恢复冲裁刃口的锋利，以获得较为理想的工件。如果对于刃磨的维护不及时，拖延刃磨时间，就会使刃口在与过大、过厚、过硬的毛刺的剧烈摩擦中过度磨损，以致于要用几倍的刃磨量来恢复刃口的锋利，模具的寿命自然会大大地缩短。只要是制件的毛刺快要超出误差允许的范围了，我们应该立即停止生产，对模具进行保养。从实际的生产过程来看，工人多是通过手感来判断制件毛刺的大小，进而确定是否需要刃磨，这样做误差明显是比较大的。我们最好通过对制件毛刺的高度、厚度、分布均匀程度、冲面质量、冲件形位精度等的全面评估来分析刃口的磨损程度，以确定最佳的刃磨时机。模具刃磨量的确定需要综合考虑刃口端面、侧面的磨损程度，模具材料的厚度、刃磨次序以及凹模结构与形状等因素。在经过多次刃磨之后，凹模的尺寸会有变化，特别是上小下大的锥形凹模口的冲裁模的上表面会在水平尺寸上有一个增量。因此，在刃磨之前，应该根据锥形的角度来测量和计算刃磨量，以防出现由多次刃磨而产生的产品超差。从实际生产过程来看，模具是决定冲压生产效率与生产成本的重要因素，而且生产过程中的模具问题多是多原因的。因此，我们应该对生产过程中出现的故障具体问题具体分析，有针对性地制定维护与维修方案，处理好维修与报废的关系，减少由于模具故障而来来停产，确保冲压生产顺利进行。
三、设计中要考虑的因素
目前，我国模具的质量得到了提高。这意味着生产单位在使用冲压技术的同时，不断提高这些产品的质量和生产效率，从而提高了制造业的发展速度。针对这一现象，制造业单位应标明双层结构，在施工过程中正确安装形式，提高模具的使用效率和快速性。此外，安装人员必须通过具体的解决方案来解决双重结构问题，这对保证安装的精度和落料的形成起着重要的作用。在设计模具和锁模时，锁模槽的设计在一定程度上满足了冲压模具的要求。槽板的设计还可以使用户在使用过程中定期维护槽板。在冲压模具设计中，设计者必须充分考虑锻件。
目前，冲压行业正在不断发展。在冲压模具生产过程中，相关人员必须意识到冲压模具设计的重要性，以保证模具开发的合理性。设计者应充分考虑模具的安全性，以减少事故的发生。模具设计人员必须充分考虑冲压过程的影响，采用双层模具模式、模具形状和开放方向，严格控制功能部件的合理性和模具设计的实用性。
参考文献：
[1] 丁艺闻, 王俊. 带双浮动机构的弯曲一体模具设计[J]. 锻压技术,2020(6).