摘要：在沖壓過程中，機械運動貫穿始終。各種沖壓工藝的實現(xiàn)都有其基本運動機理，這種運動是與模具密切相關的，各種模具的結構設計和力學設計最終都是為了滿足其能夠實現(xiàn)特定運動的要求。設計的模具能否嚴格完成實現(xiàn)沖壓工藝所需的運動，直接影響到沖壓件的品質，所以在模具設計中應對機械運動進行控制。同時為了達到產品形狀尺寸的要求，不能夠拘泥或局限于各種工藝基本運動模式中，而應不斷發(fā)展和創(chuàng)新，在模具設計中對機械運動靈活運用。
關鍵詞：沖壓模具設計 機械運動 控制 靈活運用
1.引言
本論文是以沖壓工藝學基本理論為依據，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。最后總結了根據具體情況進行產品工藝運動分析的方法，并強調在模具設計中，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，使之產生變形或分離，獲得一定形狀、尺寸和性能的零件。一般生產都是采用立式沖床，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構件之間的各種相互運動。
機械運動可分為滑動、轉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具體情況，靈活運用各種機械運動，以達到產品的要求。
沖壓過程的主運動是上下運動，但是在模具中設計斜楔結構、轉銷結構、滾軸結構和旋切結構等，可以相應把主運動轉化為水平運動、模具中的轉動和模具中的滾動。在模具設計中這些特殊結構是比較復雜和困難，成本也較高，但是為了達到產品的形狀、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鍵的，為了保證沖裁的質量，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量很多，需要很大沖壓力，對沖壓生產不利，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，必須設計斜楔結構，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構設計。
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鍵的，為了保證彎曲的質量或生產效率，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，即所有相關結構件能夠碰死。
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構或轉銷結構，例如，采用斜楔結構，可以完成小于90度或回鉤式彎曲，采用轉銷結構可以實現(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。
5.拉深模具中機械運動的控制和運用
拉深工藝的基本運動是，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、凹模及板料產生相對運動，導致板料體積成形，然后凸、凹模分開，凹�；瑝K把工件推出，完成拉深運動。
卸料板和滑塊的運動非常關鍵，為了保證拉深件的質量，必須控制卸料板的運動，讓它先于凸模與板料接觸，并且壓料力要足夠，否則拉深件容易起皺，甚至裂開；其次應確保凹�；瑝K壓力足夠，以保證拉深件底面的平面度。
拉深復合模設計合理，可以很好地控制結構件的運動過程，達到多工序組合的目的。例如典型的落料拉深切邊沖孔復合模具的設計。
另外，有些裝飾品和日用品的拉深件需要有卷邊（或滾邊）工序，模具設計中也用到了滾軸結構，所以在卷邊過程中滾動的摩擦力非常小，不容易擦傷工件表面。
對那些需要在馬達中旋轉的拉深結構件,切邊的高度、跳動度等要求相當高，需要在模具中設計特別的旋切結構，利用旋轉（切）運動修邊，不僅能保證切邊的尺寸精度高，甚至切邊的毛刺及沖切紋路亦相當美觀。值得一提的是，此旋切結構在實際設計改良后，已經非常易于模具加工制作，并且已運用于連續(xù)拉深模具當中。
6.連續(xù)模具中機械運動的控制和運用
連續(xù)模具中常常同時包括了沖裁、彎曲和拉深等沖壓工藝，因而其沖壓過程中的機械運動也包括了這三種工藝的基本運動模式，對連續(xù)模具中運動的控制，應分成各基本工藝分別進行控制。
通常連續(xù)模具要求不斷加快沖壓速度，提高生產效率，有些形狀較復雜、較特別的沖壓件，其沖壓運動較費時，在連續(xù)模具設計中可以分解成效率較高的沖壓運動。例如，工程膨脹螺釘圓筒件在連續(xù)模具設計中即可將其圓筒成型運動分解為兩側90度圓弧彎曲～中間60度圓弧彎曲～整體抱圓～圓度校正四個工序，不僅提高效率，亦能保證沖壓件圓度。
需要特別指出的是，連續(xù)模具因為在實際生產中還牽涉到送料機、吹風裝置等，在設計中應充分考慮到這些因素，讓沖床、模具、送料機和吹風裝置的運動在時間上配合好，連續(xù)模具才能真正順利生產。
7.結束語
盡管各種工藝的基本運動原理是不同的，但是也有共同點，就是卸料板（或滑塊）的運動是重要的控制因素。實際上，在模具設計當中，產品的沖壓工藝不可能都象各種工藝的基本運動那樣簡單，應當要根據具體情況對產品工藝作好運動分析，再據此作進一步的設計。
在對產品工藝運動作分析時，應主要考慮其必要性、時間性、可行性，還應具有創(chuàng)造性。必要性是指運用基本運動原理判斷需要那些運動來實現(xiàn)產品工藝；時間性是指所需各項運動的先后順序；可行性是指能否通過結構設計和力學設計來實現(xiàn)所需運動；創(chuàng)造性是指在前述運動無法被實現(xiàn)或運動無法完全實現(xiàn)產品工藝的情況下，要善于大膽采用新方法去努力實現(xiàn)產品工藝，也就是前面所說的對機械運動的靈活運用。
沖壓過程存在多種多樣的機械運動，而各種機械運動對沖壓工藝實現(xiàn)與沖壓件品質的影響也各不相同，因而在沖壓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具有重要意義。 |
