沖壓主要應(yīng)用于大批量的零件成型的生產(chǎn)。因此沖壓模具就成了沖壓生產(chǎn)過程中不可缺少的一項(xiàng)裝備，屬于技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)。

        模具的設(shè)計(jì)和制造直接關(guān)系到?jīng)_壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率及生產(chǎn)成本。換句話說，模具的設(shè)計(jì)水平與制造技術(shù)水平高低也是對一個企業(yè)技術(shù)能力的綜合衡量，在新產(chǎn)品的開發(fā)過程中起著決定性的作用。

        在沖壓生產(chǎn)中，模具一旦出現(xiàn)問題，將會直接影響到供貨周期及生產(chǎn)成本。所以設(shè)計(jì)階段是十分重要的，設(shè)計(jì)的好與不好更是直接影響了生產(chǎn)，影響了成本。

1、沖壓及模具的概述

1.1模具的介紹

        在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具是重要的工藝設(shè)備之一。模具在各行各業(yè)都占據(jù)著重要的位置，尤其是在沖壓過程和塑形成型成型加工過程之中。綜合看來，在我國的各行各業(yè)中，沖壓模具就占去了50%，足可以看出它的重要性。在我國改革開放以來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國市場對模具的需求量也是不斷的增長，模具產(chǎn)業(yè)也迅速發(fā)展起來。

        模具的類型：模具的型式是多種多樣的，主要有單工序模、復(fù)合模還有級進(jìn)模。確定模具的形式，一定要依據(jù)沖壓工件的要求、所需生產(chǎn)的批量數(shù)，還有模具加工的條件。沖壓模具的形式很多，根據(jù)工作的性質(zhì)、模具的構(gòu)造，還有模具所使用的材料這3個方面的因素，可以對沖壓模具進(jìn)行分類，主要有3類：

        按照模具工藝的性質(zhì)來劃分，可以劃分為沖裁模、彎曲模、拉深模、成形模。沖裁模就是沿著半封閉的或是敞開的輪廓線是材料進(jìn)行分開的一種模具；彎曲模就是使材料沿著直線而發(fā)生彎曲的一種模具；拉深模就是將沖壓件制成開口空心的形狀，或者使鑄造成的空心更進(jìn)一步的發(fā)生變形，從而改變其形狀和尺寸的一種模具；成形模就是按照凹凸模直接復(fù)制半成品，然而材料僅僅發(fā)生部分的變形的一種模具。

        按照工序的組合程度來劃分，可以劃分為單工序模、復(fù)合模、級進(jìn)模還有傳遞模。單工序模就是在壓力機(jī)的一次行程中僅僅完成一次沖壓工序的模具；復(fù)合模就是在僅有一個工作位置的時候，壓力機(jī)的一次行程可以完成兩個或者及其以上的沖壓工序的模具；級進(jìn)模就是在擁有兩個或者及其以上的工作位置的時候，在壓力機(jī)的一次行程中可以完成兩個或者更多的沖壓工序的模具；傳遞模就是把單工序模和級進(jìn)模綜合起來了。

        還可以按照產(chǎn)品的加工方法對模具進(jìn)行劃分，可以劃分為沖剪模具、彎曲模具、抽制模具、成形模具和壓縮模具。

1.2沖壓模具的介紹

        沖壓模具，可以稱作冷沖壓模具，也俗稱為冷沖模。沖壓模具是一種比較特殊的工藝設(shè)備，是在進(jìn)行冷沖壓加工的過程中，對材料進(jìn)行加工，最后加工成零件或者是半成品的。其中材料可以是金屬材料也可以是非金屬材料。而沖壓是一種壓力加工的方法，就是在室溫的情況下進(jìn)行，壓力機(jī)上安裝模具對材料進(jìn)行施加壓力，使材料發(fā)生分離或者是發(fā)生塑性變形，進(jìn)而得到所需要的零件。

        沖壓工藝的設(shè)計(jì)和模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是沖壓模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的兩個方面。在沖壓件的生產(chǎn)過程中，主要應(yīng)用沖壓工藝設(shè)計(jì)，它主要包含工藝的方案、如何安排，工序的尺寸，使用何樣的設(shè)備及模具的類型，還有各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，對這些方面進(jìn)行綜合性的總體規(guī)劃，這就是沖壓工藝設(shè)計(jì)的過程。而沖壓模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)就是根據(jù)以上沖壓工藝設(shè)計(jì)的各項(xiàng)要求，設(shè)計(jì)出所需要的模具的具體結(jié)構(gòu)、形狀，也繪制出模具的裝配圖和模具的零件圖。

2、沖壓模具設(shè)計(jì)的材料選擇

2.1沖壓模具的材料

        制造沖壓模具的材料有鋼材、硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金、鋅基合金、低熔點(diǎn)合金、鋁青銅、高分子材料等等。目前制造沖壓模具的材料絕大部分以鋼材為主，常用的模具工作部件材料的種類有：碳素工具鋼、低合金工具鋼、高碳高鉻或中鉻工具鋼、中碳合金鋼、高速鋼、基體鋼以及硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金等等。

2.2 沖壓模具材料的選用原則

        在沖壓模具使用的材料中，可以是各種的金屬材料也可以是各種的非金屬材料，這兩類材料中主要包括碳鋼、合金鋼、鑄鐵、鑄鋼、硬質(zhì)合金、低熔點(diǎn)合金、鋅基合金、鋁青銅、合成樹脂、聚氨脂橡膠、塑料、層壓樺木板等。

        對用于制造模具的材料也是要求很嚴(yán)格的。不單單要求材料的硬度、強(qiáng)度和耐磨性要很高，也要有適當(dāng)?shù)捻g性，還有淬透性也要很高以及熱處理不變形及淬火時不易開裂等性能。要想保證模具的使用壽命就要進(jìn)行合理的選取模具材料以及對熱處理工藝要進(jìn)行正確的實(shí)施。選擇正確的鋼種以及熱處理工藝要對應(yīng)著模具的不同用途，除此之外還應(yīng)該根據(jù)其工作狀態(tài)、受力條件及被加工材料的性能、生產(chǎn)批量及生產(chǎn)率等綜合因素，并且應(yīng)該側(cè)重以上敘述的各項(xiàng)要求的各項(xiàng)性能。

3、沖壓模具的結(jié)構(gòu)

3.1 沖壓模具的結(jié)構(gòu)組成

        根據(jù)模具在組成結(jié)構(gòu)起到的作用，模具的結(jié)構(gòu)組成主要是工藝零件，還有結(jié)構(gòu)零件。工藝零件是直接參與工藝過程，并直到其完成。還直接與坯料接觸。工藝零件主要包含定位零件、工作零件、卸料零件與壓料零件。然而結(jié)構(gòu)零件就與工藝零件截然不同，它不直接參與工藝過程，也不會和坯料有直接的接觸，只是對工藝過程的完成有一個保證的作用，或者是完善模具的功能。結(jié)構(gòu)零件主要包含緊固零件、導(dǎo)向零件、標(biāo)準(zhǔn)件以及其他的一些零件。但是應(yīng)該說明的是，并不是所有的沖壓模具都必須包含這六種零件的。

3.2 沖壓模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的基本原則

3.2.1 安全原則

        在設(shè)計(jì)沖壓模具的結(jié)構(gòu)的時候第一要考慮到的就是安全，絕對不能因?yàn)闆_壓模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出現(xiàn)錯誤而引起事故。即使是沖壓模具的實(shí)際操作人員也絕對不允許將自己置于危險境界中。在沖壓模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，一定保證設(shè)計(jì)操作人員的安全感。在加工時，模具也應(yīng)該具有一定承受強(qiáng)度。

3.2.2 基本要求

        這個結(jié)構(gòu)框架的要有均勻的厚度；模具工作的部分的厚度要保持均勻，不能太薄；沖壓模具的設(shè)計(jì)要達(dá)到承受力的標(biāo)準(zhǔn)；所采用的沖壓模具的結(jié)構(gòu)的質(zhì)量要保持平衡；沖壓模具結(jié)構(gòu)的框架的材質(zhì)、工作部分的材質(zhì)也要注意選擇，因?yàn)檫@些東西都是容易磨損的，所以要算好成本；沖壓模具結(jié)構(gòu)的承受能力；零部件的結(jié)構(gòu)最好用計(jì)算的方法來計(jì)量。在確定沖壓模具的結(jié)構(gòu)之前一定要先確定沖壓模具的送料方式，還有卸料方式，以及沖壓模具的模架形式。

4、沖壓模具的設(shè)計(jì)

4.1 沖壓間隙的確定

        沖壓間隙就是指沖壓模凹、凸模刃口部分尺寸之差。這個間隙的大小對沖壓件的單面質(zhì)量、沖壓力的大小，以及模具使用的壽命都有非常大的影響。因此，沖壓模具設(shè)計(jì)的重要工藝參數(shù)之一就是沖壓間隙。所以在設(shè)計(jì)模具的時候一定要選用合適的沖壓間隙，保證好沖壓件的質(zhì)量，保證較小的沖壓力，也保證了模具的使用壽命。適當(dāng)?shù)拈g隙值是根據(jù)不同的數(shù)據(jù)有不同的標(biāo)準(zhǔn)的，只要選擇的這個沖壓間隙在生產(chǎn)中是在合適的范圍之中的就可以。在這個合適的范圍中，最小值就稱作最小的合理間隙值，最大值就是最大的合理間隙值。在使用模具的過程中，也可能會是模具發(fā)生磨損，從而使間隙變大，因此在設(shè)計(jì)新模具的時候應(yīng)該采用最小的合理間隙值。

4.2 確定凹凸模的外形尺寸

        沖壓模具的凹凸模的工作刃口尺寸的確定要經(jīng)過仔細(xì)的計(jì)算才能得出。1）凹模沖壓模具的凹模的結(jié)構(gòu)形式要根據(jù)零件的需要去制作，制作方法要根據(jù)上面敘述的。凹模的固定一般會直接固定在凸模上。

        例如在沖裁模具的制造工程中如何確定凹模的厚度。凹模的厚度指的就是凹模刃口距離外邊緣的長度。因此確定凹模外形的尺寸一般采用凹模外形尺寸的經(jīng)驗(yàn)公式，也就是H=Kb（H≥15mm）。K表示的是系數(shù)，書中是可以查到的；b代表的是凹?？椎淖畲髮挾?。在制造工程中，不僅僅要計(jì)算出凹模的厚度，還要計(jì)算出凹模周邊的與之相關(guān)的數(shù)據(jù)。這樣一來，與已經(jīng)確定的模具主要的結(jié)構(gòu)構(gòu)成合適的模具結(jié)構(gòu)組合。這樣模具設(shè)計(jì)就大大簡化了。

        2）凸模沖壓模具的凸模的結(jié)構(gòu)形式也是要根據(jù)沖壓零件的需要而制作的，制作方法要根據(jù)計(jì)數(shù)按出來的數(shù)據(jù)。凸模的固定方式一般會采用鉚釘固定，也可以采用低溶點(diǎn)的合金或者是低熔點(diǎn)的焊接劑來固定。隨后只要根據(jù)圖紙，安裝好凹模和凸模的位置，還有其他相關(guān)的零件。

5、沖壓模具的未來發(fā)展趨勢

        沖壓模具技術(shù)的未來發(fā)展應(yīng)該以模具產(chǎn)品交貨快、高精度、高質(zhì)量、低價格作為要求標(biāo)準(zhǔn)。怎樣能達(dá)到這一點(diǎn)呢？要想達(dá)到這一系列的標(biāo)準(zhǔn)要求就必須及時的發(fā)展一下這幾項(xiàng)：大力推廣模具的CAD/CAM/CAE技術(shù)。模具的CAD/CAM/CAE技術(shù)可以稱作是模具設(shè)計(jì)未來的發(fā)展趨勢。隨著微機(jī)軟件的不斷發(fā)展與不斷進(jìn)步，已達(dá)到了基本成熟的條件讓模具CAD/CAM/CAE技術(shù)得到普及，各個模具產(chǎn)業(yè)以及企業(yè)也會加大對CAD/CAM技術(shù)的培訓(xùn)以及其技術(shù)的服務(wù)的發(fā)展力度；更大范圍的擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用。

        加快銑削加工的速度。近些年來國外高速發(fā)展的銑削加工產(chǎn)業(yè)，很大程度上使加工的效率得以提高，不但如此還可以使表面的光潔度達(dá)到極高的程度。除此之外還有，高硬度模塊的加工也具有低溫升、較小的熱變形等優(yōu)點(diǎn)。銑削加工技術(shù)的高速發(fā)展，對汽車產(chǎn)業(yè)、大中型家電行業(yè)型腔模具的制造注也加入了新鮮的動力。就當(dāng)前的發(fā)展程度來看它已經(jīng)向敏捷化、智能化、集成化的更高方向發(fā)展。

        使模具掃描及數(shù)字化。高速的掃描機(jī)和模具的掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的逆向工程。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在十五期間將發(fā)揮更大的作用。

電火花銑削加工。電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工，因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術(shù)的機(jī)床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計(jì)這一技術(shù)將得到發(fā)展。

        提高沖壓模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。我國的沖壓模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度還處在于不斷提高的階段，雖然在當(dāng)前我國的沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用覆蓋率已經(jīng)達(dá)到30%左右，但是相對于其他國家尤其是發(fā)達(dá)國家還是差很大的距離，目前國外的發(fā)達(dá)國家的沖壓模具是有那個覆蓋率一般都可以達(dá)到80%左右。

        選用材料優(yōu)質(zhì)及處理表面技術(shù)先進(jìn)。選用優(yōu)質(zhì)的材料和應(yīng)用相對應(yīng)的先進(jìn)的表面處理技術(shù)用來提高沖壓模具的壽命是十分必要，例如選用優(yōu)質(zhì)的鋼材料。發(fā)揮沖壓模具鋼材料性能的關(guān)鍵就在于能否使沖壓模具的熱處理和表面處理更加。沖壓模具熱處理的未來發(fā)展趨勢就是運(yùn)用真空熱處理的技術(shù)。不單單要發(fā)展沖壓模具的表面處理技術(shù)還要發(fā)展工藝先進(jìn)的氣相沉積（TiN、TiC等）、離子噴涂等先進(jìn)技術(shù)。

        將沖壓模具的研磨拋光實(shí)現(xiàn)自動化、智能化。沖壓模具表面的質(zhì)量可以說對沖壓模具的使用壽命、沖壓制件外觀的質(zhì)量等各個方面都有較大的影響，研究并發(fā)明出自動化、智能化的研磨方法和拋光方法替換了現(xiàn)在手工操作的方法，從而可以提高沖壓模具表面的質(zhì)量，這也是沖壓模具未來一個重要的發(fā)展方向

        發(fā)展模具自動化加工的系統(tǒng)。發(fā)展沖壓模具的自動化加工可以說是我國模具產(chǎn)業(yè)長遠(yuǎn)的發(fā)展目標(biāo)。沖壓模具的自動加工系統(tǒng)主要是采用多臺機(jī)床進(jìn)行的合理組合來工作的；并配備了隨行定位的夾具或者是定位盤；沖壓模具的機(jī)具、刀具數(shù)控庫也是相當(dāng)完整的；數(shù)控柔性同步系統(tǒng)也是很完整的；對質(zhì)量方面也設(shè)置了相當(dāng)完善的監(jiān)測控制系統(tǒng)。

6、結(jié)論

        自20世紀(jì)90年代以來，汽車、家電、通訊等行業(yè)飛速的發(fā)展，與此同時也帶動了模具產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。在國際上對模具的發(fā)展要求更是十分明顯。如今我國的模具產(chǎn)業(yè)有所成就，相對于一些模具產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)國家而言，我國的模具技術(shù)還是沒有達(dá)到先進(jìn)水平。我國在模具產(chǎn)業(yè)方面仍然需要更大的改革，對相關(guān)的產(chǎn)業(yè)也要完善。這不僅僅需要模具設(shè)計(jì)方面的人才培養(yǎng)也需要政府給予政策支持。

        模具的設(shè)計(jì)水平與制造水平高低也是對國家制造能力的衡量，因此在非常大程度上對產(chǎn)品的質(zhì)量、效益以及新產(chǎn)品開發(fā)能力都起著決定性的作用。因此相關(guān)產(chǎn)業(yè)、企業(yè)更應(yīng)提高模具的設(shè)計(jì)及制造能力。