肖帅

摘要：经济的快速发展也推动着制造业的改革，在实际的生产制造中，冲压模具是一个关键性的工艺产品，冲压模具的设计与制造影响到零件的生产效率、质量等，为了提高加工的生产效率，本文将对冲压模具的設计与制造进行研究，通过分析现在的模具的设计与制造技术，提出未来的模具的两大发展趋势：绿色环保制造、数字化技术，进一步的提高模具的利用率，改善工作效率，提高模具的精确度，让冲压模具制造行业进行创新发展，最终具有高质量、短周期、低成本等优势。

关键词：冲压模具;设计分析;制造分析;发展趋势

0  引言

制造业的改革让市场对于冲压模具需求变大，要求更高，市场越来越关注模具的质量、研发设计等。传统的冲压模具制造工艺显然达不到市场的要求，不管是在工作效率上还是在精确度上，如果冲压模具再不进行技术创新，将会被市场淘汰。因此本文将对模具的设计与制造方面进行分析，提出模具的未来发展新趋势，将新思想、新技术应用到模具的设计与制造中，提高模具的质量与效率，达到满足市场需求的目的。

1  冲压工艺的前景

冲压模具即在通过模具和压力机对材料施加外力进行处理与加工，获得需要的形状与尺寸。生活中不少机械制造都需要用到冲压加工，比如汽车的车身、底盘等多个零件都需要使用，因此冲压工艺和冲压模具的重要性不言而喻，必须要做好冲压工作，规划好冲压工艺的制作流程，包括设计与制造，对于冲压模具则需要根据现有的冲压工艺进行模具的结构的设计与制造。目前中国的模具制造生产率并不能满足国人的需求，还需要进口，也无法满足中大型企业的高标准、高利用率、高效率、多品类、个性化的要求，因此冲压模具需要进行改革，从设计方面到制造方面都需要紧跟社会发展趋势—绿色制造和数字化。

2  冲压模具的设计分析

模具的设计关乎着投入生产的效果，零件的尺寸是否合适、性能是否良好，模具的前期设计需要考虑到多方面的因素，包括尺寸的设计、实际技术与需求，然后将总体的零件图、局部的零件图绘制出来。

2.1 确定产品的尺寸

设计师需要根据实际的需求、产品材料与工艺等多方面来衡量产品的尺寸大小，要给产品留一个公差范围，要考虑产品的后期磨损等因素，决定产品的取值。确定尺寸的大小是设计师来决定，因此需要设计师有丰富的经验，能够非常精确的估计出合适的尺寸，对于冲压工艺非常了解，能够预判产品的未来变化，丰富的经验可以帮助设计师减少调整的次数和时间，使得产品尽快投入生产[1]。

2.2 排样图设计

精确度越高的产品尺寸设计越需要放在靠后的工步里，这种精妙的设计需要大量的时间去计算核实是否符合实际生产。因此设计过程中需要绘制出排样图，根据排样图的各种成形等工步，去计算力学，了解模具的承受外力压力区间范围，根据这个范围来确定弹簧力、卸料力，保证数据的精准计算。

2.3 总装图绘制

排样图的设计完成之后，可以开始选择冲压设备，并根据不同设备的参数，进行总装图的绘制。需要绘制的有冲压设备的安装尺寸、合模等高度，同时需要绘制出模具的详细结构。因为现在已经不再采用人工手绘，而是采用电脑分层绘图，因此需要注意分清图层，有利于零件的拆分。

2.4 部件图绘制

总装图的完成之后需要进行分层，完成部分零件模具图的绘制，用标准视图标出零件的形状、结构。部件图的绘制主要考虑因素为是否能够在实际过程中完成加工过程，如何降低成本的加工[2]。

3  冲压模具的制造分析

模具的制造中尽量采用一条龙的方式，保证模具零件的各个部件加工水平线一致，避免出现模具零件差异过大，无法完成组装的问题。

3.1 模具加工的工艺

主要是根据模型的尺寸和结构、企业设备、冲件批量三方面来选择加工工艺。尽量选用企业的现有设备，避免固定资产的限制，造成资源的浪费，成本的增加，如果个别不符合加工要求可以单工序外加工根据模型的尺寸与结构。进行压件的制造中需要放置模具的备份，方便受损零件的及时更换，进行单独加工的零件不用进行配做工艺。

3.2 传统制造技术

①高速铣削加工技术：高速铣削加工的优势在于高效率、高精确度，可以使用数控高速度和小切削参数处理硬材料[3]。

②电火花铣削加工技术：是将成型电极加工模具淘汰的技术，不需要再使用造价极高的成型电极，工作原理为采用高速旋转的杆状电极，进行轮廓加工。

③慢走丝线切割加工技术：属于比较完备的自动化技术，其优势在于切割速度高、精确高加工。

④磨削及抛光加工技术：主要用于精密模具的加工过程，其优势在于其精度高且表面粗糙度较低。

3.3 模具制造的过程

3.3.1 模具的材质选择

冲压加工一般加工钢板等材料，因此模具需要具备优秀的刚度、硬度、耐磨性、导热性等特征，避免模具的频繁更换。

3.3.2 模具零件的粗加工

模具首先需要进行粗加工，精确度不高的可以采用垫板零件进行精准打点定位，再由人工进行手动铣床钻铣加工，精确度高的可以直接程序设定加工，自动更换刀具，自主完成加工。

3.3.3 零件的热处理

进行热处理的材料需要选择一定硬度的，避免零件加工后的变形，因为热处理的工步较为重要因此需要格外注意热处理工艺的监管、设备的保养，个性化的对待材料加工，提高产品加工的质量。

3.3.4 模具的精加工

由于热处理的零件会出现变形，因此需要先进行研磨表面。磨削过程需要严格把控精磨的进刀量，根据不同的加工材料选择不同尺寸的磨削砂轮，整个加工过程需要保持砂轮的锐利性，避免摩擦生热损伤零件，降低零件的强度。

3.3.5 进行电加工

电加工技术使用简单、可控制，能够提高模具的加工精度，面对不同的零件加工要求，有不同种类的设备，品质得到保证的同时还可以降低成本[4]。

4  冲压模具的未来发展趋势

4.1 绿色制造

为了响应国家可持续发展的号召，在确保冲压模具的质量与功能良好的情况下，可以考虑制造对于环境的影响以及资源的最大使用率[5]。

4.1.1 绿色设计

①模具材料的选择：选用的材料尽量以环保、无污染、低成本为主，为了避免一次性的模具生产，同样需要选择可重复使用，可降解的材料。目前的材料要么成本较高，要么成本低但是不环保，因此还需要对冲压模具的材料进行开发，但是企业可以尽可能的选用符合要求的材料，降低污染。

②延长模具的使用寿命：模具的寿命延长同样是一种环保举动，在满足技术要求的同时，尽量选择模具缝隙大的，或者使用保护套，减少磨损、折断的风险，提高冲压模具使用寿命，精准的模具可以通过高精度去减少凸凹模的磨损，从而达到延长模具寿命的目的。

③模具零件的标准化：标准化的流程可以节约设计时间，可直接进行采购，降低成本，缩短了制造周期，使多余的资源得到优化配置。

4.1.2 绿色制造工艺

①超高速加工技术：利用高自动化、高精度的制造设备，高速的切削可以快速切除材料，缩短处理材料的时间，降低操作人员的劳动量，同时提高模具的质量和生产率，节约资源消耗。

②干切削技术：不用或使用少量的切削液，从源头上控制环境污染，节约切削液的相关流程成本，减少生产步骤，最后残余的垃圾可进行回收处理。

4.2 数字化的应用

4.2.1 数字化的技术

①冲压成型CAE分析技术：可以快速找出模具成型中存在的问题，在模具的设计阶段就可以预分析模具相关信息，减少模具设计、制造、调试的时间，对模具的设计进行评估，提高模具的质量。

②快速设计技术：建立模具设计的数据库，录入目前需要的模具结构的参数，方便后期设计人员的查阅与修正，缩短设计周期，尽快进入制造过程。

③数字化装配技术：数字化装配技术线上测量并记录模座导向、导柱的精度，可以及时调整出现的误差[6]。

4.2.2 数字化的管理

①构建数字化管理体系：该体系可以优化模具设计和制造流程，共享冲压模具的相关知识与研究，也可以将企业的特色专属设计传输上去，保存收集各大优秀模具设计方案，方便后期经验不足的设计师学习。

②冲压模具设计与制造的项目管理：该平台可以监控模具的设计、制造过程、后期的质量问题等，也可以进行产品的数据管理，将信息整合，实现操作的一体化，缩短调整时间，提高企业员工的工作效率[7]。

5  结束语

冲壓模具在生产过程中使得成本降低，企业的利润稳步提升，因此需要紧跟时代步伐，实现模具设计与制造的改革创新，秉持绿色环保的理念，实现资源的可持续发展，应用数字化技术，计算机辅助性设计，深层次地优化冲压技术和模具的内部结构，降低冲压过程的人工出错概率，提高模具的精度和水准，延长模具的寿命，冲压模具工作的优化可以提升企业综合竞争力。

参考文献：

[1]鲍炳彰.浅谈冲压模具的设计与制造[J].商品与质量，2018（33）：284.

[2]许铁涛，郭迎春，宗珂，等.数字化技术在冲压模具设计与制造中的应用[J].现代制造技术与装备，2018（002）：57-58.

[3]谭锡钦.浅谈冲压模具的设计与制造[J].中国高新区，2018（3）：142-143.

[4]王姗姗.冲压模具制造技术的应用以及发展研究[J].南方农机，2019，50（6）：181-182.

[5]李云妹，谢祖华.冲压模具的绿色制造[J].机电技术，2018（4）：108-110.

[6]潘露.数字化技术在冲压模具设计与制造中的应用研究[J].现代制造技术与装备，2019（8）：108-109.

[7]王顺尧.冲压模具的设计与制造分析[J].中国新技术新产品，2019（24）：63-64.