申荣鹏 曹晨亮

摘要：模具是一种使用量大，适用面广的工具产品，模具工业的进步对各种类型的产品的生产都有十分重要的意义。在大批量生产中，如果模具的水平不够高就不能刻得到高水平的产品。板料成形技术既是先进制造技术的重要组成部分，又是先进制造技术的重要应用领域。板料件模具的质量直接影响到产品的交货周期，影响到生产成本和效率。

关键词：钣金件模具；冲压进程；变形分析

1 变形解析的必要性

钣金件经过塑性加工，很难避免细微的形变。冲压的进程中，各类钣金件配备的模具都较容易变形，因而增添了后续加工的更大难度。钣金件在接受冲压时，总体受力及细微的局部荷载都将变更，这些作用力驱动了钣金件变形，属于塑性变形。相比于其他工艺，冲压工艺从根本上改进了原有的钣金件塑性，改善力学属性。与此同时，也提升了冲压进程的成效性。钣金件冲压时，优选合适的工艺流程还可节省耗费的钣金原材，制作出多样形态的钣金截面。

从冲压成形角度来看，可归因于多样的影响要素。在这些要素中，不均衡的原材变形应被看作首要因素。从目前来看，模拟成形进程的新方式正被推广，用于各类钣金模具冲压。在数值模拟中，先要选取合适的解析对象。经过模拟之后，可选取有限元解析来获取结论。这样做，在最大范围内减低了冲压中的额外耗费，缩减了开发钣金件的总体时间。同时，也减低了耗费的冲压及制作经费。

2 钣金件模具变形的主要原因

在冲压过程中，钣金件模具变形的原因可以分为以下几类：一是模具设计因素造成的模具变形。冲压模具的结构十分复杂，模具设计时模具的尺寸、形状设计不合理或是选用了不合适的材料都会引起模具变形，甚至造成模具损坏；二是材料热处理不当所引起的模具变形。据統计，百分之七十左右的模具变形都是由于材料热处理选取不当引起的；三是模具工作条件不当引起的模具变形。如因为压力机的精度不准确、刚性差、压力吨位设置不合理，或是压力机加载速度过快等因素都会造成钣金件模具的变形”；四是机械加工引起的钣金件模具变形。对钣金件模具的机械加工是钣金件模具制造的重要方式，其中任意一道工序的加工质量都严重影响着钣金件模具的寿命与质量。本文主要分析机械加工对钣金件模具变形的影响，并指出相应的解决措施。

3 钣金件模具在冲压进程中的变形形式

实际生产总结出模具的变形主要包括以下几种基本形式：1）模具的塑性变形，凹坑或翘曲，模板变形是这种变形形式主要表现形式，这种变形形式会严重影响生产，属于十分严重的变形形式；2）模具的磨损变形，一般情况下，模具与胚料间的摩擦是造成模具磨损变形的主要原因；3）模具的疲劳变形，循环载荷和应力集中是模具的疲劳变形的最主要的因素，这种变形在高速冲压模具中十分明显；4）综合因素影响下的变形，由于实际工作时的条件十分复杂多变，高速因此，一套冷冲压模具经常同时出现多种损伤形式，各种不同的变形同时发生时会出现相互促进的现象，以致更为严重的变形形式出现，比如，在冲击载荷的作用下，磨损会十分强烈的促进疲劳，当模具出现磨损沟之后，裂纹就会很快出现，模具疲劳断裂也会很快发生。

4 改善钣金件模具冲压进程中变形的措施

在模具设计时，可以加粗卸料板组件的导套与导柱，将卸料板组件的厚度设计成凸模工作长度的三分之二，这样能使模具在高速运行的情况下也能保证稳定；在导柱的长度设计时，应保证以下这种情况，在冲裁开始前一小段时间里，导柱就进入凹模组件上的定位孔内，这种设计能有效地使其抵抗外力的能力得到提高；此外，可以适当缩小卸料板组件上通过凸模与凸模的孔之间的间隙，这样也能使卸料板组件的导向能力得到提高。

5 钣金件冲压模具维护的必要性及重点

为了保护正常生产，长冲模寿命，降低成本，提高冲压件质量，延并做好冲模与维护检修工作，需要对模具刃口进行及时复磨、研光处理，而且还要注意保持合理的润滑和模具的清洁等方面的细节工作，很多时候一些较为小的失误或不注意就会引起较大的事故发生。相关经验告诉我们，正确使用和合理维护的模具，其寿命比平均模具寿命要高很多。

5.1 冲切下料加工的凹模及冲头

在模具的所有零件中，维护周期最短的就要属冲切下料加工的凹模及冲头了。这种零件中的冲头间隙、形状、材质、表面粗糙度等都能较大程度上影响到模具的寿命。滑配面在初期时会一般会出现橘皮状，在中期出现压痕，到了后期整个形状甚至会出现崩溃的现象。一般模具上使用的弹簧很多时候是处于一个看不见的状态，一旦出现变形，就会较慢地被发现，因此最终导致模具的破损也会较大。

5.2 模座的引导柱及内引导组件

模具的零件中存在很多零件时专门为维持模具精度而设计的，模座的引导柱及内引导组件就是这类专用零件中的重要零件。在实际生产过程中，模具的适用环境很多时候都是一个高速运转的环境，在高速生产时，模具受到磨损加剧，偏心荷重、润滑状态等影响，导柱衬套的间隙会扩大，这就使得难上模及下模的关系精度很难得到保证，使模具各个部位的零件都会出现不同类型的故障，而且很多都是难以预料的或者很难修复的，最终使得模具零件遭到破坏。如果太大的偏心荷或重导柱的垂直度不良就会引起烧附现象，这种现象的出现很多情况是由于模具设计或制作阶段有异常。若垂直度不良时，则必须重组柱衬套，若偏心荷重而产生烧附，必须模具的压力中心，采取将冲床机械上模具装置的位置错开。

5.3 模板

在冲压加工时，模具会很小幅度的弹性变形。高速冷冲压模具使用时间长，频率快，模板发生翘曲就是因为模具在使用时间长而且频率快的长期积累造成的，这也是影响模具精度的主要原因，所以每隔一段时间进行消除翘曲现象的工作很有必要。一般在工厂中，对于在寿命管制期内的模具，必要时需更换异常发生的模板，且还必须定期进行模板的检测。

对于维护模具工作，模具的组立及分解的容易度是一个重要的参考因素。模具的大小等情形决定螺栓的旋紧方向或零件的固定方法等，此外，还必须设计使维护更为容易的模具构造，考虑零件的组合及分解的情形。

结语

钣金件模具在钣金件的冲压成形过程中起着举足轻重的作用.模具在金属成形过程中的塑性变形通常被忽略，然而有些钣金件加工精密程度要求较高，模具变形成为影响工件成形质量的重要因素.基于拉格朗日的弹塑性本构方程建立有限元模型，对模具在工件挤压过程中的变形进行有限元数值仿真，结果表明，在要求精度不高的金属塑性成形中，模具冲头可以按照刚体处理，而在精密成形中必须考虑模具变形对成形件质量的影响，选择的模具冲头材料应具有较大的刚度.为实际生产工艺的制定和模具设计等提供重要的理论参考依据.

参考文献

[1]李捷，董洪全，殷玉枫.钣金件模具在冲压过程中的变形分析[J].现代制造工程，2012（08）：56-58+97.

[2]韩志仁，刘跃专.钣金成形毛坯展开方法研究进展[J].塑性工程学报，2012（01）：6-11.

（作者单位：精诚工科汽车系统有限公司）