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摘要:在冲压过程中，机械运动贯穿始终。各种冲压工艺的实现都有其基本的运动机理，与模具密切相关。各种模具的结构设计和机械设计，最终都是为了满足实现特定动作的要求。所设计的模具能否严格完成实现冲压工艺所需的运动，直接影响冲压件的质量，因此在模具设计中应控制机械运动。同时，为了满足产品形状和尺寸的要求，不应拘泥或局限于各种工艺的基本运动方式，而应不断发展创新，在模具设计中灵活运用机械运动。

关键词:冲压模具设计，机械运动，控制，灵活运用

1.介绍

本文从冲压工艺的基本理论出发，通过分析各种冲压工艺的基本动作，提出了对冲压模具设计的要求。首先阐述了冲压过程中机械运动的基本概念，然后逐项分析了冲裁、弯曲和拉伸过程的基本运动机理，指出了模具设计中应重点控制的内容，介绍了机械运动在模具设计中灵活应用的方法和一些实例。最后总结了根据具体情况分析产品工艺运动的方法，强调了在模具设计中控制和灵活应用机械运动对提高设计水平和保证冲压件质量具有重要意义。

2.冲压过程中的机械运动概述

冷冲压是指将各种不同规格的板材或坯料，通过模具和冲压设备(压力机，又称冲床)进行冲压，使其变形或分离，得到具有一定形状、尺寸和性能的零件。生产中一般采用立式冲床，这就决定了冲压过程中的主要运动是上下运动。此外，模具和板金以及模具中的结构零件之间存在各种相互运动。

机械运动可分为滑动、旋转和滚动三种基本运动形式，它们都存在于冲压过程中，但每种运动形式的特点不同，对冲压的影响也不同。

由于冲压过程中的运动种类繁多，所以在冲压模具设计中应严格控制各种运动，以满足模具设计的要求。同时，在设计中，要根据具体情况灵活运用各种机械运动，以满足产品的要求。

冲压过程中的主要运动是上下运动，但通过设计模具中的斜楔结构、销结构、滚轮结构和旋切结构，可以将主要运动转化为水平运动、模具中的旋转和模具中的滚动。这些特殊结构在模具设计中复杂、困难、昂贵，但却是满足产品形状和尺寸要求的有效解决方案。

3.冲裁模中机械运动的控制与应用。

冲裁过程的基本动作是，脱料板先与板料接触并压紧，凸模下降与板料接触，继续下降进入凹模。凸模、凹模和板料相对运动，导致板料分离，然后凸模和凹模分离，脱料板将工件或废料推离凸模，完成冲裁运动。脱料板的移动非常重要。为了保证冲裁质量，必须控制好脱料板的移动，在冲裁前必须与板料接触，压紧力要足够，否则冲裁件的切断面质量差，尺寸精度低，平面度差，甚至缩短模具寿命。

按照通常的方法设计落料和冲孔模具，往往很难在冲压后将工件与废料边缘分离。在不影响工件质量的前提下，可以在凸模板上增加一些凸起的限位块，这样在落料和冲孔运动完成后，凸模板先将工件推出模具，再由凸模板将废料推出凸模板，这样工件和废料就自然分离了。

对于一些局部凸起的大型冲压件，可以在落料冲孔模具的凹模出料板上增加一个压料冲头，同时施加足够的弹簧力，保证当出料板上的压料冲头与板料接触时，材料先变形达到压制目的，然后继续落料冲孔运动，往往可以一步减少模具数量，降低成本。

有些冲压模具冲孔数量多，需要很大的冲孔力，不利于冲压生产，甚至没有足够吨位的冲头。有一个简单的方法，就是使用2 ~ 4批不同长度的冲头，使冲压运动及时进行，可以有效降低冲压力。

对于那些在弯曲面上有位置精度要求高的孔的冲压件(如对侧弯曲两孔同心度等。)，如果先打孔再折弯，很难达到孔位要求。需要设计一个楔形结构，弯曲后打孔，利用水平打孔运动来达到目的。对于翻边和拉延高度有严格要求，需要做切边的，也可以采用类似的结构设计。

4.弯曲模中机械运动的控制与应用

弯曲过程的基本运动是，脱料板先与板料和模具接触，凸模下降与板料接触并继续下降进入凹模，使板料变形弯曲，然后凸模和凹模分离，弯曲凹模上的顶杆(或滑块)推出弯曲边，完成弯曲运动。脱料板和顶杆的运动非常重要。为了保证折弯质量或生产效率，必须先控制脱料板的移动，使其在冲床前接触板料，而且压紧力必须足够大，否则折弯零件的尺寸精度和平整度差。其次，要保证顶杆力度足够，使其能顺利推出弯曲件，否则弯曲件会变形，生产效率低。对于精度要求高的弯曲零件，要特别注意一点。弯曲运动最好有一个死点，即所有相关的结构部件都能碰撞。

有些工件弯曲形状奇特，或者弯曲后无法正常脱离模具。此时，往往需要使用斜楔结构或销结构。比如斜楔结构可以完成小于90度的折弯或者回弯，销钉结构可以实现圆柱形零件的一次成型。

值得一提的是，对于一些外壳零件，如电脑软驱外壳，由于弯边较长，弯头与板材之间有滑动，弯折时容易擦掉皮屑，材料镀锌层脱落，频繁打磨弯折打孔效果不理想。通常的做法是在弯曲冲头上镀一层钛，以提高其光滑度和耐磨性；或者在弯曲冲头的角R处嵌入滚轮，将弯头与板料之间的弯曲滑动转化为滚动。因为滚动的摩擦力比滑动小很多，所以不容易划伤工件。

5.拉伸模中机械运动的控制与应用

拉深过程的基本运动是，脱料板先与板料接触并压紧，然后凸模下降与板料接触，继续下降进入凹模，使凸模、凹模和板料相对运动，导致板料体积成形，然后凸模和凹模分离，凹模滑块推出工件，完成拉深运动。

脱料板和滑块的移动非常重要。为了保证拉延件的质量，需要控制脱料板的运动，使其在冲压前与板料接触，并且压紧力要足够，否则拉延件容易起皱甚至开裂。其次，模具滑块的压力要足以保证拉延件底面的平整度。

拉伸复合模设计合理，能很好地控制结构件的运动过程，达到多工序组合的目的。比如冲裁、拉深、深冲压典型复合模的设计。

另外，一些装饰品、日用品的拉深件需要包边(或卷边)，模具设计中也采用了滚轮结构，所以包边过程中滚动摩擦很小，不容易划伤工件表面。

对于那些需要在电机中旋转的拉深结构件，切边高度和跳动量的要求相当高，因此需要在模具中设计专门的旋转切削结构，通过旋转(切削)运动来切边，既能保证切边的高尺寸精度，又能使切边的毛刺和冲压线美观。值得一提的是，这种旋切结构经过实际的设计改进后，已经非常容易被模具加工制造，并应用于连续拉伸模具中。

6.连续模中机械运动的控制与应用。

连续模中往往包括冲裁、弯曲、拉伸等冲压工艺，因此冲压工艺中的机械运动也包括这三种工艺的基本运动方式。连续模中的运动控制应分为基本过程。

通常连续模要求加快冲压速度，提高生产效率。一些形状复杂特殊的冲压件耗时较长，在连续模设计中可以分解成高效率的冲压动作。例如，在连续模设计中，工程膨胀螺丝的圆柱成形运动可分为两侧90度圆弧弯曲、中间60度圆弧弯曲、整体倒圆和圆度修正四个过程，既提高了效率，又保证了冲压件的圆度。

特别需要指出的是，连续模在实际生产中还涉及到送料器和鼓风机，所以在设计时要充分考虑这些因素，使凸模、凹模、送料器和鼓风机的动作能及时协调好，连续模才能顺利生产。

7.结束语

虽然各种工艺的基本运动原理不同，但有一个共同点，就是出料板(或滑块)的运动是重要的控制因素。其实在模具设计中，产品的冲压过程不可能像各种工序的基本动作那么简单。我们应该根据具体情况做好产品技术的运动分析，然后据此做进一步的设计。

在分析产品过程运动时，主要考虑其必要性、及时性、可行性和创造性。必要性是指利用基本运动原理判断实现产品过程需要哪些动作；及时性是指所需运动的顺序；可行性是指能否通过结构设计和机械设计实现所需的运动；创意是指在前述运动不能实现或运动不能完全实现产品技术的情况下，善于大胆采用新的方法实现产品技术，也就是上述机械运动的灵活运用。

冲压过程中有各种各样的机械运动，它们对冲压过程的实现和冲压件质量的影响也是不同的。因此，在冲压模具设计中控制和灵活应用机械运动对提高设计水平和保证冲压件质量具有重要意义。