冲压模具设计中对机械运动的控制与实践探讨

严殷

苏州龙云电气科技有限公司  江苏苏州  215000

摘要：冲压生产是企业生产过程中一个非常重要的生产环节，冲压模具和设施可以产生一定的压力，在压力的作用下可以设计并生产出不同尺寸、不同形状的模具，满足市场供给需求和人们日常生活的需要。设计冲压模具期间，会产生机械运动，影响模具的设计，为满足冲压模具的设计标准，必须遵守机械运动原理。因此，在设计冲压模具时，要高度重视机械运动的控制和应用，以保障生产效率和质量。基于此，本文对冲压模具设计过程中机械运动相关内容进行了探讨，重点分析了不同冲压模具下机械运动的控制和应用。

关键词：冲压模具设计；机械运动；控制与应用

冲压模具的设计质量和生产时的技术水平是影响工业化发展的两个重要因素，尤其是冲压模具的设计，需要遵循一定的运动原理，对机械运行的有效控制，能够提升冲压模具设计的质量。设计工艺模具时，模具的尺寸、形状会有所不同，这都与机械运动有着极为密切的联系，所以，设计冲压模具时，要想提高冲压的精度，不仅要考虑结构设计的特点，还要考虑力学设计的特点[1]。但是，为提升工件生产质量，就要提升模具的设计质量，这需要关注并控制不同形式的机械运动，针对不同工艺的特点，有针对性地创新运动形式，满足不同模具的设计要求，灵活控制和运用机械运动。

一、冲压阶段机械运动概述

冲压生产主要是借助冲击模板和设备之间产生的压力，设计并生产不同类型的模具。在此期间生产的模具能够发挥出不同性能优势，模具设计的各项基本要求也会得到满足，工件制造可以利用不同运动方式进行生产或控制。目前，从上到下的机械运动模式是开展冲压模具设计的主要方法，最常使用的冲压设施就是立式冲。在冲压实际操作过程中，滚、转、滑是三种最主要的运动形式。冲压作业进行期间，这三种运动方式会同时存在，但因运动方式不同，对冲压作业产生的影响也会有所不同。冲压设备通过不同的运动方式对工件进行加工，可以生产出尺寸、形状各不相同的模具，而立式冲压设备所选择的运动方式能有效控制零件的制造精度。此外，冷冲压方式是指在加工产品时，按照加工要求，选择合适 的冲压设备与模具向板料或坯料施加压力，促使原材料可以完成分离或形变，进而精准获取工件生产所需求的尺寸、性能等。

通过上述方式设计模具和加工零件时，将不同的运动方式组合到一起，也会影响冲压过程，这就需要对不同的运动方式进行组合，实现冲压过程的有效控制，以确保生产出的模具如何设计要求，提高产品生产质量。需要注意的是，设计模具时，要灵活转变立式机床的运动方向和形式，保证模具工作的顺利进行。

设计加工模具时，因机械运动方式不同，呈现出的特点也会有所不同，这就需要有针对性地采取措施解决加工过程中出现的问题，选择合适的冲压运动模式，对提高模具的设计和加工质量至关重要。

二、冲压模具设计中机械运动控制与应用的重要性

冲压模具是工业制作中重要的一部分，其设计质量会影响产品生产的精度、质量和效率。机械运动是设计冲压模具过程中的重要因素，对模具的设计质量有决定性作用。

冲压过程中，需要通过不同的机械运动实现对材料的冲压、弯曲等加工操作，高效控制和协调运动方式，可以确保工件的尺寸精度、形状稳定。若机械运动不能得到有效控制，工件的尺寸、变形等会出现较大偏差，很难满足预期设计要求。另外，冲压模具在加工过程中会遭受较大的冲击力和摩擦力，极易出现磨损，合理选择机械运动方式，可以减少模具的磨损和在冲压期间的振动[2]。

三、机械运动控制的主要内容

冲压模具设计中机械运动控制的内容主要包括两个方面：1.选择运动参数：设置运动参数时，要充分考虑冲压工艺和工件生产要求，选择运动参数时，还要充分考虑到生产材料的形式、模具结构的特点和性能等，以此来确保运动运行的稳定性和产品质量。2.设计运动曲线：由于部分冲压模具较为有特殊，需要进行运动曲线的设计。例如，设计冲剪模具时，不仅要考虑到运动减震性，还要考虑运动平稳性，可以设计成S曲线进行过渡，减少振动对模具的影响。

四、机械运动在冲压模具设计中的优势

（一）精准性

通过对系统的精确控制，可以先高精度的机械运动，这对设计冲压模具具有重要意义。冲压阶段，既要保证模具位置的准确性，又要模具运动轨迹的精确性，只有充分发挥机械运动具备的优势，才可以没有错误地完成每一次冲压过程。

（二）稳定性

机械运动系统可以确保运动控制的稳定性和可靠性，这样在冲压阶段才能保证模具生产的稳定性。机械运动的稳定可以有效防止冲压过程中模具产生变形或出现偏差，提高产品生产效率和质量。

（三）可调性

通常情况下，可以结合产品的要求和加工工艺灵活调整机械运动的各项参数，如速度、运动轨迹等，以满足不同模具的冲压需求，使生产更加灵活。

（四）自动化

机械运动系统可以减少人工干预，通过自动化控制提高产品生产效率，实现高速、高效的运动，使冲压生产线能力更加稳定。

五、不同冲压模具设计中机械运动的控制与应用

（一）弯曲模具

在弯曲工艺实际操作过程中，应先将卸料板和板料相互接触并固定在一起，不并且凸模还要进一步下降到凹模当中，二者在接触过程中会相互运动，此时就会导致板料发生形变和曲折，凹凸冲压模具也会相分离。此时弯曲的凹模顶端滑块会一直将弯曲边推出，直至运动结束。卸料板与顶杆运动也十分重要，不仅对产品实际生产效率会造成影响，还会影响弯曲程度，因此，需要对缺料板运动进行有效控制，让其在凸模之前与板料进行接触，并给足压料力，防止弯曲件尺寸和平面度出现偏差。另外，必须要保证顶杆具备强大力度，能够将弯曲件一次性推出，提升整体生产流程效率。然而，一些弯曲件对精度要求十分严格，所以在弯曲运动时还可以设置一个死点，保证所有构件都可以顺利碰死。

部分工件自身具有较为特殊的弯曲形状，在弯曲之后无法利用正常措施进行脱落。对此，一般会需要用到斜楔解进行脱落处理，斜楔结构应用可以保证弯曲角度低于九十度。另外，还可以利用转销完成一次性的成型加工。而针对电脑软驱这一类型的外壳，其弯曲边非常长，在弯曲期间能够在弯头与板料之间的摩擦作用下形成大量毛屑，材料镀锌层此时就会发生脱落，即使对弯曲冲头进行频繁抛光处理，也无法实现预期理想状态[3]。一般对于弯曲冲头的处理还会选择镀钛方法，能够有效提升耐磨性和光洁度。也可以在弯曲冲头R角位置应用滚轴，改变弯头和板料的运动方式，如滚动，以减少二者之间的摩擦。

（二）冲裁模具

冲裁工艺的运动模式十分简单，需要先将卸料板和板料贴合在一起并进行压牢处理，随后再使用凸模与凹模的接触，促使二者能够与相对运动状态的板料进行分离，并实现二者的相互独立，卸料板的主要功能就是将工件从凸模上推下来，进而顺利完成冲裁处理。卸料板的运动会影响冲裁质量，因此必须对其进行精确控制，确保卸料板在凸模与板材接触之前就开始运动，并施加足够的压力将材料固定住。如果无法满足上述条件，冲裁件切面质量和冲裁尺寸精度就会明显补助，模具使用寿命也会大大缩减。

传统的落料冲孔模具设计方案会在冲压之后很难保证工件与废料边相分离，为保证工件生产质量，可以在卸料板凸出位置添加限位块，确保在运动结束完成后顺利将其从凹模中推出，精准完成废料脱落处理，真正实现工件和废料之间的相互分离。。

一些冲压件存在较为明显的凸起现象，需要在相应位置添加压型模块，为其提供足够的弹簧力量支撑，在板料和压型凸模板接触之前就会使材料先发生形变，随后再进行落料冲孔，这样可以在减少施工复杂流程的前提下，有效控制成本投入。除此之外，还有一些冲孔模具的冲孔数量较多，容易产生较强的冲压力，对冲压生产效果造成了一定影响，现有冲床无法满足预期冲压要求。对此，一般会选择1-3批不同长度的冲头在冲压期间展开运动，以此来减少冲裁力的影响。另外，一些冲压件对外曲面孔的位置预留精准性要求较高，若先进行冲孔操作，再进行弯曲，很难满足孔位的高精度要求。这时，需要使用斜楔结构先完成弯曲操作，再冲孔，同时保证冲孔运动反向是水平的，才能满足孔位的精度要求。这种结构设计同样适用于翻边或对拉伸高度要求较高的修边工序。

（三）拉深模具

拉深工艺是一种常见的加工方法，要确保卸料板与板料的全面接触，并充分进行压实，接着使凸模逐渐下降，和板料进行接触之后会持续下降直到与凹模贴合在一起，三者之间的相对运动就会导致板料出现体积形变问题，凹凸模板也会发生分离现象，推出工件后促进拉伸运动的完成。为确保拉深件的生产质量，需要对卸料板和滑块之间的运动进行控制，卸料板需要在足够的压力作用下与板料先发生接触，如果这一步骤不能顺利完成，拉深件会起皱，严重时会裂开。与此同时，凹模滑块也要给足压力，确保拉深件地面是平整的。合理的拉深模具设计，能够精准控制结构件运动的整个流程，在不同工序之间建立起良好组合关系。除此之外，部分产品需要进行滚边处理，在设计模具时需要引入滚轴结构，滚边的过程中摩擦力较小，不易损坏工件；还有一些拉深结构件，在马达中旋转时，对高度等要求较高，设计模具时需要用到旋切运动进行修边，这样做，既能满足切边时的精度要求，也能保留较为完美的纹路[4]。

（四）连续模具

连续模具是利用冲压工具连续制造至少两个及以上的模具，设计连续模具过程中，要明确其机械运动原理，同时借助先进技术对数据进行精准运算。通常情况下，连续模具的运动要有较高的生产速度及较快的冲压速度，特别是针对具有特殊性质的冲压件。如果冲压时间超出标准范围，就要针对连续模具进行单独运转，以此来减缓运动期间产生的摩擦问题，设置正确的连续模架，提升产品利用效率的同时减少成本投入，在满足模具正常使用需求的基础上，将不同运动方式协调配合在一起，提升模具整体工作效率，确保设计工作能顺利稳定进行。

（五）成形模具

成形模具设计中的运动涉及运动轨迹、动力传输、运动稳定性等多个方面的的调控，这些要素直接影响模具的成形效果和最终质量。

利用机械运动进行成形模具的加工时，相关人员要充分了解模具的结构特征和工艺要求，基于此，设计机械运动。例如，冲压模具中，必须对冲头的运动轨迹和速度进行精确控制，确保成形的冲压件满足相关要求。这个过程需要计算机软件辅助设计进行模拟分析，合理设置运动参数。同时，还有必要引入高精度的传感器，监测冲头的位置和速度，提高运动的稳定性。

需要注意的时，在塑料模具设计中，模具开合速度、压力等参数不仅会影响塑料的流动性，还会影响其冷却过程，最终影响产品的尺寸精度和生产质量。因此，在设计塑料模具时，要根据塑料的物理特定和成形要求，对运动参数进行合理设置，并通过先进的技术检测模具内的温度和压力变化，动态调整控制参数，确保产品的生产稳定性和质量。

结束语：

综上所述，冲压工艺的实现需要运动机理的支撑，有效地控制并运动机械运动，可以更好地满足工件的生产要求。模具设计过程中，根据冲压工艺的要求完成其所需运动，决定了产品的品质，因此，要不断对冲压工业的运动模式进行创新，在模具设计中灵活运用机械运动。

参考文献：

[1] 刘伟. 冲压模具在设计中对机械运动的控制和运用[J]. 建筑工程技术与设|计,2020(13):4320.

[2] 杨加富. 冲压模具设计中对机械运动的控制和运用[J]. 湖北农机化,2020(8):163.

[3] 任文志,刘明跃,刘雪锋. 冲压模具设计中对机械运动的控制和运用[J]. 环球市场,2019(33):389.

[4] 张培亮. 试论冲压模具设计中对机械运动的控制和运用[J]. 中外交流,2019,26(24):67.