衝壓模

衝壓是在常温下，利用衝壓模在壓力機上對材料施加壓力，使其產生塑性變形或分離從而獲得所需形狀和尺寸的零件的一種壓力加工方法。這種加工方法通常稱為冷衝壓。

衝壓模具是衝壓加工中將材料加工成工件或半成品的一種工藝裝備，是工業生產的主要工藝裝備。用衝壓模具生產零部件可以採用冶金廠大量生產的軋鋼板或鋼帶為坯料，且在生產中不需加熱，具有生產效率高、質量好、重量輕、成本低的優點。在飛機、汽車、拖拉機、電機、電器、儀器、儀表以及日用品中隨處可見到冷衝壓產品。如：不鏽鋼飯盒、餐盤、易拉罐、汽車覆蓋件、子彈殼、飛機蒙皮等。據不完全統計，衝壓件在汽車、拖拉機行業中約佔60%，在電子工業中約佔85%，而在日用五金產品中佔到約90%。

壓力機是用來對放置於模具中的材料實現壓力加工的機械。衝壓加工常用的壓力機有機械壓力機和液壓壓力機。

一個衝壓件往往需要經過多道衝壓工序才能完成。由於衝壓件形狀、尺寸精度、生產批量、原材料等不同，其衝壓工序也是多樣的，但大致可分為分離工序和成型工序兩大類。

（1）分離工序 使衝壓件與板料沿一定的輪廓線相互分離的工序。例如：切斷、衝孔、落料、切口、切邊等。

（2）成型工序 材料在不破裂的條件下產生塑性變形，從而獲得一定形狀、尺寸和精度要求零件的工序。例如：彎曲、拉深、翻邊、脹形、整形等。 ^[1] 

儘管各類衝壓模的結構形式和複雜程度不同，組成模具的零件又多種多樣，但總是分為上模和下模。上模一般通過模柄固定在壓力機的滑塊上，並隨滑塊一起沿壓力機導軌上下運動，下模固定在壓力機的工作台上。衝壓模的組成零件分類及作用如下：

1．工作零件

它是直接與衝壓材料接觸，對其施加壓力以完成衝壓工序的零件。沖模的工作零件包括凸模、凹模及凸凹模，又稱為成型零件，它是沖模中最重要的零件。

2．定位零件

它是確定材料或工序件在沖模中的正確位置，使衝壓件獲得合格質量要求的零件。屬於送進導向的定位零件有導料銷、導料板、側壓板等；屬於送料定距的定位零件有始用擋料銷、擋料銷、導正銷、側刃等；屬於塊料或工序件的定位零件有定位銷、定位板等。

3．壓料、卸料零件

這類零件起壓料作用，並保證把卡在凸模上和凹模孑L內的廢料或衝壓件卸掉或推（頂）出，以保證衝壓工作能繼續進行。

壓料板的作用是防止坯料移動和彈跳。卸料板的作用是便於出件和清理廢料。通常，卸料裝置是指把衝壓件或廢料從凸模上卸下來；推件和頂件裝置是指把衝壓件或廢料從凹模中卸下來。一般把裝在上模內的稱為推件：裝在下模內的稱為頂件。

4．導向零件

它的主要作用是保證凸模和凹模之間相互位置的準確性，保證模具各部分保持良好的運動狀態，由導柱、導套、導板等組成。

5．支撐零件

它將上述各類零件連接和固定於一定的部位上，或將沖模與壓力機連接，它是沖模的基礎零件。主要包括上模座、下模座、固定板、墊板、模柄等。

6．緊固零件

主要用來緊固、連接各沖模零件，如各種螺栓、螺釘、圓銷等。上述導向零件和支撐零件組裝後稱為模架。模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它上面，並且承受衝壓過程中的全部載荷。模架的上模座通過模柄與壓力機滑塊相連，下模座用螺釘壓板固定在壓力機工作台面上。上、下模之間靠模架的導向裝置來保持其精確位置，以引導凸模的運動，保證衝壓過程中間隙均勻。模架及其組成零件已經標準化，並對其規定了一定的技術條件。

模架分為導柱模模架和導板模模架。應用最廣的是用導柱、導套作為導向裝置的模架。根據送料方式的不同，這種標準模架有後側導柱模架、中間導柱模架、對角導柱模架和四導柱模架。設計模具時，按照凸、凹模的設計需要正確選用即可。模架的大小規格可直接由凹模的周界尺寸從標準中選取。

衝壓模具的形式很多，一般可按以下幾個主要特徵分類：

（1）衝裁模 沿封閉或敞開的輪廓線使材料產生分離的模具。如落料模、衝孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。

（2）彎曲模 使板料毛坯或其他坯料沿著直線（彎曲線）產生彎曲變形，從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。

（3）拉伸模 是把板料毛坯製成開口空心件，或使空心件進一步改變形狀和尺寸的模具。

（4）成形模 是將毛坯或半成品工件按圖凸、凹模的形狀直接複製成形，而材料本身僅產生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。

（1）單工序模 在壓力機的一次行程中，只完成一道衝壓工序的模具。

（2）複合模 只有一個工位，在壓力機的一次行程中，在同一工位上同時完成兩道或兩道以上衝壓工序的模具。

（3）級進模（也稱連續模） 在毛坯的送進方向上，具有兩個或更多的工位，在壓力機的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上衝壓工序的模具。

（4）傳遞模 綜合了單工序模和級進模的特點，利用機械手傳遞系統，實現產品的模內快速傳遞，可以大大提高產品的生產效率，減低產品的生產成本，節儉材料成本，並且質量穩定可靠。

近年來，我國衝壓模水平已有很大提高。大型衝壓模已能生產單套重量達50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具國內也能生產了。精度達到1~2μm，壽命2億次左右的多工位級進模國內已有多家企業能夠生產。表面粗糙度達到Ra≦1.5μm的精沖模，大尺寸（Φ≧300mm）精沖模及中厚板精沖模國內也已達到相當高的水平。

我國模具CAD/CAM技術的發展已有20多年曆史。由原華中工學院和武漢733廠於1984年共同完成的精沖模CAD/CAM系統是我國第一個自行開發的模具CAD/CAM系統。由華中工學院和北京模具廠等於1986年共同完成的冷沖模CAD/CAM系統是我國自行開發的第一個衝裁模CAD/CAM系統。上海交通大學開發的冷沖模CAD/CAM系統也於同年完成。20世紀90年代以來，國內汽車行業的模具設計製造中開始採用CAD/CAM技術。國家科委863計劃將東風汽車公司作為CIMS應用示範工廠，由華中理工大學作為技術依託單位，開發的汽車車身與覆蓋件模具CAD/CAPP/CAM集成系統於1996年初通過鑑定。在此期間，一汽和成飛汽車模具中心引進了工作站和CAD/CAM軟件系統，並在模具設計製造中實際應用，取得了顯著效益。1997年一汽引進了板料成型過程計算機模擬CAE軟件並開始用於生產。

21世紀開始CAD/CAM技術逐漸普及，現在具有一定生產能力的衝壓模企業基本都有了CAD/CAM技術。其中部分骨幹重點企業還具備各CAE能力。

模具CAD/CAM技術能顯著縮短模具設計與製造週期，降低生產成本，提高產品質量，已成為人們的共識。在“八五”、“九五”期間，已有一大批模具企業推廣普及了計算機繪圖技術，數控加工的使用率也越來越高，並陸續引進了相當數量的CAD/CAM系統。如美國EDS的UG，美國Parametric Technology公司的Pro/Engineer，美國CV公司的CADS5，英國DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E，以色列公司的Cimatron，還引進了AutoCAD、CATIA等軟件及法國Marta-Daravision公司用於汽車及覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。國內汽車覆蓋件模具生產企業普遍採用了CAD/CAM技術。DL圖的設計和模具結構圖的設計均已實現二維CAD，多數企業已經向三維過渡，總圖生產逐步代替零件圖生產。且模具的參數化設計也開始走向少數模具廠家技術開發的領域。

在衝壓成型CAE軟件方面，除了引進的軟件外，華中科技大學、吉林大學、湖南大學等都已研發了較高水平的具有自主知識產權的軟件，並已在生產實踐中得到成功應用，產生了良好的效益。

快速原型（RP）與傳統的快速經濟模具相結合，快速製造大型汽車覆蓋件模具，解決了原來低熔點合金模具靠樣件澆鑄模具，模具精度低、製件精度低，樣件製作難等問題，實現了以三維CAD模型作為制模依據的快速模具製造，並且保證了製件的精度，為汽車行業新車型的開發、車身快速試製提供了覆蓋件製作的保證，它標誌着RPM應用於汽車車身大型覆蓋件試製模具已取得了成功。

圍繞着汽車車身試製、大型覆蓋件模具的快速製造，近年來也湧現出一些新的快速成型方法，例如目前已開始在生產中應用的無模多點成型及激光衝擊和電磁成型等技術。它們都表現出了降低成本、提高效率等優點。

在國家產業政策的正確引導下，經過幾十年努力，現在我國衝壓模的設計與製造能力已達到較高水平，包括信息工程和虛擬技術等許多現代設計製造技術已在很多模具企業得到應用。

雖然如此，我國的衝壓模設計製造能力與市場需要和國際先進水平相比仍有較大差距。這些主要表現在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設計還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設計和製造難度大，質量和精度要求高的特點，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設計製造方法和手段方面已基本達到了國際水平，模具結構功能方面也接近國際水平，在轎車模具國產化進程中前進了一大步，但在製造質量、精度、製造週期等方面，與國外相比還存在一定的差距。

標誌沖模技術先進水平的多工位級進模和多功能模具，是我國重點發展的精密模具品種。有代表性的是集機電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具，已基本達到國際水平。

但總體上和國外多工位級進模相比，在製造精度、使用壽命、模具結構和功能上，仍存在一定差距。

汽車覆蓋件模具製造技術正在不斷地提高和完善，高精度、高效益加工設備的使用越來越廣泛。高性能的五軸高速銑牀和三軸的高速銑牀的應用已越來越多。NC、DNC技術的應用越來越成熟，可以進行傾角加工和超精加工。這些都提高了模具型面加工精度，提高了模具的質量，縮短了模具的製造週期。

模具表面強化技術也得到廣泛應用。工藝成熟、無污染、成本適中的離子滲氮技術越來越被認可，碳化物被覆處理（TD處理）及許多鍍（塗）層技術在衝壓模上的應用日益增多。真空處理技術、實型鑄造技術、刃口堆焊技術等日趨成熟。激光切割和激光焊接技術也得到了應用。

我國模具行業專業化程度還比較低，模具自產自配比例過高。國外模具自產自配比例一般為30%，我國衝壓模自產自配比例為60%。這就對專業化產生了很多不利影響。現在，技術要求高、投入大的模具，其專業化程度較高，例如覆蓋件模具、多工位級進模和精沖模等。而一般沖模專業化程度就較低。由於自配比例高，所以衝壓模生產能力的分佈基本上跟隨衝壓件生產能力的分佈。但是專業化程度較高的汽車覆蓋件模具和多工位、多功能精密沖模的專業生產企業的分佈有不少並不跟隨衝壓件能力分佈而分佈，而往往取決於主要投資者的決策。例如四川有較大的汽車覆蓋件模具的能力，江蘇有較強的精密沖模的能力，而模具的用户大都不在本地。 ^[2]