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轉(zhuǎn)發(fā)自：沖模技術(shù)

作者：張?jiān)屏?，張澤浩2

l.深圳市福沃德模具有限公司（廣東深圳518000）

2 ·深圳市基石模具科技有限公司（廣東深圳518000）

模具的壓卸料功能通常由壓（卸）料板以及模具中的彈性或壓力元件來實(shí)現(xiàn)，其作用是在沖壓作業(yè)開始時(shí)將模具中的材料壓住，使材料在模具里保持一個(gè)正確和相同的位置，并且在沖壓作業(yè)過程中提供足夠大的壓料力和卸料力，最終使沖裁、成形等加工作業(yè)能順利、穩(wěn)定的進(jìn)行，因此模具的壓卸料功能是沖壓模至關(guān)重要、并且必不可少的功能模塊。

沖壓模的特點(diǎn)，即模具“一模一樣"，沖壓制件不同則模具不同；各功能元件均為一對(duì)一配置，模具需要根據(jù)加工制件大小、沖壓力載荷以及沖床的規(guī)格等條件來進(jìn)行設(shè)計(jì)。

沖壓模的壓卸料功能元件通常置于模具里，這使得模具需要做到具有足夠的厚度；少量彎曲模具外掛于下模座外，均為一對(duì)一配置，不具備互換功能。

目前常用的壓卸料功能元件都是彈性元件，如優(yōu)力膠、橡膠、金屬?gòu)椈珊偷獨(dú)鈴椈傻?，其中?yōu)力膠、橡膠和金屬?gòu)椈傻奶攸c(diǎn)在于初始?jí)毫榱?，壓力大小與壓縮量成正比，為了獲得使用時(shí)的初始?jí)毫Ρ仨氼A(yù)壓彈簧長(zhǎng)度5％％的壓縮量

由于每種彈性元件的壓縮量是一定的，如沖壓模中常用的重載荷彈簧SWB （日本MISUMI公司彈簧編號(hào)）類的有效壓縮量是彈簧長(zhǎng)度的20％，這就意味著SWB彈簧的使用壓縮量大約是其長(zhǎng)度的12％、巧％，而沖壓模的使用壓縮量通常不少于7mm，因此沖壓模使用的SWB彈簧長(zhǎng)度通常大于50mm；氮?dú)鈴椈墒穷A(yù)置壓縮氮?dú)獾膯位钊麠U氣壓缸，其優(yōu)點(diǎn)在于初始?jí)毫^大，但其長(zhǎng)度通常大于

80mmo這些壓卸料功能元件置于模具的上下模里，模具需要設(shè)計(jì)達(dá)到一定厚度才能實(shí)現(xiàn)，其結(jié)果模具不僅顯得笨重，而且浪費(fèi)大量?jī)?yōu)質(zhì)鋼材。

在這樣的背景之下，對(duì)模具企業(yè)而言，如何在保證模具質(zhì)量的前提下降低模具的成本將會(huì)是一個(gè)挑戰(zhàn)。

再者，現(xiàn)在許多的產(chǎn)品開發(fā)周期進(jìn)一步縮短，尤其以時(shí)尚電子產(chǎn)品為代表，模具企業(yè)將面臨如何提升效率以縮短模具的設(shè)計(jì)和制造周期；第三，提高模具的可靠性、穩(wěn)定性和安全性，避免模具時(shí)常不卸料、制件尺寸波動(dòng)大、模具損壞以及人員工傷事故等情況的發(fā)生。

提高沖壓制件精度和質(zhì)量穩(wěn)定性及提高模具安全性的有效方法是使模具擁有足夠大的壓（卸）料力。增加彈簧長(zhǎng)度和增大預(yù)壓力只能部分增大模具的壓（卸）料力，并且使模具厚度相應(yīng)增加，提高了模具成本。

氣墊（氣缸）的出現(xiàn)和應(yīng)用解決了提高下模壓（卸）料力不足的問題（這類模具通常是向上彎曲模），但它解決不了上模壓（卸）料力不足的問題（這類模具通常是沖裁模和向下彎曲模）。

氮?dú)鈴椈傻某霈F(xiàn)和應(yīng)用提高了模具的壓（卸）料力，但其缺點(diǎn)是使模具厚度進(jìn)一步增加，并且加上其本身價(jià)格昂貴，經(jīng)濟(jì)性差，使得模具成本進(jìn)一步提高。

綜上所述，沖壓模亟待解決的問題有降低模具成本，縮短制模周期，提高模具的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，以及如何充分利用模具的功能性元件等。

3沖壓模壓卸料功能模塊化創(chuàng)新

沖壓模的模塊化創(chuàng)新需考慮通用性、功能性、獨(dú)立性、互換性、安全性、經(jīng)濟(jì)性和可持續(xù)性等幾個(gè)方面的因素。

沖壓模的壓卸料功能符合這些特征，因此可以實(shí)施模塊化創(chuàng)新。

通過模具結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，對(duì)沖壓模進(jìn)行系統(tǒng)重構(gòu)。把現(xiàn)有沖壓模結(jié)構(gòu)進(jìn)行模塊化拆分，變?yōu)?ldquo;通用標(biāo)準(zhǔn)化組件" + “一模一樣"結(jié)構(gòu)，使“一模一樣"這部分的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。

模具中提供壓（卸）料功能的彈性或壓力元件一般有彈簧、優(yōu)力膠或氮?dú)鈴椈傻取?/span>

通常情況下，壓力元件是每個(gè)模具的組成部分，且每個(gè)模具使用的壓力元件類型、數(shù)量都不相同。

將現(xiàn)有沖壓模的壓（卸）料功能元件和墊鐵配高部分分離出來，組成為一種具有互換性的、通用獨(dú)立的和可持續(xù)性的外置式?jīng)_壓模 “通用標(biāo)準(zhǔn)化組件"，將其命名為“模具平臺(tái) 

如圖1所示，模具平臺(tái)主要由底座、卸料板、支撐柱、彈性或壓力元件（彈簧或氮?dú)鈴椈桑┑炔糠纸M成。底座加工有U型安裝槽，用于和沖床滑塊（當(dāng)模具平臺(tái)在上模使用時(shí)）或工作臺(tái)（當(dāng)模具平臺(tái)在下模使用時(shí)）連接。

模具平臺(tái)與模具連接有兩種方式：一是通過模具平臺(tái)內(nèi)置的螺栓，鎖到模具模座上相應(yīng)的螺孔內(nèi)，如圖2所示，該方式模具平臺(tái)通常用于上模；二是通過模具平臺(tái)兩側(cè)的T型槽，用T型螺栓螺母將模具和模具平臺(tái)連接起來，如圖3所示，該方式模具平臺(tái)通常用于下模。

與傳統(tǒng)的模具中壓卸料功能相比，沒有了模具里空間和厚度的限制，更多的彈性和壓力元件可以被放置在模具平臺(tái)內(nèi)以增大壓（卸）料力，可以從根本上解決上?；蛳履海ㄐ叮┝狭Σ蛔愕膯栴}。

圖1模具平臺(tái)結(jié)構(gòu)

圖2 模具平臺(tái)用于上模時(shí)

圖3 模具平臺(tái)用于下模時(shí)

在模具平臺(tái)的基礎(chǔ)上，沖壓模系統(tǒng)將創(chuàng)新為“模具平臺(tái)" +“新沖壓模"。新沖壓模里不再設(shè)置壓卸料功能元件，模具的壓卸料功能由模具的卸料板和模具平臺(tái)的卸料板之間的傳力頂桿完成模具哪里需要壓（卸）料力就在哪里設(shè)置一個(gè)傳力頂桿

4模具平臺(tái)的作用（1）降低模具成本

在模具平臺(tái)的基礎(chǔ)上，沖壓模的結(jié)構(gòu)被簡(jiǎn)化，降低了模具的制造成本和儲(chǔ)存成本 模具中無需再設(shè)置壓卸料功能元件以及配高墊板；上模座（當(dāng)模具平臺(tái)在上模使用時(shí)）或下模座（當(dāng)模具平臺(tái)在下模使用時(shí)）的厚度將減小30％、50％；模具平臺(tái)可以替代上

（下）模墊鐵；減輕了模具的重量 總體預(yù)估降低模具成本20％、40％。

（2）降低沖壓生產(chǎn)成本 在模具對(duì)金屬材料進(jìn)行沖壓加工的過程中，金屬材料會(huì)發(fā)生分離、移動(dòng)、扭曲和塑性變形等一系列復(fù)雜的變化，為了保證制件的尺寸和形狀的穩(wěn)定，需要足夠大的壓（卸）料力。

模具從沖壓開始到?jīng)_壓結(jié)束過程中，壓（卸）料力足夠大且變化幅度盡可能小，尤其是在模具開始沖壓時(shí)保持足夠大的壓（卸）料力，對(duì)于模具穩(wěn)定生產(chǎn)非常重要精密沖壓制件要求的尺寸精度都很高，沖壓生產(chǎn)在一定的時(shí)間段內(nèi)是連續(xù)生產(chǎn)的，生產(chǎn)的批量大。

如果因?yàn)槟＞卟环€(wěn)定，生產(chǎn)的制件中混有不良品，不管是選別還是廢棄，都會(huì)導(dǎo)致沖壓生產(chǎn)成本的增加，影響企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力

對(duì)家電和IT等領(lǐng)域產(chǎn)品來說，大量薄板制件模具的特點(diǎn)是模具大而沖壓力小，由于沖床的上滑塊比下工作臺(tái)小很多導(dǎo)致模具不能安裝在相應(yīng)噸位的沖床上，而普遍存在模具安裝在更大噸位沖床的情況。

采用了模具平臺(tái)后，由于是沖壓模與模具平臺(tái)連接，平臺(tái)再與沖床滑塊連接，因此沖壓薄板的大型模具可以安裝在與沖裁力相匹配的小一級(jí)噸位沖床上。

例如， 250t沖床上使用的模具在采用模具平臺(tái)后，可以安裝在150t沖床上使用

模具平臺(tái)提供了足夠大的壓（卸）料力，解決了沖壓模因卸料力不足導(dǎo)致的損壞和維修，提高了模具沖壓的穩(wěn)定性和的生產(chǎn)效率，降低了模具的維修成本，減少了不良品發(fā)生的概率，從而降低沖壓生產(chǎn)成本。

（3） 縮短制模周期。

由于模具結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化，縮短了模具設(shè)計(jì)時(shí)間（在模具平臺(tái)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)模具，對(duì)于壓卸料功能的配置只需考慮頂桿的位置）及減少了制造工作量（省去了墊板、墊鐵和原模具中彈簧孔的加工），因此縮短了制模周期。

（4） 提高模具的可靠性與安全性。

如前面所分析，由于各種因素的限制，模具難以獲得足夠大的壓（卸）料力，因此，模具存在可靠性與安全跬隱患。

模具平臺(tái)作為一個(gè)獨(dú)立的壓卸料功能裝置，不受模具里空間的限制，其功能優(yōu)勢(shì)在于：一是可以布置更

傳統(tǒng)110T模具壓力曲線圖

多的壓力元件來增大壓（卸）料力；二是壓力元件（如彈簧）可以有較大的預(yù)壓縮量，提高初始?jí)毫?，使模具的壓力曲線更平緩，如圖4所示；

是可以獲得更大的壓縮行程，該項(xiàng)優(yōu)勢(shì)對(duì)拉伸和彎曲成形尤為重要。

模具平臺(tái)解決了模具工作中卸料力不足導(dǎo)致的有時(shí)不卸料的難題，提高了沖壓模的穩(wěn)定性和可靠性，從根本上解決了因模具不卸料而導(dǎo)致的沖壓安全性問題。

可持續(xù)性。

作為具有互換性和可持續(xù)性的工藝裝備模具平臺(tái)可以重復(fù)性地與近似大小的不同類型的模具搭接使用，不會(huì)隨著模具的報(bào)廢而報(bào)廢。

（6）低碳環(huán)保。

由于模具平臺(tái)的使用，制造模具的鋼材可以節(jié)省 20％、30％。以2011年為例，2011年全國(guó)沖壓模消耗鋼材約172萬噸推廣使用模具平臺(tái)，每年可節(jié)省鋼材 34 ·4巧1.6萬噸。

根據(jù)《國(guó)際鋼鐵協(xié)會(huì)行動(dòng)報(bào)告》，平均生產(chǎn)每噸鋼會(huì)排放1.9噸二氧化碳。參照2010年的數(shù)據(jù)，中國(guó)噸鋼耗能0．73噸標(biāo)煤/噸鋼，耗水8噸/噸鋼。

即中國(guó)每年可節(jié)省2弘37 · 7萬噸標(biāo)煤，275 · 2、412 · 8萬噸水以及減少65 · 4一98萬噸的碳排放。

因此，模具平臺(tái)的大規(guī)模使用可使沖壓模行業(yè)每年節(jié)省大量的優(yōu)質(zhì)鋼材以及彈簧和氮?dú)鈴椈傻葮?biāo)準(zhǔn)件，相應(yīng)地節(jié)約生產(chǎn)這些鋼材及標(biāo)準(zhǔn)件所消耗的原材料和能源資源，減少污染和碳排放。

壓縮行程（mm） 壓縮行程（mm）

圖4傳統(tǒng)沖壓模壓力曲線與使用模具平臺(tái)后壓力曲線對(duì)比圖

110T模具平臺(tái)壓力曲線圖

參考文獻(xiàn)

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第一作者簡(jiǎn)介：張?jiān)屏?，男?9年生，北京理工大學(xué)工學(xué)碩士，北京大學(xué)光華管理學(xué)院EMBA；工程師；從事機(jī)制工藝、工裝、切削技術(shù)、沖壓模具技術(shù)、工程項(xiàng)目管理和經(jīng)營(yíng)管理等科研工作30余年，多項(xiàng)模具技術(shù)發(fā)明專利。

（收稿日期：2014一06一25）0