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轉發(fā)自：沖模技術(shù)

作者：張云亮，張澤浩2

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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(lái)實(shí)現，其作用是在沖壓作業(yè)開(kāi)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(guò)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一配置，模具需要根據加工制件大小、沖壓力載荷以及沖床的規格等條件來(lái)進(jìn)行設計。

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、金屬彈簧和氮氣彈簧等，其中優(yōu)力膠、橡膠和金屬彈簧的特點(diǎn)在于初始壓力為零，壓力大小與壓縮量成正比，為了獲得使用時(shí)的初始壓力必須預壓彈簧長(cháng)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）類(lèi)的有效壓縮量是彈簧長(cháng)度的20％

這就意味著(zhù)SWB彈簧的使用壓縮量大約是其長(cháng)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(cháng)度通常大于50mm；氮氣彈簧是預置壓縮氮氣的單活塞桿氣壓缸，其優(yōu)點(diǎn)在于初始壓力較大，但其長(cháng)度通常大于80mmo這些壓卸料功能元件置于模具的上下模里，模具需要設計達到一定厚度才能實(shí)現，其結果模具不僅顯得笨重，而且浪費大量?jì)?yōu)質(zhì)鋼材。

在這樣的背景之下，對模具企業(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。

再者，現在許多的產(chǎn)品開(kāi)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計和制造周期；第三，提高模具的可靠性、穩定性和安全性，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(cháng)度和增大預壓力只能部分增大模具的壓（卸）料力，并且使模具厚度相應增加，提高了模具成本。

氣墊（氣缸）的出現和應用解決了提高下模壓（卸）料力不足的問(wèn)題（這類(lèi)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(wèn)題（這類(lèi)模具通常是沖裁模和向下彎曲模）。

氮氣彈簧的出現和應用提高了模具的壓（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(wèn)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、獨立性、互換性、安全性、經(jīng)濟性和可持續性等幾個(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(guò)模具結構創(chuàng )新，對沖壓模進(jìn)行系統重構。把現有沖壓模結構進(jìn)行模塊化拆分，變?yōu)?ldquo;通用標準化組件" + “一模一樣"結構，使“一模一樣"這部分的結構簡(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)力膠或氮氣彈簧等。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(lèi)型、數量都不相同。

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

如圖1所示，模具平臺主要由底座、卸料板、支撐柱、彈性或壓力元件（彈簧或氮氣彈簧）等部分組成。

底座加工有U型安裝槽，用于和沖床滑塊（當模具平臺在上模使用時(shí)）或工作臺（當模具平臺在下模使用時(shí)）連接。

模具平臺與模具連接有兩種方式：一是通過(guò)模具平臺內置的螺栓，鎖到模具模座上相應的螺孔內，如圖2所示，該方式模具平臺通常用于上模；二是通過(guò)模具平臺兩側的T型槽，用T型螺栓螺母將模具和模具平臺連接起來(lái)，如圖3所示，該方式模具平臺通常用于下模。

與傳統的模具中壓卸料功能相比，沒(méi)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內以增大壓（卸）料力，可以從根本上解決上?；蛳履海ㄐ叮┝狭Σ蛔愕膯?wèn)題。

圖1模具平臺結構

圖2 模具平臺用于上模時(shí)

圖3 模具平臺用于下模時(shí)

在模具平臺的基礎上，沖壓模系統將創(chuàng )新為“模具平臺" +“新沖壓模"。

新沖壓模里不再設置壓卸料功能元件，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）料力就在哪里設置一個(gè)傳力頂桿

4模具平臺的作用（1）降低模具成本

在模具平臺的基礎上，沖壓模的結構被簡(jiǎn)化，降低了模具的制造成本和儲存成本 模具中無(wú)需再設置壓卸料功能元件以及配高墊板；上模座（當模具平臺在上模使用時(shí)）或下模座（當模具平臺在下模使用時(shí)）的厚度將減小30％、50％；模具平臺可以替代上

（下）模墊鐵；減輕了模具的重量 總體預估降低模具成本20％、40％。

（2）降低沖壓生產(chǎn)成本 在模具對金屬材料進(jìn)行沖壓加工的過(guò)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雜的變化，為了保證制件的尺寸和形狀的穩定，需要足夠大的壓（卸）料力。

模具從沖壓開(kāi)始到?jīng)_壓結束過(guò)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(kāi)始沖壓時(shí)保持足夠大的壓（卸）料力，對于模具穩定生產(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)間段內是連續生產(chǎn)的，生產(chǎn)的批量大。

如果因為模具不穩定，生產(chǎn)的制件中混有不良品，不管是選別還是廢棄，都會(huì )導致沖壓生產(chǎn)成本的增加，影響企業(yè)的競爭力對家電和IT等領(lǐng)域產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，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小很多導致模具不能安裝在相應噸位的沖床上，而普遍存在模具安裝在更大噸位沖床的情況。

采用了模具平臺后，由于是沖壓模與模具平臺連接，平臺再與沖床滑塊連接，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噸位沖床上。

例如， 250t沖床上使用的模具在采用模具平臺后，可以安裝在150t沖床上使用模具平臺提供了足夠大的壓（卸）料力，解決了沖壓模因卸料力不足導致的損壞和維修，提高了模具沖壓的穩定性和的生產(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。

由于模具結構的簡(jiǎn)化，縮短了模具設計時(shí)間（在模具平臺的基礎上設計模具，對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。

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

傳統110T模具壓力曲線(xiàn)圖

多的壓力元件來(lái)增大壓（卸）料力；二是壓力元件（如彈簧）可以有較大的預壓縮量，提高初始壓力，使模具的壓力曲線(xiàn)更平緩，如圖4所示；

是可以獲得更大的壓縮行程，該項優(yōu)勢對拉伸和彎曲成形尤為重要。

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

5）可持續性。

作為具有互換性和可持續性的工藝裝備模具平臺可以重復性地與近似大小的不同類(lèi)型的模具搭接使用，不會(huì )隨著(zhù)模具的報廢而報廢。

（6）低碳環(huán)保。

由于模具平臺的使用，制造模具的鋼材可以節省 20％、30％。以2011年為例，2011年全國沖壓模消耗鋼材約172萬(wàn)噸推廣使用模具平臺，每年可節省鋼材 34 ·4巧1.6萬(wàn)噸。

根據《國際鋼鐵協(xié)會(huì )行動(dòng)報告》，平均生產(chǎn)每噸鋼會(huì )排放1.9噸二氧化碳。參照2010年的數據，中國噸鋼耗能0．73噸標煤/噸鋼，耗水8噸/噸鋼。

即中國每年可節省2弘37 · 7萬(wàn)噸標煤，275 · 2、412 · 8萬(wàn)噸水以及減少65 · 4一98萬(wàn)噸的碳排放。

因此，模具平臺的大規模使用可使沖壓模行業(yè)每年節省大量的優(yōu)質(zhì)鋼材以及彈簧和氮氣彈簧等標準件，相應地節約生產(chǎn)這些鋼材及標準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傳統沖壓模壓力曲線(xiàn)與使用模具平臺后壓力曲線(xiàn)對比圖

110T模具平臺壓力曲線(xiàn)圖

參考文獻

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（6）：1一5

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[4] 中國機械工業(yè)年鑒編輯委員會(huì )，中國模具工業(yè)協(xié)會(huì )中國模具工業(yè)年鑒2012[M]，北京：機械工業(yè)出版社，2012·

第一作者簡(jiǎn)介：張云亮，男，19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；從事機制工藝、工裝、切削技術(shù)、沖壓模具技術(shù)、工程項目管理和經(jīng)營(yíng)管理等科研工作30余年，多項模具技術(shù)發(fā)明專(zhuān)利。

（收稿日期：2014一06一25）0