冲压模具标准件选用与设计指南

应昊

[摘 要]时代不断发展，现代技术不断提高，而掌握运用新技术的人才，例如模具的工艺设计，高级模具的研发以及高级管理人才，他们的能力也在不断地提升，在航天航空的方面尤为突出，在飞机制造过程中，会涉及很多学科，同时也会涉及很多零件加工方法，在飞机的内部零件生产上，技术人员要满足飞机的设计要求，同时根据要求进行工艺计算，结合先进的生产设备，设计出整体结构，在飞机零件生产领域，最普遍的生产设备就是冲压模具，冲压，是对金属板材的一种加工方法，而最常见的是冷冲压，它的好处就是成本非常低，同时加工后的零件表面质量也很好，对于这种加工方法，需要设计者通过零件工艺分析来确定冲压的方式需要大量的设计计算，才能设计出使用的冲压模具，在现代的生产当中，冲压技术已经成为重要的生产手段之一。

[关键词]设计要求；工艺计算；设计计算；工艺分析；整体结构

中图分类号：V261.28 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）24-0113-01

飞机机身上有很多钣金零件，而这些零件有些是不能通过其他的加工方法得到的，只能用冲压的方法加工，而对于这些零件的要求就是加工过程中保证零件的表面粗糙度，并且加工后零件的表面不能有毛刺和划痕，同时在加工过程中也要保持零件的表面粗糙度，通过查阅资料，我们可以得到普通的冲压模具对零件的精度要求。对于冲压零件的材料也是有要求的，对于零件的力学性能有着非常严格的要求，要求零件的强度要低一些，塑性要好，厚度公差要符合国家的标准。[1]对于零件的排样方法，一般是根据零件的形状和现代先进的优化方法来排样，一般排样方法分为单排，多排，交叉排，根据零件的作用将零件混合排样也可以。

一、设计计算

在对模具的设计计算过程中，要考虑对每个环节的计算，包括零件的下料，模具关键位置零件的设计计算。

（一）冲压力

冲压力也就是在冲压过程中对零件的力，它的计算方法是将在冲压过程中对零件每个动作产生的冲裁工艺力相加起来，工艺力包括冲裁力、冲孔冲裁力、落料冲裁力、卸料力、推料力、顶件力。

（二）冲压模具刃口尺寸

模具刃口的尺寸设计计算是指冲孔的凸、凹模尺寸计算，冲孔的凸模刃口尺寸计算方法是孔径公差的0.75倍加上冲孔的最小极限尺寸，并取下偏差；冲孔的凹模刃口尺寸计算方法是，凸模刃口尺寸与凸、凹模最小初始双面间隙相加，并取上偏差，

二、模具结构设计[2]

在飞机饭金类零件加工过程中，由于飞机的零部件比较多，形状也很复杂，一般选取冲压模具为复合机构，这样可以做到加工数量多，加工效率高，在冲压模具的结构设计上有几个关键位置需要设计者们确认。模具的结构形式有很多种，需要设计者去根据生产的需求和零件的要求去选取不同的结构形式，但一般的模具都有几个共同的部件，定位零件、卸料与推料装置、导向装置、联接与固定零件。（1）定位方法：冲压模具的重要位置之一，它的作用非常关键，冲压件是否到达预定位置，是否可以冲压，都是需要定位装置确认，而冲压模具一般的定位方法为定位销，将定位销安装在凸凹模上。（2）导向装置：在选取导向装置的时候，有很多种方式，有导板式的、滚珠导柱式的、有滑动式导柱的，而木模具设计上采用滑动式导柱，原因是操作方便，成木低。（3）卸料装置：卸料分为两种，一种是对加工后成品零件的卸料，另一种是对材料的卸料，也叫调料，一般对零件的卸料方法采用打料装置，而调料的卸料方法为弹簧法。通过这些位置机构形式的选用，可以将飞机零件的冲压模具设计出来，再结合上述计算方法计算出来的尺寸，可以绘制出具体的图纸。

轴承端盖在飞机上是比较常见的零件，它一般都是在飞机内部使用，对于它的要求一般就是符合设计要求就可以，所以在材料上选取10#钢，从图中可以看出，该零件的厚度为2mm，这种零件符合冲压的加工方法，同时在零件的中心有一个拉深，在四周分布相同大小的孔，所以加工的程序可以为：落料、拉深、冲孔、切边。在设计上，对于这个零件要注意几点：中心拉深处，要计算好拉深的高度，要有一定的加工余量，而在模具的凸凹模设计上，凸模上不要有出气孔，以免在拉深时候，工件从出气孔发生变形。

三、工艺计算

在模具的设计计算上，要将材料的利用率要考虑进去，因为材料的浪费就是成木的提高。在零件的排样上，根据毛坯的尺寸，再根据实际设计，最终确定排样方案为直排，这样材料的利用率较高，节约成本。在整个模具的设计上，凹凸模的尺寸计算可以根据模具设计中的计算公式计算得出，而整个模具设计上需要计算落料的凹、凸模尺寸、冲孔的凹、凸模尺寸、拉深的凹、凸模尺寸。

四、整体结构

在压力选用上，它的工作行程要考虑工件的因素，要考虑工件拉深的深度，工件的取放，所以它的行程要够大，再根据该零件的厚度和拉深力，最终确定压力机。冲压模具的垫板，垫板要能承受凸模的冲压力，它是承载零件和冲压力的作用，要具有一定的强度，避免在冲压过程中，零件局部塌陷，从而使零件产生不良变形，最终会影响模具的整体质量，垫板的尺寸也是通过计算而来，最终确定垫板的尺寸为200×200×20，采用的材质为45#钢。打料块的设计一般是与打料杆配合运动，通过机械连接，打料块是在冲压之后，凸模抬起后，打料块进行打料。对于这些生产大批量零件的模具设备，要考虑模具的寿命，尽量使模具的寿命长，精度高，而要实现这点，就应该添加导柱、导套，导柱的功能就是讲凹、凸模在一条中心线上，保证精度，而根据木零件的要求，冲压的精度要求，以及工件的厚度，采用导柱和导套之间的配合精度为H7/h6，配合为间隙配合。对于整个模具的零件，需要满足设计上的要求，对于材料要满足寿命。[3]

在飞机零件生产中，有着很多复杂的设备，它们的问世都是技术人员辛勤汗水的结屏，像这种有拉深和冲压的设备，是一个比较复杂的设备，在零件生产前就要对设备进行设计和预测，在飞机零件的生产中，使用模具可以减少很多废品，提高飞机的整体性能，作为一个设计研发者，要具有扎实的专业知识，科学、严谨的作风，要突破新技术，为我国航天事业做出应有的贡献。通过以上我们可以看出冲压模具设计和研发的流程，需要对飞机零件工艺分析，对模具尺寸进行计算，选用关键位置的结构形式，最后绘制图纸，这是一套飞机零件冲压模具最基础的设计方法，而对于我们设计者，需要在实践中开拓脑筋，研发新的设计流程和结构形式，来满足不断提高的飞机零件精度要求。

参考文献

[1] 彭群.深锥形零件的冲压成形工艺分析及模具设计[J].科技展望，2016，36.

[2] 张羽.飞机零件冲压模具设计与研究[J].中国新技术新产品，2017，07.

[3] 邹程.飞机軸承端盖冲压模具设计[J].中国新技术新产品，2017，08.