衝壓模具

衝壓模具的形式很多，沖模也依工作性質，模具構造，模具材料三方面來分類。

根據工藝性質分類

a.沖裁模 沿封閉或敞開的輪廓線使材料產生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。

b.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。

c.拉深模 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。

d.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。

e. 鉚合模 是借用外力使參與的零件按照一定的順序和方式連接或搭接在一起，進而形成一個整體

根據工序組合程度分類

a.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。

b.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。

c.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。

d.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。

依產品的加工方法分類

依產品加工方法的不同，可將模具分成沖剪模具、彎曲模具、抽制模具、成形模具和壓縮模具等五大類。

a. 沖剪模具：是以剪切作用完成工作的，常用的形式有剪斷沖模、下料沖模、沖孔沖模、修邊沖模、整緣沖模、拉孔沖模和沖切模具。

b.彎曲模具：是將平整的毛胚彎成一個角度的形狀，視零件的形狀、精度及生產量的多寡，乃有多種不同形式的模具，如普通彎曲沖模、凸輪彎曲沖模、卷邊沖模、圓弧彎曲沖模、折彎沖縫沖模與扭曲沖模等。

c.抽制模具：抽制模具是將平面毛胚製成有底無縫容器。

d.成形模具：指用各種局部變形的方法來改變毛胚的形狀，其形式有凸張成形沖模、卷緣成形沖模、頸縮成形沖模、孔凸緣成形沖模、圓緣成形沖模。

e.壓縮模具：是利用強大的壓力，使金屬毛胚流動變形，成為所需的形狀，其種類有擠制沖模、壓花沖模、壓印沖模、端壓沖模。

衝壓模具術語基礎知識

1、卷邊

卷邊是將工序件邊緣捲成接近封閉圓形的一種衝壓工序。卷邊圓形的軸線呈直線形。

2、卷緣

卷緣是將空心件上口邊緣捲成接近封閉圓形的一種衝壓工序。

3、拉延

拉延是把平直毛料或工序件變為曲面形的一種衝壓工序，曲面主要依靠位於凸模底部材料的延伸形成。

4、拉彎

拉彎是在拉力與彎矩共同作用下實現彎曲變形，使整個彎曲橫斷面全部受拉伸應力的一種衝壓工序。

5、脹形

脹形是將空心件或管狀件沿徑嚮往外擴張的一種衝壓工序。剖切 剖切是將成形工序件一分為幾的一種衝壓工序。

6、校平

校平是提高局部或整體平面型零件平直度的一種衝壓工序。

7、起伏成形

是依靠材料的延伸使工序件形成局部凹陷或凸起的衝壓工序。起伏成形中材料厚度的改變為非意圖性的，即厚度的少量改變是變形過程中自然形成的，不是設計指定的要求。

8、彎曲

彎曲是利用壓力使材料產生塑性變形，從而被彎成有一定曲率、一定角度的形狀的一種衝壓工序。

9、鑿切

鑿切是利用尖刃的鑿切模進行的落料或沖孔工序。鑿切並無下模，墊在材料下面的只是平板，被沖材料絕大多數是非金屬。

10、深孔沖裁

深孔沖裁是孔徑等於或小於被沖材料厚度時的沖孔工序。

11、落料

落料是將材料沿封閉輪廓分離的一種衝壓工序，被分離的材料成為工件或工序件，大多數是平面形的。

12、縮口

縮口是將空心件或管狀件敞口處加壓使其縮小的一種衝壓工序。

13、整形

整形是依靠材料流動，少量改變工序件形狀和尺寸，以保證工件精度的一種衝壓工序。

14、整修

整修是沿外形或內形輪廓切去少量材料，從而提高邊緣光潔度和垂直度的一種衝壓工序。整修工序一般也同時提高尺寸精度。

15、翻孔

翻孔是沿內孔周圍將材料翻成側立凸緣的一種衝壓工序。

16、翻邊

翻邊是沿外形曲線周圍將材料翻成側立短邊的一種衝壓工序。

17、拉深

拉深是把平直毛料或工序件變為空心件，或者把空心件進一步改變形狀和尺寸的一種衝壓工序。拉深時空心件主要依靠位於凸模底部以外的材料流入凹模而形成。

18、連續拉深

連續拉深是在條料（卷料）上，用同一副模具（連續拉深模）通過多次拉深逐步形成所需形狀和尺寸的一種衝壓方法。

19、變薄拉深

變薄拉深是把空心工序件進一步改變形狀和尺寸，意圖性地把側壁減薄的一種拉深工序。

20、反拉深

反拉深是把空心工序件內壁外翻的一種拉深工序。

21、差溫拉深

差溫拉深是利用加熱、冷卻手段，使待變形部分材料的溫度遠高於已變形部分材料的溫度，從而提高變形程度的一種拉深工序。

22、液壓拉深

液壓拉深是利用盛在剛性或柔性容器內的液體，代替凸模或凹模以形成空心件的一種拉深工序。

23、壓筋

壓筋是起伏成形的一種。當局部起伏以筋形式出現時，相應的起伏成形工序稱為壓筋。

第一類

工藝零件，這類零件直接參與工藝過程的完成並和坯料有直接接觸，包括有工作零件、定位零件、卸料與壓料零件等；

第二類

結構零件，這類零件不直接參與完成工藝過程，也不和坯料有直接接觸，只對模具完成工藝過程起保證作用，或對模具功能起完善作用，包括有導向零件、緊固零件、標準件及其它零件等，如表1.1.3所示。應該指出，不是所有的沖模都必須具備上述六種零件，尤其是單工序模，但是工作零件和必要的固定零件等是不可缺少的。

製造技術

模具製造技術現代化是模具工業發展的基礎。隨著科學技術的發展，計算機技術、信息技術、自動化技術等先進技術正不斷向傳統製造技術滲透、交叉、融合，對其實施改造，形成先進位造技術。新型衝壓模內攻牙技術，引導了不少衝壓廠家為了降低成本，引起了一股搶購熱潮.

模具先進位造技術的發展主要體現在：

高速銑削加工

普通銑削加工採用低的進給速度和大的切削參數，而高速銑削加工則採用高的進給速度和小的切削參數，高速銑削加工相對於普通銑削加工具有如下特點：

a.高效 高速銑削的主軸轉速一般為15000r/min～40000r/min，最高可達100000r/min。在切削鋼時，其切削速度約為400m/min，比傳統的銑削加工高5～10倍；在加工模具型腔時與傳統的加工方法(傳統銑削、電火花成形加工等)相比其效率提高4～5倍。

b.高精度 高速銑削加工精度一般為10μm，有的精度還要高。

c.高的表面質量 由於高速銑削時工件溫升小（約為3°C），故表面沒有變質層及微裂紋，熱變形也小。最好的表面粗糙度Ra小於1μm，減少了後續磨削及拋光工作量。

d.可加工高硬材料 可銑削50～54HRC的鋼材，銑削的最高硬度可達60HRC。

鑒於高速加工具備上述優點，所以高速加工在模具製造中正得到廣泛應用，並逐步替代部分磨削加工和電加工。

電火花銑削加工

電火花銑削加工（又稱為電火花創成加工）是電火花加工技術的重大發展，這是一種替代傳統用成型電極加工模具型腔的新技術。像數控銑削加工一樣，電火花銑削加工採用高速旋轉的桿狀電極對工件進行二維或三維輪廓加工，無需製造複雜、昂貴的成型電極。日本三菱公司推出的EDSCAN8E電火花創成加工機床，配置有電極損耗自動補償系統、CAD/CAM集成系統、在線自動測量系統和動態模擬系統，體現了當今電火花創成加工機床的水平。

慢走絲線切割技術

數控慢走絲線切割技術發展水平已相當高，功能相當完善，自動化程度已達到無人看管運行的程度。最大切割速度已達300mm2/min，加工精度可達到±1.5μm，加工表面粗糙度Ra0.1～0.2μm。直徑0.03～0.1mm細絲線切割技術的開發，可實現凹凸模的一次切割完成，並可進行0.04mm的窄槽及半徑0.02mm內圓角的切割加工。錐度切割技術已能進行30°以上錐度的精密加工。

磨削及拋光加工技術　磨削及拋光加工由於精度高、表面質量好、表面粗糙度值低等特點，在精密模具加工中廣泛應用。精密模具製造廣泛使用數控成形磨床、數控光學曲線磨床、數控連續軌跡坐標磨床及自動拋光機等先進設備和技術。

數控測量

產品結構的複雜，必然導致模具零件形狀的複雜。傳統的幾何檢測手段已無法適應模具的生產。現代模具製造已廣泛使用三坐標數控測量機進行模具零件的幾何量的測量，模具加工過程的檢測手段也取得了很大進展。三坐標數控測量機除了能高精度地測量複雜曲面的數據外，其良好的溫度補償裝置、可靠的抗振保護能力、嚴密的除塵措施以及簡便的操作步驟，使得現場自動化檢測成為可能。

模具先進位造技術的應用改變了傳統制模技術模具質量依賴於人為因素，不易控制的狀況，使得模具質量依賴於物化因素，整體水平容易控制，模具再現能力強。

高強度鋼衝壓模具

當今高強鋼、超高強鋼很好的實現了車輛的輕量化，提高了車輛的碰撞強度和安全性能，因此成為車用鋼材的重要發展方向。但隨著板料強度的提高，傳統的冷衝壓工藝在成型過程中容易產生破裂現象，無法滿足高強度鋼板的加工工藝要求。在無法滿足成型條件的情況下，國際上逐漸研究超高強度鋼板的熱衝壓成形技術。該技術是綜合了成形、傳熱以及組織相變的一種新工藝，主要是利用高溫奧氏體狀態下，板料的塑性增加，屈服強度降低的特點，通過模具進行成形的工藝。但是熱成型需要對工藝條件、金屬相變、CAE分析技術進行深入研究，該技術被國外廠商壟斷，國內發展緩慢。

過去在生產深沖或者重沖工件，大家都認為耐壓型(EP)潤滑油是保護模具的最好選擇。硫和氯EP添加劑被混合到純油中來提高模具壽命已經有很長的歷史了。但是隨著新金屬--高強度鋼的出現，環保要求的嚴格，EP油基潤滑油的價值已經減少，甚至失去市場。

在高溫下高強度鋼的成型，EP油基潤滑油失去了它的性能，無法在極溫應用中提供物理的模具保護隔膜。而極溫型的IRMCO高固體聚合物潤滑劑則可以提供必要的保護。隨著金屬在衝壓模具中變形，溫度不斷升高，EP油基潤滑油都會變薄，有些情況下會達到閃點或者燒著（冒煙）。IRMCO高分子聚合物潤滑劑一般開始噴上去時稠度低得多。隨著成形過程中溫度的上升，會變得更稠更堅韌。實際上高分子聚合物極溫潤滑劑都有“熱尋性”而且會粘到金屬上，形成一個可以降低摩擦的隔膜。這個保護屏障可以允許工件延展，在最高要求的工件成型時沒有破裂和粘接，以此來控制摩擦和金屬流動。有效的保護了模具，延長了模具使用壽命，提高了衝壓的強度。

衝壓模具的快速成形技術

隨著經濟的快速發展和市場需求的多樣化，人們對產品生產周期的要求越來越短，尤其在小批量甚至單件生產方面，要求現代製造技術不僅要有較高的柔性，還要有更新的、更能滿足市場要求迅速變化的生產模式。數控單元衝壓模具快速成形技術，就是為適應此種狀態而產生的。

鈑件的形狀可分割成一些簡單的圖形元素，然後合成所需圖形。例如：矩形是4個直角的合成；波浪形是一些曲線的合成等。因此，對於一些精度要求較高的小批量甚至單件生產的鈑金件，可以用一些通用件迅速組裝成單元衝壓模具，採用數控技術，使之快速成形。將被加工鈑金件看成一個可被分割的平面圖形，對分割出來的簡單圖形元素進行數字化處理。即按其方位進行定位編碼。如圖1所示的非等距簡單圖形零件的數字化，缺口1、2、3、4的(Δx,Δy)均相等，方孔5的(Δx,Δy)均等於2倍的(Δx,Δy)，設現有通用沖頭的寬等於Δx，長等於Δy，則按如圖1所示進行編號。缺口1由位置(2,0)以及位置(3,0)合成，缺口2、3、4同樣由兩個位置合成，方孔由8個位置合成。如果採用矩形單元快速成形，可以獲得如圖2所示的二維編碼，由於劃分過細使得到的編碼較長。如果採用正方形單元快速成形，則可以獲得如圖3所示的二維編碼，其編碼減小一半。

矩形單元二維編碼如下：

對於等距簡單圖形零件如鑰匙齒形的快速成形由於齒距相等河以進一步簡化編碼。鑰匙齒形編碼示意圖，如圖2所示。圖中採用三角形單元，實際應用採用的是梯形單元編碼可以降為一維數組。

參數定義：

齒數--衝壓的次數，現假使為5。

齒距--衝壓時，Y方向的每次移動的距離。

級差值—衝壓時X方向移動一個單位時的距離。

級差數--衝壓時，X方向的移動單位。

當選定齒距和級差值后，鑰匙的齒形加工位置可以轉換為級差數最後齒形編碼為一維數組((2 1 3 2 1)。由以上可知數字化編碼是單元沖模快速成形的關鍵，合適的編碼不僅可以提高生產效率，而且可以節省存儲內存。

大部分中小型企業尚不具備購買高檔數控沖床的經濟實力，數控單元衝壓模具可以直接安裝在普通沖床上作為簡易數控沖床來使用。

快速成形模具機構示意圖如圖3所示。上模為凸模機構。光電頭安裝在上模板下方以檢測凸模的起落。坯料的裝夾要根據不同的需要進行設計。料板由步進電機控制絲杠分X,Y方向驅動。下模為凹模機構，直接安裝在工作台上。

1.電機驅動及選用

步進電機是一種將電脈衝轉化為角位移的執行機構。共有3種：永磁式、反應式和混合式。混合式集中了前二種的優點，從性價比方面進行綜合考慮，擬選用步進角1.8o的兩相混合式步進電機。

驅動器的型號、種類較多，細分型為考慮對象。因為細分型可消除電機的低頻振蕩，可提高電機的輸出轉矩及解析度。顧及速度和精度細分係數定為4。

2.系統硬體設計

數控單元沖模是安裝在曲軸式壓力機上的，機床的衝壓原理不變。需要控制的是兩方面內容：首先要確定零點以及各工位點的位置；其次在上沖模往複動作的啟停間被加工件的按編碼所得的X,Y方向的快速進給送料運動以及這兩個動作的協調。即實現衝壓和送料動作的同步控制。控制系統框圖，如圖4所示。光電信號檢測電路圖，如圖5所示。

數控系統的人機界面採用鍵盤輸入LED顯示鍵盤具有數字鍵、設定、修改、查尋、X及Y方向的調整、執行等的功能鍵，可用來完成加工程序的輸入、修改及對控制的操作和調整等。操作人員根據被加工件的形狀在計算機上進行編碼，自動生成加工程序，通過串列口將加工程序下載給單片機並且保存在FLASH ROM中。工模安裝後手動調整零位。進入執行后單片機從FLASH ROM中取得加工程序，並計算X,Y方向的步進距離后再將其轉換成相應的步進脈衝數控制X,Y方向的步進電機的轉動步數。當光電信號檢測到上模位於開啟位置時數控系統迅速將待加工件定位到加工位置，並且啟動沖床上沖模下壓，實現一次衝壓。在沖床帶動上沖模開啟時數控系統迅速地將待加工件移動到下一加工位置等待下次衝壓，直到完成加工停止沖床運動。

3.系統軟體設計

整個系統由上位機來管理。系統軟體語言採用Visual Basic 6 .0編製其集成開發環境(IDE)集設計、修改、調試、生成等功能於一體，人機交互界面十分友好。它是功能強大的Windows環境下的編程語言簡單易學可視化程度高。

系統軟體結構採用模塊化結構，共有5個功能模塊：系統開機後進入Windows界面雙擊“數控單元沖模”圖標，即彈出應用界面，可選擇功能模塊。系統軟體功能模塊圖如圖6所示。

編輯模塊用來完成用戶對所設定的參數組進行操作的程序的編輯、修改、生成。

參數設定模塊將輸入的參數組製成數據表，送入資料庫以備程序的調用。

運行管理模塊負責程序的運行、中斷。

通信模塊負責上、下位機之間的通信管理，就是將控制程序段及調用的參數組使用MSCOMM控制項，通過RS232串列口送入單片機使單片機執行控制工作。

查詢模塊。方便用戶對已存文件的查看與調用。

單片機的程序也採用模塊化結構，與上位機一樣共有5個功能模塊通過通信介面接受上位機的輸入指令，控制X,Y方向步進電機的運動。也可以脫離上位機直接控制運行。上位機通信程序流程圖，如圖7所示。下位機通信程序流程圖，如圖8所示。

隨著數控技術、伺服技術、運動元件的發展，以及市場經濟的需要，數控單元衝壓模具快速成形技術得到迅速發展。對於中小型傳統企業，這種結合傳統製造工藝的高新技術無疑是一種投資省，見效J陝，方便、快捷的技術。隨著經濟和科學技術的不斷發展，實現自動上下料裝備、外置模具庫自動換模裝備等，已經擺在人們的面前。可見，數控衝壓的發展是以相關技術和新結構的研製為基礎的。單元衝壓模具快速成形技術，無疑是先進衝壓技術發展的一個新起點。

模內攻牙又稱模內攻絲，是一種替代了傳統人工攻牙的新技術，傳統的攻牙設備已經不能適應衝壓產品需求，效率太低，加工時間長。遠遠滿足不了市場的需要。模內攻牙技術的導入使得衝壓模具真正的實現了自動化，效率化，攻牙範圍可達到最小M0.6，最大可達到M45，精度可達到0.01mm，模內攻牙技術使的衝出來的產品不需要再進行第二次人工攻牙，其擠壓出來的產品質量有保證，表面光潔度好，效率高，成本低，廣泛應用於衝壓

製造衝壓模具的材料有鋼材、硬質合金、鋼結硬質合金、鋅基合金、低熔點合金、鋁青銅、高分子材料等等。製造衝壓模具的材料絕大部分以鋼材為主，常用的模具工作部件材料的種類有：碳素工具鋼、低合金工具鋼、高碳高鉻或中鉻工具鋼、中碳合金鋼、高速鋼、基體鋼以及硬質合金、鋼結硬質合金等等。

a.碳素工具鋼

在模具中應用較多的碳素工具鋼為T8A、T10A等，優點為加工性能好，價格便宜。但淬透性和紅硬性差，熱處理變形大，承載能力較低。

b.低合金工具鋼

低合金工具鋼是在碳素工具鋼的基礎上加入了適量的合金元素。與碳素工具鋼相比，減少了淬火變形和開裂傾向，提高了鋼的淬透性，耐磨性亦較好。用於製造模具的低合金鋼有 CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV(代號CH-1)、6CrNiSiMnMoV(代號GD)等。

c. 高碳高鉻工具鋼

常用的高碳高鉻工具鋼有Cr12和Cr12MoV、Cr12Mo1V1（代號D2）、SKD11，它們具有較好的淬透性、淬硬性和耐磨性，熱處理變形很小，為高耐磨微變形模具鋼，承載能力僅次於高速鋼。但碳化物偏析嚴重，必須進行反覆鐓拔（軸向鐓、徑向拔）改鍛，以降低碳化物的不均勻性，提高使用性能。

d. 高碳中鉻工具鋼

用於模具的高碳中鉻工具鋼有Cr4W2MoV、Cr6WV 、Cr5MoV等，它們的含鉻量較低，共晶碳化物少，碳化物分佈均勻，熱處理變形小，具有良好的淬透性和尺寸穩定性。與碳化物偏析相對較嚴重的高碳高鉻鋼相比，性能有所改善。

e. 高速鋼

高速鋼具有模具鋼中最高的的硬度、耐磨性和抗壓強度，承載能力很高。模具中常用的有W18Cr4V（代號8-4-1）和含鎢量較少的W6Mo5 Cr4V2（代號6-5-4-2，美國牌號為M2）以及為提高韌性開發的降碳降釩 高速鋼 6W6Mo5 Cr4V（代號6W6或稱低碳M2）。高速鋼也需要改鍛，以改善其碳化物分佈。

f. 基體鋼

在高速鋼的基本成分上添加少量的其它元素，適當增減含碳量，以改善鋼的性能。這樣的鋼種統稱基體鋼。它們不僅有高速鋼的特點，具有一定的耐磨性和硬度，而且抗疲勞強度和韌性均優於高速鋼，為高強韌性冷作模具鋼，材料成本卻比高速鋼低。模具中常用的基體鋼有 6Cr4W3Mo2VNb（代號65Nb）、7Cr7Mo2V2Si（代號LD）、5Cr4Mo3SiMnVAL（代號012AL）等。

g. 硬質合金和鋼結硬質合金

硬質合金的硬度和耐磨性高於其它任何種類的模具鋼，但抗彎強度和韌性差。用作模具的硬質合金是鎢鈷類，對衝擊性小而耐磨性要求高的模具，可選用含鈷量較低的硬質合金。對衝擊性大的模具，可選用含鈷量較高的硬質合金。

鋼結硬質合金是以鐵粉加入少量的合金元素粉末（如鉻、鉬、鎢、釩等）做粘合劑，以碳化 鈦或碳化鎢為硬質相，用粉末冶金方法燒結而成。鋼結硬質合金的基體是鋼，克服了硬質合金韌性較差、加工困難的缺點，可以切削、焊接、鍛造和熱處理。鋼結硬質合金含有大量的碳化物，雖然硬度和耐磨性低於硬質合金，但仍高於其它鋼種，經淬火、回火后硬度可達 68 ~ 73HRC。

h.新材料

衝壓模具使用的材料屬於冷作模具鋼，是應用量大、使用面廣、種類最多的模具鋼。主要性能要求為強度、韌性、耐磨性。冷作模具鋼的發展趨勢是在高合金鋼D2（相當於我國Cr12MoV）性能基礎上，分為兩大分支：一種是降低含碳量和合金元素量，提高鋼中碳化物分佈均勻度，突出提高模具的韌性。如美國釩合金鋼公司的8CrMo2V2Si、日本大同特殊鋼公司的DC53(Cr8Mo2SiV)等。另一種是以提高耐磨性為主要目的，以適應高速、自動化、大批量生產而開發的粉末高速鋼。如德國的320CrVMo13，等。

在衝壓模具中，使用了各種金屬材料和非金屬材料，主要有碳鋼、合金鋼、鑄鐵、鑄鋼、硬質合金、低熔點合金、鋅基合金、鋁青銅、合成樹脂、聚氨脂橡膠、塑料、層壓樺木板等。

製造模具的材料，要求具有高硬度、高強度、高耐磨性、適當的韌性、高淬透性和熱處理不變形(或少變形)及淬火時不易開裂等性能。

合理選取模具材料及實施正確的熱處理工藝是保證模具壽命的關鍵。對用途不同的模具，應根據其工作狀態、受力條件及被加工材料的性能、生產批量及生產率等因素綜合考慮，並對上述要求的各項性能有所側重，然後作出對鋼種及熱處理工藝的相應選擇。

當衝壓件的生產批量很大時，模具的工作零件凸模和凹模的材料應選取質量高、耐磨性好的模具鋼。對於模具的其它工藝結構部分和輔助結構部分的零件材料，也要相應地提高。在批量不大時，應適當放寬對材料性能的要求，以降低成本。

當被衝壓加工的材料較硬或變形抗力較大時，沖模的凸、凹模應選取耐磨性好、強度高的材料。拉深不鏽鋼時，可採用鋁青銅凹模，因為它具有較好的抗粘著性。而導柱導套則要求耐磨和較好的韌性，故多採用低碳鋼表面滲碳淬火。又如，碳素工具鋼的主要不足是淬透性差，在沖模零件斷面尺寸較大時，淬火后其中心硬度仍然較低，但是，在行程次數很大的壓床上工作時，由於它的耐衝擊性好反而成為優點。對於固定板、卸料板類零件，不但要有足夠的強度，而且要求在工作過程中變形小。另外，還可以採用冷處理和深冷處理、真空處理和表面強化的方法提高模具零件的性能。對於凸、凹模工作條件較差的冷擠壓模，應選取有足夠硬度、強度、韌性、耐磨性等綜合機械性能較好的模具鋼，同時應具有一定的紅硬性和熱疲勞強度等。

應考慮材料的冷熱加工性能和工廠現有條件。

注意採用微變形模具鋼，以減少機加工費用。

對特殊要求的模具，應開發應用具有專門性能的模具鋼

選擇模具材料要根據模具零件的使用條件來決定，做到在滿足主要條件的前提下，選用價格低廉的材料，降低成本。

模具CAD/CAM技術

計算機技術、機械設計與製造技術的迅速發展和有機結合，形成了計算機輔助設計與計算機輔助製造（CAD/CAM）這一新型技術。

CAD/CAM是改造傳統模具生產方式的關鍵技術，是一項高科技、高效益的系統工程，它以計算機軟體的形式為用戶提供一種有效的輔助工具，使工程技術人員能藉助計算機對產品、模具結構、成形工藝、數控加工及成本等進行設計和優化。模具CAD/CAM能顯著縮短模具設計及製造周期、降低生產成本、提高產品質量已成為人們的共識。

隨著功能強大的專業軟體和高效集成製造設備的出現，以三維造型為基礎、基於并行工程（CE）的模具CAD/CAM技術正成為發展方向，它能實現面向製造和裝配的設計，實現成形過程的模擬和數控加工過程的模擬，使設計、製造一體化。

快速經濟制模技術為了適應工業生產中多品種、小批量生產的需要，加快模具的製造速度，降低模具生產成本，開發和應用快速經濟制模技術越來越受到人們的重視。快速經濟制模技術主要有低熔點合金制模技術、鋅基合金制模技術、環氧樹脂制模技術、噴塗成形制模技術、疊層鋼板制模技術等。應用快速經濟制模技術製造模具，能簡化模具製造工藝、縮短製造周期（比普通鋼模製造周期縮短70%～90%）、降低模具生產成本（比普通鋼模製造成本降低60%～80%），在工業生產中取得了顯著的經濟效益。對提高新產品的開發速度，促進生產的發展有著非常重要的作用。

發展現狀及技術趨勢

改革開放以來，隨著國民經濟的高速發展，市場對模具的需求量不斷增長。模具工業一直以15%左右的增長速度快速發展，模具工業企業的所有製成分也發生了巨大變化，除了國有專業模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速發展。浙江寧波和黃岩地區的“模具之鄉”；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉鎮企業，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具製造中心；中外合資和外商獨資的模具企業現已有幾千家。隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經越來越認識到產品質量、成本和新產品的開發能力的重要性。而模具製造是整個鏈條中最基礎的要素之一。許多模具企業加大了用於技術進步的投資力度，將技術進步視為企業發展的重要動力。一些國內模具企業已普及了二維CAD，並陸續開始使用Pro/E、PDX、UG NX、NX Progressive Die Design、I-DEAS、Euclid-IS、Logopress3、3DQuickPress、MoldWorks和Topsolid Progress等國際通用軟體，個別廠家還引進了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟體，並成功應用於衝壓模的設計中。

以汽車覆蓋件模具為代表的大型衝壓模具的製造技術已取得很大進步，東風汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機構和大專院校開展模具技術的研究和開發。經過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術方面取得了顯著進步；在提高模具質量和縮短模具設計製造周期等方面做出了貢獻。

例如，吉林大學汽車覆蓋件成型技術所獨立研製的汽車覆蓋件衝壓成型分析KMAS軟體，華中理工大學模具技術國家重點實驗室開發的注塑模、汽車覆蓋件模具和級進模CAD/CAE/CAM軟體，上海交通大學模具CAD國家工程研究中心開發的冷沖模和精沖研究中心開發的冷沖模和精沖模CAD軟體等在國內模具行業擁有不少的用戶。

雖然中國模具工業在過去十多年中取得了令人矚目的發展，但許多方面與工業發達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術的普及率不高；許多先進的模具技術應用不夠廣泛等等，致使相當一部分大型、精密、複雜和長壽命模具依賴進口。

模具技術的發展應該為適應模具產品“交貨期短”、“精度高”、“質量好”、“價格低”的要求服務。

（1）全面推廣CAD/CAM/CAE技術

模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計製造的發展方向。隨著微機軟體的發展和進步，普及CAD/CAM/CAE技術的條件已基本成熟，各企業將加大CAD/CAM技術培訓和技術服務的力度；進一步擴大CAE技術的應用範圍。計算機和網路的發展正使CAD/CAM/CAE技術跨地區、跨企業、跨院所地在整個行業中推廣成為可能，實現技術資源的重新整合，使虛擬製造成為可能。

（2）高速銑削加工

國外發展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，並可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優點。高速銑削加工技術的發展，對汽車、家電行業中大型型腔模具製造注入了新的活力。它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發展。

(3)模具掃描及數字化系統

高速掃描機和模具掃描系統提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需的諸多功能，大大縮短了模具的在研製製造周期。有些快速掃描系統，可快速安裝在已有的數控銑床及加工中心上，實現快速數據採集、自動生成各種不同數控系統的加工程序、不同格式的CAD數據，用於模具製造業的“逆向工程”。模具掃描系統已在汽車、摩托車、家電等行業得到成功應用，相信在“十五”期間將發揮更大的作用。

(4)電火花銑削加工

電火花銑削加工技術也稱為電火花創成加工技術，這是一種替代傳統的用成型電極加工型腔的新技術，它是有高速旋轉的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數控銑一樣)，因此不再需要製造複雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領域的重大發展。國外已有使用這種技術的機床在模具加工中應用。預計這一技術將得到發展。

(5)提高模具標準化程度

我國模具標準化程度正在不斷提高，估計我國模具標準件使用覆蓋率已達到30%左右。國外發達國家一般為80%左右。

(6)優質材料及先進表面處理技術

選用優質鋼材和應用相應的表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發揮模具鋼材料性能的關鍵環節。模具熱處理的發展方向是採用真空熱處理。模具表面處理除完善應發展工藝先進的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴塗等技術。

(7)模具研磨拋光將自動化、智能化

模具表面的質量對模具使用壽命、製件外觀質量等方面均有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現有手工操作，以提高模具表面質量是重要的發展趨勢。

(8)模具自動加工系統的發展

這是我國長遠發展的目標。模具自動加工系統應有多台機床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機具、刀具數控庫；有完整的數控柔性同步系統；有質量監測控制系統。

我國湧現出一大批模具行業的龍頭企業。如，汽車覆蓋件模具有“四大家”，大型塑料模具有海爾、華威、群達行，精密衝壓模具有國盛、華富，汽車輪胎模具有豪邁、巨輪，鑄造模具有一汽鑄造、寧波合力、廣州型腔、北侖輝旺，精密塑料模具有唯科、寧波橫河等等。據武兵書介紹，模具行業已有95家企業被授予“中國重點骨幹模具企業”稱號，本屆上海國際模展期間，中國模具協會還將給第四批10多家企業授牌。屆時，“中國重點骨幹模具企業”將達到110家左右。

長期以來，中國模具工業的發展在地域分佈上存在不平衡性，東南沿海地區發展快於中西部地區，南方的發展快於北方，模具生產最集中的地區在珠江三角和長江三角地區，其模具產值約佔全國產值的三分之二以上。據模具網CEO、深圳市模具技術學會副秘書長羅百輝介紹，這種格局正在發生深層變化，我國模具業正在從較發達的珠三角、長三角地區向內和北方擴展，在產業布局上出現了一些新的模具生產較集中的地區，有京津冀、長沙、成渝、武漢、皖中等地區，模具集聚發展成為新特點，模具園區（城、集聚地等）不斷湧現。在東部地區，已形成崑山、無錫精密模具產業集群生產基地；泊頭、蕪湖汽車模具產業集群生產基地；寧波、黃岩、深圳、東莞大型、精密模具產業集群生產基地。羅百輝表示，模具行業在中國被廣泛看好，我國模具行業加快了體制改革和機制轉換步伐，產業結構日趨合理，主要表現為大型、精密、複雜、長壽命模具標準件發展速度高於行業的總體發展速度；塑料模和壓鑄模比例增大；面向市場的專業模具廠家數量及能力增加較快；隨著經濟體制改革的不斷深入，“三資”及民營企業的發展很快。

衝壓模具是衝壓加工的主要工藝裝備，衝壓製件就是靠上、下模具的相對運動來完成的。加工時由於上、下模具之間不斷地分合，如果操作工人的手指不斷進入或停留在模具閉合區，便會對其人身安全帶來嚴重威脅。

主要零件及安全要求

1.工作零件

凸凹模是直接使坯料成形的工作零件，因此，它是模具上的關鍵零件。凸凹模不但精密而且複雜，它應滿足如下要求：

(1)應有足夠的強度，不能在衝壓過程中斷裂或破壞；

(2)對其材料及熱處理應有適當要求，防止硬度太高而脆裂。

2.定位零件

定位零件是確定坯件安裝位置的零件，有定位銷(板)、擋料銷(板)、導正銷、導料板、定距側刀、側壓器等。設計定位零件時應考慮操作方便，不應有過定位，位置要便於觀察，最好採用前推定位、外廓定位和導正銷定位等。

3.壓料、卸料及出料零件

壓料零件有壓邊圈、壓料板等。壓邊圈可對拉延坯料加壓邊力，從而防止坯料在切向壓力的作用下拱起而形成皺褶。壓料板的作用是防止坯料移動和彈跳。頂出器、卸料板的作用是便於出件和清理廢料。它們由彈簧、橡膠和設備上的氣墊推桿支撐，可上下運動，頂出件設計時應具有足夠的頂出力，運動要有限位。卸料板應盡量縮小閉合區域或在操作位置上銑出空手槽。暴露的卸料板的四周應設有防護板，防止手指伸人或異物進入，外露表面稜角應倒鈍。

4.導向零件

導柱和導套是應用最廣泛的一種導向零件。其作用是保證凸凹模在衝壓工作時有精確的配合間隙。因此，導柱、導套的間隙應小於沖裁間隙。導柱設在下模座，要保證在衝程下死點時，導柱的上端面在上模板頂面以上最少5至10毫米。導柱應安排在遠離模塊和壓料板的部位，使操作者的手臂不用越過導柱送取料。

5.支承及夾持零件

它包括上下模板、模柄、凸凹模固定板、墊板、限位器等；上下模板是沖模的基礎零件；其他各種零件都分別安裝固定在上面。模板的平面尺寸，尤其是前後方嚮應與製件相適應，過大或過小均不利於操作。

有些模具(落料、沖孔類模具)為了出件方便，需在模架下設墊板。這時墊板最好與模板之間用螺釘連接在一起，兩墊板的厚度應絕對相等。墊板的間距以能出件為準，不要太大，以免模板斷裂。

6.緊固零件

它包括螺釘、螺母，彈簧、柱銷、墊圈等．一般都採用標準件。衝壓模具的標準件用量較多，設計選用時應保證緊固和彈性頂出的需要，避免緊固件暴露在表面操作位置上，防止碰傷人手和妨礙操作。

在結構上應盡量保證進料、定料、出件、清理廢料的方便。對於小型零件的加工要嚴禁操作者的手指、手腕或身體的其他部位伸入模區作業；對於大型零件的加工，若操作者必須手入模內作業時，要儘可能減少入模的範圍，儘可能縮短身體某部位在模內停留的時間，並應明確模具危險區範圍，配備必要的防護措施和裝置。

模具上的各種零件應有足夠的強度及剛度，防止使用過程中損壞和變形，緊固零件要有防鬆動措施，避免意外傷害操作者。

不允許在加工過程中發生廢料或工件飛彈現象，影響操作者的注意力，甚至擊傷操作者。另外要避免沖裁件毛刺割傷人手。不允許操作者在進行衝壓操作時有過大的動作幅度，避免出現使身體失去穩定的姿勢；不允許在作業時有過多和過準的動作。應盡量避免衝壓加工時有強烈的雜訊和振動。模具設計應在總圖上標明模具重量，便於安裝，保障安全。20千克以上的零件加工應有起重搬運措施，減輕勞動強度。裝拆模具零件時應方便安全，避免有夾手、割手的可能；模具要便於解體存放。總之，模具中的哪怕是細微的問題都會影響安全，只有對每種作業中的具體問題進行分析，才能提出模具中的安全注意事項。

(1)模具鬆動：沖或模的移動量超過單邊間隙。調整組合間隙。

(2)沖模傾斜：沖或模的直度不正，或模板間有異物，使模板無法平貼。重新組立或研磨矯正。

(3)模板變形：模板硬度或厚度不夠，或受外力撞擊變形。更換新模板或是更正拆組工作法。

(4)模座變形：模座厚度不夠或受力不平均，導柱、導套直度變異。研磨矯正或重灌塑膠鋼或更換模座或使受力平均。

(5)沖模干涉：沖模尺寸，位置是否正確，上下模定位有無偏差，組立後是否會鬆動，沖床精度不ì，架模不正。

(6)沖剪偏斜：沖頭強度不夠，大小沖頭太近，側向力未平衡，沖半斜。加強剝斜板引導保護作用或沖頭加大、小沖頭磨短lt增加踵跟長提早支撐引導，注意送料長度。

(1)熱處埋：淬火溫度過高或不夠，回火次數溫度時間不適當，淬火方式時間沒把握住；在使用一段時間後問題才出現。

(2)衝壓疊料：料片重疊仍繼續衝壓，通常為剝料板破裂。

(3)廢料阻塞：落料孔未鑽或尺寸不符或落在床台未及時清理，以沖頭和下模板損壞較多。

(4)沖頭掉落：末充份固定或懸吊，或螺絲太細強度不ì，或沖頭折斷。

(5)逃孔不ì：沖頭壓板逃孔尺寸或深度不夠，沖頭和剝料板逃部不ì通常為剝料板損壞。

(6)異物進入：製品吹出彈回，模零件崩損掉落，螺絲突出模面或其他物品進入模內，都可能損壞下模、剝料板或沖頭，導柱。

(7)組立錯誤：錯裝零件位置、方向而損壞。

(8)彈簧因素：彈簧力不夠或斷裂或等高套不等高使剝料板傾斜，或彈簧配製不常，造成重疊沖打損壞零件。

(9)衝壓不當：工作高度調整過低，導柱失油，料條誤送或沖半料，周邊設備如送、放、收料機損壞，空氣管未裝或未開，沖床異常等，所造成的損壞。

(10)維修不當：該換而未換或螺絲未鎖緊或未按原狀復原而造成上述各點發生。

(1)刀口磨耗：毛頭太大或尺寸變大(切外形)；變小(沖孔)；平面度不好。重新研磨或更換沖模。

(2)沒有引導：引導銷或其他定位裝置沒有作用，送料機沒有放鬆或引導銷徑不ì，無法矯正引導。定位塊磨損，送距過長。

(3)沖模太短：彎度變大，倒角不夠，成形不完全。

(4)逃孔不夠：受擠壓或括傷或變形。清理逃孔或加大逃孔和深度。

(5)頂出不夠：送料不順、料條彎曲、脫料不佳、上模拉料、加長頂出。

(6)頂出不當：頂料銷配製不當，彈簧力不適當或頂出過長。調整彈力或改變位置或銷數量；銷磨短配合。

(7)導料不佳：導料板長度不ì或導料間隙太大，或模和放料機偏斜或模與送料機距太長。

(8)下料變形：部份彎曲件不能容許料重疊，須每次落下，或碟形應變可用壓力墊或剪斜à克服。

(9)彎曲變形：上彎彎處擠料；近接孔受拉力變形，受力不均彎à傾斜沖頭不夠長。

(10)沖剪變形：材料扭曲不平，尺寸增大或偏心不對稱。

(11)撞擊變形：製品吹出氣壓太強或重力落下撞擊變形。

(12)浮屑擠壓：廢料上浮或細屑留在模面或異物等擠壓變異。

(13)材料不當：料寬或板厚，材質或材料硬度不適當，也會產生不良。

(14)設計不佳：工程安排不好，間隙設定不良，除非變更設計，否則難以克服。

1、衝壓常用材料 

衝壓生產中最常用的材料是金屬材料（包括黑色金屬和有色金屬），但有時也用非金屬材料。其中黑色金屬主要有普通碳素結構鋼、優質碳素結構鋼、合金結構鋼、碳素工具鋼、不鏽鋼、電工硅鋼等；有色金屬主要有純銅、黃銅、青銅、鋁等；非金屬材料有紙板、層壓板、橡膠板、塑料板、纖維板和雲母等。 

衝壓用金屬材料的供應狀態一般是各種規格的板料和帶料。板料可用於工程模的生產，帶料（卷料）用於連續模的生產，也可以用於工程模的生產。板料的尺寸較大，可用於大型零件的衝壓，也可以將板料按排樣尺寸剪裁成條料後用於中小型零件的衝壓；帶料（又稱卷料）有各種規格的寬度，展開長度可達幾十米，成卷狀供應，適應於連續模大批量生產的自動送料。 

關於各種材料的牌號、規格和性能，可查閱有關手冊和標準。 

2、衝壓材料的合理選用 

衝壓材料的選用要考慮衝壓件的使用要求、衝壓工藝要求及經濟性等。 

(1)按衝壓件的使用要求合理選材

所選材料應能使衝壓件在機器或部件中正常工作，並具有一定的使用壽命。為此，應根據衝壓件的使用條件，使所選材料滿足相應強度、剛度、韌性、耐蝕性和耐熱性等力方面的要求。 

(2)按衝壓工藝要求合理選材 

對於任何一種衝壓件，所選的材料應能按照其衝壓工藝的要求，穩定地成形出不至於開裂或起皺的合格產品，這是最基本也是最重要的選材要求。為此，可用以下方法合理選材。 

①試沖。根據以往的生產經驗及可能條件，選擇幾種基本能滿足衝壓件使用要求的板料進行試沖，最後選擇沒有開裂或皺摺的、其廢品率低的一種。這種方法結果比較直觀，但帶有較大的盲目性。 

②分析與對比。在分析衝壓變形性質的基礎上，把衝壓成型時的最大變形程度與板料衝壓成型性能所允許採用的極限變形程度進行對比，並以此作為依據，選取適合於該種零件衝壓工藝要求的板材。 

另外，同一種牌號或同一厚度的板材，還有冷軋和熱軋之分。我國國產板材中，厚板( t>4mm)為熱軋板，薄板（t<4mm）為冷軋板（也有熱軋板）。與熱軋板相比，冷軋板尺寸精確，偏差小，表面缺陷少，光亮，內部組織緻密，衝壓性能更優。(註：t在模具中一般代表厚度，例如模板的厚度、材料的厚度均可以用t來表示。) 

(3)按經濟性要求合理選材 

所選材料應在滿足使用性能及衝壓工藝要求的前提下，盡量價格低廉，來源方便，經濟性好，以降低衝壓件的成本。