摘要：为了可以有效提高U形金属件的冲压模具的生产效率，就需要针对U形金属件的冲压模具设计展开全面的分析与研究。基于此，在本篇文章中将会针对U形金属件的工艺与设计进行分析，而后针对冲压模具零件的设计及制造展开研究，而后针对冲压模具其他部位零件设计展开分析，最后针对冲压模具的装配与测试进行研究，希望可以为相关人员提供参考帮助。
关键词：U形金属件；冲压模具；设计
冲压模具对于现代工业制造而言会起到诸多帮助作用，同时模具的精度与参数对于元件、零件设计与制造而言有着密不可分的关系。随着现代社会的不断发展与进步，促使冲压模具在社会的发展中与高新技术之间相互结合，从根本上实现智能化、自动化、一体化的理念，同时为了可以使冲压模具更加适应用户对模具制造的要求，就需要全面通过现代先进的制造工艺与技术来提高自身生产技术，从而为冲压模具在未来零件制造工作中可以提供诸多帮助作用。
一、U形金属件的工艺与设计
1．U形金属件的工艺与材料
U形金属件在生产的过程中需要加入落料工序，因此在生产的过程中就需要在冲压模具中增加一个落料模，并且根据国家规定的生产要求，冲压件材料需要优选性能较高且韧性较好的材料，这时可以选择应用Q235钢板。Q235钢板内含碳量适中，并且其综合性、强度、塑性、焊接性较高，因此可以将其作为生产U形金属件的主要材料。
2．排样设计
为了可以更好的确保冲裁件的质量、冲压模具的使用寿命、生产工具较为减半，就需要通过选择具备较少搭边的单排排样形式，同时各个U形金属件之间的距离约为1mm——1.5mm，U形金属件与条料件侧边的距离约为2mm，同时还需要通过精密计算得出每个U形金属件的面积，并针对各个U形金属件的尺寸、精密度、条料宽度、条料布局进行计算，从而实现U形金属件的生产工作【1】。
二、冲压模具零件的设计及制造
1．选择冲压模具零件材料
冲压模具在运作的过程中需要不断承受冲击、振动、弯扭、摩擦等负荷，同时因为运作环境、条件等较为复杂，这就会导致冲压模具极易出现因长期磨损造成的损坏、锻造断裂、变形等情况。因此在选择冲压模具的材料时，就需要优先选择材料的耐磨性与硬度。就目前市场的实际情况而言，冲压模具零件的材料需要选择Cr12Mo1V1钢（该钢代号为D2，同时其属于Cr12型钢），因为D2钢内部钼、钒等金属元素的含量较高，同时钢内充分细化了晶粒，并充分改善钢内碳化物的分布情况，因此，该型号的钢材具备良好的抗弯强度与韧性，同时其抗回火性、使用寿命、耐磨性极高，可以为长时间的冲压模具运作提供良好的基础保障。
2．凸模设计及制造
当凸模固定端接触模座时，并且当单位压力超出模座材料承受压力时，就会对模座表面造成不同程度的损伤，因此就需要在凸模顶端与模座之间增加垫板，而垫板的材料可以选择性能较高的T7A钢。在确定凸模长度的过程中，需要将凸模的长度设置在70mm之内，同时还需要结合U形金属件的实际参数，为凸模长度预留约0.03mm的空间。在针对凸模刃口尺寸进行设计与制造的过程中，凸模的加工工艺可以选择凹凸模相互配合加工的方式。同时冲裁件为落料件，并以凹模为基础，所以凸模刃口尺寸在设计时需要全面根据凹模的尺寸，以此尺寸为39.69mm、39.69mm、19.75mm、20mm。凸模的制造步骤包括线主要包括：下料、制造、退火、精铣、去毛刺、钻孔、淬火、回火、线切割凸模、研磨。此外，经过加工后的凸模与凹模之间需要确保双边间隙值达到0.06mm——0.10mm。
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3．凹模设计及制造
在设计凹模的过程中，因凹模刃口形式分为直壁刃口与锥形刃口，但因考虑到冲压件结构，故而在选择设计凹模刃口形式时，主要选择直壁刃口，因其具备强度较高且使用寿命长等优势。凹模轮廓的尺寸需要充分确保其具备相应的强度与刚度，从而为U形金属件的制造工作提供良好的基础保障。在设计凹模的过程中因凹模结构形式不一的情况，会促使凹模轮廓的受力状态较为复杂，因此在实际生产的过程中，就需要通过周密的计算得出实际外形设计尺寸。根据上述凸模设计的尺寸参数，通过计算之后可以得出凹模外形的长140mm、宽140mm、厚度18mm。凹模制造的工艺路线主要包括：材料投炉、制造、关火、冷却、修整、去毛刺、钻孔、淬火、回火、平模上下表面、线切割凹模型孔、研磨【2】。
三、冲压模具其他部位零件设计
1．定位与弹性元件的设计
定位装置的主要作用在于，确保胚料可以顺利且正确的输送到冲压模具中。在设计定位装置的过程中，控制条料送进方向主要采用导料板，并且设计的过程中需要确保无侧压装置。同时为了确保挡料销与凹模之间的距离，因此在选择定位零件时就需要使用固定挡料销。
在设计与制造弹性元件的过程中，根据相应的设计需求，就需要选择质量较高的材料作为弹性元件的制作材料，而聚氨酯橡胶因其质量较高，弹性较大，因此在实际制造弹性元件的过程中，就可以使用聚氨酯橡胶作为制造弹性元件的主要材料。而后基于模具安装的空间参数，选取圆筒聚氨酯橡胶数量为4个，并且每个橡胶的承受预压力需要在1.18MPa左右，同时每个橡胶的横截面积需要确保在714mm2，橡胶上螺钉孔径约10mm。
2．导向与卸料装置的设计
导向零件主要是指导向装置中的凹型模具与凸型模具，在设计与制造的过程中，因导向装置零件的生产量较高，并且其对于模具的使用寿命要求较高，因此在设计与制造的过程中，就需要使用导柱导向。在运用导柱导向的过程中，需要确保导柱与导套的耐磨性与韧性，并在制造的过程中选择表面通过渗碳淬火后的20号钢，同时还需要确保导柱的硬度高于导套，并将二者设置为H7/h6间隙配合。
卸料装置的作用在于在制作的过程中将材料由凸模上卸下，并为送料导向与凸模提供相应的保护与帮助作用。通常情况下卸料装置可以分为刚性卸料与弹性卸料等，其中弹性卸料板的卸料力较小，并且其可以在冲压的过程中起到压料的作用，因此在设计的过程中可以选择材料厚度＜1.5mm冲材料薄、平面度要求较高的冲压配件【3】。
四、冲压模具的装配与测试
基于上述对于冲压模具的设计工艺、设计参数、设计技术、切割技术等分析，在设计装配与测试冲压模具的过程中，需要充分结合现代工艺的需求及U形金属件的制作要求，完善对冲压模具的装配工作，并且在装配的过程中，需要不断针对凹模、凸模之间的配合间隙进行调整，直至凹模、凸模之间的配合间隙可以达到均匀的情况【4】。
结束语：综上所述，为了可以更好的实现制造U形金属件，就需要针对冲压模具的设计展开全面的分析，通过上述对U形金属件的冲压模具设计分析可以得知，在设计的过程中不仅需要控制凹模与凸模的精密度，同时还需要针对凹模与凸模的材料进行全面优化，以便可以实现对U形金属件的制造，希望可以为现代U形金属件的生产工作提供参考帮助作用。
参考文献：
[1]田建忠. U形件弯曲成型模具的优化设计[J]. 金属加工(冷加工), 2018, No.805(08):49-51.
[2]沈小强, 成立. 基于技能竞赛导向的模具专业课程改革探析——冲压模具设计与制造方向[J]. 轻工科技, 2018, 34(09):173-174.
[3]许冰, 崔俊佳, 欧航. 基于仿真和试验的U形件热冲压模具冷却系统的验证[J]. 汽车零部件, 2018, No.121(07):5-9.
[4]陈军绪, 兰明, 邹飞. 深U形覆盖件冲压工艺设计及CAE技术的应用[J]. 金属加工：热加工, 2017(13):32-35.
论文作者:蒋博
论文发表刊物:《防护工程》2019年11期
论文发表时间:2019/9/4
标签：模具论文; 过程中论文; 卸料论文; 金属件论文; 材料论文; 较高论文; 刃口论文; 《防护工程》2019年11期论文;