發布時間：2023-06-05 15:19:39
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了8篇的模具設計國家標準樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發，請盡情閱讀。
關鍵詞：沖壓模具設計與制造；制造理論；工藝分析
隨著我國職業教育事業的發展，其為社會輸出了各個領域的技術性人才，為社會發展和國民經濟發展做出了一定的貢獻。隨著我國模具生產技術的現代化發展和廣泛運用，如今模具設計與制造已經成為職業教育的重要專業，因此，如何做好沖壓模具設計與制造實訓教學成為職業教育院校考慮的重要問題。職業教育院校需要注重結合當前模具市場的需求，以提高學生的模具設計與制造技術水平作為教學方向，從而促進模具技能型人才的培養。
一、沖壓模具設計與制造實訓培養的必要性
目前，我國的職業教育院校主要采用的模具設計與制造實訓課程主要是以學科門類作為依據，通過理論與實踐并行的方式進行教學。該種教學方式可以使學生全面綜合地掌握理論知識和實踐能力，但有很多院校無法正確掌握該種教學方程的課程設置程度，導致存在理論知識過多，理論知識與實踐教學分離等情況，無法體現良好的教學效果。如果學校過于注重理論知識教學，學生則會認為教學內容比較空洞，無法聯系實際，也就難以提高學生的動手操作能力。而且學生在缺少實訓環境的情況下，會出現學習困難的情況，影響學習興趣和學習質量。如果學校將理論教學和實踐教學完全分開，則會使學生在學習過程中無法將理論與實踐良好的結合，仍然會導致學生出現缺乏實際動手操作能力的情況。
二、沖壓模具設計與制造實訓的要求與內容
職業教育院校在進行沖壓模具設計與制造實訓教學時，需要注重培養學生自主分析問題和解決問題的能力，并全面掌握沖壓工藝。模具設計等內容及方法，能夠獨立解決加工規程中出現的問題。沖壓模具設計與制造實訓需要幫助學生樹立正確的設計思想，并需要全面考慮設計與制造的實用性、經濟性、安全性等，并及時學習和掌握最新的模具技術，通過查閱資料和自主分析，設計合理先進且圖面整潔、符合國家標準的方案，并需要保障編制的模具零件加工規程符合實際生產標準。
沖壓模具設計與制造實訓的教學需要根據學生的特點進行，讓學生能夠充分了解沖壓工藝過程設計、沖壓模具設計及編制模具零件加工工藝規程，并掌握工藝、設計與制造之間的關系，從而能夠獨立設計中等復雜程度的沖壓模具和編制模具零件制造工藝能力等。
三、沖壓模具設計與制造實訓的教學方法研究
職業教育院校首先需要注重沖壓模具與制造實訓的選題和流程的設計，即明確教學實訓任務，并根據任務制訂實訓計劃，在經過決策和實施實訓計劃后，根據評估反饋了解實訓技術的效果。目前，各個職業教育院校的實訓車間主要有兩種，一種是單一功能實訓車間，另外一種則是多功能實訓車間，其中多功能實訓車間運用比較普遍，其主要是為了某個職業而專門設計，能夠滿足該職業多種職業功能的要求。該類實訓車間可以按照工序分為不同的區域，教師還可以利用多媒體和CAD設計進行指導，從而解決學生存在的問題。
職業院校還需要進行實訓的組織和時間安排，如可以將模具設計階段安排為兩周的學習時間，該段時間主要讓學生利用設計軟件進行模具設計，隨后再進行制造與裝配的學習，可以設計為六周，最后讓學生完成試模和說明書編寫，設計為一周。
本文主要針對拖拉機墊片的教學及工藝進行分析，首選需要確定拖拉機墊片的工藝方案，如先落料再沖孔，采用單工序模生產；落料和沖孔復合沖壓，采用復合模生產，通過比較學生應當選擇第二種方案。隨后學生需要進行工藝力的計算，確定排樣形式和裁板方法，并進行材料利用率的計算以及壓力中心確定等，最終選定合適的壓力機。另外，學生還需要全面掌握模具零件的加工過程、模具裝配過程及試模與調整過程，最終試沖出合格產品。
綜上所述，隨著我國工業行業的不斷發展，模具制造作為工業生產中的重要因素，其對我國工業行業的發展起到非常重要的作用，因此，職業院校作為培養技術性人才的主要場所，其需要加強沖壓模具的設計與制造實訓教學。
參考文獻：
[1]陳樂平，單磊，陳健，等.沖壓模具設計與制造課程教學模式的設計探討[J].教育教學論壇，2014（46）：178-180.
[2]梁艷娟.高職沖壓模具設計與制造課程教學模式的改革與實踐[J].企業導報，2011（10）：207-208.
傳統普通沖裁模具通常采用三維 CAD軟件進行總裝圖及零件圖的設計，或者采用三維軟件對模具的每個零件進行三維建模，最后逐個零件裝配的方法。以上方法通常效率低，成本高，不能適應當前模具設計要求。本文結合大量沖壓模具設計及 NX三維軟件應用的經驗，利用 NX三維軟件級進模設計模塊（PDW）及參數化創建沖模標準件庫的知識進行普通沖裁模具設計。
圖 1零件為墊片沖壓件，材料為 08鋼，料厚 1mm，批量生產。下面就以此件沖孔落料級進模設計為例介紹基于 NX三維軟件的普通沖裁模具設計的方法。
一、工藝設計
1.工藝分析
圖 1墊片沖壓件包括落料、沖孔兩道基本工序，由于產品需要批量生產，為提高生產效率通常采用級進模或復合模沖裁，又因為如果采用復合模凸凹模的壁厚小于允許的最小壁厚，所以圖 1墊片沖壓件通常采用沖孔、落料級進沖壓。
2.工藝排樣及仿真
首先利用 NX三維軟件的鈑金模塊或建模模塊完成圖 1墊片沖壓件的三維造型設計，為利用 NX三維軟件級進模設計模塊（PDW）進行模具設計做準備。點擊【開始】【所有應用模塊】【級進模向導】，彈出“級進模向導”工具條，如圖 2所示。點擊【初始化項目】【確定】完成模具設計項目新建（要求編輯材料數據庫，將 08鋼抗剪強度 shear_strength修改為 300MPa）。
圖 1墊片沖壓件
圖 2 “級進模向導”工具條
點擊【毛坯生成器】彈出“毛坯生成器”對話框，點選“選擇毛坯體”，選擇初始化后零件表面為固定表面，點擊【確定】完成毛坯創建。
點擊【毛坯布局】彈出“毛坯布局”對話框如圖 3所示，按圖 3進行設置，點擊【確定】完成毛坯布局如圖 4所示，由此設置了排樣的寬度和級進的步距，計算出材料利用率為 55.13%。
圖 3 “毛坯布局”對話框
圖 4毛坯布局
點擊【廢料設計】彈出“廢料設計”對話框如圖 5所示，在“方法”中選擇“孔邊界”，點擊【應用】完成沖孔廢料設計，為沖孔凸模、凹模等相關設計做準備；在“方法”中選擇“封閉曲線”，工位號為“3”，廢料類型選擇“沖裁”，選擇圖 4中間毛坯的外輪廓曲線，點擊【應用】完成落料廢料設計，為落料凸模、凹模等相關設計做準備；在“方法”中選擇“更改類型”，選擇以創建的沖孔廢料，廢料類型選擇“導正孔”，點擊【確定】完成沖孔廢料類型更改，為導正銷設計做準備。廢料設計如圖 6所示。
圖 5 “廢料設計”對話框
圖 6廢料設計
點擊【條料排樣】，設置工位號為 3，鼠標右鍵點擊“條料排樣定義”，點擊“創建”后進入草圖環境適當修改完成如圖 7所示工藝排樣，第一工位沖孔，第二工位為空工位，目的為增加凹模壁厚，提高模具壽命，第三工位為落料。鼠標右鍵點擊“條料排樣定義”，點擊“仿真沖裁”完成如圖 8所示工藝仿真。
3.計算沖壓力及壓力中心
為選擇沖壓設備和計算壓力中心，點擊圖 2中的【沖壓力計算】彈出“沖壓力計算”對話框如圖 9所示，選擇沖孔、落料工藝，點擊“計算”，系統自動計算出總的沖壓力為55515.4N，卸料力為 2643.6N，壓力中心坐標為（36.6，0，0），如圖 10所示。
圖 7條料排樣
圖 8工藝仿真
圖 9 “沖壓力計算”對話框
圖 10壓力中心
二、模具設計
1.添加模架
點擊圖 2中的【模架】彈出“模架管理”對話框，設置目錄：UNIVERSALSIMP。板數量：Type_2。到模架邊緣的距離：-23.4。
詳細信息：PL=120，PW=100，TBP_h=6，PB_h=0，BP_h=12.5，GP_h=6，BBP_h=0，GAP2=20，其它默認設置，點擊【確定】完成模架添加。
2.凸模、凹模及漏料孔設計
點擊圖 2中的【沖模設計設置】彈出“沖模設計設置”對話框，設置如下，其他默認設置，點擊【確定】完成“沖模設計設置”。
PUNCH PENETRATION=0.5mm
PUNCH BP CLEARANCE =0.1mm
DIE PUNCH CLEARANCE =0.05mm
SLUG HOLDOFFSET2=2mm。
圖 11模架
點擊圖 2中的【沖模鑲塊設計】彈出“沖模鑲塊設計”對話框如圖 12所示，依次選擇【凸模鑲塊】【落料廢料】【凸模和凹模間隙：恒定】【偏置側：凸模側】【創建用戶定義凸模】，完成落料凸模設計。同上依次選擇【凸模鑲塊】【沖孔廢料】【凸模和凹模間隙：恒定】【偏置側：凹模側】【標準凸模】，彈出“標準件（凸模）管理”對話框，詳細信息設置為：D=13mm、B=30mm，其他默認設置，依次完成 2個沖孔凸模設計。凸模設計結果如圖 13所示。
圖12 “沖裁鑲塊設計”對話框
圖 13凸模、凹模型腔廢料孔設計
如圖 12所示，在“沖模鑲塊設計”對話框中依次選擇【凹模型腔廢料孔】 【落料廢料】 【落料型腔 H=6mm】 【凸模和凹模間隙：恒定】【偏置側：凸模側】【創建凹模型腔廢料孔】，完成落凹模型腔廢料孔設計。同理完成2個沖孔凹模型腔廢料孔設計。凹模型腔廢料孔設計結果如圖 13所示。
點擊圖 2中的【腔體設計】彈出“腔體”對話框，選則“減去材料”模式，依次選取凸模固定板（pp板）、卸料板（bp板）、凹模板（dp板）和下模板（xmb）為目標體，依次選取上面設計的落料沖孔凸模、凹模型腔廢料孔組件為刀具體，點擊【確定】完成凸模固定板孔、卸料板孔、凹模孔、漏料孔的設計。
3.標準件設計
點擊圖 2中的【標準件】彈出“標準件管理”對話框，分別選擇 Screw（螺栓）、Dowel pin（銷釘）和 Spring（彈簧）標準件，按設計要求設置標準件參數，選擇放置方法參考有關設計資料完成如圖 14所示的標準件設計。
圖14 標準件設計
4.定位零件設計
定位零件包括始用擋料銷 2個、固定擋料銷 1個、導正銷 2個，以上定位零件屬于標準件，可利用 NX三維軟件的參數化建模功能創建其三維模型庫，利用 NX三維軟件的裝配功能添加模具相應位置，通過【腔體設計】等完成定位零件安裝孔、槽的設計。定位零件設計如圖 15所示。
圖 15定位零件設計
至此，基于 NX三維軟件的墊片普通沖裁模具設計基本完成，完整的 3D設計圖如圖 16所示。另外，點擊圖 2級進模設計工具條中【物料清單】、【圖樣自動化】可自動創建模具二維工程總裝圖、零件圖及各個模板上的孔表及模具零部件清單（BOM表），為實際生產提供材料，具體方法可參考有關資料，此處不再贅述。
圖 16 模具三維轉配總圖
三、結語
課程設計的題目可以根據學生的能力進行差異化安排，做到因材施教。形狀簡單、無側抽芯塑件或中等復雜程度、帶側孔的塑件等。通過2~4周的時間，完成裝配圖紙1張、零件工作圖紙4~8張、設計說明書1份。對學生要耐心指導和鼓勵，幫助學生慢慢養成自主學習的好習慣。具體設計步驟如下。
1.設計準備———初選設備。接到任務書后對圖紙進行詳細分析和消化，掌握塑料品種、批量大小、尺寸精度等要求，這時可用Pro/E等軟件對塑件進行三維建模來獲得制件的原始數據，明確設計任務。準備好所需的設計資料、繪圖用具及圖紙等。對塑件的原材料進行性能分析，對塑件進行結構工藝性分析，對塑件進行成型工藝參數分析，估算塑件的體積和質量，初選注射機設備。對設計初的準備內容有了全面的認知。
2.設計方案論證。根據塑件質量、投影面積、批量大小以及經濟效益考慮型腔的個數及布局，選擇合理的分型面及確定澆口的形式、位置，然后進行最佳分型面的論證和論證組成澆注系統的四個部分的形狀、尺寸、精度是否能達到和滿足使用要求。模具零件設計的第二部分是考慮成型零件的結構形式是整體式、組合式還是鑲拼式及成型零件的固定方式。這個部分的設計需要從塑件原材料的工藝性、塑件的表面粗糙度和精度的要求來考慮成型零件的強度、剛度、硬度和耐磨性，進而選擇合適的鋼材和熱處理方式。接著設計的零部件有導向定位機構、推出機構、側抽芯機構、溫度調節系統等。在模具的這些組成部分的設計中，針對一些標準件的選用要能熟練地從技術資料、設計手冊從查閱到。在論證設計方案的過程中，學生應能逐步清晰地勾畫出模具機構大致的配合情況，考慮好模具各個組成部分的表達方法，完成模具結構草圖。
3.尺寸計算與校核。計算過程首先是對成型零件的成型尺寸進行計算，分析塑件圖中未注公差的尺寸，會利用“入體原則”修改公差，合理選用原材料收縮率。接著根據模具強度和剛度的計算公式，得出所需要的型腔的壁厚，采用經驗數據結合設計手冊確定模具的外形尺寸，再依照數據選用標準模架。然后進行抽芯機構中抽芯距、抽芯力、斜導柱的傾斜角、直徑及總長度的計算，推出機構是否選用標準的推桿、推出距離等設計計算。最后是從注射壓力、注射量、鎖模力、安裝尺寸、推出方式、開模行程等六個方面對注射機進行校核。
4.繪圖工作。有了零部件的所有尺寸數據，結合合理選擇的標準件，進行模具裝配圖的繪制工作。需先確定各結構之間的尺寸位置關系、各動作的協調、運動部件是否存在干涉等問題。可采用三維造型軟件進行輔助設計得到爆炸圖進行校核，以避免設計失誤、提高設計效率。標注主要尺寸，公差配合及零件序號，選擇材料熱處理等技術要求，編寫零件明細表，在零件圖的繪制過程中，還得繪出必要的視圖和剖面圖。最后還可描述模具的運動過程與工作原理。在繪制裝配圖、零件工作圖時須按照《制圖國家標準》中的相關規定繪制準確、清晰的表達模具的基本結構及零部件間的裝配關系。從一張圖紙必備的四要素來對圖紙的質量進行考核。
5.整理設計資料———準備答辯。通過前面幾個主要步驟的完成，根據計算校核的草稿進行內容的整理和布局，并輔加必要的插圖及說明，將設計任務書、設計題目及說明書全文裝訂成冊進而編寫完成了設計計算說明書的整個過程。設計計算說明書是對整個設計過程的提煉和歸納，也是圖紙設計的理論依據和審核設計的主要技術文件之一。其內容包括：目錄；設計任務書；塑件成型工藝分析；分型面及澆注系統確定；設計方案論證；主要零部件尺寸計算與校核；設計體會與收獲；參考資料目錄。編寫設計說明書的基本要求包括：編寫的規范化；計算的正確性；內容的完整性。整理完設計資料后就可以進行總結和答辯。對設計結果進行總結性和全面性地分析可以幫助學生進一步掌握塑料模具設計的方法，提高分析、解決實際問題的能力。
二、教學效果與意義
1.檢驗專業核心課程的理解掌握程度。由于初次進行模具設計，對于學生來說，出現一些不合理或錯誤的地方是正常的，但在總結設計時應重點對這些問題進行分析，并提出新的設想并加以改進，從而達到對學生是否真正掌握了《塑料成型工藝與模具設計》這門專業核心課程進行檢驗。在設計時，既要借鑒前輩們的優秀的設計經驗，又要發揮自己自主學習、獨立思考的能力，大膽創新和改進。
【關鍵詞】冰箱門殼；一次成型；沖壓技術；模具設計；成型模具
冰箱門殼成型工藝是關系到冰箱質量的重要工藝，其模具設計是否合乎標準，結構是否安全可靠，其能否確保冰箱相關零件具有良好的成型質量，都是冰箱門殼質量把握的關鍵。
一、關于冰箱門殼的零件成型工藝解析
（一）模具工藝制作流程
制作冰箱冷藏門門殼需要用到厚度范圍在0.6mm～1mm的SPCC彩板，而零件的外形尺寸要因冰箱門的具體尺寸而定，通常情況下它的尺寸設計范圍都在920～1050mm x 540～700mm之間，這個區間屬于普通型冰箱的合理設計尺寸。雖然冰箱門殼的零件形狀較為簡單，但是其折彎成型工藝卻異常復雜，要讓模具在一次沖壓過程中就能實現3次折彎工藝。在這3次折彎過程中，模具每一個凹凸模的控制都很有講究，主要是對其運動關系的精細控制，這也是整個模具設計過程中的難點。通常講，都會根據零件的形狀特性來選擇成型工藝，它的工藝具體制定流程為：首先通過U形折彎的方式來進行零件弧形底面的首次成型，首次成型工藝相對后兩次要復雜許多，因為首次成型時容易出現起皺等現象，如果不加以控制，在第一次成型結束后就再難以恢復。而第二次和第三次成型過程中應該采用端部翻邊的兩次折彎成型工藝。首先對零件的上端與下端切角，然后翻邊，再根據具體的數據分析來確定沖壓工藝。經過側向的兩次U型折彎，就能形成最后的模具。其中，在成型過程中的兩次折彎可以采用斜楔來實現。成型后的模具具有自動送料及出料的裝置，而且它能夠做到生產自動化，進而提高了生產效率[1]。.
（二）模具的具體結構與工作原理
1結構
成型的模具其主要的結構特點就是可漲縮式結構與吊楔結構。這兩種結構都要求模具的上端部分要具備左右兩個壓料板，這是為了防止在原料成型翻邊過程中出現側面的成型部位變形等現象。另外，兩側的壓料板由于在中間彈性力量的促使下可以讓其在內部進行滑動，其起到了卸料板的作用。所以根據這一功能我們可以了解到成型零件的功能結構主要是由上模條與兩側吊楔驅動的移動上下模成型部分，在中間模條與兩側活動下模條的共同拼接合并過程中所構成的。在模件的結構中，中間模條在氣缸的驅動作用力下能夠完成上下的移動，其向上移動時可以推動下模條在冰箱導滑槽內的左右移動。而當氣缸驅動作用力復位，中間模條就會通過彈簧復位，所以其屬于一種有限位塊限位模式。如圖1.
2工作原理
如果將圖2所示的翻邊模具運用于1.6MN的油壓機上，開機后向氣缸內通壓縮空氣就會驅動模具下模中間模條的向上運動，進而讓兩側的模具下模條也隨之向兩側運動，實現模條的定位。而當油壓機帶動模條上模向下運動時，中間的壓料板會自動將工件壓緊。此時上模還會繼續下行，而上滑塊與下斜塊也會相互接觸，其中上滑塊會帶動正在移動的上模向側下方移動，上模條本身也會對壓料板施壓，進而完成模具端部翻邊成型的過程。在成型后，油壓機滑塊就會帶動上模向上運動從而脫離工件，同時壓料板也會在卸料及彈簧恢復之后離開工件，將留下的工件推送到下模上。當上模運動到一定位置時，氣缸就會開始送氣以驅動使中間模條下行。這個活動過程的主要體現下模條在模具彈簧的驅動下會開始向內運動從而脫離工件，以達到模件以自由的狀態置于下模之上，這時就可以將工件從模具中取出。
（三）冰箱門殼端部翻邊模具的翻邊問題
在生產模具時，零件的兩側出現斷面翻邊或圓角處起皺都很常見，也是模型成型過程中的難點，所以最好要對零件的起皺處進行相關分析。因為在翻邊問題出現之前，零件屬于突出圓弧曲面的狀態，所以如果圓弧曲面位置出現翻邊線就會使零件的翻邊方向上投影呈現直線，把這種出現在凸曲面直線的翻邊形態叫做收縮類翻邊。如果對其進行受力分析可以了解到由于翻邊所造成的凸緣變形會使零件受到切向壓應力，進而導致零件被壓縮變形，零件的厚度也會逐漸增大。當達到最大壓應力的狀態下，零件兩側就會出現明顯的凸緣翻邊及變形，這種變形會發生在零件的外邊緣上。其主要原因就是最大壓應力已經超過了零件的極限應力值，所以才會出現零件邊緣失去穩定性而造成的翻邊起皺。
為了避免翻邊問題出現對零件與模具成型所造成的影響，就應該對模具進行相應的結構改造，改變移動上模圓角的尺寸，比如說從R5mm降低到R4mm。因為在成型過程中，當上模條接觸到面板料時，零件的側面就會開始翻邊以確保上模能夠完成對圓角的翻邊，讓處于中間部分的切向壓縮變形趨向于兩側的發展。這是一種力求使變形集中化而趨于平衡及均勻的應力過程。但與此同時，上模圓角處的多余材料就會因為被應力推至零件兩側而出現材料的堆積現象，這種堆積就是成型模具翻邊問題的根源所在。所以為了改善這一情況，可以對零件兩側的坯料在相應的偏斜角度方向進行充分的沖壓，改善起皺情況；也可以修改移動上模的模具結構，避免零件端面翻邊與側面翻邊結合的圓角處起皺[2]。如圖2.
二、冰箱門殼成型模具的結構設計
（一）具體設計流程
冰箱的模具在頂料芯、墊板與上下模板的材料材質一般都采用45#鋼來完成，它的調制硬度在40～46HRC，不僅如此，模具的其他凹凸模、上下斜楔也都采用了Cr12AMoV鋼，它的淬火硬度很高可以達到58～64HRC。而兩個測彎曲凸模之間則采用了導銅板，這里的銷釘、螺釘、彈簧等零件都是采用了國家標準指標允許的銅質材料。在設計中，彎曲凹凸模之間的間隙比例應該在1～1.5倍的材料厚度，這其中，固定板與彎曲凸模之間屬于過盈配合，它們的過盈量在0.03～0.06mm，而彎曲凹模與頂料芯之間屬于間隙配合，它們的配合間隙達到0.06～0.12mm。
我們以尺寸設計為1000 x 700mm的冰箱門殼成型模具為例，當上模運動到距離模具運動結束只有200mm時，它的下斜楔就會首先與上彎曲凸模進行接觸，從而驅動上彎曲凸模的向左運動，上模則向下運動約40mm距離，同時上彎曲凸模也會左向運動25mm左右的距離。運動到指定位置后，上彎曲凸模就會停止繼續向左運動。另一方面，上模在運行到指定距離200mm之后也會停止運動，它的上彎曲凸模與側彎曲凸模將開始U形折彎，頂料芯也會隨之開始運動，使下模彈簧被受力壓縮。當上模運行到距離還有40mm時，上彎曲凸模與側彎曲凸模就可以結束第一次豎直方向的U形折彎。第一次彎折后，上斜楔隨即進行二次運動，驅動側彎曲凸模的兩側再次運動，上模促使彈簧壓縮。在側彎曲凸模停止運動之前，上斜楔要保持下行30mm的距離，并且保證側彎曲凸模水平形成在25mm的距離。同時，上斜楔會繼續驅動側彎曲凸模進行側向運動，在上斜楔下行25mm距離后，側彎曲凸模在水平運行30mm并完成側向水平折彎后就可以停止運動，完成了模具的第二和第三次彎折。此時零件基本成型，各部分模具也會離開模件回程宣布沖壓工作結束[3]。
總結：
經過對模具工藝的介紹與具體設計分析，井實際驗證了目前的新沖壓技術可以實現對冰箱門殼的彎曲成型。一次沖壓過程的3次彎折過程也體現了成型工藝及模具設計的高效率與技術先進性。它極大的滿足了冰箱零件的沖壓需求與成型質量，對提高生產效率，減輕工人勞動負擔也有很大幫助。
參考文獻：
[1] 趙磊，劉輝，梁衛抗等.冰箱冷藏室門殼一次成形模設計[J].模具技術，2011（1）：18-22.
關鍵詞：推出裝置 頂出裝置 結構設計
在沖模中設置推出和頂出機構的主要目的是將堵塞在凹模洞口中的推出（凹模在上模）或頂出（凹模在下模）。下面我們就推出和頂出機構的結構設計展開討論。
1 推出機構
1.1 推出機構的工作原理
推出機構的推件力是通過壓力機的橫梁（圖1）作用在一些傳力元件上，使推件力傳遞到推件板上將制件（或廢料）推出凹模的。推板的形狀和推桿布置應根據被推材料的尺寸和形狀來決定。
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圖1 推件橫梁
1.2 作用在制件（或廢料）上的推力的種類 與卸料裝置一樣，推件力可以為剛性也可以為彈性。
1.3 剛性推件裝置（如圖2）
1.3.1 剛性推出機構的工作原理（以圖2A圖為例）。當工作部件相互接觸對板料進行沖卻時，推件板由于凸凹模的作用相對于凹模有了向上的相對位移，推動推桿，推桿推動推板，推板從而帶動打桿一起向上運動，當接觸到壓力機的橫梁被橫梁擋回，打桿將力傳遞給推板，推板推動推桿，推桿推動推件板，推件板將推力作用在制件（或廢料）上，將其推出。
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A B
1—打桿；2—推板；3—推桿；4—推件塊
圖2 剛性推件裝置
1.3.2 剛性推出機構的結構分析（如圖2）。剛性推出機構的一般組成：推件板、推桿、推板、打桿。在其中推桿、推板、打桿屬于中間傳力元件，直接作用于制件（或廢料）的是推件板（或推薦塊），因此推件塊的設計尤為重要。
下面我們結合圖2的兩個圖形為例來詳細分析剛性卸料裝置的結構設計需要注意的問題。
首先，我們觀察A圖和B圖的零件的設置上的不同點：A圖使用的推薦裝置包括推件板、推桿、推板、打桿。而B圖只采用了打桿和推件塊。也就是說，B圖較之A圖在結構上是簡化了的。那么我們在設計模具結構時，在保證模具順利工作的前提下，應盡量使用較少的零件以簡化模具結構。它們使用的場合是不同的。首先我們觀察A圖，該圖的壓力中心位置設置有凸模，所以只有把推件塊上的推桿設置在其他位置，也就是說作用在推件塊上的力應該盡可能的直接作用在推件塊的中心，也就是所沖裁制件的壓力中心。在此，我們可以借助生活中的常見實例來說明，為何應盡量將力作用在壓力中心。比如我們需要將一個瓶子的蓋子以按壓的方式與瓶子合在一起，那么我們在施加按壓力的時候，肯定是直接作用在瓶蓋中心的位置效果是最好的，那么如果條件不允許的時候，我們也是盡可能的在按壓的時候使力均勻的分布在瓶蓋上。回過頭來，推件塊上的力是由推桿傳遞過來的，如果推件塊的受力不均勻的話，那么它將在凹模洞口中產生卡死，影響模具的正常工作，所以只有把力直接作用在推件塊中心位置，效果才是最好的。所以B圖就直接將推件桿設置在了推件塊的中心位置。但是對于A圖來說，中心位置已經被凸模占據了，而且這時候的凸模是絕對不允許改變位置的，所以只有變化推桿的位置了，但是，作用在推件塊上的推桿的力必須要分布均勻，并且要同時作用于推件塊上方可。
其次，剛剛討論剛性推件裝置的工作原理時提到過，整個剛性推件裝置在模具中是屬于可以自由運動的，所以一定要避免在工作時該裝置產生卡死的現象。在這里我們重點來說明一下推件塊。推件塊與凹模洞口在厚度方向上有一部分是要接觸的，雖然存在間隙，但是間隙值非常小，這部分距離不能太大，否則會產生卡死現象。另外推件塊的臺肩部分也不要太大。
剛性推出結構是常用的推出機構。
1.4 彈性推出裝置
1.4.1 彈性推出裝置的組成。彈性推出裝置和剛性推出裝置的最主要的區別就是提供推出力的裝置中，增加了彈性元件，常用的彈性元件是橡膠和彈簧。其他的推件塊或者推桿視情況來定。（圖3）
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1.4.2 彈性推出機構的工作原理（以圖3為例說明）。當工作部件相互接觸對板料進行沖卻時，推件板由于凸凹模的作用相對于凹模有了向上的相對位移，推件板直接推動橡膠向上移動，橡膠產生壓縮，當沖切結束，所用的束縛力撤銷以后，橡膠的收縮力產生回復，推動推件塊向下運動，推件塊推動凹模洞口中的制件出模。除了提供推件力的方式不同之外，與剛性推件相比，彈性推件裝置還有一個突出的優點，那就是在推件塊與板料接觸以后直到制件沖切完畢，自始至終推件板在橡膠的作用之下一直對于推件板接觸的制件產生較大的壓力作用，所以最終成型的制件，平整度非常好，制件精度高。因此對于對制件平整度要求較高的場合優先選擇彈性推出機構。
1.4.3 設置彈性推出機構需注意的問題。由于推出力是依靠彈性元件的壓縮來提供的，所以根據制件需要的推出力的大小不同，收縮的距離也就不同，對于需要推出力較大的場合，需要注意彈性元件的安裝位置，對于圖3來說，若需要的推出力過大，則凹模的厚度就會更大，會使模具的閉合高度增加，同時浪費模具鋼，提高成本，所以應該考慮將彈性元件更換到其他的部件中。
1.5 推出機構設置時需注意的問題 最主要的零部件是推件塊，推件塊的作用就是將制件從凹模洞口中推出，并且在彈性推出機構中還要承擔壓料的作用，所以在模具工作的初始狀態，推件塊在裝配完畢后應該凸出于凹模刃口部分，才能更好的保證壓料在作用，同時也能順利將制件推出。
2 彈性頂出裝置
壓力機的下模與上模不同，下模部分沒有直接的動力作用，只能靠力的積累和傳遞來完成一系列的動作，所以只能采用彈性裝置作用，這就是我在這里只說明彈性頂出裝置的原因。
2.1 彈性頂出裝置的組成（如圖4） 從上圖可知，彈性頂出裝置的主要組成部件有：頂件塊、頂桿、托板、橡膠同時還有一些連接固定兩件，比如說螺釘和螺母。
2.2 彈性頂出裝置的工作原理 上模零件下行沖切板料，凸模在壓力機的帶動下在切材料的同時帶著切斷的材料和頂件塊向下運動，頂件塊推著頂桿向下運動，頂桿通過托板使橡膠產生壓縮，當凸模的作用力卸除以后，橡膠利用壓縮力的回復作用，通過托板、頂桿將力傳遞給頂件塊使制件（或廢料）從凹模洞口中排出。
2.3 彈性頂出裝置設置需注意的問題 頂出裝置與退出機構類似，最重要的還是要保證頂出機構在工作的過程中不產生卡死現象，同時必須注意在模具的自由狀態，我們必須保證頂件塊上端面應突出于凹模上表面。
彈性頂出裝置廣泛使用于制件要求平整度很高的場合，在正裝復合模中常用。
3 結語
以上就是設計模具頂出及推出機構的結構設計，除此之外在進行模具設計時我們還應該注意推件板外形尺寸設計，以及在加工制作上述兩種裝置時選擇何種材料，經濟實惠，由于現在對于一些常用的機構現在已經制定了國家標準，應盡量選擇標準間為宜。
參考文獻：
[1]張榮清.模具設計與制造（第二版）[M].高等教育出版社，2008.
[2]彭建生.模具設計與加工速查手冊[M].機械工業出版社，2005.
[3]成虹.沖壓工藝與模具設計（第二版）[M].高等教育出版社，2008.
作者簡介：
這個公司設備先進.技術力量雄厚.現有沖床，折彎機，剪板機,線切割，磨床，火花機等160余臺.一模具生產研發車間，一條噴塑流水線.擁有完善的生產、加工及檢測設備!生產的產品全部執行國家標準.批量生產.規格齊全. 興華金屬(制品)有限公司自建廠以來.產品銷往全國各地.深受用戶好評.特別質量始終處于同類廠家領先地位.公司將以實惠的價格、熱誠的服務.完善的檢測手段，優良的售后服務著稱。
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關鍵詞:模具；數控機床；發展現狀
中國機械工業實現了持續的高速增長，但從2011年開始這一態勢發生了較大變化，主要表現是增速出現了較大回落。去年中國機械工業的總產值仍比2010年增長了25.06%，實現利潤比上年增長了21.14%，但上述增速分別比2010年回落了8個多百分點和30多個百分點。2011年以來中國機械工業增速出現了明顯回落，說明中國經濟總量高速增長時期已逐漸過去，今后全行業必須適應市場需求由重“量”到重“質”的轉變趨勢。在中國機械工業中，2011年我國模具出口總額從20.62億美元攀升至30.05億美元。根據海關統計，2011年我國模具進出口總額為52.40億美元，比上年增加23.06%，模具出口快速發展，總額為30.05億美元，比2010年增加36.87%。
1 模具行業的技術現狀分析
CAD／CAE／CAM技術在模具工業中的應用，快速原型制造技術的應用，使模具的設計制造技術發生了重大變革。中國的模具企業大都是中小企業，從作坊式的企業成長起來，甚至目前仍有許多模具企業是作坊式的管理，在模具交貨期、成本、質量的控制方面問題層出不斷。面對激烈的市場競爭，落后的管理手段和水平，使模具企業中的管理和技術人員只有疲于奔命。因此，模具制造企業要提高管理水平，具備快速反應和及時調整的能力，沒有一套先進的管理系統實現管理的信息化是很難做到的。通過信息化建設，實現模具制造。
網絡企業的建立，總的來講是基于INTERNET技術和計算機管理技術，并融合了EPR、CRM、SCM、PM等技術，以及一些行業標準化的規范。通過INTERNET技術，模具企業可以跟國內外客戶建立聯系，開拓更廣闊的市場；進行企業與國內外客戶業務、技術的溝通；建立企業和客戶之間的接口。ERP技術幫助企業規范和管理內部業務流程，提升模具企業的管理水平；并且極大地優化和縮短了企業內部的流程，提高競爭力。把INTERNET技術和ERP技術結合起來，還可以實現遠程異地辦公，提高企業的快速反應能力，更加有效地管理企業。CRM技術可以幫助模具企業加強管理客戶關系，對客戶的需求做出快速反應和處理。SCM技術幫助模具企業加強供應商的管理，進一步降低采購成本和開拓更多的供應渠道，等等。
2 模具產業存在的問題分析
近年來，我國模具行業結構調整取得不小成績，無論是企業組織結構、產品結構、技術結構和進出口結構，都在向著合理化的方向發展。目前全世界模具總產值約為680億美元，中國只占8%左右，為更新和提高裝備水平，模具企業每年都需進口幾十億元的設備。在創新開發方面的投入仍顯不足，模具行業內綜合開發能力的提升已嚴重滯后于生產能力的提高，主要問題體現在一下幾個方面。
各層次的模具技術人才資源不足，尤其是高級模具鉗工、CNC 數控機床操作工、高級模具設計人員等，需求缺口較大；模具標準化程度不高，模具及其零部件的商品率偏低；模具制造的專業化程度和集中度有待進一步提高；模具修理機制不健全，因修模拖期影響生產的事時有發生；模具壽命偏低，使模具費占產品成本比率過高且長期居高不下；模具及其零部件市場價偏低，模具修理費用更低，而且沒有市場指導價，完全靠購銷雙方“議價”，地區與廠際之間價差懸殊；模具新技術、新工藝、新設備、新材料推廣應用緩慢，特別是國內自行開發的模具新材料大多至今未能推廣應用；設備老化嚴重，超期服役的情況普遍；各類模具的標準及技術指導性文件不齊全，特別是與國際市場接軌的各類模具國家標準缺口大；模具鋼的精煉和模具鍛坯的鍛造技術推廣應用問題，至今未能解決。上述一系列問題表明，中國目前的模具產業結構還需要進一步調整，增長方式也需要進一步轉變，必須從量的擴張逐漸轉變到以質為先的軌道上來。只有這樣，我國模具產品的質量與水平才能真正提升，才能擁有國際市場的競爭力，才能使模具產品的出口量的增長與質的提升相結合。
3 模具行業的發展趨勢分析
在模具行業“十二五”規劃中，模具的重點發展方向是，疊層模具、旋轉復雜高效精密塑料模具、超強鋼板熱壓成形模具超高速精密沖壓模具、集成電路及多列SOT-23高速沖壓模具、超大超薄型LED電視大型精密沖壓模具、高光注塑模具、金屬粉末注塑成形模具。中國家電工業已經確定了通過10年努力由家電大國走向家電強國的目標，家電模具無疑起到支撐家電業發展，具有實現家電零部件轉型升級、先進成型制造技術應用等工藝保障重要地位的作用。作為在家電產品創新和規模生產中起到極其重要作用的家電模具行業已具備相當能力。在為家電行業產業升級起到重要作用的同時，也得到快速發展。
2011年，中國機床行業進出口逆差高達134億美元。機床行業位居“母機”行業的特殊地位，近10年來中國機床工業的規模有了長足進步，目前中國已是世界機床的生產和消費大國。值得注意的是，“十五”和“十一五”的10年中，中國機床業實現了持續超高速發展，直到2011年上半年絕大多數機床企業依然產銷兩旺；但從去年下半年開始，行業需求增勢明顯趨緩，經濟效益逐漸趨于嚴峻。去年中國機床工業總產值增速由年初的近39%回落到年末的32.5%，實現利潤增速由年初的57.5%降至年末的29.8%。巨額的進出口逆差表明，中國高端機床工具產品的需求仍客觀存在，并仍將快速增長，中國機床行業如果能將過剩的中低端產能轉化為適應需求的“高端”產能，尤其是在功能部件和數控系統等基礎產品領域重點著力，縮短差距，那么中國機床行業的競爭力將明顯提高。只要全行業加快轉型升級，前景仍將光明，預計今年中國機床行業的產銷仍可實現平穩增長。
4 結束語
模具是生產各種工業產品的重要工藝裝備，其以特定的形狀通過一定的方式使原材料成型。模具成型由于具有優質、高產、省料和低成本等特點，現已在國民經濟各個部門，特別是汽車、航空航天、儀器儀表、機械制造、家用電器、石油化工、計算機等工業部門得到極其廣泛的應用。數控機床是模具加工的主要設備，因此數控機床的性能與模具的制造水平有著直接的聯系。
參考文獻
課堂教學是學生系統學習學科知識，掌握專業知識的重要途徑，但許多實際知識和經驗還需要實踐來豐富。比如關于沖壓模具或塑料模具的結構組成，學生可以把課本概念倒背如流，至于“為什么這樣設計”，可能就被難住了；因為書本里沒有現成的答案，所學到的東西還是從理論到理論，缺乏實踐經驗，所以深層次的東西就不能回答出來了。曾遇到過這樣一位學生，《塑性成形工藝及設備》課程考試取得了92分，班級里排序第二，進行畢業設計時所設計的某電器沖壓模具方案卻經歷了再的過程，設計組的同學都為他的方案遲遲沒有落實著急。原來第一次的方案選擇單工序模完成，包括落料、沖孔、拉深三道工序，模具結構雖然簡單，但面對大批量生產的前提時是不可取的，生產率低，質量難保證，另外由于工件尺寸較小，存在送料取料操作上的安全隱患；第二次的方案從效率上考慮采用復合工序完成：落料－沖孔－拉深，但拉深時會把前工序的沖孔拉伸變形，工件質量難以保證，且模具結構較復雜。第三次的方案決定采用級進模完成。那么，該產品的級進模的結構該是怎么樣的呢？特別是卸料、推件等結構是采用剛性還是彈性，排料方式是單排、雙排還是斜排、直排，至于定位是采用導正銷定位還是側刃定位或者是側刃與導正銷同時定位等，心中無底，一時拿不定主意。他把課題帶到了實習基地邊實習邊研究，從不同的角度去分析考慮，筆記本上畫滿了各種符號和草圖，畢業實習回來后，他的開題報告第一個得到了指導老師的贊揚。原來他在實習過程細心觀察了工廠同類型結構的模具，然后進行比較分析，詳細對每套模具的工作原理進行了研究。為何這樣設計？那樣設計行嗎？這個零件的作用是什么等這些問題他都虛心請教工程技術人員，并記下了許多在課堂上無法理解的筆記，把自己的設計與現場的模具類比，并讓工程技術人員找問題、提建議，最后把模具方案定了下來：沖切口－拉深－沖孔－落料，排樣采用有利于提高材料利用率的雙排排樣方式；定位采用側刃與導正銷相結合的定位方式，定位準確，保證了孔與工件外緣的位置精度要求，推件結構采用剛性裝置，卸料結構采用彈簧裝置，且卸料板也采用導柱進行導向，防止小凸模和側刃在沖壓過程受到側向力作用折斷。
二、設計工藝的合理性來自于實習
模具設計工藝包括沖壓工藝方案制定和凸模、凹模的結構設計。工藝方案正確，才能保證工件的質量；凸模、凹模的結構設計合理，有利于方便制造，簡化程序，提高模具壽命。如墊圈零件若采用級進工序沖裁方式，其順序必須先沖孔再落料，否則無法得到產品。若采用復合工序方式，還必須考慮符合邊緣的最小尺寸要求，以滿足凹凸模的強度問題。對于有細槽、尖角的結構，必須考慮鑲拼結構。盡管現在電火花線切割加工可以實現細槽、尖角的加工，達到很高的精度；但一旦磨損、開裂，維修困難，成本提高。課堂上闡述到這些問題時，多半學生都是似懂非懂。實習時，學生對這類問題觀察得很細致，許多學生的畢業設計就是在實習中得到了啟發，對易損部位、難加工的地方都恰當地設計成鑲拼結構使其工藝性趨于合理，與生產實際一致，點評時老師給予了充分的肯定。有一位學生設計的拉深切邊凸模，也采用鑲拼結構，把用于定位的凸臺和切邊凸模分開設計成兩個零件，工藝性變好了，凸模可以通過磨削得到鋒利的刃口；如果設計成為一體，因受中間用于定位凸臺的影響，無法對凸模刃口進行磨削，自然得不到鋒利的刃口。畢業答辯時學生感慨地說“：平時學習雖然記住了概念，但并沒有真正理解和融會貫通，在現實面前還是工藝盲。通過實習，有條件與模具生產零距離接觸，特別是有工人師傅們的現場指導，知識變活了，現在不管遇到多復雜的沖壓件都基本能把握好各零件的加工工藝性。畢業實習使我們提前認識了制造業的奧秘。”
三、設計圖紙的高質量來自于實習
在設計的全過程里，正確標注尺寸、正確標注公差等對學生而言屬于最棘手的問題了。基準怎么取？哪些地方該標注尺寸公差？哪些地方該標注形位公差？公差值又是多少合適？粗糙度又是多少合適？等等。沒有一定的實踐經驗是很難正確標注的。在實習時，學生通過對照圖紙和實物，特別是有機會參與了設計部門的方案討論，在現場得到模具工程師的指導幫助，進一步理解了關鍵部位和非關鍵部位、關鍵尺寸與非關鍵尺寸、重要面與非重要面的含義，對尺寸及其公差標注、形位公差標注、粗糙度大小的確定有了深層次的了解，給畢業設計提供了有益的幫助。如對上、下模座兩平面間的平行度要求，導柱與導套的尺寸公差、粗糙度要求以及圓柱凸模的固定部分與刃口部分同軸度的要求等，都能正確地進行標注，保證了合模時導柱與導套間的正確配合以及凸、凹模的正確工作等。近幾屆學生畢業設計的圖紙在尺寸標注上都比較完整、規范，基本符合國家標準要求。
四、結束語
