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轉發自：沖模技術

作者：張云亮，張澤浩2

l.深圳市福沃德模具有限公司（廣東深圳518000）

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實現，其作用是在沖壓作業開始時將模具中的材料壓住，使材料在模具里保持一個正確和相同的位置，并且在沖壓作業過程中提供足夠大的壓料力和卸料力，最終使沖裁、成形等加工作業能順利、穩定的進行，因此模具的壓卸料功能是沖壓模至關重要、并且必不可少的功能模塊。

沖壓模的特點，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進行設計。

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

這就意味著SWB彈簧的使用壓縮量大約是其長度的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，其優點在于初始壓力較大，但其長度通常大于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現，其結果模具不僅顯得笨重，而且浪費大量優質鋼材。

在這樣的背景之下，對模具企業而言，如何在保證模具質量的前提下降低模具的成本將會是一個挑戰。

再者，現在許多的產品開發周期進一步縮短，尤其以時尚電子產品為代表，模具企業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，避免模具時常不卸料、制件尺寸波動大、模具損壞以及人員工傷事故等情況的發生。

提高沖壓制件精度和質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）料力不足的問題（這類模具通常是向上彎曲模），但它解決不了上模壓（卸）料力不足的問題（這類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，但其缺點是使模具厚度進一步增加，并且加上其本身價格昂貴，經濟性差，使得模具成本進一步提高。

綜上所述，沖壓模亟待解決的問題有降低模具成本，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新

沖壓模的模塊化創新需考慮通用性、功能性、獨立性、互換性、安全性、經濟性和可持續性等幾個方面的因素。

沖壓模的壓卸料功能符合這些特征，因此可以實施模塊化創新。

通過模具結構創新，對沖壓模進行系統重構。把現有沖壓模結構進行模塊化拆分，變為“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、優力膠或氮氣彈簧等。通常情況下，壓力元件是每個模具的組成部分，且每個模具使用的壓力元件類型、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，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沖壓模 “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）或工作臺（當模具平臺在下模使用時）連接。

模具平臺與模具連接有兩種方式：一是通過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，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模或下模壓（卸）料力不足的問題。

圖1模具平臺結構

圖2 模具平臺用于上模時

圖3 模具平臺用于下模時

在模具平臺的基礎上，沖壓模系統將創新為“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，沖壓模的結構被簡化，降低了模具的制造成本和儲存成本 模具中無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）或下模座（當模具平臺在下模使用時）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）降低沖壓生產成本 在模具對金屬材料進行沖壓加工的過程中，金屬材料會發生分離、移動、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。

模具從沖壓開始到沖壓結束過程中，壓（卸）料力足夠大且變化幅度盡可能小，尤其是在模具開始沖壓時保持足夠大的壓（卸）料力，對于模具穩定生產非常重要精密沖壓制件要求的尺寸精度都很高，沖壓生產在一定的時間段內是連續生產的，生產的批量大。

如果因為模具不穩定，生產的制件中混有不良品，不管是選別還是廢棄，都會導致沖壓生產成本的增加，影響企業的競爭力對家電和IT等領域產品來說，大量薄板制件模具的特點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效率，降低了模具的維修成本，減少了不良品發生的概率，從而降低沖壓生產成本。

（3） 縮短制模周期。

由于模具結構的簡化，縮短了模具設計時間（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。

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

傳統110T模具壓力曲線圖

多的壓力元件來增大壓（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，使模具的壓力曲線更平緩，如圖4所示；

是可以獲得更大的壓縮行程，該項優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型的模具搭接使用，不會隨著模具的報廢而報廢。

（6）低碳環保。

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172萬噸推廣使用模具平臺，每年可節省鋼材 34 ·4巧1.6萬噸。

根據《國際鋼鐵協會行動報告》，平均生產每噸鋼會排放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 · 7萬噸標煤，275 · 2、412 · 8萬噸水以及減少65 · 4一98萬噸的碳排放。

因此，模具平臺的大規模使用可使沖壓模行業每年節省大量的優質鋼材以及彈簧和氮氣彈簧等標準件，相應地節約生產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與使用模具平臺后壓力曲線對比圖

110T模具平臺壓力曲線圖

參考文獻

[刂 張云亮，張澤浩·論沖壓模的可持續發展[J]模具制造，2014，

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第一作者簡介：張云亮，男，19年生，北京理工大學工學碩士，北京大學光華管理學院EMBA；工程師；從事機制工藝、工裝、切削技術、沖壓模具技術、工程項目管理和經營管理等科研工作30余年，多項模具技術發明專利。

（收稿日期：2014一06一25）0