淺談狀態空間法沖壓磨具設計運用

柯青志

(西華大學機械工程學院,四川 成都 610039)

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淺談狀態空間法沖壓磨具設計運用

柯青志

(西華大學機械工程學院,四川 成都 610039)

摘要：依據機械運動方案設計的狀態空間理論，實現了把串聯機械系統的運動方案設計問題轉化為對偶矢量的分解，進而轉化為狀態矩陣的分解，通過組合狀態矩陣對應的基本變換單元獲得相應的運動方案設計可行解。

關鍵詞：狀態空間;沖壓磨具

1引言

以沖壓工藝學基本理論為依據，通過對各種沖壓工藝基本運動的分析，提出了對沖壓模具設計的要求。指出模具設計中應著重關注的內容，并介紹了在模具設計中對機械運動靈活運用的方法和—些實例。最后總結了根據具體情況進行產品工藝運動分析的方法，并強調在模具設計中，對機械運動的控制和靈活運用對提高設計水平和保證沖壓件品質的重要意義。

2沖壓過程中運動的控制和運用

冷沖壓就是將各種不同規格的板料或坯料，利用模具和沖壓設備(壓力機，又名沖床)對其施加壓力，使之產生變形或分離，獲得一定形狀、尺寸和性能的零件。—般生產都是采用立式沖床，因而決定了沖壓過程的主運動是上下運動，另外，還有模具與板料和模具中各結構之間的各種相互運動。

機械運動可分為滑動、轉動和滾動等三種基本運動形式，在沖壓過程中都存在，但是各種運動形式的特點不同，對沖壓的影響也各不相同。既然沖壓過程存在如此多樣的運動，在沖壓模具設計中就應該對各種運動進行嚴格控制，以達到模具設計的要求；同時，在設計中還應當根據具體情況，靈活運用各種機械運動，以達到產品的要求。接通常的方法設計落料沖孔模具，往往沖壓后工件與廢料邊難以分開。在不影響工件質量的前提下，可以采用在凸凹模卸料板上增加一些凸出的限位塊，以使落料沖孔運動完成后，凹模卸料板先從凹模中推出，然后凸凹模卸料板再把廢料也從凸凹模上推落，這樣一來，工件與廢利也就自然分開了。

有些沖孔模具的沖孔數量很多，需要很大沖壓力，對沖壓生產不利，甚至無足夠噸位的沖床，有—個簡單的方法，是采用不同長度的2～4批沖頭，在沖壓時讓沖孔運動分時進行，可以有效地減小沖裁力。對那些在彎曲面上有位置精度要求高的孔(例如對側彎曲上兩孔的同心度等)的沖壓件，如果先沖孔再彎曲是很難達到孔位要求的，必須設計斜楔結構，在彎曲后再沖孔，利用水平方向的沖孔運動可以達到目的。對那些翻邊、拉深高度要求較嚴需要特別工序的，也可以采用類似的結構設計。

3彎曲模具中機械運動的控制和運用

彎曲工藝的基本運動是卸料板先與板料接觸并壓死，凸模下降至與板料接觸，并繼續下降進入凹模，凸、凹模及板料產生相對運動，導致板料變形折彎，然后凸、凹模分開，彎曲凹模上的頂桿(或滑塊)把彎曲邊推出，完成彎曲運動。卸料板及頂桿的運動是非常關鍵的，為了保證彎曲的質量或生產效率，必須首先控制卸料板的運動，讓它先于凸模與板料接觸，并且壓料力一定要足夠。否則彎曲件尺寸精度差，平面度不良；其次，應確保頂桿力足夠，以使它順利地把彎曲件推出，否則彎曲件變形，生產效率低。對于精度要求較高的彎曲件，應特別注意一點，最好在彎曲運動中，要有一個運動死 ，即所有相關結構件能夠碰死。有些工件彎曲形狀較奇特，或彎曲后不能按正常方式從凹模E脫落，這時，往往需要用到斜楔結構或轉銷結構，例如，采用斜楔結構，可以完成回鉤式彎曲，采用轉銷結構可以實現圓筒件—次成型。

4拉伸模具中機械運動的控制和運用

拉伸工藝的基本運動是，卸料板先與板料接觸并壓牢，凸模下降至與板料接觸，并繼續下降，進入凹模，凸、凹模及板料產生相對運動，導致板料體積成形，然后凸、凹模分開，凹模滑塊把工件推出，完成拉伸運動。

卸料板和滑塊的運動非常關鍵，為了保證拉伸件的質量，必須控制卸料板的運動，讓它先于凸模與板料接觸，并且壓料力要足夠，否則拉伸件容易起皺，甚至裂開；其次應確保凹模滑塊壓力足夠，以保證拉伸件底面的平面度。拉伸復合模 t合理，可以很好地控制結構件的運動過程，達到多工序組合的目的。例如典型的落料拉伸切邊沖孔復合模具的設計。另外，有些裝飾品和日用品的拉伸件需要有卷邊(或滾邊)工序，模具設計中也用到了滾軸結構，所以在卷邊過程中滾動的摩擦力非常小，不容易擦傷工件表面。對那些需要在馬達中旋轉的拉伸結構件．切邊的高度、跳動度等要求相當高，需要在模具中設計特別的旋切結構，利用旋轉(切)運動修邊，不僅能保證切邊的尺寸精度高，甚至切邊的毛刺及沖切紋路亦相當美觀。值得—提的是，此旋切結構在實際設計改良后，已經非常易于模具制作，并且已運用于連續到模具當中。

5連續模具中機械運動的控制和運用

連續模具中常常同時包括了沖裁、彎曲和拉伸等沖壓工藝，因而其沖壓過程中的機械運動也包括了這三種工藝的基本運動模式，對連續模具中運動的控制，應分成各基本工藝分別進行控制。通常連續模具要求不斷加快沖壓速度，提高生產效率，有些形狀較復雜、較特別的沖壓件，其沖壓運動較費時，在連續模具沒計中可以分解成效率較高的沖壓運動。例如，工程膨脹螺釘圓筒件在連續模具設計中即可將其圓筒成型運動分解為兩側90°圓弧彎曲一中間60°圓弧彎曲—整體圓—圓度校正四個工序，不僅提高效率，亦能保證沖壓件圓度。53需要特別指出的是，連續模具因為在實際生產中還牽涉到送料機、吹風裝置等，在沒計中應充分考慮到這些因素，讓沖床、模具、送料機和吹風裝置的運動在時間上配合好，連續模具才能真正順利生產。

參考文獻：

[1]張繼忠.基于功能分析的機械系統運動方案創新設計[J].機械設計與制造,2004,(4):75-76.

[2]機械系統運動方案設計方法探討[J]. 洛陽工業高等專科學校學報,2003， 13(01):50-55.

[3]秦永左.上海市機械工程學會成立50周年暨第二屆上海機械工程科技論壇.2003，10(2)：100-105.

中圖分類號:TP391

文獻標志碼：A

文章編號：1671-1602(2016)08-0046-01

作者簡介：柯青志,性別：男,民族：漢族,籍貫：四川省樂山市沙灣,職務：工人,學歷：大學本科,單位：深圳市鵬勞人力資源管理有限公司。