模具技術水平的高低是衡量一個國家制造業水平高低的重要標志,隨著我國工業進一步的發展要求模具行業向大型,精密,高效,多功能方向展,其中一個重要的途徑是將模具與自動化結合,本文結合冷沖壓模具領域經驗及自動化技術,共同探討沖壓模具發展方向。
一、冷沖壓模具發展現狀
沖壓模具的發展關鍵是模具制造技術,模具材料及模具人才。模具技術的發展是模具工業發展的一個關鍵因素,其發展目標是適應模具產品交期短,精度高,質量好,價格低的要求,其中一個重要的方向是大力發展模具自動化。
沖壓模具相關自動化開發是將傳統模具與光機電技術結合,將多制程的自動化模組集成在模具內,通過電氣控制,實現全連續模生產,從而節省大量機臺和人力,達到效率最大化,制程最優化,效益最大化。
二、沖壓自動化生產的優勢
沖壓加工是指在沖床上安裝模具,將板狀的材料通過模具之間時,沖壓力使材料變形,切斷,彎曲,成型等的加工,可以實現自動化加工的沖壓工藝有:五金件鉚接,攻絲,產品自鉚互鉚,小組件集成生產。
沖壓工藝因其互換性好,節省材料,有其他加工方法難以制造的壁薄,重量輕,剛性好,表面質量高,形狀復雜的零件,在市場上有極廣泛的應用,但目前較多數的沖壓模具生產都采用手動的方式,極大的制約了其發展。
手動沖壓加工的問題點有:
1、沖壓加工屬重體力作業,且具有一定的危險性,造成沖壓企業招工難;
2、手工沖壓需要作業空間大,半成品的存量大,新沖壓及模具技術的未及時導入,造成實際生產時效率低,成本高;
3、手工沖壓因設備故障或人身因素引發安全傷害事故,沖壓自動化生產線很大程度上彌補了上述不足,隨著電子產品少量多樣時代的到來,再加上招工難用工貴等因素影響,冷沖壓領域自動化發展是其必然要求。
三、沖壓自動化生產技術發展實例
1、模內鉚螺柱技術
(1)傳統鉚螺柱技術:采用連續模下料,人工將螺柱放入產品,再由工站模進行鉚合。此生產方式需要較多機臺和人力,勞動強度大,效率低。
(2)創新型模內鉚螺柱技術:該技術采用振動盤和直振將螺柱有序排列,進入分料桿前端,上模插刀驅動分料桿一次導引1PCS螺柱,被分料后的螺柱在氣的作用下經軌道送至模具內部鉚合點,進入待鉚合狀態。
鉚合時,夾緊滑塊先夾緊螺柱,對螺柱精確定位,模具在下行過程中,浮升鉚合沖頭下行,叉刀驅動側滑塊向兩邊運動,夾緊滑塊分開。浮升鉚合沖頭運動到位后,上模繼續下行,鉚合沖頭驅動螺柱完成鉚合,實現全連續模生產。

鉚螺柱結構示意圖
2、模內伺服攻牙技術
(1)傳統攻牙技術:采用連續模下料,人工將產品放入臺式攻牙機進行攻牙。此生產方式需要較多機臺和人力,勞動強度大,效率低。
(2)創新型伺服模內攻牙技術:該技術采用伺服電機驅動,高精度齒輪傳動,萬向節連接齒輪軸和牙桿軸。下模采用活動脫板結構,上模下行先壓料再攻牙。牙桿設計快換式夾緊機構,可快速更換絲錐。
整個攻牙模組結構緊湊,可全部集成在下模內,拆卸維修快速方便。萬向接結構,攻牙軸位置可隨意調整,通用性強。模內最多可同步攻牙20PCS,產能可達2000PCS/小時,實現全連續模生產。

伺服攻牙結構示意圖
3、模內鉚合,貼膠集成技術
(1)傳統鉚合,貼合技術:采用連續模下料,工站模人工放螺柱進行鉚合,再由人工貼膠。此生產方式需要較多機臺和人力,勞動強度大,效率低。
(2)創新型模內鉚合,貼膠集成技術:該技術首先將模內鉚螺柱模組集成在連續模具內,貼膠模組包含上料機構,剝膠機構,貼合機構,收料機構,電氣控制。整個模組獨立快拆,方便維修。
上料機構置于模具前端,便于更換料卷。動力采用伺服控制,運行穩定可靠。貼合機構設計一模三穴,匹配模具產能,實現全連續生產,產能可達1800PCS/小時。

集成模組結構示意圖
4、多料帶鉚合技術
(1)傳統多產品互鉚技術:多產品互鉚通常先用幾套模具分別將產品單件生產出,再由人工將產品組合在一起,用工站模進行鉚合。此生產方式需要較多機臺和人力,勞動強度大,效率低。
(2)創新型多料帶鉚合技術:該技術是將多個產品集成在一套模具內完成,根據產品鉚合方式,分別設計平行送料和垂直送料。平行送料由沖床自帶送料機完成,垂直送料由兩組微型氣動送料機構完成,送料機構1在前端拉料,送料機構2實現精準送料。
需鉚合的產品由料帶或輸送機構送至鉚合位置,上模下行進鉚合,最后產品切斷出料。該技術實現了多產品全連續模生產,產能可達2000PCS/小時。

多料帶鉚合結構示意圖
經過多年的實踐探索,沖壓自動化生產已取得可喜的成果,通過生產導入,帶來可觀的經濟效益,工業是立國之本,強國之基。而模具作為工業之母,其地位之重要可想而知。
目前國家大力落實推動制造業升級發展,模具向自動化方向轉型是必由之路,給模具插上智慧的翅膀,將顯著提升企業提升在行業內的核心競爭力。
注塑模具的五大特點,你能說完嗎?
1、型腔及型芯呈立體型面
塑件的外部和內部形狀是由型腔和型芯直接成型的,這些復雜的立體型面加工難度比較大,特別是型腔的盲孔型內成型表面加工,如果采用傳統的加工方法,不僅要求工人技術水平高、輔助工夾具多、刀具多,而且加工的周期長。
2、精度和表面質量要求高,使用壽命要求長
目前一般塑件的尺寸精度要求為IT6-7,表面粗糙度Ra0.2-0.1μm,相應的注塑模具零件的尺寸精度要求達到IT5-6,表面粗糙度Ra0.1μm以下。激光盤記錄面的粗糙度要達到鏡面加工的水平的0.02-0.01μm這就要求模具的表面粗糙度達到0.01μm以下。
長壽命注塑模具對于提高高效率和降低成本是很必要的,目前注塑模具的使用壽命一般要求100萬次以上。精密注塑模要用剛度大的模架,增加模板的厚度,增加支承柱或錐形定位元件以防止模具受壓力后產生變形,有時內壓可以達到100MPa。
頂出裝置是影響制品變形和尺寸精度的重要因素,因此應該選擇最佳的頂出點,以使各處脫模均勻。高精度注塑模具在結構上多數采用鑲拼或全拼結構,這要求模具零部件的加工精度、互換性均大為提高。
3、工藝流程長,制造時間緊
模具專家羅百輝認為,對于注塑件而言,大多是與其它零部件配套組成完整的產品,而且在很多的情況下都是在其它部件已經完成,急切等待注塑件的配套上市。
因為對制品的形狀或尺寸精度要求很高,加之由于樹脂材料的特性各異,模具制造完成后,還需要反復地試模與修正,使開發和交貨的時間非常緊張。
4、異地設計、異地制造
模具制造不是最終目的,而是由用戶提出最終制品設計,模具制造廠家根據用戶的要求,設計制造模具而且在大多數情況下,制品的注射生產也在別的廠家。這樣就造成了產品的設計、模具設計制造和制品的生產異地進行的情況。
5、專業分工,動態組合
模具生產批量小,一般屬于單件的生產,但是模具需要很多的標準件,大到模架,小到頂針,這些不能也不可能只由一個廠家單獨完成,且制造工藝復雜,普通設備和數控設備使用極不均衡。