背景及意義

沖壓模具在批量化生產時，板料與模具上、下表面接觸不斷摩擦產生熱量，熱量不能夠及時排出致使模具表面溫度不斷增高，模具產生變形，上下模間隙變小，零件成形時材料流動阻力變大，產品易發生減薄開裂情況(圖1)。

圖1 零件開裂文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autochongya202411316.html

為此一套拉延模具冷卻裝置應運而生，此裝置的應用消除了上述安全風險，能夠有效的將模具表面溫度穩定在常溫狀態，保證模具在批量化生產時成形更加穩定。文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autochongya202411316.html

基本信息

以某車型行李廂內板零件為例，零件單批次生產數量1000 件，零件成形過程中材料流動最大的區域集中在后保杠位置。板料與模具上模及下模壓邊圈接觸，隨著批量生產的進行，模具表面溫度變化情況如圖2 所示。文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autochongya202411316.html

圖2 模具表面溫度變化情況文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autochongya202411316.html

當生產至200件左右時，后保杠區域開始減薄(圖3)。通過增大壓邊圈與上模之間的間隙0.05mm，零件減薄缺陷消除。當生產至600 件左右時，零件減薄情況重現，再增大壓邊圈與上模之間的間隙0.05mm，零件缺陷消除，生產至結束。文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autochongya202411316.html

圖3 零件減薄文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autochongya202411316.html

問題分析

零件成形過程中，板料與模具上表面以及下模壓邊圈接觸(圖4)，隨著摩擦熱量的不斷積累，模具變形造成模具間隙變小，材料流動阻力加大，零件減薄。文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autochongya202411316.html

圖4 板料與模具接觸

解決方案

通過在模具上加裝冷卻系統，及時排出摩擦熱量， 控制模具間隙變化情況，保證批量化生產更加穩定。

裝置原理

此裝置利用沖壓設備的氣源做動力，通過渦流管冷卻的原理將常溫氣體轉換成冷卻氣體，增強模具冷卻效果，并通過一定的氣路系統設計，將氣體引導至模具上模及下模壓邊圈型面，從而實現模具冷卻。

裝置組成

本裝置共分四個部分：動力單元、轉化單元、傳輸單元、執行單元。

⑴動力單元：通過氣路接頭(圖5)的連接將沖壓設備中的低壓氣體作為整個裝置的動力來源；

圖5 氣路接頭(連接設備氣源)

⑵轉化單元：通過渦流管冷卻原理，將常溫氣體轉化成冷卻氣體(圖6)；

圖6 氣溫轉化裝置

⑶傳輸單元：通過設計特定的氣路系統實現上下模具的全覆蓋，將冷卻氣體輸送到指定位置(圖7)；

圖7 帶自導向的氣路連接

⑷執行單元：在模具中預埋冷卻管路，冷卻氣體在管路中與模具實現熱交換，達到降溫效果(圖8)。

圖8 預埋冷卻管路

項目創新與效益

項目創新

此項目裝置結合了沖壓設備、模具、流體裝置及空氣冷卻等多方面專業技術。與傳統模具降溫裝置相比較，有以下三方面優點：

⑴應用渦流管相關原理，實現常溫氣體的冷卻；

⑵采用自導向氣路接頭裝置，實現冷卻氣體的上下模全覆蓋；

⑶預埋冷卻管，冷卻氣體與目標位置更近，冷卻效果更突出。

經濟效益

本項目裝置的應用可減少因零件開裂而造成的模具停機、零件報廢等成本浪費。其中，模具停機減少15 分鐘/批次，全年發生120 批次，停機費用8000 元/小時，共計15÷60×120×8000=240000 元/年；零件報廢減少5 件/批次，全年發生120 批次，零件平均成本200 元，共計5×120×200=12000 元/年；綜上，每年可為公司節省240000+120000=360000 元/年。

結束語

目前新裝置已在沖壓模具中應用，經驗證達到預期效果。隨著產品要求的不斷提高，零件造型越來越復雜，批量化生產穩定性要求越來越高。期望未來有更多的技術創新保證沖壓批量生產的穩定。