前言：寻找写作灵感？中文期刊网用心挑选的多点成形冲压模具设计与制造，希望能为您的阅读和创作带来灵感，欢迎大家阅读并分享。
摘要:船舶工业是海上运输业、海上军事国防的重要基础，船舶工业的制造水平直接决定了船舶的质量和寿命。由于船舶含有大量的、具有复杂曲线结构的零部件，比如船舶螺旋桨、船舱、传动轴承等，这些零部件的加工和制造具有非常高的难度，也是船舶工业研究的重点。在船舶复杂结构件里，板材件数量众多，板材件的加工工艺以冲压为主，本文对传统的冲压模具进行优化，设计一种针对船舶复杂曲线结构的多点成形冲压模具。
关键词：曲线结果；板材；多点冲压模具
0引言
舰船由于长期处于较恶劣的工作环境下，受到海水腐蚀与海浪侵蚀等作用，许多关键结构及零部件都会发生故障。为了提高舰船的质量与结构件的使用寿命，必须要提高船舶结构的加工与制造水平。舰船上装配着具有大量复杂曲面结构的零部件，这些零部件有一部分采用整体锻造的生产工艺，如螺旋桨叶片、船舶动力系统主轴等；很大一部分钣金件，采用冲压模具成型工艺生产，因此，研究并改善船舶结构件的冲压工艺显得非常重要。模具冲压工艺对于生产硬质合金材料的结构件有较好的效果，相对于传统的切削与锻造工艺，模具冲压工艺能够节省材料，且具有较高的生产效率，冲压件的表面质量和尺寸精度较高，能够满足船舶复杂零部件的加工需求。模具冲压工艺不仅在船舶工业有较广泛的应用，在航空航天，仪器仪表，电子设备，军工等用品等加工领域都有广泛的应用。模具冲压工艺也分为多个种类，传统的模具冲压工艺，一套模具只能加工一个零部件，模具的成本较高，制造与调试模具消耗大量的人力、物力。多点成形冲压模具不同于传统的冲压模具，可以灵活调节模具的冲压结构，生产出不同种类的零部件。本文首先介绍多点成形冲压工艺的原理，然后依据船舶复杂零部件的加工需求，设计一种船舶复杂曲线结构的多点成形冲压模具，并详细介绍了模具的型线设计与结构原理。
1船体复杂曲线结构成形原理
随着船舶的功能性需求不断提高，船舶结构的强度需求越来越高，船舶的零部件也越来越复杂。船舶复杂曲线结构的零部件加工与制造工艺，决定了船舶的制造质量和使用寿命，具有重要意义。常见的复杂曲面结构件加工方法包括切削加工、整体锻造等，比如现在作为热点研究的五轴数控机床、加工船舶的螺旋桨等。对于船舶上的复杂曲面结构件及一些钣金件而言，采用模具冲压制造工艺，既可以节省材料，又具有较高的加工质量，是船舶制造过程中应用非常广泛的加工工艺。板材冲压成型的过程中，压力机首先带动板材压边将材料固定在夹具上，然后，液压机带动冲头向下移动，使板材产生形变，锁紧块将冲头的位置锁紧，目的是使板材保持在变形位置一段时间，提高形状精度；最后上下模板分离，板材成型。为了分析复杂零部件在冲压成型过程的形变与材料的强度，本文将图1中的板材冲压变形区域分为A，B，C三部分。板材在冲压过程中各部分受到的力的形式不同，因此产生的形变与表面质量各不相同。区域A主要受到板材压边的挤压力作用，在板材冲压过程中，不发生较大的形变和位移。因此该区域板材件的结构强度更好。区域B同时受到板材压边的压力和冲头的拉力作用，产生的变形量较大。随着冲头的不断下降，区域B从最初的悬空，逐渐向冲头靠近。该位置的拉应力与压应力取决于材料本身的强度极限。如果用力过大，可能会导致板材出现裂纹等，是需要重点进行保护和处理的变形区域。区域C是整个板材变形量最大的区域，该区域在冲头的作用下，受到挤压力、摩擦阻力和变形阻力，同时，该区域的变形不可能无限制增大，受到材料强度极限与屈曲极限的限制。
2多点成形冲压模具技术的研究
多点成形冲压工艺是一种典型的柔性加工工艺，该工艺将一系列排列规则的冲头组成多点模具，实现了对金属板材的区别性加工。可知，多点冲压成型与整体冲压成型的不同之处在于，整体冲压成型的上模具与下模具均为一个冲头，而多点冲压成型的上模具与下模具的冲头有多个，并紧密的排列在上下模板上。多点冲压成型的具体过程如下：①多冲头的定位。多点冲压成型的冲头需要精确的定位在上下模板上，每个冲头都连接着相应的液压推动装置，根据板材的形状与工艺需求，调整冲头的冲压行程。②板材成形。板材在涌头的挤压作用下，逐渐改变形状，形成与冲头相同的包络面。③板材表面处理。由于多点冲压成型的冲头形状为球面，如果相邻2个冲头之间有较大的高度差，那么板材在冲压成形过程中就会产生不规则的凸起或者凹陷，导致板材的表面粗糙度过高，甚至有皱折的现象。因此，为了提高板材的表面质量，必须对加工后的板材进行表面处理。常见的处理方法是在板材与多点冲头之间添加橡胶材料，这种方法产生的板材冲压表面更加光滑。
3船体复杂曲线结构的多点冲压模具设计
3.1复杂曲线结构的型线优化
根据板材冲压成型的原理，船舶具有复杂曲面轮廓的结构件在进行冲压成型时，必须要进行型线的优化，其主要目的在于提高冲压成形过程中的表面质量以及强度。
3.2船体结构多点冲压模具设计
通过进行船舶结构件表面的型线优化，本文结合多点冲压成形工艺，开发一套船舶复杂结构多点冲压模具，该模具的主要结构包括顶模板、顶出螺杆、弹簧、伸缩套、联接器、冲头、固定座等，每个冲头与对应的弹簧与伸缩套相连，相对于传统的冲压成形模具，该船舶结构件的多点成形冲压模具有的特点包括：1）柔性冲压成型，降低了板材冲压过程的起皱现象，提高了表面质量。2）弹簧与伸缩套保证了模具冲头的冲压力和脱模效果，提高了结构件的强度。
4结语
目前，船舶的加工与制造领域中板材冲压成型工艺应用非常广泛，本文研究的主要目的是提高船舶复杂表面形状结构件的加工工艺，提高结构件的表面质量和强度。本文研发一种专用的船舶结构件多点冲压成型模具，并详细介绍了该模具研发过程的型线优化，以及该模具的工作原理。相对于传统的整体冲压，该多点成形冲压模具有效地提高了船舶结构件的冲压质量，有较大的市场应用潜力。
参考文献：
[1]吴凯,张亮,屈晓光.汽车外覆盖件冲压模具棱线加工技术的自主研发[J].汽车工艺与材料,2017(8):41–43.
[2]方卫国,刘其家,李健平.一种新型级进模具结构设计和工作过程分析[J].模具技术,2014(1):24–28.
[3]李熹平,赵国群,管延锦,等.快速热循环注塑模具加热与冷却过程分析及其结构优化设计[J].塑性工程学报,2009,16(1):196–201.
作者:付波 单位:泸州职业技术学院