摘 要：通過對不規(guī)則沖裁件沖裁工藝的分析，提出了采用整體式凹模成型時存在的問題。闡述了采用鑲拼式組合凹摸的沖裁結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)，著重分析了鑲拼式組合凹模的設(shè)計要求，從而保證了精度、降低了成本、提高了效率。

關(guān)鍵詞：不規(guī)則沖件 凹模結(jié)構(gòu) 鑲拼式 使用性能

引言

隨著成型制件的質(zhì)量要求越來越高，數(shù)量越來越多，形狀也各異。要想獲得高質(zhì)量的制件，這就對模具設(shè)計的要求大幅提高。下面結(jié)合多方面的資料，對不規(guī)則零件的沖裁所采用的凹模設(shè)計問題進(jìn)行了分析，并對其解決方法進(jìn)行探討。

1、零件工藝性分析

如圖1某產(chǎn)品中有一種不規(guī)則的零件，材料為50鋼，厚度為2mm。因零件生產(chǎn)批量大，幾何形狀較為復(fù)雜，要求使用沖裁加工。

該沖裁件形狀較為復(fù)雜，且局部結(jié)構(gòu)比較薄弱，要對該零件進(jìn)行沖裁加工，對凸、凹模的形狀設(shè)計要求精度高，尤其是該零件尖角處較多，若凹模受力狀況不好，沖裁時，在凹模的尖角處易形成應(yīng)力集中，則凹模易在尖角處產(chǎn)生裂紋、或脹裂。無法滿足沖裁件的正常生產(chǎn)。所以要沖出合格的沖裁件，凹模的選擇非常重要，即凹模設(shè)計的結(jié)構(gòu)要合理、性能要可靠，且具有一定的使用壽命，同時也要考慮到凹模制造的經(jīng)濟(jì)性。

2、凹模的設(shè)計

2.1 凹模的選擇

零件由于形狀復(fù)雜，對凹模的選擇非常重要，若采用的凹模設(shè)計為整體式，因其制造簡單，但在使用時，若局部出現(xiàn)損壞或磨損時，可能造成整個凹摸報廢，就得更換。當(dāng)更換一次，其定位基準(zhǔn)及間隙就變動一次，使所得的沖裁件質(zhì)量變壞，同時，工作部分與非工作部分全部由較優(yōu)質(zhì)的鋼材制造，從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)考慮是比較浪費(fèi)的。由于沖裁凹模在熱處理過程中，會引起變形失去尺寸精度和形狀精度。特別是尖角部分在熱處理時產(chǎn)生了變形，沖裁時就會因?yàn)閼?yīng)力集中而易于開裂。所以在沖裁第一個零件凹模就可能會產(chǎn)生裂紋，根本無法滿足沖裁出合格的零件和對模具使用壽命的要求。

2.2 凹模鑲塊

鑲拼塊之間的結(jié)構(gòu)可靠，不應(yīng)有任何滑動，且這種鑲塊有效的避免了尖角處的應(yīng)力集中，整塊模塊傳到凹模套上的力不作用在轉(zhuǎn)角處，在凹模套上不會形成應(yīng)力集中。

2.3 凹模鑲塊結(jié)構(gòu)

凹模鑲塊結(jié)構(gòu)根據(jù)本沖裁件的形狀，厚度和精度來確定，采用直筒式凹模刃口。是因?yàn)榇巳锌趶?qiáng)度較好并且刃口的尺寸和間隙不因修磨刃口而隨之增大，故所沖壓工件的質(zhì)量一直是比較平穩(wěn)的。設(shè)計時直筒刃口部分高度h可根據(jù)沖壓材料厚度來確定，其直可按下表選取。如圖2所示，鑲塊刃口高度取為10mm，該高度是材料厚度的5倍。為提高刃口再磨性，鑲塊與凹摸套結(jié)合處為1°30′的斜面，以便模具裝配時壓緊鑲塊，保證凸凹模間的間隙，確保沖裁質(zhì)量。

2.4 凹模結(jié)構(gòu)

凹模由凹模鑲塊與凹模套組成。因?yàn)榘寄Ｊ菦_壓模中的主要工作零件，在沖壓過程中，它不但承受沖擊載荷，而且在工作刃口以及工作表面，由于沖擊會產(chǎn)生強(qiáng)烈的應(yīng)力集中。因此對材料的要求具有較高的硬度和耐磨性，并且還要有足夠的韌性。因此根據(jù)制件材料性能的不同，取鑲塊的材料為Cr12MoV，它具有硬度高耐磨性能好的特點(diǎn)，并采用全拼塊組合結(jié)構(gòu)，且互換性能強(qiáng)，維修方便。熱處理淬火硬度為60～62HRC。凹模套作為一個單獨(dú)的模具零件，才用這種固定方法的圈框與鑲拼凹模之間的配合應(yīng)給予一定的過盈量以保證拼合質(zhì)量。

3、結(jié)束語

在不規(guī)則零件沖裁中鑲拼式凹模的使用壽命是整體式凹模的使用壽命的數(shù)十倍，尤其當(dāng)整體式凹模熱處理不當(dāng)，在尖角處存在殘余應(yīng)力時，組合式凹模的使用壽命是整體式凹模使用壽命的百倍。如果鑲拼式凹模結(jié)合面加工精度較高，凹模套經(jīng)過鍛造熱處理得當(dāng)?shù)脑挘寄５氖褂脡勖蛇_(dá)百萬件以上，可大幅度降低沖裁加工成本，提高產(chǎn)品競爭力。

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（作者單位：鹽城技師學(xué)院機(jī)械工程系 江蘇鹽城市 224002）