吳小江

【摘 要】本文主要針對沖壓模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計展開了探討，通過結(jié)合具體的實例，對制件工藝作了分析，并對模具設(shè)計要點和模具結(jié)構(gòu)及工作過程作了詳細的闡述，以期能為有關(guān)方面的需要提供有益的參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】沖壓模具；制件工藝分析；結(jié)構(gòu)設(shè)計

所謂的沖壓模具，是指在冷沖壓加工中，將材料加工成零件的一種特殊工藝裝備。而此模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計在模具開發(fā)過程中非常重要，因此，我們需要重視對沖壓模具結(jié)構(gòu)的開發(fā)，以能為完成優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)設(shè)計?；诖耍疚木蜎_壓模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計進行了探討，相信對有關(guān)方面的需要能有一定的幫助。

1制件工藝分析

如圖1所示的齒輪螺栓墊片，要求年產(chǎn)量20萬件。該制件由圓弧和直線組成。結(jié)構(gòu)對稱，形狀比較特殊，未注公差尺寸，精度要求不高。查閱沖壓設(shè)計手冊，為IT14級。材質(zhì)Q235，其抗剪強度為350MPa，具有良好的沖壓成型性能。料厚t為0.5mm。外觀質(zhì)量要求，表面無劃痕。制件孔邊到外緣輪廓的距離為4.5mm，大于凸凹模允許的最小壁厚2.7mm。

2模具設(shè)計要點

2.1排樣設(shè)計

（1）搭邊的確定。一般來說，搭邊值由經(jīng)驗估算。普通沖裁的搭邊值，查閱沖壓設(shè)計手冊得a=2mm，a1=1.5mm。

（2）料寬的計算。條料是由板料裁剪得到的，為保證送料順利，裁剪時，公差帶分布規(guī)定，上偏差為零，下偏差為負值，并且條料沿導(dǎo)料板輸送也存在誤差，所以在計算料寬時，應(yīng)考慮在這兩種誤差影響下仍能保證沖裁件與條料側(cè)邊之間有一定的搭邊值。經(jīng)查表，計算得料寬B=76.50-0.5mm。

（3）計算步距。條料在模具上每次送進的距離為1個步距。步距大小應(yīng)為條料上兩個對應(yīng)沖裁件的對應(yīng)點之間的距離。經(jīng)計算，步距A=28.5mm。

2.2模具壓力中心的確定

在設(shè)計模具結(jié)構(gòu)時，要求模具的模柄中心（一般情況也是凹模幾何中心）與壓力中心重合。使模柄中心軸線通過壓力中心，防止產(chǎn)生偏心載荷，以保證模具的壽命。利用解析法計算模具壓力中心為（0，1.1），如圖2所示。

2.3模具工作零件設(shè)計

2.3.1凹模設(shè)計

（1）凹模外形結(jié)構(gòu)。凹模外形選用距型結(jié)構(gòu)，在其上面開設(shè)所需要的凹?？卓?，用螺釘和銷釘直接固定在模座板上。凹模的輪廓尺寸已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了，一般與標(biāo)準(zhǔn)固定板、墊板和模座板等配套使用。計算得出凹模輪廓尺寸。設(shè)計時，選用的標(biāo)準(zhǔn)模板為

L×B×H=160mm×100mm×18mm

（GB/T2873.1—1996）。

（2）凹模刃口。凹模刃口應(yīng)保持鋒銳性和高耐磨性，并能承受沖擊載荷，材質(zhì)選用CrWMn。利用線切割加工或是坐標(biāo)磨削成型直壁刃口，反面擴大。確保刃口表面粗糙度Ra為0.4～0.8μm。工作部分淬硬，HRC為60～64。

2.3.2凸凹模設(shè)計

（1）凸凹模是復(fù)合模的主要工作零件。其工作端的內(nèi)外緣都是刃口，內(nèi)緣與凹模刃口形式相同，外緣與凸模刃口結(jié)構(gòu)相同。凸凹模內(nèi)外緣之間的壁厚由制件孔邊距決定，本制件的最小壁厚是4.5mm，凸凹模允許的最小壁厚為2.7mm，可以滿足凸凹模強度要求。凸凹模尺寸可以按照經(jīng)驗公式計算，也可以根據(jù)凹模實際尺寸配作。

（2）凸凹模外形結(jié)構(gòu)采用直通式，其工作部分與固定部分形狀、尺寸完全相同，材料與凹模一樣，熱處理硬度比凹模稍低，取HRC為58～62，固定部分局部退火，以方便反鉚裝配在固定板上。直通式的凸凹模多選擇線切割或成型銑、磨削加工成型。工作表面粗糙度Ra為0.4～0.8μm，固定部分表面粗糙度Ra為0.63～2.5μm。

2.3.3沖孔凸模設(shè)計

沖孔凸模設(shè)計成階梯式結(jié)構(gòu)，通過臺階與固定板固定。其技術(shù)要求與凸凹模一致。根據(jù)制件結(jié)構(gòu)特點，無需校核強度剛度。

2.4模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)沖壓工藝方案，已經(jīng)確定采用倒裝復(fù)合模結(jié)構(gòu)，手工送料，不需要另設(shè)側(cè)壓裝置。選擇彈性卸料板、剛性推件裝置。條料在模具中的準(zhǔn)確定位由導(dǎo)料銷和活動擋料銷控制。按照凹模外形選取的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，選擇滑動導(dǎo)向的后側(cè)導(dǎo)柱模架（GB/T2851.3—1990），實現(xiàn)縱向送料，且送料和操作比較方便。

2.5壓力機參數(shù)與模具參數(shù)的校核

根據(jù)計算模具沖壓所需的工作壓力和模具閉合高度，選擇J23-16型壓力機。經(jīng)計算，模具的閉合高度為165mm。壓力機的最大閉合高度為200mm，連桿調(diào)節(jié)余量是55mm，因此所選壓力機滿足模具閉合高度要求。

3模具結(jié)構(gòu)及工作過程

3.1模具結(jié)構(gòu)簡圖

3.2模具工作過程

如圖3所示，條料沿導(dǎo)料銷（18）送至彈簧彈頂?shù)幕顒訐趿箱N（23）后在模具中定位。壓力機帶動上模下壓。在沖壓之前，由于橡膠（4）的彈力作用，卸料板（5）先壓住條料，上模繼續(xù)下壓進行沖裁分離：凸凹模（19）外形和凹模（6）對條料進行落料，同時沖孔凸模（15）與凸凹模（19）內(nèi)孔在條料上沖孔。此時橡膠（4）被壓縮。上模回程時，橡膠（4）回復(fù)推動卸料板（5）把緊箍在凸凹模（19）上的條料卸下。沖裁出來的制件卡在上模的凹模（6）中，直接利用壓力機的打桿裝置（由打桿（13）和推件塊（7）組成）進行推件，卸件可靠，便于操作。沖孔廢料直接由沖孔凸模（15）從凸凹模（19）內(nèi)孔中推下，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。

4結(jié)語

綜上所述，沖壓模具如今在許多行業(yè)都有著廣泛的應(yīng)用，因此，為了能制作出質(zhì)量優(yōu)越的模具，我們必須要重視對模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計，做好模具開發(fā)和設(shè)計方面的細節(jié)工作，以為制作出優(yōu)良的沖壓模具打下堅實基礎(chǔ)。

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