于 懿

（廣東省機(jī)械技師學(xué)院，廣東 廣州 510450）

隨著科技的發(fā)展，各種各樣電子元器件的應(yīng)用日益廣泛。焊片是電子元器件中的重要零件，其沖壓成形質(zhì)量的好壞直接影響電子元器件的使用。本研究通過某焊片的沖壓生產(chǎn)過程，進(jìn)一步探討沖壓模具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

1 工件分析及方案確定

沖壓零件圖如圖1所示，材料是20號鋼，料厚為0.5 mm，大批量生產(chǎn)，沒有特別的尺寸公差要求。

圖1 沖壓零件圖

結(jié)合所給零件圖及其材質(zhì)分析，可知該零件的塑性和韌性較好，具有良好的沖壓性能；外形為落料件，尺寸較小，但有尖角，會(huì)給模具的制造帶來困難，模具刃口也容易磨損；所有尺寸未注公差，按照IT14級來確定。

該零件的沖壓工藝可用沖孔、落料兩個(gè)基本工序?？紤]到工件尺寸小、材料薄，又是大批量生產(chǎn)，不方便多次定位和加工，不適用單工序模。若用復(fù)合模沖壓加工，由于零件內(nèi)外形尺寸較小，存在“最小壁厚”的問題，而且凹凸形狀較復(fù)雜，模具制造比較困難，外形尖角處容易磨損，不利于裝配和修模。故采用級進(jìn)模沖壓生產(chǎn)。

多工位級進(jìn)模是在一副模具內(nèi)制件的沖壓工藝，分成若干個(gè)等距離工位，在每個(gè)工位上設(shè)置一定的沖壓工序，完成零件半成品或成品地沖制工作[1]。采用多工位級進(jìn)模在模具不同位置上連續(xù)沖裁，可以避開復(fù)合模的“最小壁厚”問題。此外，還可以考慮對零件尖角處增加一切槽工序來簡化落料凸模和凹模的刃口形狀。這給模具制造和裝配帶來方便，極大地降低了模具修模及維護(hù)難度，提高了模具的使用壽命。用級進(jìn)模沖壓加工，可以提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的市場競爭力，并且可以探討怎樣從排樣設(shè)計(jì)上減少廢料、提高材料利用率，進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)效益。

2 排樣的設(shè)計(jì)與排樣圖

圖2 為優(yōu)化排樣后采用的少廢料排樣設(shè)計(jì)，第一工位是沖兩孔，第二工位是切槽，第三、四工位分別對外形進(jìn)行落料。

圖2 零件排樣圖

研究此少廢料排樣設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)如下：

1）工藝廢料大大減少，節(jié)省原材料的消耗，材料的利用率高；

2）每一行程可多沖裁一個(gè)工件，產(chǎn)量較大時(shí)，采用多件同時(shí)沖壓，可使模具費(fèi)、材料費(fèi)和加工費(fèi)降低，同時(shí)可使成形表面所受拉力均勻化[2]；

3）模具的兩個(gè)落料工位，凸模和凹模刃口形狀如圖3所示，得到了極大的簡化，模具成本降低；

4）減輕壓力機(jī)的負(fù)荷。

其缺點(diǎn)如下：

5）條料或卷料公差大多直接影響工件精度；

6）在條料的所謂“匯合點(diǎn)”（即三個(gè)或更多工件相交的一點(diǎn)）上，可能出現(xiàn)披鋒。

因?yàn)榱慵叽缇纫蟛桓撸h也可以用恰當(dāng)?shù)脑O(shè)置消除，更要考慮到經(jīng)濟(jì)效益這個(gè)在實(shí)際生產(chǎn)中的重要原則，綜合以上所述，采用此少廢料對頭直排排樣設(shè)計(jì)。

3 模具結(jié)構(gòu)和主要特點(diǎn)

圖3為焊片級進(jìn)模的結(jié)構(gòu)簡圖，主要設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

圖3 模具結(jié)構(gòu)圖

1）為了方便裝模，提高零件質(zhì)量穩(wěn)定性以及考慮到經(jīng)濟(jì)效益，模具采用滑動(dòng)導(dǎo)向裝置。在本設(shè)計(jì)中，采用對角導(dǎo)柱模座，兩導(dǎo)柱裝在對角線上，便于縱向或橫向送料。由于導(dǎo)柱裝在模具中心對稱位置，沖壓時(shí)可防止由于偏心距而引起的模具歪斜。該模座形式適用于沖制一般精度沖壓件地沖裁?；蚣夁M(jìn)模[3]。為了降低模具制造成本和縮短模具制造周期，可按國標(biāo)選取。

2）為解決首件定位問題，設(shè)置一始用擋料銷。使用時(shí)，用手按壓始用擋料塊，使其端頭伸出導(dǎo)料板的導(dǎo)向面，便可起擋料作用；不按壓時(shí)，始用擋料銷在彈簧力的作用下復(fù)位，不妨礙正常送料。

3）考慮到開敞性和送料方便，選用彈性卸料板。其結(jié)構(gòu)雖然稍復(fù)雜，但可以提供壓料力，具有壓料整平功能，還可以防止條料不平或翹曲，同時(shí)彈性卸料板可對細(xì)小圓凸模及導(dǎo)正銷進(jìn)行導(dǎo)向和保護(hù)，有利于提高模具的壽命。

4）采用導(dǎo)料板配以兩個(gè)導(dǎo)正銷精確定位。一般的細(xì)小導(dǎo)正銷加一個(gè)保護(hù)套與凸模固定板配合，但因?yàn)榇四＞邔?dǎo)正銷的安裝離落料凸模很近，不方便安裝保護(hù)套，就采用強(qiáng)度比較高的材料加工。另外，彈性卸料板也對導(dǎo)正銷起導(dǎo)向和保護(hù)作用，雖然沒有保護(hù)套，這種導(dǎo)正結(jié)構(gòu)還是比較可靠的。

5）凸模與固定板的配合關(guān)系，改變了傳統(tǒng)的過盈壓入后靠凸模臺(tái)肩吊掛或鉚頭的裝配方法，而采用小間隙呈“浮動(dòng)”配合。這樣不僅不會(huì)松動(dòng)而影響精度，而且由于凸模工作部分與卸料板的精密配合，反而提高了凸模的垂直精度，并使凸模裝配更簡易，維修和調(diào)換易損備件更加方便。

圓凸模用壓板壓住套圈下端面固定，刃磨后，在凸模上端加墊片，同時(shí)刃磨套圈，以保證壓板壓平。如圖4所示。

落料凸模尾端固定部分為簡單的矩形，刃口部與固定部之間由磨削砂輪半徑過渡。這種凸模形式既可增加凸模自身的剛性，又簡化了制造。固定時(shí)用托塊壓住凸模尾端臺(tái)肩，再用螺釘固緊即可。如圖5所示[4]。

凸模采用比較好的模具鋼Cr12Mo1V，熱處理硬度為58HRC～62HRC。沖壓零件的材料比較薄，沖壓力不大，加上卸料板對凸模的導(dǎo)向和保護(hù)，凸模不易折斷。

圖4 圓凸模的固定形式示意圖

圖5 落料凸模的固定形式示意圖

6）如果沖孔工位有跳廢料的現(xiàn)象，又不方便安裝頂料銷或鉆通氣孔，在生產(chǎn)實(shí)踐允許的情況下，可以將凸模做成斜刃。設(shè)計(jì)斜刃時(shí)，還應(yīng)注意將斜刃對稱布置，以免沖裁時(shí)凹模承受單向側(cè)壓力而發(fā)生偏移，甚至啃壞刃口。

4 結(jié)語

此次分析的沖壓件雖然形狀比較簡單，但包含了較多的設(shè)計(jì)內(nèi)容。該模具的特點(diǎn)采用了級進(jìn)模少廢料排樣設(shè)計(jì)，提高了材料利用率和生產(chǎn)效率；簡化了落料凸模和凹模的刃口形狀，方便了模具的制造和裝配，降低了模具修模及維護(hù)難度，提高了模具的使用壽命；使用了裝配方式新穎的凸模固定方法，使凸模裝配簡易，維修和調(diào)換易損備件更方便[4]；設(shè)置了始用擋料銷和導(dǎo)料板來解決首件定位問題，再采用導(dǎo)正銷進(jìn)行后續(xù)定位，提高了零件的定位精度；采用了彈性卸料板，保證了制件在成形過程中的平整度，對細(xì)小凸模及導(dǎo)正銷有了導(dǎo)向和保護(hù)的作用。