紫銅薄板沖裁模的制作探討

龍健輝

摘要：無(wú)間隙沖裁模即刀口的單面間隙小于0.02毫米的沖裁模具。它的沖裁范圍通常為薄鉛板、鋁板、紫銅板等軟性金屬材料或綢、布、紙、皮草等非金屬材料。文章根據(jù)紫銅薄板沖裁加工中的工藝特性，設(shè)計(jì)制作了適用于沖裁軟性材料的模具，解決了紫銅薄板沖裁件的質(zhì)量問(wèn)題，并且縮短了產(chǎn)品的制造周期。

關(guān)鍵詞：紫銅薄板；沖裁模具；模具制作；沖裁加工；沖裁軟性材料 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TG146 文章編號(hào)：1009-2374（2016）36-0090-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.36.045

1 提出問(wèn)題

通常加工沖裁≤0.5mm的紫銅板類薄件時(shí)，采用一般沖裁模具的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)凹凸模時(shí)，會(huì)出現(xiàn)沖裁間隙過(guò)大、難以沖斷的現(xiàn)象。另外，即使能沖斷，但很多時(shí)候工件會(huì)黏附在凸模上，不能脫模。

2 分析問(wèn)題

軟性材料，其硬度較低、韌性較高。硬度較低的材料沖裁時(shí)，其表面容易起皺或損壞。韌性較高的材料沖裁時(shí)不易沖斷。如圖1中的紫銅薄板沖裁件同時(shí)具備了以上兩種特點(diǎn)。因而采用常規(guī)模具的常規(guī)加工工藝去沖裁薄紫銅板，產(chǎn)品質(zhì)量肯定難以保證。

一般情況下，沖裁軟性材料，刀口（凸模）必須鋒利。要保證刀口鋒利，除了選用合適的模具材料，與之相配合的凹模間隙大小，也是影響刀口鋒利程度的一個(gè)非常關(guān)鍵的因素。凹凸模的間隙太大，產(chǎn)品容易起皺，并且不容易沖斷。間隙太小，保證了刀口的鋒利，但沖裁后產(chǎn)生的一些廢屑容易積聚在凹模內(nèi)，有可能卡死凸模，影響產(chǎn)品加工精度。

3 解決問(wèn)題

根據(jù)以上分析，必須根據(jù)具體問(wèn)題找出相應(yīng)的解決辦法。為此筆者查閱了相關(guān)資料，請(qǐng)教了有此類產(chǎn)品模具制作的同行，確定了解決問(wèn)題的辦法。針對(duì)紫銅薄件工件的工藝特性。首先要選用有一定硬度，能保證熱處理后較鋒利的材料制作刀口（凸模），經(jīng)反復(fù)比較，決定凸模（圖2）加工紫銅板部位選用65Mn這種鋼材，具有較高的硬度（調(diào)定后可達(dá)45～50HRC，淬火后可達(dá)到62HRC以上）；其次是縮小沖裁模凹凸模間的間隙，要求≤0.05mm。為防止沖裁后工件表面產(chǎn)生起皺現(xiàn)象甚至造成工件損壞，頂出機(jī)構(gòu)選用推板將產(chǎn)品整體頂出，推板彈出采用聚氨酯橡膠，沖裁時(shí)，在沖裁力的作用下，聚氨酯橡膠被壓縮；凸模向上時(shí)，橡膠反作用將推板頂出，從而產(chǎn)品推出。

模具結(jié)構(gòu)根據(jù)紫銅薄板硬度低、沖斷力小的特性，模柄與凸模連接部位，采用活動(dòng)聯(lián)接，減少?zèng)_裁作用力，如圖3所示是模具裝配圖。

4 模具的加工與裝配

本模具的加工關(guān)鍵在于沖孔口（外圓和沖針的加工精度）根據(jù)零件的幾何形狀，設(shè)計(jì)為復(fù)合沖裁模，沖孔部分全部為圓形，用車(chē)床加工完成。

4.1 凸模加工

凸模加工如圖2所示，經(jīng)車(chē)鉆（鉸）孔后，外圓及兩端留磨余量0.5mm，磨至圖紙尺寸，8個(gè)安裝頂針的小孔拋光，保證其加工精度和表面粗糙度。

4.2 凹模加工

凹模加工如圖3所示，同樣有8個(gè)小孔，這8個(gè)小孔的加工精度是保證沖裁時(shí)能與凸模配合精度的關(guān)鍵，為保證其加工精度及與凸模的配合，粗車(chē)加工后，8個(gè)小孔與凸模配鉆后鉸孔，磨削外圓至圖紙尺寸（8個(gè)小孔拋光）保證其加工精度和表面粗糙度。

加工工藝的關(guān)鍵是保證凹、凸模8個(gè)小孔的位置精度和配合時(shí)，外圓刀口配合精度，上述二者的位置精度必須保持一致。

4.3 模具的安裝與調(diào)試

按沖模裝配圖（如圖4所示）各部分位置裝配關(guān)系依次組裝。模具組裝完畢后，用手動(dòng)試驗(yàn)各部分檢查配合精度，模具配合部分是否活動(dòng)暢順，如有阻滯，進(jìn)行休整。

模具初次調(diào)試：模具修整完畢后，把模具裝上沖床，用人工手動(dòng)調(diào)整，進(jìn)行試沖，檢查是否滿足零件的加工要求。試沖應(yīng)在調(diào)質(zhì)前進(jìn)行，用0.5mm厚的硬紙板進(jìn)行多件試沖，以檢查模具的加工精度和配合精度，檢查沖裁成型的產(chǎn)品是否滿足符合圖紙技術(shù)要求。

試沖過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)根據(jù)不同情況進(jìn)行修（調(diào)）整。試沖裁產(chǎn)品合格后，將凹凸模調(diào)質(zhì)處理、拋光，再組裝到?jīng)_床上。模具再次安裝后，再調(diào)試，首先調(diào)整凹模凸模的配合精度；其次是調(diào)整凸模進(jìn)入凹模腔的深度，深度最好不超過(guò)1mm，能將紫銅板沖斷即可。檢查、調(diào)整頂出器活動(dòng)情況，聚氨酯橡膠彈性及推板行程是否能可靠的頂出產(chǎn)品。

經(jīng)上述工序后，模具經(jīng)調(diào)試生產(chǎn)，切口平整，無(wú)折皺、劃傷等影響外觀的缺陷。但出現(xiàn)新的問(wèn)題，產(chǎn)品連續(xù)多次沖裁后，有時(shí)出現(xiàn)工件黏附在凸模上，不能自動(dòng)頂出，致使有些工件不能沖斷的現(xiàn)象。

經(jīng)多次反復(fù)試沖檢查，發(fā)現(xiàn)由于產(chǎn)品黏附在凸模上，致使刀口部分不鋒利。同時(shí)，多件產(chǎn)品黏附在凸模上不能頂出，造成已沖的產(chǎn)品與紫銅板間的間距太大，有個(gè)別沖裁件沖壞，用小刀把黏附在凸模的產(chǎn)品拿下來(lái)，重新試沖，又能沖裁出合格產(chǎn)品。多次重試，結(jié)果一樣。

是什么原因?qū)е庐a(chǎn)品部不能自動(dòng)脫落，難道頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和制作存在間隙？換用0.5mm冷軋薄板試沖，頂出機(jī)構(gòu)工作正常，沖件每件都能自動(dòng)彈出脫落。經(jīng)過(guò)仔細(xì)對(duì)比分析，我意識(shí)到，可能跟材料的硬度有關(guān)。再換用0.5mm純鋁薄板，結(jié)果與紫銅薄板一樣，還是不能自動(dòng)脫模。

為什么沖裁硬度較高的材料，能自動(dòng)彈出脫落，而沖裁軟材料時(shí)會(huì)出現(xiàn)工件黏附凸模的現(xiàn)象。純鋁與紫銅一樣，都是硬度不高的金屬材料。不能脫落的工件毫無(wú)例外都緊緊黏附在凸模上，需用薄小刀片輔助，才能切出。

查閱資料后得知，沖裁軟材料時(shí)，凸模向下沖裁時(shí)，因材料較軟，會(huì)排去材料中間的空氣，使凸模與材料之間形成真空狀態(tài)，致使沖裁后的工件緊緊黏附在凸模上不能自行脫落。

找到了產(chǎn)生問(wèn)題的原因，就要采取相應(yīng)的措施解決。

要解決紫銅薄板工件黏附凸模的問(wèn)題，必須消除沖裁后工件與凸模的真空狀態(tài)，凸模與工件之間的真空產(chǎn)生是在沖裁過(guò)程中，由于凸模向下運(yùn)動(dòng)的作用沖向較軟的紫銅薄板，二者接觸后，排走了二者之間的空氣。只要采取一定的措施，使兩者之間保持一定的壓力或常壓狀態(tài)就能消除真空。經(jīng)仔細(xì)觀察，其實(shí)工件是黏附在推板上。針對(duì)這一現(xiàn)象，在推板上均勻鉆6個(gè)Φ2的小孔，使排出的空氣進(jìn)入孔中，真空就不能產(chǎn)生。

經(jīng)改裝試沖后，黏附現(xiàn)象大大改善，由于Φ2孔太小，真空狀態(tài)不能完全消除。

為徹底消除黏附現(xiàn)象，決定對(duì)推板進(jìn)行改造，采用梅花型推板作為頂出器（如圖5所示）梅花形頂出器，中間有幾條梅花型的槽。沖裁時(shí)，排出的空氣大部分進(jìn)入槽內(nèi)，消除了真空現(xiàn)象，沖好的工件順利彈出脫模。

經(jīng)過(guò)一系列的改進(jìn)措施，紫銅薄板工件沖裁加工的產(chǎn)品完全符合圖紙技術(shù)要求，投入大批量生產(chǎn)。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)紫銅薄板工件沖裁模具的制作，使筆者從中學(xué)到了不少知識(shí)、增長(zhǎng)了見(jiàn)識(shí)、開(kāi)闊了視野，CAD和PRO/E操作水平比以前有了很大提高，同時(shí)較全面地掌握了Word的編輯功能，也積累了相應(yīng)模具制造的經(jīng)驗(yàn)。完成過(guò)程中遇到許多的問(wèn)題，在眾多師友的幫助下得以解決，使筆者加深了對(duì)知識(shí)的理解，同時(shí)也避免了在解決問(wèn)題過(guò)程中走彎路。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯：蔣建華）