一模雙沖復(fù)合模的結(jié)構(gòu)探索與制造工藝分析

李賓飛，趙國(guó)存，趙紅衛(wèi)

中車(chē)永濟(jì)電機(jī)有限公司工模具分廠（山西永濟(jì) 044502)

1 引言

在沖壓生產(chǎn)過(guò)程中，保證較低的廢料率是現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)最重要的技術(shù)指標(biāo)之一。在沖壓生產(chǎn)中，沖壓件材料消耗費(fèi)用可達(dá)總成本的60%～75%,每降低1%的沖壓廢料，將會(huì)使成本降低0.4%～0.5%。合理利用材料是降低成本的有效措施，尤其在成批和大量生產(chǎn)中，沖壓件的年產(chǎn)量達(dá)數(shù)十萬(wàn)件，甚至數(shù)百萬(wàn)件，材料合理利用的經(jīng)濟(jì)效果更為突出。

如圖1為某種電機(jī)的定子的制件圖，沖片材料為硅鋼片；料厚0.35mm。定子沖片有48均布槽，要求沖片毛刺小于0.02mm，表面平整。

沖裁工藝分析：沖片生產(chǎn)批量大，采用帶料一模雙沖的設(shè)計(jì)方案沖制，以提高生產(chǎn)效率。排樣方式的選用：采用圖2的排樣方式，原材料的利用率約為32%左右；采用圖3的排樣方式，材料的利用率約為39%左右，有效地提高了原材料的利用率，降低了生產(chǎn)成本。

2 制件結(jié)構(gòu)與沖裁工藝分析

圖3 排樣圖II

圖1 電機(jī)定子

圖2 排樣圖I

3 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖4所示為模具結(jié)構(gòu)圖。沖片采用圖3寬度為400mm帶料沖制，沖制時(shí)若采用制件隨廢料推出時(shí)，定子沖片隨著帶料一起推出，當(dāng)推出一定的安全距離時(shí)，操作工需分揀出定子沖片與廢料，定子沖片槽型多，沖片材料（料厚0.35mm）較薄，分揀難度相對(duì)較大，而且，此沖片廢料需要套裁轉(zhuǎn)子沖片，分揀時(shí)廢料不能出現(xiàn)變形，否則不能進(jìn)行二次沖裁，造成原材料的浪費(fèi)，模具采用一模雙沖，分揀的速度和難度明顯增加，嚴(yán)重制約生產(chǎn)效率，影響生產(chǎn)周期。因此，模具采用漏料的方式，定子沖片采用自動(dòng)接料，操作簡(jiǎn)單方便，不需要分揀廢料，節(jié)省了人力，廢料也不會(huì)出現(xiàn)變形。

定子沖片料厚為0.35mm硅鋼片，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，模具間隙采用0.02～0.04mm，屬于小間隙沖裁，模具導(dǎo)向系統(tǒng)采用滾珠導(dǎo)向系統(tǒng)，以保證高精度的使用壽命；沖制過(guò)程中，為避免沖床以及其他因素的對(duì)模具間隙的影響，導(dǎo)向系統(tǒng)在整個(gè)沖裁過(guò)程保持導(dǎo)柱與導(dǎo)套不脫開(kāi)。

4 模具主要零件的制造工藝

模具沖裁力的計(jì)算公式：

借助軟件模擬凸凹模沖制過(guò)程中受力情況，受力變形情況如圖5所示，廢料在凸凹模型腔中堆積程度，會(huì)嚴(yán)重影響凸凹模的精度與強(qiáng)度，尤其對(duì)薄壁件，若漏料不暢，廢料在凸凹模型腔中形成堆積，極易造成凸凹模的變形，從而模具間隙不均勻，沖片毛刺變大，制件不符合技術(shù)要求，凸凹模刃口也有可能拉傷；當(dāng)廢料堆積到一定的程度，會(huì)使凸凹模的撐裂，模具無(wú)法正常使用，因此，合理的漏料結(jié)構(gòu)，對(duì)模具的精度與壽命有很大的影響。優(yōu)化后的凸凹模結(jié)構(gòu)如圖6所示，內(nèi)型腔沿周采用8'斜刃口，刃口有效厚度為12mm，其余均采用按單邊擴(kuò)0.2mm的結(jié)構(gòu)形式，以保證在凸凹模強(qiáng)度的前提下達(dá)到漏料的順暢。

圖4 模具結(jié)構(gòu)圖

圖5 凸凹模受力變形模擬

圖6 凸凹模

模具關(guān)鍵件（凸模、凹模、凸凹模等）均采用耐磨性、淬火性較好的Cr12Mo1V1，主要通過(guò)淬火（硬度達(dá)58～62HRC）、回火、深冷處理（消除材料內(nèi)應(yīng)力）熱處理工序，其主要制造工藝，熱處理前粗加工，各孔（除銷(xiāo)孔外）加工滿足圖紙要求，各型腔單邊留1.5mm粗加工，以減少精加工過(guò)程中應(yīng)力變形，全型慢絲兩遍精加工，工藝臺(tái)留外形，坐標(biāo)磨校正接平工藝臺(tái)。對(duì)于凹模與凸模（見(jiàn)圖7、圖8），可合二為一備料，節(jié)省原材料，精加工前留量分開(kāi)，凸模精加工考慮到壓裝問(wèn)題，分兩次裝夾加工，兩次均以?xún)射N(xiāo)孔為基準(zhǔn)，拼接處，鉗工修油接平。很大的沖裁力；而且模具需要漏料，下模座呈中空狀態(tài)，變形的可能性很大，影響模具的精度，因此，下墊板采用45鋼，粗加工后淬火到43～48HRC，精加工后厚度要求45mm以上，以彌補(bǔ)下模座沖制時(shí)變形的缺陷。

5 模具組裝

圖7 凹模

圖8 凸模

該模具屬于一模兩沖，模具兩型腔相對(duì)位置需保證，因此凹模型腔采用整體結(jié)構(gòu)，型腔位置精度由精加工慢絲保證；組裝時(shí)采用倒裝式，先將凹模、固定板、上模座組裝一起，在凹模型腔均勻墊0.02mm間隙紙，組裝下模體（凸凹模、下墊板、下模座），分合模，凸凹模內(nèi)型腔均勻墊0.02mm間隙紙，組裝凸模，螺釘固定，組裝完后，凸凹模均勻墊間隙紙，確保各制件之間間隙的均勻性。若間隙不均勻，可繼續(xù)調(diào)整凸凹模，修油線切面以保證間隙的均勻性。再用銷(xiāo)子固定，保證位置的穩(wěn)定性。

6 結(jié)束語(yǔ)

模具的上、下模座均采用Q235A板料，除制件上的導(dǎo)柱導(dǎo)套孔、型孔、及平面留適當(dāng)?shù)木庸つチ客?，其余加工到位。精加工時(shí)平磨保證平面度及平面度，然后在數(shù)控床機(jī)上加工導(dǎo)柱、導(dǎo)套孔達(dá)到孔距位置精度±0.03mm以?xún)?nèi)，下模座與導(dǎo)向系統(tǒng)的襯套過(guò)度配配合；因?qū)着c上模座固定方式采用厭氧膠粘結(jié)，考慮到加工精度和操作性，其配合間隙保證單邊間隙保證在0.1～0.12mm，粘結(jié)前需用丙酮清洗油污，再涂膠粘結(jié)；卸料板、推板的加工制造，分為粗加工、精加工的3個(gè)階段：①粗加工主要去除制件上成形部位的部分余量，留有適當(dāng)?shù)暮蟮兰庸び嗔?；②粗加工后需進(jìn)行熱處理調(diào)質(zhì)，達(dá)到提高制件的韌性和強(qiáng)度及減少以后淬火變形量；③在精加工前需進(jìn)行熱處理時(shí)效，達(dá)到消除制件淬火后的脆性和內(nèi)應(yīng)力，精加工在精密平面磨床上磨兩平面，平行度控制在0.01mm內(nèi)，卸料板、推板均采用線切割加工達(dá)相關(guān)技術(shù)要求。再者，考慮到模具的單個(gè)沖裁力約為83.7t，一模兩沖其沖裁力達(dá)到160t，沖制時(shí)，下模座的需承受

一模雙沖模具結(jié)構(gòu)探索經(jīng)試制后，試模一次成功（見(jiàn)圖9），沖出的制件毛刺小，表面平整，節(jié)約了原材料，解決了槽型多漏料困難的技術(shù)難題。而且，廢料的二次沖裁時(shí)沖片的平整度也得到了解決，滿足了制件的技術(shù)和公司批量生產(chǎn)的要求。

圖9 電機(jī)定子沖片實(shí)物圖