環氧樹脂在電機沖片模具中的應用

陳 森

（日立電梯電機（廣州）有限公司，廣東 廣州 510670）

電機沖片模具一般由凸凹模、上下模座（固定板）、脫料板、銷釘等零件組成，這些零件之間需要進行裝配，而固定方法有低熔點合金澆注、熱套法、環氧樹脂澆注等，以下介紹的是環氧樹脂澆注法。

1 環氧樹脂的主要澆注的優點

電機鐵芯冷沖模一般由凸模（沖頭）、凹模、上下模座、脫料板、導向板等主要零件組成，凸凹模的數量較多，裝配精度要求高，因此選擇合適的模具制造工藝方案，無論對于縮短模具制作周期、提高模具生產效率、改進模具制造工藝及提高模具質量等方面均起到十分重大的作用。在電機冷沖壓模具制造中應用環氧樹脂有以下優點：（1）用環氧樹脂可黏結凸凹模、導套或澆注脫料板、導板型腔，操作簡單方便，隨用隨配，不需要特殊工藝裝備。（2）成型方法簡單、制造周期短，大幅度縮短了模具的制造時間。熱套法對固定板的加工精度要求很高，裝配后還要進行精配間隙，鉗工耗時長，對于多沖頭的復式沖模耗時要超過200h，而采用環氧樹脂澆注型腔僅需要十幾個小時，型腔孔數越多、形狀越復雜的模具，其效率提升就越顯著。（3）對零件加工精度要求低。與凸模相配的脫料板、固定板等，其型腔孔只需要加工出近似凸模的粗略輪廓，周邊有1.5～5mm空隙即可。采用環氧澆注能加工出用普通機械加工方法難以加工的型孔。（4）維修、更換方便，可靠性高。中小型電機沖片復式沖模都是多沖頭的，每套模都有十幾個到幾十個凸模，模具在使用過程中難免會出現個別凸模損壞需要修理的情況，用低熔點合金澆注的模具如遇到此問題，就需要將凸模、固定板組合件加熱，熔去低熔點合金，拆下全部凸模，更換損壞的凸模后再重新對所有凸模進行澆注組裝，耗時很長。但采用環氧樹脂黏結的模具則只需要將損壞的凸模壓出，清除腔體的樹脂，更換已損壞凸模并單獨對其澆注即可，而整套模具的質量完全不受影響。

2 環氧樹脂黏結劑的材料及制作工藝

2.1 主要材料

環氧樹脂黏結劑的用材除了主材環氧樹脂外，還需要其他添加劑及輔材，常用的添加劑及輔材的名稱、規格、用量、應用范圍等如表1 所示。

表1 主要材料及配比表

2.2 配制及固化方法

（1）將環氧樹脂放進鐵（或鋁）坩鍋內加溫至60～80℃，并不斷攪拌。（2）加入磷苯二甲酸二丁脂，并攪拌均勻。（3）加入干燥的相應的填充劑，并攪拌均勻。（4）待溫度降至35℃以下時，加入乙二胺，緩慢攪拌均勻后即可進行澆注。固定方法：常溫下固化16～20h或在60～80℃的烘箱內保溫2h 后自然冷卻。

2.3 配制及澆注過程的控制要點

（1）嚴格按照配比要求進行配制，特別是增塑劑、固化劑的比例。若增塑劑放得過多會使材料變軟；固化劑過多會使材料變脆，影響黏結強度。（2）加入固化劑時要嚴格控制鉗鍋內的溫度，切忌過高，攪拌慢速、均勻，以免環氧樹脂混合物凝固速度過快。（3）配制好的環氧樹脂混合物的流動性會隨著時間的推移而下降，為不影響黏結質量及方便澆注，使用時長不應超過10min。（4）為保證黏結強度，被黏工件接合面應盡量粗糙，在黏結前應進行徹底的除銹、去油處理。（5）對于分布密集的型腔或型腔形狀狹窄迂回的結構，要先將工件加熱至100～120℃，以提高環氧樹脂的流動性，使型腔充滿。

3 環氧樹脂的澆注形式及工藝

電機沖片模具結構具有多樣性，因此采用環氧樹脂進行澆注時應根據不同結構的模具及模具不同部位的特點，設計相應的型腔結構進行澆注，以保證澆注的工藝性及模具黏結的可靠性。

3.1 凸凹模固定板的澆注

（1）型腔結構形式：①在制造固定板型孔時可適當開幾個豎槽，以增加黏結強度，如圖1 所示。②較大的圓形腔孔可開垂直軸線的環形槽，如圖2 所示。③圓形腔孔也可以制作成喇叭狀，但樹脂澆注口處要適當擴大性便于操作，如圖3 所示。④當沖裁2～3mm 厚的鋼板時，為減少凸模因承受較大脫料而被拉出的危險，可將凸模設計成帶臺階，如圖4 所示。

圖1 固定板型孔豎槽結構

圖2 圓形腔孔環形槽結構

圖3 圓形腔孔喇叭狀結構

圖4 厚板凸模帶臺階結構

（2）澆注方法：①先將凸模刃口部分的10mm 鍍上一層銅或鋅，以可被輕輕敲入凹模對應的孔內為宜，以保證間隙均勻，然后校正凸模插入凹模后垂直度，并控制各凸模露出凹模表面的高度一致，準備好足夠的等高墊塊，澆注前把固定板放在平板上。可事先在平板涂上一層薄黃油以利脫模，然后把凹模倒置，將凸模插入固定板的型孔后便可開始澆注，如圖5 所示。②對于扇形片沖模，由于沖槽處于封閉型腔內，樹脂需要經過底部自下而且上灌入型孔，因此需要多開幾個澆口，并在底部加工出幾條約10mm 寬、5mm 深的平底槽與凸模型腔孔串通，各型孔之間用兩格約4×3mm 的槽將其串通，以利于樹脂能暢通進入型孔，如圖6 所示。

圖5 一般沖模澆注

圖6 扇形片沖模澆注

3.2 脫料板型腔澆注

（1）型腔結構形式：澆注脫料板型腔一般采用凹模型腔定位較為方便，將凸模插入凹模型腔內，校正好凸模的垂直度，套上已開好大型孔的脫料板便可澆注，待樹脂固化后取出凸模即可，如圖7 所示。

圖7 脫料板型腔結構

（2）澆注方法：①按沖頭與脫料板型腔配合間隙的大小，以黃油作黏附劑，沿沖頭外緣包上錫箔，錫箔在沖頭上的長度大于脫料板厚度5～10mm 即可。②在凹模表面涂上一層脫模劑，然后將沖頭插入凹模型腔內，并校正其垂直度，把清潔好的脫料板套上便可進行澆注。③待樹脂固化后，取出沖槽，去掉錫箔，再磨平脫料板表面便可得到理想的脫料板型腔。為了澆注方便及增加樹脂開腔的強度，可在固定板上下平面各加工一條環形的凹槽。

3.3 銷孔的澆注

對于凸凹模的銷釘孔，也常用鉸制孔、緊配合的方法，但銷孔常常因淬火變形而精度失真，且難以矯正，因此可用淬火前將孔擴大、淬火后用環氧樹脂澆注的方案來解決。

3.4 固定導套的澆注

（1）先將導柱安裝在下模座上。（2）把導套套入導柱內。（3）在下模座上放置適量等高塊。（4）套上上模座及導套黏結部位，校正位置精度后用支撐塊將導套支撐好，保證導套與上模座平面緊密貼合后即可進行環氧樹脂澆注，如圖8 所示。

圖8 固定導套澆注

4 結束語

實踐表明，使用環氧樹脂作為黏結劑應用于電機沖片模具的制造，操作方便、生產效率高、質量穩定可靠，被電機生產廠家廣泛應用，是電機沖片模具優選之黏結材料。隨著黏結新材料的不斷出現，也有如厭氧膠之類的材料逐漸應用到電機沖片模具制造中，但環氧樹脂黏結仍具有廣泛的應用前景，在舊模修復中更是如此。