焊片沖壓模具的設計

于 懿

（廣東省機械技師學院，廣東 廣州 510450）

隨著科技的發展，各種各樣電子元器件的應用日益廣泛。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過程，進一步探討沖壓模具的設計要點。

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，沒有特別的尺寸公差要求。

圖1 沖壓零件圖

結合所給零件圖及其材質分析，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、落料兩個基本工序。考慮到工件尺寸小、材料薄，又是大批量生產，不方便多次定位和加工，不適用單工序模。若用復合模沖壓加工，由于零件內外形尺寸較小，存在“最小壁厚”的問題，而且凹凸形狀較復雜，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。故采用級進模沖壓生產。

多工位級進模是在一副模具內制件的沖壓工藝，分成若干個等距離工位，在每個工位上設置一定的沖壓工序，完成零件半成品或成品地沖制工作[1]。采用多工位級進模在模具不同位置上連續沖裁，可以避開復合模的“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難度，提高了模具的使用壽命。用級進模沖壓加工，可以提高生產效率，降低生產成本，提高產品的市場競爭力，并且可以探討怎樣從排樣設計上減少廢料、提高材料利用率，進一步提高經濟效益。

2 排樣的設計與排樣圖

圖2 為優化排樣后采用的少廢料排樣設計，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行落料。

圖2 零件排樣圖

研究此少廢料排樣設計的特點，其優點如下：

1）工藝廢料大大減少，節省原材料的消耗，材料的利用率高；

2）每一行程可多沖裁一個工件，產量較大時，采用多件同時沖壓，可使模具費、材料費和加工費降低，同時可使成形表面所受拉力均勻化[2]；

3）模具的兩個落料工位，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）減輕壓力機的負荷。

其缺點如下：

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”（即三個或更多工件相交的一點）上，可能出現披鋒。

因為零件尺寸精度要求不高，披鋒也可以用恰當的設置消除，更要考慮到經濟效益這個在實際生產中的重要原則，綜合以上所述，采用此少廢料對頭直排排樣設計。

3 模具結構和主要特點

圖3為焊片級進模的結構簡圖，主要設計要點如下：

圖3 模具結構圖

1）為了方便裝模，提高零件質量穩定性以及考慮到經濟效益，模具采用滑動導向裝置。在本設計中，采用對角導柱模座，兩導柱裝在對角線上，便于縱向或橫向送料。由于導柱裝在模具中心對稱位置，沖壓時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模或級進模[3]。為了降低模具制造成本和縮短模具制造周期，可按國標選取。

2）為解決首件定位問題，設置一始用擋料銷。使用時，用手按壓始用擋料塊，使其端頭伸出導料板的導向面，便可起擋料作用；不按壓時，始用擋料銷在彈簧力的作用下復位，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。其結構雖然稍復雜，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，同時彈性卸料板可對細小圓凸模及導正銷進行導向和保護，有利于提高模具的壽命。

4）采用導料板配以兩個導正銷精確定位。一般的細小導正銷加一個保護套與凸模固定板配合，但因為此模具導正銷的安裝離落料凸模很近，不方便安裝保護套，就采用強度比較高的材料加工。另外，彈性卸料板也對導正銷起導向和保護作用，雖然沒有保護套，這種導正結構還是比較可靠的。

5）凸模與固定板的配合關系，改變了傳統的過盈壓入后靠凸模臺肩吊掛或鉚頭的裝配方法，而采用小間隙呈“浮動”配合。這樣不僅不會松動而影響精度，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。固定時用托塊壓住凸模尾端臺肩，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向和保護，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象，又不方便安裝頂料銷或鉆通氣孔，在生產實踐允許的情況下，可以將凸模做成斜刃。設計斜刃時，還應注意將斜刃對稱布置，以免沖裁時凹模承受單向側壓力而發生偏移，甚至啃壞刃口。

4 結語

此次分析的沖壓件雖然形狀比較簡單，但包含了較多的設計內容。該模具的特點采用了級進模少廢料排樣設計，提高了材料利用率和生產效率；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，維修和調換易損備件更方便[4]；設置了始用擋料銷和導料板來解決首件定位問題，再采用導正銷進行后續定位，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，對細小凸模及導正銷有了導向和保護的作用。