連續(xù)精密沖壓模具的凸模設(shè)計(jì)

周友松

湖北職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖北孝感 432100

1 序言

模具被稱為工業(yè)之母，是制造精度和質(zhì)量保證的基礎(chǔ)，德國(guó)和日本對(duì)模具在工業(yè)及經(jīng)濟(jì)中的作用和重要性都有非常高的評(píng)價(jià)。2002年，英特爾公司因?yàn)槟畴娔X連接器端子模具的歐洲供應(yīng)商技術(shù)不過(guò)關(guān)，生產(chǎn)的零件不合格，讓深圳某臺(tái)資企業(yè)用11臺(tái)高速?zèng)_床日夜同時(shí)生產(chǎn)該端子，連續(xù)數(shù)月每月產(chǎn)值超過(guò)10億新臺(tái)幣，這對(duì)于一個(gè)3000余人的制造業(yè)工廠來(lái)說(shuō)堪稱奇跡。如今連續(xù)精密沖壓模具在現(xiàn)代零件生產(chǎn)中的應(yīng)用越來(lái)越多，地位也越來(lái)越突出，薄材的精密沖壓成形是現(xiàn)代電子產(chǎn)品零件生產(chǎn)的必要工序，其凸模設(shè)計(jì)尤為重要。

2 凸模設(shè)計(jì)

2.1 凸模的結(jié)構(gòu)形式

凸模結(jié)構(gòu)分為鑲拼式（見(jiàn)圖1）和整體式。鑲拼式凸模將多個(gè)小凸模組合在一起[1]，其裝配誤差較大且不方便維修，在現(xiàn)代高速?zèng)_壓模具中使用 較少。

圖1 鑲拼式凸模

整體式凸模主要有以下4種結(jié)構(gòu)形式。

（1）掛肩型凸模（見(jiàn)圖2） 在過(guò)去的工程模（單工序模與復(fù)合模的合稱）中應(yīng)用非常多，其刃口尺寸足夠大，下部做成直通型，上部做出掛肩以防止卸料時(shí)凸模被抽出固定板。掛肩設(shè)計(jì)成不對(duì)稱的形式，避免安裝出錯(cuò)。但是掛肩會(huì)導(dǎo)致維修保養(yǎng)時(shí)模具拆裝不方便，必須拆開(kāi)模板才能取出凸模，而模板的分拆會(huì)讓模具精度受到嚴(yán)重影響，因此這種結(jié)構(gòu)現(xiàn)在極少使用。

圖2 掛肩型凸模

（2）直通型凸模（見(jiàn)圖3） 這種凸模刃口尺寸足夠大，其結(jié)構(gòu)是掛肩型凸模的改進(jìn)，即掛肩型凸模不再做掛肩部分，刃口與固定部分形狀尺寸完全一樣。該改進(jìn)使直通型凸模的應(yīng)用率增加。

圖3 直通型凸模

（3）補(bǔ)強(qiáng)型凸模（見(jiàn)圖4） 現(xiàn)代模具生產(chǎn)零件越來(lái)越精密，下料刃口部分尺寸較小，直通型凸模的剛性與強(qiáng)度較弱，過(guò)去常增加凸模護(hù)套。現(xiàn)在為了提高凸模的剛性與強(qiáng)度，在下部設(shè)計(jì)刃口直通部分L1（6～10mm），中間用R40mm圓弧（光學(xué)磨床砂輪最小半徑）補(bǔ)強(qiáng)，上面安裝部分設(shè)計(jì)成矩形，方便維修移位。因?yàn)橛袎喊宀畚恢梅来鬧2]，所以不另設(shè)計(jì)防呆結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)時(shí)最好讓刃口靠近補(bǔ)強(qiáng)型凸模兩側(cè)，方便安裝定位，降低加工難度，節(jié)約成本。補(bǔ)強(qiáng)型凸模是現(xiàn)在應(yīng)用最多的凸模結(jié)構(gòu)。

圖4 補(bǔ)強(qiáng)型凸模

（4）圓型凸模（見(jiàn)圖5） 圓型凸模的應(yīng)用較多，基本每套模具都有使用。當(dāng)凸模直徑非常小時(shí)，多軸肩型凸模和單軸肩型凸模加工非常困難。粘頭凸模是把小直徑凸模材料（CD650）直接裁成需要的長(zhǎng)度尺寸，在安裝部位外用合金模具鋼（SKD11）做一個(gè)套筒，將二者用厭氧膠粘在一起，這樣與單軸肩型圓型凸模使用效果一樣，價(jià)格卻不到前者的1/3。由于圓型凸模不利于維修時(shí)移位，所以經(jīng)常在安裝部位設(shè)計(jì)一個(gè)長(zhǎng)方體的凸模鑲件套在凸模上。

圖5 圓型凸模

2.2 凸模的固定安裝方式

凸模的安裝是在凸模固定板上進(jìn)行的，有定位與固定兩方面的要求。凸模定位是通過(guò)凸模與固定板上孔的配合來(lái)實(shí)現(xiàn)，固定可通過(guò)掛肩、螺栓、鉚接、環(huán)氧樹(shù)脂膠、側(cè)銷、橫銷和壓板等完成。直通型凸模由于外形不規(guī)則，所以需要在安裝部位加設(shè)一個(gè)長(zhǎng)方體的凸模鑲件進(jìn)行輔助。固定板固定凸模位置與凸模刃口工作位置有一定距離，易使凸模失穩(wěn)造成失效，如果凸模刃口尺寸較小，根本不可能正常量產(chǎn)。凸模做成壓板固定時(shí)加設(shè)一個(gè)卸料鑲件，凸模穿過(guò)卸料鑲件與凹模進(jìn)行沖裁時(shí)，卸料鑲件可以引導(dǎo)凸模進(jìn)入凹模，保護(hù)凸模免受側(cè)向力。該凸模與卸料鑲件的單邊間隙設(shè)計(jì)成0.003～0.005mm甚至更小，凸模工作時(shí)露出卸料鑲件3mm左右，不易受到損害。凸模安裝部位尺寸設(shè)計(jì)成與固定板方孔尺寸一致或者略小一點(diǎn)，壓板槽比固定板低0.02～0.05mm，讓凸模在固定板里有一點(diǎn)活動(dòng)余地，真正定位依靠卸料鑲件，避免固定板與卸料鑲件二者定位產(chǎn)生相互干涉。由于卸料鑲件定位處就是凸模刃口工作位置，因此效果最佳。卸下壓板螺釘，拔出壓板就可以取出凸模，凸模拆卸方便，能實(shí)現(xiàn)凸模的快速保養(yǎng)與維修。

2.3 凸模的材質(zhì)選擇

凸模既要能承受一定的沖擊力，又要具有較高的耐磨性，因此應(yīng)選擇具有一定韌性的高硬度材質(zhì)。連續(xù)精密沖壓模具為了滿足其量產(chǎn)能力，在凸模材料選擇上更是優(yōu)中選優(yōu)。Cr12MoV、Cr12和SKD11等過(guò)去常用的凸模材料在連續(xù)精密沖壓模具中只能用來(lái)制作模板或鑲件，連續(xù)精密沖壓模具凸模最常用的材料是國(guó)外鎢鋼材料CD650，其表面質(zhì)量高，非常耐磨，最佳使用硬度達(dá)90HRA；其次是國(guó)外高鉻鉬釩粉末材料ASP-23，最佳使用硬度在63HRC左右[3]。

2.4 凸模的加工方法

直通型凸模外形不規(guī)則，一般采用慢走絲線切割加工，割一修一或修二，慢走絲線切割雖然加工精度較高，但是表面高溫生成的薄氧化層也會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響，能達(dá)到的尺寸精度為±0.003mm。掛肩型凸模采用普通小平磨床（G）加工，需要注意將掛肩設(shè)計(jì)在不影響加工的位置。補(bǔ)強(qiáng)型凸模采用光學(xué)磨床（PG）加工，成本較高。后兩者加工能達(dá)到的尺寸精度為±0.002mm。

3 結(jié)束語(yǔ)

連續(xù)精密沖壓模具對(duì)模具壽命要求高，電子通信類的小五金沖壓模具壽命一般需達(dá)到100kk（1億）沖次，而端子模具壽命需達(dá)到500kk（5億）沖次。凸模設(shè)計(jì)時(shí)需要綜合考慮產(chǎn)品精度、生產(chǎn)綱領(lǐng)、模具壽命、加工難易、維修方便及經(jīng)濟(jì)性能等因素，根據(jù)實(shí)際情況正確、合理且靈活地設(shè)計(jì)凸模，以滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求，有利于進(jìn)行適時(shí)改良并保證順利生產(chǎn)。

20221215