彈簧片沖壓復合模具設計

吳學農

（安徽機電職業技術學院 機械工程系，安徽 蕪湖 241000）

隨著經濟技術和人力資源成本迅速增長，一些傳統工藝要求多副模具沖制的沖壓件，已經不能滿足現代工業生產的需求，取而代之的是復合模具和級進模具的不斷發展。復合模具的應用，既解決了單工序生產過程中，零件多次定位、尺寸不穩定和工序多等缺點，同時又減少了人力成本，提高了產品的生產效率和市場競爭力，適合批量生產。

1 沖壓零件工藝性分析

如圖1所示為彈簧片零件圖。生產批量15萬件，材料為65 Mn，料厚0.5 mm，精度IT11。該零件主要有4個安裝槽、4個安裝孔和1個花形孔組成，有相對位置要求。

圖1 彈簧片零件圖

若該零件采用單工序沖壓，存在二次定位，誤差大，相對位置精度難以得到保證，且模具數量多、生產成本高，不利于批量生產等問題。綜合上述考慮，該零件采用復合模具實現沖壓。

2 排樣

排樣是模具設計的關鍵，其反映了制件在整個沖壓過程中的定位方式、材料的利用率和模具的結構。因此合理的排樣，有利于提高制件的品質和模具的壽命。

該制件由于外形為圓形結構，因此采用直排法。排樣圖如圖2所示。

圖2 排樣圖

3 模具

主要零部件的結構設計。設計完成的彈簧片模具總成裝配圖如圖3所示。現將其主要設計過程簡述如下。

圖3 模具裝配圖

3.1 凸模、凹模與凸凹模設計

該零件的需求量為15萬件，模具結構相對簡單，受力均勻，故凸模、凹模、凸凹模均使用Cr12材料。

凸模結構如圖4所示，凸模上的銷孔用于與固定板定位，銷孔加工時同外形一同在線切割上割出，保證其與外形的位置精度。固定板上的定位銷孔和圓形沖頭孔，由線切割一次性加工完成，再以凸模固定板為基準安裝凸模、沖頭和凹模，這樣就能夠嚴格保證凸模與凹模之間的相對位置關系，便于裝配。

圓孔沖頭結構如圖5所示，由于該沖頭的直徑較小，故設計成階梯形結構，有利于提高沖頭的壽命。沖頭通過臺階直接裝在凸模固定板上，并用膠水粘接。

圖4 凸模

圖5 圓孔沖頭

凸凹模如圖6所示，凸凹模加工成直通結構，其位置由凸凹模固定板固定。漏料孔在線切割加工結束后，用雙氧水腐蝕，單邊腐蝕量≥0.5 mm。

凹模結構如圖7所示。凹模設計成直通結構，同樣通過銷釘和螺釘固定在凸模固定板上，銷釘孔同樣在線切割上同孔一同割出，凹模在加工時同凸模共料，提高材料的利用率。

圖6 凸凹模

圖7 凹模

3.2 卸料和定位裝置

為保證模具卸料工作的穩定性，上模采用剛性卸料，下模采用彈性卸料。

上模為剛性卸料，主要有打桿、打板和卸料板的組成，卸料板加工時應保證與凸模、凹模單邊有0.04～0.06 mm的間隙，裝配時應將卸料板高于凹模0.5 mm，防止卸料不暢。

下模為彈性卸料，主要有螺釘、聚氨酯、卸料板組成，其作用主要有壓料、卸料。卸料板和凸凹模之間有0.04～0.06 mm的間隙，裝配時卸料板應高出凸凹模0.5 mm，并要有足夠的預緊力，聚氨酯主要起彈簧的作用。

零件的定位是通過裝在卸料板上的3個圓柱銷實現的，其中有兩個起導向作用，一個起定位作用，并且3個定位銷都是彈性的。

4 結束語

該模具上模的所有零件，都是一銷孔定位，在裝配時，凸模固定板為基準，依次裝配各零件，在將銷裝入銷孔，保證了凸、凹模相對位置關系。下模以同樣的方法組裝。通過該設計有效地保證了裝配精度，模具間隙通過機床控制。該模具總體設計結構，經實際生產檢驗證明，其結構靈活可靠，沖件品質好，對此類零件的復合模設計有重要參考價值。

[1]鄧 明.沖壓工藝及模具設計[M].北京：化學工業出版社，2009.

[2]陳劍鶴，吳云飛.模具設計基礎（第二版）[M].北京：機械工業出版社，2011.

[3]薛啟翔.沖壓模具結構設計圖冊[M].北京：化學工業出版社，2010.