一模雙沖復合模的結構探索與制造工藝分析

李賓飛，趙國存，趙紅衛

中車永濟電機有限公司工模具分廠（山西永濟 044502)

1 引言

在沖壓生產過程中，保證較低的廢料率是現代沖壓生產最重要的技術指標之一。在沖壓生產中，沖壓件材料消耗費用可達總成本的60%～75%,每降低1%的沖壓廢料，將會使成本降低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中，沖壓件的年產量達數十萬件，甚至數百萬件，材料合理利用的經濟效果更為突出。

如圖1為某種電機的定子的制件圖，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：沖片生產批量大，采用帶料一模雙沖的設計方案沖制，以提高生產效率。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，降低了生產成本。

2 制件結構與沖裁工藝分析

圖3 排樣圖II

圖1 電機定子

圖2 排樣圖I

3 模具結構設計

圖4所示為模具結構圖。沖片采用圖3寬度為400mm帶料沖制，沖制時若采用制件隨廢料推出時，定子沖片隨著帶料一起推出，當推出一定的安全距離時，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，分揀難度相對較大，而且，此沖片廢料需要套裁轉子沖片，分揀時廢料不能出現變形，否則不能進行二次沖裁，造成原材料的浪費，模具采用一模雙沖，分揀的速度和難度明顯增加，嚴重制約生產效率，影響生產周期。因此，模具采用漏料的方式，定子沖片采用自動接料，操作簡單方便，不需要分揀廢料，節省了人力，廢料也不會出現變形。

定子沖片料厚為0.35mm硅鋼片，根據經驗，模具間隙采用0.02～0.04mm，屬于小間隙沖裁，模具導向系統采用滾珠導向系統，以保證高精度的使用壽命；沖制過程中，為避免沖床以及其他因素的對模具間隙的影響，導向系統在整個沖裁過程保持導柱與導套不脫開。

4 模具主要零件的制造工藝

模具沖裁力的計算公式：

借助軟件模擬凸凹模沖制過程中受力情況，受力變形情況如圖5所示，廢料在凸凹模型腔中堆積程度，會嚴重影響凸凹模的精度與強度，尤其對薄壁件，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，制件不符合技術要求，凸凹模刃口也有可能拉傷；當廢料堆積到一定的程度，會使凸凹模的撐裂，模具無法正常使用，因此，合理的漏料結構，對模具的精度與壽命有很大的影響。優化后的凸凹模結構如圖6所示，內型腔沿周采用8'斜刃口，刃口有效厚度為12mm，其余均采用按單邊擴0.2mm的結構形式，以保證在凸凹模強度的前提下達到漏料的順暢。

圖4 模具結構圖

圖5 凸凹模受力變形模擬

圖6 凸凹模

模具關鍵件（凸模、凹模、凸凹模等）均采用耐磨性、淬火性較好的Cr12Mo1V1，主要通過淬火（硬度達58～62HRC）、回火、深冷處理（消除材料內應力）熱處理工序，其主要制造工藝，熱處理前粗加工，各孔（除銷孔外）加工滿足圖紙要求，各型腔單邊留1.5mm粗加工，以減少精加工過程中應力變形，全型慢絲兩遍精加工，工藝臺留外形，坐標磨校正接平工藝臺。對于凹模與凸模（見圖7、圖8），可合二為一備料，節省原材料，精加工前留量分開，凸模精加工考慮到壓裝問題，分兩次裝夾加工，兩次均以兩銷孔為基準，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，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，以彌補下模座沖制時變形的缺陷。

5 模具組裝

圖7 凹模

圖8 凸模

該模具屬于一模兩沖，模具兩型腔相對位置需保證，因此凹模型腔采用整體結構，型腔位置精度由精加工慢絲保證；組裝時采用倒裝式，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，可繼續調整凸凹模，修油線切面以保證間隙的均勻性。再用銷子固定，保證位置的穩定性。

6 結束語

模具的上、下模座均采用Q235A板料，除制件上的導柱導套孔、型孔、及平面留適當的精加工磨量外，其余加工到位。精加工時平磨保證平面度及平面度，然后在數控床機上加工導柱、導套孔達到孔距位置精度±0.03mm以內，下模座與導向系統的襯套過度配配合；因導套與上模座固定方式采用厭氧膠粘結，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，粘結前需用丙酮清洗油污，再涂膠粘結；卸料板、推板的加工制造，分為粗加工、精加工的3個階段：①粗加工主要去除制件上成形部位的部分余量，留有適當的后道加工余量；②粗加工后需進行熱處理調質，達到提高制件的韌性和強度及減少以后淬火變形量；③在精加工前需進行熱處理時效，達到消除制件淬火后的脆性和內應力，精加工在精密平面磨床上磨兩平面，平行度控制在0.01mm內，卸料板、推板均采用線切割加工達相關技術要求。再者，考慮到模具的單個沖裁力約為83.7t，一模兩沖其沖裁力達到160t，沖制時，下模座的需承受

一模雙沖模具結構探索經試制后，試模一次成功（見圖9），沖出的制件毛刺小，表面平整，節約了原材料，解決了槽型多漏料困難的技術難題。而且，廢料的二次沖裁時沖片的平整度也得到了解決，滿足了制件的技術和公司批量生產的要求。

圖9 電機定子沖片實物圖