電子插片沖壓件模具設計

賀變香

（神木市職業技術教育中心,陜西榆林，719300）

1 電子插片簡介

電子插片結構如圖1所示。

圖1 加工件為電子插片

（1）工件名稱：電子插片；（2）生產方式：大批量生產；（3）主要材料：硅鋼片；（4）厚度：t=0.5mm

圖1為的加工件為電子插片，該電子插片使用R彎曲件，厚度為0.05mm；生產方式為大批量生產。同時，該插片結構為沖裁和彎曲的組合件，工件料薄、外形小。

2 電子插片沖壓件模具設計

2.1 確定設計方案

電子插片形狀復雜，主要工序包括沖孔、切斷、完全、壓凸包成型、再切斷，根據以上工序可擬定以下三種方案：

（1）單工序模；（2）沖孔、局部切斷復合；（3）多工位級進模制造。

一個電子插片零件，如果使用簡易的模具進行沖制，沖壓工藝中地沖裁、拉深和成型均需要使用一副副模，這對于工序較為復雜的電子插片來說，需要眾多的模具才能完成，所以，如果使用簡易的模具進行沖制，不僅工作效率是很低的且還需要花費大量的成本。

多工位級進模制造指的是在同一副模具內將需要加工的電子插片分成若干個距離相等的工位，并在每一個工位上設置相應的沖壓工序，按照沖壓工序完成電子沖壓片的批量加工，被加工的電子沖壓片在沖壓件模具的控制下，經不同工位的沖制后，便可以得到一個完整的電子插片。這樣即使是一個工序再復雜或者數量在復雜的電子插片都可以使用一副多工位級進模來沖制完成。多工位級進模，在配合高速的沖壓件模具，即可以實現自動化作業，也可以大幅提高電子插片的生產效率。

經研究發現：單工序模工序多、工件小，定位不準，電子插件的生產質量難以得到保證。加之，由于電子插片尺寸對稱、形狀小需要大批量生產，宜采用方案3的多位級進模制造，常見的定位方式有導正銷導正、導尺導料、側刃定距等，所產生的廢料從凹模洞口推下即可。

2.2 排樣圖設計

（1）排樣的目的和作用。1）保證電子插片沖壓件的完成性即材料的高效利用；2）不同零件套裁排樣與混合排樣，相同零件多排多樣，不僅可以提升材料的利用效率，且還可以提高電子插片的生產效率，減少模具使用數量與沖壓設備的占用，使得電子插片沖壓件模具的作用得到充分發揮。3）采用分組沖切、分解沖切的方式，可以使得沖壓件模具布局更加簡單；

（2）排樣的種類。排樣的種類包括有廢料排樣、少廢料排樣、無廢料排樣三種。1）有廢料排樣。沿著電子插片外形沖裁，周邊留部分搭邊，這是電子插片生產常見的一種方式，排樣的特點是：電子插片外形完整、質量可靠。2）少廢料排樣。排樣時，除了沖件沖孔產生的不可避免的結構性廢料之外，要盡可能低減少沖件前后廢料的排樣。3）無廢料排樣。有少量廢料或者沒有進行沖孔的沖件，除了首尾兩端產生廢料外，無其他廢料排樣，材料的利用效率較高，但是受到電子插片結構和形狀的影響，其在應用過程中受到了很大的限制，無廢料對電子插片在生產過程中的材料節省具有重要意義，且還能一次沖裁多個工件，所以生產效率高。但是，無廢料排樣也存在一定的缺點，就是材料本身的公差、條料導向和定位造成的誤差，使得電子插片的質量和精度較低，本次設計采用廢料排樣法。

（3）排樣方案確定。由于電子插片需要大批量生產，故應當采用多排、一模多件的排樣方案。

2.3 排樣設計工序

拍樣圖設計共分為6個工序：

（1）沖2.7mm圓孔，成型側刃切廢料；（2）沖6.45mm*2.9mm的長方形孔；（3）沖2.24mm*1mm的橢圓形孔；（4）工件切斷部分彎曲；（5）壓凸包成型；（6）切斷、落料。

2.4 沖裁工位設計

（1）注意事項。1）采用形狀復雜的凸模、便于加工；2）孔邊距較小的沖件，為有效避免落料環節導致沖件邊緣的孔發生變形，應保證沖外緣工位在前、沖內孔工位在后；3）為確保凹模強度，應當沖壓件模具適當的位置上安排空的工位，從圖1中可知，此次級進模位共5個，分別為：沖裁、空工位、彎曲、空工位、彎曲。

2.5 沖裁工位設計

本次沖裁工位設計采取中間載體，使用鍘刀定位，鍘刀斷面長度應當大于送料步距，確保導正銷有充足的導正余地，鍘刀還可以起到彎曲電子插片外形的重要作用，但是對于多工位級進模，還需要設計浮頂器。

2.6 沖壓設備選用

通過記錄上分析得出：沖壓設備應當選擇J23～40型開式雙柱曲柄壓力機，各項參數信息如表1所示。

表1 J23～40型開式雙柱曲柄壓力機參數信息

2.7 壓力機校核

（1）沖壓力校核。通過表1得出：J23型壓力機的公稱壓力為400KN，故該壓力機選用合理。

330～5>H>260+10

330>H>275。

故本次設計中，電子沖壓片模具為180mm，滿足要求。

3 凹凸模刃口尺寸確定

3.1 尺寸確定原則

電子插片制作尺寸由凹模尺寸（如圖2所示）確定，沖孔過程中的尺寸也由凹模決定，故此設計落料時，要以凹模位標準，間隙選擇在凹模上；設計沖孔模時，以凸模位標準，間隙選擇在凸模上。

圖2 凹模尺寸

圖3 工件尺寸

綜合考慮到沖裁過程中凸、凹模可能出現的磨損情況，在設計落料模環節，凹模的尺寸應選擇工件尺寸（如圖3所示）公差范圍之內最小的尺寸；設計沖孔模時，凸模的尺寸應選擇工件尺寸公差范圍內最大的尺寸。這樣一來，當凹凸模磨損到一定程度時，依然能夠沖出合格的電子插件零件，凹凸模之間取最小的間隙值，即Z=0.04mm。確定沖模刃口制作公差時，應綜合考慮制件的精度，刃口精度過高或者過低都不合適，如果電子插件沒有標注公差，圓形件按照IT14的精度計算，沖孔模可按照IT11精度制造，其余的可按照IT6的精度要求制造。

3.2 壓力中心

沖裁工程中的作用點或者多工序沖壓力作用點，稱為模具壓力中心，設計過程中，模具壓力中心應當與壓力機滑塊中心保持一致。如果不一致，沖壓過程中就會加劇模具的磨損。因此，確定壓力中心顯得尤為重要。本次設計通過利用平衡力作用點的方法，確定壓力中心，即先確定xy坐標軸，然后再計算第一工位壓力中心。

在電子插片具體的設計環節，受眾多因素的影響和制約，壓力中心不可能絕對達到決定理想的狀態，比如在進模環節每一天料的首尾兩端部不完全處于沖裁狀態。同時，一少部分特殊的模具由于用途的特殊性，會出現結構不夠緊湊的現象，特別是對一些沖壓力不大，壓力中心對于電子插片沖壓件模具的影響就很小，故可以省去壓力中心這一環節。

3.3 電子插片沖壓件模具工作過程及總裝配

電子插片采用手工送料方式送料，送料之前先使用導尺進行導向，模塊下滑過程中，先使用卸料板將條料壓緊，待導正銷導向孔內進行導向時，彎曲凸模導向部位需要進入彎曲凹模入口，待進入凹模進入至5mm時，其他的工作模方可開始工作，凹模在進入1.4mm時，所有工作結束。當模塊到達止點時，滑塊回程，卸料板先工作，將凸模上的廢料卸掉，待模塊達到上指點時，工作結束。

4 沖模結構及設計

4.1 模具零件分類

模具組件及結構設計。模具組件主要包括凸模、凸模固定板、墊板和防轉效等；凸模結構類型繁多，可以做成圓形凸模結構，主要用來小直徑沖孔或者小件落料，也可以做成階梯形，增加電子插片的強度，固定板使用螺釘、銷釘與上模座連接在一起。

凸模長度應當趨于標準哈，一般無需進行計算，也可以根據模具的結構確定。

凸模的刃口應當具備高度的耐磨性，應當可以承受沖裁過程中的沖擊力，應當具有較高的硬度和一定的韌性。本次設計的電子插片凸模材料為Cr12MoV，熱處理硬度取58～62HRC。

凸模表面粗糙度Ra=0.4～0.8um，固定部分表面粗糙度Ra=1.6～0.8um。本次設計的凸模有鍘刀、沖到正孔凸模，彎曲凸模和落料凸模。

4.2 凹模結構設計

（1）凹模的形式與固定的方法有很多，大致可分為直壁式、斜壁式、凸臺等等，本次設計采用直壁式凹模洞口形式，且采用整體式凹模。

（2）凹模外形和尺寸確定：K為系數，K為系數，H=0.42*38.5=16.17，凹模壁厚C=16*16.17=25.87，凹模寬度B=38.5+2.5*16.17=78.93。同時，為滿足凹模強度要求，凹模的長、寬和高分別為125*100*30mm。

4.3 零件定位

零件定位的作用是為了使電子插片的毛坯或者半成品在沖壓件模具上能夠正確的定位，需要做好以下幾個方面的工作：

（1）送料方向控制。本次設計采用導料板送料，使用導料板從右向左送料時，與條料相接近的導料板應當安裝在右側，從前向后送料時，導料板應當安裝在左側。

（2）送料步距控制。進模首次沖壓條料時使用導料銷，通過測刃控制進模送料步距，導正銷主要起到精準定位的作用，導正銷主要有導入和定位兩個部分組成，本次設計采用測刃與導正銷聯合定距控制送料步距的方式，先使用鍘刀進行粗定位，再使用導正銷進行精準定位。

（3）定位板。定位板有2種不同的形式，一種是通過毛坯外形進行定性，另一種是利用毛坯的內徑進行定位。

4.4 泄料裝置與彈簧的選擇

（1）卸料裝置。卸料裝置起到卸料的重要作用，模具首次使用前，使用彈壓卸料裝置將條料壓緊防止條料在沖壓過程中出現位移或者塑性變形，進而對凸模起到保護和導向的作用。

卸料裝置分為固定時泄料和彈壓泄料兩種，通常用于硬、厚、精度要求不高的工件沖裁；彈壓卸料一般由卸料板、彈性元件以及卸料螺絲釘組成，通常應用于厚度小于1.5mm的板料，本次設計采用彈性卸料板。

4.5 彈簧選擇

彈簧使用援助螺旋壓縮彈簧，壓縮彈簧的符合Fj在對應工作極限負荷狀態下的變形量Lj，根據所需的卸料力Fg以及最大壓縮形成Lo計算Fj和Lj，進而選擇適合的彈簧。

4.6 模架

模架由上模座、下模座、模柄和導向裝置共同組成，模架是整副電子插片模具的骨架，模具上所有的零部件需要全部固定在模架的上邊，并且能夠承受其在沖壓過程中的所有荷載。模架的上模座通過模柄和壓力機的滑塊相連，下模座使用螺釘將模架固定在壓力機工作臺面上。上模和下模座之間的縫隙按照模架導向裝置保證定位的準確性，使其具備足夠的強度。

4.7 模柄

一般情況下，對于中小型的電子插片沖壓件模具都是通過模柄將模具固定在壓力機的滑塊上，模柄分為剛性模柄和浮動模柄兩種類型。其中，浮動模柄指的是模柄對應的上模座能夠微微擺動，使用浮動模柄后，壓力機滑動產生的誤差不會給上模座、下模座帶來任何影響、本次設計采用浮動模柄，及壓入式模柄，將其與上模支座H7im6配合，直徑為40mm。

5 其他零件的設計

5.1 固定板設計

凸模的固定板應當具備足夠的厚度、強度和耐磨性，為保證多次安裝和拆修后電子插片沖壓件模具的精度不變，多工位級進模的凸模板應當具備足夠的耐磨性，對于普通的進模，凸模板可選擇45鋼，卒火硬度為42～45HRC。

5.2 墊板設計

所有墊板的外形、大小應當一致，厚度為5mm。大一些的模具有特殊的要求，可按照電子插片的用途加厚，一般選用45鋼，熱鍍處理選擇43～48HRC。

6 結語

本次電子插片沖壓件模具設計結合實際情況，主要從電子插片簡介、電子插片沖壓件模具設計、凹凸模刃口尺寸確定、沖模結構及設計以及固定板和墊板的設計進行了詳細的研究。研究結果表明：電子插片沖壓件模具設計采用多工位級進模制造的方法，生產效率高，產品質量好，勞動強度低，而且節省原材料，應該是首選的生產方式。