紫铜薄板冲裁模的制作探讨

龙健辉

摘要：无间隙冲裁模即刀口的单面间隙小于0.02毫米的冲裁模具。它的冲裁范围通常为薄铅板、铝板、紫铜板等软性金属材料或绸、布、纸、皮草等非金属材料。文章根据紫铜薄板冲裁加工中的工艺特性，设计制作了适用于冲裁软性材料的模具，解决了紫铜薄板冲裁件的质量问题，并且缩短了产品的制造周期。

关键词：紫铜薄板；冲裁模具；模具制作；冲裁加工；冲裁软性材料 文献标识码：A

中图分类号：TG146 文章编号：1009-2374（2016）36-0090-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.36.045

1 提出问题

通常加工冲裁≤0.5mm的紫铜板类薄件时，采用一般冲裁模具的设计要求设计凹凸模时，会出现冲裁间隙过大、难以冲断的现象。另外，即使能冲断，但很多时候工件会黏附在凸模上，不能脱模。

2 分析问题

软性材料，其硬度较低、韧性较高。硬度较低的材料冲裁时，其表面容易起皱或损坏。韧性较高的材料冲裁时不易冲断。如图1中的紫铜薄板冲裁件同时具备了以上两种特点。因而采用常规模具的常规加工工艺去冲裁薄紫铜板，产品质量肯定难以保证。

一般情况下，冲裁软性材料，刀口（凸模）必须锋利。要保证刀口锋利，除了选用合适的模具材料，与之相配合的凹模间隙大小，也是影响刀口锋利程度的一个非常关键的因素。凹凸模的间隙太大，产品容易起皱，并且不容易冲断。间隙太小，保证了刀口的锋利，但冲裁后产生的一些废屑容易积聚在凹模内，有可能卡死凸模，影响产品加工精度。

3 解决问题

根据以上分析，必须根据具体问题找出相应的解决办法。为此笔者查阅了相关资料，请教了有此类产品模具制作的同行，确定了解决问题的办法。针对紫铜薄件工件的工艺特性。首先要选用有一定硬度，能保证热处理后较锋利的材料制作刀口（凸模），经反复比较，决定凸模（图2）加工紫铜板部位选用65Mn这种钢材，具有较高的硬度（调定后可达45～50HRC，淬火后可达到62HRC以上）；其次是缩小冲裁模凹凸模间的间隙，要求≤0.05mm。为防止冲裁后工件表面产生起皱现象甚至造成工件损坏，顶出机构选用推板将产品整体顶出，推板弹出采用聚氨酯橡胶，冲裁时，在冲裁力的作用下，聚氨酯橡胶被压缩；凸模向上时，橡膠反作用将推板顶出，从而产品推出。

模具结构根据紫铜薄板硬度低、冲断力小的特性，模柄与凸模连接部位，采用活动联接，减少冲裁作用力，如图3所示是模具装配图。

4 模具的加工与装配

本模具的加工关键在于冲孔口（外圆和冲针的加工精度）根据零件的几何形状，设计为复合冲裁模，冲孔部分全部为圆形，用车床加工完成。

4.1 凸模加工

凸模加工如图2所示，经车钻（铰）孔后，外圆及两端留磨余量0.5mm，磨至图纸尺寸，8个安装顶针的小孔抛光，保证其加工精度和表面粗糙度。

4.2 凹模加工

凹模加工如图3所示，同样有8个小孔，这8个小孔的加工精度是保证冲裁时能与凸模配合精度的关键，为保证其加工精度及与凸模的配合，粗车加工后，8个小孔与凸模配钻后铰孔，磨削外圆至图纸尺寸（8个小孔抛光）保证其加工精度和表面粗糙度。

加工工艺的关键是保证凹、凸模8个小孔的位置精度和配合时，外圆刀口配合精度，上述二者的位置精度必须保持一致。

4.3 模具的安装与调试

按冲模装配图（如图4所示）各部分位置装配关系依次组装。模具组装完毕后，用手动试验各部分检查配合精度，模具配合部分是否活动畅顺，如有阻滞，进行休整。

模具初次调试：模具修整完毕后，把模具装上冲床，用人工手动调整，进行试冲，检查是否满足零件的加工要求。试冲应在调质前进行，用0.5mm厚的硬纸板进行多件试冲，以检查模具的加工精度和配合精度，检查冲裁成型的产品是否满足符合图纸技术要求。

试冲过程中，若发现问题，应根据不同情况进行修（调）整。试冲裁产品合格后，将凹凸模调质处理、抛光，再组装到冲床上。模具再次安装后，再调试，首先调整凹模凸模的配合精度；其次是调整凸模进入凹模腔的深度，深度最好不超过1mm，能将紫铜板冲断即可。检查、调整顶出器活动情况，聚氨酯橡胶弹性及推板行程是否能可靠的顶出产品。

经上述工序后，模具经调试生产，切口平整，无折皱、划伤等影响外观的缺陷。但出现新的问题，产品连续多次冲裁后，有时出现工件黏附在凸模上，不能自动顶出，致使有些工件不能冲断的现象。

经多次反复试冲检查，发现由于产品黏附在凸模上，致使刀口部分不锋利。同时，多件产品黏附在凸模上不能顶出，造成已冲的产品与紫铜板间的间距太大，有个别冲裁件冲坏，用小刀把黏附在凸模的产品拿下来，重新试冲，又能冲裁出合格产品。多次重试，结果一样。

是什么原因导致产品部不能自动脱落，难道顶出机构设计和制作存在间隙？换用0.5mm冷轧薄板试冲，顶出机构工作正常，冲件每件都能自动弹出脱落。经过仔细对比分析，我意识到，可能跟材料的硬度有关。再换用0.5mm纯铝薄板，结果与紫铜薄板一样，还是不能自动脱模。

为什么冲裁硬度较高的材料，能自动弹出脱落，而冲裁软材料时会出现工件黏附凸模的现象。纯铝与紫铜一样，都是硬度不高的金属材料。不能脱落的工件毫无例外都紧紧黏附在凸模上，需用薄小刀片辅助，才能切出。

查阅资料后得知，冲裁软材料时，凸模向下冲裁时，因材料较软，会排去材料中间的空气，使凸模与材料之间形成真空状态，致使冲裁后的工件紧紧黏附在凸模上不能自行脱落。

找到了产生问题的原因，就要采取相应的措施解决。

要解决紫铜薄板工件黏附凸模的问题，必须消除冲裁后工件与凸模的真空状态，凸模与工件之间的真空产生是在冲裁过程中，由于凸模向下运动的作用冲向较软的紫铜薄板，二者接触后，排走了二者之间的空气。只要采取一定的措施，使两者之间保持一定的压力或常压状态就能消除真空。经仔细观察，其实工件是黏附在推板上。针对这一现象，在推板上均匀钻6个Φ2的小孔，使排出的空气进入孔中，真空就不能产生。

经改装试冲后，黏附现象大大改善，由于Φ2孔太小，真空状态不能完全消除。

为彻底消除黏附现象，决定对推板进行改造，采用梅花型推板作为顶出器（如图5所示）梅花形顶出器，中间有几条梅花型的槽。冲裁时，排出的空气大部分进入槽内，消除了真空现象，冲好的工件顺利弹出脱模。

经过一系列的改进措施，紫铜薄板工件冲裁加工的产品完全符合图纸技术要求，投入大批量生产。

5 结语

通过紫铜薄板工件冲裁模具的制作，使笔者从中学到了不少知识、增长了见识、开阔了视野，CAD和PRO/E操作水平比以前有了很大提高，同时较全面地掌握了Word的编辑功能，也积累了相应模具制造的经验。完成过程中遇到许多的问题，在众多师友的帮助下得以解决，使笔者加深了对知识的理解，同时也避免了在解决问题过程中走弯路。

参考文献

[1] 李云程.模具制造工艺学[M].北京：机械工业出版 社，2001.

[2] 郝滨海.冲压模具简明设计手册[M].北京：化学工 业出版社，2005.

（责任编辑：蒋建华）