冲裁复合模内外卸料板同时加工工艺的研究

刘良瑞

(黄冈职业技术学院 机电工程学院，湖北 黄冈 438002)



冲裁复合模内外卸料板同时加工工艺的研究

刘良瑞

(黄冈职业技术学院 机电工程学院，湖北 黄冈 438002)

为了缩短冲裁复合模的制造周期，降低制造成本，采取在一块模板上同时加工出内卸料板和外卸料板的制造工艺。通过实例分析该工艺实施前内卸料板结构的改进、合理设计矩齿形卸料轮廓及其参数的设计计算，工艺实施过程中的加工路线及注意事项。经生产实践证明，内、外卸料板共用模板制造工艺的实施，节省了模具材料，节约了工时，缩短了制造周期，降低了制造成本，提高了加工质量，具有较高的实用价值。

冲裁复合模；内外卸料板；共用模板；矩齿形卸料轮廓

冷冲压是在常温下利用模具将材料加工成零件的加工方法，具有生产率高、零件尺寸稳定、操作简单、成本低等特点。冲裁模是冲压生产所用的主要工艺装备，按工序组合方式分为单工序模、连续模、复合模三种[1]，其中复合模的结构紧凑、操作方便、制件的位置精度高,应用十分广泛。复合模上的内卸料板工作部分与落料凹模刃口形状一致，外卸料板工作部分与凸凹模中起落料凸模作用的外形刃口形状一致，但相互之间均留有一定的间隙，若采用传统的加工工艺来制造内卸料板和外卸料板，则要用两块模板，既浪费材料，制造的周期长、成本又高。为此，我们对在一块模板上同时加工出内卸料板和外卸料板的工艺(又称共用模板制造技术)进行了探索和研究，下面通过一个实例进行介绍。

1 阳极板冲压工艺及模具结构

某公司生产的阳极板如图1所示，材料为无氧铜TU1，材料厚度t为2mm。根据产品的形状特点及技术要求，为降低成本、提高生产率，将落料和冲孔两工序进行合并，采用如图2所示的复合模进行生产加工[2]。

图1 阳极板工件图

模具工作时，条料沿导料销18送进，靠挡料销19控制送料步距后，上模下行，通过外卸料板6将条料压紧，凸凹模4外形刃口和落料凹模7进行落料，落料件卡在落料凹模中，同时冲孔凸模9与凸凹模内形刃口进行冲孔，冲孔废料卡在凸凹模孔内。当上模回程时，卡在落料凹模中的工件由顶杆13和内卸料板8向上顶出，边料由橡胶16和外卸料板卸下。当上模上行至上死点时，卡在凸凹模孔内的废料由打杆15和推杆5推出。

图2 落料冲孔复合模

1-上模座；2、10、12-垫板；3-凸凹模固定板；4-凸凹模；5-推杆；6-外卸料板；7-落料凹模；8-内卸料板；9-凸模；11-凸模固定板； 13-顶杆；14-模柄；15-打杆；16-橡胶；17-卸料螺钉；18-导料销；19-挡料销

2 内、外卸料板共用模板制造技术

为了节约挖潜，降低公司制造成本，对上述落料冲孔复合模的内卸料板和外卸料板的制造共用一块模板，内、外卸料板共用模板的加工思路是，首先按照外卸料板的设计要求备料；再在同一块坯料上同时进行内卸料板和外卸料板的加工，卸料轮廓暂时不加工；最后分模加工，即通过线切割加工卸料轮廓，从外卸料板中分离出内卸料板。为保证共用模板制造工艺的实施，需采取如下的措施。

2.1 内卸料板结构的改进

为了便于线切割加工，将图2中内卸料板8的台阶式结构改为直通式结构，即将原结构中的台肩去掉。同时，为防止内卸料板顶出工件时脱离下模，在内卸料板下部增设一个厚度等于台肩高度的固定板，通过螺钉与其连接以起到台肩的作用，如图3所示。

图3 内卸料板改进前、后的结构

1-内卸料板；2-螺钉；3-固定板

2.2 矩齿形卸料轮廓的确定

在如图2所示的复合模中，落料凹模与凸凹模的双边冲裁间隙Z为0.15mm，为了让内卸料板和外卸料板更好地起到卸料和压料作用，内卸料板与落料凹模配合间隙Z2取0.1mm，外卸料板与凸凹模配合间隙Z1取0.15mm，则该模具的外卸料板和内卸料板卸料部分单边的尺寸差值E=(Z1+ Z2-Z)/2=0.05mm。如果在外卸料板上按照与凸凹模外形刃口形状一致的卸料轮廓的轨迹通过线切割分离出内卸料板，那么外、内卸料板卸料部分单边的尺寸差值应为切缝宽度F，如图4所示。而快走丝线切割的切缝宽度F在0.1～0.22 mm之间[3]，则F>0.05mm,显然，线切割时不能按上述切割轨迹进行分模加工。因此，要在卸料轮廓上均匀地加一些小凸起，即内、外卸料板的卸料轮廓为矩齿形[4]，以补偿切缝宽度影响外、内卸料板卸料部分的尺寸差，如图5所示。分模加工时，沿卸料轮廓按矩齿形的轨迹进行线切割，凸出与凹进相对应之间部分为切缝宽度，切割后，内、外卸料板卸料轮廓上的凸起部位为卸料工作部分，起到导向、卸料作用。只要矩齿形卸料轮廓上齿数的分布、齿形的高度H和宽度L这些参数设计合理，就能达到上述配合间隙要求，保证卸料效果和模具强度。

图4 与模具刃口形状一致的卸料轮廓

图5 矩齿形卸料轮廓

2.3 矩齿形卸料轮廓参数的设计

(1)齿数的分布与齿宽L

矩形齿的齿数和齿宽根据工件外形轮廓的形状及尺寸特点确定，齿宽要与工件的相应外形相适应，齿数要均匀分布在卸料轮廓线上，各齿的齿宽之和应大于卸料轮廓周长的一半。本实例中，外卸料板的卸料轮廓周长约183mm, 齿数设计为10个，每个齿宽L取10mm。

(2)齿高H

内、外卸料板卸料轮廓上的矩形齿局部放大图如图6所示，从图中可知：

图6 卸料轮廓上的矩形齿局部放大图

Dw/2=dn/2-H+ds+2δ，Dw=dt+Z1，dn=Da-Z2，Da-dt=Z；

则H=ds+2δ-(Dw-dn)/2=ds+2δ-(Z1+ Z2-Z)/2

式中：

ds——钼丝直径；

δ——单边放电间隙；

Dw——外卸料板卸料工作部分尺寸；

dn——内卸料板卸料工作部分尺寸；

Da——落料凹模刃口尺寸；

dt——凸凹模外形刃口尺寸；

Z1——外卸料板与凸凹模配合间隙；

Z2——内卸料板与落料凹模配合间隙；

Z ——落料凹模与凸凹模的双边冲裁间隙。

本实例中，ds=0.18mm，δ=0.01mm，Z1=0.15mm，Z2=0.1 mm，Z=0.15 mm，则H=0.15 mm。

2.4 内、外卸料板的加工工艺

内卸料板和外卸料板共用一张零件图，如图7所示，材料：45，硬度：43～48HRC。

加工内、外卸料板的工艺路线为:(1)下料:锯床下料：125 mm×105 mm×20mm；(2)铣削：120.6 mm×100.6 mm×15.6mm；(3)平磨：磨六个面至120.2 mm×100.2 mm×15.4mm，保证其相互垂直度；(4)钳工：倒角去毛刺,划线，钻6×M6螺纹底孔φ5、攻螺纹达图样要求，钻φ3穿丝孔和φ16.3圆心处的穿丝孔；(5)热处理：淬火、回火至43～48HRC；(6)平磨：磨六个面至尺寸, 保证相互垂直度；(7)线切割：先切割孔φ16.3至尺寸；再进行分模加工，切割矩齿形卸料轮廓至尺寸；(8)钳工：清理、倒角。

图7 内、外卸料板共用零件图

3 注意事项

(1)为了提高设计和制造效率，企业内部可以制定共用模板的设计和加工标准，要求相关设计、工艺人员严格遵照标准执行。如：内(外)卸料板的厚度与落料凹模刃口厚度或落料凹模厚度相一致；内、外卸料板只用一张图纸，不画卸料轮廓的实际形状，只画工件外形轮廓，但必须注明共用模板的加工要求等。

(2)有的模具因受尺寸的限制，穿丝孔的孔径不能太大，钻孔困难时，需要采用专用的电火花穿孔机来制作穿丝孔。

(3)分模加工中，随着切割的进行，内卸料板和外卸料板之间的连接部分逐渐减小,为了防止内卸料板刚度降低产生变形, 要及时向已切割部位塞入适量的铜片。

4 结束语

采用共用模板制造技术来加工内卸料板和外卸料板，节省了模具材料，节约了铣削、磨削、热处理、线切割等工序工时，缩短了制造周期，从而有效地降低了复合模制造成本, 在经济、技术上均具有较高的实用价值。

[1]朱正才.冷冲压工艺与模具设计[M].北京:北京邮电大学出版社,2013.

[2]杨关全,匡余华.冷冲模设计资料与指导[M].大连:大连理工大学出版社,2010.

[3]刘良瑞,郭胜.线切割一次割出凸模和凹模的工艺研究[J].商丘职业技术学院学报,2016(5).

[4]阳勇.复合模共用模板的设计与加工[J].模具工业,2003(11).

[责任编辑：倪祥明]

Research on Processing Technology of Punching Composite Film & Inner and Outer Stripper

Liu Liangrui

(HuanggangPolytechnicCollege，Huanggang438002Hubei)

In order to shorten the manufacturing cycle of punching composite film and reduce manufacturing costs, the processing technology of making out the inner and outer stripper at the same time on a template.Through the sample, the author analyzed the improvement of inner stripper before this craft implementation, reasonable design rectangle tooth ex-denning outline and parameter, processing route and points for attention in the implementation process.After the production practice, the implementation of this manufacture craft has saved the mold material, saved the man-hour, reduced the manufacture cycle, reduced the production cost, sharpened enterprise's competitive ability which has the high practical value.

Punching composite film; Lnner and outer stripper; Shared plate; WEDM

2017-05-15

黄冈职业技术学院科学研究计划项目“冲裁复合模内、外卸料板同时加工工艺研究”(2016C2022116)。

刘良瑞，男，湖北麻城人，高级工程师，副教授。研究方向：模具的设计与制造。

TH161+.11

A

1672-1047(2017)03-0113-04

10.3969/j.issn.1672-1047.2017.03.30