输送机简易冲压模具的设计制作

杨自成

通常一提到冲压模具，我们往往就会想到压力机（冲床）、模柄、上下模固定板、导柱、导套、卸料板、弹簧、橡胶等结构部件，还会想到冲裁间隙、开模行程等参数。本文将拓宽思路，因地制宜，将复杂模具在制作和装配上简单化，快捷有效地解决了具体问题，供车间管理人员及班组操作人员参考。

1 大圆角冲裁

以冲裁R125mm圆角的模具为例。零件具体形状如图1所示，样件为某提升机料斗边板，工件板厚4mm，材质为Q235B，冲裁数量为10 000件。

1.1 刀具材料

选择40Cr或42CrMo，淬透性好。从强度和淬透性综合考虑，上下刀的厚度控制在40mm左右。

1.2 刀具加工工艺

图1 工件及下模

用直径为320mm左右的圆钢类料头制作刀具。以刀具厚40mm为例，先车端面、外圆，再加工装配沉头孔（和上下刀固定板配作），也可将其直接点焊在上下模固定板上。整体淬火，硬度45～50HRC，低温回火处理，平面磨床磨端面（即上下刀面）。磨削完成后用线切割一分为二，上下刀即制作完成。经实践证明，即使经过了回火处理，为防止在线切割的过程中圆弧半径发生改变，在设计尺寸时，应保证上刀圆弧位置最薄弱处厚度≮30mm。

1.3 模具组装

为保证模具使用性能，对于上模的紧固，模柄和压板螺栓缺一不可。有废旧模具的车间，可以找一副旧模具，对固定板上装配孔和刀具进行配做，装配好即可。如果冲裁量不大，可以采取两种更加简单的形式：一是直接将上下刀分段焊接在旧模具固定板上；二是制作简单的模柄和上下模固定板。焊接或者装配过程中，上下刀间隙理论上为线切割钼丝直径，约0.4mm，对于一分为二的工件冲裁，无需卸料方式，落料为自然落料。对于冲裁板厚在4～6mm的铆焊件，该精度完全可以达到要求。为方便安装及找正，同时保证上下刀的设计间隙，该上下刀未做装配孔，直接合模调整间隙后焊牢在固定板上，上刀如图2所示。

2 等间距长圆孔冲裁

中板长圆孔的加工有很多方式，例如激光切割、等离子切割、铣削（在铣之前要钻底孔）、冲孔等。由于受到加工成本和设备限制，通常采用铣和冲，铣长圆孔有效率低和加工长圆孔不美观的缺陷（主要受铣刀尺寸影响，例如钻底孔用φ18.5mm钻头，铣刀只有φ18mm），容易出现花生型孔或者偏孔。现以某盘运机防尘罩侧板长圆孔加工为例，模具各部件见图3，该模具设计结构可以作为简易冲裁模具的代表。

图2 上刀

2.1 刀具材料

冲头及冲刀单位面积受力大，宜采用淬透性及冲击性能较好的42CrMo或者Cr12、Cr12MoV材料，也可根据实际现有材料及加工能力选择。

2.2 刀具加工

上下冲头要求硬度在HRC55～HRC58，在设计冲头时，设计成最便于装夹的镶嵌结构，凸凹模单边间隙按照手册要求为0.1t（t为工件板材厚度，没有导柱导套取上限），加工在线切割和加工中心上即可完成。

2.3 模具组装

首先设计为刚性卸料的，考虑到一个零件上多次冲孔，涉及定位，可加工一件槽钢，钻孔间距为长圆孔间距，插销定位。对于＜10 000件的冲孔，模具无需导柱导套，只需在模具装配时目测周边间隙，或者试冲后根据成形效果（毛刺、飞边）等具体情况适当调整。冲裁量大时应设计导柱导套。模具整体组装见图4。由于对卸料方式、进料方式进行了充分的简化，该模具最大优势为加工简单，基本加工上下刀头即可。尤其现在模具采购基本按照吨位定价，所以不具备加工刀头能力的企业外协制作刀头即可。按照上述设计，冲裁效果见图5。

图3 冲长圆孔模具装配示意图

图4 模具工况图

3 大件薄板和大件网状物的压筋

受压力机工作台面的限制，大件薄板和大件网状物的压筋通常不能在油压机上完成，即使具备大型油压机，从模具制作成本和油压机使用成本考虑，也是很不划算的。而采用折弯机压筋，可以很好地解决上述问题。以某盘运机安全网压三角筋为例，可选择在普通折弯机上成型。本例选用的成型设备为WC67Y-110/4000型折弯机。根据实际工况，对上下模进行简易设计。

3.1 刀具材料

工件为30mm×30mm×3mm的镀锌网，所需成型压力不大，上模选择规格为70mm×70mm×7mm的角钢一根，长度为2m（至少为工件压筋长度尺寸），上模固定板选择100mm×10mm长2m扁钢一根。下模选择45钢，进行调质热处理即可。由于本工件压筋尺寸和折弯机标准下模的V形槽口尺寸相同，故免除了下刀的制作。

3.2 上模加工

工厂折弯机换下来的刀片不要轻易丢弃，折弯机刀片是较好的材料，可以直接线切割成刀具或者作为上模装配固定工具。对于此模具上模，根据压筋尺寸将70mm×70mm×7mm角钢铣至50mm×50mm×7mm。将折弯机废旧上刀3片刀口铣平（具体视压筋长度和压力而定），模具就此完成加工。

3.3 模具装配

图5 冲裁效果

将折弯机上刀全部拆除，取一件要压筋的镀锌网，先将铣平刀口的废旧上刀分段安装，扁钢点焊在三块上刀上，下模选择合适V槽，将工件摆放在托料架上并定位，然后将加工过的角钢就位，试压到位后，将角钢与扁钢、扁钢与上刀之间分段焊牢即可。对于压薄板或者其他尺寸的筋，都可以采取此种方法。该模具制作和装配只需1个工（1人1天）即可完成，方便快捷。模具工况见图6，压筋效果见图7。

图6 镀锌网压三角形筋工况

图7 压筋效果

4 简单冲压模具设计意义

前文介绍的几种模具简单实用，可操作性强，在短时间内即可见成效，具体表现如下：

（1）结构简单，可操作性强

技术含量不高，容易理解，一般规模的机械制造企业可自主加工，加工周期短，省略和简化了很多模具的部件，如导向装置、卸料装置等，对于应对比较紧急的任务能立见成效。

（2）节约成本，成效明显

目前普通的冲压模具价格在30 000元/吨，很简单的冲孔模动辄过万，对于批量较小的工件，这些简易模具可以有效缩短制造周期，降低生产成本，创造很好的经济效益。

（3）突破常规，重新认识模具

不论怎么设计模具，归根结底是要解决现实问题。此类简易模具的设计，能用较低成本解决生产中的实际问题，颠覆我们对传统的设计模具理念，使我们对模具设计有了全新的认识。