一模双冲复合模的结构探索与制造工艺分析

李宾飞，赵国存，赵红卫

中车永济电机有限公司工模具分厂（山西永济 044502)

1 引言

在冲压生产过程中，保证较低的废料率是现代冲压生产最重要的技术指标之一。在冲压生产中，冲压件材料消耗费用可达总成本的60%～75%,每降低1%的冲压废料，将会使成本降低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产中，冲压件的年产量达数十万件，甚至数百万件，材料合理利用的经济效果更为突出。

如图1为某种电机的定子的制件图，冲片材料为硅钢片；料厚0.35mm。定子冲片有48均布槽，要求冲片毛刺小于0.02mm，表面平整。

冲裁工艺分析：冲片生产批量大，采用带料一模双冲的设计方案冲制，以提高生产效率。排样方式的选用：采用图2的排样方式，原材料的利用率约为32%左右；采用图3的排样方式，材料的利用率约为39%左右，有效地提高了原材料的利用率，降低了生产成本。

2 制件结构与冲裁工艺分析

图3 排样图II

图1 电机定子

图2 排样图I

3 模具结构设计

图4所示为模具结构图。冲片采用图3宽度为400mm带料冲制，冲制时若采用制件随废料推出时，定子冲片随着带料一起推出，当推出一定的安全距离时，操作工需分拣出定子冲片与废料，定子冲片槽型多，冲片材料（料厚0.35mm）较薄，分拣难度相对较大，而且，此冲片废料需要套裁转子冲片，分拣时废料不能出现变形，否则不能进行二次冲裁，造成原材料的浪费，模具采用一模双冲，分拣的速度和难度明显增加，严重制约生产效率，影响生产周期。因此，模具采用漏料的方式，定子冲片采用自动接料，操作简单方便，不需要分拣废料，节省了人力，废料也不会出现变形。

定子冲片料厚为0.35mm硅钢片，根据经验，模具间隙采用0.02～0.04mm，属于小间隙冲裁，模具导向系统采用滚珠导向系统，以保证高精度的使用寿命；冲制过程中，为避免冲床以及其他因素的对模具间隙的影响，导向系统在整个冲裁过程保持导柱与导套不脱开。

4 模具主要零件的制造工艺

模具冲裁力的计算公式：

借助软件模拟凸凹模冲制过程中受力情况，受力变形情况如图5所示，废料在凸凹模型腔中堆积程度，会严重影响凸凹模的精度与强度，尤其对薄壁件，若漏料不畅，废料在凸凹模型腔中形成堆积，极易造成凸凹模的变形，从而模具间隙不均匀，冲片毛刺变大，制件不符合技术要求，凸凹模刃口也有可能拉伤；当废料堆积到一定的程度，会使凸凹模的撑裂，模具无法正常使用，因此，合理的漏料结构，对模具的精度与寿命有很大的影响。优化后的凸凹模结构如图6所示，内型腔沿周采用8'斜刃口，刃口有效厚度为12mm，其余均采用按单边扩0.2mm的结构形式，以保证在凸凹模强度的前提下达到漏料的顺畅。

图4 模具结构图

图5 凸凹模受力变形模拟

图6 凸凹模

模具关键件（凸模、凹模、凸凹模等）均采用耐磨性、淬火性较好的Cr12Mo1V1，主要通过淬火（硬度达58～62HRC）、回火、深冷处理（消除材料内应力）热处理工序，其主要制造工艺，热处理前粗加工，各孔（除销孔外）加工满足图纸要求，各型腔单边留1.5mm粗加工，以减少精加工过程中应力变形，全型慢丝两遍精加工，工艺台留外形，坐标磨校正接平工艺台。对于凹模与凸模（见图7、图8），可合二为一备料，节省原材料，精加工前留量分开，凸模精加工考虑到压装问题，分两次装夹加工，两次均以两销孔为基准，拼接处，钳工修油接平。很大的冲裁力；而且模具需要漏料，下模座呈中空状态，变形的可能性很大，影响模具的精度，因此，下垫板采用45钢，粗加工后淬火到43～48HRC，精加工后厚度要求45mm以上，以弥补下模座冲制时变形的缺陷。

5 模具组装

图7 凹模

图8 凸模

该模具属于一模两冲，模具两型腔相对位置需保证，因此凹模型腔采用整体结构，型腔位置精度由精加工慢丝保证；组装时采用倒装式，先将凹模、固定板、上模座组装一起，在凹模型腔均匀垫0.02mm间隙纸，组装下模体（凸凹模、下垫板、下模座），分合模，凸凹模内型腔均匀垫0.02mm间隙纸，组装凸模，螺钉固定，组装完后，凸凹模均匀垫间隙纸，确保各制件之间间隙的均匀性。若间隙不均匀，可继续调整凸凹模，修油线切面以保证间隙的均匀性。再用销子固定，保证位置的稳定性。

6 结束语

模具的上、下模座均采用Q235A板料，除制件上的导柱导套孔、型孔、及平面留适当的精加工磨量外，其余加工到位。精加工时平磨保证平面度及平面度，然后在数控床机上加工导柱、导套孔达到孔距位置精度±0.03mm以内，下模座与导向系统的衬套过度配配合；因导套与上模座固定方式采用厌氧胶粘结，考虑到加工精度和操作性，其配合间隙保证单边间隙保证在0.1～0.12mm，粘结前需用丙酮清洗油污，再涂胶粘结；卸料板、推板的加工制造，分为粗加工、精加工的3个阶段：①粗加工主要去除制件上成形部位的部分余量，留有适当的后道加工余量；②粗加工后需进行热处理调质，达到提高制件的韧性和强度及减少以后淬火变形量；③在精加工前需进行热处理时效，达到消除制件淬火后的脆性和内应力，精加工在精密平面磨床上磨两平面，平行度控制在0.01mm内，卸料板、推板均采用线切割加工达相关技术要求。再者，考虑到模具的单个冲裁力约为83.7t，一模两冲其冲裁力达到160t，冲制时，下模座的需承受

一模双冲模具结构探索经试制后，试模一次成功（见图9），冲出的制件毛刺小，表面平整，节约了原材料，解决了槽型多漏料困难的技术难题。而且，废料的二次冲裁时冲片的平整度也得到了解决，满足了制件的技术和公司批量生产的要求。

图9 电机定子冲片实物图