王文景
摘 要：通过对不规则冲裁件冲裁工艺的分析，提出了采用整体式凹模成型时存在的问题。阐述了采用镶拼式组合凹摸的冲裁结构及其特点，着重分析了镶拼式组合凹模的设计要求，从而保证了精度、降低了成本、提高了效率。
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关键词 ：不规则冲件 凹模结构 镶拼式 使用性能
引言
随着成型制件的质量要求越来越高，数量越来越多，形状也各异。要想获得高质量的制件，这就对模具设计的要求大幅提高。下面结合多方面的资料，对不规则零件的冲裁所采用的凹模设计问题进行了分析，并对其解决方法进行探讨。
1、零件工艺性分析
如图1某产品中有一种不规则的零件，材料为50钢，厚度为2mm。因零件生产批量大，几何形状较为复杂，要求使用冲裁加工。
该冲裁件形状较为复杂，且局部结构比较薄弱，要对该零件进行冲裁加工，对凸、凹模的形状设计要求精度高，尤其是该零件尖角处较多，若凹模受力状况不好，冲裁时，在凹模的尖角处易形成应力集中，则凹模易在尖角处产生裂纹、或胀裂。无法满足冲裁件的正常生产。所以要冲出合格的冲裁件，凹模的选择非常重要，即凹模设计的结构要合理、性能要可靠，且具有一定的使用寿命，同时也要考虑到凹模制造的经济性。
2、凹模的设计
2.1 凹模的选择
零件由于形状复杂，对凹模的选择非常重要，若采用的凹模设计为整体式，因其制造简单，但在使用时，若局部出现损坏或磨损时，可能造成整个凹摸报废，就得更换。当更换一次，其定位基准及间隙就变动一次，使所得的冲裁件质量变坏，同时，工作部分与非工作部分全部由较优质的钢材制造，从经济观点考虑是比较浪费的。由于冲裁凹模在热处理过程中，会引起变形失去尺寸精度和形状精度。特别是尖角部分在热处理时产生了变形，冲裁时就会因为应力集中而易于开裂。所以在冲裁第一个零件凹模就可能会产生裂纹，根本无法满足冲裁出合格的零件和对模具使用寿命的要求。
2.2 凹模镶块
镶拼块之间的结构可靠，不应有任何滑动，且这种镶块有效的避免了尖角处的应力集中，整块模块传到凹模套上的力不作用在转角处，在凹模套上不会形成应力集中。
2.3 凹模镶块结构
凹模镶块结构根据本冲裁件的形状，厚度和精度来确定，采用直筒式凹模刃口。是因为此刃口强度较好并且刃口的尺寸和间隙不因修磨刃口而随之增大，故所冲压工件的质量一直是比较平稳的。设计时直筒刃口部分高度h可根据冲压材料厚度来确定，其直可按下表选取。如图2所示，镶块刃口高度取为10mm，该高度是材料厚度的5倍。为提高刃口再磨性，镶块与凹摸套结合处为1°30′的斜面，以便模具装配时压紧镶块，保证凸凹模间的间隙，确保冲裁质量。
2.4 凹模结构
凹模的结构如图2所示：
凹模由凹模镶块与凹模套组成。因为凹模是冲压模中的主要工作零件，在冲压过程中，它不但承受冲击载荷，而且在工作刃口以及工作表面，由于冲击会产生强烈的应力集中。因此对材料的要求具有较高的硬度和耐磨性，并且还要有足够的韧性。因此根据制件材料性能的不同，取镶块的材料为Cr12MoV，它具有硬度高耐磨性能好的特点，并采用全拼块组合结构，且互换性能强，维修方便。热处理淬火硬度为60～62HRC。凹模套作为一个单独的模具零件，才用这种固定方法的圈框与镶拼凹模之间的配合应给予一定的过盈量以保证拼合质量。
3、结束语
在不规则零件冲裁中镶拼式凹模的使用寿命是整体式凹模的使用寿命的数十倍，尤其当整体式凹模热处理不当，在尖角处存在残余应力时，组合式凹模的使用寿命是整体式凹模使用寿命的百倍。如果镶拼式凹模结合面加工精度较高，凹模套经过锻造热处理得当的话，凹模的使用寿命可达百万件以上，可大幅度降低冲裁加工成本，提高产品竞争力。
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参考文献：
[1]杨玉英、崔令江.《实用冲压工艺及模具设计手册》.机械工业出版社.2004.
[2]郑家贤.《冲压模具设计使用手册》.机械工业出版社.2007.
[3]蒋启翔.《冲压模具设计制造难点与窍门》.机械工业出版社.2003.
（作者单位：盐城技师学院机械工程系 江苏盐城市 224002）