连续精密冲压模具凹模的结构设计

连续精密冲压模具凹模的结构设计

张勤升

富顶精密组件 (深圳 )有限公司

摘要：冲压模具由很多零部件构成，凹模是其非常重要的零部件之一。凹模的结构设计主要包括凹模结构形式的设计、外形结构的设计以及刃口结构的设计。本文主要针对凹模的结构设计进行了分析研究，在对其设计过程当中按照合理性以及经济性原则，不仅可以有效的增强模具的寿命，而且还大大便捷了后期的维修与加工，在一定程度上降低了模具的制造成本，以防在冲压生产中发生问题，从而不利于其生产与发展^[1]。

关键词：冲压模具；凹模；结构设计

引言：随着我国经济的发展以及科学技术水平的飞速发展，促进了我国零部件制造行业的发展。目前，在现代零部件生产过程当中，连续冲压模具得到了广泛的应用与普及，因此其行业地位开始直线上升。近几年来，金属薄材的精密冲压成型是我国大部分现代电子产品零件生产的重要环节之一，因此对冲压模具的凹模结构设计进行分析研究，对我国电子产品零部件生产具有非常重要指导意义。

一、凹模的结构设计

以外形结构为标准对凹模进行划分，可以将其划分为整体式、分体式以及镶拼式三种结构形式。目前来说，凹模的结构设计主要包括对凹模外形结构的设计以及刃口结构的设计。

（一）凹模的外形结构

在对凹模进行外形结构设计的过程当中，为了方便后期的加工制造以及维修工作，一般会将凹模设计成长方体结构。如果将凹模设计成其他形状结构，后期的加工工作难度会增大，同时，也不方便后期的维修工作，会导致后期维修时移位困难从而无法使工作人员对其进行精准的定位与控卫。

1.整体式凹模结构

整体式凹模结构主要分为两种，分别为挂肩式与直通式。这两种结构方式存在一定的区别与差异。直通式凹模在结构设计的过程当中，一般会设置导料板。将凹模压住，从而避免在上模回程过程中跳出^[2]。而挂肩式凹模只有拆开模板才能对其进行维修与更换工作，其冲压模工位繁多，一旦对凹模进行拆卸会严重影响其他工位，使模具的精度与寿命遭到损害，因此这种凹模结构只适用于多工位连续模当中。

2.凹模外形加工

采用磨削加工的方式，可以有效的提高凹模表面的质量与尺寸的精密度，因此大部分的企业会采用这种加工方式对凹模外形进行加工。除此之外，凹模的安装处多采用慢走丝线切割加工方式，利用这种加工方式可以在模板框口形成一层薄薄的氧气层。另外，还可以通过以下三种方式，以此来提高凹模安装的便捷性： （1）对凹模底部做高两毫米。内凹0.02毫米的引导裙。

2. 将凹模底部做成C1.5倒角，在组装时，用倒角机将钳工倒出。

3. 在制作过程当中，凹模外形尺寸较凹模固定版框口尺寸单边要小0.01mm/side

3.凹模的拆卸

一般冲压模具的下模部分主要由下模座板、下模垫板以及凹模固定板等结构组成。因此这给凹模的取出工作带来了一定的难度。如果想在不伤害模具的基础之上将凹模取出，可以在下模座板的一侧拿一根顶杆去顶凹模，但是由于凹模过于脆弱，因此一旦拿顶杆去顶会直接破坏凹模，除此之外还存在一个问题，因整个模具内部结构紧密，因此没有多余的位置可以交凹模顶出。为了对这些问题进行改善，方便后期对凹模进行加工与维修工作，大部分公司会在凹模的侧面加置两块4毫米的后楔块，在后楔块底下的电板与下模板中均设置的工艺孔。从而方便顶竿插入，将楔块顶起，一旦楔块被顶出，那么凹模就可以被顺利的取出。通过这样的方式，可以有效的减少对凹模的破坏，从而保证模具的完整性与实用性。

4.凹模结构的变异

目前随着经济的发展，进而导致现代生产集中程度越来越高。因此，对模具的精密度以及使用寿命提出了更高的要求。例如，一些电子通信类的小五金冲模寿命要达到100kk，而端子模具寿命按照规定要高于500kk。因此为了紧跟生产集中化的研究，从而决定将凹模的厚度少做两毫米，将垫片的数量增加至11片。通过这样的方式大大便捷了后期对凹模的维修工作，但是在这一改造的过程当中，我们需要对垫片的厚度进行严格的控制。垫片的厚度主要是从2.000毫米到3.000毫米，每块垫片之间的厚度差值为0.010毫米。这样做的目的是为了如果在后期运行过程当中凹模出现磨损或者刃口出现崩裂现象时，只需要将对应厚度的垫片放在凹模底下垫起来就可以了。通过增减垫片这样的方式，省时省力，操作简单。除此之外，如果凹模磨损的部分并不是0.010毫米的整数倍，那么在这种情况不不可以对垫片进行打磨。因为垫片是可以循环利用重复使用的，一旦将其打磨，会对垫片资源造成严重的浪费。结合上述所言，通过这样新型的结构方式，有效的便捷了凹模后期的维修工作，同时还有效的保证了垫片垫高时凹模的平稳运行。但是如果将垫片换成硅钢片，那么不但会增加操作的难度，而且利用该钢片还很难对凹模做垫平处理。

5.凹模的分体结构

凹模在一般情况下是一个整体性的结构，但是如果遇到以下几种特殊情况，都需要将凹模设计成分体结构：

1. 在产品下料的过程当中，对凹模的尺寸精度以及表面的质量提出了更高的精确度要求，因此采用传统的线切割难以满足这种高质量的精确需求，因此在这种情况之下，就需要将凹模设计成分体，采用磨床加工的方式，从而使其尺寸精度以及表面质量得到更好的提升。

2. 产品下料时圆角太小，因此只是采用线切割方式难以满足加工的精度以及质量要求，因为采用线切割方式时，半径过小会导致张力过大，从而使金属丝容易断裂，反之如果张力太小的话，放电吹力会把金属丝吹弯，在这种情况下就需要将凹模设计成分体结构，对刃口进行磨床加工处理，从而使圆角可以加工到R小于0.05毫米^[3]。

3. 在凹模后期维修过程当中，为了维修方便通常需要将整个凹模部分移位，但是整体式凹模是无法达成的。因此可以采用分体结构设计的方式，将凹模分成四个部分。当其中一部分需要维修时，不会影响剩余工位的运行。

4. 一般凹模的刃口形状大多都是圆形，在现代化的生产过程当中，高速模具通常会将薄膜设计成分体结构，从而以防其跳屑。

6.凹模的镶拼结构

凹模的镶拼结构形成的主要原因是由于模具受到损坏或者是模具成独立结构，这些部位便会被做成镶拼结构，从而使后期的加工维修与更换工作更加便捷。例如下图所示，图中的三块为单独的结构，经过加工以后，从而与主体部分形成一体结构。

凹模镶拼结构图

（二）凹模的刃口结构

通常在冲压模具当中，凹模的刃口结构主要由以下几种形式：

1.如图所示，在A型结构当中，凹模里积存料片过多，从而导致了凹模涨裂以及顶断凹模现象。

2.D形结构容易遭受磨损，没有维修寿命。

3.C型结构不仅没有维修寿命，而且还难以加工。

4.通过图我们可以看出E形结构刃口呈简单的圆形状，但是其他的形状，下面的唇孔很难加工。如果强行采用电火花加工的方式，对其背面进行加工，会使制造成本增加以及延缓加工时间。有些厂家为了使其加工方便，会将异形结构改造成上面为6毫米厚的硬质合金。下半部分采用的垫片由合金模具钢做成。通过这样的方式，虽然为加工提供了便捷性，但是其硬质合金块厚度无法使凹模跳出。5.在B型结构当中，刃口的垂直深度约为2~3毫米，下面落料斜度五金模具可取30’左右，端子模具可取15’。而日本的精密端子模具斜度取到6’，因此通过这五种结构的比较，只有B型结构具有可行性与科学合理性，可以有效的实施应用。

凹 凹模刃口结构图

二、结论

综上所述，对于凹模结构设计需要通过多方面的因素，进行综合的考虑，使其设计富有可行性以及合理性。例如，可以根据模具的寿命、加工难易程度、维修方便与否以及经济性能等多个方面，结合实际情况，从而使其凹模结构富有合理性以及灵活性，在提高产品质量的同时，满足现代生产以及改良的高质量需求。

参考文献：

[1]周友松．冲压模具的几个设计理念［J］.模具工程，2012 ( 11) : 54 － 56．

[2]段来根．多工位级进模与冲压自动化［M］．北京:机械工业出版社，2006: 1．

[3]成虹.冲压工艺与模具设计［M］．北京:高等教育出版社，2006: 7．