I片组合剪切模的设计
陈 兵(南京电子技术研究所，江苏 南京 210013)
摘 要：本着保证产品质量，充分利用原材料，实现无废料冲裁，降低生产成本和生产周期为原则，着重从模具的卸料装置，定位导向和凸、凹模结构设计方面介绍了I片组合剪切模具的设计。
关键词：模具；凸模；凹模；间隙；定位块Design of Compound Cutting Mould for I Shape Strip
CHEN Bing
(Nanjing Research Institute of Electronics Technology Nanjing 210013,China)
Abstract：Fully utilizing the raw material, no waste of material, reducing cost of production and production cycle is the design principle, the mould material unloading, position fixing and direction guiding the design of protruding and concave cutting mould is described for I shape strip.
Key words：the mould；the male mould; the concave mould; the interval; locating block
0 引言
图1所示为变压器铁芯所用的标准I片零件图，材料是硅钢片，厚度为0.5mm，一共有8种，每种I片长、宽尺寸都不相同，精度最高为IT7级，批量不大，但要求冲片平整，表面不能有压痕。若设计用普通剪切模冲制，那么8种I片，就要设计制做8付模具，这样不但大量增加模具的钢材，而且增加了模具设计制造周期。为了降低生产成本，故考虑采用组合剪切模结构形式，使8种I片在一付模具上冲制出。 
在设计组合剪切模时，应注意以下几点：
(1)模具结构力求简单，使用安全方便。各零件应具有良好的制造工艺性。
(2)凹、凸模和其他更换零件既要求刚性好，有一定的使用寿命，又要求调节和更换方便。
(3)模具导向、定位要准确稳定，压料和卸料可靠、方便。
1 变压器铁芯I片模具结构介绍
1.1 模具总体结构介绍
设计的模具总体结构如图2所示，为了节约冲片材料，实现无废料冲裁，冲裁采用无搭边剪切方式。由于这种剪切方式冲裁时是单向剪切，承受的侧向力较大，冲压中材料容易产生弹跳现象，不但易使剪切表面产生裂纹和毛刺，而且还给安全生产带来影响。因此为了避免这些现象产生，设计了如图3所示的弹压卸料板结构，它除了具有卸料和压料的作用外，与普通弹压卸料板结构的不同之处在于在每个卸料螺钉外增加了一个卸料套，将卸料弹簧装在卸料螺钉上面，卸料套配磨一致后易保证卸料板与固定板平行。这样在冲压过程中卸料板就不会产生转动，压料均匀平稳，同时还避免了普通卸料装置中卸料螺钉因应力集中而易产生断裂的问题。而且还可以根据实际生产情况，通过调节螺塞来对卸料力的大小进行调整。
模架采用中间滚动导向结构，导套，导柱分别安装在上、下模板上，导套与导柱之间装有过盈压配的钢球。其特点是导向精度高，运动刚性好，尤其是在冲裁时产生较大侧向力的情况下，相对于滑动导向结构更能保证模具的导向精度、刚性和稳定性。
1.2 冲裁的间隙
冲裁间隙是指凹模与凸模刃口横向尺寸的差值。其值的大小不但对冲制件断面质量有极为重要的影响，而且对冲制件尺寸公差、模具寿命、冲裁力、卸料力也有较大的影响。因此冲裁间隙是一个非常重要的工艺参数。
凹、凸模的间隙值，一方面与材料的厚度及性能有密切的关系，另一方面也取决于生产条件(零件要求、批量生产等)，其间隙值是根据各种具体要求，综合考虑各种因素来选择一个合适的间隙范围，其上限为最大初始间隙，下限为最小初始间隙。因凹、凸模在工作中的磨损，会使间隙逐渐变大，所以应选择最小初始间隙作为设计间隙。
该设计的组合剪切模，冲制的I片厚度为0.5mm，材料是硅钢片，产品是用于变压器的铁芯片，且冲片的断面质量，尺寸公差，平面度等要求都较高。根据间隙的经验计算公式：C=(0.05-0.07) t (t为冲制材料的厚度)，凹、凸模的间隙取0.02mm。
1.3 凹模、凸模设计
按通常情况，8种I片就需要8个凸模，每更换一种冲制尺寸，就要重新拆装一次凸模，这样频繁地拆装凸模，就很难保证凹、凸模间隙的均匀性和准确性。因此在进行凹、凸模结构设计时，应重点考虑凹、凸模定位准确性、稳定性，避免频繁地拆装凹、凸模。
为了提高模具的使用寿命，凹模镶块选用硬质合金材料，镶入凹模固定板如图4所示。为保证冲片的平整度以及不产生压痕，凸模尺寸必须要与冲片尺寸相同或大于冲片尺寸，否则，冲制时容易在冲片表面产生压痕，甚至使冲片产生弯曲变形。同时又为了避免频繁地拆装模具，造成模具精度下降，影响冲片质量，因此将凸模结构设计成固定与可换拼合方式如图5所示。为了节省硬质合金材料，凸模刀口部分用硬质合金镶嵌焊接成(固定部分)，凸模垫块(拼合部分)用销钉，螺钉与凸模紧固。凸模和凸模垫块拼合成的宽度就是所需冲片的宽度尺寸b，这样就不会在冲片表面产生压痕，保证了冲片的平整度。冲制中如要更换一种冲制尺寸，只需更换相应的凸模垫块即可，而不需要拆下凸模。这样就可以保证凹、凸模间隙的均匀性和准确性。
1.4 定位、导向部分设计
为了保证各种冲片的尺寸b要求，又使更换方便，将冲片的定位块设计成可调节式结构如图4所示。即根据不同的冲片尺寸来更换相应的调节块，以此来调节定位块的定位位置，从而保证各组冲片的定位尺寸精度要求。导向部分可以根据冲片的宽度尺寸更换两端相应的导板，并用调节螺钉调节两端可调挡块来调整导向位置如图4所示。
冲片如果在凹模积片过多，张力加大，就会增加冲裁力和摩擦力，降低凹、凸模的寿命，并影响冲片的尺寸精度。为解决这个问题，可在定位块的定位端面磨1°斜面如图6所示，这样冲片下落就很顺畅，不会积片过多。 
2 结束语
经设计、制造出的此结构模具，不但使冲制出的各种I片都能很好地达到尺寸精度要求，而且操作方便，并使材料的利用率达到100%，实现了无废料冲裁。它显著地提高了生产效率，使生产成本和生产周期大幅下降，经济效益十分明显。
参考文献
［1］肖祥藏主编.中国模具设计大典.南昌：江西科技出版社，2003.
［2］杜东福主编.冷冲压模具设计.长沙：湖南科技出版社，1985.
［3］吴曾评主编.冲压模具设计师手册.北京：机械工业出版社，1990电子机械工程
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