薄板小孔连续冲裁模设计

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图 2 模具结构 1.模柄 2.上模座 3、10.垫板 4.凸模固定板 5.冲孔凸模
6.聚氨酯橡胶 7.卸料板 8.小导柱 9.下模座 11.凹模
《模具制造》2009 年第 2 期
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2 冲压工艺
2.1 冲压工艺分析
2
小 孔 冲 裁 与 普 通 冲 裁 的 主 要 区 别 为 ：①凸 模 需 要
4
可靠的导向结构；②压料力很大，约为冲裁力的 10％～
图 1 产品图
15％，但 本 模 具 的 冲 裁 材 料 料 厚 较 薄 ，适 当 减 少 压 料
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【摘 要 】通过对充电电池挂浆层零件的冲压工艺进行分析 ，确定了合理的工艺方案。 用一副连 续冲裁模完成系列小孔的冲裁。 模具结构简单，降低了模具成本。 模具便于制造，维修方便。 关键词：挂浆层零件；级进模；小孔冲裁 中图分类号：TG385.2 文献标识码：B 文章编号：1671-3508-2008-11-02-579
原因： 若先冲外形 准30.00±0.1
准15.00±0.03 引导孔凸模如果由凸模固定板固定 ， 会因凸模过细、
再冲孔，由于冲孔时因
过长导致刚性不足容易拉断）， 卸料板应加装顶料销
料片可压料部份过小，
防止带料。 引导孔凸模在 准3.0mm 以上可由凸模固定
致使压料力量不足容
板固定。
易产生拉料现象，而使
4 冲压过程中的问题及解决措施 4.1 出现的问题
在最初的试模中担心凸模折断，试模并未出现这 一问题。 发现偶有废料被凸模从凹模孔内带出留在凹 模表面， 连续冲裁时便会在材料的表面形成凸包，最 初采用凸模斜刃口冲裁，以减少凸模端面与废料的接 触面积，但仍未杜绝此现象。
4.2 解决措施
后经反复试验采用压缩气体强制吹拂凹模表面， 彻底解决了废料带出问题。 该模具实现连续生产钢带 2,000m，质量稳定，运行可靠。
在连续级进模设计中常有成品内孔兼做引导孔，
精度发生变化。
当该孔距离折弯部位较近且又有严格的孔径及距离
17 引导孔凸模设计
图18 近外形冲孔
公差尺寸时，设计时应注意以下几点：①该孔做为引 导孔时，应预冲小于图面孔径尺寸的整数孔来做引导
引导孔凸模应尽量和节距冲孔凸模同一工序加 孔；②待成形后此孔即不可再做引导孔，后冲孔成所
准2.00 准1.6
35.00 48
图 3 凸模
（2）凹模孔口 结构形式 采用直刃 口 形 式 ，凹 模 厚 25mm， 刃 口 高 度 6mm。 为 提 高 其 综 合 性 能 用 选 用 Cr12MoV 为凹模材料。
（3）卸料板采用与凹模相同的材料，厚度为 15mm。 其上的各个凸模过孔的位置精度应比较高，而且与冲 孔凸模的配合间隙应很好， 双边间隙控制在 0.02mm 以内。 两侧的小导柱通孔要求与导柱配合良好。 3.3 模具零件的制造与装配
11,760N。
查表确定系数 KT、KX： FX=KX F=0.075×11,760=882N
凹模刃口高度取 h=6mm， 故 凹模内存 留废料 数
n=h/t=75，代入
FT =nKTF=75×0.1×11,760=73,500N 故 FZ=F+FT+FX=11,700+1,102.5+73,500=88,200N 选用冲床 JA31-20 即可。
Design of Progressive Punching Little Holes Die for the Thin Steel Plate
【Abstract】 Through analyzing the punching process of glue layer of rechargeable battery, a rational forming process project for this part was designed. The processes of punching little holes could be accomplished by a progressive die.Die structure is simple,die cost is reduced. And the die is easy to manufacture, and is maintained quickly. Key words：glue layer； progressive die； punching little holes
（1）凸模加工。 凸模的数量较多，采用到专业模具 厂定做的方法，降低了模具制造成本。
（2）凹模、卸料板、凸模固定板的加工。 这 3 块模 板由于具有相同的特征（120 个小孔），故采用配合加 工的方法。 具体如下：先加工好一钻模，其外形与凹模 一致并热处理硬度达到 58～60HRC， 磨光各面后线切 割 120 个 准1.48mm 小孔和 2-准15mm 孔。 然后把凹模 板与之装夹一起，用 准1.48mm 钻头钻出各孔并用 准1. 50mm 的铰刀铰孔。 2-准15mm 导柱固定孔与销钉孔， 螺钉孔同时完成。 卸料板与凸模固定板的加工方法与 之相同，只是铰孔时选择 准1.51mm 的铰刀。 卸料板与 凹 模 板 采 用 相 同 的 热 处 理 工 艺 ， 使 其 硬 度 达 到 58～ 60HRC。 三板配做 的目的 是 可 以 保 证 “三 板 ”孔 位 一 致，便于模具的安装调试。
3.2 模具零件的设计
（1）凸 模 的 设 计 和 制 造 是 本 模 具 的 关 键 ， 如 图3所
示，凸模由二阶梯组成，每级阶梯连接处不允许有应
力集中点，R处全部由磨床加工完成，并抛光。 冲裁刃
口 尺 寸准1.48~准1.5mm。 凸 模 的 硬 度 控 制 在58～60HRC。
0.8
准1.50-00.02

力为冲裁力的 7.5％； ③冲裁间隙很小， 约为料厚的
1.7％；④ 由 于 是 级 进 模 ， 模 具 的 卸 料 精 度 要 高 ， 冲 下 的
废料不得带回凹模表面以免下次冲裁时圆形废料在
带料的表面形成凸包。
考虑到工厂的实际情况和产品的工艺要求，该模
具设计在普通冲床上进行生产，凸模没有采用精度很
高的全长导向结构， 采用卸料板与凸模配合（H7/h6）
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·冲 模 技 术·
5 靠卸料板上的小孔导向与保护下移进入凹模冲裁并
从凹模孔推出废料。 冲裁完毕后，上模上行，卸料板 7
推下箍在凸模上的材料。 凸模刃口除进入凹模之外其
余时间始终在卸料板导孔内。
（3）凹模、卸料板的热处理工艺。 Cr12MoV 钢是高 碳高铬莱氏体钢，该钢具有高的淬透性。
淬火。 第一次预热：300℃～500℃， 第 二次预热 ：
840℃～860℃；淬 火 温 度 ：1,020℃～1,040℃；冷 却 介 质 ： 油 ， 介 质 温 度 ：20℃～60℃ ， 冷 却 至 油 温 ； 随 后 ， 空 冷 ， 硬 度达 60～63HRC。
2.2 冲压工艺计算
（1）总的冲压力的计算及公称压力的确定。
采用弹性卸料装置及下出料方式，故采用下列计
算公式：
式中
FZ =F+ FT +FX FZ— — — 总 的 冲 压 力 F— ——冲裁力
FX— ——卸料力 FT— ——推件力 F=1.3Ltτ=98N
τ=300N/mm2，d=准1.5mm
每 次 进 行 120 个 小 孔 的 冲 裁 ， 故 F =120 ×98 =
1 引言
图 1 为铅-镍充电电池的挂浆层，材料为 08F 钢，
厚度为 0.08mm， 它上面的大量 准1.50mm 孔主要用于
4
4
准1.5
2
粘挂一些化学物质，它的位置及尺寸精度为 IT12 级， 但表面要求较高，平整光洁不得有毛刺。 经分析，设计 了一副小孔冲裁级进模，经试制满足了产品图纸及电 池实际要求，生产效率得到了大幅度的提高，取得了 一定的经济效益。
对于冲裁 间隙， 按资 料介 绍 双 面 冲 裁 间 隙 取 0.
017t=0.001,36mm（t 为料厚），但考 虑到模 具的加工 方
便及产品的尺寸精度要求不高， 采用无间隙冲裁，让
凸凹模在工作过程中磨合形成自然间隙。 在试生产中
经过多次调试，基本上控制住了毛刺，冲压出的产品
能满足电池的工艺要求。
工，以避免因冲孔的累积公差而造成送料误差。 引导 需尺寸。
孔凸模在 准3.0mm 以下应尽量由卸料板固定（太细的
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（2）凸 模 的 设 计 计 算 及 材 料 选 择 。
凸模长度校核： Lmax≤270d2 /F=51.65mm 式中 d— ——凸模的最小直径
F— ——冲裁力，kN Lmax— — — 允 许 的 凸 模 最 小 自 由 长 度 冲裁力 F=11.76kN、d=准1.5mm。 将各值代入式中得出 Lmax≤51.65mm。而设计中凸 模采用阶梯凸模，长度为 48mm 因此完全可行。 凸模压应力校核： d≥4tτ/σ 压 式中 t— ——材料厚度 τ— ——材料的抗剪强度 σ 压— ——凸模材料的许用应力 d— ——凸模的最小直径 将各值代入式中得出 σ 压≥64MPa， 方能满足冲 裁要求。 在模具试用阶段， 冲孔凸模采用高速钢 W18Cr4V 即可。