仪表芯座高精度复合模结构设计技巧

图4-7 仪表芯座综合式复合模

1—凸凹模固定板 2—凸凹模 3—弹压卸料板 4—凹模 5—冲孔与扳边凸模 6—凸模固定板 7—卸件器 8—挡料销 9—防护栅 10—侧挡料条（可调）

仪表芯座见图4-7冲压零件图，它是精密仪表机芯底座，有较高的尺寸与几何精度要求。其材料为冷轧H62黄铜带（硬态），抗剪强度τ_b=390MPa，料厚t=1⁰_-0.09mm。该零件形状较复杂，不仅有一个半圆与梯形组合的外形，还有方形与三角形的内孔各一个，而且在三角形孔的底边为冲切该三角形孔余料的90°角的扳边，高6.5mm。零件上除圆角半径外，所有标出的线性尺寸均有尺寸公差，其最小公差为方孔边长3.5^+00.08mm。该冲件采用有搭边、有沿边的单列对头直排排样，进行有废料冲裁与成形复合冲压一模成形。

1.冲压零件冲压加工的难点

1）冲裁尺寸都有公差要求，而且多数都较严。

①孔公差：方孔3.5^+0.08₀mm×3.5^+0.08₀mm，三角形孔的底边为3.5^+0.13mm₀mm。

②落料（外形）公差：梯形上底R13.2⁰_-0.1mm，其圆心为方孔3.5mm×3.5mm的中心；梯形下底宽17⁰_-0.36mm，其中部半圆R6mm的圆心为方孔中心。

2）几何精度要求高。

①方孔中心距三角形孔顶弧为（5±0.15）mm；距扳边外缘为（10±0.18）mm。

②方孔与三角形孔的横向中心线均与外廓中心线重合，按零件功能与安装要求，两孔中心线偏离外廓中心线≤0.01mm。

3）方孔与三角形孔的所有角部均无圆角连接，给制模增加了难度。

4）冲孔较小，特别是三角形孔，还要考虑底边扳边成形，两凸模均显得薄弱都要加固。

5）落料凹模刃口平面轮廓复杂，给保持凸凹模与凹模间始终具有均匀一致的间隙带来困难。

2.模具的结构设计及提高冲压精度的对策

芯座零件综合式复合模采用倒装结构，使用滑动导向、Ⅰ级高精度加厚模座、中间导柱模架。在下模的弹压卸料板3，向着操作面的外侧有防护栅9。落料凹模4设计呈截锥形外廓，与冲方孔凸模、冲三角形孔并扳边成形的凸模5一起构成上模芯，装在上模座沉孔中；凸凹模2及其固定板1、垫板和弹压卸料板3，均采用覆盖下模座凹模周界大小的矩形模板，用一组四只压簧支承卸料板。弹压卸料板3与凸凹模固定板1之间有足够的距离，确保冲压时的卸料行程。防护栅进料口两边装有可调侧挡料条，构成送进带料的导料槽。与常规倒装复合模相比，在其结构上的特点与提高冲压精度的措施如下：(www.xing528.com)

（1）采用Ⅰ类小间隙冲裁 为获得高的冲裁尺寸精度和良好的冲切面质量，采用GB/T16743—2010《冲裁间隙》中规定的Ⅰ类小间隙冲裁。该工件材料为硬态H62黄铜，抗剪强度τ_b=390MPa，料厚t=1mm，则其单边冲裁间隙C=（3%-5%）t=0.03～0.05mm，取C=0.04mm。

（2）加固冲孔凸模 将其杆部加粗成圆柱。如图4-7件5所示，将两冲孔凸模件5等的上部加粗并制成圆柱形，其目的如下：

1）提高细长冲孔凸模的抗纵弯能力，使其刚度提高，承载后不会弯曲折断。

2）制模工艺性提高，制造方便，也便于在凸模固定板件6上安装。设计采用凸模固定端与其固定板模孔按基孔制过渡配合H7/m6，即凸模固定段压入固定板带止口的模孔后，磨平端面再盖上垫板紧固。

3）利用冲孔凸模加固的圆柱面与卸件器7的模孔，以H7/h6间隙配合实现对凸模导向及横向支承。

（3）将上模芯嵌装在上模座中 由凹模4、冲孔与扳边凸模5、卸件器7、凸模固定板6以及垫板等构成的上模模芯制成截锥形，利用车削加工可使模座沉孔与模芯截锥底部圆柱体获得良好配合，达到模芯与模架更好的同轴度，确保与下模芯的凸凹模精确对准，达到均匀的冲裁间隙。

（4）下模芯做成矩形便于制模并提高制模精度 由于凸凹模的落料凸模刃口，是由一个梯形加半圆构成非规则形状，内孔为方形与三角形，位置度要求较高。但两孔的中心线与工件外廓中心线一致，使得凸凹模制成矩形断面模体必然与工件展开的落料外廓，具有同一条中心线和中心。给凸凹模配上与下模座凹模周界相同尺寸的矩形垫板，凸凹模固定板、弹压卸料板构成矩形下模芯，装配时可以很方便地安装在模架中心与模芯中心完全重合的位置上，确保上下模具有高的同轴度、均匀的间隙。

（5）加厚弹压卸料板以增加导向功能 将弹压卸料板加厚，使其下表面与凸凹模矩形模体接近刃口的一段采用H7/h6配合，除对凸凹模导向外，还保证卸料板工作时不倾斜，使模具运作平稳。

（6）模架导柱适当加长 在模具开启后，导柱应有其直径的1倍左右的长度滞留在上模座导柱孔内，保证上模对下模始终处于良好的导向状态中。

采取以上结构措施并按IT7级精度制模，保证该冲模的冲压精度符合要求。

3.几点提示

1）该冲模为模上出件。鉴于工件尺寸小、质量轻，建议用压缩空气吹卸出模。可用泡沫塑料板或橡胶板贴衬的零件箱收接吹卸零件，以防碰伤。

2）选用滑块行程可调的压力机，用较小行程冲压，确保上模开启时不脱开导柱。

3）不宜使用滑块行程次数≥200次/min的压力机连续高速冲压，否则将容易损坏冲模的弹性系统。

4）这类复合模在线经常出现的问题之一，是卸料板倾斜卡在凸凹模上，卸料板下的弹簧变形、断裂。为防止这种情况出现，应在设计时使压簧实际承载和最大压缩量都小于其许用量的75%；安装时应保持压簧两端面平行，同组压簧等高，误差≤±0.005mm。