双金属模内铆接复合模具设计

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【摘 要】冲压模具内进行双金属复合技术，在产品的成型工艺上，要比单金属冲压成型复杂， 本文重点阐述一种模内双金属铆合模具的成型工艺及机构设计的注意事项及模具的调试改进，希望对模内多材料复合的五金模具设计提供参考和帮助。

【关键词】模内金属复合；铆接，成型工艺分析；模具结构设计；调试

0 引言

五金模具多为单金属冲压成型，当五金产品由多种金属复合成型时，多采用分工序分别成型，旧的生产方式，人力成本较高，生产效率较低，产品质量也不稳定，随着技术的发展，为了提高产品稳定性，减少生产工序，提高生产效率，在技术上要求实现一次成型，本文就以图1所示的产品为例，阐述该产品模具的成型工艺、机构设计的注意事项及模具的调试改进，希望对模内多材料复合的五金模具设计提供参考和帮助。

图1

1 成型工艺分析

1.1 制件结构特点

（1）制件为1.2mm厚的紫铜钣金件，冲压性能优良。

（2）紫铜材质在折弯成型时有一定的回弹。

（3）见图1中A-A剖视图，产品中有双金属复合成型的要求，被复合的材料厚度仅为0.15mm，材料较薄，此处为成型的难点。

1.2 工艺分析

（1）制件折弯成型时有一定的回弹，为了提高产品成型时的尺寸稳定性，需增加折弯整形工位，以方便生产时微调。

（2）双金属复合，涉及到两个关键问题：送料及定位，被复合部分的尺寸为2.3mmx2mmx0.15mm，该部件尺寸较小，厚度很薄，若采用单片自动送料，送料装置不易夹持，同时在复合时定位难度很大，因此不宜首选单片自动送料方式；若采用带材双向送料，在送料及定位方面都有较大的空间，可以尝试从这个方向出发，设计具体的成型方案。

2 模具工艺设计和工作过程

图2

图2所示为模具的排样方案，该产品成型工艺特点是：铆接复合应在产品成型前进行，主料带和辅料带以双向送料的方式进入模具，辅料带在主料带下方，辅料带在复合到主料带前，考虑对料带进行预处理，以便于顺利复合，两种材料在模具内部完成自动铆接复合，主料带由专用送料器送料，辅料带送料考虑由模具机构实现。

3 模具设计要点

（1）预切工位必须达到切而不断的效果，预切量初始设计时按料带厚度的1/3设计，在试模时依据实际效果进行调整，如图3所示。

图3

（2）预切工位上凹模处应设计弹性退料机构，如图三“弹性退料杆”，以防预切上凹模在切料时将料卡住，在卸料时将料剥离料带，影响后续复合。

（3）铆接复合分两个工位完成：预铆和补铆，预铆是将辅料切入主料带中，此工步关键点是，以主料带自身礅压成型形成的凹坑作为凹模，将预切工位切而不断的辅料由凸模切入主料带中，如图4所示，补铆是为了增强辅料在主料带上的复合强度，将预铆工序在主料带上礅压形成的方坑边缘压延展将辅料片边缘包裹住，预铆和补铆工序的冲头尺寸高度及端头大小一定要区别，预铆冲头要比补铆冲头高0.10-0.15mm，补铆冲头端头尺寸要比预铆冲头端头单边大0.15-0.20mm，这样就可兼顾铆接工位冲头寿命、铆接稳定性及铆接复合强度，如图5所示。

（4）辅料带送料机构采用拉料的方式，预铆工位对辅料带定位精度要求较高，送料机构必须保证辅料带送料平稳、定位可靠，需考虑预防料带回退的因素，保证料带只能往送料方向运动，如图6所示，送料机构的工作过程：上模在与下模闭合的过程中，通过“送料斜楔”推动“送料滑块”运动一个步距，上模与下模脱离的过程中，“送料斜楔”对“送料滑块”的作用力逐步撤销，此时一直作用于“送料滑块”的回位弹簧同步让送料滑块归位，同时把辅料带向送料方向送一个步距，完成一次送料过程。辅料带送料机构的总体原理见上。

图6

述及图6，接下来阐述辅料带送料机构的关键细节―送料挂钩、防回退挂钩的设计，见图7，“送料挂钩”装配在“送料滑块”上，可随送料滑块同步做平移运动，因“送料挂钩”定位圆柱凸点一侧倒斜角，当送料滑块在向下一个步距的辅料带定位孔运动时，“送料挂钩”就可在辅料带对其定位圆柱凸点一侧斜角的阻力作用下，自动退出当前定位孔，当运动到下一个定位孔时，挂钩复位弹簧作用下自动进入定位孔，送料挂钩定位圆柱凸点的未倒角侧就可挂住辅料带定位孔，在送料滑块归位时，将辅料带向送料方向送一个步距，重复此过程就可实现辅料带自动送料。防回退挂钩与“送料挂钩”同理，只需将“送料挂钩”的定位圆柱凸点一侧斜角反向装配即可。

图7

4 模具调试及改进

（1）辅料带预切工位存在掉片的可能，影响掉片的主要因素有：预切量，预切凹模，预切工位在工作时的理想状态是：预切的小方片在辅料带送料至铆接工位的过程中始终不脱离料带，反之则是预切量过多，应尝试减小预切冲头的高度，同时应观察预切凹模中是否有卡料，若卡料，则是预切凹模中退料顶杆退料力量不够，可调大弹性卸料杆的弹簧压缩量，将上述因素控制好，预切工位掉片问题就可改善。

（2）辅料带在铆接工位也存在掉片的可能，主要原因有：预切量太小，小方片在预铆接位脱离辅料带时不易被切断；预铆接位切料冲头高度不够，导致切料效果不好；冲床下死点不稳，闭模高度波动，当闭模高度变大时，预切工位及预铆工位的效果都会受到影响，预铆工位掉片时，应首先以模具一处的限位柱为参照，通过塞尺测量上下模限位柱间隙的变化，判断模具闭模高度是否有跑位，然后再逐步排除，通过上述因素控制，问题就可改善。

（3）辅料带送料不顺畅，主要原因有：辅料带预切工位及铆合工位脱料不顺畅，可增加该工位的辅料带脱料力，以保证每次模具成型后，辅料带都能顺利可靠的脱离成型机构；辅料带在送料机构动作时存在回退或送料不准的现象，该种情况需检查送料机构防回退机构是否达到效果，若回退机构没有达到单向固定料带的作用，可尝试将防回退机构向辅料带送料的反方向移动0.05mm-0.1mm。

5 结束语

精密双金属铆接复合成型工艺是根据具体产品而设计的一种工艺形式，很好的解决了这一类冲压成型的总体工艺方案，该工艺简洁有效其，模具已投入生产，实践证明该模具结构紧凑合理，性能稳定可靠，此种成型工艺有很好的先导及借鉴意义！

【参考文献】

[1]卢海涛，李赛川，杨海钢，陆英俊.复杂扇形环件成形工艺及模具设计[J].模具制造.深圳：模具制造杂志社，2012，5（130）：23-25.

[2]徐九南，王敬艳.冷冲压工艺与模具设计[M].北京：清华大学出版社，2009，8.