摘要]本文简述了几种冷冲压模具的结构,并通过分析、比较,说明了在何种情况下,选用什么样的模具结构形式,更合理、更实用。
7 g4 [$ K2 t. Z+ K9 a W1 R 主题词]冷却压模具 结构5 w) b; ?& G) C1 E- j5 X
经过多年冷冲压模具的设计实践使我深深体会到,设计的冷冲压模具的结构是否合理,是否好用,对能否生产出合格的工件,开发的新产品能否成功,是至关重要的。一套模具,结构简单的不过几十个零部件组成。但是,我们绝不能小看它。在刚开始设计时,是选何种模具结构形式,是选正装模具结构(即凹模安装在下模座上)呢?还是倒(反)装模具结构(即凸模安装在下模座上)?是选单工序模具结构呢?还是选复合模具结构?这是摆在我们每个模具工作者面前的一个非常值得深入探讨的话题,这里面是大有文章可做的。! M& I" B: x" @" z
1 何时选用正装模具结构(由于加精度要求不高,生产批量不大的工件,在很多生产企业都普遍存在。故只讨论无导向装置的单工序模)
1 q3 O4 v) w+ f3 v3 m 1.1 正装模具的结构特点$ N+ ~4 x( d" e: t4 B W1 t6 @
正装模具的结构特点是凹模安装在下模座上。故无论是工件的落料、冲孔,还是其它一些工序,工件或废料能非常方便的落入冲床工作台上的废料孔中。因此在设计正装模具时,就不必考虑工件或废料的流向。因而使设计出的模具结构非常简单,非常实用。
7 \+ O% b! n, l( k6 |! C" v4 b 1.2 正装模具结构的优点 [7 a( R2 E. h9 s8 [) g1 r3 x% f
(1)因模具结构简单,可缩短模具制造周期,有利于新产品的研制与开发。+ B/ w4 }& @: d( }1 n+ v
(2)使用及维修都较方便。" @: U% i! A y; p8 j/ L
(3)安装与调整凸、凹模间隙较方便(相对倒装模具而言)。7 [& w3 V, A4 T! X! ~- t: Z
(4)模具制造成本低,有利于提高企业的经济效益。
- Z. ?* X# [7 ?6 l (5)由于在整个拉伸过程中,始终存在着压边力,所以适用于非旋转体件的拉抻(参看五金科技,1997;6:42~44)。
/ U! F! o; R- E5 E7 [6 d 1.3 正装模具结构的缺点
M3 K: j0 r* ?3 D- C0 Q; W& o (1)由于工件或废料在凹模孔内的积聚,增加了凹模孔内的小组涨力。因此凹必须增加壁厚,以提高强度。
" R$ O: E* g. ~; x, l (2)由于工件或废料在凹模孔内的积聚,所以在一般情况下,凹模刃口就必须要加工落料斜度。在有些情况下,还要加工凹模刃口的反面孔(出料孔)。因而即延长了模具的制作周期,又啬了模具的加工费用。: l% L7 s. ^1 I
1.4 正装模具结构的选用原则
5 s3 k" W) C/ J% B+ T; c; f% q3 N 综上所述可知,我们在设计冲模时,应遵循的设计原则是:应优先选用正装模具结构。只有在正装模具结构下能满足工件技术要求时,才可以考虑采用其它形式的模具结构。: J: p+ e) p1 U: Q
2 何时选用倒(反)装模具结构
& Z" U, Q, n2 L2 x4 D1 D 2.1 倒装模具的结构特点- T7 \7 G! j/ G
倒装模具的结构特点是凸模安装在下模座上,故我们就必须采用弹压卸料装置将工件或废料从凸模上卸下。而它的凹模是安装在模座上,因而就存在着如何将凹孔内的工件或废件从孔中排出的问题。图1这套倒装模是利用冲床上的打料装置,通过打料杆9将工件或废料打下,在打料杆9将工件或废料打下的一瞬间,利用压缩空气将工件或废料吹走,以免落到工件或坯料上,使模具损坏。另外需注意的一点就是,当冲床滑块处于死点时,卸料圈5的上顶面,应比凸模高出约0.20~0.30mm。即必须将坯料压紧后,再进行冲裁。以免坯料或工件在冲裁时移动,达不到精度要求。 上模座 2.顶杆 3.卸料圈固定座 4.凸模座 5.卸料圈 6.凸模 7.工件 8.凹模 9打料杆 10.上模座
/ [1 c+ V$ q) L& ^7 L% E 2.2 倒装模具结构的优点
) T* u2 S3 Q; m; A (1)由于采用弹压卸料装置,使冲制出的工件平整,表面质量好。) H4 _+ l& |6 {7 [5 J! W
(2)由于采用打料杆将工件或废料从凹模孔中打下,因而工件或废料不在凹模孔内积聚,可减少工件可废料对孔的涨力。从而可减少凹模的壁厚,使凹模的外形尺寸缩小,节约模具材料。( \5 K) `, s* W' j! t/ J
(3)由于工件或废料不在凹模孔内积聚,可减少工件或废料对模刃口的磨损,减少凹模的刃磨次数,从而提高了凹模的使用寿命。
1 q) E# @( P7 |+ V3 C (4)由于工件或废料不在凹模也内积聚,因此也就没有必要加工凹模的反面孔(出料孔)。可缩短模具制作周期,降低模具加工费用。
# q; s( a& A! Y7 T' |3 \- C (5)由于压边力只在平板坯料没有完全被拉入凹模前起作用,所以适用于旋转体体的拉伸。如图2中的圆筒形件(参看五金科技,1997;6:42~44)。" I$ v2 o! I) H
2.3 倒装模具结构的缺点- o5 o! b5 F) ?4 u$ x+ g
(1)模具结构较复杂(相对正装模具而言)。+ Y2 ~2 O( [2 E& p$ s
(2)安装与调整凸凹模之间的间隙较困难(相对正装模而言)。
$ ~( n7 P" C3 Y* Q (3)工件或废料的排除麻烦(最好使用压缩空气将其吹走)。7 z8 P: }1 _$ v. W( D
2.4 倒装模具结构的选用原则
$ V5 \" ?9 \8 v* r9 z 综上所述可知,只有当工件表面要求平整、外形轮廓较复杂、外形轮廓不对称、或坯料较薄时的冲裁,以及旋转体件拉伸时,才选用倒装模具结构。 M( z) f6 L* S0 l
3 何时选用单工序模具结构
4 s, T! L6 Y$ Q: W 3.1 单工序模具结构的特点
x2 [$ L( z$ V: E6 A& u 所谓单工序模具结构,就是在冲床的一次行程内,只能完成一道工序。
6 `: y+ O, t( p) O. E# X- w& P 3.2 单工序模具结构的优点6 s' k1 y+ {* I- C
(1)模具结构简单,制造周期短,加工成本低;, u& Y$ |2 G- n% V+ g- \" C1 W5 R
(2)模具通用性好,不受冲压件尺寸的限制即适合于中小型冲压的生产;也适合于一些外形尺寸较大、厚度较厚的冲压件的生产。
6 r; ? S! @0 A8 l+ L0 q 3.3 单工序模具结构的缺点, u* [" ^ m, m8 { t2 N" x
(1)制件精度不高;9 i5 u9 Q) [/ J+ l6 Z' B* y6 Q, @
(2)生产效率低。* m9 i ]1 k8 D1 S( j
3.4 单工序模具结构的选用原则0 O! l7 o! S. G5 \
综上所述可知,对一些精度要求不高,生产批量不大的工件,采用单工序模具还是比较合适的。尤其是现在我们国家实行的是社会主义市场经济。新产品的开发与研制对每个企业来说,都是至关重要的。而对一些需要冲压生产的新产品来说,就提出了一个要求:要求研制周期短,开发速度快,制造成本低。因内有这样开发出的磨擦产品才能迅速占领市场。而在这一点上,单工序模具就更能满足这一要求,所以就显得更实用一些。
) F& Q- V3 w( g4 J 4 何时选用复合模具结构
( A+ O! x# u. v- o& D' b6 o$ q& t 4.1 复合模具结构的特点4 e" K/ ^. s9 P+ }$ r+ R2 O% b) c
所谓复合模具结构,就是在冲床的一次行程内,完成两道以上的冲压工序。在完成这些工序过程中,冲件材料无需进给移动。图2就是一套落料、拉伸的圆筒形件的复合模具。这套模具的工艺流程必须是先落料、后拉伸。因只有这样才不致于使圆筒形件拉裂。为保证这一工艺流程的顺利进行,就必须使落料凹模2的高度h1,比拉伸凸模4的高度h2,高出约1.2t~1.5t(t为料厚)。另外需注意的一点就是,当冲床滑块处于上死点时,压边圈3的上顶面,应比落料凹模2的高度h1,高出约0.20~0.30mm。即必须将坯料压紧,再进行冲裁。在整个冲压过程中,压边圈3起的作用是,在冲裁开始时,先将坯料压紧;而当拉伸完成后,又将工件6从拉伸凸模4下顶出。即一个零部件在一套模具中起到两种作用。另外打料板8在这套复合模中起到的作用,与《对几种拉伸模具结构的探讨》)刊登在《五金科技》,1997;6:42~44)这篇文章中论述的打料板7起的作用是一致的,所以就不再赘述了。总之,出发点只有一个,即为了使设计出的模具结构简单、实用,就应最大限度的发挥每一个零部件的功能。/ `! v, e: Y9 X3 x1 E' }: F' d
1.下模座 2.落料凹模 3.压边圈 4.拉伸凸模 5.凸凹模 6.工件 7.卸料板 8.打料板 9上模座 10.顶杆 0 V. \9 v- m' @* R {' b/ b- N6 v
4.2 复合模具结构的优点6 U) ^3 Y; Y: I. M* }3 B
(1)制件精度高。由于是在冲床的一次行程内,完成数道冲压工序。因而不存在累积定位误差。使冲出的制件内外形相对位置及各件的尺寸一致性非常好,制件平直。适宜冲制薄料和脆性或软质材料。: F9 v6 v& b: ^7 }; H. q# q3 r
(2)生产效率高。* \1 k1 I( G7 r+ G0 J# g7 H
(3)模具结构紧凑,面积较小。! r* e7 i! I9 u
4.3 复合模具结构的缺点
& F/ _. \- |8 o; }$ b# X- t (1)凸凹模璧厚不能太薄(外形与内形、内形与内形),以免影响强度。3 v9 x+ R/ }: @2 K7 B: t& d% G
(2)凸凹模刃磨有时不方便。尤其是在凸凹模即冲裁,又成形的情况时。如图2中的凸凹模5(如生产批量大,条件许可时,可将凸凹模刃口部分和盛开部分分开设计)。 G O+ |' f/ z4 F
4.4 复合模具结构的选用原则# h2 v/ }; O2 G7 ?) ]' k$ @/ Q1 V5 U
综上所述可知,只有当制件精度要求高,生产批量大,表面要求平整时,才选用复合模具结构。
& U- E3 ^/ y( G) \* ~3 U6 G 5 结束语
9 s3 v$ u2 Q6 K: O+ e 通过以上对几种模具结构的分析、比较,我们可以看出。模具结构也如同世界上的任何事物一样,都存在两重性。 |