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。
$ P1 J: O% t+ O$ R3 F, d% ^: ] 主题词]冷却压模具 结构2 @: A# _0 ?$ { m! Y1 ~$ D
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。
- C/ D- D1 o' ~/ }/ Z/ p9 {5 }+ n 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)# u# C+ M- \8 K. C2 N% q
1.1 正装模具的结构特点
- M( f' n& o# M5 n6 F 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。
, u0 j/ U3 v% a5 e1 b 1.2 正装模具结构的优点
% u h) e6 D4 {5 t* G4 R; a6 W& v (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。3 c1 f. S6 n9 O9 S2 K# W
(2)使用及维修都较方便。
% z/ K/ w8 F" P (3)安装与调整凸、凹模间隙较方便(相对倒装模具而言)。
" ? E+ X+ G- L2 x' A) O (4)模具制造成本低,有利于提高企业的经济效益。
6 }' t/ i8 s" c- N% I4 s (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)。 c) ~, h4 k+ j2 G) y
1.3 正装模具结构的缺点
, c8 W9 B" p* `5 {. N& U (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。
( n/ s, z7 ?/ c# ]/ j (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。
( {4 ?: q- v8 ~ 1.4 正装模具结构的选用原则% }; G- l, H. T( h3 @/ Y6 J
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。4 w) M. S# v2 ^3 _
2 何时选用倒(反)装模具结构
( B4 Y H q# r$ E2 q# w K7 I1 l 2.1 倒装模具的结构特点
" H; L! ~# S' P7 D3 K0 J 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 - t; P' G1 `5 M- M3 k
2.2 倒装模具结构的优点
' b% J" [# L% H8 Q4 x (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。" v! z% S- @1 `
(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。
9 o+ |& t* j5 {( i& w9 N (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。6 v+ l! T* @% e+ K+ w; O6 P
(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。
/ i! I- D- C" ^+ L$ I q/ ?1 D (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)。
- W7 ^6 T) q7 x; H3 H% a 2.3 倒装模具结构的缺点
! F! H& h' ?3 P/ @6 m: v. I) Z (1)模具结构较复杂(相对正装模具而言)。3 z" I, Y5 P+ j. ?' b
(2)安装与调整凸凹模之间的间隙较困难(相对正装模而言)。
3 V. r9 N1 {2 l6 ?# Q& ` (3)工件或废料的排除麻烦(最好使用压缩空气将其吹走)。0 k+ |7 \! p( P2 }: P/ H
2.4 倒装模具结构的选用原则
6 w8 ?7 Y/ e' R0 R9 h 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。
) U2 f/ ~9 h8 B* l 3 何时选用单工序模具结构
7 s; j- i; X# s; V3 U! `" C" ]* f3 ` 3.1 单工序模具结构的特点
# @: @% @# @+ Q/ y9 D( m: T( ~ 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。. ?; x# d; t7 y+ e
3.2 单工序模具结构的优点; A$ B; y! {7 u' t7 q
(1)模具结构简单,制造周期短,加工成本低;
5 `' J5 W& }( o U/ x* Z5 P. o (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。
- \$ A' V7 ]* u* i- ]; O7 ? 3.3 单工序模具结构的缺点. i1 U8 ~9 b' Z+ {+ n& `7 \8 v; B" q
(1)制件精度不高;
, t# G* |, K2 V& d (2)生产效率低。
, C; n. z; c# y0 q8 o 3.4 单工序模具结构的选用原则& Y- n9 B% g" C8 v0 h. b7 [% o: `
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。
; d# K1 \% z5 }6 C: [3 y7 u& w 4 何时选用复合模具结构
* T, i- \2 V2 T+ `: p, w$ H( q8 L4 u 4.1 复合模具结构的特点
. b) E! J5 {, j! I2 _- U+ h* J 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。
; w% o" o0 o% n4 w: W 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
+ P$ ?* z3 \+ y+ L 4.2 复合模具结构的优点
8 v( O3 _+ [/ K0 y1 F, L" a (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。
1 u1 U B( a7 Q$ S (2)生产效率高。
3 h! l8 ^4 ~# g! | (3)模具结构紧凑,面积较小。
( s8 z2 G' _; `& e* T( i2 v 4.3 复合模具结构的缺点
& r& [8 V# O; S4 u. `1 @7 \* [ (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。
- ?( |9 T& y4 ~2 M (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)。
1 m: @, p0 O& D/ G 4.4 复合模具结构的选用原则
# p8 T- g9 B/ O% F 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。1 R, R& y) ?0 N
5 结束语6 `. r2 x* g4 x: g. @. ?0 h
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。 |