經(jīng)過(guò)多年冷沖壓模具的設計實(shí)踐使我深深體會(huì )到,設計的冷沖壓模具的結構是否合理,是否好用,對能否生產(chǎn)出合格的工件,開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)品能否成功,是至關(guān)重要的。一套模具,結構簡(jiǎn)單的不過(guò)幾十個(gè)零部件組成。但是,我們絕不能小看它。在剛開(kāi)始設計時(shí),是選何種模具結構形式,是選正裝模具結構(即凹模安裝在下模座上)呢?還是倒(反)裝模具結構(即凸模安裝在下模座上)?是選單工序模具結構呢?還是選復合模具結構?這是擺在我們每個(gè)模具工作者面前的一個(gè)非常值得深入探討的話(huà)題,這里面是大有文章可做的。
1 何時(shí)選用正裝模具結構 (由于加精度要求不高,生產(chǎn)批量不大的工件,在很多生產(chǎn)企業(yè)都普遍存在。故只討論無(wú)導向裝置的單工序模)
1.1 正裝模具的結構特點(diǎn)
正裝模具的結構特點(diǎn)是凹模安裝在下模座上。故無(wú)論是工件的落料、沖孔,還是其它一些工序,工件或廢料能非常方便的落入沖床工作臺上的廢料孔中。因此在設計正裝模具時(shí),就不必考慮工件或廢料的流向。因而使設計出的模具結構非常簡(jiǎn)單,非常實(shí)用。
1.2 正裝模具結構的優(yōu)點(diǎn)
( 1 )因模具結構簡(jiǎn)單,可縮短模具制造周期,有利于新產(chǎn)品的研制與開(kāi)發(fā)。
( 2 )使用及維修都較方便。
( 3 )安裝與調整凸、凹模間隙較方便(相對倒裝模具而言)。
( 4 )模具制造成本低,有利于提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。
( 5 )由于在整個(gè)拉伸過(guò)程中,始終存在著(zhù)壓邊力,所以適用于非旋轉體件的拉抻(參看五金科技, 1997 ; 6 : 42 ~ 44 )。
1.3 正裝模具結構的缺點(diǎn)
( 1 )由于工件或廢料在凹??變鹊姆e聚,增加了凹??變鹊男〗M漲力。因此凹必須增加壁厚,以提高強度。
( 2 )由于工件或廢料在凹??變鹊姆e聚,所以在一般情況下,凹模刃口就必須要加工落料斜度。在有些情況下,還要加工凹模刃口的反面孔(出料孔)。因而即延長(cháng)了模具的制作周期,又嗇了模具的加工費用。
1.4 正裝模具結構的選用原則
綜上所述可知,我們在設計沖模時(shí),應遵循的設計原則是:應優(yōu)先選用正裝模具結構。只有在正裝模具結構下能滿(mǎn)足工件技術(shù)要求時(shí),才可以考慮采用其它形式的模具結構。
2 何時(shí)選用倒(反)裝模具結構
2.1 倒裝模具的結構特點(diǎn)
倒裝模具的結構特點(diǎn)是凸模安裝在下模座上,故我們就必須采用彈壓卸料裝置將工件或廢料從凸模上卸下。而它的凹模是安裝在模座上,因而就存在著(zhù)如何將凹孔內的工件或廢件從孔中排出的問(wèn)題。圖 1 這套倒裝模是利用沖床上的打料裝置,通過(guò)打料桿 9 將工件或廢料打下,在打料桿 9 將工件或廢料打下的一瞬間,利用壓縮空氣將工件或廢料吹走,以免落到工件或坯料上,使模具損壞。另外需注意的一點(diǎn)就是,當沖床滑塊處于死點(diǎn)時(shí),卸料圈 5 的上頂面,應比凸模高出約 0.20 ~ 0.30mm 。即必須將坯料壓緊后,再進(jìn)行沖裁。以免坯料或工件在沖裁時(shí)移動(dòng),達不到精度要求。
1. 上模座 2. 頂桿 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 打料桿 10. 上模座
2.2 倒裝模具結構的優(yōu)點(diǎn)
( 1 )由于采用彈壓卸料裝置,使沖制出的工件平整,表面質(zhì)量好。
( 2 )由于采用打料桿將工件或廢料從凹??字写蛳?,因而工件或廢料不在凹??變确e聚,可減少工件可廢料對孔的漲力。從而可減少凹模的壁厚,使凹模的外形尺寸縮小,節約模具材料。
( 3 )由于工件或廢料不在凹??變确e聚,可減少工件或廢料對模刃口的磨損,減少凹模的刃磨次數,從而提高了凹模的使用壽命。
( 4 )由于工件或廢料不在凹模也內積聚,因此也就沒(méi)有必要加工凹模的反面孔(出料孔)??煽s短模具制作周期,降低模具加工費用。
( 5 )由于壓邊力只在平板坯料沒(méi)有完全被拉入凹模前起作用,所以適用于旋轉體體的拉伸。如圖 2 中的圓筒形件(參看五金科技, 1997 ; 6 : 42 ~ 44 )。
2.3 倒裝模具結構的缺點(diǎn)
( 1 )模具結構較復雜(相對正裝模具而言)。
( 2 )安裝與調整凸凹模之間的間隙較困難(相對正裝模而言)。
( 3 )工件或廢料的排除麻煩(*使用壓縮空氣將其吹走)。
2.4 倒裝模具結構的選用原則
綜上所述可知,只有當工件表面要求平整、外形輪廓較復雜、外形輪廓不對稱(chēng)、或坯料較薄時(shí)的沖裁,以及旋轉體件拉伸時(shí),才選用倒裝模具結構。
3 何時(shí)選用單工序模具結構
3.1 單工序模具結構的特點(diǎn)
所謂單工序模具結構,就是在沖床的一次行程內,只能完成一道工序。
3.2 單工序模具結構的優(yōu)點(diǎn)
( 1 )模具結構簡(jiǎn)單,制造周期短,加工成本低;
( 2 )模具通用性好,不受沖壓件尺寸的限制即適合于中小型沖壓的生產(chǎn);也適合于一些外形尺寸較大、厚度較厚的沖壓件的生產(chǎn)。
3.3 單工序模具結構的缺點(diǎn)
( 1 )制件精度不高;
( 2 )生產(chǎn)效率低。
3.4 單工序模具結構的選用原則
綜上所述可知,對一些精度要求不高,生產(chǎn)批量不大的工件,采用單工序模具還是比較合適的。尤其是現在我們*實(shí)行的是社會(huì )主義市場(chǎng)經(jīng)濟。新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與研制對每個(gè)企業(yè)來(lái)說(shuō),都是至關(guān)重要的。而對一些需要沖壓生產(chǎn)的新產(chǎn)品來(lái)說(shuō),就提出了一個(gè)要求:要求研制周期短,開(kāi)發(fā)速度快,制造成本低。因內有這樣開(kāi)發(fā)出的磨擦產(chǎn)品才能迅速占領(lǐng)市場(chǎng)。而在這一點(diǎn)上,單工序模具就更能滿(mǎn)足這一要求,所以就顯得更實(shí)用一些。
4 何時(shí)選用復合模具結構
4.1 復合模具結構的特點(diǎn)
所謂復合模具結構,就是在沖床的一次行程內,完成兩道以上的沖壓工序。在完成這些工序過(guò)程中,沖件材料無(wú)需進(jìn)給移動(dòng)。圖 2 就是一套落料、拉伸的圓筒形件的復合模具。這套模具的工藝流程必須是先落料、后拉伸。因只有這樣才不致于使圓筒形件拉裂。為保證這一工藝流程的順利進(jìn)行,就必須使落料凹模 2 的高度 h1 ,比拉伸凸模 4 的高度 h2 ,高出約 1.2t ~ 1.5t(t 為料厚)。另外需注意的一點(diǎn)就是,當沖床滑塊處于上死點(diǎn)時(shí),壓邊圈 3 的上頂面,應比落料凹模 2 的高度 h1 ,高出約 0.20 ~ 0.30mm 。即必須將坯料壓緊,再進(jìn)行沖裁。在整個(gè)沖壓過(guò)程中,壓邊圈 3 起的作用是,在沖裁開(kāi)始時(shí),先將坯料壓緊;而當拉伸完成后,又將工件 6 從拉伸凸模 4 下頂出。即一個(gè)零部件在一套模具中起到兩種作用。另外打料板 8 在這套復合模中起到的作用,與《對幾種拉伸模具結構的探討》)刊登在《五金科技》, 1997 ; 6 : 42 ~ 44 )這篇文章中論述的打料板7起的作用是一致的,所以就不再贅述了??傊?,出發(fā)點(diǎn)只有一個(gè),即為了使設計出的模具結構簡(jiǎn)單、實(shí)用,就應*限度的發(fā)揮每一個(gè)零部件的功能。1. 下模座 2. 落料凹模 3. 壓邊圈 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. 頂桿
4.2 復合模具結構的優(yōu)點(diǎn)
( 1 )制件精度高。由于是在沖床的一次行程內,完成數道沖壓工序。因而不存在累積定位誤差。使沖出的制件內外形相對位置及各件的尺寸一致性非常好,制件平直。適宜沖制薄料和脆性或軟質(zhì)材料。
( 2 )生產(chǎn)效率高。
( 3 )模具結構緊湊,面積較小。
4.3 復合模具結構的缺點(diǎn)
( 1 )凸凹模璧厚不能太?。ㄍ庑闻c內形、內形與內形),以免影響強度。
( 2 )凸凹模刃磨有時(shí)不方便。尤其是在凸凹模即沖裁,又成形的情況時(shí)。如圖 2 中的凸凹模 5 (如生產(chǎn)批量大,條件許可時(shí),可將凸凹模刃口部分和盛開(kāi)部分分開(kāi)設計)。
4.4 復合模具結構的選用原則
綜上所述可知,只有當制件精度要求高,生產(chǎn)批量大,表面要求平整時(shí),才選用復合模具結構。5 結束語(yǔ)
通過(guò)以上對幾種模具結構的分析、比較,我們可以看出。模具結構也如同世界上的任何事物一樣,都存在兩重性。即有利的一面,也有弊的一面。十全十美的事物是不存在的。因此我們在選用模具結構時(shí),應根據各種模具的結構形式,權衡利弊,綜合加以考慮。絕不能根據條條、框框,生搬硬套。應充分根據每個(gè)生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)規模、沖壓設備狀況和模具加工能力的實(shí)際情況,靈活掌握??傊?,只要我們每個(gè)模具工作者互相交流經(jīng)驗,取長(cháng)補短、敢于創(chuàng )新、敢于探索、勇于實(shí)踐,就一定會(huì )有許多結構新穎、簡(jiǎn)單、使用維修方便、操作安全的模具結構涌現出來(lái)。來(lái)自: