多工位精密级进模主要零部件的设计.doc

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多工位精密级进模主要零部件的设计

多工位精密级进模主要零部件的设计除应满足一般冲压模具的设计要求外，还应根据精密级进模冲压特点，模具主要零部件装配和制造要求来考虑其结构形状和尺寸。

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9.3.1 凸模

一般的粗短凸模可以按标准选用或按常规设计。

而在多工位级进模中有许多冲小孔凸模、冲窄长槽凸模、分解冲裁凸模。

这些凸模应根据具体的冲裁要求、被冲材料的厚度、冲压的速度、冲裁间隙和凸模的加工方法等因素来考虑凸模的结构及其凸模的固定方法。

对于冲小孔凸模通常采用加大固定部分直径，缩小刃口部分长度的措施来保证小凸模的强度和刚度。

当工作部分和固定部分直径差太大时，可设计多台阶结构。

各台阶过渡部分必须用圆弧光滑连接，不允许有刀痕。

特小的凸模可以采用保护套结构（图2—45）。

0.2mm左右的小凸模，其顶端露出保护套约30～40mm。

卸料板还应起到对凸模的导向作用，以消除侧压力对凸模的作用而影响其强度。

图9.3.1为常见的小凸模及其装配形式。

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1-垫板；2-凸模固定板；3-弹压卸料板；4-镶套；5-压柱；6-垫板；7-定位套；8-镶套；9-小凸模

图9.3.1小凸模及其装配形式

冲孔后的废料若贴在凸模端面上，会使模具损坏，故对20mm以上的凸模应采用能排除废料的凸模。

图9.3.1所示为带顶出销的结构，利用弹性顶销使废料脱离凸模端面。

也可在凸模中心加通气孔，减小冲孔废料与冲孔凸模端面上的“真空区压力”，使废料易脱落。

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9.3.2能排除废料的凸模

除了冲孔凸模外，级进模中有许多分解冲裁的冲裁凸模。

这些凸模的形状比较复杂，为了加工出精密零件，大都采用线切割结合成形磨削制造。

完成磨削加工是依靠专用的自动磨床和平面磨床，并通过金刚石对砂轮进行修正，达到磨削凸模所要求的形状和尺寸。

图9.3.3为6种磨削凸模的形式。

a）为直通式凸模，常用固定方法是铆接在固定板上，但铆接后难保证凸模与固定板的较高垂直度，且修正凸模时铆合固定将失去作用。

此种结构在多工位精密模具中应避免使用。

b）、c）是同样断面的冲裁凸模，其考虑的因素是切削加工定在单面还是双面，及凸模受力后的稳定性。

d）图是两侧有异形凸出部分，凸出部分窄小易产生磨损和损坏，则结构上宜采用镶拼。

e）为一般使用的整体成形磨削带凸起的凸模。

f）用于快换的凸模结构。

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图9.3.3成形磨削凸模的典型结构

图9.3.4为上述凸模常用的固定方法，固定部分应有能加工螺钉孔的位置。

对于较薄的凸模，可以采用销钉吊装（图9.3.5）或图9.3.6所示侧面开槽，用压板固定小凸模。

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图9.3.4 螺钉固定凸模

1-凸模；2-销钉；3-凸模固定板

图9.3.5 销钉吊装凸模

图9.3.6 压板固定的小凸模

9.3.2 凹模

多工位精密进模凹模的设计与制造较凸模更为复杂和困难。

凹模的结构常用的类型有整体式、拼块式和嵌块式。

整体式凹模由于受到模具的制造精度和制造方法的限制已不适用于多工位精密级进模。

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（一）嵌块式凹模

图9.3.7所示是嵌块式凹模。

嵌块式凹模的特点是：

嵌块套做成圆形，且可选用标准的零件。

嵌块损坏后可迅速更换备件。

模板安装孔的加工可使用座示镗床和座标磨床。

嵌块在排样图设计时，就应考虑布置的位置及嵌块的大小，如图9.3.8所示。

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图9.3.7 嵌块式凹模

图9.3.8 嵌块在排样图中的布置

图9.3.9为常用的嵌块。

b）为有异形孔时，因不能磨削型孔和漏料孔而将它分成二块，其分割方向取决于形状，要考虑到其合缝对冲裁有利和便于磨削加工，镶入固定板后用键使其定位。

这种方法也适用异形孔的导套。

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图9.3.9 凹模嵌块

２．拼块式凹模

拼块式凹模的组合形式因采用的加工方法不同，分为二种组合形式。

采用放电加工的拼块拼装的凹模，凹模多采用并列组合式结构；若采用将型孔口轮廓分割后进行成形磨削加工，然后将拼块装在所需的垫板上，再镶入凹模框并以螺栓固定，此结构为成形磨削拼装组合凹模。

图9.3.10所示为一弯曲件的排样图。

图9.3.11为该零件采用并列组合凹模结构示意图，图中省略了其它零部件。

拼块的型孔制造由电加工完成，加工好的拼块安装在垫板上并与下模座固定。

这种组合方式当要更换个别拼块时，必需对全工位的步距进行调整。

图9.3.12为全部磨削拼装的凹模结构，拼块用螺钉、销钉固定在垫板上，镶入模框并装在凹模座上。

圆形或简单形状孔的成形可采用圆凹模嵌套。

当某拼块因磨损需要修正时，只需要更换磨损部分就能继续使用。

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图9.3.10 排样图

图9.3.11 并列组合凹模

图9.3.12 磨削拼装凹模

磨削拼装组合的凹模，由于拼块全部经过磨削和研磨，拼块有很高的精度。

在组装时，为确保相互有关连尺寸，可对需配合面增加研磨工序。

对易损件可制作备件。

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（三）拼块的设计

1.拼块分割时，分割点应尽可能选在转角或直线和曲线交点上；避免选在有使用要求的功能面上；尖角处为便于加工和材料的改性处理，应进行分割，如图9.3.13、9.3.14。

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图9.3.13 沿直线分割  图9.3.14尖角处分割

2.拼块应有利于加工、装配、测量和维修。

特别是有凹进或凸起易磨损部位，应单独分块，以便加工和更换，如图9.3.14所示。

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   3.拼块在保证有利加工和热处理要求下，数量尽量少且便于装配，圆弧槽的分割见图9.3.15。

复杂的对称型孔，应沿对称线分割成简单几何线段，如图9.3.16。

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图9.3.15圆弧窄槽分割   图9.3.16沿对称线分割

4.拼块间应尽量以凸凹槽相嵌，或用键相嵌，以防冲压时发生相对移动，如图9.3.13、9.3.14。

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5.如果孔心距精度要求较高，或型孔中心距加工出现误差要求可以进行调整时，可采用图9.3.17所示的可调拼合结构。

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图9.3.17 可调拼合凹模

6.拼块要避免出现太大的凸凹轮廓和轮廓急剧变化，图7—26a）为不好的拼接，b）为合理的拼接。

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图9.3.18 轮廓变化的拼块

（四）拼块凹模的固定形式

1.平面固定式

平面固定是将凹模各拼块分别用定位销（或定位键）和螺钉固定在垫板或下模座上，如图9.3.19所示。

适用于拼块凹模或较大拼块分段的固定方法。

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图9.3.19 平面固定式拼块凹模

2.直槽固定式

直槽固定是将拼块凹模直接嵌入固定板的通槽中，各拼块不用定位销，而在直槽两端用键或楔及螺钉固定，如图9.3.20

图9.3.20 直槽固定式拼块凹模

3.框孔固定式

框孔固定式有整体和组合框孔两种，如图9.3.21所示。

整体框孔固定凹模拼块时，拼块和框孔配合应根据胀形力的大小来选用配合的过盈量。

组合框孔固定凹模拼块时，模具的维护、装折方便，当拼块承受的胀形力较大时，应考虑组合框连接的刚度和强度。

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图9.3.21 框孔固定式拼块凹模

9.3.3 带料的导正定位

在精密级进模中，不采用定位钉定位。

一般采用导正销与侧刃配合使用，侧刃作定距和初定位，导正销作为精定位。

此时侧刃长度应大于步距0.05～0.1mm，以便导正销导入孔时，条料略向后退。

在自动冲压时，可不用侧刃，条料的定位与送进是靠导料板、导正销和送料机构来实现。

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在设计模具时，作为精定位的导正孔，应安排在排样图中的第一工位冲出，导正销设置在紧随冲导正孔的第二工位，第三工位可设置检测条料送进步距的误送检测凸模，如图9.3.22所示。

图9.3.22条料的导正与检测

图9.3.23是导正过程示意图。

虽然多工位级进冲压采用了自动送料装置，但送料装置可出现±0.02mm左右的送进误差，由于送料的连续动作将造成自动调整失准，形成误差积累。

a）图为出现了＋误差（多送了c），b）图示导正销导入材料使材料向F′方向退回。

导正销的设计要考虑如下因素：

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图9.3.23 导正过程

（一）导正销与导正孔的关系

导正销导入材料时，即要保证材料的定位精度，又要保证导正销能顺利地插入导正孔，导正销的使用条件如图9.3.24a）所示。

表9.3.1为导正间隙推荐值，也可按a）图曲线选择。

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表9.3.1导正间隙推荐值

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（二）导正销的突出量

导正销的先端部分应突出卸料板的下平面，如图7—32b）所示。

x的取值范围：

0.6t＜x＜1.5t。

薄料取较大的系数，厚料取较小的系数，当t＝2mm以上时，x＝0.6t。

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图9.3.24 导正销的使用条件

（三）导正销头部形状

导正销头部形状从工作要求来分分为两个部分，引导部分和导正部分；根据几何形状来分，可分为圆弧和圆锥头部。

图9.3.25（a）为常见的圆弧头部，b）为圆锥头部。

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图9.3.25 导正销头部形状

（四）导正销的固定方式

图9.3.26所示为导正销的固定方式，a）图为导正销固定在固定板或卸料板下，b）图导正销固定在凸模上。

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图9.3.26导正销固定方式

9.3.4 带料的导向和托料装置

多工位级进模是依靠送料装置的机械动作，把带料按一定的尺寸送进来现自动冲压。

由于带料经过冲裁、弯曲、拉深等变形后，在条料厚度方向上会有不同高度的弯曲和凸起，为了顺利送进带料，必须将带料托起，使凸起和弯曲的部位离开凹模工作面。

这种使带料托起的特殊机构叫托料装置。

托抖装置往往和带料的导向零件共同使用。

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（一）托料装置

常用的单一托料装置有托料钉、托料管和托料块三种。

如图7—35所示。

托起高度一般应使坯件最低部位高出凹模面1.5～２mm，同时应使被托起的条料上平面低于刚性导料板上平面（２～３）t左右，这样才能使条料送进顺利。

托料钉的优点是可以根据情况随意分布，托料效果好，凡是托料力不大的情况都可采用压缩弹簧作托料力源。

托料钉通常用圆柱形，但也可用方形（在送料方向带有斜度）。

托料钉经常是成偶数使用，正确位置应设置在条料上没有较大的孔和成形部位的下方。

对于刚性差的条料，应采用托料块托料，以免条料变形。

托料管是设在有导正孔的位置进行托料，它与导正销配合（H7／h6），管孔起导正孔作用，适用于薄料，如图b）所示。

这些形式的托料方式常与导料板组成托料导向装置。

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图9.3.27 托料装置

（二）托料导向装置

托料导向装置具有托料和导料的双重作用模具部件，在级进模中应用广泛。

它分为托料导向钉和托料导向板两种。

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1.托料导向钉

托料导向钉如图9.3..28所示，在设计中最重要的是导向钉的设计和卸料板凹坑深度的确定。

图a）是条料送进的工作位置，当送料结束、上模下行时，卸料板凹坑底面首先压缩导向钉使条料与凹模面平齐开始冲压，当上模回升时，弹簧将托料导向钉推至最高位置，进行下一步的送料导向。

图b）、c）是常见的设计错误。

前者卸料板凹坑过深，造成带料被压