模具结构

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    经过多年冷冲压模具的设计实践深深体会到，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。 
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） 
    1.1 正装模具的结构特点 
    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。 
    1.2 正装模具结构的优点 
    （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。 
    （2）使用及维修都较方便。 
    （3）安装与调整凸、凹模间隙较方便（相对倒装模具而言）。 
    （4）模具制造成本低，有利于提高企业的经济效益。 
    （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）。 
    1.3 正装模具结构的缺点 
    （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。 
    （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。 
    1.4 正装模具结构的选用原则 
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。 
2、何时选用倒（反）装模具结构 
    2.1 倒装模具的结构特点 
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。 

 
1.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
    2.2 倒装模具结构的优点 
    （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。 
    （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。 
    （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。 
    （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。 
    （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。

    2.3 倒装模具结构的缺点 
    （1）模具结构较复杂（相对正装模具而言）。 
    （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）工件或废料的排除麻烦（最好使用压缩空气将其吹走）。 
    2.4 倒装模具结构的选用原则 
    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。 
3、何时选用单工序模具结构 
    3.1 单工序模具结构的特点 
    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。 
    3.2 单工序模具结构的优点 
    （1）模具结构简单，制造周期短，加工成本低； 
    （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。 
    3.3 单工序模具结构的缺点 
    （1）制件精度不高； 
    （2）生产效率低。 
    3.4 单工序模具结构的选用原则 
    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。 
4、何时选用复合模具结构 
    4.1 复合模具结构的特点 
   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。 

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
    4.2 复合模具结构的优点 
    （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。
    （2）生产效率高。 
    （3）模具结构紧凑，面积较小。 
    4.3 复合模具结构的缺点 
    （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。 
    （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）。 
    4.4 复合模具结构的选用原则 
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。 
5、结束语 
    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。即有利的一面，也有弊的一面。十全十美的事物是不存在的。因此我们在选用模具结构时，应根据各种模具的结构形式，权衡利弊，综合加以考虑。绝不能根据条条、框框，生搬硬套。应充分根据每个生产企业的生产规模、冲压设备状况和模具加工能力的实际情况，灵活掌握。总之，只要我们每个模具工作者互相交流经验，取长补短、敢于创新、敢于探索、勇于实践，就一定会有许多结构新颖、简单、使用维修方便、操作安全的模具结构涌现出来。