衝模是衝壓生產的工藝設備,衝模結構必須滿足衝壓生產的要求,不僅要衝出合格的工件,適應生產批量的要求,而且操作要方便安全,使用壽命長,容易製造和維修,成本低。因此,需要在生產實踐的基礎上,進一步對衝模結構作深入的認識,設計出結合生產實際的先進的衝模。
4.7.1衝裁模的分類
衝裁模的結構類型可按以下幾個主要特征來分類。
按工序性質分類,主要型式有下列幾種:
1)落料模沿封閉的輪廓將零件與材料分離。
2)衝孔模沿封閉的輪廓將廢料與零件分離。
3)切斷模沿敞開的輪廓將材料分離。
4)切口模沿敞開的輪廓將零件局部切開但不完全分離。
5)剖切模將一個零件切成兩個或多個零件。
6)切邊模切除空心件多餘的邊緣。
7)整修模切除衝裁件中粗糙的邊緣,獲得光潔垂直的零件斷麵。
8)精衝模從板料中分離出尺寸精確、斷麵光潔垂直的衝裁件。
按工序的組合程度,可分為以下幾種:
1)簡單模在一副模具中隻完成一個工序的衝模。
2)連續模(又稱級進模或跳步模)在一副模具中,在不同位置上完成兩個或多個工序而最後將工件與條料分離的衝模。
3)複合模在一副模具中在同一位置上完成幾個不同工序的衝模。如落料、衝孔複合模。
4.7.2衝裁模的結構分析
這裏著重介紹簡單衝裁模、複合衝裁模和連續衝裁模的結構組成及其動作原理。
4.7.2.1簡單衝裁模
是帶導柱的簡單落料模,它由上模和下模兩部分組成。上模包括上模板13及裝在其上的全部零件,下模包括下模板1及裝在其上的所有零件。衝模往壓床上安裝時,上模的模柄12夾緊在壓床滑塊的模柄孔中,和滑塊一起上下運動,被螺釘、壓板固定在壓床工作台麵上。其動作原理如下:
衝模在衝壓之前,條料靠著兩個導料銷4送進,直到接觸到一邊的導料銷為止。衝裁時,卸料板16先壓住材料,接著凸模進行衝裁,衝下來的工件由凹模孔下漏。上模回升時,依靠壓縮橡皮的彈力將廢料從凸模7卸下。第二次及以後各次送料則由擋料銷17定位,間隔一個位置衝裁(見排樣圖)。條料衝完後,翻轉180°,再衝裁排樣圖中的虛線部分。衝模結構由如下五部分組成:
1)工作零件為衝模完成分離材料的零件,包括凸模7與凹模3。
2)定位零件是確定條料在衝模中的正確位置的零件。導料銷4對材料送進起導向作用,條料偏離導料銷時將會衝出缺角的廢品。擋料銷17限止條料送進的位置。由於交叉排樣,第一次衝裁後,要留出一個位置給條料翻轉180°後衝裁,所以擋料銷17到凹模孔邊的距離是一個工件寬度加兩個搭邊,以便條料翻轉後衝裁定位。
3)卸料及推件零件工件從條料上衝下來以後,由於材料有彈性恢複現象,工件卡在凹模孔內,條料則卡在凸模上,需要將它們脫卸下來,才能保證衝壓工作的順利進行。廢條料退出凸模7,是由卸料板16、橡皮15、螺釘14組成的卸料裝置,利用壓縮橡皮(或彈簧)產生的卸料力來完成。卡在凹模孔內的工件,則利用凸模在衝裁時一個推一個地由凹模孔下落。
4)導向零件是保證上模對下模正確運動的零件。壓床在下模板上的導柱5和裝置在上模板的導套6,組成上、下模的導向裝置,以保證凸模與凹模之間的間隙均勻,有利於提高衝裁件的質量。
5)連接零件是將凸、凹模固定於上、下模,以及將上、下模固定在壓床上的零件。凸模7通過固定板8與上模板13固定,凹模3直接與下模板1固定,它們分別用螺釘11、18拉緊,用銷釘10和2(各兩個)定位。墊板9用來支承凸模的衝裁力,以保護上模板平麵不致被壓出凹坑。
衝裁模的典型結構,即由上述五部分零件組成,但不是所有的衝模結構都具有這五部分零件。衝模的結構決定於工件的要求、生產批量、生產條件與製模條件等因素。因此,要熟悉各種衝模結構,必須親自參加生產實踐。
為衝裁電機轉子片槽形及標記槽的複合模,全部槽形和標記槽可一次衝出來,故屬於多凸模的簡單衝孔模。槽形凸模14、標記槽凸模9通過固定板13和上墊板10固定在上模;凹模18壓入套圈24和下墊板連成一體,固定在下模。和比較,有如下不同的結構特點:
①使用的毛坯不是條料,而是經衝孔落料工序得到的半成品毛坯,因而定位結構不同。轉子片衝槽一般利用軸孔(內形)定位,在凹模中心安裝一個定位柱17,其外徑與毛坯孔尺寸一致,衝裁時將毛坯套在定位柱上定位。
②采用剛性(又稱硬性)推件裝置(簡稱推件器)。它由打料杆4、打料板6、推杆螺釘12和卸料板15組成。上模回程到上死點前,打料杆4頂著滑塊中的橫杠,產生反向推力,傳給卸料板,將卡在凸模上的工件卸下來。因轉子片的槽形多,要求推件力較大,采用推件器能可靠地卸下工件。
③衝模使用雙導向裝置。除導柱20、導套11對上、下模導向外,卸料板15也對凸模的運動起導向作用,以增強細長凸模在衝裁時的穩定性,防止凸模折斷。卸料板孔與凸模做成滑配用作導板,它以導柱導向上下活動。
導套11與槽形凸模14采用無機黏結劑固定。導柱與下模板21的固定方式不是常用的圓柱形壓入配合,而是用錐形壓入,由螺母22鎖緊。
導柱模的導向精度高、衝模工作零件不易磨損,故使用壽命長,衝模在壓床上安裝調整方便,所以導柱模廣泛應用於生產批量大、精度要求較高的衝裁件。其缺點是衝模輪廓尺寸較大,結構比較複雜,製造周期較長,成本較高。在衝模條件較差的一些工廠,導柱模的使用仍然受到限製。導柱導套如采用的固定方法,可以簡化加工,容易製造,不需要精密鏜床設備。下模板的安裝錐孔,可以在經過改裝的立式鑽床上鉸出。由於導柱模的優點顯著,隨著產品的產量、質量要求日益提高,導柱模的製造日益為大家掌握,它必將獲得更為廣泛的應用。
為導板導向雙排落料模,每次可以衝出兩個工件。上、下模沒有其他導向裝置,完全依靠導板9對凸模8起導向作用,故稱為導板模。導板9又是卸料板,它固定在凹模麵上,故稱為固定卸料板。在導板與凹模之間,裝有兩條導尺20,導尺之間的距離略大於條料寬度。導尺與的導料銷4的作用相同,對條料送進起導向作用。
條料第一次送進時,由始用擋料銷23定位,以後由鉤形擋料銷11定位。第一次隻衝下一個工件,以後直到條料衝完,每次落下兩個工件。始用擋料銷23可以在導尺20內滑動,由銷釘19限製其位置,彈簧21使擋料銷23經常在外側,隻有用手把它推入時才起擋料定位作用。鉤形擋料銷11與的圓柱形擋料銷17,是固定式擋料銷的兩種不同形式。鉤形擋料銷的安裝孔離凹模孔邊較遠,不會過於削弱凹模的強度。承料板18接長了凹模麵,使送料平穩。
始用擋料銷隻在條料第一次送進時用來定位。如果在的下模也裝有導尺和臨時擋料銷的話,便可解決其第一次送進的定位問題,但結構要複雜一些。
導板模隻是用在行程小且可以調節行程的壓床(如偏心壓床)上。行程小才能保證在衝裁時凸模始終不脫離導板,保護導板導向麵不被破壞;行程可以調節才能適應各種導板模的工作行程。為了保證導板與凸模之間的良好導向不被破壞,當導板與凸模獲得正確的配合之後,在使用、保管時都不允許凸模脫離導板。
4.7.2.2複合模
複合模就是在簡單模的基礎上發展起來的一種較先進的衝模,它在一副衝模中可以同時完成幾個工序,克服了簡單模的缺點,適用於產量大、精度高的衝裁件。
為鍾夾板工件,為鍾夾板落料、衝孔複合模。條料靠著活動導料銷7送進,抵住前麵的活動擋料銷定位。這種銷子被彈簧片21抬起,可以在卸料板內伸縮,因而在凹模20的對應位置不需鑽出避讓的孔。落料凹模20和凸凹模24完成外形落料,衝孔凸模10與凸凹模24進行衝孔,衝孔的廢料從凸凹模孔中漏出。這種落料凹模裝在上模的複合模,稱為倒裝複合模。倒裝複合模不必清除廢料,操作方便。卡在凹模內的工件,被打杆14、推板15、推杆18和推塊8組成的推件器推下。因工件在衝裁時沒有被彈性原件壓緊,故衝出的工件平直度沒有正裝複合模高。廢條料由彈性卸料板6脫卸。彈簧5裝在下模板1之上,因受空間位置限製,不能裝設粗大的強大彈簧,故隻適用於卸料力不大的情況。落料、衝孔複合模,落料、衝孔兩個工序在一次衝壓中完成,其工作零件由凸模10、凹模20以及凸凹模24組成。凸凹模的外形是落料的凸模、內形是衝孔的凹模,其斷麵形狀和工件一致。工作零件中有凸凹模,這是複合模的結構特點之一。
落料凹模可裝在下模,衝出來的工件卡在凹模內,由彈簧緩衝器通過推杆18、推塊8將它向上頂出。落料凹模裝在下模的這種複合模稱為正裝複合模。在正裝複合模上進行衝裁時,條料被凸凹模與彈性頂件器壓緊,故衝出來的工件較平整。對於平直度要求較高、衝裁時穹彎比較大的薄料,采用正裝模較合適。
為了將卡在凸凹模內、外的廢料卸下來,采用了剛性卸料裝置,即由打杆14、三腳推板15,分別通過推杆18和卸料板6進行卸料。孔的廢料落在凹模麵上,下一次送料之前要將它清除。對一個孔的工件,清除廢料的矛盾不很突出。工件孔多時,廢料清除就很麻煩。清除廢料的難易,影響操作的方便與安全,設計時應注意。
4.7.2.3連續模
連續模也是在單工序衝模的基礎上發展的一種多工序、高效率衝模。它在一副模具中有規律地安排幾個工序進行連續衝壓,工序縮短,生產率高,操作方便安全,尤其在大批量生產中效果顯著。
是衝孔落料連續模,采用固定卸料板卸料、側刃定距、導正銷精確定位結構。
側刃定距,是在衝模相應於條料側邊的位置上,安裝一個或兩個狹長凸模,每次從條料的側邊衝出長度等於步距的狹條,以便條料順序送進並確定送進距離。這種凸模稱為定距側刃,這種定距方法稱側刃定距。側刃橫截麵的長度等於步距,步距即條料在每個衝裁工序中所要送進的距離,步距一般等於或稍大於工件的寬度(或長度)與搭邊寬度之和。