沖裁模推出和頂出機構的結構設計

摘要：分析了模具推出機構及頂出裝置的分類，工作原理以及在使用該結構時需要注意的問題。

關鍵詞：推出裝置 頂出裝置 結構設計

在沖模中設置推出和頂出機構的主要目的是將堵塞在凹模洞口中的推出（凹模在上模）或頂出（凹模在下模）。下面我們就推出和頂出機構的結構設計展開討論。

1 推出機構

1.1 推出機構的工作原理

推出機構的推件力是通過壓力機的橫梁（圖1）作用在一些傳力元件上，使推件力傳遞到推件板上將制件（或廢料）推出凹模的。推板的形狀和推桿布置應根據(jù)被推材料的尺寸和形狀來決定。

■

圖1 推件橫梁

1.2 作用在制件（或廢料）上的推力的種類 與卸料裝置一樣，推件力可以為剛性也可以為彈性。

1.3 剛性推件裝置（如圖2）

1.3.1 剛性推出機構的工作原理（以圖2A圖為例）。當工作部件相互接觸對板料進行沖卻時，推件板由于凸凹模的作用相對于凹模有了向上的相對位移，推動推桿，推桿推動推板，推板從而帶動打桿一起向上運動，當接觸到壓力機的橫梁被橫梁擋回，打桿將力傳遞給推板，推板推動推桿，推桿推動推件板，推件板將推力作用在制件（或廢料）上，將其推出。

■

A B

1—打桿；2—推板；3—推桿；4—推件塊

圖2 剛性推件裝置

1.3.2 剛性推出機構的結構分析（如圖2）。剛性推出機構的一般組成：推件板、推桿、推板、打桿。在其中推桿、推板、打桿屬于中間傳力元件，直接作用于制件（或廢料）的是推件板（或推薦塊），因此推件塊的設計尤為重要。

下面我們結合圖2的兩個圖形為例來詳細分析剛性卸料裝置的結構設計需要注意的問題。

首先，我們觀察A圖和B圖的零件的設置上的不同點：A圖使用的推薦裝置包括推件板、推桿、推板、打桿。而B圖只采用了打桿和推件塊。也就是說，B圖較之A圖在結構上是簡化了的。那么我們在設計模具結構時，在保證模具順利工作的前提下，應盡量使用較少的零件以簡化模具結構。它們使用的場合是不同的。首先我們觀察A圖，該圖的壓力中心位置設置有凸模，所以只有把推件塊上的推桿設置在其他位置，也就是說作用在推件塊上的力應該盡可能的直接作用在推件塊的中心，也就是所沖裁制件的壓力中心。在此，我們可以借助生活中的常見實例來說明，為何應盡量將力作用在壓力中心。比如我們需要將一個瓶子的蓋子以按壓的方式與瓶子合在一起，那么我們在施加按壓力的時候，肯定是直接作用在瓶蓋中心的位置效果是最好的，那么如果條件不允許的時候，我們也是盡可能的在按壓的時候使力均勻的分布在瓶蓋上。回過頭來，推件塊上的力是由推桿傳遞過來的，如果推件塊的受力不均勻的話，那么它將在凹模洞口中產(chǎn)生卡死，影響模具的正常工作，所以只有把力直接作用在推件塊中心位置，效果才是最好的。所以B圖就直接將推件桿設置在了推件塊的中心位置。但是對于A圖來說，中心位置已經(jīng)被凸模占據(jù)了，而且這時候的凸模是絕對不允許改變位置的，所以只有變化推桿的位置了，但是，作用在推件塊上的推桿的力必須要分布均勻，并且要同時作用于推件塊上方可。

其次，剛剛討論剛性推件裝置的工作原理時提到過，整個剛性推件裝置在模具中是屬于可以自由運動的，所以一定要避免在工作時該裝置產(chǎn)生卡死的現(xiàn)象。在這里我們重點來說明一下推件塊。推件塊與凹模洞口在厚度方向上有一部分是要接觸的，雖然存在間隙，但是間隙值非常小，這部分距離不能太大，否則會產(chǎn)生卡死現(xiàn)象。另外推件塊的臺肩部分也不要太大。

剛性推出結構是常用的推出機構。

1.4 彈性推出裝置

1.4.1 彈性推出裝置的組成。彈性推出裝置和剛性推出裝置的最主要的區(qū)別就是提供推出力的裝置中，增加了彈性元件，常用的彈性元件是橡膠和彈簧。其他的推件塊或者推桿視情況來定。（圖3）

■

1.4.2 彈性推出機構的工作原理（以圖3為例說明）。當工作部件相互接觸對板料進行沖卻時，推件板由于凸凹模的作用相對于凹模有了向上的相對位移，推件板直接推動橡膠向上移動，橡膠產(chǎn)生壓縮，當沖切結束，所用的束縛力撤銷以后，橡膠的收縮力產(chǎn)生回復，推動推件塊向下運動，推件塊推動凹模洞口中的制件出模。除了提供推件力的方式不同之外，與剛性推件相比，彈性推件裝置還有一個突出的優(yōu)點，那就是在推件塊與板料接觸以后直到制件沖切完畢，自始至終推件板在橡膠的作用之下一直對于推件板接觸的制件產(chǎn)生較大的壓力作用，所以最終成型的制件，平整度非常好，制件精度高。因此對于對制件平整度要求較高的場合優(yōu)先選擇彈性推出機構。

1.4.3 設置彈性推出機構需注意的問題。由于推出力是依靠彈性元件的壓縮來提供的，所以根據(jù)制件需要的推出力的大小不同，收縮的距離也就不同，對于需要推出力較大的場合，需要注意彈性元件的安裝位置，對于圖3來說，若需要的推出力過大，則凹模的厚度就會更大，會使模具的閉合高度增加，同時浪費模具鋼，提高成本，所以應該考慮將彈性元件更換到其他的部件中。

1.5 推出機構設置時需注意的問題 最主要的零部件是推件塊，推件塊的作用就是將制件從凹模洞口中推出，并且在彈性推出機構中還要承擔壓料的作用，所以在模具工作的初始狀態(tài)，推件塊在裝配完畢后應該凸出于凹模刃口部分，才能更好的保證壓料在作用，同時也能順利將制件推出。

2 彈性頂出裝置

壓力機的下模與上模不同，下模部分沒有直接的動力作用，只能靠力的積累和傳遞來完成一系列的動作，所以只能采用彈性裝置作用，這就是我在這里只說明彈性頂出裝置的原因。

2.1 彈性頂出裝置的組成（如圖4） 從上圖可知，彈性頂出裝置的主要組成部件有：頂件塊、頂桿、托板、橡膠同時還有一些連接固定兩件，比如說螺釘和螺母。

2.2 彈性頂出裝置的工作原理 上模零件下行沖切板料，凸模在壓力機的帶動下在切材料的同時帶著切斷的材料和頂件塊向下運動，頂件塊推著頂桿向下運動，頂桿通過托板使橡膠產(chǎn)生壓縮，當凸模的作用力卸除以后，橡膠利用壓縮力的回復作用，通過托板、頂桿將力傳遞給頂件塊使制件（或廢料）從凹模洞口中排出。

2.3 彈性頂出裝置設置需注意的問題 頂出裝置與退出機構類似，最重要的還是要保證頂出機構在工作的過程中不產(chǎn)生卡死現(xiàn)象，同時必須注意在模具的自由狀態(tài)，我們必須保證頂件塊上端面應突出于凹模上表面。

彈性頂出裝置廣泛使用于制件要求平整度很高的場合，在正裝復合模中常用。

3 結語

以上就是設計模具頂出及推出機構的結構設計，除此之外在進行模具設計時我們還應該注意推件板外形尺寸設計，以及在加工制作上述兩種裝置時選擇何種材料，經(jīng)濟實惠，由于現(xiàn)在對于一些常用的機構現(xiàn)在已經(jīng)制定了國家標準，應盡量選擇標準間為宜。

參考文獻：

[1]張榮清.模具設計與制造（第二版）[M].高等教育出版社，2008.

[2]彭建生.模具設計與加工速查手冊[M].機械工業(yè)出版社，2005.

[3]成虹.沖壓工藝與模具設計（第二版）[M].高等教育出版社，2008.

作者簡介：

楊麗英（1982-），女，河北唐山人；助教，學士學位，研究方向為材料成型設備以及成型工藝的研究。

張紅林（1982-），男，湖北武漢人；助教，學士學位，研究方向：機械設計及控制工程。