快換沖頭冷沖壓模具裝置設(shè)計(jì)

李耀輝

（蘇州市職業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215104）

0 前言

凸模、凹模都屬于沖壓模具中的易損零件，尤其是對于形狀復(fù)雜、局部薄弱的小型凸、凹模，生產(chǎn)中經(jīng)常需要維修、更換[1]。傳統(tǒng)沖壓生產(chǎn)中，凸模多采用壓入式帶肩結(jié)構(gòu)，當(dāng)凸模發(fā)生磨損或斷裂需更換時(shí)，往往需要將模具從壓力機(jī)上卸下并拆開，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了生產(chǎn)效率，甚至造成停產(chǎn)等嚴(yán)重后果。

因此，如何在保證模具零件連接可靠、模具正常工作的前提下，從結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)方便、快捷拆裝，對于提高沖壓生產(chǎn)效率、保證正常生產(chǎn)具有非常重要的意義。快換凸模指用簡單工具即可實(shí)現(xiàn)快速拆裝和更換的凸模。對于批量生產(chǎn)的沖壓成形而言，若能采用快換結(jié)構(gòu)，其實(shí)際意義和產(chǎn)生的效益是非常顯著的。

1 常用沖壓凸模結(jié)構(gòu)形式及拆卸方法

目前沖壓生產(chǎn)中常用的凸模結(jié)構(gòu)形式及連接方式主要有階梯式（壓入式帶肩凸模）的臺肩固定和直筒式的鉚接固定[2]，如圖1所示，尤其以壓入式帶肩凸模應(yīng)用最多。當(dāng)凸模磨損或斷裂時(shí)，需把模具從壓力機(jī)上卸下并拆開上模各裝配部件,費(fèi)時(shí)費(fèi)力。雖然目前也有一些快換式結(jié)構(gòu)，如球鎖式快換凸模、螺栓緊固式快換凸模[3]等，但都存在一些缺陷，如球鎖式快換凸模結(jié)構(gòu)太復(fù)雜；螺栓緊固式快換凸模對于尺寸較小凸模（一般在25mm以上）不太適用，等。

圖1 常見凸模固定方式

2 實(shí)現(xiàn)快速換修的凸模裝置

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及實(shí)施方式

本文設(shè)計(jì)了一種快換沖頭沖壓模具裝置。具體創(chuàng)新點(diǎn)在于凸模的結(jié)構(gòu)及固定方式不同于傳統(tǒng)的通過臺肩固定的階梯式凸模或采用鉚接固定的直通式凸模，而是在凸模的側(cè)面上開設(shè)矩形掛槽[4]，凸模的固定端為直筒形不需加工臺肩，凸模結(jié)構(gòu)如圖2所示。凸模在固定板上裝配后，其矩形槽正好處于凸模固定板底面，通過墊圈和螺釘即可將凸模固定在固定板上。

圖2 掛槽式快換凸模

為使該快換凸模裝置具有通用性，即不僅適用于剛性卸料方式的單工序模和連續(xù)模（開模后凸模固定板下無其他接觸的模具零件，如圖1所示），也適用于當(dāng)開模后凸模固定板下有其他相關(guān)零件，如圖3所示的倒裝復(fù)合模結(jié)構(gòu)中，凸模固定板下安裝有凹模，導(dǎo)致凸模拆裝時(shí)螺釘?shù)牟僮骺臻g受到限制。

圖3 快換凸模裝配形式

為解決此問題，設(shè)計(jì)時(shí)上模有關(guān)模具零件的連接固定方式不同于常規(guī)的螺釘連接，而是借助于掛鉤將拆裝時(shí)需分開的模具零件（如凹模或卸料板、止擋板等，具體依模具結(jié)構(gòu)不同而異）與其他零件進(jìn)行連接。在圖3的復(fù)合模結(jié)構(gòu)中，上模座板、上墊板和凸模固定板通過螺釘連接，凹模和上述三者通過掛鉤進(jìn)行連接。掛鉤結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 掛鉤塊結(jié)構(gòu)

掛鉤的數(shù)量視模具大小而定，一般可橫向、縱向各設(shè)置2～4個(gè)。當(dāng)凸模需要修配更換時(shí)，只需在模具合模狀態(tài)下將掛鉤塊側(cè)邊的螺釘松開，上模回程后凹模或卸料板、止擋板等零件留在下模部分，將凸模側(cè)邊的螺釘擰開后取出墊圈，即可將凸模從固定板中拉出，從而實(shí)現(xiàn)沖頭的快速更換與修配。

若上模部分凸模固定板下沒有安裝別的模具零件則可省掉掛鉤塊，采用傳統(tǒng)的螺銷釘實(shí)現(xiàn)上模有關(guān)模具零件的連接與定位。

此裝置可實(shí)現(xiàn)模具不下機(jī)臺情況下凸模的快速修配、更換作業(yè)，從而解決因易損凸模的經(jīng)常更換而造成的工作強(qiáng)度增加、生產(chǎn)效率降低甚至臨時(shí)停產(chǎn)而造成經(jīng)濟(jì)損失。

2.2 有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)

快換凸模裝置設(shè)計(jì)中，應(yīng)注意墊圈高度和凸模上所開槽口高度要適應(yīng)，裝配后達(dá)到0.1mm左右的間隙即可，槽的寬度視凸模大小而定，一般2mm～5mm左右。若凸模直徑較大，為保證裝配的可靠性，可在凸模兩側(cè)對稱開槽。掛鉤中間所開槽的高度和寬度尺寸要和相應(yīng)凸模固定板及凹模上的槽尺寸相對應(yīng)，裝配后達(dá)到0.1mm左右的間隙即可，掛鉤數(shù)量視模具大小一般可橫向縱向各設(shè)置2～4個(gè)。

3 結(jié)語

本文所設(shè)計(jì)的快換凸模裝置，在維修及更換凸模時(shí)，不必拆卸固定板及模座等零件，模具制造簡單，安裝和更換方便，模具工作可靠。采用該結(jié)構(gòu)的凸模既可保證沖壓制品質(zhì)量，又降低勞動(dòng)強(qiáng)度和模具生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。尤其適用于凸模形狀復(fù)雜、局部薄弱、需要經(jīng)常維修、更換的沖壓場合，具有很好的應(yīng)用前景。

[1]陸元三．沖壓模具結(jié)構(gòu)的安全技術(shù)措施[J]．鍛壓裝備與制造技術(shù)，2010，45（3）：62-64．

[2]劉建超，等．沖壓模具設(shè)計(jì)與制造[M]．北京：高等教育出版社，2010.

[3]安文寶，等．快換凸模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與設(shè)計(jì)應(yīng)用[J]．模具工業(yè)，2001，（6）：30-34.

[4]李耀輝．簧片沖壓成形分析與模具結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J]．鍛壓裝備與制造技術(shù)，2013，48（6）：84-86．