快換沖頭冷沖壓模具裝置設計

李耀輝

（蘇州市職業(yè)大學 機電工程學院，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構，當凸模發(fā)生磨損或斷裂需更換時，往往需要將模具從壓力機上卸下并拆開，費時費力，增加了工人的勞動強度，降低了生產(chǎn)效率，甚至造成停產(chǎn)等嚴重后果。

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，從結構上實現(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，若能采用快換結構，其實際意義和產(chǎn)生的效益是非常顯著的。

1 常用沖壓凸模結構形式及拆卸方法

目前沖壓生產(chǎn)中常用的凸模結構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用最多。當凸模磨損或斷裂時，需把模具從壓力機上卸下并拆開上模各裝配部件,費時費力。雖然目前也有一些快換式結構，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構太復雜；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 實現(xiàn)快速換修的凸模裝置

2.1 結構設計及實施方式

本文設計了一種快換沖頭沖壓模具裝置。具體創(chuàng)新點在于凸模的結構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，而是在凸模的側面上開設矩形掛槽[4]，凸模的固定端為直筒形不需加工臺肩，凸模結構如圖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），也適用于當開模后凸模固定板下有其他相關零件，如圖3所示的倒裝復合模結構中，凸模固定板下安裝有凹模，導致凸模拆裝時螺釘?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，設計時上模有關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，具體依模具結構不同而異）與其他零件進行連接。在圖3的復合模結構中，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行連接。掛鉤結構如圖4所示。

圖4 掛鉤塊結構

掛鉤的數(shù)量視模具大小而定，一般可橫向、縱向各設置2～4個。當凸模需要修配更換時，只需在模具合模狀態(tài)下將掛鉤塊側邊的螺釘松開，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)的螺銷釘實現(xiàn)上模有關模具零件的連接與定位。

此裝置可實現(xiàn)模具不下機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度增加、生產(chǎn)效率降低甚至臨時停產(chǎn)而造成經(jīng)濟損失。

2.2 有關設計參數(shù)

快換凸模裝置設計中，應注意墊圈高度和凸模上所開槽口高度要適應，裝配后達到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，可在凸模兩側對稱開槽。掛鉤中間所開槽的高度和寬度尺寸要和相應凸模固定板及凹模上的槽尺寸相對應，裝配后達到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置2～4個。

3 結語

本文所設計的快換凸模裝置，在維修及更換凸模時，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。采用該結構的凸模既可保證沖壓制品質量，又降低勞動強度和模具生產(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，具有很好的應用前景。

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

[2]劉建超，等．沖壓模具設計與制造[M]．北京：高等教育出版社，2010.

[3]安文寶，等．快換凸模的結構特點與設計應用[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構創(chuàng)新設計[J]．鍛壓裝備與制造技術，2013，48（6）：84-86．