冷沖壓級進沖裁模具結構的優化設計

黃家強

（廣西理工職業技術學院，廣西 崇左532200）

冷沖壓是利用安裝在壓力機上的模具，在常溫狀態下對板料施加壓力，使板料在模具里產生變形或分離，從而獲得具有一定形狀、尺寸和性能的產品零件的生產技術。冷沖壓由于具有質量穩定，能制造出薄壁、剛性好、形狀復雜的零件以及生產效率與材料利用率高等特點，所以它在航空航天、機械、日用電器等產業都得到了廣泛應用。但冷沖壓模具由于本身結構缺陷也造成很多不良問題，只有進行結構優化設計，解決這些問題，才能挖掘出沖壓模具更大的潛力。

1 冷沖壓級進沖裁模具的結構及存在問題

級進沖裁模是現有冷沖壓生產主要形式之一，其結構如圖1 所示。冷沖壓級進沖裁模是現有冷沖壓沖裁生產主要形式之一，其結構如圖1 所示。

級進沖裁模存在的問題主要有：

（1）除了模柄、上模座和墊板外，固定板、卸料板、凹模以及下模座等跟沖壓件形狀有關聯的零件都不能通用，都要隨著沖壓件的改變而重新設計和制造，所以模具成本高，生產周期長。

（2）凸模和凹模只能單面使用，工作壽命短。

2 通用可調冷沖壓沖裁模具的結構原理及優化設計

2.1 通用可調冷沖壓級進沖裁模具的結構原理

隨著工業的發展，沖壓產品正呈現多品種，更新換代速度快的特點，為此要求優化沖壓模具結構，開發除凹凸模外，其余零件都能通用的新型模具，以此來降低成本，縮短模具的制造周期。

基于前文所述級進沖裁模存在的問題，在原有基礎上，研發了通用可調冷沖壓級進沖裁模具，所設計的模具不但能很好地解決沖壓模具零件的通用以及壽命問題，而且還能很好地解決沖壓送料步距S和沖孔之間間距L 的調節問題，這是一種全新的沖壓模具結構如圖2 所示。

圖2 通用可調冷沖壓級進沖裁模具主、俯視圖

2.2 模具的優化設計

模具的優化設計重點在于解決沖壓模具零件的通用以及壽命等問題，具體如下：

（1）解決除了落料凸模以外上模部分所有零件的通用問題。

具體優化措施：用上支座（2）、固定套（5）和固定座（7）等代替原來的模柄、上模座、墊板和固定板零件，來解決除了落料凸模以外上模部分其它零件的通用問題。上支座（2）底部開設T 形槽，T 形槽下側中間開設定位光孔，光孔最左端為螺紋孔，T 形槽與落料凸模（3）中間槽配合；T 形槽右側開設兩邊為直螺紋沉孔，沉孔直螺紋與固定座（7）兩邊直螺紋配合；而固定座（7）內孔兩邊直螺紋又與固定套（5）兩邊直螺紋配合，固定套（5）內孔與沖孔凸模外形配合，并開設通槽來能夾緊沖孔凸模。如圖3 所示。

圖3 上支座、固定套和固定座結構圖

落料凸模（3）采用直通式結構，中間處兩側加工成平直槽即可與上支座（2）T 形槽，同時槽中間開設定位光孔與T 形槽下側中間定位光孔對應。這樣不管落料凸模（3）外形如何變化，都能確保它與上支座（2）及定位螺桿（1）精確配合定位與夾緊。如圖4 所示。

圖4 落料凸模3 及沖孔凸模4 在支座上的定位與夾緊示意

同時沖孔凸模（4）也采用直通式結構，固定套（5）通孔大小可以根據常用4、5、6、8、10、12 mm 等設置，把它做成多種規格，這樣就可以解決不同直徑的沖孔凸模（4）與固定套（5）的配合問題。裝配時，先將沖孔凸模（4）套入固定套（5），再一起套入固定座（7），通過頂緊螺栓（8）固定。再整體裝配上支座直螺紋沉孔用拉緊螺栓（8）拉緊固定。

由此可知：通過上支座（2）、固定套（5）和固定座（7）等零件的配合就能解決了除了落料凸模（3）以外上模部分其它零件的通用問題。如圖4 所示。

（2）解決除凹模外下模所有零件能通用問題。

具體優化措施：下支座（12）上端面加工方形沉孔，四邊為定位邊，下面開設大通孔解決不同沖壓件的漏料。凹模（9）采用直通結構，四邊為定位邊與下支座（12）方形沉孔四邊配合，中心部位加工落料與沖孔刃口。這樣不管落料與沖孔刃口形狀如何變化，都能確保凹模（9）與下支座（12）精確定位。如圖5 所示。

圖5 不同沖壓件的凹模、下支座結構圖以及它們配合示意圖

（3）解決不同送料步距S 和沖孔之間的間距L的調節問題。

具體優化措施：固定座（7）與上支座（2）缺口直螺紋對應配合，可以通過調整螺紋對應位置來解決不同沖裁時不同步進距離的問題。固定套（5）之間間距可以通過調節兩固定套（5）之間距離，再靠兩邊直螺紋與固定座（7）沉孔直螺紋的對應配合來確定，這樣就可以解決多個沖孔凸模之間間距L 的定位問題。如圖6 所示：

圖6 不同送料步距S 和沖孔之間的間距L 的調節示意圖

（4）解決卸料的通用問題。

具體優化措施：用卸料座（9）和凹模（11）組合代替原來的卸料板。即采用兩件凹模（11），一件作凹模用，一件作卸料元件用，安裝在卸料座（9）下方。從而解決了不同沖裁時的卸料問題。同時當凹模沖裁崩塌了，兩件凹模可以對換用。如圖7 所示。

圖7 卸料座和凹模組合的卸料裝置結構示意圖

（5）解決模具壽命問題。

冷沖壓沖裁模具的工作壽命主要取決于凹模11、落料凸模3 和沖孔凸模4，通常凹模11、落料凸模3 和沖孔凸模4 都是單刃口結構如圖8 所示，一旦刃口崩塌，其壽命就結束了。通用可調冷沖壓沖裁模具的凹模11、落料凸模3 和沖孔凸模4 都采用直通式結構如圖9 所示，都可以雙面使用，當沖裁時凹模或凸模刃口崩塌后，可以換另一面繼續使用，提高了模具2 倍壽命。

圖8 單刃口的凹凸模結構示意圖

圖9 雙刃口的凹凸模結構示意圖

2.3 通用可調冷沖壓沖裁模具有益效果

通用可調冷沖壓沖裁模具是一種新型的沖壓模具，相對于舊的冷沖壓沖裁模具它有如下有益效果：

（1）除落料凸模（3）和凹模（11）外，上支座（2）、下支座（12）、沖孔凸模（4）和卸料座（9）都能通用。對于不同形狀零件的沖裁，只需設計制造落料凸模（3）和凹模（11）即可，這樣不但大大降低成本，而且還可以縮短模具設計與制造時間。

（2）凹模（11）一種零件可以多用，除了作為凹模外，也可以配合卸料座成為卸料元件。當下模的凹模（11）刃口崩塌了，可以和裝在卸料座（9）的凹模（11）互換使用。

（3）凸模和凹模采用直通式結構，都可以雙面使用，當沖裁時凹模或凸模刃口崩塌后，可以換另一面繼續使用，這就等于提高了模具2 倍壽命。

（4）用上支座（2）代替原來沖裁模具的模柄、上模座、墊板、凸模固定板三個零件；用卸料座（9）和凹模（11）組成卸料裝置，以最少零件實現多個功能，從而簡化模具結構。

3 結束語

通用可調的冷沖壓沖裁模具是一種新型的沖壓模具，它的結構、定位與夾緊都和傳統的沖壓模具有很大的不同，不但很好地解決了模具零件的通用問題、送料步距S 與沖孔間距L 的可調問題，而且大大地縮短了模具設計與制造周期，顯著地降低了模具制造成本。如果得與推廣，必將成為企業廣泛應用的新模具。