模具设计与制造(第二版)
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3.6.1 工作零件

一般的凸模组件结构如图3-21所示。其中包括凸模3和4、凸模固定板2、垫板1、防转销5等,并用螺钉销钉固定在上模座6上。

图3-21 凸模结构

1—垫板;2—凸模固定板;3、4—凸模;5—防转销;6—上模座

1.凸模组件

(1)凸模。

凸模有两种基本类型。一种是直通式凸模,其工作部分和固定部分的形状与尺寸做成一样,如图3-21中的凸模3。这类凸模可以采用成型磨削、线切割等方法进行加工,加工容易,但固定板型孔的加工较复杂。这种凸模的工作端应进行淬火,淬火长度约为全长的1/3。另一端处于软状态,便于与固定板铆接,其总长度应增加1 mm。直通式凸模常用于非圆形断面的凸模。另一种是台阶式凸模,如图3-21中的凸模4。工作部分和固定部分的形状与尺寸不同。固定部分多做成圆形或矩形(如图3-22所示)。这时凸模固定板的型孔为标准尺寸孔,加工容易。工作部分可采用车削、磨削(对于圆形)或采用仿形刨加工,最后用钳工进行精修(对于非圆形)。对于圆形凸模,广泛采用这种台阶式结构,冷冲模国家标准中(GB 2863.4—1981)制定了这类凸模的标准结构形式与尺寸规格。对于非圆形凸模,若其固定部分采用了圆形结构[如图3-22(a)所示],则其与固定板配合时必须采用防转的结构,使其在圆周方向有可靠定位。

图3-22 非圆形凸模的台阶式结构

凸模长度一般是根据结构上的需要确定的。如图3-23所示的结构,使用固定卸料板时凸模的长度用下式计算:

y——附加的长度,包括凸模的修磨量,凸模进入凹模的深度,凸模固定板与卸料板的安全距离等。

图3-23 凸模长度的确定

模具刃口要有高的耐磨性,并能承受冲裁时的冲击力。因此应有高的硬度与适当的韧性。形状简单的凸模常选用T8A、T10A等制造。形状复杂、淬火变形大,特别是用线切割方法加工时,应选用合金工具钢,如Cr12、9 Mn2V、CrWMn、Cr6WV等制造。其热处理硬度取58~62 HRC。

凸模一般不必进行强度核算。只有当板料很厚、强度很大、凸模很小、细长比大时才进行核算。核算内容为根据凸模承受的压力(即冲裁力)核算凸模最小断面尺寸和凸模因失稳产生纵向弯曲时最小直径处允许的最大长度。

(2)凸模固定板。

凸模固定板(简称固定板),用于固定凸模。固定板的外形尺寸一般与凹模大小一样,可由标准GB 2858.1—1981到GB 2858.6—1981中查得。固定凸模用的型孔与凸模固定部分相适应。型孔位置应与凹模型孔位置协调一致。凸模固定板内凸模的固定方法通常是将凸模压入固定板内,其配合为台阶式凸模用H7/M6,直通式凸模用N7/h6、P7/H6。对于大尺寸的凸模,也可直接用螺钉、销钉固定到模座上而不用固定板,如图3-24所示。

图3-24 大凸模的固定

对于大型冲模中冲小孔的易损凸模还可采用快换凸模的固定方法,以便于修理与更换,如图3-25所示。

图3-25 快换式凸模固定方法

(3)垫板。

垫板装在固定板与上模座之间,如图3-21中的件1。它的作用是防止冲裁时凸模压坏上模座。垫板的尺寸可在标准中查得。垫板材料选用45钢或T8A进行淬火。对于大型凸模则可省略垫板。

2.凹模

凹模洞口形状是指凹模型孔的轴向断面形状,如图3-26所示。其基本形式有如下几种。

(1)直壁式。

如图3-26(a)、(b)、(c)所示,其孔壁垂直于顶面,刃口尺寸不随修磨刃口而增大。故冲件精度较高,刃口强度也较好。直壁式刃口冲裁时磨损大,洞口磨损后会形成倒锥形,因此每次刃磨的刃磨量大,总寿命低。冲裁时,工件易在孔内积聚,严重时会使凹模胀裂。主要用于带顶料装置的上出件模具、形状复杂或精度较高的冲裁件或冲裁件直径d<5 mm的冲裁。

图3-26 凹模洞口形式

(2)斜壁式。

如图3-26(d)、(e)、(f)所示,其特点与直壁式相反,在一般的零件或废料向下落的模具中应用广泛。

凹模的外形一般有矩形与圆形两种。凹模的外形尺寸应保证有足够的强度与刚度。凹模的厚度还应考虑修磨量。凹模的外形尺寸一般是根据被冲材料的厚度和冲裁件的最大外形来确定的。

凹模一般采用螺钉和销钉固定在下模座上。螺钉与销钉的数量、规格和它们的位置尺寸均可在标准中查得,也可根据结构需要作适当调整。

凹模的型孔轴线与顶面应保持垂直,凹模的底面与顶面应保持平行。为了提高模具寿命与冲裁件精度,凹模的顶面和型孔的孔壁应光滑,表面粗糙度为Ra=0.4~0.8μm。

凹模的材料与凸模一样。其热处理硬度应略高于凸模,达到60~64HRC。