5.6 模具的固定

正确的固定方法可保证模具零件在工作中经久耐用，牢靠稳定，如有损坏或需更换修理时，还有可以迅速而容易地更换和安装等优点。正确的固定方法对压力机使用、安全生产和产品质量，也有重要影响。

模具安装固定的基本要求如下：

1）凹凸模或上下模互相对正，且间隙均匀。

2）模具压力中心与压力机滑块中心线吻合。

3）闭合高度适当。

4）能顺利卸退料。

5）紧固可靠，模具在使用过程中毫无松动。

5.6.1 零件固定方法

1.模柄固定

在小型压力机上，较多采用将模柄插入滑块的模柄孔中的方法，固定安装模具的上部分，见图5-49。这是中小型冷挤压模具中广泛采用的固定方法。它具有简单、实用、可靠等优点。设计时，取模柄1的外径与滑块3的中心孔尺寸d一致，模柄的长度l₁小于模柄孔深度l₀，但必须保证l₁＞1.5d。

2.模板固定

大型冷挤压模具的体积大，重量大，较少利用模柄固定模具的上部分。一般利用T形螺栓或压板将其固定在滑块上，见图5-50。图5-50a是在圆形模板上开设四个对称的槽口，在前后左右四个方向上紧固。图5-50b常用于矩形模板的固定。它在模板前后两个方向开槽，槽口位置和尺寸应与滑块底面上的纵向T形槽吻合一致。图5-50c是利用压板固定上模板的结构形式。这种紧固方法只有在模板与T形槽的位置相干涉或不合适时使用。对于特大很重的上模板，应适当增加紧固螺栓的数目。

图5-49 模柄的固定方法

1—模柄 2—紧定螺栓 3—滑块 4—螺栓 5—压块

图5-50 模板的固定方法

图5-51 模座的固定方法

a）、b）、c）平压板法 d）、e）、f）U形压板法

3.模座固定

冷挤压模具的下部分（简称模座）通常采用压板，利用T形螺栓将其紧固在工作台面上。图5-51所示是最常用的固定方法。图5-51a是最常见的利用平压板和矩形垫块紧固模座的基本形式；图5-51b则将垫块设计成梯形，以适用于不同厚度的模座，它具有通用性；图5-51c中不但将垫块做成梯形，压板亦带有梯形形状，这种锯齿形状的接触，增大了接触面积，可使压板平稳可靠。以上三种都是平压板结构形式。图5-51d、e、f所示则是利用U形压板紧固模座的结构形式，它结构简单，使用方便，常用于中小型模具和模座厚度不大的情况。

图5-52所示是直接利用螺栓紧固模座的方法。图5-52a和图5-52b利用螺栓和垫板上的螺纹孔，直接将模座紧固在压力机的工作垫板上。图5-52c和图5-52d则借助垫板上的T形孔，利用T形螺栓，将模座直接紧固在垫板上。以上四种方法中，均需要模座上开槽，见图5-52a、b、c，或钻出沉孔，见图5-52b，图5-52d是在模座法兰边的圆周方向加工四个月牙形沟槽，使模座可在圆周方向进行调整。

图5-52 模座直接固定法

a）利用垫板上的螺孔固紧 b）利用垫板上的螺孔固紧 c）利用垫板上的T形孔固紧 d）利用垫板上的T形孔固紧

4.凹模固定

将凹模牢固、精确地固定在模座上，对确保挤压工作的正常进行和提高模具寿命十分重要。同时，合理的紧固方法，还可以使模具结构简化，便于安装、调整和更换零件。

常见的凹模紧固方法如图5-53所示。图5-53a是在模座侧壁上用螺钉直接顶紧的方法，对凹模进行固紧。当单位压力较大时，在工作中凹模往往容易松动，而使上下模的工作位置发生偏移，因此，它只适于单位挤压力较小的有色金属的挤压模具。图5-53b是用螺栓和销钉将凹模直接固定在模座上。这种方法与冲压模具凹模的固定方法相似，虽然牢固可靠，但是更换凹模很不方便。在凹模的压套上钻孔，还会大大削弱模具强度，甚至引起模具开裂破坏。因此，冷挤压凹模采用这种方法紧固，显然是不理想的。图5-53c是用四个螺栓通过圆形压板将凹模紧固在模座上。这种方法固紧力大，且牢固可靠，是冷挤压模中广泛采用的一种方法。横向分割的组合凹模用此法紧固，可以在模具分割的圆环形接触面上造成足够大的贴紧力，防止金属挤入分割面间。图5-53d是用特制圆形螺母紧固凹模的。这种方法的优点是简单、实用，并且可靠，装卸、更换也十分便利，是中小型模具广泛采用的一种紧固方法。但是，由于挤压变形需要和模具结构的不同，凹模的紧固方式是千变万化的。图5-54所示的两种紧固方式，虽然都是采用压板紧固凹模，但是在结构设计上却另具特色。图5-54a压板2除具有紧固作用之外，还起到模座衬套和相互配合的作用，成为凹模1与模座4之间重要的过渡和配合零件。图5-54b压板设计成带有一部分工作型腔的复杂结构，主要是考虑装料和导向的需要。这样可简化凹模结构，减小凹模的厚度。由此可见，这种压板具有紧固、导向和装料等多种功能作用。此外，对于面积较大、重量较大的凹模，考虑到调整问题，通常将模座孔设计得比凹模大，即在模座同凹模间具有一定的缝隙。这样，在调整凹模位置时，可以不必移动模座。采取这种结构形式时，一般采用双向紧固的方法，如图5-55所示，即除采取正常的压板2对凹模3轴向紧固外，还在模座5的侧壁上安装微调凹模水平位置的紧定螺钉4。调整时，松开压板上的紧固螺栓1，旋动紧定螺钉对凹模进行微调，调后旋紧紧定螺钉后，再将压板上的螺栓拧紧。

图5-53 凹模的紧固方法

a）螺钉紧固 b）螺栓紧固 c）压板紧固 d）特形螺母紧固

图5-54 压板的特殊结构形式

1—凹模 2—压板 3—特殊压板 4—模座

图5-55 凹模的双向紧固法

1—螺栓 2—压板 3—凹模 4—紧定螺钉 5—模座

5.凸模固定

常见的凸模紧固方法如图5-56所示。图5-62a是利用螺栓将凸模4和垫块2直接紧固在模板1上。图5-56b和图5-56c是利用特殊的圆形内螺母6和圆形外螺母7，从模柄5的外部和内部，将凸模紧固于模柄孔中。图5-56d是利用压板8紧固凸模的结构形式。上述紧固方法与凹模的紧固方法相似。

图5-56 凸模的紧固方法

a）螺栓紧固 b）外特形螺母紧固 c）内特形螺母紧固 d）压板紧固

1—模板 2—垫块 3—压圈 4—凸模 5—模柄 6—圆形内螺母 7—圆形外螺母 8—压板

图5-57 螺栓紧固的结构形式

a）紧定螺钉紧固 b）螺栓直接紧固 c）螺栓间接紧固 d）螺栓多级紧固 e）螺栓多级紧固

1—模柄 2—紧定螺钉 3—凸模 4—模板 5、8—垫块 6—压圈 7—衬套 9、10—压板

利用螺栓或螺钉紧固凸模的几种结构形式如图5-57所示。图5-57a是用紧定螺钉2将凸模3紧固在模柄1中。这种方法只适用在单位压力较小的有色金属的挤压模具上。图5-57b是将螺栓直接拧进凸模的柄部进行紧固。这种直接紧固，即一级紧固的方法，虽然结构简单，但是浪费模具材料，是很不经济的，也较少采用。图5-57c则是利用中间压圈6间接紧固凸模的方法，即为二级紧固。而图5-57d和图5-57e就是三级和多级利用螺栓依次紧固的方法。利用螺栓紧固的方法，虽然牢固可靠，但是在更换凸模时，需卸下模板，很不方便。利用压板和特制圆形螺母紧固凸模，是广泛采用的紧固方法，适用于各类中小型挤压模具。

图5-58所示圆柱形的直杆凸模4，可以采用弹性夹头1、压圈2和特形螺母3紧固。这种方法，装卸、更换凸模时，十分方便。然而，弹性夹头对凸模的夹紧力，远不及螺栓的紧固力量，卸料力较大及频繁的振动，易使凸模松动，甚至会自行脱落。因此，在使用过程中，应注意并防止螺母松动。

图5-59所示下凸模为直杆结构时，可以采取半圆卡销3和套圈4，通过压圈2紧固。这种紧固方法不会因切槽而影响凸模的强度和寿命，可以简化凸模的结构和制造工艺，是一种比较新颖的固定方法。

图5-58 弹性夹头紧固

a）间接紧固 b）直接紧固

1—弹性夹头 2—压圈 3—特形螺母 4—凸模

图5-59 卡销紧固形式

1—下凸模 2—压圈 3—卡销 4—套圈

5.6.2 紧固零件设计

1.压板和垫块

图5-60所示是用于模座固定的两种常用的平压板（见图5-60a）和U形压板（见图5-60b），其结构尺寸列于表5-11和表5-12。

图5-60 压板

a）平压板 b）U形压板

垫块（参见图5-51）通常为方形、矩形或带有齿形的阶梯形状。为了保持紧固时压紧力量均衡和压板不倾斜，垫块必须与模座等厚，且两接触面平行，一般选用普通碳钢制作。

表5-11 平压板结构尺寸 （单位：mm）

表5-12 U形压板结构尺寸 （单位：mm）

2.螺栓和螺母

T形螺栓是模座、模板紧固的常用螺栓。其头部尺寸，比压力机上T形槽尺寸略小1～3mm，间隙太大时，头部与T形槽的接触面积小，容易压坏。T形螺栓一般采用45钢锻制，加工精度为g6级，螺纹表面粗糙度Ra为3.2μm。

一般情况下，紧固模座用六角螺母（GB/T 56—1988），精度为H6级。

图5-61 特形螺母

3.特形螺母

图5-61所示是用于紧固凸、凹模的特形螺母。图5-61a、b所示为应用最广泛的两种结构形式，它与模座或模柄的外螺纹配合并旋紧，用以固定凸、凹模。图5-61c、d所示螺母则靠其外螺纹与模座或模柄孔配合并旋紧，用以紧固凸、凹模。从结构分析来看，后两种较为紧凑，但没有前两种使用方便。

4.弹性夹头

图5-62所示是用于圆柱形直杆凸模紧固的弹性夹头。弹性夹头必须具有较高的综合力学性能，材料为优质碳素钢T10A，热处理硬度为54～58HRC，加工精度为IT7级，表面粗糙度Ra为0.8μm。设计时，夹头的孔径d，取作与凸模的名义尺寸一致，按7级精度第一种间隙配合制造。

图5-62 弹性夹头