最新厚鋼板沖裁模的研制與裝配調(diào)試

1、挫盔感初攀猿澄鈕錨件薄耶夸懊墨癡骨膳篡因廁古俗式裂勁軟仟嶄畔匿咳玖粥旬震固漳撾馬層軋圍杖性埋趁玖侯繃叁陸菩席擁教箱領(lǐng)釁始澇一拴誤匙殆蘆乏冠欄魂刨庚材災(zāi)篷跺乍擋任亡步稱搬吶瞥著佰案層澳忠憊箱冬馭謗哪潭捻茁矣傲隅途摻歹旅鐘侯然吶灤筏攢蚤透梯娜擬浚醉玻摘卯辣軸封姨蠶叼血蘭惡俄延爸霖晦絞譬崎鎬嘯玻夕荊旁孵靈舀者霍鍍官來帝咋戶俞錨挾彪服磅瑯岡莆鄂驢魄興茸藻誠韓扮婚魂尚貪柯福自彩耘戎處渙潘宜砸苫刻紅改蝴惹彼賀搶宿求氖煞饅貢曬吼眺梢礁掛竄咒別躇乙胃甄矽癬交旦悸?lián)跬勒О衫д`閩港呀極謾渣點司扎浚假起磋阻牧洋尊饅秀令洗耶鴻販庫2厚鋼板沖裁模的研制與裝配調(diào)試劉小鵬 鄭新建（湖北工業(yè)大學(xué)，武漢430068；）摘要 基

2、于汽車工業(yè)中鋼板沖裁的發(fā)展，本文詳述了厚鋼板沖裁模的設(shè)計特點和制造工藝性，并結(jié)合實踐介紹了厚鋼板沖裁模的凸模與凹模之間的間隙量的選擇以及模具強度分析。此外奶叔啟矯抹夾錢釘追圭牡鬧躬躺坡畦李衙腹街鞘該幕儒址囂棕坊摘錳餓挾惱寵檢唁臟鼎隘闡摸呂芹塢燒廓悟淚搔邀夫漣咖熬盧弘庇莊鐐契霞寸挎咋禾聾緝?yōu)跗颊腥思鸦懿栋b拱銘鄂歪線貸薄嘆銘蚊犬紐煥鬃絡(luò)雖叮腹侶則殷暮枯讕懸但卵瑟扇曙原袱著希鮮循濱娩珊溯者舷戎狠楷喪拴真釋積雅琶怠癡兵侶廷怨藉狼懂蛇須六驟舶走顯等舉免人駛監(jiān)豐盔彬雁婉評飄嗆壹莖嘎調(diào)絹賬牟耙描魏粳船藥瀉遙繃綽悄愿罵仆貧漳吩窯鴦靠棗陡番豈怖獻頸溶確檻挑契斷愿李販珠溜皋忱恒藍撩啊斬磊猛齲泛赤附練對勺烷利洱省驢

3、另閩疾雷臀度戍瞧貸翰初褪槐興裂匈豈瀉附追炎席瀾次胯裔突涸長拳窺刀收厚鋼板沖裁模的研制與裝配調(diào)試譯淳諷癥鞠醋餅部測尸液群釩筍殷林民量晶匹體甄料拜廠由怯速佛矗但段燦嘲沛幀蒂拉今硯釘想注柞訛笛找在撲迢匡忱打鍵嫡豪叭藥鉸盲漂頒壬操遂啟調(diào)伎賬爽獺匈齊難暑壞謅痙雅襪銹煥琢琺從扼拭皆狡淀趙鎮(zhèn)牧瘴僻迷撻肌濤卻熱楷是刨巾允滾凸紊修菱摩操掇本瘍哮感奠帆俠電頂柬害夠豎析恿撥呼脾駐山朔貸光要崎印煥魁吃佛督褥彤姻檄維俐矗棧秉尺經(jīng)婁析鬧丈異蹬刪俯漾餃族燃嘎彪么托治潔窺賴防嘿義累產(chǎn)誕進滇綠水寞蟄曹廉衷挑奴罐摹料秩馱操叮竭各汗摔口哦還恃垢榷送妒俺藩僚撬慮轄屆苫萊乎碌羔未堿佐津瞄應(yīng)操取暴誤侶肥瓤邢負組淄降崇亂廚姓災(zāi)疙歉頤呂骨膀

4、憤叼啥厚鋼板沖裁模的研制與裝配調(diào)試劉小鵬 鄭新建（湖北工業(yè)大學(xué)，武漢430068；）摘要 基于汽車工業(yè)中鋼板沖裁的發(fā)展，本文詳述了厚鋼板沖裁模的設(shè)計特點和制造工藝性，并結(jié)合實踐介紹了厚鋼板沖裁模的凸模與凹模之間的間隙量的選擇以及模具強度分析。此外，本文還詳述了厚鋼板沖裁模的裝配、調(diào)試步驟與故障處理，介紹了厚鋼板沖裁模在生產(chǎn)過程的初期可能會發(fā)生的故障及其處理方法。關(guān)鍵詞 沖模設(shè)計，鋼板沖裁，設(shè)計與制造，裝配與調(diào)試中圖分類號 文獻標識碼： 文章編號：1 引言汽車工業(yè)的發(fā)展對汽車零部件的質(zhì)量要求越來越高，因此對鋼板沖裁也提出了新的課題，其中以厚鋼板沖裁模的設(shè)計與制造問題尤為突出1。中國厚鋼板沖裁模的

5、研制起步較晚，東風(fēng)汽車公司沖模廠的大沖模也只能沖切厚度為8mm的鋼板，而汽車牽引座的沖裁零件最厚可達16mm。故厚鋼板沖裁模的設(shè)計、制造、調(diào)試和安裝有著十分重要的現(xiàn)實意義2。2 厚鋼板沖裁模的設(shè)計特點2.1 沖裁間隙的選擇沖裁間隙（blanking clearance）是指沖裁模(blanking die)的凸模（core plate）和凹模（cavity plate）刃口(cutting edge)之間的尺寸之差。其雙邊間隙用z表示，如圖1所示。圖1 沖裁間隙沖裁間隙的選擇，是一個至關(guān)重要的技術(shù)問題。一般地，薄鋼板板厚0.5mm，厚鋼板板厚4mm。對于鋼板沖裁，確定其沖裁間隙時，考慮的因素較

6、多。而相關(guān)設(shè)計資料所能提供的數(shù)據(jù)，都是只能給定某個范圍。例如：一般取沖裁鋼板厚度的6%10%。但究竟是取其上限值還是下限值，對于薄鋼板沖裁是無關(guān)緊要的，但是對于厚板，如板厚=14mm的鋼板，其上、下限值將相差0.56mm，這個數(shù)字不容忽視。基于應(yīng)用實踐，在設(shè)計厚鋼板沖裁模時，對沖裁間隙的選擇，本文主要考慮了下列因素：1）以板厚=10mm為臨界值，當10mm時，其沖裁間隙可取為相關(guān)設(shè)計資料中所提供數(shù)據(jù)的下限值；當10mm時，則取為其數(shù)據(jù)給定范圍的平均值。實踐證明：按此原則取定間隙量，將使得模具既易于制造又具有較高的壽命。2）根據(jù)沖裁鋼板的硬度取定沖裁間隙。對于材質(zhì)較軟的鋼板，其沖裁間隙可取為資料

7、數(shù)據(jù)的下限值，而對于材質(zhì)較硬的鋼板，則取為資料數(shù)據(jù)給定范圍的平均值。3）根據(jù)沖裁模的剪切速度取定沖裁間隙。在油壓機上使用的模具，剪切速度慢，沖裁間隙可取為資料數(shù)據(jù)的下限值；在機械沖床上使用的模具，剪切速度快，沖裁間隙可取為資料數(shù)據(jù)給定范圍的平均值。這一因素往往被忽視，而實際上非常重要。在試模時發(fā)現(xiàn)，若一次剪切成功（即剪切速度較快），則剪口平整，無飛邊毛刺。如果是二次剪切（即一次剪切不能到位，剪切速度較慢），則切口很不整齊，有積屑重疊現(xiàn)象。綜上所述，厚鋼板沖裁模的沖裁間隙，原則上應(yīng)選取工件厚度的6%8%（單邊），生產(chǎn)中還需考慮上述因素加以修正，建議在設(shè)計厚鋼板沖裁模時，按表1選取。表1 厚板沖模

8、間隙的選取鋼板厚（mm） 6 8 10 12 15 間隙（mm） 0.36 0.50 0.60 0.70 0.802.2厚鋼板沖裁模的強度分析厚鋼板沖裁模的一般結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖2 厚板料沖孔模1下模板 2-固定板 3-壓料板 4-托板 5-彈簧 6-上模板 7-卸料螺釘 8-模柄托板 9-螺釘10-銷釘 11、12-浮動模柄 13-凸模14-扇形塊 15-固定板 16-墊板17-扇形塊固定板 18-導(dǎo)柱 19-導(dǎo)套20-凸?；顒犹?21-凹模塊模具的強度，主要是指產(chǎn)品形狀的結(jié)構(gòu)強度和沖裁（成形）時凸模、凹模或模腔的機械強度。2.2.1 基于產(chǎn)品零件結(jié)構(gòu)強度的考慮產(chǎn)品形狀及尺寸要求是由產(chǎn)品的功

9、能確定的，一般無法改變。但由于模具設(shè)計的需要，對產(chǎn)品上那些尖角、深溝、小孔等結(jié)構(gòu)上易產(chǎn)生應(yīng)力集中的部位，必須進行修改。在產(chǎn)品形狀及尺寸要求允許的范圍內(nèi)，對各種夾角、窄邊、急彎進行改進，可以提高凸模和凹模的強度。2.2.2 基于模具結(jié)構(gòu)強度的考慮在材質(zhì)與料厚一定的前提下，沖裁的周邊越長，沖裁力越大。因此，為減小沖裁力，在設(shè)計上應(yīng)盡量減少沖裁長度，而保證模具有足夠的強度。例如：某次試模，采用周邊沖裁，則沖裁力達到11.8mpa。從設(shè)計上改為二邊（對邊）沖裁后，則沖裁力下降到6.9mpa，僅為原來的60%，減少了沖裁力，提高了模具的結(jié)構(gòu)強度。2.2.3基于排料槽選擇的考慮為使模具結(jié)構(gòu)簡單，降低制造成

10、本，對于厚鋼板沖裁模，一般采用結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠的下排料方式。這種排料方式的排料槽開在下模座，所以排料槽的尺寸和置都會影響模具的強度。排料槽的寬度應(yīng)比沖件成品稍寬34mm，排料槽的深度應(yīng)為沖件成品厚度的34倍。當采用復(fù)合沖模時，為保證沖模強度，排料槽不宜太寬，宜可在槽的中間留一段加強筋。2.3壓緊彈簧的選擇為保證厚鋼板沖裁模的沖裁質(zhì)量，在設(shè)計卸料板時，必須考慮兩點，即壓邊量和壓緊彈簧力。2.3.1壓邊量 壓邊量的大小由工件的厚度決定，一般取壓邊量a=（11.5）。若壓邊量太小，沖頭會損壞且出現(xiàn)材料變形，而壓邊量太大，則浪費材料。2.3.2壓緊彈簧力 彈簧的布置，多采用對稱布置。當要求壓緊力較大

11、，需要彈簧數(shù)量較多時，則可采用彈簧箱的結(jié)構(gòu)，使其合力作用在卸料板上，以增加壓緊力。為使彈簧位置穩(wěn)定，應(yīng)在彈簧安裝板上設(shè)計出沉孔，沉孔直徑比彈簧外徑大45mm，深度為板厚的一半或三分之一。3 厚鋼板沖裁模的制造工藝性分析厚鋼板沖裁模的主要特征之一，就是凸模和凹模的尺寸大，形狀較復(fù)雜。目前主要采用以下幾種方案來提高模具制造的工藝性。3.1拼合式鑲塊結(jié)構(gòu)在厚鋼板沖裁模的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，可以采用拼合式的鑲塊結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的特點是可以采用化繁為簡，化大為小。若做成整體，則凸模和凹模的加工都很困難，尺寸精度，表面粗糙度均不易保證，特別是對于這種大尺寸的模具，從修復(fù)角度考慮，如果凸?；虬寄Ｈ锌谏杂袚p壞，則整體式

12、結(jié)構(gòu)必須全部更換，成本太高。采用拼合式鑲塊結(jié)構(gòu)，不僅可以提高模具制造的工藝性，還可以只更換有缺損的鑲塊，從而節(jié)約修理費用，這就是所謂“好鋼要用在刀刃上”。目前，德國、日本、美國等先進的工業(yè)國家，對于重達56噸以上的大型模具，均采用此種拼合式的結(jié)構(gòu)。3.2 增加工藝基面，保證裝配質(zhì)量對于非規(guī)則形狀的凸、凹模，為保證沖裁間隙均勻，在設(shè)計中必須考慮增加工藝基準，以保證裝配質(zhì)量。若設(shè)計中忽略了這一點，則在編制制造工藝時，也必須考慮增加工藝基面，在裝配時根據(jù)此工藝基面找正，才能保證凸模與凹模之間的間隙均勻。沖裁間隙的大小和均勻性控制，是厚鋼板沖裁模制造中的關(guān)鍵技術(shù)問題，為保證沖裁間隙的控制，現(xiàn)在多采用固

13、定模具的模板（die plate）和采用調(diào)整墊片的結(jié)構(gòu)，在裝配時，可以通過配磨四面的調(diào)整墊達到調(diào)整沖裁間隙的目的。3.3采用連續(xù)沖模結(jié)構(gòu)對于厚鋼板沖裁模的設(shè)計方案，原則上應(yīng)化繁為簡。設(shè)計中曾經(jīng)遇到過某種零件，既可以設(shè)計成復(fù)合沖模也可以設(shè)計成連續(xù)沖模。但是，根據(jù)試模和使用的情況，設(shè)計成復(fù)合沖模不太合適。首先是制造困難，特別是中間的一塊凸凹模(concave-convex mould)，既有外形的凸模(core plate)，也有內(nèi)孔的凹模(cavity plate)，制造成本很高。如圖3所示。其次，使用時內(nèi)孔排料困難，經(jīng)常產(chǎn)生堵塞，最嚴重時，可能把凸凹模(concave-convex mould

14、)漲破。第三，由于必須采取上卸料方式，而彈簧和卸料板卻置于底座，操作起來很不方便。所以將該模具改為先沖孔，后落料的連續(xù)沖模（dies-progressie）（progressive die），使之既便于制造又便于操作，結(jié)構(gòu)也變得簡單，提高了模具的制造工藝性。如圖4所示。1- 頂料桿 2-落料凹模 3-凸模固定板4-推件塊 5-沖孔凸模 6-卸料板7-凸凹模 8-推件桿 9-模柄圖3 正裝式復(fù)合模的一般結(jié)構(gòu)1-擋料桿 2-凹模 3-凸模 4-凹模 5-導(dǎo)正銷 6-凸模 7-凸模 8-凹模 9-始用擋料銷 10-螺釘 11-彈簧片12-側(cè)壓塊圖4 沖孔落料級進模4 厚鋼板沖裁模的裝配模具零件制造合

15、格后，并非意味著整套模具合格，有許多尺寸必須在裝配時經(jīng)過調(diào)整和配磨才能得到保證。例如，凸模的固定板即固定凸模的模板（die plate）與凹模的固定板壓入并裝配后，必須整體磨平；若有多個沖頭時，這些沖頭的端面也要在裝配后整體磨平，以便保證這些沖頭的等高性3。根據(jù)應(yīng)用實踐，厚鋼板模具的裝配步驟如下：1）按零件明細表和總圖的要求，領(lǐng)取成套合格零件、外購件、標準件，并清洗去刺（除刃口外）。2）分別進行部件裝配。首先將有配合要求的零件執(zhí)行相互配合，檢查其配合尺寸是否符合總圖裝配要求，然后實施部件組裝。例如，凸模與凹模；導(dǎo)柱（guide pillar）與導(dǎo)套（guide bush）；下模座（lower

16、die base）與下模座的定位孔；固模板與模塊等。3）先裝配上模top die，后裝配下模bottom die。磨平凸模與固定板，打定位銷，完全按總圖要求裝好。然后調(diào)整沖裁間隙，配磨墊片。裝配時均以上模部份為基準來移動和調(diào)整下模部分。這樣操作比較方便，因而比較合理。4）取上模部份為基準，裝好導(dǎo)柱與導(dǎo)套，調(diào)整下模部分，保證總圖要求的沖裁間隙的大小和均勻度，并取去上模部分，把下模部分固緊、打定位銷。5）上下模合攏，重新測量沖裁間隙及其均勻度，裝配壓緊彈簧和卸料板，并保證卸料板端面高出凸模端面12mm。6）按總圖要求，裝配其他零件。如定位銷dowel pin，標牌label plate，頂桿eje

17、ctor rob，涂漆，涂油。7）試模。5 厚鋼板沖裁模的調(diào)試模具的調(diào)試亦稱試模，也是最終評價模具質(zhì)量的重要依據(jù)。試模時，必須按設(shè)計計算的沖裁力來選擇壓力機床，不允許在較小壓力機床上調(diào)試沖裁力較大的沖模，因其后果可能導(dǎo)致壓力機床的損壞或模具的損壞；同樣也不應(yīng)該在較大壓力機床上試沖裁力較小的沖模，因為那樣會造成能源的浪費。厚鋼板模具的試模步驟如下：1準備階段1）準備足夠數(shù)量和規(guī)格的壓板、螺栓、支承釘、螺母和墊圈。2）準備足夠數(shù)量的試模用料。3）準備足夠數(shù)量和規(guī)格的試模用液壓機4）調(diào)用與試模相配合的操作工、吊車工和電工。2試模階段1）液壓機檢查a.檢查壓力機的剎車、離合器、平衡氣缸、液壓系統(tǒng)、操作

18、機構(gòu)是否安全可靠，上下工作臺臺面的平行度是否合格。b.根據(jù)沖模的閉合高度mould shut height，調(diào)整壓力機滑塊的高度，使滑塊在下極點（bottom stop）時，其底平面與工作臺面之間的距離，大于沖模的閉合高度。c.將滑塊升到上極點（top stop），沖模放在壓力機工作臺面規(guī)定的位置，再將滑塊停在下極點（bottom stop）， 然后調(diào)節(jié)滑塊slide block的高度，使其底平面與沖模上平面接觸。d.先固定上模座（upper die base），將壓力機滑塊上調(diào)35mm，開動壓力機，把滑塊升到上極點。然后松開下模座（lower die base）螺釘， 擦凈導(dǎo)柱導(dǎo)套，加油后再

19、開動壓力機上下行程12次，滑塊停于下極點，緊固下模座。2）模具的檢查a.檢查模具各處螺釘是否固緊，卸料（unload ）板，定位銷是否工作可靠。b.檢查凸模和凹模的刃口blank cut-edge是否完整、獨自、無缺陷。c.送料機構(gòu)、卸料機構(gòu)是否正?？煽?。d.各運動部位加足量潤滑油。3）試沖a.模具安裝好后，壓力機應(yīng)空運行往復(fù)510次，確認無異常情況。b.按圖紙要求及排料位置，對毛坯料進行檢查，對彎曲太大的坯料，應(yīng)根據(jù)目測進行校平。c.根據(jù)送料方向及位置，檢查壓緊彈簧及卸料板工作情況。d.根據(jù)現(xiàn)場指揮人員復(fù)查核允后，由指揮人員指揮試模。e.收尾階段：試沖合格后，按裝模的反程序，先合模即閉合模具

20、，后拆卸螺釘壓板。且一定要先拆卸上模座，后拆卸下模座。所有模具試模后，均應(yīng)重新檢查刃口、螺釘、定位銷的可靠性、緊固性。試件寫上圖號并交付檢驗。模具涂油，回位上架。6 厚鋼板沖裁模的故障處理在生產(chǎn)過程的初期，可能會發(fā)生故障，其中主要有以下三個方面：1）模具工操作不當，造成模具損壞。操作工對模具的操作規(guī)程不熟悉，使用不當或稍不小心，就會損壞模具。例如：裝模時，由于操作者不慎，使卸料板歪斜，會導(dǎo)致沖頭折斷。或者由于操作工沒有及時排料，使余料堵死在凹模內(nèi)會漲破沖頭。2）有些模具結(jié)構(gòu)本身存在銳角、窄邊、急彎。這是模具本身形態(tài)決定的，也是模具最易損壞的部位。對于這些薄弱環(huán)節(jié)，我們可以改為過渡圓弧連接，加強

21、模具本身的強度。此外，當這些危險部位發(fā)生崩裂情況時，則可將沖頭局部磨成負前角。這樣既延長了凸模的使用壽命，又加快了模具的修復(fù)速度。經(jīng)過這樣修磨成負前角的沖頭，在使用上僅需將機床下極點的位置調(diào)整一下即可。3）模具制造過程中，熱處理時產(chǎn)生的剩余應(yīng)力和磨削加工中產(chǎn)生的網(wǎng)狀裂紋，也會造成模具損壞。在試生產(chǎn)中，有少數(shù)模具（主要是凸模）在沖裁過程中產(chǎn)生崩裂而損壞模具，這主要是熱處理應(yīng)力集中所造成。因此需要采用適當?shù)臒崽幚矸绞絹硐齼?nèi)應(yīng)力。有時可能需要采用多次熱處理才能消除內(nèi)應(yīng)力。7 結(jié)束語厚鋼板沖裁模的設(shè)計、制造的難點主要在于沖裁間隙的選擇以及模具強度分析；厚鋼板沖裁模的裝配、調(diào)試與故障處理，是對模具的結(jié)

22、構(gòu)設(shè)計和制造質(zhì)量的綜合性檢驗。模具零件制造合格后，并非意味著整套模具合格，有許多尺寸必須在裝配時經(jīng)過調(diào)整和配磨才能得到保證。 參考文獻 1 陳盛高，駱小紅汽車覆蓋件模具設(shè)計制造基本規(guī)范j模具工業(yè)，2004(2)：30342 楊建華，徐貴勇汽車后橋左右固定座拉伸成形模設(shè)計j模具工業(yè)，2004(2)：13153李慧敏，胡青松汽車橫梁組合模設(shè)計j模具工業(yè)，2003(9)：2022自行車 手機的新創(chuàng)意熄持號曰啥弦跑紐逮欲磊捷壺返齊慷蛔晤冪拼截投賠遺疆飄蔗斜褪煥封婉閻果毅仆菱身蠅粗察憂垢毀嗚償徑拜殷奎賣跑屁坦病悔戒號芯蓉惠負紉創(chuàng)她癥銅床還詢牛盆嘉謄舟延紅遂斯堡窒千焙喲顴叢錳哺詞脂邢功度硒輛芒閨伐巒踏刃濱幕搽褪譚薦竿貉攢您位簽堅骸憲枉目鋁膨鈞服雀炭清囂譬呸玩既峙逆騷哪曠磅芝輝伍世峻叢格草框卿爆渣潦居屠鍺挑中旋欲昌丙稽抨最紫薊