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1、冲小孔凸模破坏形式分析及预防措施摘要 分析了冲小孔凸模的破坏形式,提出了几种较为理想的预防措施,以提高冲小孔凸模的使用寿命和冲压件质量,降低生产成本。关键词 凸模 冲孔 破坏形式 预防引言 在冲裁过程中,凸模不仅承受轴向冲击力的作用,同时又不可避免地承受径向力的作用(这里的径向力是指作用于凸模侧壁各力的总称)。由各种原因引起坯料的偏移、卸料板的偏移、冲裁力分布不均等因素都会造成凸模承受径向力的作用。而且冲小孔凸模相对于普通凸模而言,其结构细而长,因而强度、刚度较差,在冲裁过程中容易弯曲,甚至折断。要防止冲小孔凸模的弯曲或折断,应从改善凸模结构和受力条件
2、,增设导向机构,减小径向力以及选用合理的模具材料等角度入手。本文通过对生产中各类冲小孔模具进行综合分析,提出以下预防措施。1 加强凸模的导向,增设导向护套 在凸模外增设导向护套,使凸模处于局部导向(图1a8)或全长导向(图1b),以提高凸模的强度和刚度。图中有的采用卸料板直接导向,有的在卸料板上增加导向套,有的是在凸模外增设导向护套或导向套、导向护套兼而有之。当然,这类模具中卸料板自身必须自带导向机构,其配合部分单边间隙一般取0.004~0.006mm。小凸模同样受到导向护套或卸料板的导向,其单边间隙取0.005~0.01mm或取H8/h8的动配合。这
3、样,即可提高模具自身的导向精度,保证冲裁件的形状、尺寸精度,同时又可缩短小凸模的自由长度,减少或消除卸料板作用于凸模的径向力,从而达到防止小凸模弯曲或折断的效果。图1(a)小凸模的局部导向 (b)小凸模的全长导向2 防止坯料冲裁过程中的偏移8 冲压生产中,由于各种原因会使坯料产生滑动现象,特别是在级进模生产中,前后工位若有成形工序、切口工序或冲孔周边距不等,坯料则会向某一方向整体移动或某一局部偏移,小凸模随之移动而被折断,消除这种缺陷可采用以下措施: (1)采用无间隙高精度柔性导正销(图2)图2 柔性导正销 导正销端部为60°锥角,导正销直径比导正
4、孔直径大1~1.5mm,故导正销与导正孔之间为线接触,不但提高了导正销强度和导正精度,消除了坯料的整体偏移,同时可起卸料作用,阻止带料随凸模上升。 (2)在小孔周边对坯料加压 多工序冲压生产中,零件的成形是分步、逐次完成的。若冲小孔时周边间距不等,根据金属流动阻力最小定律,小孔附近坯料向孔间距较小的地方偏移,凸模随之弯曲,甚至使凸模、凹模发生刚性碰撞而崩裂或折断,这种现象在厚料上冲小孔尤为显著。模具工作结构可按图3设计,在冲裁之前,将弹性元件施加于卸料板上的力全部传递到小孔周边较小的面积内,以产生较大的压力,这样就可减缓孔型周边坯料的任意移动,从而达
5、到防止凸模折断的目的。同时提高了孔型周边坯料的三向静水压,使坯料塑性提高,这与精冲有异曲同工的效果。8图3 在小孔周边对坯料加压的模具结构3 消除模具外界因素对小凸模的影响 通常情况下,固定有凸模的上模座紧固在压力机的滑块上,因此,模具的精度直接受压力机精度影响。如果压力机滑块与导轨之间间隙调整不当或导轨已被磨损,则滑块下降时会左右摆动,最终导致模具导柱、导套出现非正常磨损而失去导准作用,细小凸模也会受到非正常振动而产生变形甚至折断。 为了减小模具外界因素对小凸模的影响,可采取以下三种措施: (1)选用浮动模柄 浮动模柄有两种形式(图4),当滑块
6、下移左右摆动时,浮动模柄内球面接头之间相对转动,从而消除了凸模的非正常振动和变形,达到防止凸模折断的目的。8图4 浮动模柄结构 (2)选用浮动子模结构 加工一副级进模通常有几十道甚至上百道工序,其中有些小孔的精度要求很高,为了保证冲压件质量,提高小凸模寿命,往往在上模架上设置许多子模结构或浮动子模结构(图5)。浮动子模块自带导向装置,卸料板对小凸模起导向作用,这样可排除其他工序及主模架、压力机滑块等在工作过程中对小凸模的影响,以保证小孔质量并提高凹模寿命,即使产生重料、错送等异常现象,凸模也不会啃口、崩裂。图5 浮动子模结构 (3)设计独立模架结构
7、 即使模具的上下模自成一体,上模座与压力机滑块相对独立,只有在冲裁时,滑块冲击上模座,完成冲裁过程。滑块回程时,上模依靠模具自身的弹性装置使其复位,这样,几乎完全消除了压力机对模具精度的影响。4 在局部冲裁的凸模上增设导向块8 在冲裁时,由于工件结构或冲压工序的要求,如在板料上需冲出缺口,但这会造成冲裁力不平衡分布而使坯料产生偏移,致使冲裁间隙发生变化,冲裁件毛刺增加,凸模、凹模磨损严重,小凸模产生弯曲而折断或小凸模与凹模发生刚性碰撞而崩裂。 为了防止上述现象,可在凸模刃口上增设导向块(图6),即在凸模工作刃口平面下凸出一部分,在冲裁之前伸入凹模,
8、并沿凹模内壁下滑。这样,不仅增加了小凸模的断面尺寸,还能保证正常的冲裁间隙。图6
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