冷冲压级进冲裁模具结构的优化设计

黄家强

（广西理工职业技术学院，广西 崇左532200）

冷冲压是利用安装在压力机上的模具，在常温状态下对板料施加压力，使板料在模具里产生变形或分离，从而获得具有一定形状、尺寸和性能的产品零件的生产技术。冷冲压由于具有质量稳定，能制造出薄壁、刚性好、形状复杂的零件以及生产效率与材料利用率高等特点，所以它在航空航天、机械、日用电器等产业都得到了广泛应用。但冷冲压模具由于本身结构缺陷也造成很多不良问题，只有进行结构优化设计，解决这些问题，才能挖掘出冲压模具更大的潜力。

1 冷冲压级进冲裁模具的结构及存在问题

级进冲裁模是现有冷冲压生产主要形式之一，其结构如图1 所示。冷冲压级进冲裁模是现有冷冲压冲裁生产主要形式之一，其结构如图1 所示。

级进冲裁模存在的问题主要有：

（1）除了模柄、上模座和垫板外，固定板、卸料板、凹模以及下模座等跟冲压件形状有关联的零件都不能通用，都要随着冲压件的改变而重新设计和制造，所以模具成本高，生产周期长。

（2）凸模和凹模只能单面使用，工作寿命短。

2 通用可调冷冲压冲裁模具的结构原理及优化设计

2.1 通用可调冷冲压级进冲裁模具的结构原理

随着工业的发展，冲压产品正呈现多品种，更新换代速度快的特点，为此要求优化冲压模具结构，开发除凹凸模外，其余零件都能通用的新型模具，以此来降低成本，缩短模具的制造周期。

基于前文所述级进冲裁模存在的问题，在原有基础上，研发了通用可调冷冲压级进冲裁模具，所设计的模具不但能很好地解决冲压模具零件的通用以及寿命问题，而且还能很好地解决冲压送料步距S和冲孔之间间距L 的调节问题，这是一种全新的冲压模具结构如图2 所示。

图2 通用可调冷冲压级进冲裁模具主、俯视图

2.2 模具的优化设计

模具的优化设计重点在于解决冲压模具零件的通用以及寿命等问题，具体如下：

（1）解决除了落料凸模以外上模部分所有零件的通用问题。

具体优化措施：用上支座（2）、固定套（5）和固定座（7）等代替原来的模柄、上模座、垫板和固定板零件，来解决除了落料凸模以外上模部分其它零件的通用问题。上支座（2）底部开设T 形槽，T 形槽下侧中间开设定位光孔，光孔最左端为螺纹孔，T 形槽与落料凸模（3）中间槽配合；T 形槽右侧开设两边为直螺纹沉孔，沉孔直螺纹与固定座（7）两边直螺纹配合；而固定座（7）内孔两边直螺纹又与固定套（5）两边直螺纹配合，固定套（5）内孔与冲孔凸模外形配合，并开设通槽来能夹紧冲孔凸模。如图3 所示。

图3 上支座、固定套和固定座结构图

落料凸模（3）采用直通式结构，中间处两侧加工成平直槽即可与上支座（2）T 形槽，同时槽中间开设定位光孔与T 形槽下侧中间定位光孔对应。这样不管落料凸模（3）外形如何变化，都能确保它与上支座（2）及定位螺杆（1）精确配合定位与夹紧。如图4 所示。

图4 落料凸模3 及冲孔凸模4 在支座上的定位与夹紧示意

同时冲孔凸模（4）也采用直通式结构，固定套（5）通孔大小可以根据常用4、5、6、8、10、12 mm 等设置，把它做成多种规格，这样就可以解决不同直径的冲孔凸模（4）与固定套（5）的配合问题。装配时，先将冲孔凸模（4）套入固定套（5），再一起套入固定座（7），通过顶紧螺栓（8）固定。再整体装配上支座直螺纹沉孔用拉紧螺栓（8）拉紧固定。

由此可知：通过上支座（2）、固定套（5）和固定座（7）等零件的配合就能解决了除了落料凸模（3）以外上模部分其它零件的通用问题。如图4 所示。

（2）解决除凹模外下模所有零件能通用问题。

具体优化措施：下支座（12）上端面加工方形沉孔，四边为定位边，下面开设大通孔解决不同冲压件的漏料。凹模（9）采用直通结构，四边为定位边与下支座（12）方形沉孔四边配合，中心部位加工落料与冲孔刃口。这样不管落料与冲孔刃口形状如何变化，都能确保凹模（9）与下支座（12）精确定位。如图5 所示。

图5 不同冲压件的凹模、下支座结构图以及它们配合示意图

（3）解决不同送料步距S 和冲孔之间的间距L的调节问题。

具体优化措施：固定座（7）与上支座（2）缺口直螺纹对应配合，可以通过调整螺纹对应位置来解决不同冲裁时不同步进距离的问题。固定套（5）之间间距可以通过调节两固定套（5）之间距离，再靠两边直螺纹与固定座（7）沉孔直螺纹的对应配合来确定，这样就可以解决多个冲孔凸模之间间距L 的定位问题。如图6 所示：

图6 不同送料步距S 和冲孔之间的间距L 的调节示意图

（4）解决卸料的通用问题。

具体优化措施：用卸料座（9）和凹模（11）组合代替原来的卸料板。即采用两件凹模（11），一件作凹模用，一件作卸料元件用，安装在卸料座（9）下方。从而解决了不同冲裁时的卸料问题。同时当凹模冲裁崩塌了，两件凹模可以对换用。如图7 所示。

图7 卸料座和凹模组合的卸料装置结构示意图

（5）解决模具寿命问题。

冷冲压冲裁模具的工作寿命主要取决于凹模11、落料凸模3 和冲孔凸模4，通常凹模11、落料凸模3 和冲孔凸模4 都是单刃口结构如图8 所示，一旦刃口崩塌，其寿命就结束了。通用可调冷冲压冲裁模具的凹模11、落料凸模3 和冲孔凸模4 都采用直通式结构如图9 所示，都可以双面使用，当冲裁时凹模或凸模刃口崩塌后，可以换另一面继续使用，提高了模具2 倍寿命。

图8 单刃口的凹凸模结构示意图

图9 双刃口的凹凸模结构示意图

2.3 通用可调冷冲压冲裁模具有益效果

通用可调冷冲压冲裁模具是一种新型的冲压模具，相对于旧的冷冲压冲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）、冲孔凸模（4）和卸料座（9）都能通用。对于不同形状零件的冲裁，只需设计制造落料凸模（3）和凹模（11）即可，这样不但大大降低成本，而且还可以缩短模具设计与制造时间。

（2）凹模（11）一种零件可以多用，除了作为凹模外，也可以配合卸料座成为卸料元件。当下模的凹模（11）刃口崩塌了，可以和装在卸料座（9）的凹模（11）互换使用。

（3）凸模和凹模采用直通式结构，都可以双面使用，当冲裁时凹模或凸模刃口崩塌后，可以换另一面继续使用，这就等于提高了模具2 倍寿命。

（4）用上支座（2）代替原来冲裁模具的模柄、上模座、垫板、凸模固定板三个零件；用卸料座（9）和凹模（11）组成卸料装置，以最少零件实现多个功能，从而简化模具结构。

3 结束语

通用可调的冷冲压冲裁模具是一种新型的冲压模具，它的结构、定位与夹紧都和传统的冲压模具有很大的不同，不但很好地解决了模具零件的通用问题、送料步距S 与冲孔间距L 的可调问题，而且大大地缩短了模具设计与制造周期，显著地降低了模具制造成本。如果得与推广，必将成为企业广泛应用的新模具。