冷沖壓模具間隙設(shè)計與控制

馮立新，安翠國，張新勇，弓彥榮，龍珊珊

（石家莊理工職業(yè)學(xué)院，河北 石家莊 050228）

隨著機(jī)械產(chǎn)品零件的批量生產(chǎn)，冷沖壓模具已經(jīng)越來越被廣泛使用，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，模具的沖裁質(zhì)量和模具使用壽命越來越被重視。冷沖壓模具凸、凹模間隙的大小和均勻程度直接影響沖裁件的質(zhì)量和模具的使用壽命。因此，合理的沖裁件間隙設(shè)計與裝配質(zhì)量是模具制造中十分重要的環(huán)節(jié)。

1 模具合理間隙設(shè)計

合理間隙，是指采用這一間隙進(jìn)行沖裁時，能夠得到符合要求的沖裁件的斷面質(zhì)量、較高尺寸精度和較小的沖壓力，并使模具有較長的使命壽命。然而，從分析間隙對沖裁的影響規(guī)律可以看出，如果采用一個間隙同時滿足上述各項要求是不可能的。因此，在生產(chǎn)上根據(jù)加工零件的具體要求，區(qū)分主次，在滿足主要因素的前提下，兼顧次要因素，選擇一個適當(dāng)?shù)拈g隙范圍作為合理間隙。其上限為最大間隙，其下限為最小間隙，合理間隙是一個范圍值。在具體設(shè)計沖裁時，根據(jù)零件在生產(chǎn)中的具體要求可按如下原則進(jìn)行選?。?/p>

（1）當(dāng)沖裁件尺寸的精度要求不高或?qū)嗝尜|(zhì)量無特殊要求時，為了提高模具使用和減小沖壓力，而獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益，一般采用較大的間隙值。

（2）當(dāng)沖裁件尺寸精度要求較高，或?qū)嗝尜|(zhì)量有較高要求時，應(yīng)選擇較小的間隙值。

由于各類間隙值之間沒有絕對的界限，因此，還必須根據(jù)沖件尺寸與形狀、模具材料和加工方法以及沖壓方法、速度等因素酌情增減間隙值。

①在相同條件下，非圓形比圓形間隙大，沖孔比落料間隙大。

②直壁凹模比錐口凹模間隙大。

③高速沖壓時，模具易發(fā)熱，間隙應(yīng)增大。當(dāng)行程次數(shù)超過200次/min 時，間隙值應(yīng)增大10%左右。

④冷沖時比熱沖時間隙要大。

⑤沖裁熱軋硅鋼板比冷軋硅鋼板的間隙大。

⑥用電火花加工的凹模，其間隙比用磨削加工的凹模小0.5%-2%

在沖壓過程中，凸、凹模的刃口尺寸及制造公差，直接影響沖壓件的尺寸精度，合理的沖裁間隙，也要依靠凸、凹模刃口尺寸的準(zhǔn)確來保證。因此，正確地確定沖壓模刃口尺寸及制造公差，是沖壓模設(shè)計過程中的一項關(guān)鍵性技術(shù)指標(biāo)。

2 模具裝配間隙控制與調(diào)整

模具裝配質(zhì)量將直接影響凸、凹模的間隙是否均勻。設(shè)計加工時凸、凹模的尺寸精度雖已達(dá)到要求，但是在裝配時如果調(diào)整不好，就會造成間隙不均勻，沖出的零件有毛邊，甚至?xí)_出不合格的零件。模具裝配的關(guān)鍵是要控制凸、凹模的相對位置，以保證凸、凹模的間隙準(zhǔn)確、均勻并能沖出合格的零件。

2.1 選擇合理的裝配方法

沖模裝配方法大致包括直接裝配法和配合裝配法。裝配前必須仔細(xì)研究模具裝配圖，充分考慮和分析沖模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、沖模零件加工工藝和加工精度等，以選擇方便、準(zhǔn)確、可靠的裝配方法以保證沖裁件質(zhì)量。

2.2 新模裝配時凸、凹模間隙的控制與調(diào)整方法

凸、凹模的間隙控制，應(yīng)根據(jù)沖模結(jié)構(gòu)、間隙大小、沖裁件的質(zhì)量和實際裝配條件來選定。凸、凹模間隙的控制與調(diào)整方法有以下幾種。

2.2.1 透光法

將凸、凹模合模后，用光照射底面，觀察凸、凹模刃口周圍透過的光線和分布情況來判斷間隙的大小和均勻性。如果不均勻，重新調(diào)整至間隙均勻后再固定，此法適用于薄板小間隙沖裁模。

2.2.2 墊片調(diào)整法

墊片調(diào)整間隙法簡便、應(yīng)用廣泛。合模后墊好等高墊鐵，將墊片包在凸模上使凸模進(jìn)入凹模內(nèi)，觀察凸、凹模的間隙狀況。如果間隙不均勻，用敲擊凸模固定板的方法調(diào)整間隙，然后擰緊上模固定螺釘。最后放紙試沖，觀察切紙上四周毛刺均勻程度，從而判斷凸、凹模間隙是否均勻，再調(diào)整間隙直至沖裁毛刺均勻為止。最后將上模座與固定板配鉆、鉸定位銷孔，并打入銷釘定位。這種方法廣泛適用于沖裁材料較厚的大間隙沖模和彎曲、拉伸成形模具的間隙控制。

2.2.3 化學(xué)法

當(dāng)凸、凹模的形狀復(fù)雜時，可用化學(xué)方法來控制間隙，常用的是電鍍法。電鍍法是在凸模工作端表面鍍上一層銅或鋅來代替墊片。鍍層厚度與單邊間隙相同，刃入凹?？變?nèi)，檢查上下移動無阻滯現(xiàn)象即可裝配緊固。鍍層在沖模使用過程中會自然脫落，無需去除。此法鍍層均勻，可提高裝配間隙的均勻性。

2.2.4 測量法

測量法采用的測量工具有塞尺。塞尺測量法調(diào)整后的凸、凹模間隙均勻性好，是常用的方法。裝配時，在凸模刃口放入凹?？變?nèi)后，根據(jù)凸、凹模間隙的大小選擇不同規(guī)格的塞尺插入凸、凹模間隙中，檢查凹模刃口周邊各處間隙，并根據(jù)測量結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整時只要敲擊凸模固定板直至調(diào)整好為止。

2.2.5 工藝措施調(diào)整法

采用工藝措施調(diào)整模具間隙主要有三種方法：

（1）尺寸法。加工凸模時，將凸模前端適當(dāng)加長，加長段截面尺寸加工到與凹模型孔尺寸相同。裝配時，使凸模進(jìn)入凹模型孔，自然形成沖裁間隙，然后將凸模連同凸模固定板一起與上模座配作銷釘固定，最后將凸模前端加長段去除即可形成均勻間隙。

（2）定位孔法。工藝定位孔法就和級進(jìn)模里面的原理差不多。加工時，在凸模固定板和凹模相同的位置上加工兩定位孔，可將定位孔與模具型腔一次加工出來，以此提高定位孔的加工精度。裝配時，在定位孔內(nèi)插入定位銷來保證間隙。

（3）標(biāo)準(zhǔn)樣板法。根據(jù)零件圖預(yù)先在線切割機(jī)床上加工一標(biāo)準(zhǔn)樣板或采用合格沖壓零件，裝配調(diào)整時將其放在凸、凹模之間，使上、下模相對運(yùn)動時松緊程度適當(dāng)即可。

2.3 使用過程中凸、凹模間隙的控制與調(diào)整方法

沖模在使用一段時間后，由于凸、凹模的正常磨損。要對所加工的零件進(jìn)行檢查，若制品產(chǎn)生毛刺，凸、凹模刃口變鈍或崩刃，則是因為凸、凹模間隙因磨損發(fā)生了變化，即變大或不均勻。為使凸、凹?；謴?fù)到原來的間隙值沖出合格零件，可采用以下方法進(jìn)行修配。

（1）凸、凹模間隙變大的修配方法。一般沖模在使用一段時間后，由于正常磨損會使凸、凹模間隙逐漸增大，從而使工件產(chǎn)生毛刺等一系列的問題。這種情況下，可先用厚度等于單面間隙值的塊規(guī)插入凸、凹模刃口之間，若凸、凹模間隙不太大，修磨工作部分的刃口繼續(xù)使用，可改善沖件質(zhì)量。當(dāng)間隙值過大時，則可采用高溫加熱后局部鍛打的方法重新修正凹模尺寸使其恢復(fù)到原來的間隙值。工件冷卻后，再用壓印銼修法重新修整間隙值，并用火焰表面淬火的方法來提高刃口表面的硬度。

（2）凸、凹模間隙不均勻的修配方法。沖模使用一段時間后，間隙不均勻會使沖件局部邊緣產(chǎn)生毛刺或刃口被咬壞。在沖模正常磨損情況下，由于導(dǎo)向裝置磨損后精度降低使得凸、凹模相對發(fā)生偏移，應(yīng)分別在導(dǎo)柱和導(dǎo)套上鍍一層鉻使其恢復(fù)到原來的尺寸，再通過壓印銼修法將高點(diǎn)去除。如果是由于定位銷松動失去定位作用而致使凸、凹模不同心，從而引起凸、凹模間隙不均勻，應(yīng)先將凸、凹模間隙調(diào)整好，重新配作銷釘固定。

3 結(jié)語

綜上所述，合理設(shè)計和調(diào)整凸、凹模間隙是模具加工和使用中十分關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié)，方法多種多樣，我們應(yīng)根據(jù)不同的情況合理選擇相應(yīng)的方法，目的在于保證提高效率的基礎(chǔ)上正確控制、調(diào)整、修配好沖裁間隙以沖裁出合格制件。

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