可換凸凹模技術(shù)的應(yīng)用研究

曹立林，李 楊，李寶清，張 飛

（中國(guó)航發(fā)西安動(dòng)力控制科技有限公司，陜西西安710077）

1 引言

航空發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)的生產(chǎn)特點(diǎn)是多品種，小批量，一次性生產(chǎn)某個(gè)尺寸制件的數(shù)量一般不大，但制件種類多，按照傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，一副模具只能生產(chǎn)一個(gè)固定尺寸的制件，要生產(chǎn)其它尺寸的制件則要重新設(shè)計(jì)制造模具，致使重復(fù)類似設(shè)計(jì)多，模具設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，模具制造成本高，閑置和強(qiáng)制報(bào)廢情況嚴(yán)重。為了減少生產(chǎn)中存在的上述缺陷，一模多用，能夠快速更換凸凹模的模具具有非常重要的意義。

分析各類沖壓件，很多制件成系列化，比如墊圈，品種規(guī)格上千種之多，但幾何要素一致，模具整體結(jié)構(gòu)相同，僅工作元件尺寸大小變化而已。根據(jù)這一特點(diǎn)，可以將相同部件做成通用件，工作時(shí)裝配相應(yīng)的工作元件，這樣可以用一套標(biāo)準(zhǔn)工裝組合裝配相應(yīng)的凸凹模即可達(dá)到加工一定尺寸范圍內(nèi)的多個(gè)制件的目的。

以內(nèi)外徑尺寸相同、厚度尺寸不同的墊圈為切入點(diǎn)，摸索出一套可換凸凹模的復(fù)合模設(shè)計(jì)方法，在此成功的經(jīng)驗(yàn)上再加以推廣。

2 可換凸凹模復(fù)合模設(shè)計(jì)可行性分析[1~6]

曾在20世紀(jì)80年代，航空工業(yè)部推廣過(guò)配套式組合沖模，它是以典型的沖壓模具結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，采用標(biāo)準(zhǔn)的通用模架、導(dǎo)向元件、定位元件和固定元件，再配以專用的凸、凹模等工作元件組裝而成的。

配套式組合沖模的元件可以反復(fù)拆卸、互換、組裝，可以裝配成落料模、復(fù)合模和級(jí)進(jìn)模等。由于選用了滾珠導(dǎo)柱導(dǎo)套、浮動(dòng)模柄以及導(dǎo)向板結(jié)構(gòu)，提高了模具的工作精度，因此配套式組合沖?？山M合進(jìn)行沖裁。但這種組合沖模的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，拆卸組裝的工作量大，且拆卸組裝技術(shù)要求高，不適合企業(yè)現(xiàn)狀。即便如此，從中還是給了可換凸凹模設(shè)計(jì)的構(gòu)思，可以將常用模具結(jié)構(gòu)輔以簡(jiǎn)單的改造，固定大部分模具結(jié)構(gòu)部件作為模具本體，通過(guò)可換凸凹模實(shí)現(xiàn)形狀尺寸一致而厚度不同的制件加工。

3 可換凸凹模沖模特點(diǎn)

可換凸凹模復(fù)合模是以典型的沖壓模具結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，采用標(biāo)準(zhǔn)的通用模架、導(dǎo)向元件、定位元件和固定元件，再配以若干數(shù)量的專用凸凹模組裝而成的，各凸凹模的定位部分具有良好的互換性，裝配位置保證一致，并且能方便地進(jìn)行裝拆組合。

4 可換凸凹模復(fù)合模設(shè)計(jì)原則

在設(shè)計(jì)可換凸凹模復(fù)合模時(shí)，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：①模具剛性要好，使用可靠，保證被加工制件尺寸的穩(wěn)定性；②模具結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)單而又完善，要有可靠的導(dǎo)向、定位裝置；③模具上可換凸凹模的裝拆和調(diào)整要方便、快速、夾緊可靠；④模具使用和操作要安全。

5 可換凸凹模復(fù)合模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在沖裁模設(shè)計(jì)中，模具間隙的大小是影響沖裁制件斷面質(zhì)量和沖裁力的主要原因，根據(jù)沖裁制件材料的性質(zhì)及厚度不同，要求有各自的合理間隙。圖1所示復(fù)合模結(jié)構(gòu)通過(guò)凸凹模的互換能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)外形幾何尺寸相同而厚度不同的幾種規(guī)格制件的加工[7~9]。

圖1 可換凸凹模復(fù)合模結(jié)構(gòu)圖

為了滿足可換性要求，并保證可換凸凹模位置的正確性，整個(gè)拆換過(guò)程必須保證固定板8與標(biāo)準(zhǔn)基體緊固?？蓳Q部件11（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）的固定部分尺寸一致，并與固定板8成小壓量配合，同時(shí)，可換凸凹模的刃口工作部分與固定部分設(shè)計(jì)了同軸度要求，實(shí)現(xiàn)了互換后的少無(wú)調(diào)整，降低了對(duì)工人的裝配技術(shù)要求，如圖2所示。因可換凸凹模與固定板要反復(fù)裝配必然加速磨損，所以，設(shè)計(jì)時(shí)固定板材料選用45鋼，硬度35~40HRC，為防止互換部件軸向竄動(dòng)而設(shè)計(jì)了壓板9，由螺釘5緊固于固定板。

圖2 凸凹?；Q部件a——凸凹模Ⅰb——凸凹模Ⅱ

拆換操作過(guò)程如下：卸除卸料螺釘7，取出卸料板4，再擰開螺釘5，取出壓板9，由下模板上設(shè)定的小孔頂出凸凹模11進(jìn)行更換后再壓上壓板9，擰緊螺釘5，裝上彈簧10、卸料板4，最后擰緊卸料螺釘7，這樣就完成了一次拆換。

6 可換凸凹模的加工[10]

為了滿足可換性要求，并保證工作部件位置的正確性，整個(gè)拆換過(guò)程必須保證固定板與模具基體緊固，可換凸凹模11（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）的固定部分尺寸一致，并與固定板成小壓量配合，同時(shí)，刃口工作部分與固定部分同軸度要求0.005~0.006mm，其加工工藝如下：①車工：車全部，Ra0.8μm以上各處留磨，中孔精車留研0.02～0.04mm，落料孔不車，根部車空刀；②鉗工：按圖作標(biāo)記Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ；③熱處理：清洗，防變形氧化，變形不大于0.015mm；④鉗工：研中孔，達(dá)圖公差；⑤外圓磨：串芯棒，磨Ra0.8μm外圓，靠里端面，下端外圓配緊滑，上端外圓達(dá)公差，保證中孔、下端外圓對(duì)工作外圓◎φ0.006mm；⑥萬(wàn)能磨：掉頭找正中孔，磨落料孔。

7 試模過(guò)程

（1）0.1~0.2mm厚度規(guī)格制件的試沖。首先將配有凸凹模Ⅰ的模具裝夾于25t沖床上，裝夾牢靠，調(diào)整滑塊使滑塊在下死點(diǎn)時(shí)上下模處于閉合狀態(tài)，且凸模剛剛進(jìn)入凸凹模。凸凹模Ⅰ所沖切的材料厚度范圍是0.1~0.2mm，用事先準(zhǔn)備的0.1mm的條料進(jìn)行試沖，所得制件尺寸滿足制件圖要求，斷面毛刺很小，滿足要求。

（2）拆換凸凹模Ⅱ。將下模從沖床上拆除，并與凸凹模Ⅱ交模修。首先卸除卸料螺釘7，取出卸料板4，再擰開螺釘5，取出壓板9，由下模板上設(shè)定的小孔頂出凸凹模Ⅰ，更換壓配制件Ⅱ后再壓上壓板9，擰緊螺釘5，裝上彈簧10、卸料板4，最后擰緊卸料螺釘7，操作流程如圖3所示。下模裝配完成后交給試模人員重新在沖床上裝夾。

圖3 模具拆換流程圖

（3）0.3～0.4mm厚度規(guī)格制件的試沖。操作步驟同（1），所沖制件厚度為0.4mm，所得制件尺寸滿足制件圖要求，斷面毛刺均勻。

（4）拆換凸凹模Ⅲ。操作步驟同（2），取出凸凹模Ⅱ，換上凸凹模Ⅲ。

（5）0.5～0.8mm厚度規(guī)格制件的試沖。操作步驟同（1），所沖制件厚度為0.8mm，所得制件尺寸滿足圖紙要求，斷面毛刺均勻。

8 結(jié)論

以內(nèi)外徑尺寸相同、厚度尺寸不同的系列化墊圈模具設(shè)計(jì)為切入點(diǎn)，分析了可換凸凹模復(fù)合模的可行性，形成了可換凸凹模復(fù)合模設(shè)計(jì)方案。對(duì)可換凸凹模的刃口工作部分與固定部分設(shè)計(jì)了同軸度要求，實(shí)現(xiàn)了互換后的少無(wú)調(diào)整，降低了對(duì)工人的裝配技術(shù)要求。生產(chǎn)實(shí)踐證明：通過(guò)0.1～0.8mm厚度規(guī)格制件的試沖加工，所得制件尺寸滿足設(shè)計(jì)圖紙要求，斷面毛刺均勻；打破了一副模具只能生產(chǎn)一個(gè)固定尺寸制件，不同尺寸制件要重新設(shè)計(jì)制造模具的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，縮短了模具設(shè)計(jì)制造周期。另外，此技術(shù)還可推廣應(yīng)用于其它結(jié)構(gòu)、尺寸制件的加工中。