冷冲压模具间隙设计与控制

冯立新，安翠国，张新勇，弓彦荣，龙珊珊

（石家庄理工职业学院，河北 石家庄 050228）

随着机械产品零件的批量生产，冷冲压模具已经越来越被广泛使用，为了保证产品质量，降低成本，模具的冲裁质量和模具使用寿命越来越被重视。冷冲压模具凸、凹模间隙的大小和均匀程度直接影响冲裁件的质量和模具的使用寿命。因此，合理的冲裁件间隙设计与装配质量是模具制造中十分重要的环节。

1 模具合理间隙设计

合理间隙，是指采用这一间隙进行冲裁时，能够得到符合要求的冲裁件的断面质量、较高尺寸精度和较小的冲压力，并使模具有较长的使命寿命。然而，从分析间隙对冲裁的影响规律可以看出，如果采用一个间隙同时满足上述各项要求是不可能的。因此，在生产上根据加工零件的具体要求，区分主次，在满足主要因素的前提下，兼顾次要因素，选择一个适当的间隙范围作为合理间隙。其上限为最大间隙，其下限为最小间隙，合理间隙是一个范围值。在具体设计冲裁时，根据零件在生产中的具体要求可按如下原则进行选取：

（1）当冲裁件尺寸的精度要求不高或对断面质量无特殊要求时，为了提高模具使用和减小冲压力，而获得较大的经济效益，一般采用较大的间隙值。

（2）当冲裁件尺寸精度要求较高，或对断面质量有较高要求时，应选择较小的间隙值。

由于各类间隙值之间没有绝对的界限，因此，还必须根据冲件尺寸与形状、模具材料和加工方法以及冲压方法、速度等因素酌情增减间隙值。

①在相同条件下，非圆形比圆形间隙大，冲孔比落料间隙大。

②直壁凹模比锥口凹模间隙大。

③高速冲压时，模具易发热，间隙应增大。当行程次数超过200次/min 时，间隙值应增大10%左右。

④冷冲时比热冲时间隙要大。

⑤冲裁热轧硅钢板比冷轧硅钢板的间隙大。

⑥用电火花加工的凹模，其间隙比用磨削加工的凹模小0.5%-2%

在冲压过程中，凸、凹模的刃口尺寸及制造公差，直接影响冲压件的尺寸精度，合理的冲裁间隙，也要依靠凸、凹模刃口尺寸的准确来保证。因此，正确地确定冲压模刃口尺寸及制造公差，是冲压模设计过程中的一项关键性技术指标。

2 模具装配间隙控制与调整

模具装配质量将直接影响凸、凹模的间隙是否均匀。设计加工时凸、凹模的尺寸精度虽已达到要求，但是在装配时如果调整不好，就会造成间隙不均匀，冲出的零件有毛边，甚至会冲出不合格的零件。模具装配的关键是要控制凸、凹模的相对位置，以保证凸、凹模的间隙准确、均匀并能冲出合格的零件。

2.1 选择合理的装配方法

冲模装配方法大致包括直接装配法和配合装配法。装配前必须仔细研究模具装配图，充分考虑和分析冲模的结构特点、冲模零件加工工艺和加工精度等，以选择方便、准确、可靠的装配方法以保证冲裁件质量。

2.2 新模装配时凸、凹模间隙的控制与调整方法

凸、凹模的间隙控制，应根据冲模结构、间隙大小、冲裁件的质量和实际装配条件来选定。凸、凹模间隙的控制与调整方法有以下几种。

2.2.1 透光法

将凸、凹模合模后，用光照射底面，观察凸、凹模刃口周围透过的光线和分布情况来判断间隙的大小和均匀性。如果不均匀，重新调整至间隙均匀后再固定，此法适用于薄板小间隙冲裁模。

2.2.2 垫片调整法

垫片调整间隙法简便、应用广泛。合模后垫好等高垫铁，将垫片包在凸模上使凸模进入凹模内，观察凸、凹模的间隙状况。如果间隙不均匀，用敲击凸模固定板的方法调整间隙，然后拧紧上模固定螺钉。最后放纸试冲，观察切纸上四周毛刺均匀程度，从而判断凸、凹模间隙是否均匀，再调整间隙直至冲裁毛刺均匀为止。最后将上模座与固定板配钻、铰定位销孔，并打入销钉定位。这种方法广泛适用于冲裁材料较厚的大间隙冲模和弯曲、拉伸成形模具的间隙控制。

2.2.3 化学法

当凸、凹模的形状复杂时，可用化学方法来控制间隙，常用的是电镀法。电镀法是在凸模工作端表面镀上一层铜或锌来代替垫片。镀层厚度与单边间隙相同，刃入凹模孔内，检查上下移动无阻滞现象即可装配紧固。镀层在冲模使用过程中会自然脱落，无需去除。此法镀层均匀，可提高装配间隙的均匀性。

2.2.4 测量法

测量法采用的测量工具有塞尺。塞尺测量法调整后的凸、凹模间隙均匀性好，是常用的方法。装配时，在凸模刃口放入凹模孔内后，根据凸、凹模间隙的大小选择不同规格的塞尺插入凸、凹模间隙中，检查凹模刃口周边各处间隙，并根据测量结果进行调整。调整时只要敲击凸模固定板直至调整好为止。

2.2.5 工艺措施调整法

采用工艺措施调整模具间隙主要有三种方法：

（1）尺寸法。加工凸模时，将凸模前端适当加长，加长段截面尺寸加工到与凹模型孔尺寸相同。装配时，使凸模进入凹模型孔，自然形成冲裁间隙，然后将凸模连同凸模固定板一起与上模座配作销钉固定，最后将凸模前端加长段去除即可形成均匀间隙。

（2）定位孔法。工艺定位孔法就和级进模里面的原理差不多。加工时，在凸模固定板和凹模相同的位置上加工两定位孔，可将定位孔与模具型腔一次加工出来，以此提高定位孔的加工精度。装配时，在定位孔内插入定位销来保证间隙。

（3）标准样板法。根据零件图预先在线切割机床上加工一标准样板或采用合格冲压零件，装配调整时将其放在凸、凹模之间，使上、下模相对运动时松紧程度适当即可。

2.3 使用过程中凸、凹模间隙的控制与调整方法

冲模在使用一段时间后，由于凸、凹模的正常磨损。要对所加工的零件进行检查，若制品产生毛刺，凸、凹模刃口变钝或崩刃，则是因为凸、凹模间隙因磨损发生了变化，即变大或不均匀。为使凸、凹模恢复到原来的间隙值冲出合格零件，可采用以下方法进行修配。

（1）凸、凹模间隙变大的修配方法。一般冲模在使用一段时间后，由于正常磨损会使凸、凹模间隙逐渐增大，从而使工件产生毛刺等一系列的问题。这种情况下，可先用厚度等于单面间隙值的块规插入凸、凹模刃口之间，若凸、凹模间隙不太大，修磨工作部分的刃口继续使用，可改善冲件质量。当间隙值过大时，则可采用高温加热后局部锻打的方法重新修正凹模尺寸使其恢复到原来的间隙值。工件冷却后，再用压印锉修法重新修整间隙值，并用火焰表面淬火的方法来提高刃口表面的硬度。

（2）凸、凹模间隙不均匀的修配方法。冲模使用一段时间后，间隙不均匀会使冲件局部边缘产生毛刺或刃口被咬坏。在冲模正常磨损情况下，由于导向装置磨损后精度降低使得凸、凹模相对发生偏移，应分别在导柱和导套上镀一层铬使其恢复到原来的尺寸，再通过压印锉修法将高点去除。如果是由于定位销松动失去定位作用而致使凸、凹模不同心，从而引起凸、凹模间隙不均匀，应先将凸、凹模间隙调整好，重新配作销钉固定。

3 结语

综上所述，合理设计和调整凸、凹模间隙是模具加工和使用中十分关键的技术环节，方法多种多样，我们应根据不同的情况合理选择相应的方法，目的在于保证提高效率的基础上正确控制、调整、修配好冲裁间隙以冲裁出合格制件。

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