空心薄臂零件侧孔(槽)冲裁模具的设计

韩长征

(营口职业技术学院，辽宁营口115000)

【应用研究】

空心薄臂零件侧孔(槽)冲裁模具的设计

韩长征

(营口职业技术学院，辽宁营口115000)

空心薄臂零件侧孔(槽)冲裁模具结构相对复杂，是模具设计中的难点．通过对空心薄臂零件侧孔(槽)冲裁模具两种典型结构的分析，阐述侧孔(槽)冲裁模具的工作原理及设计注意事项，从而确保空心薄臂零件侧孔(槽)的加工质量，并实现批量生产．

空心薄臂零件；侧孔(槽)；冲裁模具；结构设计

0 引言

在设计冲裁模具时，如果空心薄臂制品(如图1的工件1、图2的工件2)上有与模具开模方向不一致的侧孔或侧槽时，冲裁模具在结构设计上应满足加工侧孔或侧槽的需要[1]，以确保空心薄臂制品侧孔或侧槽的尺寸精度和位置精度要求．在冲裁模具设计中这种模具结构相对复杂，但通过合理的设计能够保证制品的侧孔或侧槽的加工质量，并实现批量生产．

下面分别以如图1的工件1和如图2的工件2为例，重点分析空心薄臂零件侧孔(槽)冲裁模具的两种典型结构，即：如图3的悬臂式侧孔(槽)垂直冲裁模具和如图4的斜楔式侧孔(槽)水平冲裁模具，并分别阐述了此两种模具的工作过程、设计注意事项和结构特点．

1 悬臂式侧孔(槽)垂直冲裁模具

1.1 结构设计

图3(见75页)为悬臂式侧孔(槽)垂直冲裁模具．此模具主要由模柄2、上模座4、垫板5、止转螺钉6、凸模固定板7、凸模8、导板9、凹模10、凹模体11、下模座12、凹模支架15、销钉16、定位销19、摇臂组件20、压缩弹簧组件21等零部件组成．该模具最大的特征是凹模10镶嵌在悬臂式的凹模体11上，凹模体11固定在凹模支架15，并以销钉16定位防止转动；凹模支架15与下模座12以H7/h6配合，并以螺钉14紧固；凸模8固定在凸模固定板7上，并以止转螺钉6防止转动，同时凸模8依靠导板9导向，确保与凹模10的正确配合，提高了凸模的刚度；模柄2固定在上模座4上；导板安装在凹模支架15上．

1.2 工作过程

如图3所示，悬臂式侧孔(槽)垂直冲裁模具的工作过程为：

(1)工件的安装．将图1所示的工件1安装到悬臂式的凹模体11上，其径向和轴向分别以凹模体11的外圆柱表面和凹模支架15的右侧平面进行定位；孔6-φ10±0.2的孔距定位由定位销19、摇臂组件20、压缩弹簧组件21组成的定位器来完成，保证加工出的6个侧孔沿圆周均匀分布，并满足精度要求．

(2)加工过程．模具开始冲压前，拨开定位器的定位销19和摇臂组件20，将工件1套在凹模体11上，且工件1的底面与凹模支架15的右侧平面靠紧，然后放开摇臂组件．模具开始冲压工作，凸模8沿着导板9的导向孔向下冲裁，即冲出第一个φ10±0.2孔．随后沿圆周方向转动工件1，确保定位销19落入已冲好的第一个φ10±0.2孔内，然后接着冲出第二个φ10±0.2孔．依此类推，用同样的方法冲出剩余的4个φ10±0.2孔．

1.3 悬臂式侧孔(槽)垂直冲裁模具的设计注意事项和结构特点

设计注意事项(参见图3)：(1)凸模8、导板9、凹模10、凹模体11、凹模支架15、下模座12相关零件之间的位置精度应满足工件1的加工精度需要，否则将会发生凸模和凹模干涉啃模现象．(2)凸模8、凹模10、凹模体11、凹模支架15、下模座12零件及其相关零件间的联接强度和刚度应进行设计计算及校核验算，避免发生受力变形，产生凸模和凹模啃模现象．(3)为避免凹模体11转动，必须采取防止转动措施[2]．

结构特点：(1)凹模为镶嵌式结构，便于安装、维修及更换；(2)采用了悬臂式的凹模体结构，实现了垂直冲裁加工；(3)模具结构紧凑，重量轻；(4)缺点是压力机一次行程内只能冲出一个侧孔(槽)，生产率低，如果侧孔(槽)较多，孔距累积误差较大，因此，这种冲侧孔(槽)模具主要用于生产批量不大、孔距精度要求不高的空心薄臂制品的侧面冲孔或冲槽．

2 斜楔式侧孔(槽)水平冲裁模具

2.1 结构设计

图4为斜楔式侧孔(槽)水平冲裁模具．此模具主要由上模座1、压料螺钉2、模柄3、斜楔固定板5、压料橡胶6、压料板7、滑块压板9、凸模10、凸模固定板11、凹模12、下模座13、导滑槽14、斜滑块15、橡胶压板16、复位橡胶17、斜楔定位板18、斜楔19、复位螺钉21等零部件组成．该模具最大的特征是依靠斜楔19将压力机滑块的垂直运动转变为斜滑块15的水平运动，从而推动凸模固定板11和凸模10在水平方向上进行冲侧孔或冲侧槽．凸模10和凹模12的相对位置精度依靠斜滑块15在导滑槽14内的直线滑动精度保证．凸模10通过凸模固定板11固定在斜滑块15上；压料板7和压料橡胶6通过压料螺钉2与斜楔固定板5相联结；斜楔19固定在斜楔固定板5上，工作时以斜楔定位板18承力定位，可提高斜楔的刚度，以减小变形；凹模12、导滑槽14和斜楔定位板18安装在下模座13上；橡胶压板16和复位橡胶17通过复位螺钉21与斜楔定位板18联结；模柄3固定在上模座1上．

2.2 工作过程

如图4所示，斜楔式侧孔(槽)水平冲裁模具的工作过程为：

(1)工件的安装．将图2所示的工件2安装到凹模12上，其径向和轴向分别以凹模12的外圆柱表面和上平面定位．

(2)加工过程．工件安装完成后，模具开始冲压加工，压力机滑块通过斜楔固定板5带动斜楔19进行垂直运动，斜楔19接触斜滑块15后，推动斜滑块15、凸模固定板11和凸模10在导滑槽14内进行水平方向上运动，进行冲裁侧孔φ8．同时在冲孔加工之前，为确保冲孔φ8位置的精度及加工时的稳定性，压料板7在压料橡胶6和压料螺钉2的作用下，预先将工序件8压紧了；完成冲孔φ8工作后进行开模动作，斜楔19随着斜楔固定板5离开斜滑块15，斜滑块15在复位橡胶17、橡胶压板16和复位螺钉21的作用下带动凸模固定板11和凸模10复位，并与斜楔定位板18接触，完成开模动作．

2.3 斜楔式侧孔(槽)水平冲裁模具的设计注意事项和结构特点

设计注意事项(参见图4)：(1)斜滑块15的行程a应满足凸模10的冲孔需要．(2)为避免斜楔19和斜滑块15干涉啃模及提高工作的稳定性，须满足b>d+3，同时c>a+b+3．(3)斜楔19和斜滑块15的工作角度α相同，且以40°～50°为宜，一般取40°[3]；若需要较大的冲裁力时，角度α可以减小到30°，以提高水平冲裁力；若为了获得较大的冲裁行程，角度α可以增大到60°．(4)为了排除冲孔废料，应该注意在凹模12内部开设漏料孔并与下模座的漏料孔相对应．

结构特点：(1)利用斜楔19和斜滑块15传动机构实现凸模10在水平方向上冲侧孔．(2)利用压料橡胶6实现了工件的预压紧，利用复位橡胶17有效保证了斜滑块组件的安全复位．(3)为保证斜滑块机构的滑动直线运动精度及延长使用寿命，斜楔19、斜滑块15、导滑槽14、凸模固定板11及滑块压板9等相关部件有相对滑动的表面均需作表面淬火、研磨处理，满足耐磨、光滑无阻滞、往复滑动自由的要求，并在工作中应进行适当的润滑．(4)该模具在压力机的一次行程中只冲一个侧孔(槽)；类似这种斜楔式冲侧孔(槽)模具，如果工件有多个侧孔(槽)时，则可以安装多个斜楔滑块机构实现同时冲裁多个侧孔(槽)，孔间的相对位置精度由模具精度保证；模具采用的斜楔滑块机构可根据工件中侧孔(槽)的数量及分布情况，一般选用2组或4组对称分布，并同时工作，保证模具受力均匀相互平衡，运动平稳；此类模具生产效率高，但模具结构较复杂，整体轮廓尺寸较大．

3 结语

悬臂式侧孔(槽)垂直冲裁模具和斜楔式侧孔(槽)水平冲裁模具的结构设计和工作过程各具特点，主要应用于冲裁空心薄臂零件的侧孔、侧槽或侧切口等，是两种典型的空心薄臂零件侧孔(槽)冲裁模具．在实际生产应用中，应根据工件的结构特征、侧孔(槽)的分布情况、孔(槽)间位置精度及生产批量等因素选择技术经济精度较高的模具结构，具有生产指导意义．

[1]马朝兴.冲压模具设计手册[M].北京：化学工业出版社，2009．69-70.

[2]王孝培.冲压手册(第三版)[M].北京：机械工业出版社，2012．86-87.

[3]王小彬.冲压工艺与模具设计[M].北京：电子工业出版社，2006．48-49.

(审稿人 胡 坤 邓景茹，责任编辑 王 巍)

Design of punching die for side hole (groove) of hollow thin part

HAN Chang-zheng

(Yingkou Colloge of Vocational and Technicalogy, Yingkou Liaoning 115000)

The structure of the punching die for the side hole (groove) of the hollow thin part is relative complex which is a difficult point in mould design. Through the analysis of two typical structures of the punching die for the side hole (groove) of the hollow thin part, this paper expounds their working principles and designing items. These principles and items will ensure the processing quality of the side hole (groove) of the hollow thin parts and realize the batch production.

hollow thin part；side hole(groove)；punching die；structure design

2016—12—15

韩长征(1966-)，男，辽宁营口市人，高级工程师，副教授，主要从事机械设计、机械制造方面研究．

TG385.2

A

1008-5688(2017)01-0074-04