五金模具设计之图解旋切模

作者：五金冲压件 文章来源: 本站原创 发布时间：2019-05-24 17:47

　　随着科技的高速发展，五金冲压件在各个行业的应用日益广泛，对产品的质量及尺寸要求也越来越严格。一些产品的传统加工工艺已经不能满足要求。其中五金拉伸产品尤为突出，拉伸件在拉伸过程中，由于材料的各向异性，厚度不均匀以及定位不准或拉深模间隙不均匀等原因，将使拉出的工件顶端不整齐。对于端部要求平齐、美观的零件就需要补充切边工序。以前，简单的切边加工方法（简单模具的飞边或在车床、旋压机上切边）达不到公差要求，工作效率低。而用加工精度较高的旋切模具可达到应有的效果。

　　旋切模是旋转浮动摆块切边模具的简称。按凸凹的位置可分为：正装和反装两种；按切边进刀的方向分为：轴（纵）向切边模（螺旋切边模）和径（横）向切边模（浮动摆块切边模）。由于应用程度的关系，这里只介绍螺旋切边模和浮动摆块切边模。

　　一、 螺旋切边模：

　　图1所示为螺旋切边模结构。

　　
 

　　此模具用于对圆筒形拉深件的切边。

　　芯子6可取出，工作时将冲件套在芯子上，放入螺套15内。当压力机滑块下降时，凸模9先压下芯子6并带动冲件一起下降，然后限位钉11下压滑块14一起下降。滑块14的外形为平直螺纹状，设计时注意滑块的斜度不能太大，否则模具容易被“咬死”。见（图2）

　　
 

　　
 

　　滑块14在下降的过程中，沿滑块座7的螺旋形内腔运动，滑块座7的结构图见（图3）。

　　
 

　　
 

　　凹模12也随之运动，与凸模作相对运动，对冲件进行切边。压力机滑块上升时，顶圈16在弹顶器的作用下，把滑块14沿螺旋方向顶至原位。弹簧2、顶圈17把冲件、芯子顶出。取出冲件和芯子。为方便从芯子上取下冲件，芯子6中开有一螺孔，用螺杆旋入，便于拔出芯子。冲件被切边后长度由芯子6控制。

　　此模具由于只能对圆筒件进行切边，加之螺旋形内腔加工复杂，应用程度受到限制，逐渐被浮动摆块切边模代替。一般较高（长）的拉伸件或圆筒件采用此模结构。

　　二、浮动摆块切边模：

　　浮动摆块切边模有正装和反装两种，结构上区别不大，只是凸凹模的上下位置相反，其余部分大致相同。正装浮动摆块切边模结构见（图4）：

　　
 

　　
 

　　反装浮动摆块切边模见（图5）：

　　
 

　　
 

　　两种结构基本相似，这里只介绍正装的浮动摆块切边模的设计方法。

　　1、正装的浮动摆块切边模的结构：（见图6）

　　
 

　　
 

　　（图6）所示为矩形件浮动式切边模。其主要特点是，凹模8置于凹模托板6上，凹模托板6与下模座孔成H9/h9动配合，并通过弹顶器（图中未绘出）借助柱头螺丝12，始终将凹模8往上顶。冲压前，将制件7放入凹模8内，由顶板2和弹簧3托住。为防止制件变形，制件内装有定位芯9，其外形与制件内形成H7/h7配合。芯子的高度与制件所需的高度相等。四根限位柱11用于限制凸模下平面与凹模上平面间的间隙，其值由料厚而定，一般取0.05mm。

　　2、浮动式切边的工作原理：

　　冲模工作时，上模借助压力机的压力，使凸模10先压住芯子、制件7、顶板2和弹簧，再往下凸模即要进入凹模，但由于限制柱的作用，凸模与凹模的平面间保持着一定的间隙。此时，凹模与四周导板1、13、4、5始终保持接触。凹模在导板的轨迹中，不但作上、下运动，还作水平方向运动时，芯子9也随之运动，即与凸模发生相对运动，在剪切力的作用下，对坯料进行剪切，并利用导板接触面的变化，使凹模按不同方向位移，依次把余边切掉。图2所示为凹模相对凸模位移切掉余边的慢动作的四个过程。实际上，冲压的一瞬间，即完成切边工作。

　　3、浮动式切边模导板的设计：

　　1）滑块的的动作原理：

　　设计浮动式切边模时，最关键的部分是导板。设计导板应先决定凹模需要的动作，再按动作的要求设计导轨的形状和尺寸。决定凹模动作，可采用作图法。普通拉伸件的切边模，只需作平面切齐，凹模可在X、Y两水平方向同时动作，分几次将制件的边切掉。动作是否达到要求，可用两张图纸验证，即在一张图纸上绘制凸模平面，在另一张透明纸上画出制件平面，将两张纸叠在一起，作相对位移，经几次动作比较，即可判定制件各边是否全部切掉，如（图7）所示。

　　
 

　　
 

　　如（图8）所示的的动作将制件的各边全部切齐，具体动作图如下：

　　
 

　　
 

　　图8)的动作可以以凸模平面为原点，四周的小格为移动的距离（为能看清，距离拉大），制件平面与凸模平面的相对移动可在一座标系上显示出来。则每个图移动如下：如图d)：凸模平面不动，制件向左、向前移3mm，则在座标上显示的位置见(图9)；

　　
 

　　
 

　　如图e）：由于前面制件已向前移了3mm，所以制件前后不动，只是横向向右移动了6mm，在座标图显示如(图10)；

　　
 

　　
 

　　如图f）：制件左右不动，从前向后移动6mm，在座标上显示见(图11)；

　　
 

　　
 

　　如图g）：制件前后不动，从右向左移动6mm。由于在d）图中，制件的左下角已切掉，此次向左移动6mm后，制件的四周全部被切到，座标图应是一个封闭的图形。见(图12)。

　　
 

　　
 

　　表1列出了拉伸件切边时的凹模移动量，箭头是四个移动方向（见图8）

　　
 

　　
 

　　以上动作完成后，制件的四周全部被切掉，动作的轨迹也形成了一个封闭的四方形，见(图13)。

　　
 

　　
 

　　如(图14)所示的动作图就有一部分废料未切掉，凹模动作不仅仅是一种，可多种多样。可根据个人习惯灵活运用。

　　
 

　　
 

　　2）导板的设计步骤：

　　a、滑块：

　　导板是作为滑块上下运动的导向部分，那么在确定导板形状前先设计出滑块的形状尺寸，导板的形状也就随之确定了。如(图15)所示。

　　
 

　　
 

　　设计滑块时需注意的几个参数：一般导板的角度θ设计成30°或45°，滑块的角度也就在30°或45°之间；图中的尺寸A取值要充分考虑此处的强度，太小强度不好，太大则模具高度（行程）过高；一般取（2—5）mm。

　　b、导板：

　　决定凹模动作及滑块的形状之后，即可动手设计导板了。凹模在X—X方向移动，由左右二导板决定；凹模在Y—Y方向移动，由前后二导板决定。凹模在X—X方向不动时，左右二导板是垂直线；凹模在X—X方向移动时，左右二导板斜线。凹模在Y—Y方向不动时，前后二导板是垂直线；凹模在Y—Y方向移动时，前后两导板是斜线。

　　根据根据三角函数公式：tanA=

　　
 

　　
 

　　得出如下图的结果：

　　
 

　　
 

　　(图16)中 当a=3mm时，各角度相对应的高度为(1.73、2.10、2.52、3.00)mm；

　　当b=6mm时，各角度相对应的高度为(3.46、4.20、5.03、6.00)mm；

　　上面的数字说明，当角度取45°时，滑块向下运动3mm，滑块也可向左右或前后移动3mm；向下运动6mm时，滑块也可向左右或前后移动6mm。

　　第一步、确定滑块块形状及尺寸：（见图17）

　　
 

　　
 

　　第二步、以滑块的形状绘制滑块行程模拟图：（见图18）

　　
 

　　
 

　　第三步、绘制滑块动作轨迹图：图中保证最单薄处有3mm。（见图19）

　　
 

　　
 

　　第四步、绘出滑块行程轨迹图（导板形状）：

　　设计时要充分考虑导板的单薄位置，可通过加长垂直部分的长度来解决强度及缓冲问题。（图20）所示，是按如下已知动作要求设计出导板型面：

　　①开始时，滑块处于是高位置，各和左、右、前、后导板接触。

　　②滑块在左右方向（X—X）左移3mm，前后方向（Y—Y）前移3mm。

　　③滑块向右移6mm，前后方向不移动。前后导板是垂直线，垂直行程应按左、右导板决定。

　　④滑块左右方向不移动，前后方向后移6mm，因此左右导板是垂直线，左右导板垂直线长短按前后导板决定。

　　⑤滑块在左右方向左移6mm，前后方向不移动。前、后导板是垂直线，垂直线长短按左右导板决定。

　　按照滑块的的动作轨迹，用直线连接起来，导板的形状就完成了。

　　
 

　　
 

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