下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
冲压加工所用的模具简称冲模，它是实现冲压生产的主要工艺装备。一般来说，冲压制品零件的表面质量、尺寸公差、生产率以及企业的经济效益等都取决于冲模的结构和质量。利用冲模进行各种材料的冲压成形，可实现高速、高效的大批量生产，并在大批量生产条件下能保证制品的质量稳定和互换性。因此，在现代工业生产中，冲模的应用日益广泛，模具的生产水平和发展状况已被认为是衡量一个地区乃至一个国家的工业水平的重要标志之一。
1.冲模的类型及基本结构
在冷冲压生产中，冲模的类型很多。按冲压工序分，冲模可分为冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模及冷挤压模等；按冲压组合工序方式分，冲模又可分为单工序冲模、多工序连续模（又称级进模、跳步模）、多工序复合模等；按冲件精度分，冲模可分为普通冲模及精密冲模等。但无论何类冲模，除工作刃口形状不同外，其结构都大同小异，都由工作零件、结构零件、导向零件、定位零件、卸退料零件等组成。图1-1所示为单工序导柱导向冲裁模。该模具由上模与下模两部分组成。上模由上模座1与凸模2通过内六角螺钉、圆柱销紧固组成；下模由卸料板6、导尺9、凹模4、下模座5及定位销7组成。上、下模通过固定在上模座的导套8与下模座的导柱3以H6/h5或H6/h7配合形成定向定位连接，以保证下、上模的正确位置；工作时不受压力机滑块精度的影响组成整体模具。
在图1-1所示落料冲裁模中，凸模2、凹模4组成模具的工作零件，主要用于对制品零件的成形，它是模具的核心零件，其质量精度要求较高；上模座1、下模座5组成模具的支承零件，主要是起连接、固定模具的工作零件、定位零件与卸料零件作用，是模具的主体零件；导柱3、导套8是连接上、下模的导向零件，并使上、下模连成一体，成为整体模具；卸料板6为模具的卸退料零件，主要是使零件冲压后，将条料恢复原位。此模具是一个硬性卸料机构，又称刮料板，主要适用于厚度 t ≥1mm材料的冲裁，如级进模经常采用。而对于冲裁 t ＜1mm的板料，应采用弹性卸料板，并以弹簧及橡皮做弹性元件。如图1-2所示，卸料板4为卸料零件，而顶件器2、打料杆3则为领件零件。图1-1中导尺9和定位销7组成模具的定位零件，主要使条料送进过程能有一个准确位置。图示中的螺钉及圆柱销称为紧固零件，主要是把模具各部件连接固定在一起而成为整体模具，而圆柱销又兼起定位作用。
图1-1 单工序导柱导向冲裁模
1—上模座 2—凸模 3—导柱 4—凹模 5—下模座 6—卸料板 7—定位销 8—导套 9—导尺
图1-2 倒装式落料模
1—凹模 2—顶件器 3—打料杆 4—卸料板 5—凸模
图1-1所示模具在工作时，条料送进采用左右导尺导向并由定位销定位。当压力机滑块下降时，带动模具中的凸模2与凹模4将板料通过刃口沿封闭周边切断而冲下制品零件，并从凹模漏料口落下；待凸模随滑块回升时，包括凸模上的条料由卸料板放下回到原位完成整个冲裁过程。待材料继续送进可进行第二次冲裁，从而进行批量生产。
2.冲压加工对冲模的要求
冲模是冲压生产必不可少的主要工艺装备。因此，冲模的结构及性能必须满足冲压生产的下述要求：
1）必须能冲压出合格的制品零件。
2）必须使用方便、操作安全可靠。
3）必须能适应批量生产的要求。
4）必须坚固耐用、使用寿命长。
5）必须容易制造、方便维修。
6）必须成本低廉。
冲压加工使用的冲模类型及结构很多，这在本书的后续章节里还要做专门介绍，作为一名冲压工在上岗之前，必须首先要了解所使用的冲模基本结构及动作原理，才能更好地对其进行使用，以冲出合格的制品，并能更好地发挥其作用、降低成本和提高经济效益。
冲压加工使用的压力设备又称压力机，它是冲压生产中主要加工设备。即在加工中，用它所提供的压力作用于安装在其工作台面上的冲模使板料受压发生塑性变形，冲压出所需形状和尺寸的零件。
1.压力机的类型及应用范围
在冲压加工中，为了适应不同的冲压工作需要，多采用各种不同类型的压力机。目前，压力机的种类很多，按传动方式不同，主要可分为机械压力机和液压压力机两大类。其中，机械压力机应用最为广泛。其工作主要是靠机械传动增加的压力带动冲模冲压板料。
（1）开式曲柄压力机 开式曲柄压力机是通用型冲压设备。它主要可用于落料、冲孔、切边、浅拉深或成形等工序。开式曲柄压力机按连杆数目可分为单点压力机和双点压力机；按曲轴位置可分为纵放式压力机和横放式压力机；按工作台机构可分为固定台式压力机、升降台式压力机和可倾式压力机；按公称压力可分为小型曲柄式压力机（公称压力小于1MN）、中型曲柄式压力机（公称压力1～3MN）大型曲柄式压力机（公称压力大于3MN）三种类型。其床身多为C形，工作台三面敞开，便于左右、前后操作。
图1-3 开式曲柄压力机
1—机座 2—机身 3—飞轮 4—制动器 5—曲轴 6—离合器 7—大齿轮 8—连杆 9—调节螺钉 10—滑块 11—工作台 12—踏板系统
如图1-3所示，开式曲柄压力机主要由机身2、滑块10及传动系统、踏板系统12、制动系统等组成。压力机在工作时飞轮3由电动机通过减速齿轮传动，并通过与踏板系统12连接的离合器6操纵与曲轴5的脱离与接合。当离合器接合时，曲柄与飞轮3一起转动，位于曲轴前端的连杆8也被带动。而连杆又与滑块10连接，由于连杆运动，滑块则随之做上下往复运动，即带动装在滑块上的凸模进入/退出装在工作台11上的凹模，实现整个冲压过程。当离合器6在踏板系统12的操纵下脱离曲轴时，曲轴即停止运动，并在制动器4的作用下，使其停止在上死点位置，可准备第二次冲压。依此操作下去，即可实现连续批量生产。
（2）闭式曲柄压力机 闭式曲柄压力机多为大中型冲压机床。它与前述小型开式曲柄压力机的结构特征、公称压力大小虽有不同，但它们的基本构成相同。如工作机构（曲柄机构）、传动机构（电动机、带轮、传动轴、齿轮、离合器、制动器及飞轮等）。这种压力机多采用多级传动，分单点、双点和四点式压力机及上传动和下传动式压力机。其床身由横梁、左右立柱和底座组成，用螺栓拉紧。其刚性好，受力均匀。床身两侧为封闭状态，只有前后敞开，如图1-4所示。因此，其工作安全可靠、平稳，一般设有气垫装置，可用于卸料及拉深中的压边。闭式曲柄压力机主要用于冲孔、落料、切边、弯曲、拉深、成形等工序，是冲压加工通用设备，应用比较广泛。
图1-4 闭式曲柄压力机
1—飞轮制动器 2—液压泵 3—偏心轮 4—连杆 5—滑块 6—气垫 7—平衡器 8—油雾器 9—制动器 10—飞轮及离合器 11—轴承座
（3）闭式拉深压力机 闭式拉深压力机主要有单动、双动和三动，单点、双点和四点，上传动与下传动等多种结构形式。与上述曲柄压力机相比，这类压力机有可靠的压边装置，滑块行程较大，滑块运动过程中速度较慢、运动比较平稳，主要用于大、中型件及覆盖件的拉深、成形，是一种专用拉深机械。
（4）摩擦压力机 摩擦压力机与曲柄压力机一样具有增力的飞轮机构。它主要以螺纹传动机构来增力和改变运动方向，本身没有固定的上、下死点，但结构简单。摩擦压力机如图1-5所示。摩擦压力机主要用于切边、校平、弯曲等工序。
（5）液压压力机 液压压力机简称液压机。如图1-6所示，液压机主要以液体的静压力传动进行工作。即将高压液体压入液压缸内，借助于活塞推动滑块运行实现冲压过程。其动作平稳可靠，适用于冷挤压和复杂零件的拉深、成形。
随着现代冲压技术的发展，目前一些新型压力机不断涌现，如多工位自动压力机、精冲高速、冲模回转头等压力机的投入使用，为冲压生产提供了极大的方便。
2.冲压加工对压力设备的要求
压力设备是冲压加工最主要的加工设备。在选用及使用压力设备时，对其应有如下要求：
图1-5 摩擦压力机
1—机身 2—工作台 3—支架 4—螺母 5—螺杆 6—滑块 7—飞轮 8—支撑 9—轴 10、11—摩擦盘 12—带轮 13、14—连杆 15—手柄
图1-6 液压机
a）上压式液压机 b）下压式液压机
1—顶出缸 2—锁紧螺母 3—下横梁 4、10—活动横梁 5、11—立柱 6、12—上横梁 7、8—工作缸 9—活塞杆
1）冲压用的压力机，必须要与所完成的冲压工序性质、生产批量大小、冲压件的几何尺寸及精度相适应。
2）压力设备的精度与刚度，必须要满足冲压件的需求，以便获得较高的冲件尺寸精度。
3）压力设备的许用压力必须高于制品冲压全过程的变形及卸料力。
4）压力机的滑块行程应能保证坯料的顺利放进和制品零件的方便取出。
5）压力设备的功率必须要与所使用的冲模所需总功率大小相适应。
6）压力设备的装模高度必须要与使用的冲模高度相匹配。即冲压完成时，模具的高度应略小于压力机连杆调节到最小距离时由压力机垫板上平面到滑块底平面的距离。
7）压力设备应使用安全、可靠。
冲压加工在生产中常用的夹具主要有模柄衬套、压板、T形螺栓、六角螺栓、垫块等，主要用于冲模在压力机上的紧固。
1.上模紧固用夹具
上模的装固主要采用两种方法。第一种方法是采用螺母直接压紧压力机上夹块将模柄直接固定在压力机滑块内。但当模柄直径小于滑块内孔时，必须借助图1-7a所示半圆开口衬套紧固。其内径相当于模柄直径，外径相当于压力机滑块分口直径，一般采用45钢加工而成。紧固连接方法如图1-7b所示。第二种方法是对于大中型模具可直接采用备用的螺钉、螺母紧固。
图1-7 衬套及其紧固方法
1—滑块 2—衬套 3—模柄 4—压块 5—螺栓 6—螺母 7—紧固螺钉
2.下模紧固用夹具
在压力机台面上固定下模主要有三种方法：①对于较大型模具可采用备用螺钉直接固定；②采用备用螺栓及螺母，借助于压力机工作台上的槽孔（T形槽）直接压固；③对于小型模具，可借助备用的夹具——压板或垫铁紧固，如图1-8所示，压板与垫块一般都用钢制成。为使用方便，冲压车间可备以多种类型、大小的垫块、压板，以便不同类型的模具安装使用。如图1-9所示，阶梯式垫铁适用于模座厚度不同的冲模的安装，安装时可根据模座厚度的大小，固定在不同高度的台阶上。
图1-8 用压板及垫铁紧固下模
1—模座 2—下模 3—压板 4—垫圈 5—螺母 6—螺钉 7—垫块
图1-9 阶梯式垫铁
在冲压加工过程中，特别是冲压中、小型工件时，冲压工常采用各种手工工具来代替双手进行送退料及取件工作，以避免操作者的手直接伸入冲模的上、下模之间而发生人身伤害事故。这类手工工具一般是根据不同的坯料形状和重量加工制成的。但无论何种结构的手工工具都应具有结构简单、重量轻、使用灵活、送退料及取件可靠等特点。
目前，在生产中常用的冲压手工工具主要有以下几种：
1.弹簧夹钳和铁钩
弹簧夹钳及铁钩是一种简单的手工工具，如图1-10所示，主要用于取放小型坯料或工件。
图1-10 各种弹簧夹钳及铁钩
a）铁钩 b）夹钳
2.气动夹钳
气动夹钳是一种利用压缩空气作为动力的手工工具，主要用来夹取中型尺寸工件，如图1-11所示。
图1-11 各类气动夹钳
3.真空吸盘
真空吸盘是一种利用真空吸力来取送工件及废余料的手工工具，主要用于取送平板类工件，如图1-12所示。
4.电磁吸盘
电磁吸盘是一种电磁式手工工具，其头部为一直流电磁铁。当按动电气开关2时，使电路接通，产生电磁吸力，将工件或废料吸住取下，主要用来取送大型工件，如图1-13所示。
图1-12 真空吸盘
图1-13 电磁吸盘
1—手把 2—电气开关 3—连接管 4—螺钉 5—防护罩 6—绝缘板 7—铁心 8—线圈
在上述的冲压加工手工工具中，电磁吸盘应用起来比其他手工工具更方便可靠，但其制作比较复杂，适用于批量、大型工件冲压。