如何设计切边模：模具间隙和结构形式的选择

时间：2023-06-30 理论教育版权反馈

【摘要】：切边凹模钳口颈高度h与锻件钳口颈高度相同，其宽度b应比锻模钳口颈宽度大2mm，锻模钳口尺寸见锻模设计数据。其他锻件的切边凹模均做成拼块式，以便于加工和调整。图7-1-12为部分切边凹模的分块方法，可供设计参考。模具间隙应根据锻件形状、飞边位置以及切边模的不同形式来选取。采用一般形式切边模切边时，图7-1-18所示的结构形式可消除切边造成的裂纹。

1.凸模设计

凸模按锻件配置，具体设计时应考虑如下几方面的因素。

1）凸模与锻件需有一定的接触面积，以防切边时锻件表面被压伤或产生弯曲。

2）当上述条件满足时，凸模形状可以简化，如图7-1-3所示。

3）为了简化模具制造，避免凸模啃坏锻件，凸模与锻件之间应留有空隙，如图7-1-4所示，其值可参考表7-1-1。

表7-1-1 切边凸模与锻件间的空隙

注：细长件取大值。

图7-1-3 切边凸模的简化

图7-1-4 切边凸模与锻件间的空隙

4）为使凸模配制方便，一般将锻件形状简单的一面向上，见图7-1-5。但应考虑切边时锻件的变形及定位问题，如图7-1-6a所示切边时锻件变形较大。若按图7-1-6b的所示切边，则质量较好。若叉部顶端较窄，应在凹模与锻件间留1～2mm空隙，以防锻件局部变形而影响高度方向尺寸。

图7-1-5 用形状简单的凸模切边

5）为避免凸模在锻件支承面上产生压痕，一般情况下，凸模应大于与其相接触的锻件轮廓尺寸，如图7-1-3所示。在特殊情况下，为保证凸凹模间具有足够的间隙，可按图7-1-7考虑凸模尺寸，只需d＞D₁即可。

图7-1-6 切边时锻件的安放

a）不好 b）较好

2.凹模设计

凹模刃口的轮廓线按锻件图在分模面上的轮廓制造。热切时应考虑冷缩率1.2%～1.5%，对于易冷却的细长件或锻件杆部取小值，反之取大值。

凹模落料孔的形状见图7-1-8，其中图b的直刃口是为了增加刃部强度及翻新时修磨用，但加工麻烦。图a、c两种形式加工方便，刃部采用堆焊时可进行多次修复，是目前常用的形式。

图7-1-7 确定凸模尺寸

1—凸模 2—锻件 3—凹模 D—锻件公称尺寸 d—凸模尺寸 D₁—圆角半径与锻件上平面切点的直径

图7-1-9为切边凹模钳口形式。切边凹模钳口颈高度h与锻件钳口颈高度相同，其宽度b应比锻模钳口颈宽度大2mm，锻模钳口尺寸见锻模设计数据。

图7-1-8 切边凹模落料孔形状

图7-1-9 切边凹模钳口形式

图7-1-10为切边凹模的常用形式，其主要尺寸见表7-1-2。

表7-1-2 切边凹模主要尺寸（单位：mm）

图7-1-11为波浪形凹模，多用于轴类件切边。这种模具可以防止锻件切边时翻转而影响切边质量，但制造困难。

图7-1-10 切边凹模的常用形式

注：1.图中i等于锻件飞边桥部宽度，或小于1～2mm。

2.图中尺寸E等于（或小于）终锻模膛端边至钳口的距离。

图7-1-11 波浪形凹模

图7-1-12 切边凹模分块方法

凹模可做成整体式或拼块式。整体式多用于回转体锻件。其他锻件的切边凹模均做成拼块式，以便于加工和调整。分块方法应根据锻件形状、凹模的调整、凹模在热处理时的变形以及凹模的机械加工等因素来确定。从热处理时的变形看，凹模每块长度不宜大于350mm。图7-1-12为部分切边凹模的分块方法，可供设计参考。

3.凸模与凹模间隙的选择

切边时凸模一般进入凹模，凸凹模之间必须具有一定的间隙。模具间隙应根据锻件形状、飞边位置以及切边模的不同形式来选取。为了简化模具结构，保证切边质量，间隙一般在0.8～1.5mm之间选取。图7-1-13为一般切边模形式，其间隙可按切边压力机吨位选取，见表7-1-3。图7-1-14为轴类件切边模形式，其间隙按锻件直径D选取，见表7-1-4。截距s的大小应保证凸模边缘的厚度b足够大，以免该部分变形或损坏，另外还应保证锻件具有足够的承压面积，以免锻件变形，并防止产生压痕。热切时b值一般不小于1.5mm，并随锻件直径D的增大而增大。图7-1-15是用于斜度α较大（一般大于20°），且锻件高度大于20mm时的切边模形式。其间隙与锻件高度关系不大，建议取1mm。截距s的大小见表7-1-5。图7-1-16用于平底飞边的切除，其间隙在冷切时取0.5mm，这种形式的切边模的切边质量不好，易产生纵向毛刺，不好打磨，一般用于胎模锻。此种形式凸凹模均起剪切作用，刃口均需保持锐利。图7-1-13～图7-1-15这三种形式只有凹模起剪切作用，凸模只起传递压力作用。

图7-1-13 切边模间隙（形式Ⅰ）

图7-1-14 切边模间隙（形式Ⅱ）

图7-1-15 切边模间隙（形式Ⅲ）

图7-1-16 切边模间隙（形式Ⅳ）

表7-1-3 切边模（形式Ⅰ）的间隙（单位：mm）

表7-1-4 切边模（形式Ⅱ）的间隙（单位：mm）

表7-1-5 切边模（形式Ⅲ）的间隙（单位：mm）

当锻件形状复杂时，间隙的选择必须考虑凸模与锻件的空隙，见图7-1-4。原则是凸、凹模间隙必须小于凸模与锻件的空隙，以防凸模啃坏锻件，必要时设置导柱导套。对于易变形的薄法兰件，切边时锻件变形较大。可预先在正方形法兰锻件的四角局部加厚，见图7-1-17，以补偿由切边引起的一部分变形。对切边质量要求较高的叉形件，间隙应取小值。

图7-1-17 加厚的锻件切边图

低塑性材料模锻件切边时，对拉应力特别敏感。采用一般形式切边模切边时，图7-1-18所示的结构形式可消除切边造成的裂纹。

对于薄盘类锻件，当切边设备间隙较大时，在不设导柱导套的情况下，应取较大间隙。

4.脱飞边器

当切边凸凹模的间隙Δ较小时（冷切时Δ＜0.5mm，热切时Δ＜0.8mm）应采用脱飞边器。常用的有下列几种形式，见图7-1-20。

形式Ⅰ是刚性结构，比较可靠，也是最常用的一种结构。

形式Ⅱ是用于长度较大的大型锻件，用脱边爪脱除飞边。

锻件上沿飞边周边处易产生裂纹，应采用对咬式刃口，在模具刃口进入锻件飞边后，给锻件施加一定的推压力，使锻件与飞边分离，图7-1-18所示。

锻件在分模面投影方向上，存在投影尺寸较大，且厚度尺寸小的形状，如轮辐、薄（腹）板或冲孔连皮等，热切边时，很容易产生变形，条件许可时，可采用弹性顶件装置，使锻件在切除飞边过程中，始终处于凸模向下推压与顶件装置向上推压的受力状态中，来减少或消除切边变形，即所谓的“抱切”。实际生产中，可根据锻件形状和切边设备情况，采用弹簧、氮气弹簧或液压方式来实现。图7-1-19所示为由弹簧实现抱切的切边装置。

图7-1-18 对咬式切边模

1—压力机滑块 2—压板 3—弹簧 4—螺母 5—垫板 6—顶杆螺栓 7—模柄 8—顶件垫 9—凸模 10—凹模 11—导柱

图7-1-19 薄盘锻件切边模

形式Ⅲ是用橡胶来代替刚性脱边器，只适用于冷切边的小锻件。

形式Ⅳ常用于冷切飞边，当锻件高度较大时，用弹簧代替支承管，以减小凸模高度。

形式Ⅴ可用于冷切或热切特高的锻件，采用这种结构可以减小模具高度，推卸飞边所需的弹簧压力约为切飞边力之半。(www.xing528.com)

形式Ⅵ适用于平面投影为圆形的锻件。在凸模侧面切有一沟槽，可以使脱飞边时方便些。

5.切边凸模与凹模的固定

（1）凸模的固定大型锻件切边用的凸模，可用楔将凸模燕尾直接固定在压力机滑块上，前后用中心键定位，这种方法夹持牢固，见图7-1-21a；对特大型锻件，也可用压板、螺栓将凸模直接紧固在滑块上，见图7-1-21b。

图7-1-20 脱飞边器

注：形式Ⅳ中a=0.02D+4 h′=a+10 R′=aR″=a+2

图7-1-21 大型锻件切边凸模的固定

锻件切边用的凸模，一般固定在上模座上，然后再把上模座固定在压力机滑块上。将凸模固定在上模座上的常用方法有两种，一是用键槽和螺钉固定，见图7-1-22。二是用燕尾和楔固定，见图7-1-23。凸模用键槽及螺钉固定时的连接尺寸可参考表7-1-6，凸模宽度和长度图中未表示出来，应根据锻件配制，高度尺寸根据模具封闭高度计算。