凸模固定方式及其应用

1.凸模的用途

凸模在冲压成形中用来形成冲件的孔或各种成形件的内形，包括形状和尺寸。如冲切冲件孔时和各种成形件的尺寸标注在内形中时，如图3-2冲孔模的孔。图3-3复合模冲件垫圈的ϕ8.5孔，图3-4级进模冲件支架的ϕ8和2×ϕ4.2三个圆孔，以及图3-6拉深模拉深件的内形尺寸ϕ12.5，均需由凸模来保证其形状和尺寸。

当凸模用于落料成形或成形件尺寸标注在冲件外形上时，凸模则是根据凹模型孔的形状和最终尺寸，再根据冲压成形工艺的种类及冲件材料厚度配作合适的间隙，配合凹模型孔来完成冲压成形的内容。如图3-1所示落料模的凸模和图3-4的落料凸模。

2.凸模的组成形式

冷冲压模具的凸模通常由三大部分组成，如图3-7所示，即工作部分、固定部分、过渡部分。

（1）凸模的工作部分 凸模工作部分的截面形状是由冲压成形的实际需要来决定的，包括各部分的尺寸大小。工作部分的长度则是要满足工作需要，如工作时有足够的活动长度，不会与相关零件发生干涉、碰撞，并且要有足够的修磨余量。同时，还要考虑工作部分的强度，尤其如图3-7a类小凸模，工作部分不宜过长，否则会受力引起弯曲变形，或直接被折断。还有如图3-4级进模的两种冲孔凸模，工作部分的长度应大于图示模具闭合状态下固定板下端与固定卸料板上端的间隔距离，确保非工作待用状态合模，加粗的非工作部分不会与凹模刃口发生碰撞。

（2）凸模的固定部分 冷冲压模具较多的凸模，尤其各种中小型凸模，大多采用与固定板孔过盈配合来固定。对于非圆成形的凸模，同时还实现了方向的锁定。凸模的固定部分对于大多数小型凸模，尤其是形状比较简单的，大多用加粗的方式来提高强度。而且还可将复杂的形状简化，便于固定板孔的加工。当固定部分为圆形，工作部分为非圆成形时，应如图3-7b所示安排防转销用于锁定已调正的方向关系。直通式凸模如图3-7c所示，在制作时应保持固定端略大于工作端的状态，更有利装配及固定的牢固性。

图3-7 凸模的组成

a）带过渡段铆接凸模 b）带凸缘固定加防转凸模 c）直通螺钉拉紧凸模

（3）凸模的过渡部分 冷冲压模具的凸模常有一段过渡部分，用来从工作部分向固定部分过渡和保证凸模有合适的总长度。过渡部分的截面形状大多与固定端相同，即使是三部分都相同的直通式，其大小也是过渡部分应略大于工作部分，但又略小于固定部分为好。过渡部分加粗与工作部分形成的台阶连接处最好采用圆弧方式过渡，以免因应力集中引起裂纹导致疲劳断裂，如图3-7b所示的凸模。当固定部分加粗太多，与工作部分形成较大的尺寸差时，可安排如图3-7a所示凸模的过渡段。

3.凸模的固定方式

（1）凸模以固定板为主的固定方式 这种固定方式凸模的固定端与固定板的固定孔用过盈配合的方式形成固定连接，限制了凸模轴线向平面四个方向的移动和偏斜，对于非圆形的凸模，同时还限制了绕凸模轴线的转动。对于固定部分为圆形，工作部分不是圆形的凸模，也用防转销锁定了正确的方向。但沿凸模的轴向移动尚未加以限制，虽说冲压时固定端顶在垫板上不会移动，但分模时卸料力会拉着凸模向冲压方向移动，若不加以限制，配合较松的凸模就可能被拉出固定孔，或移动一定距离，带来非常不利的后果，为此，必须对凸模轴向的移动加以限制。

1）小型凸模的固定方式。小型凸模多数采用在固定端加大尺寸的办法来防止轴向移动。如图3-8所示的三种方式比较常见。其中图a为铆接方式，即在制作时适当加长固定部分作为铆量。装配时用镦粗方式将铆量部分填入固定板孔口事先倒角的环形空隙内，利用头部的加粗来承担脱模力，防止凸模轴向拔脱。适用于各种形状的小型凸模，但翻铆部位的硬度应偏低，不适合全部淬硬的凸模。图b为带斜肩方式，即将用铆接方式获得的头部镦粗，直接在加工时作出，就不受淬硬范围的限制，但仅适用于固定部分为圆形的凸模，其他形状制作有难度，斜肩部分也不易一致。图c为带凸缘方式，即在固定端加工出一定厚度、且周围均大于凸模固定部分外形的凸缘，来防止凸模轴向拔脱，固定板孔口有相同深度的扩大来配合装配，这种方式对于圆形比较理想，用于比较复杂的成形时，不便凸模采用线切割加工成形，会增加制作的难度。

图3-8 小凸模的固定方式

a）铆接方式 b）带斜肩方式 c）带凸缘方式

2）中型凸模的固定方式。尺寸较大的凸模，采用铆接方式固定不够理想，也不便采用局部淬硬的热处理来保证铆接部位的低硬度问题。采用整体凸缘结构又不便加工，尤其是一些形状较为复杂的凸模，而且凸缘处硬度较高时脆性大，还易产生应力开裂，装配时也易被压裂失去凸缘。这时，可以选用图3-9a，附设凸缘的结构形式。即让凸缘部分单独成件，可不经淬硬，再用螺钉与凸模固定连接，凸模就可以是直通式便于加工成形。凸缘硬度低、韧性好，又无应力集中就应不会开裂。再大一些的凸模还可以不要凸缘，直接用螺钉通过垫板拉紧凸模来固定，如图3-9b的形式。当垫板较厚时，还可以将螺钉沉头孔直接加工在垫板上，如图3-9c。可以免去在上托（或底座）上加工螺钉头部让位孔。

（2）不用固定板的固定方式 大型凸模大多不用固定板的孔来固定，不但加工不方便，而且既费工又费料，固定的效果还不够理想。可以分别采用图3-10所示的两种凸模固定方式。图a用于外形比较简单的，可在模板上加工浅槽，与凸模形成比较紧密的配合，实现前后、左右方向移动和绕凸模轴线转动的控制，再安排一定数量和规格的螺钉拉紧即可。这样就省去了固定板和垫板两个零件，既减少了加工工时，又节约了材料。图b对外形形状比较复杂的，用加工浅槽来实现配合和定位，制作难度大，装配也不方便，所以采用与模板直接用螺钉拉紧固定，销钉锁定的形式更为理想。而且在必要时，还可在模板和凸模之间增设垫板来保护模板。

图3-9 中型凸模的固定方式

a）附设凸缘方式 b）通过垫板拉紧方式 c）直接用垫板拉紧方式

图3-10 大型凸模的固定方式

a）浅槽定位方式 b）圆柱销锁定方式

（3）凸模直接在冲头把上的固定方式 部分无导向简易冷冲压模具，是将凸模与冲头把直接连接固定在一起。(www.xing528.com)

1）一般固定方式。如图3-11a所示，直接将板状的凸模嵌配在冲头把的槽内，经组合加工销孔并配入两颗圆柱销，即可实现凸模和冲头把的连接固定。但这种形式凸模固定端应方便钻孔、铰孔，不适宜反复地拆装。图3-11b则是用两颗螺钉从上方拉紧固定，拆装就比较方便。条件合适时，冲头把还可以重复使用。图3-11c则是只用一颗螺钉从中心拉紧固定，不但加工拆装方便，冲头把还可以通用。以上三种均只能在机外完成拆装。

图3-11 凸模和冲头把直接固定

a）销钉固定方式 b）螺钉固定方式 c）单螺钉固定方式

2）机上快速装拆固定方式。如图3-12a所示，凸模利用固定端螺纹来与冲头把连接固定。其中有一段圆柱面中心定位，用凸缘与冲头把下端面紧贴来传递动力。这种结构形式，可以在机上实现快速更换。但无法锁定成形的方向，选用时应特别注意。而图3-12b，则是从侧面顶在凸模事先作好的斜面上来实现与冲头把的固定，而且可以锁定方向。这两种形式的冲头把可实现通用。

3）直接嵌入带凸缘冲头把凸模。如图3-13所示，将带凸缘冲头把直接嵌入凸模上端，用螺钉连接固定。节约材料，装拆方便，也不受凸模形状限制，只需有足够的配合面积即可。也不影响凸模成形部分的加工。适用于较大的凸模、要求不高的无导向模具。

图3-12 机上快速装拆固定方式

a）螺纹固定方式 b）螺钉顶紧固定方式

图3-13 直接嵌入冲头把凸模

4）整体式凸模。图3-14所示就是一个整体式凸模，即冲头把和凸模是同一个整体，不需连接固定和装配。多用于形状简单、要求不高的试生产模具，选择质量一般的材料，能应付数量较少的冲件即可。

（4）灌注粘接固定方式 在凸模和固定板孔预留的空隙内，填入所需的粘结剂。待固化后来实现凸模连接固定的方式。

如图3-15所示，凸模固定部分和固定板孔有较大的预留间隙，制作精度就会大幅度下降，包括形状、尺寸和位置精度。装配时图a是在间隙内灌入如环氧树脂、低熔点合金之类的材料，并在凸模和固定板孔内加工有一定深度和宽度的环形槽，既可固定位置，又能防止凸模的轴向移动。而图b则是在填入粘结剂的同时，在凸模周围相同的高度位置加工有浅圆弧凹坑，放入一定大小的钢球，卡在固定板孔上端的台阶上，来防止凸模可能发生的轴向移动。但对于薄型的凸模，则采用如图c所示，在凸模固定端穿过一根横销，卡在固定板孔口的台阶上的方式，来解决凸模的轴向移动问题。这种固定方式，虽说加工制作的难度下降，但装配的难度却有所上升，且不便作任何调整。所以，必须解决好凸模的方向、位置关系问题，尤其是多凸模的固定。比较适合用于模具的修理、更换。

图3-14 整体式凸模

图3-15 灌注粘接固定方式

a）灌注固定 b）钢球固定 c）横销固定

（5）组合凸模的固定方式 部分凸模为了方便制作，改善和提高工作时的强度，便于易损凸模的更换等，设计制作成组合结构形式，这些凸模同样需要安装固定。

如图3-16的三种不同方式组合凸模，图a用于冲切相距较近的多条较窄长槽，分步冲切模具会很大，且难以保证相互间位置关系，所以采用多凸模并排组合的方式，用圆柱销串联在一起，再装入固定板孔铆接固定。要注意的是：要采取措施确保外侧凸模的强度，防止受力偏斜，影响组合关系和与凹模型孔的对正。图b是将一个整体凸模分成两块，改善加工工艺，用螺钉连接固定在一起后，同时装入固定板孔，再用螺钉拉紧固定。图c用于小尺寸易折断的凸模，长度很短的工作部分装入专门的护套，护套内用螺塞通过圆柱杆件压住凸模来固定，再整体装入固定板孔中固定。由于凸模伸出长度小，不易折断，即使折断，也可以不取下护套实现快速更换。

图3-16 组合式凸模的固定方式

a）并排组合式凸模 b）拼合式凸模 c）带保护套凸模