冷冲压模具的定位零件,就是用来确定条料的停留位置,和工序坯件摆放在模具中的方向、位置控制。定位零件虽然不直接参与成形,但却会对冲件的质量产生重大影响,其中主要是冲件成形各部分的方向、位置关系。直接与定位零件有关,包括定位方式的选择、定位元件的精度、定位元件的装配、调整及稳定性、可靠性等。冷冲压模具中用来定位的方式较多,结构形式和使用效果也各有不同,但总体可以分为两大类,即:为条料送进提供定位和为工序坯件提供定位。
图3-32 双向导料固定卸料板
1.为条料送进提供定位
条料送进的停留位置正确与否,决定能不能获得一个完整的冲件、材料能否得到有效利用、冲件各成形之间的位置精度是否能满足设计要求,甚至操作是否方便等。
(1)挡料销 图3-33就是挡料销的标准结构形式。下端为固定端,与凹模孔紧配实现固定连接。头部用侧面为条料提用挡料式定位,定位精度不高,但可以通过修改头部直径大小来调整定位的位置,提高定位精度。多用于落料模或位置精度不高的级进模。有时还需要始用挡板的配合,解决级进模首步冲切时的定位。采用导头时也需要挡料销先进行初步定位,但要注意不能与导头导正动作发生干涉。
图3-33 挡料销
图3-34 活动挡料装置
1、7、10—弹压卸料板 2、6、8—活动挡料销 3—弹性橡皮 4—固定板 5—圆钢丝弹簧 9—圆钢丝扭簧 11—螺钉
(2)活动挡料销 图3-34是比较常见的三种活动挡料方式,活动挡料大多安装在弹压卸料板上,并与卸料板滑动配合,头部在弹性元件的作用下,利用高出部分为条料提供定位。多数用在倒装式复合模上,用三颗活动挡料销配合使用,其中侧面两颗为条料提供导向,前方一颗才是为条料提供定位。A型活动挡料销用于用弹性橡皮推动弹压卸料板完成卸料的模具,橡皮同样使活动挡料销向上高出弹压卸料板完成挡料。B型由于弹压卸料板是借助模外弹压装置来卸料的,所以专门安排圆钢丝弹簧来为活动挡料销提供弹力。为稳定弹簧的位置,下端在固定板上有坑孔,上端套在活动挡料销的杆上。C型为圆柱型活动挡料销,穿在扭簧上利用扭簧的弹力来保持头部的定位状态。活动挡料销定位精度不高,但不会发生干涉。
(3)始用挡料装置 当级进模采用挡料销定位时,条料的首步或还有第二步、冲切无法利用前端的挡料销来为条料提供定位,若是直接送至前端用挡料销定位,就会因为前端的一个或两个零件未在首步停留完成冲切而成为不成形零件,造成材料浪费。或者在用导头导正的模具中,导头在没有孔的情况下,对条料导正,就会发生干涉碰撞,对导头或模具造成意外损坏。所以安排始用挡料装置,为暂不能进入挡料销定位时为条料送进提供定位。待条料进入正常的挡料销定位时,始用挡料装置则暂时退出工作状态。
图3-35就是三种比较常见和标准的始用挡料装置。A型是在需要时将始用挡板推进侧面导板的导料槽,完成冲切后,再拉出脱离定位状态,以免影响正常送料。这种装置的特点是:定位时可自动停留在工作状态,退位必须再用手拉动脱离。B型则是利用圆钢丝弹簧复位,脱离定位状态可自动进行,但定位状态必须给予推压力,才能使始用挡板处于定位状态,弹簧自动复位可以保证安全,始用挡板不会自动进入定位状态去干涉送料。C型则是用钢丝弹簧来代替圆钢丝弹簧使始用挡板复位。
图3-35 始用挡料装置
(4)导头 导头安装固定在落料凸模适当的位置上,合模时利用前端锥面拉正条料并进入已完成冲切的孔内,实现条料定位,确保落料后的冲件孔与外形的位置关系。图3-36就是几种标准形式的导头。
图3-36 标准形式的导头
1)Ⅰ型:固定端与凸模孔紧配,过盈量太大不便装配,过盈量小了牢固性就差,容易被分模时拔脱。所以,应采用偏紧的配合,为方便从凸模中退出,凸模上的孔应作通,便于用打杆退出导头。
2)Ⅱ型:尺寸较小的导头,不能再用Ⅰ型的形式,否则固定部分强度太差,会无法承受较大的拉料力而折断。但加粗的固定部分应全部进入凸模孔内,以免在冲件表面留下压痕。
3)Ⅲ型:固定端采用螺纹连接的方式拉紧,导头与凸模孔可采用过渡配合的方式,装拆方便,利于维修更换。
4)Ⅳ型:当冲件孔和外形都比较小时,不便安排用螺纹连接的方式固定,则可选择用铆接的方式。此时导头与凸模孔的配合宜适当偏紧。装拆不够方便,拆下的导头无法重新使用。
5)Ⅴ型:较大一些的导头,可从固定端用螺钉来拉紧固定,好处是导头的台阶面与凸模大面贴合良好,不会出现缝隙引起卡料而影响脱模,装拆比较方便,对修磨刃口有利。
6)Ⅵ型:再大一些的导头则安排螺钉从下端与凸模连接固定,拆装可在上模正常装配的状态下进行,更换方便,还可整体修磨上模刃口。
用导头导正的特点及要点:
①冲件位置精度不受条件宽度、导料及挡料销定位精度以及操作的影响。
②导头导正部分的尺寸应适当小于所冲孔的尺寸,以防落料时材料变形引起的收缩,包紧导头脱模困难。一旦出现冲件包在导头上脱模困难时,可采用如图3-37所示的导头脱模装置,在导头周围安排有一定弹压力的活动顶柱,加上凹模型孔的挤压摩擦力,即可防止冲件留在落料凸模上而影响正常作业。
③导头前端应有锥度,锐边用圆弧过渡,以利导入,不在冲件孔口留下碰撞痕迹。
图3-37 导头脱模装置
1—螺塞 2—圆钢丝弹簧 3—导头 4—内六角圆柱头螺钉 5—活动顶柱6—落料凸模
④侧面导板的导料槽及挡料销,不应与导头导正发生干涉,还要能保证条料已完成的冲孔,应在导头锥度顶端可导入的范围之内。
⑤导头数量一个,多了可能会因误差发生干涉。当冲件上孔较多时可能难以保证全部孔与外形的方向、位置关系。
⑥导正孔一般为圆孔,非圆孔不适合选用导头导正方式。
(5)侧刃 冲压作业时,每合模冲压一次,侧刃即在条料侧边冲切一个与步距长度相同的材料,利用条料宽度上的尺寸差形成的台阶来限制条料的送进距离,实现条料送进的定位。图3-38是几种标准侧刃的结构形式:
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图3-38 标准侧刃的结构形式
其中Ⅰ型的工作端是平面型的。主要用于薄、弱材料的冲切,修磨刃口比较方便。Ⅱ型前端有高出的台阶,用于冲切时先进入凹模型孔,可以防止侧刃单边冲切时较大的侧向力引起侧刃偏斜而造成不良后果。A型冲切成直面,制作比较简单,但尖角若出现损伤,就会在条料冲切侧面上留下痕迹,可能影响正常送料和定距的准确性。B型和C型就能避免侧刃尖角损伤带来的不良后果,但形状复杂程度提高,制作难度有一定增加。
非工作侧面的两个倒角,可以取消,即使受损也不会对冲切质量产生任何影响,还可以降低加工制作的难度。
侧刃方式定距的优点是:
1)导料精度高。条料最终的宽度是经侧刃冲切而形成的,与侧面导板的导料槽形成良好的配合,所以导料精度高,且不受条料下料精度的影响。
2)定距精度高,且操作方便,生产效率高,可实现手动连接作业和自动送料。
3)采用双侧刃前后安排的方式,可以保证条料全长度都能得到充分利用。
4)在特殊情况下,可以设计成形侧刃,使侧刃除了完成定距外,还承担冲件端头的冲切成形,从而简化模具结构,节约材料。
另外,采用侧刃冲切定位要多耗费一些材料,在一定程度上会增加材料成本。级进次数太多时,可能会因积累误差影响冲件的位置精度,制作时应予以高度重视。
为了提高侧刃定距的可靠性和稳定性,常用专门的挡料零件来配合作业。如图3-39就是两种标准的配合侧刃冲切作业的挡料的零件:图a为侧刃挡板,宽度与侧面导板槽配作,再用短圆柱销锁定,制作比较方便,牢固性较好,是常被选用的结构形式。图b为侧刃挡块,利用一侧斜面嵌配在侧面导板上,有一定制作难度,且易松动,多用于带固定卸料板的模具,可利用固定卸料板的压力来防止松动。
图3-39 配合侧刃的挡料零件
a)侧刃挡板 b)侧刃挡块
2.为工序坯件提供定位
(1)以工艺孔定位的定位零件 当工序坯件安排有工艺孔,或坯件上的孔与后工序冲压成形有方向、位置要求时,可用孔来为其提供定位。定位元件是根据孔的形状和大小来决定的。图3-40就是用孔来定位的几种不同定位元件:
1)图a:是用于较小圆孔来实现定位的定位钉,下端用紧配方式与相关模具零件固定连接。每次用一个定位钉可实现中心定位。再加一个定位钉则可决定工序坯件的方向。
2)图b:较大尺寸的圆孔用定位钉,则可做成图示形状。下端与相关模具零件孔用过渡配合方式连接,再用螺钉压紧方式加以固定,拆装、更换比较方便。若基础件为凸模就方便修磨刃口。
图3-40 用孔定位的定位元件
a)、b)定位钉 c)定位板
3)图c:定位板,非圆矩形定位板,可直接为工序坯件提供位置和方向定位。分别用沉头螺钉与相关模具零件连接固定,并在调正与成形的方向、位置关系后用两颗圆柱销锁定。加工制作、尤其是装配调整比较困难。定位板的外形并不需要和工序坯件孔的形状完全一样,而是选择其中几个尺寸精度较高且稳定,能决定或控制坯件方向、位置的面来作为定位面,又使定位板形状简单、规则,便于定位板加工和装配时的方向、位置调整。对于不便用成形定位板来为坯件提供定位的,也可用一组小型的圆形定位钉用挡靠孔的相关侧面来实现定位。
(2)以工序坯件的外形定位的定位元件 工序坯件上没有可以用来决定方向、位置关系的孔,或冲件上不允许有孔时,则可利用坯件的外形来进行定位。
图3-41是圆形坯件的定位,部分特殊冷冲压模具,如拉深模、翻边模,可直接在凹模工作端加工出一个圆形的浅台阶孔,来为工序坯件提供定位。因为这类模具不会修磨刃口,有较长的使用寿命。而当模具是冲切成形时,凹模需要频繁修磨刃口,则可把定位部分的厚度单独做成一个专门的圆形定位板,与凹模形成固定连接并锁定中心位置关系,需要为凹模修磨刃口时,拆下定位板即可进行,然后再恢复原有的装配关系。
图3-42是一块矩形整体式定位板。用四个面对外形的定位已经形成过定位,要求坯件外形规则、尺寸稳定,方能达到好的定位效果。当用于冲孔时,为方便取出工件,在定位板下方边缘加工了一个圆弧缺口,另外可在凹模的相应位置加工一个浅坑,则可在完成冲孔后,利用工具取出冲件。当坯件外形局部有高出侧面的形状时,可在定位板的相应位置加工让位缺口。
图3-41 圆形整体定位
图3-42 矩形整体定位板
用外形整体方式定位,模具的体积就会很大,尤其当坯件很大,但冲切内容却较少,或较为分散时,就不够理想。设计时可以根据冲件的不同特点采取应对措施。如改整体为分组冲切,增设工艺孔来定位,或利用先完成的孔来为后工序定位等。
图3-43就是一个用分组冲切方式定位的直角式定位板,用于在角部冲切与外形有方向位置关系的成形。这时,模具的外形大小不受坯件外形大小的影响。
图3-44是一个分体组合式定位板,用于外形尺寸不大的长条形坯件定位,弯曲模多用这种定位方式,定位面分开之后不会出现过定位,定位板的制作比较简单,定位面与成形的方向、位置关系依靠装配时的调整来获得。多用于较小型的工序坯件定位。
图3-43 直角式定位板
图3-44 分体组合式定位板
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