冷冲压模具中弹性元件的种类及其应用

维普资讯 http://www.cqvip.com 蠢麟恳燕赫麓穗薅　萄　ｌｌｌ　嚣　冷冲压模具中弹性元件的种类及其应用　跃进汽车集团车身厂　（江苏南京口２１１１０３）　许映高　目前冷冲压模具中常用的弹性元件有橡皮、各种类　型弹簧、聚氨酯橡胶和氮气弹簧等。这些弹性元件在冷　冲压模具中得到了广泛的应用，解决了各种弹性储能的　需要。以下对这些弹性元件的应用一一加以说明。　１．橡胶　橡胶分天然橡胶和合成橡胶，它们的共同特点是高　弹性，弹性模量低。橡胶的种类很多，但在模具中主要　有两类，普通橡胶（氯丁橡胶）和聚氨酯橡胶。其结构　类型如图１。　萋萋　０≯１８　０一　（ｃ）　（ｄ）　图１橡胶　聚氨酯橡胶是由聚酯（或聚醚）与二异晴酸酯类化　合物聚合而成的。它比普通橡胶耐磨性能好；其次是弹　性好、硬度高、耐油、耐溶剂。橡胶是最早应用于模具　中的弹性元件之一。在选用橡胶时，必须满足工艺要求　与模具结构空间要求。一般情况下，橡胶最大压缩量不　宜超过自由长度的４５％，预压缩量一般在１０％　１５％。　◇㈣　２．各种类型弹簧　弹簧的种类很多，模具中常用的弹簧有如下几种：　（１）碟形弹簧碟形弹簧呈无底碟状，一般用薄钢　板冲压而成（如图２ａ）。碟形弹簧只能承受轴向载荷，　是一种刚度很大的压缩弹簧。实用中将很多碟形弹簧组　合起来，并装在导杆上或套筒中工作。为了增大变形　量，可以采用对合式组合碟形弹簧（如图２ｂ），这时变　形量随着片数的增加而增加，但承载能力不变。如果在　行程允许的情况下要增大卸料力，可两两重叠使用（如　图２ｃ），这时承载能力随着片数的增加而增加，但变形　量不变。　一　，．　］ｌ　，　ｆ　ｌ　ｆ　图２碟形弹簧　（２）圆筒形压缩弹簧（见图３）　圆筒形压缩弹簧　根据其钢丝截面形状又分为圆钢丝弹簧如图３ａ，等边扁　钢丝弹簧如图３ｂ和不等边扁钢丝弹簧如图３ｃ。　图３ａ为最基本的圆截面弹簧，制造采购较易，但　承载变形特性和抗交变载荷的疲劳寿命难以满足模具的　要求。图３ｂ、３ｃ两种截面弹簧承载一变形特性和抗交　变载荷的疲劳寿命好。根据弹簧钢丝截面形状的不同，　缸板ｌ　冷加工　兰笪！！塑－冒譬　ｗ　．ｒｎａｃｈ／ｎ￣．ｃｏｎ７．∞　维普资讯 http://www.cqvip.com 弹簧的承载力大小不同。一般按模具结构空间和压力大　小选择弹簧的截面形状和弹簧的直径、长度。　（３）环　后在圆锥体　用下外环受　动，尺寸ｈ　Ｄｊ　２　雪　图４环形弹簧　这种弹簧能承受很大的压力，卸料力大，但行程　小。　３．氮气弹簧　氮气弹簧是一种具有弹性功能的新型弹性部件。它　将高压氮气密封在确定的容器中，根据气体可压缩原　理，外力通过柱塞杆将氮气压缩，当外力去除时靠高压　氮气膨胀来获得一定的弹压力，这种部件称为氮气缸或　气体弹簧，简称氮气弹簧，见图５。　氮气弹簧压力Ｆ＝Ｐ×｛Ｄ。崎　　式中Ｆ——弹压力，Ｎ　Ｄ——柱塞杆直径，ｍ　尸一缸内压力，Ｐａ　根据上述设计公式，可以选择不同的初始工作压　力，从而获得不同的弹压力，也可以选择不同的氮气弹　簧质量体积，来获得不同斜率的弹压力特性曲线，以便　满足压边力的需要。　氮气弹簧按用途可分为独立式氮气弹簧及座板式氮　气弹簧。独立式氮气弹簧是每个氮气弹簧构成一个独立　单元，而非独立式氮气弹簧是将若干个氮气弹簧通过用　软管连结在一起，成为一个氮气弹簧系统。氮气弹簧的　●；＿　笙箜！！　枢槭ｌ／４．冷加工　ｗｗｗ．ｍａｃｈｉｎｉｓｔ．ｃｏｒｎ．０１　选型按所需要的压力大小、行程等确定。　图５氮气弹簧简图　１．柱塞２．缸盖３．缸简４．充气口５．缸底　几种弹性元件的特性曲线比较，见图６。　图６弹性元件特性曲线比较　通常，模具使用中的弹性元件分为以下几类：橡　胶、弹簧、氮气弹簧以及机床压力机气垫，各种弹性元　件特性曲线比较如图６所示：由图可知①弹簧使用时需　预紧，弹压力与行程成线性关系，增量较大，弹簧压力　无法调整，弹簧寿命相对较短。②橡胶元件除与弹簧有　类似问题外，还要解决橡胶被压缩时横向膨胀问题。③　压力机气垫，能解决上述两种弹性元件存在的问题，但　其成本高，且只能在下模中使用，压力调整不够准确。　模具设计时还受到顶杆位置的制约。④氮气弹簧具有不　需预紧就有较大的初始弹压力，压力增量可通过设计控　制，能得到相对恒定的压力，且不受行程长的制约，其　压力可调，寿命长，效率高，冲压件质量稳定，给模具　设计、制造、安装及调整上带来诸多方便。　目前，圆截面或异形截面（方形、矩形、扁形等）　钢丝圆柱螺旋压缩弹簧、橡胶（氯丁橡胶和聚氨酯橡　胶）弹簧、充氮气弹簧和碟形弹簧在不同类型的模具中　均有应用。但从应用范围和数量方面分析：圆截面钢丝　维普资讯 http://www.cqvip.com 蹦　囊　若鬈　糍。牌　Ｍ　ｏ…ｕｌｄ　ｌ＿土、ｌ圈圈　冲裁模拐角间隙不合理的分析与改进　盐城师范学院　（江苏２２４００２）　张克贵　１．引言　如图１，这是钣金加工企业中常见的箱体类零件的　板料展开的局部。当我们在利用冲裁模对板料进行切角　冲裁时，发现所有的板料冲裁拐角处（图中已用圆作圈　注）都或多或少存在着塌角、局部变形和毛刺增大现　象，而且这种现象随着拐角处０角的减小就更加明显。　不仅如此，下模所有这些拐角部位的刃口也较其他部位　明显变钝，甚至出现凹模尖角开裂现象。那么，究竟是　什么原因引起，我们又将如何在模具的结构设计中予以　改进和消除呢？　图１板料展开的局部示意图　２．原因分析　我们知道，冲裁间隙是冷冲模设计和制造过程中的　一个极其重要的工艺参数，间隙的大小对冲裁件的质量、　‘”　’　。．　【¨Ｉ－…　－。。ｌ¨　。¨¨　…ｌｌ¨・　。ｈ１．ｒ．１ｌｌｈ￣．ａｌｌｌ　－　　’‘。ＩＩｉ｝　。ｌｌ¨｛　…　。　ｌ　…　。ＩＩｉ　。ｌｌ¨ｌ　＿＿¨ｌ　－ＩＩｉｌ－。”ｌｌ¨　螺旋弹簧在下降，异形截面钢丝特别是扁形钢丝圆柱螺　旋弹簧在增加，橡胶弹簧特别是聚氨酯橡胶弹簧趋于稳　中有增，氮气弹簧正在扩大使用量。　模具设计制造中对弹性元件方面的选择，主要有几　个方面的发展趋势，即更加追求高效率、高精度以及良　好的经济性和产品的灵活性、可组合性。全世界模具制　造都朝着精密、复杂、高效、长寿命的方向迅速发展，　愿国内的模具制造商能够充分利用国内外先进的技术和　产品，制造出属于我们自己的世界一流模具。　（收稿日期：２００６０５３１）　冲裁力和冲模寿命都有很大影响。在对引言中所述现象　进行认真细致的分析研究之后，发现所有这些现象产生　的根本原因是冲裁模拐角处的冲裁间隙存在理论上的不　均匀与不合理。下面，笔者首先对冲裁模拐角间隙的不　合理性进行理论上的分析和探讨。　图２是模具冲裁时尖角部位上下模的啮合状态图。　我们从上模的拐角顶点Ａ向下模两刃口分别作垂线段　ＡＢ和ＡＣ，两者长度相等且为模具设定的合理冲裁间隙　值。此时，我们可以建立上下模拐角处冲裁间隙的数学　三角关系模型图。在ＡＡＢＤ和△ＡＣＤ中，线段ＡＤ的　长度表示拐角处的最大冲裁间隙值，而线段ＡＢ或ＡＣ　的长度则表示拐角处的最小冲裁间隙值（也是合理间隙　值），它们之间的数学关系式为：　ＡＤ：ＡＣ／ｓｉｎ（０／２）　上模　下模　图２尖角部位上下模的啮合状态图　在上式中，我们发现在模具设定的合理间隙值不变　的情况下，随着拐角处０角（０。＜　≤１８０。）的减小，拐　角处的最大间隙值反而在增大。仅以０角为６０。计算，　此时拐角处的最大间隙就是设定的合理间隙的２倍。而　且，随着０角的进一步减小，这种最大间隙值与合理间　隙值的倍数增大就更加明显。　那么，随着拐角处　角的减小和最大间隙值的增　大，它又会给模具和工件带来什么样的影响呢？首先，　轧板ｌ　籼工　兰　堕堡笠　目　ＷＷＷ．ｍａｃｈｉｎｉｓｔ．ＣＯｆ￣；ｃｎ