摘要：介紹了用在沖床上的一種雙件精密剪切模的結(jié)構(gòu)旨涝、工作過程和設(shè)計(jì)制造要點(diǎn)套媚，并給出了實(shí)用的模具結(jié)構(gòu)稽寒。該剪切模剪切效率高扮碧，剪切質(zhì)量好，模具成本低杏糙。

關(guān)鍵詞：模具制造慎王；剪切模；模具設(shè)計(jì)嚼般；精密剪切

1 引言

剪切是在通用沖床上用剪切某ス桑或在棒料剪切機(jī)上將棒料或線材剪斷。雖然剪切法下料精度不如鋸切法高棱硝，但是因?yàn)樯a(chǎn)率高堤麻，對(duì)于大批量生產(chǎn)來說是不可缺少的。

剪切模有開式着届、半封閉式和全封閉式紧甫。剪切直徑40mm以下的棒料一般用全封閉式模具加工，即套筒式剪切模。通常的套筒模只能剪切單件土叠，雖然比開式模的剪切精度高支捍，但是有時(shí)仍然滿足不了精密塑性成形工藝對(duì)其毛坯的要求，特別是對(duì)于直徑較大的熱軋棒料构睬，由于直徑公差大抗稿，軸向直線度誤差較大等問題，使棒料與耐衢牛孔的間隙較大基公，致使產(chǎn)生較大的剪切斜度，剪切件質(zhì)量較差宋欺。同時(shí)轰豆，一般單件套筒式剪切模需有機(jī)構(gòu)或動(dòng)力將截下的料塊從套筒形剪刀中排出(簡(jiǎn)稱出件)。出件方式分為機(jī)械式和氣動(dòng)式齿诞。機(jī)械式出件是在模具上設(shè)置頂出裝置酸休。依靠壓力機(jī)滑塊的動(dòng)力將剪下的料塊頂出套筒剪刀，因此整副模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜祷杈，而且當(dāng)截下的料較長(zhǎng)時(shí)則難以實(shí)現(xiàn)斑司。氣動(dòng)式出件是依靠車間里空氣壓縮站提供的壓縮空氣將工件從剪切模內(nèi)吹出，消耗能源但汞。

下面介紹的棒料雙件精密剪切法則克服了上述剪切法的不足宿刮，可顯著提高剪切件質(zhì)量。所謂雙件剪切私蕾，就是壓力機(jī)滑塊1次行程剪下2個(gè)料塊僵缺。雙件剪切時(shí)棒料處于對(duì)稱受力狀態(tài)，使剪下的坯料相對(duì)于棒料平行下移踩叭，從而剪切面變形很小磕潮，斷面光滑平整，顯著提高剪切件精度和質(zhì)量锋辩。同時(shí)在連續(xù)工作過程中诚悍，送進(jìn)的棒料陸續(xù)將切下的料塊頂出套筒剪刀，無需專門的出料機(jī)構(gòu)或?qū)ｉT的出料推力筐知，出料方便。

2 模具工作過程與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

2.1 模具結(jié)構(gòu)和工作過程

圖1所示為剪切模的結(jié)構(gòu)圖尼摩。安裝在2500kN機(jī)械壓力機(jī)上使用符固，可剪切直徑為40mm以下的棒料，剪切坯料的長(zhǎng)徑比1.2-3惜荐。

圖1棒料雙件剪切模結(jié)構(gòu)

1拓肉、27.螺釘 2.托料銷 3、25彈簧 4、10瘩朋、28.蓋板 5.托料架 6.卸料板 7.動(dòng)刀片 8 橡皮 9尔减，擋料銷 1.擋料架 12.打料桿 13、17 定刀架 4.上模座 15.動(dòng)刀架 16.緊定螺釘 18.擋板 19.螺母 20.定刀片 21.預(yù)緊套 22.導(dǎo)板 23螺栓 24.彈簧座26券亚，下模座

圖1的動(dòng)刀架15由箱形框架導(dǎo)向缓艳，箱形框架是由定刀架13和17、導(dǎo)板22看峻、螺栓23組成阶淘，4個(gè)M30mm的大螺栓23加熱裝配，使其產(chǎn)生很大的軸向預(yù)應(yīng)力互妓，將定刀架13溪窒、17和導(dǎo)板2緊緊固定在一起，因而具有良好的軸向剛度冯勉，抵抗棒料剪切時(shí)產(chǎn)生的軸向張力澈蚌。

2個(gè)定刀架上安裝預(yù)緊套的階梯沉孔朝向相同，是為了2個(gè)定刀架的刀片能以另一端面作為刃口面互換使用灼狰，即為了定刀片的兩端刃口都能使用宛瞄。

如圖1所示，控制剪切坯料長(zhǎng)度的擋料架11上裝有擋料銷9和橡皮8伏嗜。擋料銷的作用是限定坯料送進(jìn)長(zhǎng)度坛悉，橡皮的作用是打料桿12打料時(shí)，通過橡皮可能產(chǎn)生的微小軸向變形承绸，保證打料更順利琴市。剪切前棒料送進(jìn)時(shí)，擋料銷因限定棒料長(zhǎng)度傳給橡皮的軸向力很小伸危，而橡皮剛度較大殊馋，所以橡皮基本不變形，不影響坯料送進(jìn)精度欺邻。

在棒料剪切時(shí)嗤舀，上模和下模之間無需較大操作空間，所以該模具的上模不是固定在壓力機(jī)滑塊上橘抵，而是浮動(dòng)的工杀。

工作前，由打料桿12甲脚、上模座14估裁、動(dòng)刀架15和動(dòng)刀片7組成的上模在彈簧25和螺釘27的作用下處于其上極限位置，定刀架13中的定剪刀內(nèi)已有1個(gè)上次剪下的料塊(以下稱為原料塊)帽拘，2個(gè)托料銷2在彈簧3作用下處于最近距離的位置(見圖2)吠谐，由于螺釘1的導(dǎo)向作用疙岂，托料銷2不轉(zhuǎn)動(dòng)，2個(gè)托料銷的斜面構(gòu)成1個(gè)V形槽彬呻。送進(jìn)棒料時(shí)衣陶，棒料將原料塊頂?shù)絍形槽上(如圖2所示)，原料塊的一端頂在擋料銷9的端面上闸氮，另一端則抵住棒料剪况，從而確定了下1個(gè)料塊的剪切長(zhǎng)度。

圖2模具結(jié)構(gòu)局部放大圖

剪切時(shí)湖苞，壓力機(jī)滑塊下行拯欧，碰到上模座，推動(dòng)上模下行财骨，剪下2個(gè)料塊镐作。與此同時(shí)，打料桿12推動(dòng)托料架上的原料塊下移隆箩，依靠托料銷2的斜面使彈簧3壓縮该贾，2個(gè)托料銷距離增大，使原料塊從2個(gè)托料銷中間落下捌臊，動(dòng)刀片加下面的料塊通過模具中間的方孔落到料箱里杨蛋，定刀架13里的料塊則暫時(shí)留在里面，作為下次送進(jìn)棒料時(shí)的原料塊肘认，如圖1所示蛹段。

壓力機(jī)滑塊回程時(shí)，上模在彈簧25張力作用下回到其上極限位置舞铝。繼續(xù)送進(jìn)棒料捞书，進(jìn)行下一個(gè)工作循環(huán)。

2.2模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

(1)壓力機(jī)1次工作行程剪切2個(gè)料塊毁设，剪切效率高佣锁。

(2)工件自動(dòng)出模。在連續(xù)工作過程中厢卖，剪下的2個(gè)料塊擎津，1個(gè)自行落下，另1個(gè)被送進(jìn)的棒料頂出剪刀套筒啊嘁，無需專門的出料機(jī)構(gòu)朵聪，也無需壓縮空氣等專門的出料動(dòng)力。

(3)雙件剪切時(shí)棒料處于對(duì)稱受力狀態(tài)干际，使剪下的坯料相對(duì)于棒料平行下移货僚，從而剪切面變形很小，斷面光滑平整亚侠，從而顯著提高剪切件精度和質(zhì)量曹体。

(4)定刀片制造更換方便。模具的定刀片加是易損件硝烂，預(yù)緊套21是耐用件箕别，應(yīng)使定刀片便于加工。因此定刀片20與預(yù)緊套21過盈配合滞谢，預(yù)緊套21與定刀架間隙配合串稀，預(yù)緊套21上有錐形沉孔，用緊定螺釘定位狮杨，使刀片圓周方向固定(不轉(zhuǎn)動(dòng))母截，定刀片上則無沉孔，便于加工橄教。

(5)刀片可8次換位使用清寇，模具壽命高，使用成本低护蝶。刀片刃口的磨損范圍僅為圓周的1/4左右华烟，即刃口磨損在刀片上部90°圓弧以內(nèi)，越靠近中部刃口磨損越嚴(yán)重青烙。為使定刀片磨損后周向旋轉(zhuǎn)90°換位使用径瘪，襯套外圓沿圓周均分布4個(gè)沉孔從而1個(gè)定刀片的1個(gè)端面可換位使用4次。同時(shí)冕店，定刀架13患敢、17的刀片完全相同，而且2個(gè)定刀架上安裝預(yù)緊套的階梯沉孔朝向相同嘁压，所以2個(gè)定刀架的刀片可以用刀片的另一端面作為刃口面互換使用邦孽，即定刀片的兩端刃口都能使用。因此题琅，1個(gè)定刀片的刃口能換位使用8次孟盅，大大提高了定刀片的壽命，降低了模具的使用成本歉活。

(6)因上模浮動(dòng)悠怕，行程很小(僅略大于棒料直徑)，模具的導(dǎo)向性比上模固定在滑塊上好莉歼。

3 模具設(shè)計(jì)和制造要點(diǎn)

3.1 模具主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定

上模處于其上限位置時(shí)隶谒，模具有關(guān)零件和料塊局部放大圖如圖2所示，圖2中的幾個(gè)重要結(jié)構(gòu)參數(shù)取值原則如下：a為動(dòng)刀片長(zhǎng)度火架，若忽略動(dòng)刀片和定刀片的軸向間隙影響鉴象，a等于料塊長(zhǎng)度；b為2個(gè)定刀架的定刀片和預(yù)緊套長(zhǎng)度何鸡，b=(a-1)纺弊；c為2個(gè)托料銷間距牛欢，c=(0.5~0.6)d，d為棒料直徑(以下同)淆游；e為打料桿下端面與托料架上的料塊距離傍睹，e=(0.07-0.1)d；f為動(dòng)刀片與棒料的最大間隙(因動(dòng)刀片刃口是半圓形的犹菱，故此處為最大間隙)拾稳，f=(0.1-0.15)d；h為定刀片軸線與托料架上料塊軸線的高度差，h=(0.07--0.1)d。

從理論上說氮凝，e,f,h值應(yīng)為零，但實(shí)際考慮到模具制造左启、裝配和模具導(dǎo)向的誤差以及棒料直徑公差等因素影響，為確保模具工作可靠疚傲，棒料送進(jìn)和料塊落下順暢寂逛，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按上述原則選取。

在取值范圍內(nèi)確定以上各式中d前面的系數(shù)值時(shí)痕豺，若d較小亏铃，系數(shù)取較大的值，若d較大努辛，系數(shù)取較小的值穴眼。

3.2 刀片設(shè)計(jì)與制造

動(dòng)刀片刃口直徑和定刀片的內(nèi)徑相同均為D,按下式確定

D>d+Q+0.2d d>10mm
　　D>d+Q+0.2 d≤10mm

式中d-棒料直徑，mm
　　Q-棒料公差的上限腿扑，mm

無預(yù)緊套時(shí)没赔，對(duì)于工具鋼刀片，t>0.3d(t為圓簡(jiǎn)形定刀片的壁厚)陆拐；對(duì)于普通硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金刀片取铃，0.2d
有預(yù)緊套時(shí)，對(duì)于工具鋼刀片丛楚，t>0.22d族壳；對(duì)于普通硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金刀片，0.16d
刀片材料的選取和熱處理硬度如表1所示趣些。為避免熱處理變形對(duì)刀片精度的影響仿荆，以及考慮硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金的難切削性能，應(yīng)在熱處理后用電火花線切割加工坏平。 表1刀片材料及熱處理硬度

3.3 軸向間隙

動(dòng)刀片和定刀片的軸向間隙△對(duì)剪切質(zhì)量有較大影響拢操。合理的△值與剪切材質(zhì)和棒料直徑大小有關(guān)。為了體現(xiàn)出棒料直徑的影響舶替，采用相對(duì)間隙δ令境，其值為軸向絕對(duì)間隙與棒料直徑之比杠园，即δ=△/d。對(duì)于熱軋45鋼棒料：δ=1%-1.5%舔庶，即△=(1%-1.5%)d返劲；對(duì)20Cr,20CrMnTi,40Cr鋼：δ=1.5%一2%,即△=(1.5%-2%)d。在上述取值范圍內(nèi)栖茉，對(duì)較大的直徑d取較大的相對(duì)間隙δ。

3.4 拉緊螺拴和螺母的制造

圖1中的4個(gè)大螺栓23決定剪切姆跹樱框架的剛度狭缰，需要熱裝配，加熱到250-300℃為宜茸例。為保證螺栓具有較高的抗拉強(qiáng)度和熱裝配時(shí)不退火罪靠，螺栓材料應(yīng)選用35CrMo,17CrMo1V,27Cr2MoV等高溫螺紋緊固材料，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理偷逆，可承受500℃的高溫季糜。也可用40Cr調(diào)質(zhì)處理，這種材料綜合機(jī)械性能和淬透性好卤索，適于如螺栓23這樣的變載荷場(chǎng)合恰除。螺紋是拉緊螺栓強(qiáng)度的薄弱環(huán)節(jié)、應(yīng)盡可能增加受力螺紋的長(zhǎng)度斯泥。因此螺母19采用六角頭厚螺母诵藐，其厚度是螺紋外徑的1.2--1.5倍，材料為40Cr調(diào)質(zhì)處理啼阵。

受結(jié)構(gòu)空間限制(擋料架11必須緊靠定刀架13)册血，螺栓23的六角頭部必須沉入定刀架13。定刀架13的六角沉孔用電火花加工出來撤奸。