冷鐓(擠壓)工藝中主要工模具概要課件

冷鐓（擠壓）工藝中主要

工模具概要

主講人：程從志冷鐓（擠壓）工藝中主要

工模具概要主講人：程從志1冷鐓（擠壓）工藝中主要工模具概要工模具在冷鐓工藝生產(chǎn)中具有重要的作用。它除了滿足產(chǎn)品形狀的尺寸要求以外，還要滿足特殊的冷鐓工藝沖擊韌性及強(qiáng)度的要求，保證有較高的使用壽命來(lái)適應(yīng)自動(dòng)化、大批量生產(chǎn)的需要，因此對(duì)工模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇、熱處理等皆有獨(dú)特的要求。冷鐓（擠壓）工藝中主要工模具概要工模具在冷鐓工藝生產(chǎn)中具有重21冷鐓用工模具結(jié)構(gòu)

1.1工模具分類a.按產(chǎn)品名稱分類這是常用的習(xí)慣分類方法。a)桿形件模具：包括螺栓模具、內(nèi)六角圓柱頭螺釘模具、機(jī)器螺釘模具、鉚釘模具等。b)螺母類模具。b.按模具形狀分類a)凸模，又稱上模，一般固定在設(shè)備滑塊的模具夾持器上。b)凹模，又稱下模、頂模，一般固定在設(shè)備床身的模座上。c.配套輔助工具主要指冷鐓生產(chǎn)緊固件所需模具以外的相關(guān)工具。如送料輪、加工內(nèi)、外螺紋的絲錐、搓絲板、滾絲輪等。1冷鐓用工模具結(jié)構(gòu)

1.1工模具分類a.按產(chǎn)品名稱分類31.2主要工模具設(shè)計(jì)概要

1.2.1送料輥輪送料輥輪由一對(duì)輥輪組成，如圖36-56所示。冷鐓機(jī)床的滑塊往復(fù)一次，輥輪轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，將夾持的線材送出一定的長(zhǎng)度。輪槽R尺寸根據(jù)線材粗細(xì),由公式36-28確定。1.2主要工模具設(shè)計(jì)概要

1.2.1送料輥輪送料輥輪由一4

R=R料max+(0.05～0.15)mm（公式36-28）式中：R料max——線材最大直徑

,mmR大小選擇要適宜，過(guò)大會(huì)把線材壓扁；過(guò)小會(huì)將線材壓出四條線痕，影響產(chǎn)品質(zhì)量。表36-17列出了輪槽R尺寸選用表。送料輪可選用高碳工具鋼或40Cr制造。輪槽采用表面淬火，硬度為58～60HRC。輪槽拉傷或磨損,可拆下,經(jīng)退火后進(jìn)行修復(fù)。輥輪可反復(fù)修磨3～5次，直至兩輪中心距不能保證壓緊線材而影響送料時(shí)，則可報(bào)廢。線材直徑R線材直徑R2.5～3.01.55.8～6.73.353.0～3.61.86.7～7.83.93.6～4.32.157.8～8.94.454.3～5.02.58.9～1055.0～5.82.910～11.35.65R=R料max+(0.05～0.15)mm51.2.2切料模具a.切料模切料模又稱割模，如圖36-57所示?？讖絛的選擇可按公式36-29計(jì)算：d=d材max+(0.05～0.1)mm（公式36-29）式中：d材max——線材最大直徑,mm。切料模進(jìn)料端有30°喇叭口，使線材端部容易通過(guò)。切料模刃口容易磨損，可選用合金工具鋼或高速工具鋼制造，熱處理硬度60～62HRC。為提高切料模使用壽命，切料?？设傆操|(zhì)合金。常用的A型及B型切料模型式與尺寸及技術(shù)要求,您表36-18及表36-19。1.2.2切料模具6b.切料刀板切料刀板如圖36-58所示。刃口部分R尺寸可按公式36-30計(jì)算。式中：d材max——線材最大直徑/mmδ——制造公差。?。?.03～0.05）/mm刀板刃口R一定要圓整、光滑，刀板與切料模的間隙一般在0.1mm左右。刀板材料選用T10或9CrSi、GCr15，刃口部分熱處理硬度58～60HRC。為提高刀板壽命，可在刃口部分鑲上硬質(zhì)合金。一般單、雙擊冷鐓機(jī)和多工位冷鐓機(jī)上采用連切帶送的切料方式。即切刀將線材切斷后，由切刀上的彈簧壓鉗夾緊，將坯料送至第一工位的鐓制中心。常用的A型、B型與C型切料刀型式與尺寸及技術(shù)要求,如圖36-59、圖36-60及表36-20(1),(2),(3)表36-21(1),(2)表36-22(1),(2)表36-23(1),(2)所示。b.切料刀板71.2.3初鐓沖頭初鐓沖頭又稱初沖，用于雙擊自動(dòng)冷鐓或兩次以上的鐓鍛工藝。初鐓沖頭，主要是錐形工作模腔的設(shè)計(jì)。主要工藝尺寸參數(shù)由變形工藝及計(jì)算公式確定。常用的初鐓沖頭型式與尺寸及技術(shù)要求,如表36-24(1),(2)所示。

1.2.4終鐓沖頭終鐓沖頭又稱光沖，用于雙擊自動(dòng)冷鐓機(jī)和多工位自動(dòng)冷鐓機(jī)。型式與尺寸及技術(shù)要求,如表36-25所示。1.2.5沖裁模1.2.5.1.切邊模切邊模適用于多工位自動(dòng)冷鐓機(jī)、自動(dòng)切邊機(jī)、沖床等專用設(shè)備。常用切邊模的型式與尺寸及技術(shù)要求,如表36-26所示。切邊模的刃口厚度尺寸h很重要。h過(guò)大,切邊時(shí)易啃模,使模具斷裂,頂針頂料時(shí)費(fèi)勁,易折斷,同時(shí)產(chǎn)品的切面s也粗糙,螺栓桿部容易彎曲;h大小,使產(chǎn)品的s面切的不平,呈波浪形。一般坯料材質(zhì)較軟,h宜取小,材質(zhì)較硬h宜取大。1.2.3初鐓沖頭8切邊模的材質(zhì)可選用Gr12MoV或9CrSi、LD鋼,熱處理硬度為58～60HRC。2.內(nèi)六角圓柱頭螺釘沖模按冷鐓內(nèi)六角圓柱頭螺釘變形工藝，沖模分預(yù)沖模和精沖模。圖36-61為預(yù)鐓內(nèi)六角沖頭組合結(jié)構(gòu)圖，圖36-62為精鐓內(nèi)六角沖頭組合結(jié)構(gòu)圖。2.1用于雙擊整模自動(dòng)冷鐓機(jī)的內(nèi)六角預(yù)鐓沖頭適用于雙擊整模自動(dòng)冷鐓機(jī)的內(nèi)六角預(yù)鐓沖頭如圖36-61所示，預(yù)鐓沖頭頂桿2，在工作行程中相對(duì)整個(gè)組合沖模不動(dòng)，而預(yù)鐓沖頭1則在沖頭沖擊時(shí)，能向后退縮，在返回時(shí)又靠彈簧5的力作用下向外伸出，在沖擊開(kāi)始時(shí)，沖頭1即可將坯件推入下模，避免了沖模和夾鉗相碰，還可用直孔部分將坯件籠住，增加坯件的穩(wěn)定性，使坯件在鐓鍛過(guò)程中不產(chǎn)生彎曲，使坯件在下模內(nèi)變形形成預(yù)想的頭部形狀。適用于雙擊整模自動(dòng)冷鐓機(jī)的A型預(yù)鐓沖頭及A型預(yù)鐓沖頭頂桿的型式、尺寸及技術(shù)要求,如表36-27、表36-28所示。

切邊模的材質(zhì)可選用Gr12MoV或9CrSi、LD鋼,熱處理92.2用于多工位自動(dòng)冷鐓機(jī)的內(nèi)六角預(yù)鐓沖頭圖36-63所示為多工位自動(dòng)冷鐓機(jī)使用的內(nèi)六角上、下模工作圖。圖36-64為預(yù)鐓內(nèi)六角沖頭組合圖。預(yù)鐓內(nèi)六角沖頭1在工作行程中與下模配合鐓出錐形球頭。由于沖頭承受軸向力，R凹穴又比較淺，因此預(yù)鐓沖頭不會(huì)從沖頭套脫出。沖頭和套采用過(guò)盈配合（H8/S7）。適用于多工位自動(dòng)冷鐓機(jī)的內(nèi)六角預(yù)鐓沖頭的型式、尺寸及技術(shù)要求,如表36-29所示。表36-30所示為二序沖頭，即精鐓內(nèi)六角沖頭圖的型式和尺寸。圖中可以看出，它與預(yù)鐓沖頭只是沖頭的頭部幾何形狀不同，而沖頭材料及熱處理硬度與預(yù)鐓沖頭相同。2.3精鐓沖頭：圖36-65、圖36-66、圖36-67示出了適用于多工位自動(dòng)冷鐓機(jī)的B、C及D型三種精鐓內(nèi)六角沖頭組合圖。

表36-31、表36-32、表36-33示出了適用于多工位自動(dòng)冷鐓機(jī)的B、C及D型三種常用的精鐓內(nèi)六角沖頭的型式、尺寸及技術(shù)要求。2.2用于多工位自動(dòng)冷鐓機(jī)的內(nèi)六角預(yù)鐓沖頭103六角螺母用沖孔沖頭3.1常用的型式按沖孔螺母的規(guī)格大小、孔沖及其組合方式可分為A、B及C種型式,如圖36-68、圖36-69、圖36-70所示。3.2型式與尺寸相應(yīng)的六角螺母沖孔沖頭及沖頭模套的型式、尺寸及技術(shù)要求,如表36-34(1),(2)表36-35(1),(2)表36-36(1),(2),(3)表36-37表36-38(1),(2)表36-39所示。3.3沖頭的頭部形狀六角螺母沖孔沖頭的頭部形狀與沖孔質(zhì)量及使用壽命有很大關(guān)系，圖36-71為孔沖頭部形狀，頂部做成150°錐角，便于與螺母凹穴對(duì)中定位。刃帶d的高度h不宜過(guò)厚,否則沖孔時(shí)摩擦力大，易發(fā)熱，退料時(shí)增大拉力;也不宜太薄，如果太薄,d尺寸很快被磨損，使d尺寸不均，沖孔不符合尺寸要求。3六角螺母用沖孔沖頭11h?。?～2）mm，d1與d用光滑圓弧連接，其他數(shù)據(jù)為：d=d小max（公式36-31）d1=d-(0.3～0.8)mm（公式36-32）D1=d公稱（公式36-33）D=D1+(4～6)mm（公式36-34）式中：d小max——螺孔小徑最大尺寸,mm;d公稱——螺母公稱直徑,mm。以上介紹了六角頭螺栓切邊模、圓柱頭內(nèi)六角螺釘初鐓、精鐓沖頭及六角螺母沖孔沖頭。從它們的服役條件分析，皆是在沖擊狀態(tài)下工作，因此它們的共性是要求有足夠的沖擊韌性，使受沖擊載荷而不易折斷。此外，它們的工作帶處于沖切狀態(tài)，受著較強(qiáng)的拉應(yīng)力，常產(chǎn)生工作帶尺寸因磨損而超差。實(shí)際上在生產(chǎn)中,這類模具常常是工作刃部掉渣、崩裂或折斷而使模具報(bào)廢。因此對(duì)這類沖裁類模具應(yīng)有足夠的沖擊韌性和耐磨性。h?。?～2）mm，d1與d用光滑圓弧連接，其他數(shù)據(jù)為：124下模下模又稱凹模、頂模等，它在坯件的冷鐓變形中起著承受坯件在工作型腔里成型的作用。它要經(jīng)受很大的沖擊力、摩擦力及張力等，因此要求下模要有相當(dāng)?shù)膹?qiáng)韌性和耐磨性。因?yàn)樗鹬骷詈蟪尚偷淖饔?，尺寸精度、形位公差都要有?yán)格要求。4.1冷鐓桿形件用下模分類冷鐓桿形件產(chǎn)品用下模按結(jié)構(gòu)形狀可分為三大類：a.開(kāi)式下模開(kāi)式下模用于Z14、Z15類單、雙擊分模自動(dòng)冷鐓機(jī)，下模結(jié)構(gòu)形狀見(jiàn)圖36-72，由正方形截面并帶凹模的兩塊長(zhǎng)方體組成。工作時(shí)由分模夾緊機(jī)構(gòu)將兩塊開(kāi)式凹模合在一起，形成一個(gè)完整的模腔，其一端為成型用，另一端為剪切線材用。當(dāng)某一個(gè)槽形磨損超差，可轉(zhuǎn)換另一面與之組合繼續(xù)使用。4下模13開(kāi)式下模加工的產(chǎn)品，在頭桿結(jié)合處及桿部?jī)蓧K分模的分合處會(huì)形成一道細(xì)小的飛邊筋。飛邊的大小決定于分模的加工精度及閉合時(shí)的夾緊程度。開(kāi)式下模不能縮徑，僅適用于加工細(xì)桿、頭部形狀簡(jiǎn)單的沉頭、半沉頭、扁圓頭等螺釘。開(kāi)式下?？捎肨10或低合金工具鋼制造。b.整體式下模除頭部形狀簡(jiǎn)單、桿部較長(zhǎng)的產(chǎn)品可使用開(kāi)式下模以外，一般如六角頭螺栓、圓柱頭內(nèi)六角螺釘、螺母等產(chǎn)品用下模大都用整體式下模。整體式下模與上模的分模面視產(chǎn)品頭部形狀而定。由于頂料桿一般都裝在下模內(nèi)，所以，通常以產(chǎn)品頭部最大截面處為分模面。如半圓頭形狀的產(chǎn)品，易于脫模，其頭部可在上模內(nèi)成型。而沉頭、內(nèi)六角圓柱頭、方頭、六角頭等需在下模內(nèi)成型，這時(shí)的下模型腔應(yīng)制出拔模斜度。圖36-73示出了幾種整體式下模。c.組合式下模當(dāng)下模的成型型腔為多邊形等形狀比較復(fù)雜時(shí)，為了模具制造容易，防止臺(tái)階、轉(zhuǎn)角處應(yīng)力集中，根據(jù)“未裂先分”的原則，常將型腔部分進(jìn)行剖分，由幾部分組成成型模塊（片）。使用時(shí)與下模下孔部分（制成的頂鍛模芯），借助模套的過(guò)盈預(yù)緊力鑲配在一起。圖36-74示出了幾種成型下模模塊（片）。開(kāi)式下模加工的產(chǎn)品，在頭桿結(jié)合處及桿部?jī)蓧K分模的分合處會(huì)形成14成型模片的型腔應(yīng)制有0°10′～0°15′的出模斜度，多邊成型模片的棱角處，要以圓角過(guò)度，防止應(yīng)力集中損壞模具。與直孔模芯鑲配使用的成型模片，在兩者結(jié)合處應(yīng)制有排氣槽，以便金屬流動(dòng)時(shí)充滿模腔。4.2下模設(shè)計(jì)原則由于下模承受坯件的變形力較大，多數(shù)情況下，它既要承受壓應(yīng)力，又要承受軸向拉應(yīng)力、徑向拉應(yīng)力等多種應(yīng)力，受力情況復(fù)雜。因此下模的使用壽命是生產(chǎn)合格產(chǎn)品，保證設(shè)備正常開(kāi)動(dòng)的關(guān)鍵。如何提高下模的使用壽命，是工模具設(shè)計(jì)者要考慮的首要問(wèn)題。用普通材料制成的整體式下模是不可能達(dá)到高壽命的。因此，設(shè)計(jì)者常從模具結(jié)構(gòu)、選用材料及處理工藝上著手考慮。下模類模具的設(shè)計(jì)原則主要有以下幾個(gè)方面：a.以組合式下模代替整體式下模。設(shè)計(jì)組合式下模時(shí)，其組合原則應(yīng)從應(yīng)力集中處著眼，遵循“未裂先分”的原則，使模具從結(jié)構(gòu)上就消除了應(yīng)力集中區(qū)；b.模芯材料選用具有較高碳化物的、耐磨性好的，并且有一定韌性的材料，如YG20C；c.模芯用的中套、外套選用強(qiáng)度較高的材料，如60Si2Mn、5CrNiMo等，中套與外套過(guò)盈壓配。成型模片的型腔應(yīng)制有0°10′～0°15′的出模斜度，多邊成15d.設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮加工工藝，進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)分析，考慮模具的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化。4.3下模設(shè)計(jì)實(shí)例分析以冷鐓扁圓頭螺栓下模的設(shè)計(jì)為例,對(duì)下模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例進(jìn)行分析。如圖36-75所示，其使用壽命很低，主要失效形式因工作型腔崩裂約占80%以上。原因是轉(zhuǎn)角處沒(méi)有足夠的圓弧過(guò)渡，模具在使用中發(fā)生嚴(yán)重的應(yīng)力集中，在應(yīng)力集中區(qū)（見(jiàn)圖36-76）的金屬處于三向拉應(yīng)力狀態(tài)，加速了產(chǎn)生脆性斷裂，導(dǎo)致模具早期失效。設(shè)想，將三向拉應(yīng)力狀態(tài)變?yōu)槿驂簯?yīng)力狀態(tài)，則將使應(yīng)力集中區(qū)消除。圖36-77所示的組合下模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，就是將工作型腔轉(zhuǎn)折處的應(yīng)力集中區(qū)分開(kāi)，經(jīng)過(guò)過(guò)盈壓配，組成組合式下模。則內(nèi)芯5處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)之下，使之從脆性狀態(tài)轉(zhuǎn)變成了韌性狀態(tài)，從而使模具使用壽命大幅度提高。如將此組合式下模的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)成如圖36-78所示的型式，由于無(wú)斜面，加工也方便，容易裝配。模片4的設(shè)計(jì)消除了應(yīng)力集中，由于三層組合，對(duì)內(nèi)芯而言，壓力更強(qiáng)。內(nèi)芯可采用硬質(zhì)合金YG20C，中套、內(nèi)套、模片均采用60Si2Mn鋼。據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，M12～M16的下模，平均使用壽命可達(dá)20～30萬(wàn)件/只，比整體式下模的使用壽命高出50～60倍。d.設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮加工工藝，進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)分析，考慮16設(shè)計(jì)三層組合凹模時(shí)，各層模套的直徑可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。圖36-79表示三層組合下模，d1為組合下模內(nèi)徑，d4為最大外徑，d2、d3為中套的內(nèi)徑和外徑。d4/d1稱為總直徑比,用a41表示，則：設(shè)計(jì)三層組合凹模時(shí)，各層模套的直徑可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。圖3617a21合理、a32合理的數(shù)值與總直徑比a41之間的關(guān)系見(jiàn)圖36-80。a21=d2/d1、a41=d4/d1、a32=d3/d2a21=0.07a41+1.15a32=0.1a41+1.2各層徑向過(guò)盈量可按下式計(jì)算：u2=β2d2（公式36-44）u3=β3d3（公式36-45）式中：u2——d2處的徑向過(guò)盈量；u3——d3處的徑向過(guò)盈量；β2——d2處的徑向過(guò)盈量系數(shù)；β3——d3處的徑向過(guò)盈量系數(shù)。徑向過(guò)盈量系數(shù)β2、β3與總直徑比a41之間的關(guān)系見(jiàn)圖36-81。各層套的技術(shù)條件是：內(nèi)芯59～61HRC，中套45～48HRC，外套40～45HRC。a21合理、a32合理的數(shù)值與總直徑比a41之間的關(guān)系見(jiàn)圖3185縮徑模5.1導(dǎo)入角與定徑帶六角頭螺栓、內(nèi)六角圓柱頭螺釘?shù)葪U類螺紋件螺坯部分的加工，視線材的粗細(xì),采用一次或一次以上的縮徑，使之達(dá)到螺坯尺寸要求。不管幾次縮徑，均需使用縮徑模進(jìn)行縮徑。縮徑模的工作尺寸見(jiàn)圖36-82，導(dǎo)入角α，定徑帶h是兩個(gè)主要參數(shù)。導(dǎo)入角是使坯件順利進(jìn)入定徑帶的關(guān)鍵尺寸。導(dǎo)入角過(guò)大，坯件未進(jìn)入定徑帶前就被鐓粗，使坯料進(jìn)入定徑帶受阻；導(dǎo)入角過(guò)小，坯料難以往縮徑模進(jìn)料。經(jīng)驗(yàn)表明，縮徑模導(dǎo)入角在28°～30°為宜。定徑帶是縮徑模的主要工作部分，它起著螺坯尺寸的最后定徑作用。定徑帶h寬度應(yīng)適宜，過(guò)寬，不僅縮徑力增大，還會(huì)引起桿部拉毛，即產(chǎn)生熱膠合。h過(guò)窄，會(huì)引起桿部嚴(yán)重彎曲。一般h=(1～2)mm定徑帶的寬度也要求均勻，見(jiàn)圖36-83，ha>hb，金屬在縮徑變形中，定徑帶較寬的一面（ha）的阻力將大于定徑帶較窄的一面（hb），由于受力不均，金屬流動(dòng)的多少也勢(shì)必不均，因此使桿部產(chǎn)生彎曲。5.2縮徑模型式與尺寸縮徑模的型式、尺寸及技術(shù)要求,見(jiàn)表36-40。5縮徑模195.3冷鐓六角螺母的下模設(shè)計(jì)六角下模是使螺母成型的重要模具。六角下模采用整體結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖36-84，在冷鐓過(guò)程中，可能在坯料稍大，坯料硬度過(guò)高或出現(xiàn)鐓雙料（即重帽）時(shí)，在六角棱角處產(chǎn)生應(yīng)力集中,導(dǎo)致裂紋。即使在正常工作情況下，也會(huì)因整體模芯在成型區(qū)形成高的徑向應(yīng)力使六角棱角處產(chǎn)生疲勞裂紋，逐漸因應(yīng)力集中而產(chǎn)生開(kāi)裂，模芯報(bào)廢。整體結(jié)構(gòu)的六角下模是由于應(yīng)力集中而引致開(kāi)裂，要解決開(kāi)裂問(wèn)題，必須避免應(yīng)力集中，因此，應(yīng)用“未裂先分”的原理，將整體下模從應(yīng)力容易集中的棱角處進(jìn)行剖分，即將整體下模剖分成六塊扇形塊，組成組合下模，稱六瓣組合下模，見(jiàn)圖36-85。這樣可以消除棱角處的應(yīng)力集中，使整個(gè)模具的應(yīng)力趨于均勻化。這樣就大大提高了模具的使用壽命。模芯扇形塊采用YG20C硬質(zhì)合金制造。中套、外套采用60Si2Mn制造，熱處理硬度45～50HRC。壓配過(guò)盈配合。由硬質(zhì)合金制造的六瓣結(jié)構(gòu)六角下模，平均使用壽命比Cr12MoV鋼制造的整體六角下模，使用壽命高出200倍左右。5.3冷鐓六角螺母的下模設(shè)計(jì)20冷鐓（擠壓）工藝中主要

工模具概要

主講人：程從志冷鐓（擠壓）工藝中主要

工模具概要主講人：程從志21冷鐓（擠壓）工藝中主要工模具概要工模具在冷鐓工藝生產(chǎn)中具有重要的作用。它除了滿足產(chǎn)品形狀的尺寸要求以外，還要滿足特殊的冷鐓工藝沖擊韌性及強(qiáng)度的要求，保證有較高的使用壽命來(lái)適應(yīng)自動(dòng)化、大批量生產(chǎn)的需要，因此對(duì)工模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇、熱處理等皆有獨(dú)特的要求。冷鐓（擠壓）工藝中主要工模具概要工模具在冷鐓工藝生產(chǎn)中具有重221冷鐓用工模具結(jié)構(gòu)

1.1工模具分類a.按產(chǎn)品名稱分類這是常用的習(xí)慣分類方法。a)桿形件模具：包括螺栓模具、內(nèi)六角圓柱頭螺釘模具、機(jī)器螺釘模具、鉚釘模具等。b)螺母類模具。b.按模具形狀分類a)凸模，又稱上模，一般固定在設(shè)備滑塊的模具夾持器上。b)凹模，又稱下模、頂模，一般固定在設(shè)備床身的模座上。c.配套輔助工具主要指冷鐓生產(chǎn)緊固件所需模具以外的相關(guān)工具。如送料輪、加工內(nèi)、外螺紋的絲錐、搓絲板、滾絲輪等。1冷鐓用工模具結(jié)構(gòu)

1.1工模具分類a.按產(chǎn)品名稱分類231.2主要工模具設(shè)計(jì)概要

1.2.1送料輥輪送料輥輪由一對(duì)輥輪組成，如圖36-56所示。冷鐓機(jī)床的滑塊往復(fù)一次，輥輪轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，將夾持的線材送出一定的長(zhǎng)度。輪槽R尺寸根據(jù)線材粗細(xì),由公式36-28確定。1.2主要工模具設(shè)計(jì)概要

1.2.1送料輥輪送料輥輪由一24

R=R料max+(0.05～0.15)mm（公式36-28）式中：R料max——線材最大直徑

,mmR大小選擇要適宜，過(guò)大會(huì)把線材壓扁；過(guò)小會(huì)將線材壓出四條線痕，影響產(chǎn)品質(zhì)量。表36-17列出了輪槽R尺寸選用表。送料輪可選用高碳工具鋼或40Cr制造。輪槽采用表面淬火，硬度為58～60HRC。輪槽拉傷或磨損,可拆下,經(jīng)退火后進(jìn)行修復(fù)。輥輪可反復(fù)修磨3～5次，直至兩輪中心距不能保證壓緊線材而影響送料時(shí)，則可報(bào)廢。線材直徑R線材直徑R2.5～3.01.55.8～6.73.353.0～3.61.86.7～7.83.93.6～4.32.157.8～8.94.454.3～5.02.58.9～1055.0～5.82.910～11.35.65R=R料max+(0.05～0.15)mm251.2.2切料模具a.切料模切料模又稱割模，如圖36-57所示?？讖絛的選擇可按公式36-29計(jì)算：d=d材max+(0.05～0.1)mm（公式36-29）式中：d材max——線材最大直徑,mm。切料模進(jìn)料端有30°喇叭口，使線材端部容易通過(guò)。切料模刃口容易磨損，可選用合金工具鋼或高速工具鋼制造，熱處理硬度60～62HRC。為提高切料模使用壽命，切料模可鑲硬質(zhì)合金。常用的A型及B型切料模型式與尺寸及技術(shù)要求,您表36-18及表36-19。1.2.2切料模具26b.切料刀板切料刀板如圖36-58所示。刃口部分R尺寸可按公式36-30計(jì)算。式中：d材max——線材最大直徑/mmδ——制造公差。?。?.03～0.05）/mm刀板刃口R一定要圓整、光滑，刀板與切料模的間隙一般在0.1mm左右。刀板材料選用T10或9CrSi、GCr15，刃口部分熱處理硬度58～60HRC。為提高刀板壽命，可在刃口部分鑲上硬質(zhì)合金。一般單、雙擊冷鐓機(jī)和多工位冷鐓機(jī)上采用連切帶送的切料方式。即切刀將線材切斷后，由切刀上的彈簧壓鉗夾緊，將坯料送至第一工位的鐓制中心。常用的A型、B型與C型切料刀型式與尺寸及技術(shù)要求,如圖36-59、圖36-60及表36-20(1),(2),(3)表36-21(1),(2)表36-22(1),(2)表36-23(1),(2)所示。b.切料刀板271.2.3初鐓沖頭初鐓沖頭又稱初沖，用于雙擊自動(dòng)冷鐓或兩次以上的鐓鍛工藝。初鐓沖頭，主要是錐形工作模腔的設(shè)計(jì)。主要工藝尺寸參數(shù)由變形工藝及計(jì)算公式確定。常用的初鐓沖頭型式與尺寸及技術(shù)要求,如表36-24(1),(2)所示。

1.2.4終鐓沖頭終鐓沖頭又稱光沖，用于雙擊自動(dòng)冷鐓機(jī)和多工位自動(dòng)冷鐓機(jī)。型式與尺寸及技術(shù)要求,如表36-25所示。1.2.5沖裁模1.2.5.1.切邊模切邊模適用于多工位自動(dòng)冷鐓機(jī)、自動(dòng)切邊機(jī)、沖床等專用設(shè)備。常用切邊模的型式與尺寸及技術(shù)要求,如表36-26所示。切邊模的刃口厚度尺寸h很重要。h過(guò)大,切邊時(shí)易啃模,使模具斷裂,頂針頂料時(shí)費(fèi)勁,易折斷,同時(shí)產(chǎn)品的切面s也粗糙,螺栓桿部容易彎曲;h大小,使產(chǎn)品的s面切的不平,呈波浪形。一般坯料材質(zhì)較軟,h宜取小,材質(zhì)較硬h宜取大。1.2.3初鐓沖頭28切邊模的材質(zhì)可選用Gr12MoV或9CrSi、LD鋼,熱處理硬度為58～60HRC。2.內(nèi)六角圓柱頭螺釘沖模按冷鐓內(nèi)六角圓柱頭螺釘變形工藝，沖模分預(yù)沖模和精沖模。圖36-61為預(yù)鐓內(nèi)六角沖頭組合結(jié)構(gòu)圖，圖36-62為精鐓內(nèi)六角沖頭組合結(jié)構(gòu)圖。2.1用于雙擊整模自動(dòng)冷鐓機(jī)的內(nèi)六角預(yù)鐓沖頭適用于雙擊整模自動(dòng)冷鐓機(jī)的內(nèi)六角預(yù)鐓沖頭如圖36-61所示，預(yù)鐓沖頭頂桿2，在工作行程中相對(duì)整個(gè)組合沖模不動(dòng)，而預(yù)鐓沖頭1則在沖頭沖擊時(shí)，能向后退縮，在返回時(shí)又靠彈簧5的力作用下向外伸出，在沖擊開(kāi)始時(shí)，沖頭1即可將坯件推入下模，避免了沖模和夾鉗相碰，還可用直孔部分將坯件籠住，增加坯件的穩(wěn)定性，使坯件在鐓鍛過(guò)程中不產(chǎn)生彎曲，使坯件在下模內(nèi)變形形成預(yù)想的頭部形狀。適用于雙擊整模自動(dòng)冷鐓機(jī)的A型預(yù)鐓沖頭及A型預(yù)鐓沖頭頂桿的型式、尺寸及技術(shù)要求,如表36-27、表36-28所示。

切邊模的材質(zhì)可選用Gr12MoV或9CrSi、LD鋼,熱處理292.2用于多工位自動(dòng)冷鐓機(jī)的內(nèi)六角預(yù)鐓沖頭圖36-63所示為多工位自動(dòng)冷鐓機(jī)使用的內(nèi)六角上、下模工作圖。圖36-64為預(yù)鐓內(nèi)六角沖頭組合圖。預(yù)鐓內(nèi)六角沖頭1在工作行程中與下模配合鐓出錐形球頭。由于沖頭承受軸向力，R凹穴又比較淺，因此預(yù)鐓沖頭不會(huì)從沖頭套脫出。沖頭和套采用過(guò)盈配合（H8/S7）。適用于多工位自動(dòng)冷鐓機(jī)的內(nèi)六角預(yù)鐓沖頭的型式、尺寸及技術(shù)要求,如表36-29所示。表36-30所示為二序沖頭，即精鐓內(nèi)六角沖頭圖的型式和尺寸。圖中可以看出，它與預(yù)鐓沖頭只是沖頭的頭部幾何形狀不同，而沖頭材料及熱處理硬度與預(yù)鐓沖頭相同。2.3精鐓沖頭：圖36-65、圖36-66、圖36-67示出了適用于多工位自動(dòng)冷鐓機(jī)的B、C及D型三種精鐓內(nèi)六角沖頭組合圖。

表36-31、表36-32、表36-33示出了適用于多工位自動(dòng)冷鐓機(jī)的B、C及D型三種常用的精鐓內(nèi)六角沖頭的型式、尺寸及技術(shù)要求。2.2用于多工位自動(dòng)冷鐓機(jī)的內(nèi)六角預(yù)鐓沖頭303六角螺母用沖孔沖頭3.1常用的型式按沖孔螺母的規(guī)格大小、孔沖及其組合方式可分為A、B及C種型式,如圖36-68、圖36-69、圖36-70所示。3.2型式與尺寸相應(yīng)的六角螺母沖孔沖頭及沖頭模套的型式、尺寸及技術(shù)要求,如表36-34(1),(2)表36-35(1),(2)表36-36(1),(2),(3)表36-37表36-38(1),(2)表36-39所示。3.3沖頭的頭部形狀六角螺母沖孔沖頭的頭部形狀與沖孔質(zhì)量及使用壽命有很大關(guān)系，圖36-71為孔沖頭部形狀，頂部做成150°錐角，便于與螺母凹穴對(duì)中定位。刃帶d的高度h不宜過(guò)厚,否則沖孔時(shí)摩擦力大，易發(fā)熱，退料時(shí)增大拉力;也不宜太薄，如果太薄,d尺寸很快被磨損，使d尺寸不均，沖孔不符合尺寸要求。3六角螺母用沖孔沖頭31h取（1～2）mm，d1與d用光滑圓弧連接，其他數(shù)據(jù)為：d=d小max（公式36-31）d1=d-(0.3～0.8)mm（公式36-32）D1=d公稱（公式36-33）D=D1+(4～6)mm（公式36-34）式中：d小max——螺孔小徑最大尺寸,mm;d公稱——螺母公稱直徑,mm。以上介紹了六角頭螺栓切邊模、圓柱頭內(nèi)六角螺釘初鐓、精鐓沖頭及六角螺母沖孔沖頭。從它們的服役條件分析，皆是在沖擊狀態(tài)下工作，因此它們的共性是要求有足夠的沖擊韌性，使受沖擊載荷而不易折斷。此外，它們的工作帶處于沖切狀態(tài)，受著較強(qiáng)的拉應(yīng)力，常產(chǎn)生工作帶尺寸因磨損而超差。實(shí)際上在生產(chǎn)中,這類模具常常是工作刃部掉渣、崩裂或折斷而使模具報(bào)廢。因此對(duì)這類沖裁類模具應(yīng)有足夠的沖擊韌性和耐磨性。h?。?～2）mm，d1與d用光滑圓弧連接，其他數(shù)據(jù)為：324下模下模又稱凹模、頂模等，它在坯件的冷鐓變形中起著承受坯件在工作型腔里成型的作用。它要經(jīng)受很大的沖擊力、摩擦力及張力等，因此要求下模要有相當(dāng)?shù)膹?qiáng)韌性和耐磨性。因?yàn)樗鹬骷詈蟪尚偷淖饔?，尺寸精度、形位公差都要有?yán)格要求。4.1冷鐓桿形件用下模分類冷鐓桿形件產(chǎn)品用下模按結(jié)構(gòu)形狀可分為三大類：a.開(kāi)式下模開(kāi)式下模用于Z14、Z15類單、雙擊分模自動(dòng)冷鐓機(jī)，下模結(jié)構(gòu)形狀見(jiàn)圖36-72，由正方形截面并帶凹模的兩塊長(zhǎng)方體組成。工作時(shí)由分模夾緊機(jī)構(gòu)將兩塊開(kāi)式凹模合在一起，形成一個(gè)完整的模腔，其一端為成型用，另一端為剪切線材用。當(dāng)某一個(gè)槽形磨損超差，可轉(zhuǎn)換另一面與之組合繼續(xù)使用。4下模33開(kāi)式下模加工的產(chǎn)品，在頭桿結(jié)合處及桿部?jī)蓧K分模的分合處會(huì)形成一道細(xì)小的飛邊筋。飛邊的大小決定于分模的加工精度及閉合時(shí)的夾緊程度。開(kāi)式下模不能縮徑，僅適用于加工細(xì)桿、頭部形狀簡(jiǎn)單的沉頭、半沉頭、扁圓頭等螺釘。開(kāi)式下?？捎肨10或低合金工具鋼制造。b.整體式下模除頭部形狀簡(jiǎn)單、桿部較長(zhǎng)的產(chǎn)品可使用開(kāi)式下模以外，一般如六角頭螺栓、圓柱頭內(nèi)六角螺釘、螺母等產(chǎn)品用下模大都用整體式下模。整體式下模與上模的分模面視產(chǎn)品頭部形狀而定。由于頂料桿一般都裝在下模內(nèi)，所以，通常以產(chǎn)品頭部最大截面處為分模面。如半圓頭形狀的產(chǎn)品，易于脫模，其頭部可在上模內(nèi)成型。而沉頭、內(nèi)六角圓柱頭、方頭、六角頭等需在下模內(nèi)成型，這時(shí)的下模型腔應(yīng)制出拔模斜度。圖36-73示出了幾種整體式下模。c.組合式下模當(dāng)下模的成型型腔為多邊形等形狀比較復(fù)雜時(shí)，為了模具制造容易，防止臺(tái)階、轉(zhuǎn)角處應(yīng)力集中，根據(jù)“未裂先分”的原則，常將型腔部分進(jìn)行剖分，由幾部分組成成型模塊（片）。使用時(shí)與下模下孔部分（制成的頂鍛模芯），借助模套的過(guò)盈預(yù)緊力鑲配在一起。圖36-74示出了幾種成型下模模塊（片）。開(kāi)式下模加工的產(chǎn)品，在頭桿結(jié)合處及桿部?jī)蓧K分模的分合處會(huì)形成34成型模片的型腔應(yīng)制有0°10′～0°15′的出模斜度，多邊成型模片的棱角處，要以圓角過(guò)度，防止應(yīng)力集中損壞模具。與直孔模芯鑲配使用的成型模片，在兩者結(jié)合處應(yīng)制有排氣槽，以便金屬流動(dòng)時(shí)充滿模腔。4.2下模設(shè)計(jì)原則由于下模承受坯件的變形力較大，多數(shù)情況下，它既要承受壓應(yīng)力，又要承受軸向拉應(yīng)力、徑向拉應(yīng)力等多種應(yīng)力，受力情況復(fù)雜。因此下模的使用壽命是生產(chǎn)合格產(chǎn)品，保證設(shè)備正常開(kāi)動(dòng)的關(guān)鍵。如何提高下模的使用壽命，是工模具設(shè)計(jì)者要考慮的首要問(wèn)題。用普通材料制成的整體式下模是不可能達(dá)到高壽命的。因此，設(shè)計(jì)者常從模具結(jié)構(gòu)、選用材料及處理工藝上著手考慮。下模類模具的設(shè)計(jì)原則主要有以下幾個(gè)方面：a.以組合式下模代替整體式下模。設(shè)計(jì)組合式下模時(shí)，其組合原則應(yīng)從應(yīng)力集中處著眼，遵循“未裂先分”的原則，使模具從結(jié)構(gòu)上就消除了應(yīng)力集中區(qū)；b.模芯材料選用具有較高碳化物的、耐磨性好的，并且有一定韌性的材料，如YG20C；c.模芯用的中套、外套選用強(qiáng)度較高的材料，如60Si2Mn、5CrNiMo等，中套與外套過(guò)盈壓配。成型模片的型腔應(yīng)制有0°10′～0°15′的出模斜度，多邊成35d.設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮加工工藝，進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)分析，考慮模具的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化。4.3下模設(shè)計(jì)實(shí)例分析以冷鐓扁圓頭螺栓下模的設(shè)計(jì)為例,對(duì)下模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例進(jìn)行分析。如圖36-75所示，其使用壽命很低，主要失效形式因工作型腔崩裂約占80%以上。原因是轉(zhuǎn)角處沒(méi)有足夠的圓弧過(guò)渡，模具在使用中發(fā)生嚴(yán)重的應(yīng)力集中，在應(yīng)力集中區(qū)（見(jiàn)圖36-76）的金屬處于三向拉應(yīng)力狀態(tài)，加速了產(chǎn)生脆性斷裂，導(dǎo)致模具早期失效。設(shè)想，將三向拉應(yīng)力狀態(tài)變?yōu)槿驂簯?yīng)力狀態(tài)，則將使應(yīng)力集中區(qū)消除。圖36-77所示的組合下模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，就是將工作型腔轉(zhuǎn)折處的應(yīng)力集中區(qū)分開(kāi)，經(jīng)過(guò)過(guò)盈壓配，組成組合式下模。則內(nèi)芯5處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)之下，使之從脆性狀態(tài)轉(zhuǎn)變成了韌性狀態(tài)，從而使模具使用壽命大幅度提高。如將此組合式下模的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)成如圖36-78所示的型式，由于無(wú)斜面，加工也方便，容易裝配。模片4的設(shè)計(jì)消除了應(yīng)力集中，由于三層組合，對(duì)內(nèi)芯而言，壓力更強(qiáng)。內(nèi)芯可采用硬質(zhì)合金YG20C，中套、內(nèi)套、模片均采用60Si2Mn鋼。據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，M12～M16的下模，平均使用壽命可達(dá)20～30萬(wàn)件/只，比整體式下模的使用壽命高出50～60倍。d.設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮加工工藝，進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)分析，考慮36設(shè)計(jì)三層組合凹模時(shí)，各層模套的直徑可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。圖36-79表示三層組合下模，d1為組合下模內(nèi)徑，d4為最大外徑，d2、d3為中套的內(nèi)徑和外徑。d4/d1稱為總直徑比,用a41表示，則：設(shè)計(jì)三層組合凹模時(shí)，各層模套的直徑可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。