支撑与连接零件设计

1、职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库其他金属材料成型技术课程支撑与连接零件设计主讲教师：王嘉在冲压模具中，常见支撑与固定零件包括模架、模柄、固定板、垫板等。一、标准模架通常所说的模架是由上模座、下模座、导柱、导套四个部分组成，一般标准模架不包括模柄。模架是整副模具的骨架，它是连接冲模主要零件的载体。模具的全部零件都固定在它的上面，并承受冲压过程的全部载荷。模架的上模座和下模座分别与冲压设备的滑块和工作台固定。上、下模间的精确位置，由导柱，导套的导向来实现。1.模架的分类与选用图1 滑动导向模架a）对角导柱模架 b）后侧导柱模架 c）后侧导柱窄形模架 d）中间导柱模架e）中间导柱圆形模架 f

2、）四角导柱模架根据模架的导向机构摩擦性质的不同，模架分为滑动和滚动导向模架两大类。每类模架中，由于导柱的安装位置和导柱数量不同，又分为多种模架形式。冲模滑（滚）动导向模架有对角导柱模架、后侧导柱模架、后侧导柱窄型模架、中间导柱模架、中间导柱圆形模架、四导柱模架（如图1所示）。滑动导向模架的导柱、导套结构简单，加工、装配方便，应用最广泛（各类模架的主要特点和应用场合见表1）；滚动导向模架在导套内镶有成行的滚珠，导柱通过滚珠与导套实现有微量过盈的无间隙配合（一般过盈量为0.010.02mm），因此，这种滚动模架导向精度高，使用寿命长，运动平稳。表1 滑动导向模架的主要形式、特点及应用类别模架形式主

3、要特点应用场合滑动导向模架滑动导向对角导柱模架在凹模面积的对角线上，装有一个前导柱和一个后导柱，其有效区在毛坯进给方向的导套间。受力平衡，上模座在导柱上运动平稳。适用纵向和横向送料，使用面宽，常用于级进模和复合模滑动导向后置导柱模架两导柱、导套分别装于上、下模座后侧，凹模面积是导套前的有效区域。可用于冲压较宽条料。送料及操作方便。由于导柱、导套装在一侧，会因偏心载荷产生力矩，上模座在导柱上运动不够平稳。可纵向、横向送料。主要适用于一般精度要求的冲模，不适于大型模具。滑动导向中间导柱模架在模架的左、右中心线上装有两个不同尺寸的导柱，其凹模面积是导套间的有效区域，具有导向精度高，上模座在导柱上运动

4、平稳等特点。仅能纵向送料，常用于弯曲模和复合模。滑动导向四角导柱模架模架的四个角上分别装有导柱。模架受力平衡，导向精度高。用于大型冲件，精度很高的冲模，以及大批量生产的自动冲压生产线上的冲模模架的选择应从三方面入手：依据产品零件精度、模具工作零件配合精度高低确定模架精度；根据产品零件精度要求、形状、条料送料方向选择模架类型；根据凹模周界尺寸确定模架的大小规格。2.滑动导向模架主要零件的结构和设计要点（1）模座材料：铸铁HT200、HT250或Q235、Q255精度要求：模座上、下表面的平行度应达要求，常公差等级为4级。 上模座导套孔的轴线垂直于上模座的上表面，下模座导柱孔的轴线垂直于下模座的下

5、表面，且垂直度公差等级一般为4级。 上、下模座的导套、导柱安装孔中心距必须一致，精度一般要求在0.02mm以下。 模座的上、下表面粗糙度为Ra1.60.8m，在保证平行度的前提下，可允许降低为Ra3.21.6m。通常，如果冲下的零件或废料需从下模座下面漏下时，则应在冲模的下模座上开一个漏料孔。如果压力机的工作台面上没有漏料孔或漏料孔太小，或因顶件装置安装影响无法排料，可在下模座底面开一条通槽，冲下的零件或料可以从槽内排出，故称排出槽。若冲模上有较多的冲孔，并且孔距离很近时，则可在下模座底面开一条公用的排出槽。（2）导柱、导套图2 导柱与导套的结构图a）导套 b）B型导柱 c）A型导柱导向零件是

6、用来保证上模相对于下模的正确运动。模具中应用最广的导向零件是滑动导柱和导套。其结构形式见图2。导套：导套内孔开有油槽，导套与导柱配合关系为间隙配合（H7/h6、H6/h5），导套与上模座之间配合关系为过盈配合（H7/r6），由于过盈配合装配时孔有缩小的现象，所以d。在设计加工时比d大0.51mm。导柱：B型导柱如图2b）所示，导柱两端基本尺寸相同，但公差不同。一端为与导套的间隙配合（H7/h6），另一端为与下模座的过盈配合（H7/r6）。图3 导柱导套的装配关系 A型导柱如图2c）所示，其只有一个尺寸，加工方便，但与上模座之间的过盈配合改为基轴制，配合关系为R7/h6。导柱、导套的装配关系：导

7、柱直径一般在1660mm，长度在90320mm之间。选择导柱长度时，应考虑模具闭合高度的要求，即保证冲模在最低工作位置（即闭合状态）。导柱的上端面与上模座上平面之间的距离不小于10 15mm，以保证凸、凹模经多次刃磨而使模具闭合高度变小后，导柱也不会影响模具正常工作；而下模座下平面与导柱压入端的端面之间的距离不应小于23mm,以保证下模座在压力机工作台上的安装固定；导套的上端面与上模座上平面之间的距离应大于23mm，以便排气和出油，如图3所示。导柱、导套的材料及热处理：导柱、导套一般选用20钢制造。为了增强表面硬度和耐磨性，应进行表面渗碳处理，渗碳层厚为0.81.2mm，渗碳后的淬火硬度为58

8、62HRC。导柱的外表面和导套的内表面，淬硬后进行磨削，其表面粗糙度应不大于Ra0.8um（一般为Ra0.20.1um)，其余部分为Ra1.6um。二、模柄1.作用：将上模固定在压力机的滑块上。2.要求：模具的压力中心与模柄中心线重合。3.应用：常用于1000KN以下的中小型模具上。4.类型及应用场合：（1）旋入式。如图4a）所示，通过螺纹与上模座连接，为防止松动，常用防转螺钉紧固。这种模柄装拆方便，但模柄轴线与上模座的垂直度较差，多用于有导柱的小型冲模。（2）压入式。如图4b）所示，它与模座孔采用过渡配合H7/m6，并加销钉防转。这种模柄可较好保证轴线与上模座的垂直度。适用于各种中、小型冲模

9、，生产中最常用。图4 常见模柄的结构形式a)旋入式模柄 b)压入式模柄 c)凸缘式模柄 d)槽型模柄 e)通用模柄（3）凸缘式。如图4c）所示，用3 4个螺钉固定在上模座的窝孔内，模柄的凸缘与上模座的窝孔采用H7/js6过渡配合。多用于较大型的模具。（4）槽型模柄和通用模柄。如图4d）、e）所示，均用于直接固定凸模，也称为带模座的模柄，它更换凸模方便，主要用于简单模。5.模柄的选用：首先应根据模具的大小及零件精度等方面的要求，确定模柄的类型，然后根据所选压力机的模柄孔尺寸确定模柄的规格。选择模柄时应注意模柄安装直径d和长度L应与滑块模柄孔尺寸相适应。模柄直径可取与模柄孔相等，采用间隙配合H11

10、/dll，模柄长度应小于模柄孔深度5l0mm。三、固定板将凸模或凹模按一定相对位置压人固定后，作为一个整体安装在上模座或下模座的板件上。模具中最常见的是凸模固定板，固定板分为圆形固定板和矩形固定板两种，主要用于固定小型的凸模和凹模。固定板的设计应注意以下几点：1.凸模固定板的厚度一般取凸模长度的三分之一，其平面尺寸可与凹模、卸料板外形尺寸相同，但还应考虑紧固螺钉及销钉的位置。2.固定板上的凸模安装孔与凸模采用过渡配合H7/m6,凸模压装后端面要与固定板一起磨平。3.固定板的上、下表面应磨平，并与凸模安装孔的轴线垂直。固定板基面和压装配合面的表面粗糙度为Ral. 60.8um,另一非基准面可适当

11、降低要求。4.固定板材料一般采用Q235或45钢制造，无需热处理淬硬。四、垫板垫板的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力，以降低模座所受的单位压力，防止模座被局部压陷。模具中最为常见的是凸模垫板，它被装于凸模固定板与模座之间。模具是否加装垫板，要根据模座所受压力的大小进行判断，若模座所受单位压力大于模座材料的许用压应力，则需加垫板。垫板外形尺寸可与固定板相同，其厚度一般取310mm。垫板材料为45钢，淬火硬度为4348HRC。垫板上、下表面应磨平，表面粗糙度为Ra1.60.8um，以保证平行度要求。为了便于模具装配，垫板上销钉通过孔直径可比销钉直径增大0.30.5mm。螺钉通过孔也类似。五、螺钉

12、与销钉螺钉与销钉都是标准件，设计模具时按标准选用即可。螺钉用于固定模具零件，而销钉则起定位作用。模具中广泛应用的是内六角螺钉和圆柱销钉，其中M6M12mm的螺钉和410mm的销钉最为常用。在模具设计中，选用螺钉、销钉应注意以下几点：1.螺钉要均匀布置，尽量置于被固定件的外形轮廓附近。当被固定件为圆形时，一般采用34个螺钉，当为矩形时，一般采用46个。销钉一般都用两个，且尽量远距离错开布置，以保证定位可靠。螺钉的大小应根据凹模厚度选用。2.螺钉之间、螺钉与销钉之间的距离，螺钉、销钉距刃口及外边缘的距离，均不应过小，以防降低强度。3.内六角螺钉通过孔及其螺钉装配尺寸应合理，其具体数值可由相关资料查得。4.圆柱销孔形式及其装配尺寸可参考相关资料。连接件的销孔应配合