新型复合模在锻造生产中的应用

文：李养娟  陕西法士特齿轮有限责任公司

    本文介绍了一种新型的冲孔切边复合模结构，采用矩形弹簧来保证锻件的压紧和冲孔切边后的脱离，结构简单，且锻件质量良好，尤其是对于薄壁锻件，优势更加明显。此设计也极易实现闭式锻造的冲孔工序，对提高企业竞争力有重要的意义。

    随着锻造技术和设备的不断改进，闭式锻造越来越多的应用于生产中。但是对于薄壁锻件，最好是通过开式锻造来完成制坯。所谓薄壁锻件是指锻件厚度H与直径D之比小于0.2的锻件。此类锻件轮缘太薄，闭式锻造容易出现一侧充不满一侧出毛刺的情况，而开式锻造，可通过两三次的锻打来保证充满性，且飞边也可以补偿不易充满的地方。使用传统复合模生产薄壁锻坯易出现冲孔切边后变形，同时也容易在外缘端面留下一个小凸台，增加了后续机加难度。而新型复合模设计能避免上述问题，也很容易实现单独的冲孔工序。这里我们以同步器结合齿圈为例，介绍采用复合模的优势，图1为同步器结合齿圈锻件图。

    新型复合模结构设计和工作过程

    新型复合模结构设计与常规复合模相比，去掉了拉杆和退科板装置，增加了矩形弹簧装置，弹簧的定位是通过销子固定在安装板上，新型复合模设计如图2所示。在冲孔切边时，随着滑块向下移动，矩形弹簧逐渐被压缩同时带动顶出器将工件压住，同时冲头冲掉连皮后，弹簧还处于压缩状态，此时飞边被切掉，然后工件靠弹簧的回复变形脱离顶出器，完成冲孔切边过程。

    新型复合模的设计要点

    新型复合模设计中有以下几个关键点：

    (1)矩形弹簧的选择：矩形弹簧作为标准件，选择的主要依据为载荷力的大小(N)、弹簧压缩量(F)、自由长度(L)及直径(D、d)。载荷力应保证在冲孔切边时能顺利冲掉连皮和飞边。而弹簧压缩量是在保证能顺利冲孔切边的同时，使得弹簧在回复的过程中工作能脱离顶出器，从而可以省去退料板装置。安装板到模筒的距离(Z)是根据弹簧压缩量设定的。通常比弹簧工作压缩量大5mm左右。弹簧在使用时，应有一定的预压量，保证弹簧在稳定状态下工作。且当弹簧L/d大于2.6时，应设有导向装置。此设计将弹簧穿在定位销上，起到导向作用。弹簧的使用与压缩量有关。压缩量越小，寿命越长。所以在满足生产使用的情况下，长的使用寿命对企业降低生产成本、缩短更换模具时间具有很重要的意义。

    (2)顶出器的定位及导向。顶出器是以螺纹连接的方式固定在弹簧安装板上的，而弹簧安装板与筒壁之间为小间隙配合，从而起到了定位导向的作用。如图3所示。顶出器与安装板之间是M100螺距为3mm的特殊螺纹，既能保证顶出器的强度，同时也便于更换。

    (3)切边凹模与凸模及冲头之间的间隙配合。在冲孔切边时，凹模、凸模及冲头的间隙对于工作件的质量有很大的影响，如图4所示。根据长期生产积累的经验，通常情况下根据工件的大小d1和d2取0.8-1.25mm之间，这样能有效的保证冲孔切边的质量。

    新型复合模结构在生产中的优势

    新型复合模结构在生产中有以下优势：

    (1)适用面广。对于普通的片齿件及结合齿圈类的薄壁件，都能保证良好的冲孔切边质量。尤其是对于薄壁类件，既解决了过去切边后在锻件外缘处存在小凸台的情况，同时省去了冲孔切边后的整形工序。

    (2)模具更换效率高。通常情况下只需要更换顶出器、冲头、凸模及切边凹模即可，且易实现快速更换，提高生产效率。

    (3)通用性强。随着闭式无飞边锻造广泛应用，此设计只需去掉切边凹模，即可实现冲孔工序，且工件质量好。

    结束语

    这种新型复合模结构，适用于开式锻造下的冲孔切边工序，也适用于闭式无飞边锻造的冲孔工序。既能保证冲孔切边后的产品质量，又极易实现产品更换，对提高生产效率及产品质量有很重要的意义。