模架的组成及非标准设计

1.标准模架的组成

如图1-7所示，标准模架通常由上孔（或称上模板、上模座）、底座（或称下模板、下模座）、导柱、导套四种零件组成。底座用来安装固定属于下模部分的零件。由于多数情况下底座要在悬空的状态下承受冲压力保证不变形，和提高安装固定的可靠性，所以面积和厚度均大于上托。导柱用过盈配合的方式压装入底座固定孔，并与大面垂直。专业厂家生产的模架，导柱与孔的配合采用基轴制，用无心磨精加工效率高，所以没有退刀槽和两端的中心孔。自制标准模架由于批量小，宜采用基孔制配合，所以就有退刀槽和两端的中心孔，以便分别按底座和导套孔分别配磨，达到理想的配合精度。导套则同样用过盈的配合方式压装入上托来完成固定，压入后都会引起中间孔的收缩变形，改变孔的圆柱度，从而影响导柱和导套的配合精度。所以，导套孔均在略大于压入段的长度内适当扩大，使压入后孔的收缩变形不会对配合产生不利的影响。图3-68就是一组自制的冷冲压模具普通滑动导向装置，导柱有较宽的退刀槽便于配磨，压装入底座后下端应距底座下大面1～2mm，可以防止模具安装固定的不稳定。导套中间孔上段扩孔，配合不会受压入后收缩变形的影响，上端同样距上托大面1～2mm。确保上托与滑块的贴合。

在实用中，标准模架的上托、底座还需要进行加工，但多数情况都不单独出图，制作过程中各装配用孔采用组合配加工就可决定位置，其余的内容，由模具钳工指导完成加工即可。当确需出图时，铸造外形的不加工部分只需划出形状，不用标注尺寸及要求。

图3-68 普通滑动导向装置

1—上托 2—导套 3—导柱 4—底座

图3-69就是一个标准中间导柱模架上托在实际应用中的零件加工内容图，上托外形已完成加工，所以没有标注尺寸，但还是按同样的比例划出了全部的形状，以便由此看出所需加工的内容与外形的关系，由于此时导套已安装固定在上托上，同时画出是为提醒加工者注意，考虑合适的装卡方式、防止高出的导套带来的影响。从零件图上可以看到，用于装配固定的孔包括六个紧固螺钉沉头孔，四个圆柱销孔，四个一端带螺纹的通孔。中心深15配作的ϕ75不通孔底部还均匀分布有四个螺纹孔。孔底还有一个“十”字形的孔。据经验分析，可能用于一套倒装式复合模：四个销孔其中两个是用于辅助销的，四个定长螺纹直通孔，可能用于装入弹簧并用螺塞调节弹压力，用于压料和辅助推件。中间不通孔用螺钉固定带凸缘冲头把，“十”字形孔是打板活动的让位孔。划出了装好的导套，就已决定了上托的上下方向，同时也决定了冲头把安装孔，螺钉沉头孔和四个局部有螺孔的孔的加工方向，一旦加工反了，就可能带来麻烦，甚至造成报废。上托有专门的零件图来指导加工，对于较多缺乏经验的模具钳工还是有好处的。

图3-70是一个标准中间导柱模架底座在实际应用中的零件加工内容图。和上托一样，已完成加工的外形只画出了同样比例的形状，没有标注尺寸。从完成装配的直通式导柱来看，模架是由专业厂家批量生产的。高出的导柱对加工较为不便，但最好不要采用拆卸加工再装入复原的办法，重新装配可能会影响模架的合模精度。从俯视图上孔的分布状况来看，四周分布有六个螺钉沉头孔，两个圆柱销孔。六个较大的直通孔可能用来为卸料螺钉头部活动让位。再加上中间的异形孔和集中分布的六个圆孔可能是漏料孔，可以判断这是一套倒装式复合冲切模的底座，从装配孔的分布距离与图3-70上托比较是一致的。实际上它们就是同一套复合模的上托和底座。底座上的装配孔同样可以用组合配加工的方式来解决方向、位置关系问题，漏料孔则是按装入固定板的凸凹模用装配孔定位后用划针勾划形状线，圆孔可用小一些的钻头点出中心，然后再按尺寸要求加工，不须、也不便在没有基准的情况下划线。

图3-69 标准模架上托加工内容

图3-70 标准模架底座加工内容

2.非标准模架的组成

在特殊情况下，选用标准模架无法满足使用要求时，就需要设计制作非标准模架。如凹模外形特殊，个别尺寸较小的冲件成形内容多，需要分多步来完成冲压成形、凹模的长度很大，宽度却不需很大，若选用标准模架，首先必须满足凹模长度的需要，就会造成宽度上的浪费，模具体积也会很大、不紧凑，还会给加工，尤其是装配增加困难、浪费材料。非标准模架是根据实际需要来设计的，就可有效避免上述问题的存在。另外，标准模架的模板，材料及厚度是由标准规定的，抗压强度受到限制，而且冷冲压模具大多是在悬空状态下作业，冲压力超过允许的范围时，就可能引起变形、开裂，无法正常继续作业，也需要设计制作非标准模架，用加厚的钢质模板来代替标准的铸铁模板。必要时还可对模板进行相应的热处理，进一步提高抗压强度。

非标准模架多数是尺寸稍大的，且大多采用自制的方式，所以设计时除了要考虑满足使用要求外，还应该综合考虑，制作方便、符合使用现场的情况等。如图3-71是一套全导向、可拆卸导套、加厚钢质增强型非标准模架，它的主要特点是：

1）模板外形大小适用，结构紧凑。

2）钢质模板再经加厚，能承受模具工作时大的冲压力不会变形。

3）导套采用可拆卸结构形式，上托5不用和底座9组合加工装配固定孔，降低了加工难度。导套用凸缘方式可有效防止拔脱。

4）全导向结构，保证作业时上、下模始终处于导向状态，可有效避免冲压设备导向精度差对合模的不利影响。

图3-71 全导向非标准模架

1—内六角圆柱头螺钉 2—圆柱销 3—导套Ⅰ 4—导套定位座Ⅰ 5—上托 6—导套定位座Ⅱ 7—导套Ⅱ 8—导柱Ⅱ 9—底座 10—导柱Ⅰ

图3-72 可拆卸滑动导向装置的组成

1—上托 2—内六角圆柱头螺钉 3—圆柱销 4—导套定位座 5—导套 6—导柱 7—内六角圆柱头螺钉 8—圆柱销 9—内六角圆柱头螺钉 10—导柱定位座 11—底座

但是，这种结构底座上仍然要镗导柱固定孔，若将下模也做成可拆卸结构形式，底座上就不用镗孔了，这对于模板尺寸较大的，加工装配就会方便很多，图3-72就是可拆卸导向装置的组成及结构形式。(www.xing528.com)

带凸缘可防拔脱导套5，安装固定在导套定位座4上，再用内六角圆柱头螺钉2和圆柱销3与上托1形成固定连接，并锁定位置关系。导柱6安装固定在导柱定位座10上，再用内六角圆柱头螺钉9和圆柱销8与底座11形成固定连接，并锁定位置关系。导柱6下端还用内六角圆柱头螺钉7拉紧固定，可以有效防止拔脱。

非标准模架的组成零件大多是需要自制的，所以都必须绘制正式的零件图，以便安排生产。

图3-73就是一块底座的零件图，外形选用长方形、形状简单、便于加工。右下角安排了基准面，便于用来划线。由于外形较大的零件不便在平磨上磨削基面，可以选择卧式铣床精铣来加工，所以将表面粗糙度定为Ra1.6比较合适。图面上将需要加工的各装配固定用机，包括导柱定位座的安装固定用孔都清楚表示。为了方便在加工、搬运、使用过程中使用起吊工具，模板两侧还加工了螺纹孔，需要时就可直接使用。

图3-73 非标准底座零件图

图3-74则是同一套模具的上托零件图，外形和底座一样大，只是厚度小一些。大面上分布有用于装配固定的螺纹孔，螺钉沉头孔、螺钉头部的让位孔等。还有导柱让位孔，带凸缘冲头把的安装固定孔。比较特殊的是，由于中部位置布满了多个用于拉紧凸模的螺钉头部让位孔，已无法按正常的三孔均布或四孔均布的方式来安排带凸缘冲头把的紧固螺钉孔，所以采用了一个120°、一个80°的四孔不均匀分布方式来解决。另外在中轴线上的两个沉头孔，为了不干涉带凸缘冲头把的装配，将沉孔深度往下加深，保证装配后，螺钉头部不高出冲头把装配面。

图3-74 非标准上托零件图

图3-75是可拆卸导向装置的导柱定位座，中间孔与导柱用过盈配合形成固定连接。两种尺寸代表同一套模具的两种不同的导柱直径。基孔制配合，所以孔已规定公差可按图加工，用配磨导柱来获得理想的配合关系。在完成孔加工的时候，应注意保证与大端底面的垂直度，否则就难以保证装入导柱后的垂直度。

图3-75 导柱定位座零件图

图3-76是模架自制导柱的零件图，中间有10mm宽的退刀槽，把与导柱定位座装配的固定端和与导套配合的导向端分成两部分。固定端还有用于拉紧固定的螺纹孔防止工作时意外拔脱。固定端按导柱定位座过盈配合，双面过盈0.02mm，既牢固又便于装配。若是按标准公差来生产，Ⅱ级精度的模架这种大小的基本尺寸，孔的公差为0～0.023，轴的公差为+0.028～+0.042，通过计算发现，最小过盈仅为0.005。用这种过盈量显然无法保证装配的牢固性和使用时的稳定性。最大过盈又达到了0.42，过盈量又太大，给装配、拆卸带来很多困难，还可能造成配合面拉伤不便修复。而用配作的方式，按已加工定型孔的实测尺寸，加双面0.02过盈量配作导柱，将配合的松紧程度控制在比较理想的状态，这就是配加工的好处。另外，导柱的两端应有很好的同轴度，加工时应采用同一个质量可靠的定位基准，确保反复的拆装不会影响定位、导向精度。

图3-76 导柱零件图

另外，导柱的导向工作端要求按装入定位座的导套孔配作，目的是避免导套压入后的变形收缩对配合的影响。0.02mm的双面间隙也是较为理想的，若按Ⅱ级精度模架这种基本尺寸，孔的公差为0～+0.023，轴的公差为0～-0.014，即最小间隙为零，没有间隙的配合，无法实现模具开合的滑动，还可能因其他误差而发生干涉。而最大间隙又为0.037，导向装置配合间隙过大，又会影响合模的准确性和稳定性，尤其会对凸、凹模配合间隙较小的冲裁类模具，产生明显不利的影响。所以用0.02mm双面间隙比较合适。

批量生产模架，或热处理有条件的，导柱一般选用20钢材料，用表面渗碳的方式提高表面的硬度和耐磨性，保持芯部的韧性防止硬脆引起的断裂。硬度高于导套，是因工作表面裸露在外，减少划伤的可能性。自制模架时，可能因为生产数量少，不便单独开炉来进行渗碳处理，或者制作单位没有完成渗碳处理的条件，也可以直接选用碳素工具钢来代替20钢，利用碳素工具钢淬透性稍差的条件来有限保持芯部的韧性。但应注意作好消除应力的工作，防止应力变形对精度的影响和断裂。

图3-77 导套定位座零件图

图3-77是可拆卸导向装置的导套定位座。

中间孔是用来安装固定导套的基准孔，可以按照规定的公差先完成加工，然后导套用配加工的方式来实现理想的配合关系。加工中间孔时应注意保证与上端大面的垂直度，从而为装入的导套孔与大面的垂直打下良好的基础。

图3-78是自制模架可拆卸导向装置中一种特殊的导套零件图：

图3-78 导套零件图

其特殊主要在于有一个可防拔脱的凸缘。如前导柱所述，采用配作方式，可以获得导套与导套定位座的最佳配合状态，适当放松配合孔的加工精度和难度。导套孔作为基准孔可按要求先完成加工，但还须注意保证与装配外圆的同轴度。材料通常用20钢渗碳淬火处理，特殊情况也可用碳素工具钢代替。