组成模具的各个零件、部件通过定位、固定连接构成了模具,因此,必须掌握模具零件的固定方法,根据模具结构设计的不同,常用的模具零件固定方法如下。
1.紧固件法
紧固件法是利用紧固零件(螺钉、定位销等)将模具零件固定的方法,其特点是工艺简单、紧固方便。
如图12—8所示为螺钉一定位销紧固式,主要适用于大型截面成形零件的连接,圆柱定位销的最小配合长度也≥2d:,对于螺钉拧入连接长度,钢件日l≥d】,铸铁H1≥1.5d1。
如图12—9所示为螺钉吊装固定式,凸模定位部分与固定板配合孔采用基孑L制配合(}t7/m6和H7/n6),或采用小间隙配合(H7,/h6),螺钉直径大小依卸料力的大小而定。
如图12—10所示为斜压块紧固式,它是将凹模(或固定零件)放人斜压板带有10。锥度的孔内,调整好位置,用螺栓压紧斜压块使凹模固紧。
2.压入法
如图12—11a所示为压入法,压人法是过盈零件间常用的固定连接方法之一,定位配合部位采用H7/:m6、m/n6或H7/115配合,适用于冲裁板厚f~<6mm的冲裁凸模与各类模具零件。利用台阶结构限制轴向移动时,应注意台阶结构尺寸,日>AD。AD一1.5—2.5mm,Ⅳ=3—8mm。
它的优点是牢固可靠,拆装方便;缺点是对被压人的型孔尺寸精度和位置精度要求较高,固定部分应具有一定的厚度,加工成本高。
如图12一llb所示为压人装配过程图,将凸模固定板型孔台阶向上,放在两个等高垫铁上;将凸模工作端向下放人型孔对正,用压力机慢慢压入;要边压人边检查凸模垂直度,并注意过盈量、表面粗糙度、导人圆角和导入斜度;压入后凸模台阶端面与固定板型孔的台阶端面相接触,然后将凸模尾端磨平。
注意:在压人时结合面的过盈量、表面粗糙度应符合要求;其压入部分应设有引导部分(引导部分可采用小圆角或小锥度),以便压入顺利;压入时最好在手动压力机匕进行,要将压入件置于压力机中心;压人少许时即应进行垂直度检查,压入至3/4时再作垂直度检查,即应边压边检查垂直度。首次压人量不要超过3mm。
3.铆接法
如图12—12所示。铆接法主要适用于冲裁板厚£≤2mm的冲裁凸模和其他轴向拉力不太大的零件。凸模和固定板型孔配合部分保持0.01~0.03mm的过盈量,铆接端凸模硬度≤30HRc,固定板型孔铆接端周边倒角CO。5一Cl。
在固定板中挤紧多个凸模时,应先挤紧装配最大的凸模,这可使挤紧装配其余凸模时少受影响,稳定性好。然后.再挤紧装配离该凸模较远的凸模。
4.挤紧法
如图12-13所示,箭头所示为挤紧方向,主要适用于轴向拉力不大的零件,挤紧法就是用凿子环绕凸模外圈对固定板型孔进行局部敲击,使固定板的局部材料被挤向凸模而将其固定的方法。挤紧法操作简便,但要求固定板型孔的加工较准确。一般步骤是:将凸模通过凹模压人固定板型孑L(凸、凹模间隙要控制均匀);挤紧;检查凸、凹模问隙,如不符合要求,还需修挤。
固定时将其配合面擦净,放入箱式电炉内加热后取出,将凹模块放人固定板配合孔中,冷却后固定板收缩即将凹模固定。固定后再在平面磨床上磨平并进行型孔精加工。当主要起连接固定作用时,其配合过盈量要小些。当要求连接并有预应力时,其配合过盈量要大些。过盈量控制在0.00lD~0.002Dram的范围内。对于钢质拼块一般不预热,只是将模套预热到300—400℃保持lh,即可热套。对于硬质合金模块应预热到200~250%:,模套在400~450~C预热后热套。
5、热套法
如图12.14所示为热套法的三个例子,热套法是应用金属材料热胀冷缩的物理特性对模具零件进行固定的方法。常用于固定凸模、凹模拼块及硬质合金模块。
6.钎焊法
如图12.15所示为钎焊法。主要用于硬质合金模,由于硬质合金与钢的热膨胀系数相差较大,焊后容易产生内应力而引起开裂,故应尽量避免采用。
焊前要在700℃一800~C进行预热,并清理钎焊面,再用火焰钎焊或高频钎焊,在1 000~C左右钎,钎缝为0.2~0.3lq'lm,钎料为黄铜并加入脱水硼砂。焊后放人木碳中缓冷,最后在200~300~(:,保温4~6h去应力处理。
7.低熔点合金法
如图12一16所示为低熔点合金法固定连接凸模的几种结构形式,低熔点合金法又称冷胀法。它是利用低熔点合金冷凝时体积膨胀的特性来紧固零件。低熔点合金法可以减少凸、凹模的位置精度和间隙均匀性的调整工作量,主要用于凸模、凹模、导柱和导套,以及浇注成卸料板型孑L等。适用于多凸模、复杂小凸模和冲裁£~<2mrn钢板凸模的固定。尤其对于大而复杂的冷冲模装配,其效果尤为显著。
低熔点合金法的优点:工艺简单、操作方便,并可降低配合部位的加工精度,减少加工工时;有较高的连接强度;低熔点合金可以重复使用。合金收回熔化后再重复使用,一般可回用2~3次。回用次数较多时,应测定合金的成分比例,补足多次回收熔化而散失的合金元素。
低熔点合金法的缺点:浇注前相关零件要加热;模具易发生热变形;耗费贵重金属铋。
常用低熔点合金的配方及性能见表12.3
表12-3常用低熔点合金的配方及性能。如图12—17所示为低熔点合金法的浇注示例,其工艺过程如下。
1)浇注前去除凸模3及固定板4浇注部分的油污,并涂以氯化锌溶液,均匀浸锡。
2)以凹模5的孔定位安装凸模。若凸、凹模之问的间隙≤O.015mm,可直接将凸模放人凹模孔中对位;若凸、凹模之问的间隙I>0.015mm,为保证间隙的均匀,可在凸模上镀铜或在凸、凹模问垫薄片。
3)在凹模5与固定板4之间垫上等高垫铁9,保证凸模进入凹模型口的深度为2—5mm。放在电炉板上加热(或喷浇加热),其预热温度为100—120~(2。
4)在清洁的坩埚内加热熔化合金,温度以200~C为宜,并用清洁铁棒搅拌,待温度降至150%:时开始浇注。
5)在合金凝固前可用清洁的细铁丝在合金内轻微拖动,使气泡溢出,以增加强度。合金浇注完毕后应放置10~12h,待冷却后方可动用。
8.粘接法
(1)环氧树脂粘接法
环氧树脂粘接法是将环氧树脂粘结剂浇入固定零件的间隙内,经固化后固定模具零件的方法。
环氧树脂是有机合成树脂的一种,当其硬化后对金属和非金属材料有很强的粘接力,连接强度高,化学稳定性好,收缩率小,能耐酸碱。粘接方法简单,粘接时不需附加力。环氧树脂粘接法常用于固定凸模、导柱和导套等。适用于固定冲载板厚f≤0.8mm板料的凸模。其突出优点是:可简化型孔的加工,降低机械加工要求,节省工时,提高生产率,对于形状复杂及多孔冲模其优越性更加显著;能提高装配精度,容易获得均匀的冲裁问隙;用于浇注卸料板型孔时型孔质量高。但环氧树脂脆性大,硬度低,不耐高热,小面积上不能承受过高的压力,使用温度需低于100℃。
如图12一18所示为环氧树脂粘接法固定凸模的几种结构形式,其中:12.18a、b适用于固定冲裁板厚t≤0.8mm的板料,图12.18c适用于固定冲裁板厚£>t0.8岫的板料。
环氧树脂粘结剂的配方见表12.4。按照配方中的用量,先将环氧树脂和磷苯二甲酸二丁酯(增塑剂,无色液体)放于干净烧杯内搅拌均匀,然后放入氧化铝粉(填充剂,也可用石英粉、铁粉或水泥等)搅拌,过2~3.rain后加入乙二胺(固化剂,无色液体),迅速搅拌均匀在流动性最好状态下,立即浇人粘接缝隙中,经过4~6h后,环氧树脂便凝固硬化,12h后即可使用。为了使粘接牢固,粘接表面尽量粗糙些,R。i>6.3阻m,若通过磨削而粘接部分表面较光时,宜用硝酸等溶液将该部分腐蚀粗糙,以增加粘接强度,并控制好粘接缝隙的大小。
若需更换零件或重新粘接时,可将环氧树脂粘接部分局部加热(150~C左右)至环氧树脂稍微软化后,便可取出。
(2)无机粘接法
无机粘接法是采用氢氧化铝的磷酸溶液与氧化铜粉混合为粘结剂,填充在被固定零件的间隙内,经化学反应固化,从而使零件固定的方法。
该方法具有工艺简单,不变形,粘接强度高,剪切强度可达(8~10)×10’Pa,耐高温,可耐600~(:左右的温度的特点,但其韧性较低,不适宜承受较大的冲击载荷,不耐酸、碱腐蚀。常用于凸模与固定板、导柱、导套,硬质合金模块与钢料、电铸型腔与加固模套的粘接。
无机粘结剂的配方见表12.5。其配制方法为先将与磷酸配量的6~8g的氢氧化铝与所需100ml_.磷酸中的10mI。置于烧杯中,搅拌均匀成乳状,再倒入其余90mI。磷酸边搅拌边加热至100一120℃,调成无沉淀甘油状,取下冷却,即成为氢氧化铝磷酸溶液。在1mL氢氧化铝磷酸溶液中加入5g左右的氧化铜粉末,搅拌约2—3rain直至呈棕黑色的胶体状,即成粘结剂。
粘接固化方法步骤:首先,用丙酮或甲苯等清洗粘接面上的油污、灰尘和锈迹等;将粘接件按装配要求进行定位固定。必要时利用专用夹具;然后,粘接固化,固化时问视具体情况而定。当磷酸密度小时,固化温度为20℃,固化时问为4~5h;当磷酸密度大时,在室温下保持1—2h后,再加热到60—80℃,保温3~8h即完全固化。