2.3 冲压模具
尽管模具类型众多，但是模具零件的组成有共同的特点，图2-26为模具零件的分类情况。具体的模具结构将在不同的冲压工序中分别介绍。
图2-26 模具零件分类
2.3.1 冲模的安全操作规程
（1）一般要求
①模具安装调整工要学习冲压作业安全技术，了解各种形式冲压设备的结构及其操作方法、调整方法等。
②模具安装调整工要熟悉各种安全保护装置的原理、作用和使用方法。
③模具安装调整工要熟悉模具的结构特性和安装、调整方法。
（2）安装模具前的要求
①检查模具是否完整，在模具上是否已有必要的装置。
②检查安装模具的工具是否齐备。
③检查冲压设备的离合器是否处于分离状态。
④检查模具的起吊装置是否完好。
⑤检查设备上固定模具部位的照明是否充足。
⑥检查设备安全防护设施是否可靠。
⑦带有安全支柱的设备，要将安全支柱放在工作台与滑块之间。
（3）安装模具时的要求
①模具安装时，应将设备的滑块移至下止点，并调整好封闭高度。
②装紧上模和下模，只能用木锤敲击锻钢或铸铁件。
③模具的导柱末端不得外露。
（4）安装模具后的要求
①取走设备工作台面上的一切工具，并清除台面上的其他杂物。
②检查模具是否校正，并检查设备及模具上的所有安全保护装置是否完备，以及设备和模具上是否涂润滑油。
③调整好局部照明，以便工作。
④如果需要将床身倾斜时，应按规程进行操作，要稳妥可靠地调整和固定可倾床身的位置，并注意安全。
⑤监督工作场地的布置是否合理，检查成品箱、下脚料箱和坯料架等的安放位置是否合理。
⑥指导本工序的冲压作业人员，并讲明在安全技术方面应注意的问题。
⑦要空车试模几次，正常后进行试冲，并检查冲压件的质量是否符合图样的要求。
（5）冲压作业时的要求
冲压作业时应经常监督冲压作业人员按规程操作，并检查冲压件是否合格。
（6）模具使用后的要求
①待冲压作业人员清理好工作台和模具之后，卸下模具。
②将模具涂防锈油，并完整地运往模具库保存。
（7）模具存放的要求
①生产场地使用的所有模具（含夹具）应整齐有序地存放在冲模库或固定的存放地。
②各种冲模必须稳定地水平放置，不得直接垛放在地坪上。
③生产中使用的夹具、检具应有固定的存放地，但不宜多层存放。
（8）冲压件的存放要求
利用冲模加工完成的冲压件，经检验合格后，应集中进行存放。存放的要求主要如下。
①冲压件仓库的空气湿度不应超过60％。
②当使用专用的标准化存货架可以多层储存冲压件。
③大批大量生产时，可用高架仓库存放冲压件，同时配备巷道堆垛起重机作业。
④无货架存放冲压件，只适合小批量生产。应按零件特点，分类叠放或立放于地坪的楞木上。放置和储存时，不得使零件产生永久变形。零件的尖棱不应凸向人行通道。
⑤堆垛和箱架之间应有0.8m宽的人行通道；当仓库内行驶堆垛叉车时，应有2m宽的通道。
2.3.2 冲模的搬运和起吊
（1）冲模吊运安装步骤
在使用大中型模具加工零件时，应用起重设备进行模具或坯料的吊运。吊运安装可按以下步骤进行。
①检查。起重前应检查以下两点。
a.吊运的物体重量不准超过桥式起重机的起重量。
b.桥式起重机的大车和小车行走部分以及制动器、限位装置等必须灵敏可靠。
②捆缚。捆缚是保证冲模搬运中很重要的环节。
a.捆缚有尖锐棱边的物体时，必须用衬垫加以保护，以防止损坏钢丝绳或棕绳。
b.要掌握好物体的重心，捆扎要牢固。
c.散装物体在吊运前选用的容器要牢固，装载要稳妥，不能贪多求满，防止吊运时物体散失跌落。
d.捆缚后多余的绳头不能悬挂在外面，以免吊运时碰人或钩倒其他物体。
e.捆缚物体必须考虑到吊运时绳子与水平面之间的倾斜角度。倾斜角越小，绳子受力越大。图2-27是绳子在不同斜角时的受力情况。由图可知，吊运重物时，倾斜15°的绳子所受拉力是倾斜60°时的十倍。
图2-27 绳索在不同斜角时的受力情况
f.模具的捆缚，必须保证模具在吊运或装卸过程中不发生滑脱事故，通常使绳索经过下模板捆缚牢固。大型模具则需栓连住模具上的吊装用孔（见图2-28）或起吊用栓柄及吊钩方可进行吊运。
图2-28 模具栓连法
③挂钩。钢丝绳的两端编有索套，用它挂在桥式起重机的吊钩上。挂钩时应将手握持索套的尾部，而不应拿住扣圈部分直接挂钩，以免手被扣圈与钩子夹住。此外，所用钢丝绳不应太短，以免绳子倾斜角太小，不但加大绳子拉力，还容易使索套在吊运过程中滑出吊钩。
④吊运。吊运过程应注意以下几点。
a.吊运前应先试吊，当确认物体挂牢、物体稳定后才能正式起吊。
b.起吊时，起动要慢，制动要平稳，避免物体晃动。
c.吊运时必须通过吊运通道，不许从人头上越过，也不许吊着物体在空中长时间停留。
d.放置物体时要缓慢，以防止损坏设备，物体放置稳当后方可卸除绳子和摘钩，以免发生事故。
e.不许倾斜起吊物体，也不许用桥式起重机作拖拉牵引动作。
（2）冲模吊运安装的注意事项
①起吊前，应检查模具的起吊装置是否完好，吊运通道应确认是畅通的。
②在吊运到压力机工作台面附近时，应将模具适当地升起，以便于移到设备的工作台面上。
③将模具移到设备工作台面上的操作人员在操作时应戴防护手套。
④不允许用吊车将模具直接放在设备的工作台面上。
⑤应根据模具的重量选择合适起重钢丝绳，表2-24为常用钢丝绳的允许最大拉力及最小破断拉力，表中所列数据为6X19S+FC、6X19S+1WR、6X19W+FC、6X19W+1WR型且公称抗拉强度为1470MPa的线接触钢丝绳，即6个圆股，每股外层丝8～12根，中心丝外捻制2～3层钢丝，钢丝等捻距的力学性能。钢丝绳应根据其允许最大拉力进行选用。
表2-24 常用钢丝绳的允许最大拉力及最小破断拉力
2.3.3 冲模安装在压力机上的操作方法
正确进行压力机的调整是安装冲模的重要内容，也是生产合格冲压件的重要前提。压力机调整的主要内容是：压力机行程及压力机闭合高度的调整，模具中有打料杆时还需调整打料杆的打料位置。
（1）压力机行程的调整
大多数压力机（如曲轴压力机）的滑块行程是不可调节的。有一些压力机（偏心压力机，即压力机所用的主轴为图2-29所示的偏心轴）的滑块行程可调，如图2-29（a）所示。采用偏心轴和偏心套结构，转动偏心套的位置即可调节行程。
图2-29 行程可调机构及其行程调节
1—偏心轴；2—偏心套；3—连杆；4—滑块O—主轴中心；A—偏心主轴偏心部分中心；M—偏心套中心
当偏心轴和偏心套的偏心距位于同一方向时，其工作行程数值为最大［见图2-29（b）］，即
Hmax=2（r1+r2）
式中 Hmax——压力机最大工作行程，mm；
r1——偏心轴的偏心半径，mm；
r2——偏心套的偏心半径，mm。
当偏心轴和偏心套的偏心距位于相反方向时，其工作行程数值为最小［见图2-29（c）］，即
Hmin=2（r1-r2）
式中 Hmin——压力机最小工作行程，mm。
图2-30为偏心压力机行程调节机构示意图。调节原理及步骤如下：
图2-30 偏心压力机行程调节机构示意图
1—螺母；2—接合套；3—偏心套；4—连杆；5—偏心主轴
偏心主轴5的前端为偏心部分，其上套有偏心套3。偏心套与接合套2由端齿啮合，并由螺母1锁紧。接合套2与偏心主轴5以键相连接。连杆4自由地套在偏心套上。这样，主轴做旋转运动将带动偏心套的中心M沿主轴中心O做圆周运动，从而使连杆和滑块作上下往复运动。松开螺母1，使接合套的端齿脱开，转动偏心套，从而调节偏心套中心M到主轴O的距离，即可在一定范围内进行滑块的行程调节。行程的调节范围为
（其中：A为偏心主轴偏心部分中心，M为偏心套中心，O为偏心主轴的中心）。
（2）压力机闭合高度的调节
为了适应不同高度的模具，压力机的装模高度必须能够调节。一般情况下，压力机的连杆长度是可以调节长度的。压力机的连杆一端与曲轴相连，另一端与滑块相连，因此调节连杆长度便可达到装模高度调节的目的。图2-31为JB23-63型压力机的曲柄滑块机构，便是通过调节连杆长度来满足装模高度调节的实际结构。
图2-31 JB23-63型压力机的曲柄滑块机构
1—连接体；2—轴瓦；3—曲轴；4—打料横杆；5—滑块；6—调节螺杆；7—支撑座；8—保险块；9—锁紧螺钉；10—锁紧块；11—模柄夹持块
由图2-31可知，连杆不是一个整体，而是由连接体1和调节螺杆6所组成的。在调节螺杆6的中部有一段六方部分，如图2-31中A—A所示。松开锁紧螺钉9用扳手扳动中部带六方的调节螺杆6，即可调节连杆的长度。较大的压力机是通过电动机、齿轮或蜗轮机构来调节螺杆的。
滑块在下止点位置时，滑块下平面与工作台平面的距离称为压力机的闭合高度。当连杆调节到最短长度时，闭合高度达最大值，称为压力机的最大闭合高度；当连杆调节到最大长度时，闭合高度达最小值，称为压力机的最小闭合高度。
为使模具正确安装在压力机上并能使冲压作业正常进行，压力机的最大闭合高度必须略大于冲模的闭合高度，使模具能够在压力机工作台面与滑块下平面之间安装进去；压力机的最小闭合高度必须小于冲模的闭合高度，使上、下模得以在冲压作业中吻合。
压力机的闭合高度调节完成后，必须将锁紧装置锁紧，以免在冲床工作过程中松动而使连杆长度发生变化，影响冲压作业的正常进行。这一点对于变形基本工序中的某些冲压工序（如弯曲、压印等）尤为重要。
（3）打料装置的调整
冲压结束后，工件往往会卡在模内。为了将工件推出，压力机一般在滑块部件上设置打料装置，如图2-32为刚性打料装置。它由一根穿过滑块的打料横杆4及固定于机身上的挡头螺钉3等组成。当滑块下行冲压时，由于工件的作用，通过上模中的顶杆7使打料横杆在滑块中升起，当滑块上行接近上止点时，打料横杆两端被机身上的挡头螺钉挡住，滑块继续上升，打料横杆便相对滑块向下移动，推动上模中的顶杆将工件顶出。打料横杆的最大工作行程为H-h，如果打料横杆过早与挡头螺钉相撞，会发生设备事故，所以在更换模具、调节压力机装模高度时，必须相应地调节挡头螺钉的位置。
图2-32 冲床的打料装置
1—机身；2—挡头座；3—挡头螺钉；4—打料横杆；5—挡销；6—滑块；7—顶杆
图2-33为压力机打料装置的工作初始状态示意图。
图2-33 压力机打料装置的工作初始状态示意图
1—挡头螺钉；2—打料横杆；3—顶杆；4—凹模；5—冲压件；6—板料；7—凸模
2.3.4 常用冲模的维护保养
冲模是一种结构较复杂且比较昂贵的工艺装备，它是冲压件生产的重要生产要素。由于冲模制造周期较长、成本较高、生产中又有成套性。因此，为保证生产的正常运行、提高制件质量和降低制件成本，除生产过程中进行正确操作使用外，还必须对冲模进行精心的维护和保养，以保证冲模的技术状态，延长其使用寿命。
（1）冲模维护保养的注意事项
冲模维护保养包括冲模的领用、操作及保管、修理等方面的内容，主要应注意以下事项。
①领来的模具如果是新模具，必须是经过试冲合格并带有合格证书的；如果是老模具，则应检查模具的“履历卡片”。要对照工艺文件检查所用模具及压力机使用是否正确，检查模具外观和凸凹模有无裂纹、压伤等缺陷。
②安装调整模具前应检查：
a.压力机的打料装置应暂时调整到最高位置。
b.压力机和冲模的闭合高度是否适应。
c.冲模上的卸料装置同压力机是否配套合用。
d.冲模上的上、下模板和压力机的滑块底面、工作台面是否擦拭干净。
③安装调整好模具后应检查模具内外有无异物或其他工具。
④模具在使用过程中，应定时润滑其工作表面（如凸凹模刃口或工作型腔）和活动配合表面（如导向件）。严禁在冲压进行时润滑，润滑必须在停机后施行。冲压作业时，应注意毛坯是否有异常情况，如有毛坯过厚、严重的氧化皮、严重翘曲等现象都应停止作业。凸模与凹模刃口磨损时，应停止使用并及时刃磨，否则会迅速扩大刃口的磨损深度而降低冲件质量与缩短模具寿命。
⑤拆卸模具时，用手盘动飞轮（中大型冲床用微动按钮），将滑块缓慢下降，使上、下模处于闭合状态，然后松开固定上模的紧固零件，将滑块升至上止点使其脱开上模，最后将紧固下模的零件拆除。
⑥卸下的模具应完整地交回模具库或指定的存放地点。存放前应将模具擦拭干净，导向部分应注入润滑油并盖上纸片，防止灰尘、杂物落入而影响导向精度；在凸模和凹模刃口及型腔处，应涂防锈油，以防长期存放后生锈；长期不使用的模具，应涂抹润滑油封存，保存其完好状态。
⑦进入模具库存放的模具，应如实填写模具管理卡。模具管理卡应实行一模一卡，一般由模具管理员进行管理。卡片上应记载以下内容。
a.原始记录。包括模具的编号、名称、制造日期以及冲压零件名称和零件图号、使用材料、使用冲压设备和使用条件等。
b.使用记录。包括使用日期、使用人、冲压加工件数和零件质量状况以及模具状态的鉴定情况。
c.修理记录。包括修理日期、修理钳工、修理和改进内容等。
⑧当模具出现故障后，应及时进行修理。经维修保养恢复技术状态的模具，应进行试冲检验合格才可使用，并办理返库并领用手续，同时在模具管理卡中记录修理状况。
（2）冲模储存的操作
冲模使用结束后，应认真仔细地检查，确认技术状态良好。经清洗或清理，工作面、活动或滑动部分加注润滑剂和防锈油脂并填写好模具的使用状态等管理卡片后，可吊运冲模入库储存。冲模在吊运时应稳妥、慢起、慢放，以保证存放的安全。
模具上、下模应整体装配后存放，决不能拆开存放，以免损坏工作零件。为保证模具的刃部和橡胶、弹簧不致过早失去弹性而损坏，在模具储存时应设置支撑销或垫块、木块支撑，使上、下模之间具有一定的空隙，并存放在专用的工具架上，如图2-34所示。
图2-34 模具入库时的存放
模具入库储存时，各类模具必须稳定地水平放置，不得直接垛放在地面上。小型模具应放在钢制的专用模架上，大中型模具应放在架底层或进口处，底面应垫以枕木并垫平。若垛放，每垛不得超过三层，垛高不应超过2.3m。为便于冲模的存放、取出以及防潮通风的需要，存放小型冲模的钢制专用模架底层离地面应达100mm，且模架最上层平面不得高于1.7m，模垛堆或模架之间应有0.8m以上的通道。
在大量生产条件下，可采用高架仓库存放冲模，配备巷道堆垛起重机作业。
模具的储存存放可按模具类别（如冲裁模、弯曲模、拉深模等）分门别类摆放，也可按产品零件分组管理，如某一冲压零件需使用落料、拉深、冲孔三套模具才能完成，则可将此三套模具集中放在邻近位置，方便使用时存取和维护保养。