CN102554047A

CN102554047A - 一种复合碟形弹簧机构在复合模具中应用的方法

Info

Publication number: CN102554047A
Application number: CN2012100103390A
Authority: CN
Inventors: 蒋鹏; 伟韡; 胡福荣; 杨勇; 曹飞; 余光中
Original assignee: Beijing Research Institute of Mechanical and Electrical Technology
Current assignee: Beijing Research Institute of Mechanical and Electrical Technology
Priority date: 2012-01-13
Filing date: 2012-01-13
Publication date: 2012-07-11

Abstract

本发明公开一种复合碟形弹簧机构在复合模中应用的方法。包含提供压料、校正和卸料几种功能。将弹簧机构作为一个整体安装于模具中。其中，上部的导向套筒由压板压住，下部的导向杆头部作为输出端与导向螺杆相连。导向螺杆与校正上模螺纹连接，并将校正上模悬挂于上模座上。初始状态，弹簧机构将校正上模弹出凹模之外。压力机滑块向下运动，校正上模与锻件接触，和切边冲头共同将锻件压紧。随着压力机滑块继续下行，校正上模往凹模内运动，压缩弹簧机构，校正上模与切边冲头抱住锻件完成切边、冲孔和校正工序。当滑块运动到下死点，工作行程结束，滑块上升，弹簧机构复位，将校正模弹出，实现卸料功能。其中，整个工作过程中，锻件均被校正上模和切边冲头抱紧，保证了锻件不会错移，提高零件精度。直至校正上模与锻件脱离，锻件平稳地留于下模的切边冲头上。

Description

一种复合碟形弹簧机构在复合模具中应用的方法

技术领域

本发明涉及一种复合碟形弹簧机构的应用方法，尤其是一种在复合模中，通过复合碟形弹簧机构提供压料、校正力并实现卸料功能的方法。

背景技术

目前，复合模具主要依靠螺旋弹簧进行复位和卸料。螺旋弹簧结构简单，可用行程大，但是许用载荷小，导向性差，不能提供校正力，主要用于普通的复位和卸料功能。近年来，随着生产制造水平的不断提高，一些高端模具，尤其是自动化生产的模具，越来越多的使用氮气弹簧。氮气弹簧本质上是一种阻尼氮气缸，其能承受的载荷大，行程长，导向稳定，但是结构复杂，价格较高，耐高温能力差。对于手动生产的简单冲模，聚氨酯的使用也较多，其结构简单，但是行程不可调整，且不耐高温，只能用于冷作模具。碟形弹簧稳定性好，载荷大，但是行程较小，需要增加导向装置，提高了结构复杂程度，一般主要应用于机械设备中。

发明内容

为了克服现有螺旋弹簧负载小，导向性差；氮气弹簧结构复杂，价格高，且不耐高温的缺点，本发明提供一种方法，该方法能在切边、冲孔和校正工序复合模具中，尤其是高温下工作的模具中，实现压料、校正和卸料等功能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种复合碟形弹簧机构在模具中应用的方法，其特征在于复合碟形弹簧机构包含压板，导向杆，碟形弹簧组和导向套筒四个部分。其特征在于碟形弹簧组套在导向杆上，导向杆末端与导向套筒内壁连接，导向套筒底部与导向杆头部共同压住碟簧组，而压板则将整个弹簧机构固定于所需模具上。根据所需载荷和行程所用碟形弹簧数目和组合方式可以调整。导向套筒最大外径和导向杆头部外径相等且等于45mm；导向套筒内径与导向杆间隙不小于0.2mm。

导向杆随着碟形弹簧的伸缩在导向套筒内滑动，且在整个工作过程中，导向杆进入套筒深度为hr大于5mm。

导向杆与导向螺杆相连；导向螺杆尾部带有螺纹且与校正上模连接，并将校正上模悬挂在上模座内。

先将弹簧机构安装在上模座内，再将压板把导向套筒压紧，保证只在竖直方向上下滑动；且压板低于模具表面高度hd=2mm；导向套筒上表面与上模座表面高度差hg为1-2 mm。弹簧最大行程Sm=37.5mm，其预压行程Sy>5mm。弹簧在预压状态最大伸长ht₀=124.5mm，此状态下锻件飞边E与凹模刃口D距离hs₀≥20mm。锻件切边完成后锻件进入凹模刃口内部的行程大于15mm。

本发明可以应用于复合模具中，实现压料、校正和卸料等功能。与其他弹簧结构相比，在保证所需行程的前提下，可提供较高的载荷，且结构简单，导向稳定，工作可靠，便于安装和使用。可广泛使用于复合模具，尤其是自动化生产的模具，不需在设备上增加顶出装置，即可实现自发的压料、校正和卸料等功能。

附图说明

图1是复合碟形弹簧的结构图；

图2是图1复合碟形弹簧的俯视图；

图3是复合碟形弹簧在模具中的安装图；

图4是图3局部放大图；

图5是本发明一个实施的载荷曲线图；

图6所示为校正上模接触锻件时，各部件位置示意图；

图7是开始切边时弹簧机构位置图；

图8是校正完成时弹簧机构位置图；

图9是图8中II的局部放大图；

图10为本发明中几个主要参数的函数关系；

图11是卸料示意图；

图12表示连续冲程内几个典型函数的关系。

具体实施

在图1中，（3）导向杆的末端B在（1）导向套筒的内壁C做上下滑动。（3）导向杆插入（2）碟形弹簧的内孔中，（2）碟形弹簧上端由（1）导向套筒底面D压住，下端由（3）导向杆的头部E托住。（13）压板将（1）导向套筒压住。导向套筒最大外径和导向杆头部外径相等且等于45mm，以确保将整个弹簧机构作为整体安装使用。（11）锁块通过（12）螺钉与（3）弹簧机构的导向杆连接，以便将弹簧机构锁在一起，便于运输和存放。当弹簧机构装入模具之中后，（11）和（12）被拆除。工作过程中，（3）导向杆在（1）导向套筒内孔中滑动，保证两者间隙δ1，其值为0.2mm-0.5 mm。导向杆与碟形弹簧内径间隙δ2为0.4 -0.8mm。图2为图1的俯视图。

在图3中，该弹簧机构安装于切边冲孔校正的复合模具，提供压料、校正力并兼有卸料功能。（13）压板通过（14）压板螺钉将（1）导向套筒压紧在（4）上模座内，弹簧机构（3）导向杆的头部E与（5）导向螺杆连接；（6）校正上模在（5）导向螺杆的带动下，在（7）凹模中上下滑动。在整个工作过程中，为了确保导向准确，必须保证导向杆伸入导向套筒长度hr>5mm。

图4为图3中I的局部放大图。当（13）压板通过螺钉与（4）上模座固定后，对（1）导向套筒起限位作用。当模具未安装于压力机(10)滑块上时，导向套筒上端面与上模座端面高度差hg为1-2 mm，（13）压板低于模具表面高度hd为2 mm。

图5为一种实施的特性曲线。该弹簧自由长度ht₀′=127.5 mm，装入模具后初始长度ht₀=124.5 mm；切边开始时长度ht₁=110 mm；校正时长度ht₂=95 mm；压并长度ht₂′=90 mm。可工作最大行程Sw= ht₀ - ht₂′=34.5 mm，实际工作行程Sw′= ht₀ -ht₂ =29.5。可提供最大载荷为5240 N。

图6所示为校正上模接触锻件时，各部件位置示意图。当模具安装于压力机(10)滑块时，滑块将(1)导向套筒压入（4）上模座中，(1)导向套筒上端面与（4）上模座的端面相平齐。碟形弹簧力通过导向套筒作用在压力机滑块上，而不是作用于压板螺钉。（6）校正上模与（5）导向螺杆连接。导向螺杆轴肩靠在（5-A）台阶孔底面。此时，（2）碟形弹簧伸长，（3）导向杆在碟形弹簧作用下，向下贴紧（5）导向螺杆头部。（3）导向杆在（2）碟形弹簧的导向套筒内孔滑动。（9）切边冲头固定在下模座上，（7）切边凹模固定于（4）上模座上，并随之运动。（10）压力机滑块携带上模向下运动，（6）校正上模与（8）锻件接触，并与（9）切边冲头共同将锻件压住。此时弹簧长度ht=ht₀；校正上模与上模座距离H=H₀；导向螺杆头部台阶与台阶孔距离H′=H₀′。凹模刃口7-A与锻件飞边8-A距离hs=hs₀。

图7所示实施中，（10）压力机滑块继续下行，（9）切边冲头推动（8）锻件和（6）校正上模向上运动，弹簧被压缩，锻件与（7-A）切边凹模刃口接触并开始切边。此时校正上模底面与上模座槽底的高度为H₁，导向螺杆头部台阶与台阶孔距离H₁′, 弹簧长度ht₁。同时，（6）校正上模在碟形弹簧的弹性载荷作用下与（9）切边冲头组成一对校正模，将锻件压紧进行校正。

图8所示实施为（10）压力机滑块运动到下死点、弹簧机构被压缩到最大位置的模具和弹簧机构示意图，此时，锻件切边已完成。（8-1）锻件进入凹模刃口内部的行程hs₂> 15mm；确保（8-1）锻件与（8-2）飞边完全分离。（6）校正上模与（4）上模座槽底接触，完成校正。此时校正模底面（6-A）与上模座槽底的高度为H₂，（5）导向螺杆头部的台阶与台阶孔距离H₂′, 弹簧长度ht₂。（3）导向杆伸入（1）导向套筒长度也最大。弹簧极限工作行程Sw=ht₂′-ht₀， Sw >|hs₂|+|hs₁|，确保弹簧不失效。

图9为图8中II的局部放大视图。即在校正完成时，弹簧被压缩到最大位置，导向杆伸入导向套筒长度最长，此时导向杆上端面与导向套筒上端面距离ha>1mm，以避免导向杆顶到压力机滑块导致损坏。

图10为本发明中几个主要参数的函数关系。校正上模底面距离上模座槽底的高度y=H，导向螺杆头部台阶与台阶孔距离y=H′, 弹簧长度y=ht。其中H-hs=k；H+H′=H₀；ht-H=m。其中k和m均为常数。

图11为卸料示意图。此时（10）压力滑块已经转过下死点，开始上升，弹簧机构开始复位。当图12中的t₂′时，（2）碟形弹簧恢复伸长，推动（3）导向杆沿（1）导向套筒向下滑动。此时其位置与图7所示位置相同，hs₃=hs₁，H₃′= H₃′,H₃=H₁。滑块、弹簧、校正模等部件运动方向与图7所示相反。导向杆推动（5）导向螺杆向下运动。而导向螺杆与（6）校正上模通过螺栓连接，校正上模也随之运动，将（8-1）锻件推出（7-A）切边凹模刃口，实现卸料功能。直至回到图6所示初始位置，hs>20 mm，确保稳定卸料。完成一个工作周期。

图12表示几个连续的冲程内几个典型函数的关系。其中，横坐标为时间t，纵坐标为高度h。H、H′和hs都为以冲程t₀为周期的函数，其中t₁内为工作行程，包括弹簧压缩、压料、切边和校正。具体地说，0-t₁′内，锻件未与切边凹模接触，弹簧起压料作用；t₁′开始切边，并进行校正；t₁时校正结束，压力机滑块到达下死点。此后压力机滑块上升，t₂′时锻件被推出凹模刃口；t₂时，弹簧复位卸料完成，模具回到初始状态，准备下一冲程。其中t₀、t₁、t₁′、t₂、t₂′决定于具体的压力机运动特性曲线。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和主要优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims

1.一种复合碟形弹簧机构在模具中应用的方法，其特征在于复合碟形弹簧机构包含压板，导向杆，碟形弹簧组和导向套筒四个部分，其特征在于。

2.如权利要求1所述的复合碟形弹簧机构在模具中的应用方法，其特征在于碟形弹簧组套在导向杆上，导向杆末端与导向套筒内壁连接，导向套筒底部与导向杆头部共同压住碟簧组，而压板则将整个弹簧机构固定于所需模具上。

3.如权利要求1或2所述的复合碟形弹簧机构在模具中应用的方法，其特征在于根据所需载荷和行程所用碟形弹簧数目和组合方式可以调整。

4.如权利要求1或2所述的复合碟形弹簧机构在模具中应用的方法，其特征在于导向套筒最大外径和导向杆头部外径相等且等于45mm；导向套筒内径与导向杆间隙不小于0.2mm。

5.如权利要求1或2所述的复合碟形弹簧机构在模具中应用的方法，其特征在于导向杆随着碟形弹簧的伸缩在导向套筒内滑动，且在整个工作过程中，导向杆进入套筒深度为hr大于5mm。

6.如权利要求1所述的复合碟形弹簧机构应在模具中应用的方法，其特征在于导向杆与导向螺杆相连；导向螺杆尾部带有螺纹且与校正上模连接，并将校正上模悬挂在上模座内。

7.如权利要求1所述的复合碟形弹簧机构在模具中应用的方法，其特征在于先将弹簧机构安装在上模座内，再将压板把导向套筒压紧，保证只在竖直方向上下滑动；且压板低于模具表面高度hd=2mm；导向套筒上表面与上模座表面高度差hg为1-2 mm。

8.如权利要求1所述的复合碟形弹簧机构在模具中应用的方法，其特征在于弹簧最大行程Sm=37.5mm，其预压行程Sy>5mm。

9.如权利要求1或2所述的复合碟形弹簧机构在模具中应用的方法，其特征在于弹簧在预压状态最大伸长ht₀=124.5mm，此状态下锻件飞边E与凹模刃口D距离hs₀≥20mm。

10.如权利要求1所述的复合碟形弹簧机构在模具中应用的方法，其特征在于锻件切边完成后锻件进入凹模刃口内部的行程大于15mm。