冲裁模推出和顶出机构的结构设计

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摘要：分析了模具推出机构及顶出装置的分类，工作原理以及在使用该结构时需要注意的问题。

关键词：推出装置 顶出装置 结构设计

在冲模中设置推出和顶出机构的主要目的是将堵塞在凹模洞口中的推出（凹模在上模）或顶出（凹模在下模）。下面我们就推出和顶出机构的结构设计展开讨论。

1 推出机构

1.1 推出机构的工作原理

推出机构的推件力是通过压力机的横梁（图1）作用在一些传力元件上，使推件力传递到推件板上将制件（或废料）推出凹模的。推板的形状和推杆布置应根据被推材料的尺寸和形状来决定。

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图1 推件横梁

1.2 作用在制件（或废料）上的推力的种类 与卸料装置一样，推件力可以为刚性也可以为弹性。

1.3 刚性推件装置（如图2）

1.3.1 刚性推出机构的工作原理（以图2A图为例）。当工作部件相互接触对板料进行冲却时，推件板由于凸凹模的作用相对于凹模有了向上的相对位移，推动推杆，推杆推动推板，推板从而带动打杆一起向上运动，当接触到压力机的横梁被横梁挡回，打杆将力传递给推板，推板推动推杆，推杆推动推件板，推件板将推力作用在制件（或废料）上，将其推出。

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A B

1—打杆；2—推板；3—推杆；4—推件块

图2 刚性推件装置

1.3.2 刚性推出机构的结构分析（如图2）。刚性推出机构的一般组成：推件板、推杆、推板、打杆。在其中推杆、推板、打杆属于中间传力元件，直接作用于制件（或废料）的是推件板（或推荐块），因此推件块的设计尤为重要。

下面我们结合图2的两个图形为例来详细分析刚性卸料装置的结构设计需要注意的问题。

首先，我们观察A图和B图的零件的设置上的不同点：A图使用的推荐装置包括推件板、推杆、推板、打杆。而B图只采用了打杆和推件块。也就是说，B图较之A图在结构上是简化了的。那么我们在设计模具结构时，在保证模具顺利工作的前提下，应尽量使用较少的零件以简化模具结构。它们使用的场合是不同的。首先我们观察A图，该图的压力中心位置设置有凸模，所以只有把推件块上的推杆设置在其他位置，也就是说作用在推件块上的力应该尽可能的直接作用在推件块的中心，也就是所冲裁制件的压力中心。在此，我们可以借助生活中的常见实例来说明，为何应尽量将力作用在压力中心。比如我们需要将一个瓶子的盖子以按压的方式与瓶子合在一起，那么我们在施加按压力的时候，肯定是直接作用在瓶盖中心的位置效果是最好的，那么如果条件不允许的时候，我们也是尽可能的在按压的时候使力均匀的分布在瓶盖上。回过头来，推件块上的力是由推杆传递过来的，如果推件块的受力不均匀的话，那么它将在凹模洞口中产生卡死，影响模具的正常工作，所以只有把力直接作用在推件块中心位置，效果才是最好的。所以B图就直接将推件杆设置在了推件块的中心位置。但是对于A图来说，中心位置已经被凸模占据了，而且这时候的凸模是绝对不允许改变位置的，所以只有变化推杆的位置了，但是，作用在推件块上的推杆的力必须要分布均匀，并且要同时作用于推件块上方可。

其次，刚刚讨论刚性推件装置的工作原理时提到过，整个刚性推件装置在模具中是属于可以自由运动的，所以一定要避免在工作时该装置产生卡死的现象。在这里我们重点来说明一下推件块。推件块与凹模洞口在厚度方向上有一部分是要接触的，虽然存在间隙，但是间隙值非常小，这部分距离不能太大，否则会产生卡死现象。另外推件块的台肩部分也不要太大。

刚性推出结构是常用的推出机构。

1.4 弹性推出装置

1.4.1 弹性推出装置的组成。弹性推出装置和刚性推出装置的最主要的区别就是提供推出力的装置中，增加了弹性元件，常用的弹性元件是橡胶和弹簧。其他的推件块或者推杆视情况来定。（图3）

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1.4.2 弹性推出机构的工作原理（以图3为例说明）。当工作部件相互接触对板料进行冲却时，推件板由于凸凹模的作用相对于凹模有了向上的相对位移，推件板直接推动橡胶向上移动，橡胶产生压缩，当冲切结束，所用的束缚力撤销以后，橡胶的收缩力产生回复，推动推件块向下运动，推件块推动凹模洞口中的制件出模。除了提供推件力的方式不同之外，与刚性推件相比，弹性推件装置还有一个突出的优点，那就是在推件块与板料接触以后直到制件冲切完毕，自始至终推件板在橡胶的作用之下一直对于推件板接触的制件产生较大的压力作用，所以最终成型的制件，平整度非常好，制件精度高。因此对于对制件平整度要求较高的场合优先选择弹性推出机构。

1.4.3 设置弹性推出机构需注意的问题。由于推出力是依靠弹性元件的压缩来提供的，所以根据制件需要的推出力的大小不同，收缩的距离也就不同，对于需要推出力较大的场合，需要注意弹性元件的安装位置，对于图3来说，若需要的推出力过大，则凹模的厚度就会更大，会使模具的闭合高度增加，同时浪费模具钢，提高成本，所以应该考虑将弹性元件更换到其他的部件中。

1.5 推出机构设置时需注意的问题 最主要的零部件是推件块，推件块的作用就是将制件从凹模洞口中推出，并且在弹性推出机构中还要承担压料的作用，所以在模具工作的初始状态，推件块在装配完毕后应该凸出于凹模刃口部分，才能更好的保证压料在作用，同时也能顺利将制件推出。

2 弹性顶出装置

压力机的下模与上模不同，下模部分没有直接的动力作用，只能靠力的积累和传递来完成一系列的动作，所以只能采用弹性装置作用，这就是我在这里只说明弹性顶出装置的原因。

2.1 弹性顶出装置的组成（如图4） 从上图可知，弹性顶出装置的主要组成部件有：顶件块、顶杆、托板、橡胶同时还有一些连接固定两件，比如说螺钉和螺母。

2.2 弹性顶出装置的工作原理 上模零件下行冲切板料，凸模在压力机的带动下在切材料的同时带着切断的材料和顶件块向下运动，顶件块推着顶杆向下运动，顶杆通过托板使橡胶产生压缩，当凸模的作用力卸除以后，橡胶利用压缩力的回复作用，通过托板、顶杆将力传递给顶件块使制件（或废料）从凹模洞口中排出。

2.3 弹性顶出装置设置需注意的问题 顶出装置与退出机构类似，最重要的还是要保证顶出机构在工作的过程中不产生卡死现象，同时必须注意在模具的自由状态，我们必须保证顶件块上端面应突出于凹模上表面。

弹性顶出装置广泛使用于制件要求平整度很高的场合，在正装复合模中常用。

3 结语

以上就是设计模具顶出及推出机构的结构设计，除此之外在进行模具设计时我们还应该注意推件板外形尺寸设计，以及在加工制作上述两种装置时选择何种材料，经济实惠，由于现在对于一些常用的机构现在已经制定了国家标准，应尽量选择标准间为宜。

参考文献：

[1]张荣清.模具设计与制造（第二版）[M].高等教育出版社，2008.

[2]彭建生.模具设计与加工速查手册[M].机械工业出版社，2005.

[3]成虹.冲压工艺与模具设计（第二版）[M].高等教育出版社，2008.

作者简介：

杨丽英（1982-），女，河北唐山人；助教，学士学位，研究方向为材料成型设备以及成型工艺的研究。

张红林（1982-），男，湖北武汉人；助教，学士学位，研究方向：机械设计及控制工程。