基于四爪套筒扳手的冲压模具设计

赖纪军

摘 要：冲压成型是金属成型的一种重要方法，主要适用于材质较软的金属成型，可以一次成型形状复杂的精密零件，如钣金、管材等。本文针对目前厚壁管材作为套筒扳手使用时需经机加工，如铣切加工，且加工效率较低的问题，提出采用模具冲切的加工方法。本文对一种厚壁管材四爪套筒扳手进行的冲压模具进行设计，利用AutoCAD、PressCAD、SolidWorks等软件进行设计绘图。此模具结构可确保模具工作使用可靠，一次冲切，大大提高生产效率。

关键词：冲压模；冲裁；滑块凹模；凸模；斜块

中图分类号：TG385.2 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）17-0038-02

Stamping Die Design Based on Four Claw Sleeve Wrench

LAI Jijun

Abstract： Stamping is an important method of metal forming， which is mainly suitable for the soft metal forming. It can one-time form complex shape， such as metal sheet metal and pipe material. In view of the problem that the thick wall pipe was used as a sleeve wrench， such as milling and cutting， and the processing efficiency was low， the die cutting method was put forward in this paper. This paper designed a stamping die for a thick wall pipe four jaw socket wrench， and designed and drew with software such as AutoCAD， PressCAD and SolidWorks. The die structure ensured reliable use of dies， punching at one time， and greatly improved production efficiency.

Keywords： stamping die；blanking；slide die；punch；inclined block

随着制造技术、信息技术的迅猛发展，产品更新换代快，产品设计制造周期短，行业面临着日益激烈的竞争。如何高效、低成本地完成产品设计，并缩短产品开发周期，成为企业在激烈的市场竞争中取胜的关键[1]。

目前，如电力、卫浴等行业对一些特殊安全防护零部件的要求较高，为防止使用普通工具进行拆卸，确保安全性和可靠性，都会设计一些专用工具。譬如，本文主要论述的专用套筒扳手，其头部有4个爪，而且分别两对卡，爪尺寸也不同。一般使用普通工具是不能锁紧或拆卸此特殊要求的零部件，必须使用此专用四爪套筒扳手进行锁紧或拆卸。而加工此四爪套筒扳手一般是在立铣或卧铣床中加工，并且工件需转向分度，两对爪宽度不一样，需更换不同规格的成型铣刀，生产效率较低[2]。而对厚壁管材四爪套筒扳手进行冲压模具设计，采用模具冲裁加工方法，可降低劳动强度，大大提高生产效率。

1 四爪套筒扳手的冲压模具的结构特点与优势

四爪套筒扳手的冲压模具是基于厚板冲孔加工工艺原理设计的，在普通倾式冲床压力机上便可加工；模具结构设计合理紧凑，能适用于不同尺寸规格要求的卡爪冲切，使用寿命较长，具体特点与优势如下。

1.1 模具冲裁工作部分采用优质材料

滑块凹模一、滑块凹模二、凸模采用优质冷作模具钢Cr12Mo1V1，斜块、导向板采用Cr12材料。采用良好的淬火热处理工艺，确保不易磨损，提高冲切寿命。

1.2 模具结构

采用后侧导柱导套模架，上模板上安装有4件斜块，此斜块通过斜块固定板固定限位，并同时用螺栓将其锁紧于上模板上，定位准确，锁紧牢固可靠。下模板上依次安装有垫板、凸模固定板和导向板，并通过螺栓紧固在下模板上；凸模通过凸模固定板固定限位，并设计出止转扁位，同时用螺栓锁紧在垫板上，定位准确，锁紧牢固可靠；下模板上安装有4件限位平衡板。退料定位板与凸模相配，且通过退料定位板的两个方脚装入凸模固定板及垫板的方孔中，其之间的配合都采用滑配安装；退料定位板的两个方脚之下由两退料顶杆进行推动顶起动作，两顶杆由下活动托板用限位螺栓托挂限位；两刚性退料拉杆一端固定在上模板上，另一端通过下模板孔，然后用双螺母紧固自锁限位，此限位尺寸可根据使用的冲床、行程、模具闭合高度等进行调节。滑块凹模与导向板之间采用燕尾导向结构，导向精度高，两对滑块凹模依次冲出两对扳手爪。模具组装调试完，锁紧螺栓，并装入定位销定位，牢固可靠。

2 四爪套筒扳手的模具冲裁原理及过程

图1是四爪套筒扳手的模具装配图。

注：1.导套；2.上模板；3.斜块固定板；4.内六角圆柱头螺钉M10；5.斜块一；6.斜块二；7.模柄；8.凸模；9.导向板；10.限位平衡板；11.内六角圆柱头螺钉M6；12.圆柱螺旋压簧；13.平垫圈；14.导柱；15.下模板；16.内六角圆柱头螺钉M6；17.六角螺母M6；18.圆柱销；19.内六角圆柱头螺钉M10；20.退料拉杆；21.六角螺母M10；22.下活动托板；23.内六角圆柱头螺钉M8；24.顶杆；25.退料定位板；26.工件产品；27.内六角圆柱头螺钉M10；28.垫板；

29.凸模固定板；30.滑块凹模二；31.滑块凹模一。

2.1 模具冲裁原理

利用冲床压力机滑块下行运动带着模具的上模向下合模，运用斜块滑块配合运动原理，通过安装在上模的4个斜块驱动下模上的滑块凹模，向下模的中心凸模方向水平运动，滑块凹模刃口与凸模刃口之间的相对运动，对管材工件产品进行冲切；当冲床滑块上行带着模具的上模向上分模，上模的4个斜块上升，下模的4个滑块凹模在复位弹簧的作用下，向外运动回复到原位置。

2.2 具体冲切过程

①将工件产品套入凸模，上模下行，固定在上模板上的两退料拉杆跟着向下运动，下活动托板下移，顶杆下移，退料定位板下移到底至正确定位位置，原工件产品沿着凸模下移到退料定位板上，确保定位准确。

②上模继续下行，左右斜块一先与下模导向板上的左右滑块凹模一斜面接触，驱动滑块凹模一向中心凸模水平方向运动，滑块凹模刃口与凸模刃口之间的相对运动，先刺破管材壁，然后继续进行冲切断管壁。

③上模繼续下行，左右斜块一内垂直面与左右滑块凹模一外垂直面接触，滑块凹模一保持不动作；然后前后斜块二先与下模导向板上的前后滑块凹模二斜面接触，驱动滑块凹模二向中心凸模水平方向运动，滑块凹模刃口与凸模刃口之间的相对运动，先刺破管材壁，然后继续进行完全冲切断管壁。

④上模上行，上模的左右斜块一、前后斜块二的4个斜块上升，下模的左右滑块凹模一、前后滑块凹模二的4个滑块凹模在复位圆柱螺旋压簧作用下向外运动回复到原位置，此时限位螺钉内六角圆柱头螺钉M6 将4个滑块凹模限位到此原初始位置；上模继续上行，固定在上模板上的两退料拉杆随之向上运动，带动下活动托板上移，顶杆上移，顶杆推动退料定位板上移，将冲切完的工件产品退出，然后将工件产品取出。

3 结语

四爪套筒扳手的冲压模具的这种结构设计独特，一次冲程加工完成4个卡爪，能适用于不同尺寸规格要求的卡爪冲切，尺寸精度高，且一致互换性好，冲压稳定可靠，大大提高了生产效率。此模具结构设计合理，便于维护，使用寿命较长，可以适应不同客户的要求。

参考文献：

[1]王新华.冲模设计与制造实用手册[M].北京：机械工程出版社，2001.

[2]赵向阳，章跃荣.冲压工艺与模具设计[M].北京：清华大学出版社，2006.