模具零件的固定方法

7.4　模具零件的固定方法

模具和其他机械产品一样，相互位置、组件通过定位和固定而连接在一起，确定各自的相互位置。因此零件的固定方法会因具体情况而不同，有时会影响模具装配工艺路线。

1．紧固件法

常用的紧固件固定法如图7-6所示，主要通过定位销和螺钉将零件相连接。图（a）主要适用于大截面成型零件的连接，其圆柱销的最小配合长度H₂≥2d₂；螺钉拧入连接长度，对于钢件H₁=d₁或稍长，对于铸件H₁=1.5d₁或稍长。图（b）为螺钉吊装固定方式，凸模定位部分与固定板配合孔采用基孔制过渡配合H7/m6和H7/n6，或采用小间隙配合H7/h6，螺丝钉直径大小视卸料力大小而定。图7-6（c）、（d）适用于截面形状比较复杂的凸模或壁厚较薄的凸凹模零件，其定位部分配合长度应保持在板厚的2/3，用圆柱销卡紧。

特殊的紧固件固定法：

（1）凸模为硬质合金时，螺孔用电火花加工，如图7-7所示。

（2）采用斜压块及螺钉，如图7-8所示。

（3）采用钢丝紧固，如图7-9所示。

2．压入法

压入法如图7-10所示，定位配合部位采用H7/m6、H7/n6和H7/r6配合，适用于冲裁板厚t≤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，注意台阶结构尺寸应使HD>Δ，(1.5DΔ>～2.5)mm，H=（3～8）mm。

它的特点是连接牢固可靠，对配合孔的精度要求较高，加工成本高，装配压入过程如图7-10（b）所示，将凸模固定板型孔朝上，放在两个等高垫铁上，将凸模工作端朝下，放入型孔对正，用压力机慢慢压入，要边压入边检查凸模垂直度，并注意过盈量、表面粗糙度、导入圆角和导入斜度。

3．铆接法

铆接法如图7-11所示。它主要适用于冲裁板厚t≤2mm的冲载凸模和其他轴向拔力不太大的零件，零件与型孔配合部分保持0.01mm～0.03mm的过盈量，铆接端凸模硬度 HRC ≤30以内。固定板型孔铆接端周边倒角为0.5×45º～1×45º。

图7-6　紧固件法

图7-8　特殊紧固法二

图7-11　铆接法

1—等高垫块；2—平板；3—凸模固定板；4—凸模

4．热套法

热套法如图7-12所示，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。它主要用于固定凹模和凸模拼块以及硬质合金模块。当只起连接作用时，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0.001～0.002mm范围。对于钢质拼块一般不预热，只是将模套预热到300℃～400℃保持1h，即可热套。对于硬质合金模块应在200℃～250℃预热，模套在400℃～450℃预热后热套。一般在热套后继续进行型孔的精加工。

图7-12　热套法

1—模套；2—凹模

5．焊接法

焊接法如图7-13所示。主要用于硬质合金模，焊接前要在700℃～800℃进行预热，并清理焊接面，再用火焰钎焊或高频钎焊，在1000℃左右焊接，焊缝为0.2～0.3mm，焊料为黄铜并加入脱水硼砂。焊后放入木碳中缓冷，最后在200℃～300℃，保温4～6h去应力处理。

图7-13　焊接法

6．低熔点合金浇注法

低熔点合金浇注法是将熔化的低熔点合金浇入固定零件的间隙中，利用合金冷凝时的体积膨胀将零件固定的方法，又称为冷胀法，如图7-14所示。

图7-14　用低熔点合金固定的凸模

低熔点合金浇注实例见图7-15，浇注前先将固定零件进行清洗，去除油污，利用辅助工具和配合零件进行定位找正。然后将浇注部位预热至100℃～150℃，并浇注低熔点合金，放置24h进行充分冷却固化。

图7-15　低熔点合金固定浇注示意图

1—平板；2—凸模固定板；3—等高垫铁；4—凹模；5—凸模

低熔点合金固定法主要用于凸模、凹模、导柱和导套，以及浇注成型卸料板型孔等。具有工艺简单、操作方便、有足够强度、合金可重复使用、被固定零件浇注部分的加工精度要求低等特点。

常用低熔点合金配方有两种，见表7-2。

表7-2　低熔点合金配方

7．黏接法

（1）环氧树脂黏接法。环氧树脂黏接法是将环氧树脂黏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。

环氧树脂在硬化状态下，对各种金属和非金属表面附着力非常强，而且固定时收缩小，黏结时不需附加力，因此广泛应用于固定模具的凸模、导柱和导套以及浇注成型的卸料孔等。适用固定冲裁板厚t≤0.8mm板料的凸模。采用黏结法可降低固定板连接孔的制造精度，尤其对于多凸模及形状复杂的凸模固定效果显著。

环氧树脂粘结固定凸模的形式见图7-16，其中图（a）、（b）适用于固定冲裁板厚t≤0.8mm的板料，图（c）适用于固定冲裁板厚t≥0.8mm的板料，黏结固定导柱和导套的结构形式见图7-17。

图7-16　环氧树脂黏接固定凸模

环氧树脂黏结剂的配方见表7-3。按照配方中的用量，先将环氧树脂和磷苯二甲酸二丁酯放于干净烧杯内搅拌均匀，然后放入氧化铝粉搅拌，过2～3min后加入乙二胺，迅速搅拌均匀，在流动性最好状态，立即浇入黏接缝隙中，经过4～6h后，环氧树脂便凝固硬化，12h后即可使用。为了使黏接牢固，黏接表面尽量粗糙些，R_a≥6.3μm，并控制好黏结缝隙的大小。

图7-17　环氧树脂黏结固定导套导柱

1—导柱；2—导套；3—模板

表7-3　环氧树脂黏结剂的配方

当黏结固化好的模具需要更换或维修时，将模具局部加热，使环氧树脂黏结剂软化，将凸模卸下清理残余黏结剂后，重新黏结固化，见图7-18。

图7-18　黏结固化示意图

1—平板；2—垫片；3—凹模；4—垫板；5—固定板；6—凸模

（2）无机黏结固定法。无机黏接固定法是采用氢氧化铝的磷酸溶液与氧化铜粉混合为黏结剂，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。

无机黏结固定方法具有工艺简单、黏结强度高、不变形、耐高温的特点；但其韧性较低，不适宜承受较大的冲击载荷。

无机黏结剂的配方见表7-4。其配制方法为：将100ml磷酸所需加入的氢氧化铝先与10ml左右的磷酸置于烧杯中，搅拌均匀，再倒入其余磷酸进行搅拌并加热至200℃～240℃，使其呈淡茶色，冷却后即可待用。氧化铜粉在使用前应进行200℃恒温30min的干燥处理，黏结剂中氧化铜与磷酸溶液加入量之比R=3～4.5g/mL。R越大，黏结强度越高，凝固速度也越快。当R＞5时，黏结剂化学反应极快，快速凝固，使用困难。

表7-4　无机粘结剂配方

黏结时，被黏结零件的单面间隙为0.1～0.3mm，对于较大尺寸的单边间隙取1～1.25mm，黏结表面的粗糙度R_a≥12.5～25μm，被黏结表面要彻底清除油污、灰尘、锈斑等，并且要按照装配要求进行安装定位和保证配合间隙，见图7-19。

图7-19　凸模黏结固定

1—凸模；2—固定板；3—垫板；4—垫铁；5—间隙垫片；6—凹模

调制黏结剂应按照黏结剂配方比例将氧化铜粉放在干净的铜板上（中间留一凹坑），并倒入调配好的磷酸溶液，用竹签调成浓胶状，当达到能拉出10～20mm长丝时，即为磷酸氧化铜无机黏结剂。

将调好的黏结剂涂于被黏零件的黏结表面并上下移动排气，然后固定零件位置，保证间隙。在室温下保持1～2h后，再加热到60℃～80℃，保温3～8h即可完全固化。