一种多垫圈少废料冲裁的复合模具

白亚玲

（中航飞机股份有限公司长沙起落架分公司，陕西汉中723200）

0 引 言

在起落架生产中，最难解决的瓶颈问题是各个系统的密封，密封主要靠密封圈和垫圈来保证。起落架安装后各配合间隙的大小在很大程度上影响着密封圈的使用寿命及活动密封时的摩擦力。在工作介质压力作用下，密封圈部分被挤入轴与孔的配合间隙内，摩擦增大，密封圈磨损引起漏油。因此采用安装垫圈的方法来保护密封圈，由垫圈来承受压力。常用起落架垫圈材料采用聚四氟乙烯，此材料有极强的耐热性与耐寒性，摩擦因数小，又有较好的弹性，必要时还可淬火处理。

常用垫圈加工方法有三种：聚四氟乙烯树脂模压成型，聚四氟乙烯棒料车削成型，一般复合模单件冲压成型。模压成型能做到“一模一样”，经过加热、加压、保温、保压、修边过程[1]，效率低；车削加工效率高、浪费大，人为因素导致质量不稳定；一般复合模一个工作行程只能加工一种规格的垫圈[2]，效率低、浪费大。文中介绍的复合模所有部件紧密配合，一个主要工作部件兼多个功能，压力机一个工作行程同时完成两种规格垫圈加工，不受送料误差影响[3]，废料少，效率高，是其它加工方法无法超越的。

1 复合模具结构设计及特点

1.1 复合模具结构

1）总体结构设计。如图1所示，复合模具结构由36部分组成，分为上模和下模。上模由上模板11和上模垫板12、长顶销13、短顶销14、打料杆15、模柄16、顶板17、小垫圈内孔凸模18、小凸模夹板19、大垫圈内孔凸模20、小推件器21(兼压料作用)、大凸模夹板22、大推件器23（兼压料作用）、大垫圈外形落料凹模24、左导套7、右导套8组成，并由3个螺钉9和2个销子10固定连接在一起，通过模柄16安装在压力机滑块上，构成复合模的活动部分。

下模由下模板1和卸料螺钉2（沿模具中心3个均布）、下模夹板3、聚氨酯4、左导柱5、右导柱6、挡销25（沿模具中心3个均布）、卸料板26、大顶料圈27、大凸凹模30、小凸凹模31、大聚氨酯32、小顶料圈33、卸料螺钉34、小聚氨酯35、卸料螺钉36(沿模具中心3个均布)组成，并由螺钉28（沿模具中心3个均布）和两个销子29连接在一起，通过下模板1安装在压力机工作台上，成为复合模的固定部分。

2）主要部件结构设计。模具主要结构部件分为工艺部件和结构部件：a.工艺部件是指在冲裁过程中，与材料或制件直接发生接触的零件。文中的主要工艺部件有大凸凹模30和小凸凹模31（如图3和图4）、小垫圈内孔凸模18和大垫圈内孔凸模20、大垫圈外形落料凹模24（如图5）、大推件器23和小推件器21；小凸凹模31安装于大凸凹模30内，小垫圈内孔凸模18安装于大垫圈内孔凸模20中，之间还安装有小推件器21。b.结构部件是在模具的制造和使用中起装配、安装、导向作用的零件。本模具的主要结构部件为小凸模夹板19、大凸模夹板22和下模夹板3。

1.2 模具结构特点

1）压力机一次工作行程，同时完成4道分离工序、3道顶料工序、2道推件工序。大凸凹模30外径与大垫圈外形落料凹模24内孔完成大垫圈外形冲裁；大垫圈内孔凸模20与大凸凹模30内孔完成大垫圈内形冲裁；小凸凹模31外径与大垫圈内孔凸模20的内径完成小垫圈外形冲裁，大垫圈内孔凸模20相当于小垫圈外形冲裁的凹模；小垫圈内孔凸模18与小凸凹模31内径完成小垫圈内形冲裁。4道分离工序完成后，卸料板26在聚氨酯4的弹力作用下向上顶出冲裁完大垫圈外形的废料；安装在大凸凹模30中的大聚氨酯32和大顶料圈27顶出大垫圈内孔与小垫圈外形间的废料；安装在小凸凹模31中的小聚氨酯35和小顶料圈33顶出小垫圈冲完内孔的废料，3道顶料工序结束。同时，大推件器23在长顶销13的作用下，向下推出卡在大垫圈内孔凸模20上的大垫圈；小推件器21在短顶销14的作用下，向下推出卡在小垫圈内孔凸模18上的小垫圈，2道推件工序结束。

2）上模设计有小凸模夹板19和大凸模夹板22，用于固定安装小垫圈内孔凸模18和大垫圈内孔凸模20，其作用如下：一是便于在小垫圈内孔凸模18和大垫圈内孔凸模20间安装小推件器21。小推件器21内径与小垫圈内孔凸模18外径尺寸一致，成H9/f8间隙配合；其外径与大垫圈内孔凸模20内径尺寸一致，成H9/f8间隙配合；推件时，由沿模具中心均布的3个短顶销14均匀给力。二是便于在大垫圈内孔凸模20和大垫圈外形落料凹模24间安装大推件器23。大推件器23内径与大垫圈内孔凸模20外径尺寸一致，成H9/f8间隙配合；其外径与大垫圈外形落料凹模24内径尺寸一致，成H9/f8间隙配合，推件时，由沿模具中心均布的3个长顶销13均匀施力。大、小推件器在合模时高出工作凸模、凹模0.5 mm，兼具压料作用。

3）上模部分在上模板11和顶板17间设计有顶板17的运动空间，便于长短顶销的伸缩，带动大小推件器压料、推件；大垫圈外形落料凹模24在与挡销25接触的相应部位沿模具中心均布有3个挡销头容纳凹孔，便于合模时不影响冲裁质量。

4）下模设计3个顶料系统和大小两个凸凹模，大凸凹模30下端固定于下模夹板3中成H7/r6配合[4-5]；小凸凹模31下端固定于大凸凹模30中成H7/r6配合；大小凸凹模中各自安装有卸料螺钉、聚氨酯和顶料圈。大凸凹模30上端外径与卸料板26内径尺寸一致，成H9/f8间隙配合，在沿模具中心均布的3个卸料螺钉2、聚氨酯4作用下，向上顶出废料。大顶料圈27外径与大凸凹模30内径尺寸一致，成H9/f8间隙配合；内径与小凸凹模31外径尺寸一致，成H9/f8间隙配合，在沿模具中心均布的3个卸料螺钉36、大聚氨酯32作用下，向上顶出废料。小顶料圈33外径与小凸凹模31内径尺寸一致，成H9/f8间隙配合，在卸料螺钉34、小聚氨酯35作用下，向上顶出废料。

2 工作原理

冲裁时，将坯料放在卸料板26上表面，由挡销25（沿模具中心3个均布）予以定位。上模左导套7、右导套8沿下模的左导柱5、右导柱6下行，小推件器21、大推件器23首先压住坯料；大顶料圈27、小顶料圈33顶住坯料，防止坯料移动。上模继续下行接触下模，大小推件器后退，分别缩回大垫圈外形落料凹模24和大垫圈内孔凸模20中；同时卸料螺钉2、34、36在聚氨酯4、32、35 的压缩作用下带着卸料板26、小顶料圈33、大顶料圈27向下滑动一个料厚距离。大凸凹模30外径（相当于凸模）与大垫圈外形落料凹模24完成大垫圈外形冲裁；大凸凹模30内径（相当于凹模）与大垫圈内孔凸模20 完成大垫圈内径冲裁。小凸凹模31外径（相当于凸模）与大垫圈内孔凸模20的内径（相当于凹模）完成小垫圈外形冲裁；小凸凹模31的内径（相当于凹模）与小垫圈内孔凸模18完成小垫圈内径冲裁，4道分离工序同时完成。分离工序完成后，上模沿左导柱5和右导柱6上行，打料杆15接触压力机上挺杆后受力，通过顶板17、长顶销13、短顶销14、小推件器21、大推件器23同时将卡在小垫圈内孔凸模18、大垫圈内孔凸模20上的垫圈均匀向下推出，2道推件工序完成。同时，卸料螺钉2、34、36在聚氨酯4、35、32的弹力作用下带着卸料板26、小顶料圈33、大顶料圈27向上顶出分离工序产生的废料，3道顶料工序完成，冲裁工作结束。

3 结 语

该复合模具结构紧凑，效率极高，压力机一次行程内完成4道分离工序、3道顶料工序、2道推件工序；结合被冲材料聚四氟乙烯的工艺性（属非金属材料），模具工作部位的设计公差外径（凹模）为H9，内孔（凸模）为h9，各凸凹模工作部位设计公差与相应凹模、凸模按0.008～0.012 mm单面间隙配制，冲裁后的垫圈精度较高，没有送料误差，两种规格垫圈内外形各件相对位置一致[2-6]，完全满足起落架密封需要。该模具结构已应用在JXX系列垫圈的加工中，效果良好。该复合模具已申请发明专利，专利号为ZL2018 1 0617245.2。