摘 要: 该文介绍一种通用碟形弹簧模具，此模具主要由凸模与凹模组成，能够有效的提供碟型弹簧内孔值在 Φ4. 2 mm ～ Φ130 mm，外径值在 Φ8 mm ～ Φ160 mm 范围内的任意尺寸碟形弹簧， 每种碟形弹簧直径差仅为 0. 2 mm， 碟型弹簧的高度尺寸在 0. 05 mm ～110 mm 范围内变化，高度差仅为 0. 05 mm，从而满足各种碟形弹簧件外径尺寸的变化需要。该模具既能满足科研生产的设计需要，又能保证批量生产的产品质量。此模具操作方便、使用安全、结构可靠，便于管理。

　　关键词: 碟形弹簧; 通用模具; 尺寸变换; 设计

　　0 前言

　　碟形弹簧件在生产过程中，因为碟形弹簧的厚度、外径、内径、高度的不同，所以碟形弹簧的种类较多， 每一个尺寸的变化均需要设计一套新的加工模具保证生产要求。过多工装模具的生产，造成经济上的巨大浪费; 同时过多工装模具的保管既浪费人力又占据存储空间。另一方面，新产品研发阶段，没有形成批量生产，设计专用工装会造成更大的浪费。本文介绍的这种碟形弹簧的通用模具，有效的解决了这类问题。

　　碟形弹簧是用金属圆环板料或锻压的圆环坯料通过模具制成的轴剖面承锥形的垫圈式弹簧。这种单片弹簧具有刚度大、缓冲吸振能力强的特点，能以小的变形量承受大的载荷，适用于轴向空间要求小的场合，具有广泛的非线性特性。在使用时，用同样的碟形弹簧，采用不同的组合方式，能使弹簧的特性发生很大的变化，从而满足各种设计需求。随着社会的发展，科技的进步。碟形弹簧在机械产品中的应用越来越广。常常应用于重型机械中，如: 汽车、拖拉机、压力机、大炮、飞机等。

　　目前我国通常使用 60Si2MnA 和 50CrVA 或机械性能与之接近的弹簧钢制造。通常采用热压的方法制造碟形弹簧，由于这种材料对温度的敏感性( 加热到800℃ 后，随着温度的降低回弹量会逐渐增大) 造成设计的普通模具生产出的碟形弹簧尺寸不合格，要通过多次的试模反复的修改、试验，才能使模具合格。另一方面，由于操作者手法上的快慢不同，使得，同一幅模具，生产出的碟簧高度不同( 因温度不同造成的反弹量的不同) 。因此设计出一套通用碟形弹簧模具有非常重要的意义。

　　1 碟形弹簧模具

　　图 1 是一种碟形弹簧模具，该模具能够加工各种尺寸的碟形弹簧产品，此模具具有通用性。

　　本模具包括: 上模、下模和限位系统及辅助工具系统。其中的上模由: 上模架、紧固螺栓、和凸模组成，该部件包括两套互补性的凸模， 当一个凸模不具备使用条件时，另一个凸模一定符合要求。这两套凸模能够有效 的 保 证 所 生 产 的 碟 簧 的 内 孔 直 径 在 Φ4. 2 ～Φ130 mm 内变化。下模和限位系统由: 下模座、凹模、调整垫块、调整垫块( II) 、调整垫片( III) 和安全圈组成。其中的凹模共有 15 套， 它主要是用来满足碟形弹簧的外径变化要求( 该套凹模能生产外径在 Φ8 ～Φ160 mm 变化，而且， 外径的变化量是 Δ = 0. 2 mm) ;调整垫块( I) 主要是提供 10 ～ 110 mm 范围内以 10 mm为单位的尺寸变化值。调整垫块( II) 主要是提供 1 ～10 mm 范围内以 1 mm 为单位的尺寸变化值。调整垫片( III) 主要是提供 0. 05 ～ 1 mm 范围内以 0. 05 mm 为单位的尺寸变化值。所以， 本套模具的精度是 0. 05 mm。这样，将调整垫块( I) 、调整垫块( II) 和调整垫片( III)同时使用就可以得到尺寸在 0. 05 ～ 110 mm 范围内的以 0. 05 mm 为单位的任何数值。这组数值可以精确的调整上、下模之间的高度尺寸， 从而满足碟簧生产的高度尺寸精确变化的需要。安全圈主要是防止调整垫片( III) 在使用过程中，破裂、飞出和在垫片与垫片之间進异物等影响高度尺寸精度。另外每套凹模中间和下模座下端中间都有一个孔。有辅助卸料的功能。辅助工具系统由对模器和夹具钳组成。对模器主要是在安装模具时，通过它使上模架与下模座轴线重合。夹具钳主要是在冲压前， 将加热的碟簧圆环坯料快速准确的放在相应的凹模环上。冲压后用它取下碟簧毛坯件。

　　.本模具工作原理: 通过公式计算或计算机 AutoCAD 软件求出预压角并绘制图纸， 根据图纸尺寸选择合适的凸凹模， 选中的凸模通过紧固螺栓使之与上模架连接。，根据碟簧坯料图的外径尺寸选择合适的凹模和限位支架系统组装， 各个部件之间属于间隙配合。辅助工具由夹具钳 1、对模器 2 组成。其中的夹具钳用于将被加热的碟簧坯料环放入凹模中和冲压后取下碟簧毛坯件。对模器主要是将上、下模的轴心线重合而得知用于限位的调整垫片( III) 、调整垫块( II) 、调整垫块( I) 尺寸数值。从而得到此碟簧工艺的相关内容和数据。在调试之后，即可加工。

　　2 装配上模架与下模座

　　将下模座放于压力机的工作台上，套上对模器。再将上模架下端从对模器的上口放入。将此整体平移，落下压力机的压力头，卡紧上模架的模柄，再将下模座固定在压力机的工作台上。操控压力机的压力头抬起，取下对模器。

　　3 装配下模

　　( 1) 将选择好的凹模放入下模座( 使用的凹模端向上) ，套上安全圈;

　　( 2) 根据工艺编制时的上、下模的闭合高度尺寸数值。依次套入被选上的调整垫片 ( III) 、调整垫块( II) 、调整垫块( I) 。则下模安装完毕。

　　4 装配上模

　　将工艺编制时选择的凸模( 模柄处) 放入上模架的连接孔内。拧紧紧固螺栓。则上模安装完毕。

　　5 使用方法

　　( 1) 使用时， 用夹具钳将被加热的碟簧坯料环放入对应的凹模环内( 能放入的最后一个凹模环) ，开动冲压机的按钮冲压。抬起压力头，用夹具钳将冲压好的碟簧毛坯取下;

　　( 2) 自检碟簧毛坯的高度，如不符合设计要求，可通过调整垫片的高度来调节( 调整垫片的增加与减少以 0. 05 mm 为单位) 。这样生产的碟簧，高度尺寸在其公差范围内，从而满足设计需求。

　　有益效果是: 操作简单、方便。工作状态平稳、可靠，操控灵活，便于实现高精度调控。安全可靠，是可调试的一种特殊模具。

　　参考文献

　　[1] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.碟形弹簧 ( GB /T 1972-2005) [M].北 京: 中国标准出版社，2005.

　　[2] 李志刚.中国模具设计大典，第 3 卷-冲压模具设计[M].南昌: 江西科学技术出版社，2003.

　　[3] 牟林.冲压工艺与模具设计[M].北京: 北京大学出版社，2006.

　　[4] 薛兆鹏.模具 CAD/CAM /CAE[M].北京: 北京航空航天大学出版社，2010.

　　[5] 吴建军.板料成形性基本理论[M].西安: 西北工业大学出版社，2010.

　　作者：郭 晛，周宗恩，宋晓洁

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