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轉(zhuǎn)發(fā)自：鍛壓技術(shù)

作者：王志偉, 周益軍

(揚(yáng)州市職業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院, 江蘇揚(yáng)州 225009)

, 退料板與板料接觸; 工序 2, 沖頭接觸板料, 板料開始發(fā)生變形; 工序 3, 材料在應(yīng)力點(diǎn)開始斷裂; 工序 4, 廢料從板料中開始斷裂出來(lái); 工序 5, 沖頭沖壓到底; 工序 6, 沖頭回縮, 廢料自由下落回收, 沖壓工序完成。

3 數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床模具選用

模具分類方法不同, 選用原則也不一樣, 本文

(a) 短導(dǎo)向型模具 (b) 長(zhǎng)導(dǎo)向型模具

1． 壓料套 2． 上模 3、 16． 套 4． 導(dǎo)向鍵 5． 模套 6． 打擊頭

7． 連接螺釘 8． 碟簧 9． 固定鉤 10． 下模 11． 導(dǎo)向鍵

12． 壓料套 13． 上模芯 14． 打擊頭 15． 退料簧 17． 下模

Fig． 2 Die structures of NC turret punch press

(a) Short-guiding die (b) Long-guiding die

重點(diǎn)闡述標(biāo)準(zhǔn)模具和成形模具的選用原則。

3． 1 標(biāo)準(zhǔn)模具的選用

(1) 盡量使模具刃口直徑 D > 2t (t 為板厚), 且直徑一般要大于等于 Φ3 mm, 否則很容易折斷。如果必須選用直徑 D < Φ3 mm, 建議選用進(jìn)口高速

鋼作為原料制造模具。

(2) 在進(jìn)行較厚板料加工時(shí), 若模具尺寸與工位極限尺寸較為接近, 為確保足夠的退料力, 應(yīng)選擇大一級(jí)的工位。

(3) 厚板料的加工, 模具刃口不能有尖角存在, 需用圓角過(guò)渡, 否則很容易出現(xiàn)磨損或塌角。

120 鍛 壓 技 術(shù) 第 43 卷

(a) 工序 1 (b) 工序 2 (c) 工序 3 (d) 工序 4

(e) 工序 5 (f) 工序 6

1． 沖頭 2． 退料板 3． 板料 4． 下模

Fig． 3 Stamping process of NC turret punch press die

(a) Step 1 (b) Step 2 (c) Step 3 (d) Step 4

(e) Step 5 (f) Step 6

一般情況下, 取圓角半徑 R >0． 25t。

(4) 加工不銹鋼等含 Cr 比較高或熱軋板料時(shí), 推薦選用國(guó)產(chǎn) LD 模具鋼或進(jìn)口高速工具鋼制造模具, 否則由于板料的固有特性很難加工成形, 同時(shí), 模具比較容易出現(xiàn)磨損、 帶料和拉毛等問(wèn)題。

3． 2 成形模具的選用

(1) 由于不同數(shù)控沖床滑塊打擊距離不同, 成形模具的閉合高度必須調(diào)整, 將打擊頭設(shè)計(jì)為可調(diào)形式, 不僅滿足模具高度變化的需要, 同時(shí), 使加工成形更加充分。 

但打擊頭可調(diào)精度要細(xì), 每次調(diào)節(jié)最好控制在 0． 1 mm 范圍之內(nèi), 這樣對(duì)模具或沖

床的破壞可以降到最低。

(2) 成形深度盡可能淺, 一般會(huì)控制在 8 mm 以內(nèi), 否則卸料時(shí)間會(huì)很長(zhǎng)。 

此外, 成形加工速度要采用低速方式, 并有適當(dāng)?shù)难訒r(shí)。

(3) 成形模具的整體高度一般遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)模具, 以至于離成形模具工位比較近的工位很難操作, 甚至不能使用, 最好將需要成形模具的工序放到最后進(jìn)行, 加工成形之后直接拆除即可。

(4) 需要拉深成形的模具, 應(yīng)選用輕型彈簧組件, 避免板料加工時(shí)易出現(xiàn)撕裂、 變形不均勻或卸料困難等問(wèn)題。 

成形模具調(diào)整方法如圖 4 所示, 具體為: 成形模具安裝, 鎖緊螺釘旋松, 可調(diào)試打擊頭上下旋動(dòng)調(diào)整, 鎖緊螺釘旋緊, 先空沖, 無(wú)異常再試沖, 如果模具高度不夠, 鎖緊螺釘旋松, 繼續(xù)調(diào)整, 直至所要求高度。

4 數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床模具常見問(wèn)題

4． 1 模具帶料

模具帶料 (也稱模具粘料) 是指正常加工條件下, 上模芯與板料無(wú)法順利脫開或完全無(wú)法脫開的現(xiàn)象。 出現(xiàn)這種情況的主要原因有: (1) 模具刃口圓角過(guò)大; (2) 模具入模量偏小; (3) 送料速度過(guò)快, 彈簧響應(yīng)不夠或不靈敏; (4) 模具導(dǎo)套與模芯滑動(dòng)阻力大; (5) 所需退料力大于彈簧力; (6) 模具彈簧疲勞失效或斷裂; (7) 模具的間隙以及精度等因素。

防止模具帶料的主要措施有: (1) 及時(shí)刃磨鈍化的模具刃口; (2) 入模量應(yīng)控制在 1 ~ 2 mm 之間; (3) 改善潤(rùn)滑條件; (4) 可以加裝退料器; (5) 選用防帶料凹模; (6) 增加模具間隙; (7) 提

高模具制造精度和沖床模位對(duì)中精度。

4． 2 廢料反彈

廢料反彈是指沖壓加工的廢料 (也稱墊渣) 未從凹?？卓谔幟撀? 而反彈到凹模表面或板料表面的現(xiàn)象。 導(dǎo)致廢料反彈的主要原因有: (1) 模具間隙偏小; (2) 模具刃口鈍化; (3) 入模量不合理; (4) 板料表面狀態(tài)差; (5) 模具潤(rùn)滑不到位; (6) 切沖順序、 方向及尺寸等因素。

防止廢料反彈的措施有: (1) 選擇合適的下模間隙; (2) 刃磨刃口, 刃磨后必須用退磁器進(jìn)行消磁處理; (3) 入模量應(yīng)控制在 1 ~ 2 mm 之間; (4) 清除上模和板料上的油污; (5) 控制下模刃口深度; (6) 對(duì)正上下?；蛏舷履Ｎ?。

4． 3 模具磨損

模具磨損是模具長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中難以避免的問(wèn)題, 對(duì)模具使用壽命影響最大。 引起模具磨損的主要原因有: (1) 模具間隙偏小, 推薦為板厚的 20% ~25% 左右; (2) 上下模座不對(duì)中; (3) 已磨損的模具導(dǎo)向組件及轉(zhuǎn)塔的鑲套未及時(shí)更換; (4) 沖頭溫度過(guò)熱; (5) 不合理的刃磨方法造成的模具磨損; (6) 步?jīng)_或沖角時(shí), 側(cè)向力形成局部單邊沖切, 因一邊間隙過(guò)小, 模具磨損嚴(yán)重甚至?xí)?dǎo)致模具損壞[5]。

防止模具磨損的措施有: (1) 增加模具間隙; ) 工位調(diào)整, 上下模對(duì)中, 轉(zhuǎn)塔水平調(diào)整; (3) 保證沖頭和下模潤(rùn)滑充分; (4) 在同一個(gè)程序中使用多套同樣規(guī)格尺寸的模具; (5) 采用軟磨料砂輪, 并要經(jīng)常清理砂輪; (6) 采用較小的吃刀量;

(7) 步?jīng)_加工時(shí), 增大步距量或采用橋式步?jīng)_。

4． 4 沖壓噪聲

模具在正常工作時(shí), 會(huì)不可避免地產(chǎn)生沖壓噪聲, 且噪聲最高值可達(dá)到 120 dB 左右, 對(duì)照國(guó)家規(guī)定的 85 dB 噪聲標(biāo)準(zhǔn)是不符合要求的。 操作人員及周圍環(huán)境都會(huì)受到影響, 造成噪聲污染。

 因此, 有必要采取合理措施來(lái)降低沖壓噪聲, 主要注意事項(xiàng)有以下幾點(diǎn): (1) 改變模具刃口的形狀 (例如斜刃), 減小刃口與工件接觸面; (2) 合理的凹凸模刃口配合間隙; (3) 模具刃口必須垂直于安裝面; (4) 良好的潤(rùn)滑, 保證模具動(dòng)作順暢; (5) 注重模具維護(hù)保養(yǎng), 定期磨刃; (6) 沖床加裝隔音裝置、 海綿板或隔音罩等; (7) 模具安裝座可墊裝鋁板。

4． 5 模具對(duì)中性

沖床模位的對(duì)中性差, 會(huì)引起模具的快速磨損和刃口鈍化, 直接影響工件的加工質(zhì)量。

 導(dǎo)致其出現(xiàn)的主要原因有: (1) 沖床水平度調(diào)整不到位; (2) 沖床轉(zhuǎn)塔的設(shè)計(jì)精度或加工精度不夠; (3) 模具間隙選擇不合理; (4) 上下轉(zhuǎn)盤模具安裝座裝配對(duì)中性不好; (5) 模具安裝座或模具導(dǎo)套磨損嚴(yán)重; (6) 模具設(shè)計(jì)或制造精度未滿足要求; (7) 轉(zhuǎn)盤上的?？谆?qū)蜴I出現(xiàn)損傷。防止模具對(duì)中性問(wèn)題的主要措施有: (1) 檢查沖床的水平度情況, 要求不符時(shí)重新調(diào)整; (2) 檢查轉(zhuǎn)塔與安裝座對(duì)中性情況, 必要時(shí)調(diào)整; (3) 及時(shí)更換模具導(dǎo)套, 合理選擇模具間隙; (4) 檢查轉(zhuǎn)盤上的模孔和導(dǎo)向鍵, 出現(xiàn)損傷及時(shí)修復(fù); (5) 使用專用芯棒校準(zhǔn)模具工位。

5 模具使用和維護(hù)方法

為了提高沖床模具的使用壽命和工件的加工質(zhì)量, 減少或避免模具工作時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題, 除了合理的模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、 精密的模具制造工藝、 理想的熱處理效果、 高的裝配安裝精度外, 模具的正確使用、及時(shí)的更新與維護(hù)同樣重要, 同時(shí)也是降低設(shè)備生產(chǎn)成本的關(guān)鍵手段[6]。

5． 1 模具刃磨

模具刃磨是指通過(guò)磨削方式來(lái)恢復(fù)模具鋒利的刃口。 掌握好刃磨時(shí)間、 采用正確的刃磨方法對(duì)保證成形質(zhì)量的一致性很重要。 

研究表明, 合理的刃磨方法配合經(jīng)常微量刃磨, 除了能提高工件加工良好性外, 還能延長(zhǎng)模具 1 倍以上的使用壽命。

 模具刃磨量 = (沖頭刃口長(zhǎng)度 - 退料板厚度材料厚度 入模深度), 如圖 5 所示。

Fig． 5 Calculation(圖5 ) of quantityfordiee(模具刃磨量計(jì)算) dge sharpening

模具是否需要刃磨主要取決于刃口的鋒利程度, 刃磨條件為: (1) 工件有較大的毛刺或沖壓出現(xiàn)嚴(yán)重異響, 需檢查模具刃口是否已鈍化; (2) 檢查沖頭與工模, 如果刃口圓角半徑達(dá)到約 0． 01 mm 時(shí), 需要刃磨; (3) 沖裁次數(shù)累計(jì)達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn), 比如每 10 萬(wàn)次, 模具需刃磨一次。

122 鍛 壓 技 術(shù) 第 43 卷

模具刃磨的正確方法為: (1) 刃磨時(shí), 每次的磨削量 (吃刀量) 控制在 0． 013 mm 以內(nèi), 且最大磨削量一般為 0． 1 ~ 0． 3 mm, 磨至鋒利為止; (2) 磨削時(shí)要有足夠的冷卻液, 防止模具過(guò)熱發(fā)生退火或開裂; (3) 刃磨時(shí)最好采用專用夾具分別固定沖頭與下模; (4) 砂輪建議選用疏松、 粗粒、 軟材質(zhì)砂輪; (5) 砂輪進(jìn)刀量一般取向下進(jìn)給量為 0． 03 ~ 0． 08 mm, 橫向進(jìn)給量為 0． 15 ~ 0． 25 mm, 縱向進(jìn)給量為 2． 5 ~3． 8 m·min -1; (6) 刃磨完成后需清理干凈、 退磁、 上油; (7) 下模刃磨后要填加墊片。 

模具刃口磨損程度與沖孔次數(shù)關(guān)系如圖 6 所示。

Fig． 6 Relationbet(圖6 ) weenweardegreeofcuttingedgeandp(刃口磨損程度與沖孔次數(shù)的關(guān)系) iercing number

5． 2 模具間隙

凸模與凹模之間的尺寸差, 即為模具間隙。 對(duì)于沖孔來(lái)說(shuō), 模具間隙 (凹?？讖?- 凸模孔徑) 是影響加工的最重要因素之一[7]。 

合理的模具間隙可以有效延長(zhǎng)模具壽命, 具有良好的卸料效果, 減小毛刺和翻邊, 減少刃磨次數(shù)。

 相反, 間隙過(guò)小會(huì)使沖壓力上升, 沖頭和下模磨損加快, 模具壽命縮短; 間隙過(guò)大則會(huì)導(dǎo)致毛刺過(guò)大, 切口形狀不規(guī)則, 沖孔質(zhì)量變差。 

此外, 不合理的模具間隙還會(huì)引起沖頭刃口的粘黏帶料等問(wèn)題。

 影響模具間隙值大小的主要因素為加工材料的性質(zhì)和厚度, 材料越硬越厚, 間隙也應(yīng)越大。 

依據(jù)市場(chǎng)數(shù)控沖床模具間隙統(tǒng)計(jì)及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn), 模具間隙推薦值如表 1 所示。

表 1 模具間隙推薦值 (mm)

Table 1 Recommended values for die clearance (mm)

板厚 低碳鋼 鋁 不銹鋼

0． 8 ~1． 6 0． 15 ~0． 3 0． 15 ~0． 3 0． 2 ~0． 35

1． 6 ~2． 3 0． 3 ~0． 4 0． 3 ~0． 4 0． 4 ~0． 5

2． 3 ~3． 2 0． 4 ~0． 6 0． 4 ~0． 5 0． 5 ~0． 7

3． 2 ~4． 5 0． 6 ~0． 9 0． 5 ~0． 7 0． 7 ~1． 2

4． 5 ~6． 0 0． 9 ~1． 2 0． 7 ~0． 9

5． 3 模具潤(rùn)滑

為確保模具工作時(shí)的動(dòng)作可靠、 運(yùn)動(dòng)順暢, 必須對(duì)模具有關(guān)部位 (卸料套、 注油口、 模芯、 凹模等) 實(shí)施定期潤(rùn)滑保護(hù)。 潤(rùn)滑油的選擇、 注油量及注油次數(shù), 需要根據(jù)加工材料的情況來(lái)定。 一般對(duì)于無(wú)銹無(wú)垢的材料 (例如冷軋板、 不銹鋼板) 多選輕機(jī)油。 

對(duì)于有銹有垢的材料, 加工時(shí)的鐵銹細(xì)粉會(huì)被吸入到?jīng)_頭與導(dǎo)套之間, 形成污垢, 導(dǎo)致凸模滑動(dòng)受阻, 如果此時(shí)給模具注油, 由于潤(rùn)滑油的吸附作用, 污垢更多。 

所以, 對(duì)于這種加工材料, 不會(huì)直接注油, 相反需把油清理干凈, 拆解模具, 去除鐵銹污垢后, 用汽油清洗, 再組裝使用, 這樣模具的潤(rùn)滑效果反而更好。

5． 4 模具清潔

模具清潔的主要目的是要清除模具內(nèi)外的灰塵、污垢及雜物, 同時(shí), 檢查模具組成零件是否存在磨損、 變形或損傷情況。 

模具何時(shí)清潔取決于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和模具工作狀態(tài)。 通常模具清潔包括日常模具清潔和定期模具清潔。

(1) 日常模具清潔: ①清潔模具表面的灰塵, 用干凈的抹布或無(wú)塵布擦拭模具表面, 手觸驗(yàn)證灰塵清掃是否合格; ②清潔模芯模套, 用干燥抹布擦凈模芯模套殘留的積油, 擦凈后涂上少許潤(rùn)滑油; ③清潔模具沖孔部位, 用橡膠錘子和毛刷清除孔內(nèi)廢料以及粘連在沖頭、 退料板等上的殘屑廢料; ④ 表面鍍層模具的清潔, 用無(wú)塵布擦凈模具的拉深表面, 手觸確認(rèn)表面光潔程度, 加工生產(chǎn)時(shí), 對(duì)第 1 張沖壓材料需清理干凈, 在生產(chǎn)完成后, 為模具涂上少量潤(rùn)滑油。

(2) 定期模具清潔: ① 每隔一定時(shí)間段, 將模具全部拆解, 對(duì)模具各部件內(nèi)外表面進(jìn)行徹底清潔, 并對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)檢查是否符合要求, 同時(shí), 檢查零件磨損、 變形或損傷情況, 是否需要修復(fù)或更換; ②模具檢修之后, 模具表面需清理干凈; ③模具裝配前, 將安裝配合面再次清擦干凈, 保證模具能夠順利安裝而不劃傷模具表面; ④模具裝好后, 對(duì)沖頭刃口及下模表面清擦, 保證零件沖壓質(zhì)量; ⑤需要注意的問(wèn)題是, 模具部件安裝不能出錯(cuò), 否則可能導(dǎo)致模具嚴(yán)重?fù)p壞。

5． 5 模具檢修

由于數(shù)控沖床動(dòng)作劇烈, 持續(xù)作用時(shí)間短, 使得模具工作時(shí)瞬間承受很大的沖擊力、 剪切力以及摩擦力。 為了確保模具有一個(gè)良好的工作狀態(tài), 避免出現(xiàn)不可恢復(fù)的損壞, 必須不斷地對(duì)模具進(jìn)行維護(hù)和檢修, 及時(shí)更新更換零部件。 沖床模具的檢修包括模具現(xiàn)場(chǎng)檢修和模具定期檢修。

(1) 現(xiàn)場(chǎng)檢修是指數(shù)控沖床生產(chǎn)期間, 修復(fù)模具意外出現(xiàn)的輕微磨損、 輕微損傷、 影響到加工件質(zhì)量的小故障, 或更換一些易損零件、 簡(jiǎn)單的維修調(diào)試等作業(yè)過(guò)程。

(2) 定期檢修是指當(dāng)模具達(dá)到所規(guī)定的沖壓批次時(shí), 需要開展全面檢查和維修的作業(yè)過(guò)程。 主要目的是消除安全隱患, 保證生產(chǎn)質(zhì)量。 主要檢修項(xiàng)目包括周期性刃磨、 調(diào)整模具間隙、 更換損壞零部件、 更換無(wú)法修復(fù)的易損件和標(biāo)準(zhǔn)件。

5． 6 模具存放

在企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中, 模具并非常年使用直至報(bào)廢, 而是按照生產(chǎn)量的大小, 周期性的使用存放模具, 為了維持模具能在使用壽命內(nèi)的正常功能以及確保生產(chǎn)過(guò)程的持續(xù)性, 模具必須存放得當(dāng), 隨調(diào)隨用。

正確存放方法: (1) 模具存放要有專用場(chǎng)地, 通風(fēng)良好, 防止潮濕, 定置定位, 做好記錄; (2) 存放前做好防腐防銹處理; (3) 模具長(zhǎng)時(shí)間使用后會(huì)有應(yīng)力存在, 應(yīng)做好去應(yīng)力措施; (4) 模具要整體存放, 不可拆解存放; (5) 模具要輕拿輕放, 避免磕碰掉落造成模具變形或損傷; (6) 入庫(kù)新模具, 檢驗(yàn)合格才能存放; (7) 最好平放模具, 較大模具放在底層; (8) 存放前擦拭模具, 并注入少許潤(rùn)滑油, 用紙封好, 避免灰塵或雜物落入, 導(dǎo)致模具表面腐蝕劃傷; (9) 模具要分類存放保管, 不可混放; (10) 經(jīng)維修的模具應(yīng)檢驗(yàn)合格試沖后才能入庫(kù)保存。

5． 7 其他事項(xiàng)

模具使用和維護(hù)需要注意的其他事項(xiàng): (1) 模具安裝前應(yīng)全面嚴(yán)格檢查, 清除灰塵雜物, 保證潤(rùn)滑良好; (2) 定期檢查沖床轉(zhuǎn)柱和模具安裝座, 保證上下轉(zhuǎn)盤同軸度在規(guī)定精度內(nèi); (3) 依據(jù)裝配程序?qū)⒛＞甙惭b在轉(zhuǎn)塔上, 注意安裝方向, 特別是有方向要求的模具 (例如正方形或其他異型孔) 一定要避免裝反; (4) 模具安裝要用軟金屬 (鋁銅) 或橡膠制成的工具, 防止敲打時(shí)損壞模具; (5) 安裝完畢, 務(wù)必檢查安裝底座的緊固螺釘是否鎖緊, 避免發(fā)生安全事故; (6) 根據(jù)刃磨條件, 及時(shí)刃磨, 否則造成模具加速磨損, 影響沖壓質(zhì)量和使用壽命; (7) 模具的運(yùn)送要十分小心, 不能發(fā)生亂扔亂放的情況, 否則模具的刃口和導(dǎo)向很容易遭到破壞; (8) 批量生產(chǎn)所用模具, 必須備份, 以便輪換生產(chǎn), 確保生產(chǎn)量; (9) 定期檢查模具彈簧使用功能, 及時(shí)更換因疲勞損傷等原因引起功能失效的彈簧。 6 結(jié)語(yǔ)

數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床以其加工速度快、 成形精度高以及產(chǎn)品多樣等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于鈑金沖壓加工領(lǐng)域。對(duì)數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床模具實(shí)施正確的使用和維護(hù)方法, 不僅可以發(fā)揮模具最佳工作性能, 延長(zhǎng)模具使用壽命, 對(duì)提高沖壓產(chǎn)品質(zhì)量, 降低生產(chǎn)成本, 防止生產(chǎn)事故發(fā)生同樣具有重要意義。 本文重點(diǎn)分析了模具使用過(guò)程中存在的問(wèn)題, 并提出對(duì)應(yīng)解決措施, 同時(shí), 從多個(gè)角度對(duì)數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床模具的使用和維護(hù)提出了建設(shè)性的意見, 希望對(duì)生產(chǎn)企業(yè)和用戶起到借鑒性的作用。

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