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轉發(fā)自：鍛壓技術

作者：王志偉, 周益軍

(揚州市職業(yè)大學機械工程學院, 江蘇揚州 225009)

摘要: 數控轉塔沖床模具的使用和維護水平, 直接影響工件的加工質量和模具使用壽命。 介紹了數控轉塔沖床的工作原理、組成結構以及數控轉塔沖床模具的基本知識, 重點闡述了標準模具和成形模具的選用原則。 

分析了數控轉塔沖床模具在使用過程中出現的模具帶料、 模具磨損、 廢料反彈、 沖壓噪聲、 模具對中性等問題的產生原因, 并提出了相應的解決措施。

 最后從模具間隙、 模具刃磨、 模具潤滑、 模具清潔和模具維修等多個方面給出了數控轉塔沖床模具使用和維護時應遵循的技術要點, 以指導企業(yè)和用戶正確合理地使用和維護模具, 滿足實際生產要求。關鍵詞: 數控轉塔沖床; 模具使用和維護; 沖壓; 模具間隙; 模具刃磨量

DOI: 10． 13330/ j． issn． 1000-3940． 2018． 04． 021

中圖分類號: TG 385． 2 文獻標識碼: A 文章編號: 1000-3940 (2018) 04-0118-06

Methods of operation and maintenance for NC turret punch press die

Wang Zhiwei, Zhou Yijun

(Mechanical Engineering, Yangzhou Polytechnic College, Yangzhou 225009, China)

Abstract: The processing quality of work pieces and service life of die were directly impacted by the operation and maintenance level of NC turret punch press die. Therefore, the principle, structure and its basic knowledge of NC turret punch press die were introduced, and the selection principle of standard die and forming die were emphatically expounded. Then, the causes of material sticking, die wear, scrap rebound, stamping noise and dislocation of upper and lower dies in the using process of NC turret punch press die were analyzed, and then the solving measures were put forward. Finally, the technical points to follow in the operation and maintenance process of NC turret punch press die were given from many aspects of die clearance, die edge sharpening, die lubrication, die cleaning, die repair, etc. in order to guide enterprises and users to correctly and rationally operate and maintain dies and meet the actual production requirements. Key words: NC turret punch press; operation and maintenance of die; stamping; die clearance; quantity of die edge sharpening

在鈑金類零件現代加工工藝中, 數控轉塔沖床是一項關鍵的重要加工設備。 

數控轉塔沖床依據所要加工零件的形狀及位置, 可以自動完成送料和模具轉換工作, 滿足了多種鈑金零件的生產需求。 

與傳統的深喉沖床相比, 無論在加工效率, 還是在加工質量方面, 都有很大優(yōu)勢。 模具是數控轉塔沖床的主要組成部件之一, 同時又是易損件, 合理的維護更新對提高沖床加工質量、 降低生產成本、 延長模具和沖床使用壽命和精度都有重要意義[1-2]。 

據統計, 在數控轉塔沖床工作總成本中, 模具的維護費用就占到總費用的一半左右。 因此, 本文通過分析數控轉塔沖床模具在使用和維護方面應遵循的一

收稿日期: 2017 -09 -04; 修訂日期: 2017 -11 -20

基金項目: 江蘇省高校品牌專業(yè)建設工程資助項目 (PPZY2015C234)

作者簡介: 王志偉 (1984 - ), 男, 碩士, 講師

E-mail: my1984www_ wzwyong@ 126． com

些技術要點, 來指導企業(yè)和用戶正確利用模具, 發(fā)揮模具的最佳性能。

1 數控轉塔沖床

數控轉塔沖床是典型的機液一體化生產設備, 通過壓力作用加工各種金屬薄板類零件, 對各種復雜異型孔及淺拉深成形都能一次性完成。

 其工作流程為: 金屬板料由操作人員放置于工作臺面上, 啟動工作按鈕, 數控沖床自動運行加工程序, 被加工板料按設定好的路線沿 X 和 Y 方向定位, 沖頭沿 Z 方向運動到設定的模位上方, 通過打擊模具完成沖孔、 步沖和成形加工[3]。 

當圓孔等形狀輪廓比較大時, 可以采用步沖方法, 用小沖模沖出大的圓孔、 方孔或異型孔, 此外一些特殊工藝也可以進行加工, 例如翻邊孔、 壓印、 加強筋、 百葉窗等。 

轉塔上存放多套模具, 需要更換模具時, 自動旋轉完成換模動作。

數控轉塔沖床的主要組成結構包括數控系統 1、 機身 2、 工作臺 3、 送料機構 4、 轉塔 5 等, 如圖 1 所示。

Fig． 1 Ma(圖1 )in constitutionsofNCturretpunch(數控轉塔沖床的主要組成結構) press

2 數控轉塔沖床模具

2． 1 模具分類

數控轉塔沖床通過沖頭打擊模具完成金屬板料加工。

 常見的數控轉塔沖床模具, 按導向分為長導向型模具和短導向型模具, 其選用取決于材質與料厚, 模具結構如圖 2 所示; 根據大小規(guī)格不同, 也可分為 A, B, C, D 4 種工位的模具, 按照用戶的需求, 自由選配不同孔型的模具放在轉塔上, 若小工位模具比較多時, 可加裝轉換套放在較大工位上[4]; 按結構可分為標準模具和成形模具, 其選用原則將具體介紹。

 每類模具都需要在轉塔上安裝支撐彈簧, 以保證模具在一次沖壓完成后回復到原位, 并進行脫料。

2． 2 模具材料

數控轉塔沖床的模具材料要求具有高的硬度、耐磨性和耐腐蝕性, 同時具有一定的韌性。 因此, 對于中碳鋼類板料加工通常選用 Cr12MoV 冷作模具鋼, 而對于不銹鋼類板料加工一般選用 LD 特種冷作模具鋼。

2． 3 沖壓過程

數控轉塔沖床模具的沖壓過程如圖 3 所示, 具體為: 工序 1, 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, 材料在應力點開始斷裂; 工序 4, 廢料從板料中開始斷裂出來; 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 數控轉塔沖床模具選用

模具分類方法不同, 選用原則也不一樣, 本文

(a) 短導向型模具 (b) 長導向型模具

1． 壓料套 2． 上模 3、 16． 套 4． 導向鍵 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

重點闡述標準模具和成形模具的選用原則。

3． 1 標準模具的選用

(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, 建議選用進口高速

鋼作為原料制造模具。

(2) 在進行較厚板料加工時, 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, 應選擇大一級的工位。

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

120 鍛 壓 技 術 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, 推薦選用國產 LD 模具鋼或進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, 模具比較容易出現磨損、 帶料和拉毛等問題。

3． 2 成形模具的選用

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

但打擊頭可調精度要細, 每次調節(jié)最好控制在 0． 1 mm 范圍之內, 這樣對模具或沖

床的破壞可以降到最低。

(2) 成形深度盡可能淺, 一般會控制在 8 mm 以內, 否則卸料時間會很長。 

此外, 成形加工速度要采用低速方式, 并有適當的延時。

(3) 成形模具的整體高度一般遠高于標準模具, 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行, 加工成形之后直接拆除即可。

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

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

4 數控轉塔沖床模具常見問題

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, 上模芯與板料無法順利脫開或完全無法脫開的現象。 出現這種情況的主要原因有: (1) 模具刃口圓角過大; (2) 模具入模量偏小; (3) 送料速度過快, 彈簧響應不夠或不靈敏; (4) 模具導套與模芯滑動阻力大; (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) 及時刃磨鈍化的模具刃口; (2) 入模量應控制在 1 ~ 2 mm 之間; (3) 改善潤滑條件; (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象。 導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行消磁處理; (3) 入模量應控制在 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) 對正上下模或上下模位。

4． 3 模具磨損

模具磨損是模具長時間使用過程中難以避免的問題, 對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) 上下模座不對中; (3) 已磨損的模具導向組件及轉塔的鑲套未及時更換; (4) 沖頭溫度過熱; (5) 不合理的刃磨方法造成的模具磨損; (6) 步沖或沖角時, 側向力形成局部單邊沖切, 因一邊間隙過小, 模具磨損嚴重甚至會導致模具損壞[5]。

防止模具磨損的措施有: (1) 增加模具間隙; ) 工位調整, 上下模對中, 轉塔水平調整; (3) 保證沖頭和下模潤滑充分; (4) 在同一個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, 并要經常清理砂輪; (6) 采用較小的吃刀量;

(7) 步沖加工時, 增大步距量或采用橋式步沖。

4． 4 沖壓噪聲

模具在正常工作時, 會不可避免地產生沖壓噪聲, 且噪聲最高值可達到 120 dB 左右, 對照國家規(guī)定的 85 dB 噪聲標準是不符合要求的。 操作人員及周圍環(huán)境都會受到影響, 造成噪聲污染。

 因此, 有必要采取合理措施來降低沖壓噪聲, 主要注意事項有以下幾點: (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) 良好的潤滑, 保證模具動作順暢; (5) 注重模具維護保養(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 模具對中性

沖床模位的對中性差, 會引起模具的快速磨損和刃口鈍化, 直接影響工件的加工質量。

 導致其出現的主要原因有: (1) 沖床水平度調整不到位; (2) 沖床轉塔的設計精度或加工精度不夠; (3) 模具間隙選擇不合理; (4) 上下轉盤模具安裝座裝配對中性不好; (5) 模具安裝座或模具導套磨損嚴重; (6) 模具設計或制造精度未滿足要求; (7) 轉盤上的模孔或導向鍵出現損傷。防止模具對中性問題的主要措施有: (1) 檢查沖床的水平度情況, 要求不符時重新調整; (2) 檢查轉塔與安裝座對中性情況, 必要時調整; (3) 及時更換模具導套, 合理選擇模具間隙; (4) 檢查轉盤上的?？缀蛯蜴I, 出現損傷及時修復; (5) 使用專用芯棒校準模具工位。

5 模具使用和維護方法

為了提高沖床模具的使用壽命和工件的加工質量, 減少或避免模具工