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轉發自：鍛壓技術

作者：王志偉, 周益軍

(揚州市職業大學機械工程學院, 江蘇揚州 225009)

, 退料板與板料接觸; 工序 2, 沖頭接觸板料, 板料開始發生變形; 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。

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(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?；蛏舷履Ｎ?。

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, 對照國家規定的 85 dB 噪聲標準是不符合要求的。 操作人員及周圍環境都會受到影響, 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, 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?？谆驅蜴I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, 減少或避免模具工作時出現問題, 除了合理的模具設計結構、 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、及時的更新與維護同樣重要, 同時也是降低設備生產成本的關鍵手段[6]。

5． 1 模具刃磨

模具刃磨是指通過磨削方式來恢復模具鋒利的刃口。 掌握好刃磨時間、 采用正確的刃磨方法對保證成形質量的一致性很重要。 

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

 模具刃磨量 = (沖頭刃口長度 - 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嚴重異響, 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到約 0． 01 mm 時, 需要刃磨; (3) 沖裁次數累計達到一定標準, 比如每 10 萬次, 模具需刃磨一次。

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模具刃磨的正確方法為: (1) 刃磨時, 每次的磨削量 (吃刀量) 控制在 0． 013 mm 以內, 且最大磨削量一般為 0． 1 ~ 0． 3 mm, 磨至鋒利為止; (2) 磨削時要有足夠的冷卻液, 防止模具過熱發生退火或開裂; (3) 刃磨時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、 軟材質砂輪; (5) 砂輪進刀量一般取向下進給量為 0． 03 ~ 0． 08 mm, 橫向進給量為 0． 15 ~ 0． 25 mm, 縱向進給量為 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關系如圖 6 所示。

Fig． 6 Relationbet(圖6 ) weenweardegreeofcuttingedgeandp(刃口磨損程度與沖孔次數的關系) 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。 對于沖孔來說, 模具間隙 (凹?？讖?- 凸?？讖? 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。

 相反, 間隙過小會使沖壓力上升, 沖頭和下模磨損加快, 模具壽命縮短; 間隙過大則會導致毛刺過大, 切口形狀不規則, 沖孔質量變差。 

此外, 不合理的模具間隙還會引起沖頭刃口的粘黏帶料等問題。

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

依據市場數控沖床模具間隙統計及生產經驗, 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 模具潤滑

為確保模具工作時的動作可靠、 運動順暢, 必須對模具有關部位 (卸料套、 注油口、 模芯、 凹模等) 實施定期潤滑保護。 潤滑油的選擇、 注油量及注油次數, 需要根據加工材料的情況來定。 一般對于無銹無垢的材料 (例如冷軋板、 不銹鋼板) 多選輕機油。 

對于有銹有垢的材料, 加工時的鐵銹細粉會被吸入到沖頭與導套之間, 形成污垢, 導致凸?；瑒邮茏? 如果此時給模具注油, 由于潤滑油的吸附作用, 污垢更多。 

所以, 對于這種加工材料, 不會直接注油, 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外的灰塵、污垢及雜物, 同時, 檢查模具組成零件是否存在磨損、 變形或損傷情況。 

模具何時清潔取決于現場環境和模具工作狀態。 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, 用干凈的抹布或無塵布擦拭模具表面, 手觸驗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, 擦凈后涂上少許潤滑油; ③清潔模具沖孔部位, 用橡膠錘子和毛刷清除孔內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, 用無塵布擦凈模具的拉深表面, 手觸確認表面光潔程度, 加工生產時, 對第 1 張沖壓材料需清理干凈, 在生產完成后, 為模具涂上少量潤滑油。

(2) 定期模具清潔: ① 每隔一定時間段, 將模具全部拆解, 對模具各部件內外表面進行徹底清潔, 并對照標準檢查是否符合要求, 同時, 檢查零件磨損、 變形或損傷情況, 是否需要修復或更換; 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, 對沖頭刃口及下模表面清擦, 保證零件沖壓質量; ⑤需要注意的問題是, 模具部件安裝不能出錯, 否則可能導致模具嚴重損壞。

5． 5 模具檢修

由于數控沖床動作劇烈, 持續作用時間短, 使得模具工作時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良好的工作狀態, 避免出現不可恢復的損壞, 必須不斷地對模具進行維護和檢修, 及時更新更換零部件。 沖床模具的檢修包括模具現場檢修和模具定期檢修。

(1) 現場檢修是指數控沖床生產期間, 修復模具意外出現的輕微磨損、 輕微損傷、 影響到加工件質量的小故障, 或更換一些易損零件、 簡單的維修調試等作業過程。

(2) 定期檢修是指當模具達到所規定的沖壓批次時, 需要開展全面檢查和維修的作業過程。 主要目的是消除安全隱患, 保證生產質量。 主要檢修項目包括周期性刃磨、 調整模具間隙、 更換損壞零部件、 更換無法修復的易損件和標準件。

5． 6 模具存放

在企業實際生產過程中, 模具并非常年使用直至報廢, 而是按照生產量的大小, 周期性的使用存放模具, 為了維持模具能在使用壽命內的正常功能以及確保生產過程的持續性, 模具必須存放得當, 隨調隨用。

正確存放方法: (1) 模具存放要有專用場地, 通風良好, 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) 模具長時間使用后會有應力存在, 應做好去應力措施; (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) 入庫新模具, 檢驗合格才能存放; (7) 最好平放模具, 較大模具放在底層; (8) 存放前擦拭模具, 并注入少許潤滑油, 用紙封好, 避免灰塵或雜物落入, 導致模具表面腐蝕劃傷; (9) 模具要分類存放保管, 不可混放; (10) 經維修的模具應檢驗合格試沖后才能入庫保存。

5． 7 其他事項

模具使用和維護需要注意的其他事項: (1) 模具安裝前應全面嚴格檢查, 清除灰塵雜物, 保證潤滑良好; (2) 定期檢查沖床轉柱和模具安裝座, 保證上下轉盤同軸度在規定精度內; (3) 依據裝配程序將模具安裝在轉塔上, 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, 防止敲打時損壞模具; (5) 安裝完畢, 務必檢查安裝底座的緊固螺釘是否鎖緊, 避免發生安全事故; (6) 根據刃磨條件, 及時刃磨, 否則造成模具加速磨損, 影響沖壓質量和使用壽命; (7) 模具的運送要十分小心, 不能發生亂扔亂放的情況, 否則模具的刃口和導向很容易遭到破壞; (8) 批量生產所用模具, 必須備份, 以便輪換生產, 確保生產量; (9) 定期檢查模具彈簧使用功能, 及時更換因疲勞損傷等原因引起功能失效的彈簧。 6 結語

數控轉塔沖床以其加工速度快、 成形精度高以及產品多樣等特點被廣泛應用于鈑金沖壓加工領域。對數控轉塔沖床模具實施正確的使用和維護方法, 不僅可以發揮模具最佳工作性能, 延長模具使用壽命, 對提高沖壓產品質量, 降低生產成本, 防止生產事故發生同樣具有重要意義。 本文重點分析了模具使用過程中存在的問題, 并提出對應解決措施, 同時, 從多個角度對數控轉塔沖床模具的使用和維護提出了建設性的意見, 希望對生產企業和用戶起到借鑒性的作用。

參考文獻:

[1] 胡金龍. 數控轉塔沖床模具磨損在線監測裝置的研發 [J]. 鍛壓裝備與制造技術, 2016, 51 (5): 51 -53.

Hu J L. Research and design of on-line monitoring device for tool wear in CNC turret punch press [J]. China Metalforming Equipment & Manufacturing Technology, 2016, 51 (5): 51 -53.

[2] 李維春. 厚轉塔型數控沖床及模具的應用 [J]. 模具制造,

2016, 16 (4): 4 -7.

Li W C. Application of thick numerical control turret punch press and die [J]. Die & Mould Manufacture, 2016, 16 (4): 4 -7.

[3] 龍曉斌 , 李志偉, 龍川, 等. 精密高速伺服數控沖床主機結構設計 [J]. 鍛壓技術, 2014, 39 (7): 96 -101.

Long X B, Li Z W, Long C, et al. Mechanism structure design of precise high-speed servo CNC punching press [ J]. Forging & Stamping Technology, 2014, 39 (7): 96 -101.

[4] JB/ T 10928—2010, 數控轉塔沖床專用模具 [S]. JB/ T 10928—2010, Tooling for CNC turret punch machine [S].

[5] 張恒, 彭建飛. 基于零件沖裁毛刺高度的沖壓模具磨損預測

[J]. 鍛壓技術, 2017, 42 (12): 123 -127.

Zhang H, Peng J F. Prediction of stamping die wear based on blanking burr height of part [J]. Forging & Stamping Technology, 2017, 42 (12): 123 -127.

[6] 曲卯林, 高惠明, 王通, 等. 沖裁模具磨損及使用壽命的毛刺預測法 [J]. 現代制造工程, 2014, (4): 72 -76.

Qu M L, Gao H M, Wang T, et al. The prediction of blanking wear and the service life based on the analysis of burr [J]. Modern Manufacturing Engineering, 2014, (4): 72 -76.

[7] 劉建超, 張寶忠. 沖壓模具設計與制造 [M]. 北京: 高等教育出版社, 2010.

Liu J C, Zhang B Z. The Design and Manufacturing of Stamping Dies [M]. Beijing: Higher Education Press, 2010.