數(shù)控沖床模具的使用和保養(yǎng).doc

數(shù)控沖床模具的使用和保養(yǎng)圈d數(shù)控沖床模具的使用和保養(yǎng)中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第41研究所(山東青島266555)商洪清鈑金類零件的生產(chǎn)加工是機(jī)械生產(chǎn)加工中的一個(gè)重要組成部分,特別是在航空,家電,消防,通信,儀器儀表,電子測(cè)量等行業(yè),鈑金類零件應(yīng)用越來越廣泛.各種儀器和設(shè)備的機(jī)箱,面板,控制柜等都是由鈑金零件組成,許多零件形狀都比較復(fù)雜,精度要求非常高.采用傳統(tǒng)的加工方式費(fèi)時(shí)費(fèi)力,效率極低,不能滿足質(zhì)量和供貨要求,于是國(guó)內(nèi)許多企業(yè)都逐步淘汰了原來的傳統(tǒng)加工方法,引進(jìn)數(shù)控沖床進(jìn)行生產(chǎn)加工.由于數(shù)控沖床具有精度高,加工速度快,可靠性高,適應(yīng)廣泛等特性,大大縮短了生產(chǎn)周期,提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率和加工精度,降低了加工成本.但是,數(shù)控沖床在使用中除了要求對(duì)設(shè)備進(jìn)行正常的維護(hù)和保養(yǎng)外,還需要對(duì)模具經(jīng)常進(jìn)行保養(yǎng)和更新.據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),模具成本在機(jī)床的維修使用成本中占有相當(dāng)大的比重,高的甚至能達(dá)到50%,如果能夠正確地對(duì)模具進(jìn)行使用和保養(yǎng),可大大提高模具的使用壽命,為企業(yè)節(jié)省一定的生產(chǎn)成本.筆者有多年數(shù)控沖床工作經(jīng)驗(yàn),現(xiàn)將數(shù)控沖床模具使用和維護(hù)中的一些個(gè)人心得和體會(huì)寫出來,供大家參考.1.沖孔的基本理論(1)沖壓過程模具的詳細(xì)沖壓過程見圖1,沖壓時(shí)會(huì)在材料的斷面形成塌陷帶,光亮帶,撕裂帶和毛刺四部分,見圖2,其各部分的尺寸受材料厚度和模具間隙等因素影響會(huì)有所不同.(2)計(jì)算沖壓噸位模具在進(jìn)行沖壓時(shí),沖壓力不能超過機(jī)床的最大公稱力,并且不能超過模具的耐壓接觸進(jìn)料模模沖孔成形卸料I2oo8年第2期圖1沖孔過程參磊工冷加工力.模具的結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定了模具的最大耐壓力.沖床在設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)于各模具工位的沖壓力都設(shè)定在機(jī)床的控制系統(tǒng)內(nèi),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)根據(jù)不同工位所安裝模具的大小,沖壓的材料種類和厚度調(diào)整沖孔塌陷帶毛刺高度圖2撕裂帶沖壓孔分析力.沖壓力可由下式計(jì)算:P=KLtr式中P沖孔力,N模具刃口的周長(zhǎng),mmf板料厚度,mmr一材料的剪切強(qiáng)度(MPa),由材料的材質(zhì)所決定,可在材料手冊(cè)中查到.K系數(shù),考慮到刃口鈍化,間隙不均勻,材料厚度波動(dòng)而增加的安全系數(shù),K值常取1.11.3.鈑金加工常用材料的剪切強(qiáng)度見表1:表1材料種類剪切強(qiáng)度/MPa鋁板206.8黃銅板24l,3低碳鋼板344,7不銹鋼板689.4舉例:在3mm厚的低碳鋼板上沖孔,形狀方形,邊長(zhǎng)為20mm時(shí),沖壓周長(zhǎng)L=204mm:80mm,材料厚度t:3mm,查表剪切強(qiáng)度r:344.7MPa.沖孔所需的沖壓力(理論值,不考慮其他因素影響)P=Ltr=803.00344.7=82728(N).該公式計(jì)算出的沖壓力是指無斜刃口模具所需的沖壓力,如果模具帶有斜刃口則會(huì)大幅度降低模具沖壓時(shí)所需的沖壓力.(3)模具間隙模具間隙是指模具的凸模和凹模工作部分尺寸之差,即當(dāng)凸模進(jìn)入凹模時(shí),凸,凹模之間的距離,通常指的是總間隙問隙是數(shù)控模具使用中一個(gè)不可忽視的重要參數(shù),間隙選擇是否合適直接影響到零件的加工質(zhì)量,尺寸精度,沖裁力大小和模具使用壽命.間隙的大小應(yīng)按被沖裁材料的厚度和力學(xué)性能來決定,材料越硬越厚,間隙也應(yīng)越大.如圖3,4所示.凹rII模2圖3模具間隙容易起卷邊,拋光度不夠/毛刺過大產(chǎn)生的毛刺不易被磨掉圖4間隙太大產(chǎn)生的影響總間隙=沖頭兩側(cè)的間隙之和=凹模間隙1+凹模白J隙2模具間隙如果選擇合理,由凸模和凹模刃El產(chǎn)生的兩個(gè)裂紋將連成一直線,靠近凹模的工件下部是一條帶有小圓角的光亮帶,靠近凸模的工件上部略成錐形,表面粗糙,但斷面沒有裂口和裂紋,毛刺正常,沖切力均衡,沖切質(zhì)量良好.如果間隙過小.卜下兩裂紋互不重合,相距彼此平行,當(dāng)材料最后撕裂分離時(shí),由于擠壓會(huì)使曲縫之間的斷面出現(xiàn)毛刺或裂口,上件斷面出現(xiàn)二次光亮帶.當(dāng)間隙過大時(shí),上下裂縫也不重合,沖厚料時(shí)則類似鐓壓加工,此時(shí)在落料靠近凹模的外邊,沖孑L靠近凸模的內(nèi)邊會(huì)產(chǎn)生很大的圓角;沖薄料時(shí)則近似拉伸,材料將被拉伸到凸模和凹模的問隙中,直到拉斷為止,工件斷面會(huì)產(chǎn)生拉斷毛刺.合理的間隙和問隙大小的對(duì)比如圖5和圖6所示.根據(jù)多年的數(shù)控加工經(jīng)驗(yàn),總結(jié)出模具間隙與材料的關(guān)系,推薦根據(jù)表2進(jìn)行選擇.凸模圖5最佳間隙,剪切裂縫結(jié)合Di&I堡墨rII模裂縫凹模圖6間隙太小,剪切裂縫結(jié)合不上,沖壓力變大表2材料厚度鋁板總間隙低碳鋼不銹鋼總間隙/mm總間隙/mmO.5O.O8O.1O.12lO.150.2O.221.5O.23O.3O.42O.3O.4O.53O.50.6O.7凹模問隙與材料厚度的百分比關(guān)系:最小間隙為材料厚度的15%,最佳間隙為材料厚度的20%25%,最大模具間隙為材料厚度的30%.如果板材較厚4ram以上,所需沖壓力較大時(shí),建議模具間隙為材料厚度的30%以上.正確選用模具間隙的優(yōu)點(diǎn):延長(zhǎng)模具使用壽命.退料效果好.減少毛刺和塌陷帶.沖孔質(zhì)量高.減小模具帶料的可能.沖孑L所需沖切力最小.減少撕裂帶寬度.(4)模具刃磨沖床模具使用過程中,需要根據(jù)模具使用情況及時(shí)進(jìn)行刃磨,提高模具的使用壽命.判斷模具是否需要刃磨可根據(jù)以下條件:沖頭或下模被磨損,口產(chǎn)牛l半徑R為0.25ram的圓弧時(shí).檢查沖孔質(zhì)量,沖出的孑L有較大毛刺產(chǎn)生時(shí).聽聲音,沖孔產(chǎn)生異常噪聲時(shí)根據(jù)模具沖切次數(shù),如何10萬次對(duì)模具刃磨一次:模具使用中足臺(tái)需要進(jìn)行刃磨,這需要機(jī)床操作人員有較強(qiáng)的責(zé)任心,如果刃f_=I達(dá)到R=0.50ram時(shí)還沒進(jìn)行磨,從那時(shí)起模具會(huì)急劇磨損如果在模具問隙選擇合理的情況下,只要加工的板料出現(xiàn)較大毛刺,就說明模具需要刃磨.最佳方法是:每半月或每固定周期,根據(jù)機(jī)床模具最佳間隙選用標(biāo)準(zhǔn)的板材,將機(jī)床所有模具安裝在標(biāo)準(zhǔn)板材上沖孑L,觀察沖孑L毛刺情況并與標(biāo)準(zhǔn)樣板比較,判斷是否需要刃磨.模具刃磨的正確方法:磊加工冷加工曼皇:星塑IlljWWW.D&Mould定期刃磨,保證質(zhì)量.充足的切削液.采用燒結(jié)粘合氧化鋁砂輪.粗砂輪:磨粒尺寸4660,軟砂輪:硬度DJ.刃磨下進(jìn)給量:0.030.08ram.橫向進(jìn)給量:0.130.25mm.縱向進(jìn)給量:2.53.8m/rain.表3模具合理刃磨和沒有進(jìn)行刃磨的沖子L次數(shù)比較不合理的沖孔合理的沖孔沖孔次數(shù)模具刃口半徑?jīng)_孔次數(shù)模具刃口半徑100000次0.25mm100000次0.25mm50000次0.50mm100000次0.25mm25000次0.75mm100000次0.25mmt0000次0.1mm100000次0.25mm總計(jì)總損耗總計(jì)總損耗t8500次1.0mm400000次1.Omm2.模具的正確使用和維護(hù)數(shù)控沖床模具的使用壽命,除了取決于合理的模具結(jié)構(gòu),高的制造精度,良好的熱處理效果以及正確地選用沖床,沖床的模具安裝精度等因素外,模具的正確使用,保養(yǎng)和維護(hù)也是不可忽視的環(huán)節(jié),對(duì)此應(yīng)注意以下幾點(diǎn):(1)模具安裝使用前應(yīng)嚴(yán)格檢查,清除臟物,檢查模具的導(dǎo)向套和模具是否潤(rùn)滑良好.(2)定期對(duì)沖床的轉(zhuǎn)盤及模具安裝底座進(jìn)行檢查,確保上下轉(zhuǎn)盤的同軸精度.(3)按照模具的安裝程序?qū)⑼拱寄Ｔ谵D(zhuǎn)盤上安裝好,保證凸凹模具的方向一致,特別是具有方向要求的(非圓形和正方形)模具更要用心,防止裝錯(cuò),裝反.(4)模具安裝完后,應(yīng)檢查模具安裝底座各緊固螺釘是否鎖緊無誤.(5)沖床模具的凸模和凹模刃口磨損時(shí)應(yīng)停止使用,及時(shí)刃磨,否則會(huì)迅速擴(kuò)大模具刃口的磨損程度,加速模具磨損,降低沖件質(zhì)量和模具壽命.(6)對(duì)于批量生產(chǎn)所使用的通用模具,應(yīng)有備份,以便輪換生產(chǎn),保證生產(chǎn)所需.(7)沖壓人員安裝模具應(yīng)使用較軟的金屬(如銅,鋁等)制成操作工具,防止安裝過程中敲,砸時(shí)損壞模具.(8)模具運(yùn)送過程中要輕拿輕放,決不允許亂扔亂碰,以免損壞模具的刃口和導(dǎo)向._iiI壁壘墨笙童塑盟WWW.machinist.corn.on參磊工冷加工(9)模具使用后應(yīng)及時(shí)放回指定位置,并作涂油防銹處理.(10)保證模具的使用壽命,還應(yīng)定期對(duì)模具的彈簧進(jìn)行更換,防止彈簧疲勞損壞影響模具使用.3.沖床模具使用中常見問題(1)凸模磨損太快主要原因:模具間隙偏小,一般建議模具總間隙為材料板厚的20%25%.凸凹模具的對(duì)中性不好,包括模座和模具導(dǎo)向組件及轉(zhuǎn)塔鑲套精度不足等原因造成模具對(duì)中性不好.凸模溫度過高,主要是由于同一模具連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間沖壓造成沖頭過熱.模具刃磨方法不當(dāng),造成模具退火,磨損加劇.局部的單邊沖切,如步?jīng)_,沖角或剪切時(shí),側(cè)向力會(huì)使沖頭偏向一邊,該邊的間隙減小,造成模具磨損嚴(yán)重,如果機(jī)床模具安裝精度不高,嚴(yán)重的會(huì)使沖頭偏過下模,造成凸模和凹模損壞.(2)模具帶料問題模具帶料會(huì)造成廢料反彈,其相關(guān)因素:模具刃口的鋒利程度,刃口的圓角越大,越容易造成廢料反彈.模具的入模量,機(jī)床每個(gè)工位的入模量是一定的,模具入模量小,容易造成廢料反彈.模具的間隙是否合理,如果模具間隙不合適,容易造成廢料反彈.被加工板材表面是否存在較多的油物.彈簧疲勞損壞.防止模具帶料的方法:使用專用的防帶料凹模.模具經(jīng)常刃磨保持鋒利,并退磁處理.增大凹模間隙.采用斜刃口模具代替平刃口模具.模具安裝退料器.合理增大模具的入模量.檢查模具彈簧或卸料套的疲勞強(qiáng)度.(3)模具對(duì)中性問題模具在使用中容易發(fā)生沖芯各側(cè)位置的磨損量不同,有的部分有較大劃痕,磨損較快,這種情況在細(xì)窄的長(zhǎng)方模具上特別明顯.該問題主要原因:機(jī)床轉(zhuǎn)塔設(shè)計(jì)或加工精度不足,主要是上下轉(zhuǎn)盤的模具安裝座的對(duì)中性不好.模具的設(shè)計(jì)或加工精度不能滿足要求.模具凸模的導(dǎo)套精度不夠.模具間隙選擇不合適.模具安裝座或模具導(dǎo)套由于長(zhǎng)期使用磨損造成對(duì)中性不好.為防止模具磨損不一致,應(yīng):定期采用對(duì)中芯棒對(duì)機(jī)床轉(zhuǎn)塔和安裝座進(jìn)行對(duì)中性檢查調(diào)整.及時(shí)更換模具導(dǎo)套并選用合適間隙的凸凹模具.采用全導(dǎo)程模具.加強(qiáng)操作人員的責(zé)任心,發(fā)現(xiàn)后及時(shí)查找原因,避免造成更大損失.(4)特殊成形模具使用為滿足生產(chǎn)需要,經(jīng)常需要使用成形模具或特殊模具,主要有橋形模具,百葉窗模具,沉孑L形模具,翻孑L攻螺紋模具,凸臺(tái)模具,拉伸模具,組合式模具等,使用特殊或成形模具可以大大提高生產(chǎn)效率,但是成形模具價(jià)格較高,通常是普通模具的45倍.為避免失誤,應(yīng)注意和遵循以下原則:模具安裝時(shí)進(jìn)行方向檢查,確保模具凸凹模安裝方向一致.根據(jù)要求正確調(diào)整模具的沖壓深度,每次調(diào)整最好不超過0.15ram.使用較低的沖切速度.板材要平整無變形或翹起.成形加工位置應(yīng)盡量遠(yuǎn)離夾鉗.成形模具使用時(shí)應(yīng)避免向下成形操作.沖壓時(shí)按照先普通模具沖壓,最后使用成形模具.(5)模具彈簧疲勞損壞沖床模具使用中容易忽視的一個(gè)問題,就是模具彈簧的使用壽命,模具彈簧也需要定期進(jìn)行保養(yǎng)或更換,但是國(guó)內(nèi)許多用戶對(duì)設(shè)備和模具能進(jìn)行保養(yǎng),卻往往忽視了模具彈簧的保養(yǎng),甚至有的用戶彈簧多年就沒有更換過,同一工位或模具經(jīng)常出現(xiàn)損壞或沖壓帶料,卻無法查找到原因,后來更換模具彈簧后,問題得到徹底解決.對(duì)于不同的沖床設(shè)備和模具,其模具彈簧類型也有所不同.如果保養(yǎng)不當(dāng),容易產(chǎn)生模具帶料并可能損壞模具或?qū)?造成不必要的損失.4.提高模具壽命的措施(1)采用新材料隨著冶金技術(shù)的不斷發(fā)展,制造模具的新材料不斷出現(xiàn),迅速推廣和采用這些新材料對(duì)提高模具壽命具有顯著成效,現(xiàn)將幾種能提高模具壽命的新材料簡(jiǎn)介如下:Cr4W2MoVCr4W2MoV與Crl2鋼相比,主要特點(diǎn)是共晶碳化物細(xì)小,分布均勻,具有較高的淬透性和淬硬性,具有更高的力學(xué)性能和耐磨性,并且由于合金元素加入,提高鋼的穩(wěn)定性.Cr2Mn2SiWMoV是空冷微變形鋼,特點(diǎn)淬透性高,淬火溫度低,變形小含cr量低,碳化物均勻性好,同時(shí)具有較高的力學(xué)性能和耐磨性,適用制造高精度,高壽命,形狀復(fù)雜的模具.6W6Mo5Cr4V是冷擠壓用合金鋼,具有高強(qiáng)度,硬度,韌性,耐磨性和抗回火穩(wěn)定性,適用于冷擠壓工藝,數(shù)控模具應(yīng)用較少.Di&L6W6Mo5Cr4V2主要用于冷擠模,含碳量低容易球化退火,切削加工性好,綜合性能優(yōu)良,與Crl2和高速鋼相比,模具壽命可提高幾倍.W6Mo5Cr4V2A1硬度高,可淬硬到6667HRC,耐磨性好,適合沖制對(duì)模具磨損特別大的材料,如不銹鋼,層壓玻璃纖維板等材料,比一般合金鋼的模具壽命提高4倍以上.(2)采用鋼結(jié)合金和硬質(zhì)合金鋼結(jié)合金具有良好的耐磨性,退火后,硬度在3243HRC,可進(jìn)行車,銑,刨,磨等機(jī)械加工,淬火后硬度可達(dá)6872HRC,熱處理基本不變形,抗沖擊性好,在模具生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用,與合金鋼模具相比,壽命可提高10倍以上,適合大批量生產(chǎn).硬質(zhì)合金隨著加工工藝的不斷改進(jìn),硬質(zhì)合金模具應(yīng)用越來越廣泛,它硬度非常高,可達(dá)86HRC以上,耐磨性極好,模具壽命比一般工具鋼高3O5O倍以上,但受沖擊能力較差,如果能合理設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu),可更好發(fā)揮硬質(zhì)合金的優(yōu)越性,提高模具使用壽命.(3)合理設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)通過改進(jìn)模具的結(jié)構(gòu)形式來提高模具的使用壽命,也是行之有效的一種方式.例如:防止模具帶料所設(shè)計(jì)的防帶料凹模.提高模具的對(duì)中性所設(shè)計(jì)的全導(dǎo)向模具,通過提高導(dǎo)程長(zhǎng)度,防止模具偏心.提高模具更換效率,美國(guó)MATE公司設(shè)計(jì)了ULTRA超能模具,不用工具即能完成模具的拆卸過程.降低模具成本,大工位模具采用分體式結(jié)構(gòu),只需更換沖頭和導(dǎo)向板,節(jié)省了模具材料.提高模具潤(rùn)滑和防止帶料,口本AMADA公司專門設(shè)計(jì)了氣吹噴油模具為提高生產(chǎn)效率和機(jī)床加工范罔,設(shè)計(jì)了成形模具,組合模具和子母模具等特殊模具.(4)模具表而處理電火花強(qiáng)化主要用于冷沖模,超硬工具的表面處理,也可用于模具或工件磨損后尺寸的修復(fù),作原理是采用硬質(zhì)合金等導(dǎo)電材料作電極,在空氣中與金屬工件之間產(chǎn)生火花放電,利用火花放電釋放的電能,使電極材料溶滲和轉(zhuǎn)移到工件表面,因而在工件表而形成強(qiáng)化層,提高模具的表面的硬度,耐磨性等性能,延長(zhǎng)模具使用壽命.滲氮處理滲氮方法有液體滲氮,氣體滲氮,輝磊工dJnI至塑塑_IWWW.machinist.corn.co蘭具Die&MIIII._按鈕注塑模設(shè)計(jì)江蘇春蘭機(jī)械制造有限公司(泰州225300)花杏華從模具企業(yè)的角度來看,模具的設(shè)計(jì)制造水平是企業(yè)保持市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的核心所在,而其中模具設(shè)計(jì)是誘導(dǎo)式的知識(shí)密集型協(xié)同運(yùn)作過程,是集知識(shí)的采集,加工應(yīng)用于一體的創(chuàng)新過程,是企業(yè)核心知識(shí)資源的綜合體現(xiàn).這一過程對(duì)設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)累積依賴程度很高,尤其是對(duì)存在于設(shè)計(jì)人員潛意識(shí)之中的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)類隱性知識(shí)的依賴程度較大,因此,模具設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)把這些設(shè)計(jì)知識(shí)滲入到模具設(shè)計(jì)之中,用以提高企業(yè)的模具設(shè)計(jì)水平,從而強(qiáng)化模具企業(yè)在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力.本文所論述的就是一種外形看似簡(jiǎn)單的按鈕模具,但如果設(shè)計(jì)者帶點(diǎn)粗心就易將本來簡(jiǎn)單的模具搞得復(fù)雜化了.圖1為我們最近承接的按鈕模具的制品零件圖,該制品要求使用的材料為改性聚苯乙烯,大批量生產(chǎn),未注公差采取MT5級(jí)精度,這個(gè)零件既無通孔又無側(cè)孔,從分型面的設(shè)計(jì)到成型零件的形成,再到模具的結(jié)構(gòu)都比較簡(jiǎn)單,但是不能因?yàn)楹?jiǎn)單而忽略了其優(yōu)化方案的選擇,下面我們就對(duì)其設(shè)計(jì)方案進(jìn)行一下討論.1.按鈕模具的工藝設(shè)計(jì)(1)分型面的確定根據(jù)塑料制品分型面的設(shè)計(jì)與選擇原則,分型面應(yīng)設(shè)計(jì)在零件截面最大的部位,且不影響零件的外觀.若采用圖2a所示的分型方法AA光離子滲氮.金屬表面通過滲氮形成硬的氮化