數控沖床模具的使用和保養(yǎng).doc

數控沖床模具的使用和保養(yǎng)圈d數控沖床模具的使用和保養(yǎng)中國電子科技集團公司第41研究所(山東青島266555)商洪清鈑金類零件的生產加工是機械生產加工中的一個重要組成部分,特別是在航空,家電,消防,通信,儀器儀表,電子測量等行業(yè),鈑金類零件應用越來越廣泛.各種儀器和設備的機箱,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雜,精度要求非常高.采用傳統(tǒng)的加工方式費時費力,效率極低,不能滿足質量和供貨要求,于是國內許多企業(yè)都逐步淘汰了原來的傳統(tǒng)加工方法,引進數控沖床進行生產加工.由于數控沖床具有精度高,加工速度快,可靠性高,適應廣泛等特性,大大縮短了生產周期,提高了勞動生產率和加工精度,降低了加工成本.但是,數控沖床在使用中除了要求對設備進行正常的維護和保養(yǎng)外,還需要對模具經常進行保養(yǎng)和更新.據不完全統(tǒng)計,模具成本在機床的維修使用成本中占有相當大的比重,高的甚至能達到50%,如果能夠正確地對模具進行使用和保養(yǎng),可大大提高模具的使用壽命,為企業(yè)節(jié)省一定的生產成本.筆者有多年數控沖床工作經驗,現將數控沖床模具使用和維護中的一些個人心得和體會寫出來,供大家參考.1.沖孔的基本理論(1)沖壓過程模具的詳細沖壓過程見圖1,沖壓時會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有所不同.(2)計算沖壓噸位模具在進行沖壓時,沖壓力不能超過機床的最大公稱力,并且不能超過模具的耐壓接觸進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.模具的結構形式決定了模具的最大耐壓力.沖床在設計時,對于各模具工位的沖壓力都設定在機床的控制系統(tǒng)內,系統(tǒng)會自動根據不同工位所安裝模具的大小,沖壓的材料種類和厚度調整沖孔塌陷帶毛刺高度圖2撕裂帶沖壓孔分析力.沖壓力可由下式計算:P=KLtr式中P沖孔力,N模具刃口的周長,mmf板料厚度,mmr一材料的剪切強度(MPa),由材料的材質所決定,可在材料手冊中查到.K系數,考慮到刃口鈍化,間隙不均勻,材料厚度波動而增加的安全系數,K值常取1.11.3.鈑金加工常用材料的剪切強度見表1:表1材料種類剪切強度/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,邊長為20mm時,沖壓周長L=204mm:80mm,材料厚度t:3mm,查表剪切強度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大幅度降低模具沖壓時所需的沖壓力.(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,即當凸模進入凹模時,凸,凹模之間的距離,通常指的是總間隙問隙是數控模具使用中一個不可忽視的重要參數,間隙選擇是否合適直接影響到零件的加工質量,尺寸精度,沖裁力大小和模具使用壽命.間隙的大小應按被沖裁材料的厚度和力學性能來決定,材料越硬越厚,間隙也應越大.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/毛刺過大產生的毛刺不易被磨掉圖4間隙太大產生的影響總間隙=沖頭兩側的間隙之和=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產生的兩個裂紋將連成一直線,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,當材料最后撕裂分離時,由于擠壓會使曲縫之間的斷面出現毛刺或裂口,上件斷面出現二次光亮帶.當間隙過大時,上下裂縫也不重合,沖厚料時則類似鐓壓加工,此時在落料靠近凹模的外邊,沖孑L靠近凸模的內邊會產生很大的圓角;沖薄料時則近似拉伸,材料將被拉伸到凸模和凹模的問隙中,直到拉斷為止,工件斷面會產生拉斷毛刺.合理的間隙和問隙大小的對比如圖5和圖6所示.根據多年的數控加工經驗,總結出模具間隙與材料的關系,推薦根據表2進行選擇.凸模圖5最佳間隙,剪切裂縫結合Di&I堡墨rII模裂縫凹模圖6間隙太小,剪切裂縫結合不上,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,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:延長模具使用壽命.退料效果好.減少毛刺和塌陷帶.沖孔質量高.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,需要根據模具使用情況及時進行刃磨,提高模具的使用壽命.判斷模具是否需要刃磨可根據以下條件:沖頭或下模被磨損,口產牛l半徑R為0.25ram的圓弧時.檢查沖孔質量,沖出的孑L有較大毛刺產生時.聽聲音,沖孔產生異常噪聲時根據模具沖切次數,如何10萬次對模具刃磨一次:模具使用中足臺需要進行刃磨,這需要機床操作人員有較強的責任心,如果刃f_=I達到R=0.50ram時還沒進行磨,從那時起模具會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,根據機床模具最佳間隙選用標準的板材,將機床所有模具安裝在標準板材上沖孑L,觀察沖孑L毛刺情況并與標準樣板比較,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,保證質量.充足的切削液.采用燒結粘合氧化鋁砂輪.粗砂輪:磨粒尺寸4660,軟砂輪:硬度DJ.刃磨下進給量:0.030.08ram.橫向進給量:0.130.25mm.縱向進給量:2.53.8m/rain.表3模具合理刃磨和沒有進行刃磨的沖子L次數比較不合理的沖孔合理的沖孔沖孔次數模具刃口半徑沖孔次數模具刃口半徑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總計總損耗總計總損耗t8500次1.0mm400000次1.Omm2.模具的正確使用和維護數控沖床模具的使用壽命,除了取決于合理的模具結構,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)和維護也是不可忽視的環(huán)節(jié),對此應注意以下幾點:(1)模具安裝使用前應嚴格檢查,清除臟物,檢查模具的導向套和模具是否潤滑良好.(2)定期對沖床的轉盤及模具安裝底座進行檢查,確保上下轉盤的同軸精度.(3)按照模具的安裝程序將凸凹模在轉盤上安裝好,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,裝反.(4)模具安裝完后,應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應停止使用,及時刃磨,否則會迅速擴大模具刃口的磨損程度,加速模具磨損,降低沖件質量和模具壽命.(6)對于批量生產所使用的通用模具,應有備份,以便輪換生產,保證生產所需.(7)沖壓人員安裝模具應使用較軟的金屬(如銅,鋁等)制成操作工具,防止安裝過程中敲,砸時損壞模具.(8)模具運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)模具使用后應及時放回指定位置,并作涂油防銹處理.(10)保證模具的使用壽命,還應定期對模具的彈簧進行更換,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%.凸凹模具的對中性不好,包括模座和模具導向組件及轉塔鑲套精度不足等原因造成模具對中性不好.凸模溫度過高,主要是由于同一模具連續(xù)長時間沖壓造成沖頭過熱.模具刃磨方法不當,造成模具退火,磨損加劇.局部的單邊沖切,如步沖,沖角或剪切時,側向力會使沖頭偏向一邊,該邊的間隙減小,造成模具磨損嚴重,如果機床模具安裝精度不高,嚴重的會使沖頭偏過下模,造成凸模和凹模損壞.(2)模具帶料問題模具帶料會造成廢料反彈,其相關因素: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,機床每個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度.(3)模具對中性問題模具在使用中容易發(fā)生沖芯各側位置的磨損量不同,有的部分有較大劃痕,磨損較快,這種情況在細窄的長方模具上特別明顯.該問題主要原因:機床轉塔設計或加工精度不足,主要是上下轉盤的模具安裝座的對中性不好.模具的設計或加工精度不能滿足要求.模具凸模的導套精度不夠.模具間隙選擇不合適.模具安裝座或模具導套由于長期使用磨損造成對中性不好.為防止模具磨損不一致,應:定期采用對中芯棒對機床轉塔和安裝座進行對中性檢查調整.及時更換模具導套并選用合適間隙的凸凹模具.采用全導程模具.加強操作人員的責任心,發(fā)現后及時查找原因,避免造成更大損失.(4)特殊成形模具使用為滿足生產需要,經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效率,但是成形模具價格較高,通常是普通模具的45倍.為避免失誤,應注意和遵循以下原則:模具安裝時進行方向檢查,確保模具凸凹模安裝方向一致.根據要求正確調整模具的沖壓深度,每次調整最好不超過0.15ram.使用較低的沖切速度.板材要平整無變形或翹起.成形加工位置應盡量遠離夾鉗.成形模具使用時應避免向下成形操作.沖壓時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問題,就是模具彈簧的使用壽命,模具彈簧也需要定期進行保養(yǎng)或更換,但是國內許多用戶對設備和模具能進行保養(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,同一工位或模具經常出現損壞或沖壓帶料,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.對于不同的沖床設備和模具,其模具彈簧類型也有所不同.如果保養(yǎng)不當,容易產生模具帶料并可能損壞模具或導套,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的不斷發(fā)展,制造模具的新材料不斷出現,迅速推廣和采用這些新材料對提高模具壽命具有顯著成效,現將幾種能提高模具壽命的新材料簡介如下:Cr4W2MoVCr4W2MoV與Crl2鋼相比,主要特點是共晶碳化物細小,分布均勻,具有較高的淬透性和淬硬性,具有更高的力學性能和耐磨性,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,同時具有較高的力學性能和耐磨性,適用制造高精度,高壽命,形狀復雜的模具.6W6Mo5Cr4V是冷擠壓用合金鋼,具有高強度,硬度,韌性,耐磨性和抗回火穩(wěn)定性,適用于冷擠壓工藝,數控模具應用較少.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)采用鋼結合金和硬質合金鋼結合金具有良好的耐磨性,退火后,硬度在3243HRC,可進行車,銑,刨,磨等機械加工,淬火后硬度可達6872HRC,熱處理基本不變形,抗沖擊性好,在模具生產中得到廣泛應用,與合金鋼模具相比,壽命可提高10倍以上,適合大批量生產.硬質合金隨著加工工藝的不斷改進,硬質合金模具應用越來越廣泛,它硬度非常高,可達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,如果能合理設計模具結構,可更好發(fā)揮硬質合金的優(yōu)越性,提高模具使用壽命.(3)合理設計模具結構通過改進模具的結構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:防止模具帶料所設計的防帶料凹模.提高模具的對中性所設計的全導向模具,通過提高導程長度,防止模具偏心.提高模具更換效率,美國MATE公司設計了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構,只需更換沖頭和導向板,節(jié)省了模具材料.提高模具潤滑和防止帶料,口本AMADA公司專門設計了氣吹噴油模具為提高生產效率和機床加工范罔,設計了成形模具,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,作原理是采用硬質合金等導電材料作電極,在空氣中與金屬工件之間產生火花放電,利用火花放電釋放的電能,使電極材料溶滲和轉移到工件表面,因而在工件表而形成強化層,提高模具的表面的硬度,耐磨性等性能,延長模具使用壽命.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._按鈕注塑模設計江蘇春蘭機械制造有限公司(泰州225300)花杏華從模具企業(yè)的角度來看,模具的設計制造水平是企業(yè)保持市場競爭優(yōu)勢的核心所在,而其中模具設計是誘導式的知識密集型協(xié)同運作過程,是集知識的采集,加工應用于一體的創(chuàng)新過程,是企業(yè)核心知識資源的綜合體現.這一過程對設計人員的設計經驗和技術累積依賴程度很高,尤其是對存在于設計人員潛意識之中的設計經驗類隱性知識的依賴程度較大,因此,模具設計人員應當把這些設計知識滲入到模具設計之中,用以提高企業(yè)的模具設計水平,從而強化模具企業(yè)在市場中的競爭力.本文所論述的就是一種外形看似簡單的按鈕模具,但如果設計者帶點粗心就易將本來簡單的模具搞得復雜化了.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,未注公差采取MT5級精度,這個零件既無通孔又無側孔,從分型面的設計到成型零件的形成,再到模具的結構都比較簡單,但是不能因為簡單而忽略了其優(yōu)化方案的選擇,下面我們就對其設計方案進行一下討論.1.按鈕模具的工藝設計(1)分型面的確定根據塑料制品分型面的設計與選擇原則,分型面應設計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