数控冲床模具的使用与维护

数控冲床模具的使用与维护

采用传统的加工方式费时费力,效率极低,不能满足质量和供货要求,于是国内许多企业都逐步淘汰了原来的传统加工方法,引进数控冲床进行生产加工。由于数控冲床具有精度高、加工速度快、可靠性高、适应广泛等特性,大大缩短了生产周期,提高了劳动生产率和加工精度,降低了加工成本。但是,数控冲床在使用中除了要求对设备进行正常的维护和保养外,还需要对模具经常进行保养和更新。据不完全统计,模具成本在机床的使用成本中占有相当大的比重,高的甚至能达到50%,假如能够正确地对模具进行使用和保养,可大大提高模具的使用寿命,为企业节省一定的生产成本。笔者有多年数控冲床工作经验,现将数控冲床模具使用和维护中的一些个人心得和体会写出来,供大家参考。

1.冲孔的基本理论（1）冲压过程

模具的具体冲压过程见图1,冲压时会在材料的断面形成塌陷带、光亮带、撕裂带和毛刺四部分,见图2,其各部分的尺寸受材料厚度和模具间隙等因素影响会有所不同。

图1 冲孔过程

图2 冲压孔分析

表1

举例:在3mm厚的低碳钢板上冲孔,外形方形,边长为20mm时,冲压周长L=20×4mm=80mm,材料厚度

t=3mm,查表剪切强度τ=344.7MPa。

冲孔所需的冲压力（理论值,不考虑其他因素影响）P=Ltτ=80×3.00×344.7=82728（N）。

该公式计算出的冲压力是指无斜刃口模具所需的冲压力,假如模具带有斜刃口则会大幅度降低模具冲压时所需的冲压力。

（3）模具间隙

模具间隙是指模具的凸模和凹模工作部分尺寸之差,即当凸模进入凹模时,凸、凹模之间的距离,通常指的是总间隙。间隙是数控模具使用中一个不可忽视的重要参数,间隙选择是否合适直接影响到零件的加工质

量、尺寸精度、冲裁力大小和模具使用寿命。间隙的大小应按被冲裁材料的厚度和力学性能来决定,材料越硬越厚,间隙也应越大。如图3、4所示

。

图3 模具间隙

图4 间隙太大产生的影响

总间隙=冲头两侧的间隙之和=凹模间隙1 凹模间隙2

模具间隙假如选择合理,由凸模和凹模刃口产生的两个裂纹将连成一直线,靠近凹模的工件下部是一条带有小圆角的光亮带,靠近凸模的工件上部略成锥形,表面粗糙,但断面没有裂口和裂纹,毛刺正常,冲切力均衡,冲切质量良好。假如间隙过小,上下两裂纹互不重合,相距彼此平行,当材料最后撕裂分离时,由于挤压会使两缝之间的断面出现毛刺或裂口,工件断

面出现二次光亮带。当间隙过大时,上下裂缝也不重合,冲厚料时则类似镦压加工,此时在落料靠近凹模的外边,冲孔靠近凸模的内边会产生很大的圆角;冲薄料时则近似拉伸,材料将被拉伸到凸模和凹模的间隙中,直到拉断为止,工件断面会产生拉断毛刺。

图5 最佳间隙,剪切裂缝结合

图6 间隙太小,剪切裂缝结合不上,冲压力变大

根据多年的数控加工经验,总结出模具间隙与材料的关系,推荐根据表2进行选择

表2

凹模间隙与材料厚度的百分比关系:最小间隙为材料厚度的15%,最佳间隙为材料厚度的20%～25%,最大模具间隙为材料厚度的30%。假如板材较厚4mm以上,所需冲压力较大时,建议模具间隙为材料厚度的30%以上。

正确选用模具间隙的优点:

①延长模具使用寿命。②退料效果好。③减少毛刺和塌陷带。④冲孔质量高。⑤减小模具带料的可能。⑥冲孔所需冲切力最小。⑦减少撕裂带宽度。

（4）模具刃磨

冲床模具使用过程中,需要根据模具使用情况及时进行刃磨,提高模具的使用寿命。判定模具是否需要刃磨可根据以下条件:

①冲头或下模被磨损,刃口产生半径R为0.25mm的圆弧时。

②检查冲孔质量,冲出的孔有较大毛刺产生时。

③听声音,冲孔产生异常噪声时。

④根据模具冲切次数,如每10万次对模具刃磨一次。

模具使用中是否需要进行刃磨,这需要机床操作人员有较强的责任心,假如刃口达到

R=0.50mm时还没进行刃磨,从那时起模具会急剧磨损。假如在模具间隙选择合理的情况下,只要加工的板料出现较大毛刺,就说明模具需要刃磨。最佳方法是:每半月或每固定周期,根据机床模具最佳间隙选用标准的板材,将机床所有模具安装在标准板材上冲孔,观察冲孔毛刺情况并与标准样板比较,判定是否需要刃磨。模具刃磨的正确方法:

①定期刃磨,保证质量。②充足的切削液。③采用烧结粘合氧化铝砂轮。④粗砂轮:磨粒尺寸46～60,软砂轮:硬度D～J。⑤刃磨下进给量:0.03～0.08mm。⑥横向进给量:0.13～0.25mm。⑦纵向进给量:2.5～3.8m/min。表3 模具合理刃磨和没有进行刃磨的冲孔次数比较

2.模具的正确使用和维护

数控冲床模具的使用寿命,除了取决于合理的模具结构,高的制造精度,良好的热处理效果以及正确地选用冲床、冲床的模具安装精度等因素外,模具的正确使用、保养和维护也是不可忽视的环节,对此应注重以下几点:

（1）模具安装使用前应严格检查,清除脏物,检查模具的导向套和模具是否润滑良好。

（2）定期对冲床的转盘及模具安装底座进行检查,确保上下转盘的同轴精度。

（3）按照模具的安装程序将凸凹模在转盘上安装好,保证凸凹模具的方向一致,非凡是具有方向要求的（非圆形和正方形）模具更要专心,防止装错、装反。

（4）模具安装完后,应检查模具安装底座各紧固螺钉是否锁紧无误。

（5）冲床模具的凸模和凹模刃口磨损时应停止使用,及时刃磨,否则会迅速扩大模具刃口的磨损程度,加速模具磨损,降低冲件质量和模具寿命。

（6）对于批量生产所使用的通用模具,应有备份,以便轮换生产,保证生产所需。

（7）冲压人员安装模具应使用较软的金属（如铜、铝等）制成操作工具,防止安装过程中敲、砸时损坏模具。

（8）模具运送过程中要轻拿轻放,决不答应乱扔乱碰,以免损坏模具的刃口和导向。