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数控模具

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当前,在板金冲压加工领域,数控转塔冲床以其冲压速度快、加工精度高、模具通用性强、产品灵活多样等特点,得到广泛应用。数控转塔冲床所使用的模具,由于其精度及质量要求高,冲压速度快。用户在选购某种品质的模具后,其使用和维护的水平,直接影响到工件的加工质量和模具的使用寿命。模具也是控制设备运行成本的重要环节。因此,学习和掌握这方面的一些知识并运用到实际中,对提高效益、降低成本,也会起到重要的作用。

  下文论述数控转塔冲床模具在使用和维护中应遵循的一些技术要点,并针对实际问题提出相应的解决办法,可能对用户具有良好的指导作用。

一、保证最佳的模具间隙

  模具间隙是指冲头进入下模中,两侧的间隙之和。它与板厚、材质以及冲压工艺有关,选用合适的模具间隙,能够保证良好的冲孔质量,减少毛刺和塌陷,保持板料平整,有效防止带料,延长模具寿命。

  通过检查冲压废料的情况,可以判定模具间隙是否合适。如果间隙过大,废料会出现粗糙起伏的断裂面和较小的光亮面。间隙越大,断裂面与光亮面形成的角度就越大,冲孔时会形成卷边和断裂,甚至出现一个薄缘突起。反之,如果间隙过小,废料会出现小角度断裂面和较大的光亮面。

  当进行开槽、步冲、剪切等局部冲压时,侧向力将使冲头偏转而造成单边间隙过小,有时刃边偏移过大会刮伤下模,造成上下模的快速磨损。

  模具以最佳间隙冲压时,废料的断裂面和光亮面具有相同的角度,并相互重合,这样可使冲裁力最小,冲孔的毛刺也很小。

二、适时刃磨可有效延长模具的使用寿命

  如果工件出现过大的毛刺或冲压时产生异常噪音,可能是模具钝化了。检查冲头及下模,当其刃边磨损产生半径约0.10mm的圆弧时,就要刃磨了。

  实践表明,经常进行微量的刃磨而不是等到非磨不可时再刃磨,不仅会保持良好的工件质量,减小冲裁力,而且可使模具寿命延长一倍以上。

  除了知道模具何时刃磨之外,掌握正确的刃磨方法尤其重要。模具刃磨规程如下:

  1) 刃磨时,将冲头竖直夹持于平面磨床磁性卡盘的V型槽或夹具内,每次磨削量为0.03~0.05mm,重复磨削直至冲头锋利,最大磨削量一般为0.1~0.3mm。

  2) 使用烧结氧化铝砂轮,硬度D~J,磨粒大小46~60,最好选适用于高速钢磨削的砂轮。

  3) 当磨削力大或模具接近砂轮时,加冷却液可防止模具过热而开裂或退火,应按照制造商要求选用优质多用途冷却液。

  4) 砂轮向下进刀量0.03~0.08 mm,横向进给量0.13~0.25 mm,横向进给速率2.5~3.8m/min。

  5) 刃磨后,用油石打磨刃口,去除毛刺,并磨出半径0.03~0.05 mm的圆角,可以防止刃口崩裂。

  6) 冲头去磁处理并喷上润滑油,防止生锈。

三、消除和减少粘料的方法

  由于冲压时的压力和热量,会将板料的细小颗粒粘结于冲头表面,导致冲孔质量差。去除粘料可用细油石打磨,打磨方向应与冲头运动的方向相同,这样光后会避免进一步粘料的产生。不要用粗纱布等打磨,以免冲头表面更粗糙,更容易出现粘料。

  合理的模具间隙、良好的冲压工艺,以及必要的板料润滑,都会减少粘料的产生。防止过热,一般采用润滑的方式,这样会减少摩擦。如果无法润滑或出现废料回弹,可采取以下方法:

  交替使用多个相同尺寸的冲头轮流冲压,可使其在被重复使用之前有较长的冷却时间。

  将过热模具停歇使用。通过编程控制换模,中断其长时间重复工作,或降低其冲压频率。

 四、冲很多孔时防止板料变形的措施

  如果在一张板上冲很多孔,由于冲切应力的累积板材就不能保持平整。每次冲孔时,孔周边的材料会向下变形,造成板料上表面出现拉应力,而下表面则出现压应力。对于少量的冲孔,其影响并不明显,但当冲孔数量增加时,拉、压应力在某处累积,直至材料变形。

  消除此类变形的一个方法是:先每隔一个孔冲切,然后返回冲切剩余的孔。这样虽然也会产生应力,但却缓解了在同一方向顺序冲压时的应力累积,也会使前后两组孔的应力相互抵消,从而防止板料的变形。

五、尽量避免冲切过窄条料

  当模具用于冲切宽度小于板材厚度的板料时,会因侧向力作用而使冲头弯曲变形,令一侧的间隙过小或磨损加剧,严重时会刮伤下模,使上下模同时损坏。

  建议不要步冲宽度小于2.5倍板材厚度的窄条板料。剪切过窄条料时,板料会倾向弯入下模开口中,而不是被完全剪掉,甚至会楔入冲模的侧面。如果无法避免上述情况,建议使用退料板对冲头有支撑作用的全导向模具。六、冲头的表面硬化及其适用范围

  虽然热处理和表面涂层可改善冲头表面特性,但并不是解决冲压问题和延长模具寿命的一般方法。一般地说,涂层提高了冲头表面硬度并使侧面的润滑性得到改善,但在大吨位、硬质材料冲压时,这些优点在大约1000次冲压后就消失了。

六、针对以下情况可使用表面硬化的冲头:

  冲软或粘性的材料(如铝);
  冲薄的研磨性材料(如玻璃环氧片);
  冲薄的硬质材料(如不锈钢);
  频繁地步冲;
  非正常润滑的情况。

  表面硬化通常采用镀钛、渗氮等方法,其表面硬化层为厚度12~60μm的分子结构,它是冲头基体的一部份,而并非仅是涂层。

  表面硬化的模具可按通常的方式刃磨。通过表面硬化会降低模具在冲不锈钢板时的磨损,但并不能延长其使用寿命,而适当润滑、及时刃磨以及按规程操作等,却是有效的方法。

七、冲床模位对中性不好时的检修

  如果冲床模位的对中性不好,造成模具快速钝化,工件加工质量差,可就以下几点检修:

  检查机床的水平情况,必要时重新调整;

  检查并润滑转盘上的模孔及导向键,如有损伤及时修复;

  清洁转盘的下模座,以便下模准确安装,并检查其键或键槽的磨损情况,必要时更换;

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