针对现代化冲压模具生产的实际使用需求。选取一种具备代表性的高精度薄板冲压级进模具当作示例。从模具设计层面出发。分析了高精度薄板冲压模具在设计时常常出现的问题点。从模具加工角度出发。剖析了高精度薄板冲压模具加工过程中经常碰到的问题点。在模具生产方面。探讨了高精度薄板冲压模具生产时经常出现的问题点。在经过论证后。相应地给出了解决方案。之后经由实际生产环节证明。改造过后的模具。不但让加工制件的精度得到了提升。而且使得模具的生产性能有了大幅度提高。减少了模具进行维修所耗费的时间。还提高了冲压设备的使用效率。
1 、引言
压盘簧片, 属于我公司N2系列产品里的冲压制件, 如呈现于图1那般。该制件的材料是不锈钢, 其料厚t等于0.1mm。 它的形状相对比较简单, 然而, 对于制件尺寸公差、毛刺高度以及平面度, 均有着很高的要求。制件的料厚以及严格的公差要求, 决定了模具必须具备很高的加工精度。并且, 因为冲压车间更新了日本产的高速冲床, 其性能参数获得了很大的提高, 所以先前的模具结构以及制造工艺存在了一定的缺陷, 进而影响了模具的生产性。为了去适应, 频率更高的冲压设备, 此设备频率为 300 件每分钟, 那么就必须, 在模具结构方面, 以及在模具加工工艺这点上, 做出改进。
2 、改进前的模具结构
当中, 卸料板的材料是Cr12MoV, 凹模板的材料亦是Cr12MoV, 经热处理之后，其硬度处于58至63HRC的范围；垫板选用CrWMn材料, 在经过热处理后, 硬度为52至57HRC；固定板采用45钢材料, 冲裁凸凹模采用HAP40材料, 经热处理后, 硬度是63至67HRC。固定板的重要尺寸加工精度处于±0.零零三mm的范围, 卸料板的重要尺寸加工精度也在±0.零零三mm内, 凹模板的重要尺寸加工精度同样在±0.零零三mm内。
3 、改进前的问题点
薄板级进冲压模具里包含压盘簧片模具, 它是依据冲裁间隙等于料厚乘以5%这个一般公式来计算的。本文所介绍的模具冲裁间隙是0.005mm, 该模具对于加工以及装配过程中的精度要求特别高, 并且还需要在生产频率为每分钟300件的冲床上进行生产, 如此一来就会出现以下这些问题:
(1)改造之前所采用的是精密级别的自润滑型卸料导柱以及导套, 这能够保证导柱的外径, 还能保证导套的内径公差范围处于2μm以内。因为卸料导柱和导套相互运动的时候是面接触, 所以产生的摩擦力大, 在高速冲压运动的过程当中, 摩擦产生的热量会让导柱发热膨胀、变形, 进而产生由于导柱胶着、烧结致使的模具故障。
(2)制件冲裁间隙小, 这使得模具的冲裁机构、定位机构, 还有导向机构, 都必须具备较高的位置精度以及尺寸精度。为确保加工后的模具契合高精度要求, 在模具加工进程里, 就要运用诸多如放电、精铣等精密加工办法, 而这致使模具加工工期长, 且加工费用高。
(3)模具正常生产一阵子后, 凸模、凹模的刃口会出现磨损, 得定期磨刃口, 通常而言, 磨凸模刃口时, 因导正钉长度比凸模高, 要拆卸导正钉。本文所讲模具在装配结构方面属于倒装模具, 拆卸导正钉时要把卸料板与上模部分分开, 再次装配时会产生二次装配误差, 影响冲裁精度。
(4)小孔冲裁所采用的是加强型凸模, 这凸模在加工进程当中, 不可避免地会出现偏差, 也就是加强部分与冲裁部分的同轴度出现偏差, 进而产生偏心现象, 虽说同轴度的公差能够控制在0.006mm以内, 可加上因其他相关部分所造成的偏差, 就会致使冲裁间隙不均, 以至于形成较大的毛刺。
(5)模具进行生产时, 这个过程里每当料带经过送料钉, 就会出现微小冲击, 此冲击致使材料产生颤动。本文所介绍的制件, 其料厚仅仅0.1mm, 并且要在高速冲压设备上达成每分钟300件的生产速度, 送料过程中料带产生的振动对高速生产的影响颇为巨大。
(6)模具在进行生产时, 凸模跟固定板会长时间处在高频作用进程里，固定板鉴于材料硬度低, 会出现变形, 致使模具生产一阵子之后凸模出现松动, 进而产生冲裁间隙不均匀的状况。
由于上述的原因造成生产时出现下列问题：
a.原因在于出现掉渣情况, 毛刺特别大, 废料进行上浮, 从而致使产生大量存在压痕的不良品，还有大量带有毛刺的不良品, 每个月造成的材料损失大概在35kg上下。
b.极其精密的、具备自有润滑功能类型的卸料导柱, 与导套, 对冲床的生产频率形成了限制, 进而造就了极大程度的资源浪费。
c.模具修理得很频繁, 这使得钳工的维修工时增加了, 同时机加工的工时也增加了, 还造成了大量人力的浪费, 以及物力的浪费。
4 、模具结构的改进
在模具生产进程里察觉到问题要点, 就模具的结构以及加工工艺, 做出了下面这些对应的改进措施:
(1)采用带有钢珠衬套的导套, 将滑动摩擦转化为滚动摩擦, 以此减少因摩擦生热而致使的导柱胶着, 以及烧结的模具故障, 这对高速生产颇为有利。在模板上, 卸料导柱、导套的安装孔公差运用过度配合, 待模具装配合适之后, 借助厌氧胶进行粘合固定。
(2)凹模板, 采用销钉定位, 螺丝固定, 按照加工精度等级要求, 一次定位线切割放电加工导向、定位、冲裁等重要尺寸。卸料板, 同样操作定位、固定, 按精度要求进行加工。固定板, 也如此这般定位、紧固、加工, 最终, 保证了加工形状的一致性和位置精度。
(3)导正钉采用快换、易拆卸的结构, 易损件也采用这种结构, 在模具维修之际, 能够在不把模具拆卸的情况下进行更换, 以此消除二次装配给模具精度带来的影响。
(4)避免阶梯凸模在加工时, 因加强部分与冲裁部分的同轴度出现偏差的情况, 小孔冲裁采用直杆凸模, 减轻了由冲裁间隙不均所形成的毛刺, 利于整体加工。
(5)将送料钉替换成送料板, 送料板与料带之间的运动是连续的, 是稳定的, 减少了送料过程当中的冲击, 达成了高速生产的要求。
(6)原来是把固定板的材料定下为45钢, 现在要改成CrWMn, 在经过热处理之后, 其硬度处于52至57HRC这个范围, 如此一来, 固定板具备的抗冲击的性能, 还有耐磨的性能, 都有了极大幅度的提升, 依靠这个, 进而提高了整副模具的能够使用的时长。
5 、模具改造后的经济效益
(1)冲床的生产性能获得了极大程度的改善(冲床的稼动率提升了 35%), 冲床的生产速度从每分钟约 120 件提高到了每分钟约 300 件。
(2)曾经钳工每月修理八次, 每次时长约五小时, 如今每月仅修理两次, 每次时长在四小时左右；以往机加工工时每月大致需十二小时, 现在每月只需约四小时；前面线切割方面每月约需十五小时左右, 当下每月只需约三小时左右, 维修工时大幅减少, 成本得以节约。
(3)不良品数量大幅降低, 实现了材料以及能耗的节约, 在改造之前因为出现部分掉渣现象, 并且毛刺较大, 同时还伴有废料上浮情况, 所以就此导致产生大量带有压痕、毛刺的不良品, 材料损失量每月大概为三十五千克左右, 而如今每月损失量大概为五千克左右。
6 、结束语
在工业生产里, 有一种被广泛应用的加工办法, 叫做金属板料冷冲压。模具是冲压生产的基本要素其中之一, 其设计制造技术受到了普遍的重视。本文所介绍的模具改造方案有着普遍意义, 它满足了压盘簧片制件一月生产几百万件这样的需求, 为往后其他高速、高精度冲压模具的设计、加工以及生产提供了宝贵经验。
