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数控转塔冲床模具的使用和维护 |
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作者：济南铸造锻压机械研究所 李兵 |
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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，一般直接选用国内外专业制造商如美国MATE（图1）、北京兆维、广州启泰等产品，其规格系列齐全，通用性强，并能很好地满足用户的特殊需求。 
图1
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。
模具的最佳间隙，请参照表1：
表1
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。
表2列出了刃磨过程中的常见问题、成因及处理方法：
表2
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。
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；
使用专用芯棒校准模具工位，如有偏差及时调整。
上述内容是对通常的情形而言，鉴于冲床及模具的具体类型规格有所不同，用户还要结合实际去认识和总结经验，发挥出模具的最佳使用性能。 (end)
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(1/3/2006) |
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